mark all block comments that need format preserving so that
[openssl.git] / ssl / s3_cbc.c
1 /* ssl/s3_cbc.c */
2 /* ====================================================================
3  * Copyright (c) 2012 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  *
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  *
12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
14  *    the documentation and/or other materials provided with the
15  *    distribution.
16  *
17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
18  *    software must display the following acknowledgment:
19  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
20  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
21  *
22  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
23  *    endorse or promote products derived from this software without
24  *    prior written permission. For written permission, please contact
25  *    openssl-core@openssl.org.
26  *
27  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
28  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
29  *    permission of the OpenSSL Project.
30  *
31  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
32  *    acknowledgment:
33  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
34  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
35  *
36  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
37  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
38  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
39  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
40  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
41  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
42  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
43  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
44  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
45  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
46  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
47  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
48  * ====================================================================
49  *
50  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
51  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
52  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
53  *
54  */
55
56 #include "../crypto/constant_time_locl.h"
57 #include "ssl_locl.h"
58
59 #include <openssl/md5.h>
60 #include <openssl/sha.h>
61
62 /* MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES is the maximum number of bytes in the hash's length
63  * field. (SHA-384/512 have 128-bit length.) */
64 #define MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES 16
65
66 /* MAX_HASH_BLOCK_SIZE is the maximum hash block size that we'll support.
67  * Currently SHA-384/512 has a 128-byte block size and that's the largest
68  * supported by TLS.) */
69 #define MAX_HASH_BLOCK_SIZE 128
70
71 /*-
72  * ssl3_cbc_remove_padding removes padding from the decrypted, SSLv3, CBC
73  * record in |rec| by updating |rec->length| in constant time.
74  *
75  * block_size: the block size of the cipher used to encrypt the record.
76  * returns:
77  *   0: (in non-constant time) if the record is publicly invalid.
78  *   1: if the padding was valid
79  *  -1: otherwise. 
80  */
81 int ssl3_cbc_remove_padding(const SSL* s,
82                             SSL3_RECORD *rec,
83                             unsigned block_size,
84                             unsigned mac_size)
85         {
86         unsigned padding_length, good;
87         const unsigned overhead = 1 /* padding length byte */ + mac_size;
88
89         /* These lengths are all public so we can test them in non-constant
90          * time. */
91         if (overhead > rec->length)
92                 return 0;
93
94         padding_length = rec->data[rec->length-1];
95         good = constant_time_ge(rec->length, padding_length+overhead);
96         /* SSLv3 requires that the padding is minimal. */
97         good &= constant_time_ge(block_size, padding_length+1);
98         rec->length -= good & (padding_length+1);
99         return constant_time_select_int(good, 1, -1);
100         }
101
102 /*- 
103  * tls1_cbc_remove_padding removes the CBC padding from the decrypted, TLS, CBC
104  * record in |rec| in constant time and returns 1 if the padding is valid and
105  * -1 otherwise. It also removes any explicit IV from the start of the record
106  * without leaking any timing about whether there was enough space after the
107  * padding was removed.
108  *
109  * block_size: the block size of the cipher used to encrypt the record.
110  * returns:
111  *   0: (in non-constant time) if the record is publicly invalid.
112  *   1: if the padding was valid
113  *  -1: otherwise. 
114  */
115 int tls1_cbc_remove_padding(const SSL* s,
116                             SSL3_RECORD *rec,
117                             unsigned block_size,
118                             unsigned mac_size)
119         {
120         unsigned padding_length, good, to_check, i;
121         const unsigned overhead = 1 /* padding length byte */ + mac_size;
122         /* Check if version requires explicit IV */
123         if (SSL_USE_EXPLICIT_IV(s))
124                 {
125                 /* These lengths are all public so we can test them in
126                  * non-constant time.
127                  */
128                 if (overhead + block_size > rec->length)
129                         return 0;
130                 /* We can now safely skip explicit IV */
131                 rec->data += block_size;
132                 rec->input += block_size;
133                 rec->length -= block_size;
134                 rec->orig_len -= block_size;
135                 }
136         else if (overhead > rec->length)
137                 return 0;
138
139         padding_length = rec->data[rec->length-1];
140
141         /* NB: if compression is in operation the first packet may not be of
142          * even length so the padding bug check cannot be performed. This bug
143          * workaround has been around since SSLeay so hopefully it is either
144          * fixed now or no buggy implementation supports compression [steve]
145          */
146         if ( (s->options&SSL_OP_TLS_BLOCK_PADDING_BUG) && !s->expand)
147                 {
148                 /* First packet is even in size, so check */
149                 if ((memcmp(s->s3->read_sequence, "\0\0\0\0\0\0\0\0",8) == 0) &&
150                     !(padding_length & 1))
151                         {
152                         s->s3->flags|=TLS1_FLAGS_TLS_PADDING_BUG;
153                         }
154                 if ((s->s3->flags & TLS1_FLAGS_TLS_PADDING_BUG) &&
155                     padding_length > 0)
156                         {
157                         padding_length--;
158                         }
159                 }
160
161         if (EVP_CIPHER_flags(s->enc_read_ctx->cipher)&EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER)
162                 {
163                 /* padding is already verified */
164                 rec->length -= padding_length + 1;
165                 return 1;
166                 }
167
168         good = constant_time_ge(rec->length, overhead+padding_length);
169         /* The padding consists of a length byte at the end of the record and
170          * then that many bytes of padding, all with the same value as the
171          * length byte. Thus, with the length byte included, there are i+1
172          * bytes of padding.
173          *
174          * We can't check just |padding_length+1| bytes because that leaks
175          * decrypted information. Therefore we always have to check the maximum
176          * amount of padding possible. (Again, the length of the record is
177          * public information so we can use it.) */
178         to_check = 255; /* maximum amount of padding. */
179         if (to_check > rec->length-1)
180                 to_check = rec->length-1;
181
182         for (i = 0; i < to_check; i++)
183                 {
184                 unsigned char mask = constant_time_ge_8(padding_length, i);
185                 unsigned char b = rec->data[rec->length-1-i];
186                 /* The final |padding_length+1| bytes should all have the value
187                  * |padding_length|. Therefore the XOR should be zero. */
188                 good &= ~(mask&(padding_length ^ b));
189                 }
190
191         /* If any of the final |padding_length+1| bytes had the wrong value,
192          * one or more of the lower eight bits of |good| will be cleared.
193          */
194         good = constant_time_eq(0xff, good & 0xff);
195         rec->length -= good & (padding_length+1);
196
197         return constant_time_select_int(good, 1, -1);
198         }
199
200 /*-
201  * ssl3_cbc_copy_mac copies |md_size| bytes from the end of |rec| to |out| in
202  * constant time (independent of the concrete value of rec->length, which may
203  * vary within a 256-byte window).
204  *
205  * ssl3_cbc_remove_padding or tls1_cbc_remove_padding must be called prior to
206  * this function.
207  *
208  * On entry:
209  *   rec->orig_len >= md_size
210  *   md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE
211  *
212  * If CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE is defined then the rotation is performed with
213  * variable accesses in a 64-byte-aligned buffer. Assuming that this fits into
214  * a single or pair of cache-lines, then the variable memory accesses don't
215  * actually affect the timing. CPUs with smaller cache-lines [if any] are
216  * not multi-core and are not considered vulnerable to cache-timing attacks.
217  */
218 #define CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE
219
220 void ssl3_cbc_copy_mac(unsigned char* out,
221                        const SSL3_RECORD *rec,
222                        unsigned md_size)
223         {
224 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
225         unsigned char rotated_mac_buf[64+EVP_MAX_MD_SIZE];
226         unsigned char *rotated_mac;
227 #else
228         unsigned char rotated_mac[EVP_MAX_MD_SIZE];
229 #endif
230
231         /* mac_end is the index of |rec->data| just after the end of the MAC. */
232         unsigned mac_end = rec->length;
233         unsigned mac_start = mac_end - md_size;
234         /* scan_start contains the number of bytes that we can ignore because
235          * the MAC's position can only vary by 255 bytes. */
236         unsigned scan_start = 0;
237         unsigned i, j;
238         unsigned div_spoiler;
239         unsigned rotate_offset;
240
241         OPENSSL_assert(rec->orig_len >= md_size);
242         OPENSSL_assert(md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE);
243
244 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
245         rotated_mac = rotated_mac_buf + ((0-(size_t)rotated_mac_buf)&63);
246 #endif
247
248         /* This information is public so it's safe to branch based on it. */
249         if (rec->orig_len > md_size + 255 + 1)
250                 scan_start = rec->orig_len - (md_size + 255 + 1);
251         /* div_spoiler contains a multiple of md_size that is used to cause the
252          * modulo operation to be constant time. Without this, the time varies
253          * based on the amount of padding when running on Intel chips at least.
254          *
255          * The aim of right-shifting md_size is so that the compiler doesn't
256          * figure out that it can remove div_spoiler as that would require it
257          * to prove that md_size is always even, which I hope is beyond it. */
258         div_spoiler = md_size >> 1;
259         div_spoiler <<= (sizeof(div_spoiler)-1)*8;
260         rotate_offset = (div_spoiler + mac_start - scan_start) % md_size;
261
262         memset(rotated_mac, 0, md_size);
263         for (i = scan_start, j = 0; i < rec->orig_len; i++)
264                 {
265                 unsigned char mac_started = constant_time_ge_8(i, mac_start);
266                 unsigned char mac_ended = constant_time_ge_8(i, mac_end);
267                 unsigned char b = rec->data[i];
268                 rotated_mac[j++] |= b & mac_started & ~mac_ended;
269                 j &= constant_time_lt(j,md_size);
270                 }
271
272         /* Now rotate the MAC */
273 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
274         j = 0;
275         for (i = 0; i < md_size; i++)
276                 {
277                 /* in case cache-line is 32 bytes, touch second line */
278                 ((volatile unsigned char *)rotated_mac)[rotate_offset^32];
279                 out[j++] = rotated_mac[rotate_offset++];
280                 rotate_offset &= constant_time_lt(rotate_offset,md_size);
281                 }
282 #else
283         memset(out, 0, md_size);
284         rotate_offset = md_size - rotate_offset;
285         rotate_offset &= constant_time_lt(rotate_offset,md_size);
286         for (i = 0; i < md_size; i++)
287                 {
288                 for (j = 0; j < md_size; j++)
289                         out[j] |= rotated_mac[i] & constant_time_eq_8(j, rotate_offset);
290                 rotate_offset++;
291                 rotate_offset &= constant_time_lt(rotate_offset,md_size);
292                 }
293 #endif
294         }
295
296 /* u32toLE serialises an unsigned, 32-bit number (n) as four bytes at (p) in
297  * little-endian order. The value of p is advanced by four. */
298 #define u32toLE(n, p) \
299         (*((p)++)=(unsigned char)(n), \
300          *((p)++)=(unsigned char)(n>>8), \
301          *((p)++)=(unsigned char)(n>>16), \
302          *((p)++)=(unsigned char)(n>>24))
303
304 /* These functions serialize the state of a hash and thus perform the standard
305  * "final" operation without adding the padding and length that such a function
306  * typically does. */
307 static void tls1_md5_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
308         {
309         MD5_CTX *md5 = ctx;
310         u32toLE(md5->A, md_out);
311         u32toLE(md5->B, md_out);
312         u32toLE(md5->C, md_out);
313         u32toLE(md5->D, md_out);
314         }
315
316 static void tls1_sha1_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
317         {
318         SHA_CTX *sha1 = ctx;
319         l2n(sha1->h0, md_out);
320         l2n(sha1->h1, md_out);
321         l2n(sha1->h2, md_out);
322         l2n(sha1->h3, md_out);
323         l2n(sha1->h4, md_out);
324         }
325 #define LARGEST_DIGEST_CTX SHA_CTX
326
327 #ifndef OPENSSL_NO_SHA256
328 static void tls1_sha256_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
329         {
330         SHA256_CTX *sha256 = ctx;
331         unsigned i;
332
333         for (i = 0; i < 8; i++)
334                 {
335                 l2n(sha256->h[i], md_out);
336                 }
337         }
338 #undef  LARGEST_DIGEST_CTX
339 #define LARGEST_DIGEST_CTX SHA256_CTX
340 #endif
341
342 #ifndef OPENSSL_NO_SHA512
343 static void tls1_sha512_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
344         {
345         SHA512_CTX *sha512 = ctx;
346         unsigned i;
347
348         for (i = 0; i < 8; i++)
349                 {
350                 l2n8(sha512->h[i], md_out);
351                 }
352         }
353 #undef  LARGEST_DIGEST_CTX
354 #define LARGEST_DIGEST_CTX SHA512_CTX
355 #endif
356
357 /* ssl3_cbc_record_digest_supported returns 1 iff |ctx| uses a hash function
358  * which ssl3_cbc_digest_record supports. */
359 char ssl3_cbc_record_digest_supported(const EVP_MD_CTX *ctx)
360         {
361         if (FIPS_mode())
362                 return 0;
363         switch (EVP_MD_CTX_type(ctx))
364                 {
365                 case NID_md5:
366                 case NID_sha1:
367 #ifndef OPENSSL_NO_SHA256
368                 case NID_sha224:
369                 case NID_sha256:
370 #endif
371 #ifndef OPENSSL_NO_SHA512
372                 case NID_sha384:
373                 case NID_sha512:
374 #endif
375                         return 1;
376                 default:
377                         return 0;
378                 }
379         }
380
381 /*-
382  * ssl3_cbc_digest_record computes the MAC of a decrypted, padded SSLv3/TLS
383  * record.
384  *
385  *   ctx: the EVP_MD_CTX from which we take the hash function.
386  *     ssl3_cbc_record_digest_supported must return true for this EVP_MD_CTX.
387  *   md_out: the digest output. At most EVP_MAX_MD_SIZE bytes will be written.
388  *   md_out_size: if non-NULL, the number of output bytes is written here.
389  *   header: the 13-byte, TLS record header.
390  *   data: the record data itself, less any preceding explicit IV.
391  *   data_plus_mac_size: the secret, reported length of the data and MAC
392  *     once the padding has been removed.
393  *   data_plus_mac_plus_padding_size: the public length of the whole
394  *     record, including padding.
395  *   is_sslv3: non-zero if we are to use SSLv3. Otherwise, TLS.
396  *
397  * On entry: by virtue of having been through one of the remove_padding
398  * functions, above, we know that data_plus_mac_size is large enough to contain
399  * a padding byte and MAC. (If the padding was invalid, it might contain the
400  * padding too. ) 
401  */
402 void ssl3_cbc_digest_record(
403         const EVP_MD_CTX *ctx,
404         unsigned char* md_out,
405         size_t* md_out_size,
406         const unsigned char header[13],
407         const unsigned char *data,
408         size_t data_plus_mac_size,
409         size_t data_plus_mac_plus_padding_size,
410         const unsigned char *mac_secret,
411         unsigned mac_secret_length,
412         char is_sslv3)
413         {
414         union { double align;
415                 unsigned char c[sizeof(LARGEST_DIGEST_CTX)]; } md_state;
416         void (*md_final_raw)(void *ctx, unsigned char *md_out);
417         void (*md_transform)(void *ctx, const unsigned char *block);
418         unsigned md_size, md_block_size = 64;
419         unsigned sslv3_pad_length = 40, header_length, variance_blocks,
420                  len, max_mac_bytes, num_blocks,
421                  num_starting_blocks, k, mac_end_offset, c, index_a, index_b;
422         unsigned int bits;      /* at most 18 bits */
423         unsigned char length_bytes[MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES];
424         /* hmac_pad is the masked HMAC key. */
425         unsigned char hmac_pad[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
426         unsigned char first_block[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
427         unsigned char mac_out[EVP_MAX_MD_SIZE];
428         unsigned i, j, md_out_size_u;
429         EVP_MD_CTX md_ctx;
430         /* mdLengthSize is the number of bytes in the length field that terminates
431         * the hash. */
432         unsigned md_length_size = 8;
433         char length_is_big_endian = 1;
434         int ret;
435
436         /* This is a, hopefully redundant, check that allows us to forget about
437          * many possible overflows later in this function. */
438         OPENSSL_assert(data_plus_mac_plus_padding_size < 1024*1024);
439
440         switch (EVP_MD_CTX_type(ctx))
441                 {
442                 case NID_md5:
443                         MD5_Init((MD5_CTX*)md_state.c);
444                         md_final_raw = tls1_md5_final_raw;
445                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) MD5_Transform;
446                         md_size = 16;
447                         sslv3_pad_length = 48;
448                         length_is_big_endian = 0;
449                         break;
450                 case NID_sha1:
451                         SHA1_Init((SHA_CTX*)md_state.c);
452                         md_final_raw = tls1_sha1_final_raw;
453                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA1_Transform;
454                         md_size = 20;
455                         break;
456 #ifndef OPENSSL_NO_SHA256
457                 case NID_sha224:
458                         SHA224_Init((SHA256_CTX*)md_state.c);
459                         md_final_raw = tls1_sha256_final_raw;
460                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA256_Transform;
461                         md_size = 224/8;
462                         break;
463                 case NID_sha256:
464                         SHA256_Init((SHA256_CTX*)md_state.c);
465                         md_final_raw = tls1_sha256_final_raw;
466                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA256_Transform;
467                         md_size = 32;
468                         break;
469 #endif
470 #ifndef OPENSSL_NO_SHA512
471                 case NID_sha384:
472                         SHA384_Init((SHA512_CTX*)md_state.c);
473                         md_final_raw = tls1_sha512_final_raw;
474                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA512_Transform;
475                         md_size = 384/8;
476                         md_block_size = 128;
477                         md_length_size = 16;
478                         break;
479                 case NID_sha512:
480                         SHA512_Init((SHA512_CTX*)md_state.c);
481                         md_final_raw = tls1_sha512_final_raw;
482                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA512_Transform;
483                         md_size = 64;
484                         md_block_size = 128;
485                         md_length_size = 16;
486                         break;
487 #endif
488                 default:
489                         /* ssl3_cbc_record_digest_supported should have been
490                          * called first to check that the hash function is
491                          * supported. */
492                         OPENSSL_assert(0);
493                         if (md_out_size)
494                                 *md_out_size = -1;
495                         return;
496                 }
497
498         OPENSSL_assert(md_length_size <= MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES);
499         OPENSSL_assert(md_block_size <= MAX_HASH_BLOCK_SIZE);
500         OPENSSL_assert(md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE);
501
502         header_length = 13;
503         if (is_sslv3)
504                 {
505                 header_length =
506                         mac_secret_length +
507                         sslv3_pad_length +
508                         8 /* sequence number */ +
509                         1 /* record type */ +
510                         2 /* record length */;
511                 }
512
513         /* variance_blocks is the number of blocks of the hash that we have to
514          * calculate in constant time because they could be altered by the
515          * padding value.
516          *
517          * In SSLv3, the padding must be minimal so the end of the plaintext
518          * varies by, at most, 15+20 = 35 bytes. (We conservatively assume that
519          * the MAC size varies from 0..20 bytes.) In case the 9 bytes of hash
520          * termination (0x80 + 64-bit length) don't fit in the final block, we
521          * say that the final two blocks can vary based on the padding.
522          *
523          * TLSv1 has MACs up to 48 bytes long (SHA-384) and the padding is not
524          * required to be minimal. Therefore we say that the final six blocks
525          * can vary based on the padding.
526          *
527          * Later in the function, if the message is short and there obviously
528          * cannot be this many blocks then variance_blocks can be reduced. */
529         variance_blocks = is_sslv3 ? 2 : 6;
530         /* From now on we're dealing with the MAC, which conceptually has 13
531          * bytes of `header' before the start of the data (TLS) or 71/75 bytes
532          * (SSLv3) */
533         len = data_plus_mac_plus_padding_size + header_length;
534         /* max_mac_bytes contains the maximum bytes of bytes in the MAC, including
535         * |header|, assuming that there's no padding. */
536         max_mac_bytes = len - md_size - 1;
537         /* num_blocks is the maximum number of hash blocks. */
538         num_blocks = (max_mac_bytes + 1 + md_length_size + md_block_size - 1) / md_block_size;
539         /* In order to calculate the MAC in constant time we have to handle
540          * the final blocks specially because the padding value could cause the
541          * end to appear somewhere in the final |variance_blocks| blocks and we
542          * can't leak where. However, |num_starting_blocks| worth of data can
543          * be hashed right away because no padding value can affect whether
544          * they are plaintext. */
545         num_starting_blocks = 0;
546         /* k is the starting byte offset into the conceptual header||data where
547          * we start processing. */
548         k = 0;
549         /* mac_end_offset is the index just past the end of the data to be
550          * MACed. */
551         mac_end_offset = data_plus_mac_size + header_length - md_size;
552         /* c is the index of the 0x80 byte in the final hash block that
553          * contains application data. */
554         c = mac_end_offset % md_block_size;
555         /* index_a is the hash block number that contains the 0x80 terminating
556          * value. */
557         index_a = mac_end_offset / md_block_size;
558         /* index_b is the hash block number that contains the 64-bit hash
559          * length, in bits. */
560         index_b = (mac_end_offset + md_length_size) / md_block_size;
561         /* bits is the hash-length in bits. It includes the additional hash
562          * block for the masked HMAC key, or whole of |header| in the case of
563          * SSLv3. */
564
565         /* For SSLv3, if we're going to have any starting blocks then we need
566          * at least two because the header is larger than a single block. */
567         if (num_blocks > variance_blocks + (is_sslv3 ? 1 : 0))
568                 {
569                 num_starting_blocks = num_blocks - variance_blocks;
570                 k = md_block_size*num_starting_blocks;
571                 }
572
573         bits = 8*mac_end_offset;
574         if (!is_sslv3)
575                 {
576                 /* Compute the initial HMAC block. For SSLv3, the padding and
577                  * secret bytes are included in |header| because they take more
578                  * than a single block. */
579                 bits += 8*md_block_size;
580                 memset(hmac_pad, 0, md_block_size);
581                 OPENSSL_assert(mac_secret_length <= sizeof(hmac_pad));
582                 memcpy(hmac_pad, mac_secret, mac_secret_length);
583                 for (i = 0; i < md_block_size; i++)
584                         hmac_pad[i] ^= 0x36;
585
586                 md_transform(md_state.c, hmac_pad);
587                 }
588
589         if (length_is_big_endian)
590                 {
591                 memset(length_bytes,0,md_length_size-4);
592                 length_bytes[md_length_size-4] = (unsigned char)(bits>>24);
593                 length_bytes[md_length_size-3] = (unsigned char)(bits>>16);
594                 length_bytes[md_length_size-2] = (unsigned char)(bits>>8);
595                 length_bytes[md_length_size-1] = (unsigned char)bits;
596                 }
597         else
598                 {
599                 memset(length_bytes,0,md_length_size);
600                 length_bytes[md_length_size-5] = (unsigned char)(bits>>24);
601                 length_bytes[md_length_size-6] = (unsigned char)(bits>>16);
602                 length_bytes[md_length_size-7] = (unsigned char)(bits>>8);
603                 length_bytes[md_length_size-8] = (unsigned char)bits;
604                 }
605
606         if (k > 0)
607                 {
608                 if (is_sslv3)
609                         {
610                         /* The SSLv3 header is larger than a single block.
611                          * overhang is the number of bytes beyond a single
612                          * block that the header consumes: either 7 bytes
613                          * (SHA1) or 11 bytes (MD5). */
614                         unsigned overhang = header_length-md_block_size;
615                         md_transform(md_state.c, header);
616                         memcpy(first_block, header + md_block_size, overhang);
617                         memcpy(first_block + overhang, data, md_block_size-overhang);
618                         md_transform(md_state.c, first_block);
619                         for (i = 1; i < k/md_block_size - 1; i++)
620                                 md_transform(md_state.c, data + md_block_size*i - overhang);
621                         }
622                 else
623                         {
624                         /* k is a multiple of md_block_size. */
625                         memcpy(first_block, header, 13);
626                         memcpy(first_block+13, data, md_block_size-13);
627                         md_transform(md_state.c, first_block);
628                         for (i = 1; i < k/md_block_size; i++)
629                                 md_transform(md_state.c, data + md_block_size*i - 13);
630                         }
631                 }
632
633         memset(mac_out, 0, sizeof(mac_out));
634
635         /* We now process the final hash blocks. For each block, we construct
636          * it in constant time. If the |i==index_a| then we'll include the 0x80
637          * bytes and zero pad etc. For each block we selectively copy it, in
638          * constant time, to |mac_out|. */
639         for (i = num_starting_blocks; i <= num_starting_blocks+variance_blocks; i++)
640                 {
641                 unsigned char block[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
642                 unsigned char is_block_a = constant_time_eq_8(i, index_a);
643                 unsigned char is_block_b = constant_time_eq_8(i, index_b);
644                 for (j = 0; j < md_block_size; j++)
645                         {
646                         unsigned char b = 0, is_past_c, is_past_cp1;
647                         if (k < header_length)
648                                 b = header[k];
649                         else if (k < data_plus_mac_plus_padding_size + header_length)
650                                 b = data[k-header_length];
651                         k++;
652
653                         is_past_c = is_block_a & constant_time_ge_8(j, c);
654                         is_past_cp1 = is_block_a & constant_time_ge_8(j, c+1);
655                         /* If this is the block containing the end of the
656                          * application data, and we are at the offset for the
657                          * 0x80 value, then overwrite b with 0x80. */
658                         b =  constant_time_select_8(is_past_c, 0x80, b);
659                         /* If this the the block containing the end of the
660                          * application data and we're past the 0x80 value then
661                          * just write zero. */
662                         b = b&~is_past_cp1;
663                         /* If this is index_b (the final block), but not
664                          * index_a (the end of the data), then the 64-bit
665                          * length didn't fit into index_a and we're having to
666                          * add an extra block of zeros. */
667                         b &= ~is_block_b | is_block_a;
668
669                         /* The final bytes of one of the blocks contains the
670                          * length. */
671                         if (j >= md_block_size - md_length_size)
672                                 {
673                                 /* If this is index_b, write a length byte. */
674                                 b = constant_time_select_8(
675                                         is_block_b, length_bytes[j-(md_block_size-md_length_size)], b);
676                                 }
677                         block[j] = b;
678                         }
679
680                 md_transform(md_state.c, block);
681                 md_final_raw(md_state.c, block);
682                 /* If this is index_b, copy the hash value to |mac_out|. */
683                 for (j = 0; j < md_size; j++)
684                         mac_out[j] |= block[j]&is_block_b;
685                 }
686
687         EVP_MD_CTX_init(&md_ctx);
688         EVP_DigestInit_ex(&md_ctx, ctx->digest, NULL /* engine */);
689         if (is_sslv3)
690                 {
691                 /* We repurpose |hmac_pad| to contain the SSLv3 pad2 block. */
692                 memset(hmac_pad, 0x5c, sslv3_pad_length);
693
694                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_secret, mac_secret_length);
695                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, hmac_pad, sslv3_pad_length);
696                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_out, md_size);
697                 }
698         else
699                 {
700                 /* Complete the HMAC in the standard manner. */
701                 for (i = 0; i < md_block_size; i++)
702                         hmac_pad[i] ^= 0x6a;
703
704                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, hmac_pad, md_block_size);
705                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_out, md_size);
706                 }
707         ret = EVP_DigestFinal(&md_ctx, md_out, &md_out_size_u);
708         if (ret && md_out_size)
709                 *md_out_size = md_out_size_u;
710         EVP_MD_CTX_cleanup(&md_ctx);
711         }
712
713 /* Due to the need to use EVP in FIPS mode we can't reimplement digests but
714  * we can ensure the number of blocks processed is equal for all cases
715  * by digesting additional data.
716  */
717
718 void tls_fips_digest_extra(
719         const EVP_CIPHER_CTX *cipher_ctx, EVP_MD_CTX *mac_ctx,
720         const unsigned char *data, size_t data_len, size_t orig_len)
721         {
722         size_t block_size, digest_pad, blocks_data, blocks_orig;
723         if (EVP_CIPHER_CTX_mode(cipher_ctx) != EVP_CIPH_CBC_MODE)
724                 return;
725         block_size = EVP_MD_CTX_block_size(mac_ctx);
726         /* We are in FIPS mode if we get this far so we know we have only SHA*
727          * digests and TLS to deal with.
728          * Minimum digest padding length is 17 for SHA384/SHA512 and 9
729          * otherwise.
730          * Additional header is 13 bytes. To get the number of digest blocks
731          * processed round up the amount of data plus padding to the nearest
732          * block length. Block length is 128 for SHA384/SHA512 and 64 otherwise.
733          * So we have:
734          * blocks = (payload_len + digest_pad + 13 + block_size - 1)/block_size
735          * equivalently:
736          * blocks = (payload_len + digest_pad + 12)/block_size + 1
737          * HMAC adds a constant overhead.
738          * We're ultimately only interested in differences so this becomes
739          * blocks = (payload_len + 29)/128
740          * for SHA384/SHA512 and
741          * blocks = (payload_len + 21)/64
742          * otherwise.
743          */
744         digest_pad = block_size == 64 ? 21 : 29;
745         blocks_orig = (orig_len + digest_pad)/block_size;
746         blocks_data = (data_len + digest_pad)/block_size;
747         /* MAC enough blocks to make up the difference between the original
748          * and actual lengths plus one extra block to ensure this is never a
749          * no op. The "data" pointer should always have enough space to
750          * perform this operation as it is large enough for a maximum
751          * length TLS buffer. 
752          */
753         EVP_DigestSignUpdate(mac_ctx, data,
754                                 (blocks_orig - blocks_data + 1) * block_size);
755         }