ssl/tls13_enc.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 #include <stdlib.h>
  11 #include "ssl_locl.h"
  12 #include "internal/cryptlib.h"
  13 #include <openssl/evp.h>
  14 #include <openssl/kdf.h>
  15
  16 #define TLS13_MAX_LABEL_LEN     249
  17
  18 /* Always filled with zeros */
  19 static const unsigned char default_zeros[EVP_MAX_MD_SIZE];
  20
  21 /*
  22  * Given a |secret|; a |label| of length |labellen|; and |data| of length
  23  * |datalen| (e.g. typically a hash of the handshake messages), derive a new
  24  * secret |outlen| bytes long and store it in the location pointed to be |out|.
  25  * The |data| value may be zero length. Any errors will be treated as fatal if
  26  * |fatal| is set. Returns 1 on success  0 on failure.
  27  */
  28 int tls13_hkdf_expand(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
  29                              const unsigned char *label, size_t labellen,
  30                              const unsigned char *data, size_t datalen,
  31                              unsigned char *out, size_t outlen, int fatal)
  32 {
  33 #ifdef CHARSET_EBCDIC
  34     static const unsigned char label_prefix[] = { 0x74, 0x6C, 0x73, 0x31, 0x33, 0x20, 0x00 };
  35 #else
  36     static const unsigned char label_prefix[] = "tls13 ";
  37 #endif
  38     EVP_KDF_CTX *kctx = EVP_KDF_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF);
  39     int ret;
  40     size_t hkdflabellen;
  41     size_t hashlen;
  42     /*
  43      * 2 bytes for length of derived secret + 1 byte for length of combined
  44      * prefix and label + bytes for the label itself + 1 byte length of hash
  45      * + bytes for the hash itself
  46      */
  47     unsigned char hkdflabel[sizeof(uint16_t) + sizeof(uint8_t) +
  48                             + (sizeof(label_prefix) - 1) + TLS13_MAX_LABEL_LEN
  49                             + 1 + EVP_MAX_MD_SIZE];
  50     WPACKET pkt;
  51
  52     if (kctx == NULL)
  53         return 0;
  54
  55     if (labellen > TLS13_MAX_LABEL_LEN) {
  56         if (fatal) {
  57             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
  58                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  59         } else {
  60             /*
  61              * Probably we have been called from SSL_export_keying_material(),
  62              * or SSL_export_keying_material_early().
  63              */
  64             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, SSL_R_TLS_ILLEGAL_EXPORTER_LABEL);
  65         }
  66         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
  67         return 0;
  68     }
  69
  70     hashlen = EVP_MD_size(md);
  71
  72     if (!WPACKET_init_static_len(&pkt, hkdflabel, sizeof(hkdflabel), 0)
  73             || !WPACKET_put_bytes_u16(&pkt, outlen)
  74             || !WPACKET_start_sub_packet_u8(&pkt)
  75             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label_prefix, sizeof(label_prefix) - 1)
  76             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label, labellen)
  77             || !WPACKET_close(&pkt)
  78             || !WPACKET_sub_memcpy_u8(&pkt, data, (data == NULL) ? 0 : datalen)
  79             || !WPACKET_get_total_written(&pkt, &hkdflabellen)
  80             || !WPACKET_finish(&pkt)) {
  81         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
  82         WPACKET_cleanup(&pkt);
  83         if (fatal)
  84             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
  85                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  86         else
  87             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  88         return 0;
  89     }
  90
  91     ret = EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_HKDF_MODE,
  92                        EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXPAND_ONLY) <= 0
  93         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_MD, md) <= 0
  94         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_KEY, secret, hashlen) <= 0
  95         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_ADD_HKDF_INFO,
  96                         hkdflabel, hkdflabellen) <= 0
  97         || EVP_KDF_derive(kctx, out, outlen) <= 0;
  98
  99     EVP_KDF_CTX_free(kctx);
 100
 101     if (ret != 0) {
 102         if (fatal)
 103             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
 104                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 105         else
 106             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 107     }
 108
 109     return ret == 0;
 110 }
 111
 112 /*
 113  * Given a |secret| generate a |key| of length |keylen| bytes. Returns 1 on
 114  * success  0 on failure.
 115  */
 116 int tls13_derive_key(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
 117                      unsigned char *key, size_t keylen)
 118 {
 119 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 120   static const unsigned char keylabel[] ={ 0x6B, 0x65, 0x79, 0x00 };
 121 #else
 122   static const unsigned char keylabel[] = "key";
 123 #endif
 124
 125     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, keylabel, sizeof(keylabel) - 1,
 126                              NULL, 0, key, keylen, 1);
 127 }
 128
 129 /*
 130  * Given a |secret| generate an |iv| of length |ivlen| bytes. Returns 1 on
 131  * success  0 on failure.
 132  */
 133 int tls13_derive_iv(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
 134                     unsigned char *iv, size_t ivlen)
 135 {
 136 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 137   static const unsigned char ivlabel[] = { 0x69, 0x76, 0x00 };
 138 #else
 139   static const unsigned char ivlabel[] = "iv";
 140 #endif
 141
 142     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, ivlabel, sizeof(ivlabel) - 1,
 143                              NULL, 0, iv, ivlen, 1);
 144 }
 145
 146 int tls13_derive_finishedkey(SSL *s, const EVP_MD *md,
 147                              const unsigned char *secret,
 148                              unsigned char *fin, size_t finlen)
 149 {
 150 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 151   static const unsigned char finishedlabel[] = { 0x66, 0x69, 0x6E, 0x69, 0x73, 0x68, 0x65, 0x64, 0x00 };
 152 #else
 153   static const unsigned char finishedlabel[] = "finished";
 154 #endif
 155
 156     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, finishedlabel,
 157                              sizeof(finishedlabel) - 1, NULL, 0, fin, finlen, 1);
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Given the previous secret |prevsecret| and a new input secret |insecret| of
 162  * length |insecretlen|, generate a new secret and store it in the location
 163  * pointed to by |outsecret|. Returns 1 on success  0 on failure.
 164  */
 165 int tls13_generate_secret(SSL *s, const EVP_MD *md,
 166                           const unsigned char *prevsecret,
 167                           const unsigned char *insecret,
 168                           size_t insecretlen,
 169                           unsigned char *outsecret)
 170 {
 171     size_t mdlen, prevsecretlen;
 172     int mdleni;
 173     int ret;
 174     EVP_KDF_CTX *kctx = EVP_KDF_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF);
 175 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 176     static const char derived_secret_label[] = { 0x64, 0x65, 0x72, 0x69, 0x76, 0x65, 0x64, 0x00 };
 177 #else
 178     static const char derived_secret_label[] = "derived";
 179 #endif
 180     unsigned char preextractsec[EVP_MAX_MD_SIZE];
 181
 182     if (kctx == NULL) {
 183         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 184                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 185         return 0;
 186     }
 187
 188     mdleni = EVP_MD_size(md);
 189     /* Ensure cast to size_t is safe */
 190     if (!ossl_assert(mdleni >= 0)) {
 191         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 192                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 193         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
 194         return 0;
 195     }
 196     mdlen = (size_t)mdleni;
 197
 198     if (insecret == NULL) {
 199         insecret = default_zeros;
 200         insecretlen = mdlen;
 201     }
 202     if (prevsecret == NULL) {
 203         prevsecret = default_zeros;
 204         prevsecretlen = 0;
 205     } else {
 206         EVP_MD_CTX *mctx = EVP_MD_CTX_new();
 207         unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 208
 209         /* The pre-extract derive step uses a hash of no messages */
 210         if (mctx == NULL
 211                 || EVP_DigestInit_ex(mctx, md, NULL) <= 0
 212                 || EVP_DigestFinal_ex(mctx, hash, NULL) <= 0) {
 213             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 214                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 215             EVP_MD_CTX_free(mctx);
 216             EVP_KDF_CTX_free(kctx);
 217             return 0;
 218         }
 219         EVP_MD_CTX_free(mctx);
 220
 221         /* Generate the pre-extract secret */
 222         if (!tls13_hkdf_expand(s, md, prevsecret,
 223                                (unsigned char *)derived_secret_label,
 224                                sizeof(derived_secret_label) - 1, hash, mdlen,
 225                                preextractsec, mdlen, 1)) {
 226             /* SSLfatal() already called */
 227             EVP_KDF_CTX_free(kctx);
 228             return 0;
 229         }
 230
 231         prevsecret = preextractsec;
 232         prevsecretlen = mdlen;
 233     }
 234
 235     ret = EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_HKDF_MODE,
 236                        EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXTRACT_ONLY) <= 0
 237         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_MD, md) <= 0
 238         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_KEY, insecret, insecretlen) <= 0
 239         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_SALT,
 240                         prevsecret, prevsecretlen) <= 0
 241         || EVP_KDF_derive(kctx, outsecret, mdlen) <= 0;
 242
 243     if (ret != 0)
 244         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 245                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 246
 247     EVP_KDF_CTX_free(kctx);
 248     if (prevsecret == preextractsec)
 249         OPENSSL_cleanse(preextractsec, mdlen);
 250     return ret == 0;
 251 }
 252
 253 /*
 254  * Given an input secret |insecret| of length |insecretlen| generate the
 255  * handshake secret. This requires the early secret to already have been
 256  * generated. Returns 1 on success  0 on failure.
 257  */
 258 int tls13_generate_handshake_secret(SSL *s, const unsigned char *insecret,
 259                                 size_t insecretlen)
 260 {
 261     /* Calls SSLfatal() if required */
 262     return tls13_generate_secret(s, ssl_handshake_md(s), s->early_secret,
 263                                  insecret, insecretlen,
 264                                  (unsigned char *)&s->handshake_secret);
 265 }
 266
 267 /*
 268  * Given the handshake secret |prev| of length |prevlen| generate the master
 269  * secret and store its length in |*secret_size|. Returns 1 on success  0 on
 270  * failure.
 271  */
 272 int tls13_generate_master_secret(SSL *s, unsigned char *out,
 273                                  unsigned char *prev, size_t prevlen,
 274                                  size_t *secret_size)
 275 {
 276     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 277
 278     *secret_size = EVP_MD_size(md);
 279     /* Calls SSLfatal() if required */
 280     return tls13_generate_secret(s, md, prev, NULL, 0, out);
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Generates the mac for the Finished message. Returns the length of the MAC or
 285  * 0 on error.
 286  */
 287 size_t tls13_final_finish_mac(SSL *s, const char *str, size_t slen,
 288                              unsigned char *out)
 289 {
 290     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 291     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 292     size_t hashlen, ret = 0;
 293     EVP_PKEY *key = NULL;
 294     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 295
 296     if (!ssl_handshake_hash(s, hash, sizeof(hash), &hashlen)) {
 297         /* SSLfatal() already called */
 298         goto err;
 299     }
 300
 301     if (str == s->method->ssl3_enc->server_finished_label) {
 302         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 303                                            s->server_finished_secret, hashlen);
 304     } else if (SSL_IS_FIRST_HANDSHAKE(s)) {
 305         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 306                                            s->client_finished_secret, hashlen);
 307     } else {
 308         unsigned char finsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 309
 310         if (!tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s),
 311                                       s->client_app_traffic_secret,
 312                                       finsecret, hashlen))
 313             goto err;
 314
 315         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL, finsecret,
 316                                            hashlen);
 317         OPENSSL_cleanse(finsecret, sizeof(finsecret));
 318     }
 319
 320     if (key == NULL
 321             || ctx == NULL
 322             || EVP_DigestSignInit(ctx, NULL, md, NULL, key) <= 0
 323             || EVP_DigestSignUpdate(ctx, hash, hashlen) <= 0
 324             || EVP_DigestSignFinal(ctx, out, &hashlen) <= 0) {
 325         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_FINAL_FINISH_MAC,
 326                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 327         goto err;
 328     }
 329
 330     ret = hashlen;
 331  err:
 332     EVP_PKEY_free(key);
 333     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 334     return ret;
 335 }
 336
 337 /*
 338  * There isn't really a key block in TLSv1.3, but we still need this function
 339  * for initialising the cipher and hash. Returns 1 on success or 0 on failure.
 340  */
 341 int tls13_setup_key_block(SSL *s)
 342 {
 343     const EVP_CIPHER *c;
 344     const EVP_MD *hash;
 345
 346     s->session->cipher = s->s3.tmp.new_cipher;
 347     if (!ssl_cipher_get_evp(s->session, &c, &hash, NULL, NULL, NULL, 0)) {
 348         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_SETUP_KEY_BLOCK,
 349                  SSL_R_CIPHER_OR_HASH_UNAVAILABLE);
 350         return 0;
 351     }
 352
 353     s->s3.tmp.new_sym_enc = c;
 354     s->s3.tmp.new_hash = hash;
 355
 356     return 1;
 357 }
 358
 359 static int derive_secret_key_and_iv(SSL *s, int sending, const EVP_MD *md,
 360                                     const EVP_CIPHER *ciph,
 361                                     const unsigned char *insecret,
 362                                     const unsigned char *hash,
 363                                     const unsigned char *label,
 364                                     size_t labellen, unsigned char *secret,
 365                                     unsigned char *iv, EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx)
 366 {
 367     unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];
 368     size_t ivlen, keylen, taglen;
 369     int hashleni = EVP_MD_size(md);
 370     size_t hashlen;
 371
 372     /* Ensure cast to size_t is safe */
 373     if (!ossl_assert(hashleni >= 0)) {
 374         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 375                  ERR_R_EVP_LIB);
 376         goto err;
 377     }
 378     hashlen = (size_t)hashleni;
 379
 380     if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret, label, labellen, hash, hashlen,
 381                            secret, hashlen, 1)) {
 382         /* SSLfatal() already called */
 383         goto err;
 384     }
 385
 386     /* TODO(size_t): convert me */
 387     keylen = EVP_CIPHER_key_length(ciph);
 388     if (EVP_CIPHER_mode(ciph) == EVP_CIPH_CCM_MODE) {
 389         uint32_t algenc;
 390
 391         ivlen = EVP_CCM_TLS_IV_LEN;
 392         if (s->s3.tmp.new_cipher == NULL) {
 393             /* We've not selected a cipher yet - we must be doing early data */
 394             algenc = s->session->cipher->algorithm_enc;
 395         } else {
 396             algenc = s->s3.tmp.new_cipher->algorithm_enc;
 397         }
 398         if (algenc & (SSL_AES128CCM8 | SSL_AES256CCM8))
 399             taglen = EVP_CCM8_TLS_TAG_LEN;
 400          else
 401             taglen = EVP_CCM_TLS_TAG_LEN;
 402     } else {
 403         ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(ciph);
 404         taglen = 0;
 405     }
 406
 407     if (!tls13_derive_key(s, md, secret, key, keylen)
 408             || !tls13_derive_iv(s, md, secret, iv, ivlen)) {
 409         /* SSLfatal() already called */
 410         goto err;
 411     }
 412
 413     if (EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, ciph, NULL, NULL, NULL, sending) <= 0
 414         || !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_IVLEN, ivlen, NULL)
 415         || (taglen != 0 && !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG,
 416                                                 taglen, NULL))
 417         || EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, NULL, NULL, key, NULL, -1) <= 0) {
 418         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 419                  ERR_R_EVP_LIB);
 420         goto err;
 421     }
 422
 423     return 1;
 424  err:
 425     OPENSSL_cleanse(key, sizeof(key));
 426     return 0;
 427 }
 428
 429 int tls13_change_cipher_state(SSL *s, int which)
 430 {
 431 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 432   static const unsigned char client_early_traffic[]       = {0x63, 0x20, 0x65, 0x20,       /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 433   static const unsigned char client_handshake_traffic[]   = {0x63, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 434   static const unsigned char client_application_traffic[] = {0x63, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 435   static const unsigned char server_handshake_traffic[]   = {0x73, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 436   static const unsigned char server_application_traffic[] = {0x73, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 437   static const unsigned char exporter_master_secret[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x20,                    /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 438   static const unsigned char resumption_master_secret[] = {0x72, 0x65, 0x73, 0x20,                  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 439   static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = {0x65, 0x20, 0x65, 0x78, 0x70, 0x20,  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 440 #else
 441     static const unsigned char client_early_traffic[] = "c e traffic";
 442     static const unsigned char client_handshake_traffic[] = "c hs traffic";
 443     static const unsigned char client_application_traffic[] = "c ap traffic";
 444     static const unsigned char server_handshake_traffic[] = "s hs traffic";
 445     static const unsigned char server_application_traffic[] = "s ap traffic";
 446     static const unsigned char exporter_master_secret[] = "exp master";
 447     static const unsigned char resumption_master_secret[] = "res master";
 448     static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = "e exp master";
 449 #endif
 450     unsigned char *iv;
 451     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 452     unsigned char hashval[EVP_MAX_MD_SIZE];
 453     unsigned char *hash = hashval;
 454     unsigned char *insecret;
 455     unsigned char *finsecret = NULL;
 456     const char *log_label = NULL;
 457     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
 458     size_t finsecretlen = 0;
 459     const unsigned char *label;
 460     size_t labellen, hashlen = 0;
 461     int ret = 0;
 462     const EVP_MD *md = NULL;
 463     const EVP_CIPHER *cipher = NULL;
 464
 465     if (which & SSL3_CC_READ) {
 466         if (s->enc_read_ctx != NULL) {
 467             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_read_ctx);
 468         } else {
 469             s->enc_read_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 470             if (s->enc_read_ctx == NULL) {
 471                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 472                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 473                 goto err;
 474             }
 475         }
 476         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 477         iv = s->read_iv;
 478
 479         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 480     } else {
 481         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 482         if (s->enc_write_ctx != NULL) {
 483             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_write_ctx);
 484         } else {
 485             s->enc_write_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 486             if (s->enc_write_ctx == NULL) {
 487                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 488                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 489                 goto err;
 490             }
 491         }
 492         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 493         iv = s->write_iv;
 494
 495         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 496     }
 497
 498     if (((which & SSL3_CC_CLIENT) && (which & SSL3_CC_WRITE))
 499             || ((which & SSL3_CC_SERVER) && (which & SSL3_CC_READ))) {
 500         if (which & SSL3_CC_EARLY) {
 501             EVP_MD_CTX *mdctx = NULL;
 502             long handlen;
 503             void *hdata;
 504             unsigned int hashlenui;
 505             const SSL_CIPHER *sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 506
 507             insecret = s->early_secret;
 508             label = client_early_traffic;
 509             labellen = sizeof(client_early_traffic) - 1;
 510             log_label = CLIENT_EARLY_LABEL;
 511
 512             handlen = BIO_get_mem_data(s->s3.handshake_buffer, &hdata);
 513             if (handlen <= 0) {
 514                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 515                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 516                          SSL_R_BAD_HANDSHAKE_LENGTH);
 517                 goto err;
 518             }
 519
 520             if (s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_CONNECTING
 521                     && s->max_early_data > 0
 522                     && s->session->ext.max_early_data == 0) {
 523                 /*
 524                  * If we are attempting to send early data, and we've decided to
 525                  * actually do it but max_early_data in s->session is 0 then we
 526                  * must be using an external PSK.
 527                  */
 528                 if (!ossl_assert(s->psksession != NULL
 529                         && s->max_early_data ==
 530                            s->psksession->ext.max_early_data)) {
 531                     SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 532                              SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 533                              ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 534                     goto err;
 535                 }
 536                 sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 537             }
 538             if (sslcipher == NULL) {
 539                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 540                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, SSL_R_BAD_PSK);
 541                 goto err;
 542             }
 543
 544             /*
 545              * We need to calculate the handshake digest using the digest from
 546              * the session. We haven't yet selected our ciphersuite so we can't
 547              * use ssl_handshake_md().
 548              */
 549             mdctx = EVP_MD_CTX_new();
 550             if (mdctx == NULL) {
 551                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 552                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 553                 goto err;
 554             }
 555             cipher = EVP_get_cipherbynid(SSL_CIPHER_get_cipher_nid(sslcipher));
 556             md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 557             if (md == NULL || !EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, NULL)
 558                     || !EVP_DigestUpdate(mdctx, hdata, handlen)
 559                     || !EVP_DigestFinal_ex(mdctx, hashval, &hashlenui)) {
 560                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 561                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 562                 EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 563                 goto err;
 564             }
 565             hashlen = hashlenui;
 566             EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 567
 568             if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret,
 569                                    early_exporter_master_secret,
 570                                    sizeof(early_exporter_master_secret) - 1,
 571                                    hashval, hashlen,
 572                                    s->early_exporter_master_secret, hashlen,
 573                                    1)) {
 574                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 575                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 576                 goto err;
 577             }
 578
 579             if (!ssl_log_secret(s, EARLY_EXPORTER_SECRET_LABEL,
 580                                 s->early_exporter_master_secret, hashlen)) {
 581                 /* SSLfatal() already called */
 582                 goto err;
 583             }
 584         } else if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 585             insecret = s->handshake_secret;
 586             finsecret = s->client_finished_secret;
 587             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 588             label = client_handshake_traffic;
 589             labellen = sizeof(client_handshake_traffic) - 1;
 590             log_label = CLIENT_HANDSHAKE_LABEL;
 591             /*
 592              * The handshake hash used for the server read/client write handshake
 593              * traffic secret is the same as the hash for the server
 594              * write/client read handshake traffic secret. However, if we
 595              * processed early data then we delay changing the server
 596              * read/client write cipher state until later, and the handshake
 597              * hashes have moved on. Therefore we use the value saved earlier
 598              * when we did the server write/client read change cipher state.
 599              */
 600             hash = s->handshake_traffic_hash;
 601         } else {
 602             insecret = s->master_secret;
 603             label = client_application_traffic;
 604             labellen = sizeof(client_application_traffic) - 1;
 605             log_label = CLIENT_APPLICATION_LABEL;
 606             /*
 607              * For this we only use the handshake hashes up until the server
 608              * Finished hash. We do not include the client's Finished, which is
 609              * what ssl_handshake_hash() would give us. Instead we use the
 610              * previously saved value.
 611              */
 612             hash = s->server_finished_hash;
 613         }
 614     } else {
 615         /* Early data never applies to client-read/server-write */
 616         if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 617             insecret = s->handshake_secret;
 618             finsecret = s->server_finished_secret;
 619             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 620             label = server_handshake_traffic;
 621             labellen = sizeof(server_handshake_traffic) - 1;
 622             log_label = SERVER_HANDSHAKE_LABEL;
 623         } else {
 624             insecret = s->master_secret;
 625             label = server_application_traffic;
 626             labellen = sizeof(server_application_traffic) - 1;
 627             log_label = SERVER_APPLICATION_LABEL;
 628         }
 629     }
 630
 631     if (!(which & SSL3_CC_EARLY)) {
 632         md = ssl_handshake_md(s);
 633         cipher = s->s3.tmp.new_sym_enc;
 634         if (!ssl3_digest_cached_records(s, 1)
 635                 || !ssl_handshake_hash(s, hashval, sizeof(hashval), &hashlen)) {
 636             /* SSLfatal() already called */;
 637             goto err;
 638         }
 639     }
 640
 641     /*
 642      * Save the hash of handshakes up to now for use when we calculate the
 643      * client application traffic secret
 644      */
 645     if (label == server_application_traffic)
 646         memcpy(s->server_finished_hash, hashval, hashlen);
 647
 648     if (label == server_handshake_traffic)
 649         memcpy(s->handshake_traffic_hash, hashval, hashlen);
 650
 651     if (label == client_application_traffic) {
 652         /*
 653          * We also create the resumption master secret, but this time use the
 654          * hash for the whole handshake including the Client Finished
 655          */
 656         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 657                                resumption_master_secret,
 658                                sizeof(resumption_master_secret) - 1,
 659                                hashval, hashlen, s->resumption_master_secret,
 660                                hashlen, 1)) {
 661             /* SSLfatal() already called */
 662             goto err;
 663         }
 664     }
 665
 666     if (!derive_secret_key_and_iv(s, which & SSL3_CC_WRITE, md, cipher,
 667                                   insecret, hash, label, labellen, secret, iv,
 668                                   ciph_ctx)) {
 669         /* SSLfatal() already called */
 670         goto err;
 671     }
 672
 673     if (label == server_application_traffic) {
 674         memcpy(s->server_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 675         /* Now we create the exporter master secret */
 676         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 677                                exporter_master_secret,
 678                                sizeof(exporter_master_secret) - 1,
 679                                hash, hashlen, s->exporter_master_secret,
 680                                hashlen, 1)) {
 681             /* SSLfatal() already called */
 682             goto err;
 683         }
 684
 685         if (!ssl_log_secret(s, EXPORTER_SECRET_LABEL, s->exporter_master_secret,
 686                             hashlen)) {
 687             /* SSLfatal() already called */
 688             goto err;
 689         }
 690     } else if (label == client_application_traffic)
 691         memcpy(s->client_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 692
 693     if (!ssl_log_secret(s, log_label, secret, hashlen)) {
 694         /* SSLfatal() already called */
 695         goto err;
 696     }
 697
 698     if (finsecret != NULL
 699             && !tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s), secret,
 700                                          finsecret, finsecretlen)) {
 701         /* SSLfatal() already called */
 702         goto err;
 703     }
 704
 705     if (!s->server && label == client_early_traffic)
 706         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_WRITE_PLAIN_ALERTS;
 707     else
 708         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 709     ret = 1;
 710  err:
 711     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 712     return ret;
 713 }
 714
 715 int tls13_update_key(SSL *s, int sending)
 716 {
 717 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 718   static const unsigned char application_traffic[] = { 0x74, 0x72 ,0x61 ,0x66 ,0x66 ,0x69 ,0x63 ,0x20 ,0x75 ,0x70 ,0x64, 0x00};
 719 #else
 720   static const unsigned char application_traffic[] = "traffic upd";
 721 #endif
 722     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 723     size_t hashlen = EVP_MD_size(md);
 724     unsigned char *insecret, *iv;
 725     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 726     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
 727     int ret = 0;
 728
 729     if (s->server == sending)
 730         insecret = s->server_app_traffic_secret;
 731     else
 732         insecret = s->client_app_traffic_secret;
 733
 734     if (sending) {
 735         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 736         iv = s->write_iv;
 737         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 738         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 739     } else {
 740         iv = s->read_iv;
 741         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 742         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 743     }
 744
 745     if (!derive_secret_key_and_iv(s, sending, ssl_handshake_md(s),
 746                                   s->s3.tmp.new_sym_enc, insecret, NULL,
 747                                   application_traffic,
 748                                   sizeof(application_traffic) - 1, secret, iv,
 749                                   ciph_ctx)) {
 750         /* SSLfatal() already called */
 751         goto err;
 752     }
 753
 754     memcpy(insecret, secret, hashlen);
 755
 756     s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 757     ret = 1;
 758  err:
 759     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 760     return ret;
 761 }
 762
 763 int tls13_alert_code(int code)
 764 {
 765     /* There are 2 additional alerts in TLSv1.3 compared to TLSv1.2 */
 766     if (code == SSL_AD_MISSING_EXTENSION || code == SSL_AD_CERTIFICATE_REQUIRED)
 767         return code;
 768
 769     return tls1_alert_code(code);
 770 }
 771
 772 int tls13_export_keying_material(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 773                                  const char *label, size_t llen,
 774                                  const unsigned char *context,
 775                                  size_t contextlen, int use_context)
 776 {
 777     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 778 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 779     static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 780 #else
 781     static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 782 #endif
 783     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 784     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 785     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 786     unsigned int hashsize, datalen;
 787     int ret = 0;
 788
 789     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_allowed(s))
 790         goto err;
 791
 792     if (!use_context)
 793         contextlen = 0;
 794
 795     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 796             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 797             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 798             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 799             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 800             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->exporter_master_secret,
 801                                   (const unsigned char *)label, llen,
 802                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 803             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 804                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 805                                   out, olen, 0))
 806         goto err;
 807
 808     ret = 1;
 809  err:
 810     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 811     return ret;
 812 }
 813
 814 int tls13_export_keying_material_early(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 815                                        const char *label, size_t llen,
 816                                        const unsigned char *context,
 817                                        size_t contextlen)
 818 {
 819 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 820   static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 821 #else
 822   static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 823 #endif
 824     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 825     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 826     const EVP_MD *md;
 827     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 828     unsigned int hashsize, datalen;
 829     int ret = 0;
 830     const SSL_CIPHER *sslcipher;
 831
 832     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_early_allowed(s))
 833         goto err;
 834
 835     if (!s->server && s->max_early_data > 0
 836             && s->session->ext.max_early_data == 0)
 837         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 838     else
 839         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 840
 841     md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 842
 843     /*
 844      * Calculate the hash value and store it in |data|. The reason why
 845      * the empty string is used is that the definition of TLS-Exporter
 846      * is like so:
 847      *
 848      * TLS-Exporter(label, context_value, key_length) =
 849      *     HKDF-Expand-Label(Derive-Secret(Secret, label, ""),
 850      *                       "exporter", Hash(context_value), key_length)
 851      *
 852      * Derive-Secret(Secret, Label, Messages) =
 853      *       HKDF-Expand-Label(Secret, Label,
 854      *                         Transcript-Hash(Messages), Hash.length)
 855      *
 856      * Here Transcript-Hash is the cipher suite hash algorithm.
 857      */
 858     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 859             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 860             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 861             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 862             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 863             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->early_exporter_master_secret,
 864                                   (const unsigned char *)label, llen,
 865                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 866             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 867                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 868                                   out, olen, 0))
 869         goto err;
 870
 871     ret = 1;
 872  err:
 873     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 874     return ret;
 875 }