Changed ssl layer to use EVP_KDF API for TLS1_PRF and HKDF.
[openssl.git] / 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     static const unsigned char label_prefix[] = "tls13 ";
34     EVP_KDF_CTX *kctx = EVP_KDF_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF);
35     int ret;
36     size_t hkdflabellen;
37     size_t hashlen;
38     /*
39      * 2 bytes for length of derived secret + 1 byte for length of combined
40      * prefix and label + bytes for the label itself + 1 byte length of hash
41      * + bytes for the hash itself
42      */
43     unsigned char hkdflabel[sizeof(uint16_t) + sizeof(uint8_t) +
44                             + (sizeof(label_prefix) - 1) + TLS13_MAX_LABEL_LEN
45                             + 1 + EVP_MAX_MD_SIZE];
46     WPACKET pkt;
47
48     if (kctx == NULL)
49         return 0;
50
51     if (labellen > TLS13_MAX_LABEL_LEN) {
52         if (fatal) {
53             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
54                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
55         } else {
56             /*
57              * Probably we have been called from SSL_export_keying_material(),
58              * or SSL_export_keying_material_early().
59              */
60             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, SSL_R_TLS_ILLEGAL_EXPORTER_LABEL);
61         }
62         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
63         return 0;
64     }
65
66     hashlen = EVP_MD_size(md);
67
68     if (!WPACKET_init_static_len(&pkt, hkdflabel, sizeof(hkdflabel), 0)
69             || !WPACKET_put_bytes_u16(&pkt, outlen)
70             || !WPACKET_start_sub_packet_u8(&pkt)
71             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label_prefix, sizeof(label_prefix) - 1)
72             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label, labellen)
73             || !WPACKET_close(&pkt)
74             || !WPACKET_sub_memcpy_u8(&pkt, data, (data == NULL) ? 0 : datalen)
75             || !WPACKET_get_total_written(&pkt, &hkdflabellen)
76             || !WPACKET_finish(&pkt)) {
77         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
78         WPACKET_cleanup(&pkt);
79         if (fatal)
80             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
81                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
82         else
83             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
84         return 0;
85     }
86
87     ret = EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_HKDF_MODE,
88                        EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXPAND_ONLY) <= 0
89         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_MD, md) <= 0
90         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_KEY, secret, hashlen) <= 0
91         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_ADD_HKDF_INFO,
92                         hkdflabel, hkdflabellen) <= 0
93         || EVP_KDF_derive(kctx, out, outlen) <= 0;
94
95     EVP_KDF_CTX_free(kctx);
96
97     if (ret != 0) {
98         if (fatal)
99             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
100                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
101         else
102             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
103     }
104
105     return ret == 0;
106 }
107
108 /*
109  * Given a |secret| generate a |key| of length |keylen| bytes. Returns 1 on
110  * success  0 on failure.
111  */
112 int tls13_derive_key(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
113                      unsigned char *key, size_t keylen)
114 {
115     static const unsigned char keylabel[] = "key";
116
117     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, keylabel, sizeof(keylabel) - 1,
118                              NULL, 0, key, keylen, 1);
119 }
120
121 /*
122  * Given a |secret| generate an |iv| of length |ivlen| bytes. Returns 1 on
123  * success  0 on failure.
124  */
125 int tls13_derive_iv(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
126                     unsigned char *iv, size_t ivlen)
127 {
128     static const unsigned char ivlabel[] = "iv";
129
130     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, ivlabel, sizeof(ivlabel) - 1,
131                              NULL, 0, iv, ivlen, 1);
132 }
133
134 int tls13_derive_finishedkey(SSL *s, const EVP_MD *md,
135                              const unsigned char *secret,
136                              unsigned char *fin, size_t finlen)
137 {
138     static const unsigned char finishedlabel[] = "finished";
139
140     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, finishedlabel,
141                              sizeof(finishedlabel) - 1, NULL, 0, fin, finlen, 1);
142 }
143
144 /*
145  * Given the previous secret |prevsecret| and a new input secret |insecret| of
146  * length |insecretlen|, generate a new secret and store it in the location
147  * pointed to by |outsecret|. Returns 1 on success  0 on failure.
148  */
149 int tls13_generate_secret(SSL *s, const EVP_MD *md,
150                           const unsigned char *prevsecret,
151                           const unsigned char *insecret,
152                           size_t insecretlen,
153                           unsigned char *outsecret)
154 {
155     size_t mdlen, prevsecretlen;
156     int mdleni;
157     int ret;
158     EVP_KDF_CTX *kctx = EVP_KDF_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF);
159     static const char derived_secret_label[] = "derived";
160     unsigned char preextractsec[EVP_MAX_MD_SIZE];
161
162     if (kctx == NULL) {
163         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
164                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
165         return 0;
166     }
167
168     mdleni = EVP_MD_size(md);
169     /* Ensure cast to size_t is safe */
170     if (!ossl_assert(mdleni >= 0)) {
171         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
172                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
173         return 0;
174     }
175     mdlen = (size_t)mdleni;
176
177     if (insecret == NULL) {
178         insecret = default_zeros;
179         insecretlen = mdlen;
180     }
181     if (prevsecret == NULL) {
182         prevsecret = default_zeros;
183         prevsecretlen = 0;
184     } else {
185         EVP_MD_CTX *mctx = EVP_MD_CTX_new();
186         unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
187
188         /* The pre-extract derive step uses a hash of no messages */
189         if (mctx == NULL
190                 || EVP_DigestInit_ex(mctx, md, NULL) <= 0
191                 || EVP_DigestFinal_ex(mctx, hash, NULL) <= 0) {
192             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
193                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
194             EVP_MD_CTX_free(mctx);
195             EVP_KDF_CTX_free(kctx);
196             return 0;
197         }
198         EVP_MD_CTX_free(mctx);
199
200         /* Generate the pre-extract secret */
201         if (!tls13_hkdf_expand(s, md, prevsecret,
202                                (unsigned char *)derived_secret_label,
203                                sizeof(derived_secret_label) - 1, hash, mdlen,
204                                preextractsec, mdlen, 1)) {
205             /* SSLfatal() already called */
206             EVP_KDF_CTX_free(kctx);
207             return 0;
208         }
209
210         prevsecret = preextractsec;
211         prevsecretlen = mdlen;
212     }
213
214     ret = EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_HKDF_MODE,
215                        EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXTRACT_ONLY) <= 0
216         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_MD, md) <= 0
217         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_KEY, insecret, insecretlen) <= 0
218         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_SALT,
219                         prevsecret, prevsecretlen) <= 0
220         || EVP_KDF_derive(kctx, outsecret, mdlen) <= 0;
221
222     if (ret != 0)
223         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
224                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
225
226     EVP_KDF_CTX_free(kctx);
227     if (prevsecret == preextractsec)
228         OPENSSL_cleanse(preextractsec, mdlen);
229     return ret == 0;
230 }
231
232 /*
233  * Given an input secret |insecret| of length |insecretlen| generate the
234  * handshake secret. This requires the early secret to already have been
235  * generated. Returns 1 on success  0 on failure.
236  */
237 int tls13_generate_handshake_secret(SSL *s, const unsigned char *insecret,
238                                 size_t insecretlen)
239 {
240     /* Calls SSLfatal() if required */
241     return tls13_generate_secret(s, ssl_handshake_md(s), s->early_secret,
242                                  insecret, insecretlen,
243                                  (unsigned char *)&s->handshake_secret);
244 }
245
246 /*
247  * Given the handshake secret |prev| of length |prevlen| generate the master
248  * secret and store its length in |*secret_size|. Returns 1 on success  0 on
249  * failure.
250  */
251 int tls13_generate_master_secret(SSL *s, unsigned char *out,
252                                  unsigned char *prev, size_t prevlen,
253                                  size_t *secret_size)
254 {
255     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
256
257     *secret_size = EVP_MD_size(md);
258     /* Calls SSLfatal() if required */
259     return tls13_generate_secret(s, md, prev, NULL, 0, out);
260 }
261
262 /*
263  * Generates the mac for the Finished message. Returns the length of the MAC or
264  * 0 on error.
265  */
266 size_t tls13_final_finish_mac(SSL *s, const char *str, size_t slen,
267                              unsigned char *out)
268 {
269     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
270     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
271     size_t hashlen, ret = 0;
272     EVP_PKEY *key = NULL;
273     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
274
275     if (!ssl_handshake_hash(s, hash, sizeof(hash), &hashlen)) {
276         /* SSLfatal() already called */
277         goto err;
278     }
279
280     if (str == s->method->ssl3_enc->server_finished_label) {
281         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
282                                            s->server_finished_secret, hashlen);
283     } else if (SSL_IS_FIRST_HANDSHAKE(s)) {
284         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
285                                            s->client_finished_secret, hashlen);
286     } else {
287         unsigned char finsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
288
289         if (!tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s),
290                                       s->client_app_traffic_secret,
291                                       finsecret, hashlen))
292             goto err;
293
294         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL, finsecret,
295                                            hashlen);
296         OPENSSL_cleanse(finsecret, sizeof(finsecret));
297     }
298
299     if (key == NULL
300             || ctx == NULL
301             || EVP_DigestSignInit(ctx, NULL, md, NULL, key) <= 0
302             || EVP_DigestSignUpdate(ctx, hash, hashlen) <= 0
303             || EVP_DigestSignFinal(ctx, out, &hashlen) <= 0) {
304         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_FINAL_FINISH_MAC,
305                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
306         goto err;
307     }
308
309     ret = hashlen;
310  err:
311     EVP_PKEY_free(key);
312     EVP_MD_CTX_free(ctx);
313     return ret;
314 }
315
316 /*
317  * There isn't really a key block in TLSv1.3, but we still need this function
318  * for initialising the cipher and hash. Returns 1 on success or 0 on failure.
319  */
320 int tls13_setup_key_block(SSL *s)
321 {
322     const EVP_CIPHER *c;
323     const EVP_MD *hash;
324
325     s->session->cipher = s->s3.tmp.new_cipher;
326     if (!ssl_cipher_get_evp(s->session, &c, &hash, NULL, NULL, NULL, 0)) {
327         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_SETUP_KEY_BLOCK,
328                  SSL_R_CIPHER_OR_HASH_UNAVAILABLE);
329         return 0;
330     }
331
332     s->s3.tmp.new_sym_enc = c;
333     s->s3.tmp.new_hash = hash;
334
335     return 1;
336 }
337
338 static int derive_secret_key_and_iv(SSL *s, int sending, const EVP_MD *md,
339                                     const EVP_CIPHER *ciph,
340                                     const unsigned char *insecret,
341                                     const unsigned char *hash,
342                                     const unsigned char *label,
343                                     size_t labellen, unsigned char *secret,
344                                     unsigned char *iv, EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx)
345 {
346     unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];
347     size_t ivlen, keylen, taglen;
348     int hashleni = EVP_MD_size(md);
349     size_t hashlen;
350
351     /* Ensure cast to size_t is safe */
352     if (!ossl_assert(hashleni >= 0)) {
353         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
354                  ERR_R_EVP_LIB);
355         goto err;
356     }
357     hashlen = (size_t)hashleni;
358
359     if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret, label, labellen, hash, hashlen,
360                            secret, hashlen, 1)) {
361         /* SSLfatal() already called */
362         goto err;
363     }
364
365     /* TODO(size_t): convert me */
366     keylen = EVP_CIPHER_key_length(ciph);
367     if (EVP_CIPHER_mode(ciph) == EVP_CIPH_CCM_MODE) {
368         uint32_t algenc;
369
370         ivlen = EVP_CCM_TLS_IV_LEN;
371         if (s->s3.tmp.new_cipher == NULL) {
372             /* We've not selected a cipher yet - we must be doing early data */
373             algenc = s->session->cipher->algorithm_enc;
374         } else {
375             algenc = s->s3.tmp.new_cipher->algorithm_enc;
376         }
377         if (algenc & (SSL_AES128CCM8 | SSL_AES256CCM8))
378             taglen = EVP_CCM8_TLS_TAG_LEN;
379          else
380             taglen = EVP_CCM_TLS_TAG_LEN;
381     } else {
382         ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(ciph);
383         taglen = 0;
384     }
385
386     if (!tls13_derive_key(s, md, secret, key, keylen)
387             || !tls13_derive_iv(s, md, secret, iv, ivlen)) {
388         /* SSLfatal() already called */
389         goto err;
390     }
391
392     if (EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, ciph, NULL, NULL, NULL, sending) <= 0
393         || !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_IVLEN, ivlen, NULL)
394         || (taglen != 0 && !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG,
395                                                 taglen, NULL))
396         || EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, NULL, NULL, key, NULL, -1) <= 0) {
397         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
398                  ERR_R_EVP_LIB);
399         goto err;
400     }
401
402     return 1;
403  err:
404     OPENSSL_cleanse(key, sizeof(key));
405     return 0;
406 }
407
408 int tls13_change_cipher_state(SSL *s, int which)
409 {
410     static const unsigned char client_early_traffic[] = "c e traffic";
411     static const unsigned char client_handshake_traffic[] = "c hs traffic";
412     static const unsigned char client_application_traffic[] = "c ap traffic";
413     static const unsigned char server_handshake_traffic[] = "s hs traffic";
414     static const unsigned char server_application_traffic[] = "s ap traffic";
415     static const unsigned char exporter_master_secret[] = "exp master";
416     static const unsigned char resumption_master_secret[] = "res master";
417     static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = "e exp master";
418     unsigned char *iv;
419     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
420     unsigned char hashval[EVP_MAX_MD_SIZE];
421     unsigned char *hash = hashval;
422     unsigned char *insecret;
423     unsigned char *finsecret = NULL;
424     const char *log_label = NULL;
425     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
426     size_t finsecretlen = 0;
427     const unsigned char *label;
428     size_t labellen, hashlen = 0;
429     int ret = 0;
430     const EVP_MD *md = NULL;
431     const EVP_CIPHER *cipher = NULL;
432
433     if (which & SSL3_CC_READ) {
434         if (s->enc_read_ctx != NULL) {
435             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_read_ctx);
436         } else {
437             s->enc_read_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
438             if (s->enc_read_ctx == NULL) {
439                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
440                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
441                 goto err;
442             }
443         }
444         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
445         iv = s->read_iv;
446
447         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
448     } else {
449         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
450         if (s->enc_write_ctx != NULL) {
451             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_write_ctx);
452         } else {
453             s->enc_write_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
454             if (s->enc_write_ctx == NULL) {
455                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
456                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
457                 goto err;
458             }
459         }
460         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
461         iv = s->write_iv;
462
463         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
464     }
465
466     if (((which & SSL3_CC_CLIENT) && (which & SSL3_CC_WRITE))
467             || ((which & SSL3_CC_SERVER) && (which & SSL3_CC_READ))) {
468         if (which & SSL3_CC_EARLY) {
469             EVP_MD_CTX *mdctx = NULL;
470             long handlen;
471             void *hdata;
472             unsigned int hashlenui;
473             const SSL_CIPHER *sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
474
475             insecret = s->early_secret;
476             label = client_early_traffic;
477             labellen = sizeof(client_early_traffic) - 1;
478             log_label = CLIENT_EARLY_LABEL;
479
480             handlen = BIO_get_mem_data(s->s3.handshake_buffer, &hdata);
481             if (handlen <= 0) {
482                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
483                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
484                          SSL_R_BAD_HANDSHAKE_LENGTH);
485                 goto err;
486             }
487
488             if (s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_CONNECTING
489                     && s->max_early_data > 0
490                     && s->session->ext.max_early_data == 0) {
491                 /*
492                  * If we are attempting to send early data, and we've decided to
493                  * actually do it but max_early_data in s->session is 0 then we
494                  * must be using an external PSK.
495                  */
496                 if (!ossl_assert(s->psksession != NULL
497                         && s->max_early_data ==
498                            s->psksession->ext.max_early_data)) {
499                     SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
500                              SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
501                              ERR_R_INTERNAL_ERROR);
502                     goto err;
503                 }
504                 sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
505             }
506             if (sslcipher == NULL) {
507                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
508                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, SSL_R_BAD_PSK);
509                 goto err;
510             }
511
512             /*
513              * We need to calculate the handshake digest using the digest from
514              * the session. We haven't yet selected our ciphersuite so we can't
515              * use ssl_handshake_md().
516              */
517             mdctx = EVP_MD_CTX_new();
518             if (mdctx == NULL) {
519                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
520                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
521                 goto err;
522             }
523             cipher = EVP_get_cipherbynid(SSL_CIPHER_get_cipher_nid(sslcipher));
524             md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
525             if (md == NULL || !EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, NULL)
526                     || !EVP_DigestUpdate(mdctx, hdata, handlen)
527                     || !EVP_DigestFinal_ex(mdctx, hashval, &hashlenui)) {
528                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
529                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
530                 EVP_MD_CTX_free(mdctx);
531                 goto err;
532             }
533             hashlen = hashlenui;
534             EVP_MD_CTX_free(mdctx);
535
536             if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret,
537                                    early_exporter_master_secret,
538                                    sizeof(early_exporter_master_secret) - 1,
539                                    hashval, hashlen,
540                                    s->early_exporter_master_secret, hashlen,
541                                    1)) {
542                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
543                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
544                 goto err;
545             }
546
547             if (!ssl_log_secret(s, EARLY_EXPORTER_SECRET_LABEL,
548                                 s->early_exporter_master_secret, hashlen)) {
549                 /* SSLfatal() already called */
550                 goto err;
551             }
552         } else if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
553             insecret = s->handshake_secret;
554             finsecret = s->client_finished_secret;
555             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
556             label = client_handshake_traffic;
557             labellen = sizeof(client_handshake_traffic) - 1;
558             log_label = CLIENT_HANDSHAKE_LABEL;
559             /*
560              * The handshake hash used for the server read/client write handshake
561              * traffic secret is the same as the hash for the server
562              * write/client read handshake traffic secret. However, if we
563              * processed early data then we delay changing the server
564              * read/client write cipher state until later, and the handshake
565              * hashes have moved on. Therefore we use the value saved earlier
566              * when we did the server write/client read change cipher state.
567              */
568             hash = s->handshake_traffic_hash;
569         } else {
570             insecret = s->master_secret;
571             label = client_application_traffic;
572             labellen = sizeof(client_application_traffic) - 1;
573             log_label = CLIENT_APPLICATION_LABEL;
574             /*
575              * For this we only use the handshake hashes up until the server
576              * Finished hash. We do not include the client's Finished, which is
577              * what ssl_handshake_hash() would give us. Instead we use the
578              * previously saved value.
579              */
580             hash = s->server_finished_hash;
581         }
582     } else {
583         /* Early data never applies to client-read/server-write */
584         if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
585             insecret = s->handshake_secret;
586             finsecret = s->server_finished_secret;
587             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
588             label = server_handshake_traffic;
589             labellen = sizeof(server_handshake_traffic) - 1;
590             log_label = SERVER_HANDSHAKE_LABEL;
591         } else {
592             insecret = s->master_secret;
593             label = server_application_traffic;
594             labellen = sizeof(server_application_traffic) - 1;
595             log_label = SERVER_APPLICATION_LABEL;
596         }
597     }
598
599     if (!(which & SSL3_CC_EARLY)) {
600         md = ssl_handshake_md(s);
601         cipher = s->s3.tmp.new_sym_enc;
602         if (!ssl3_digest_cached_records(s, 1)
603                 || !ssl_handshake_hash(s, hashval, sizeof(hashval), &hashlen)) {
604             /* SSLfatal() already called */;
605             goto err;
606         }
607     }
608
609     /*
610      * Save the hash of handshakes up to now for use when we calculate the
611      * client application traffic secret
612      */
613     if (label == server_application_traffic)
614         memcpy(s->server_finished_hash, hashval, hashlen);
615
616     if (label == server_handshake_traffic)
617         memcpy(s->handshake_traffic_hash, hashval, hashlen);
618
619     if (label == client_application_traffic) {
620         /*
621          * We also create the resumption master secret, but this time use the
622          * hash for the whole handshake including the Client Finished
623          */
624         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
625                                resumption_master_secret,
626                                sizeof(resumption_master_secret) - 1,
627                                hashval, hashlen, s->resumption_master_secret,
628                                hashlen, 1)) {
629             /* SSLfatal() already called */
630             goto err;
631         }
632     }
633
634     if (!derive_secret_key_and_iv(s, which & SSL3_CC_WRITE, md, cipher,
635                                   insecret, hash, label, labellen, secret, iv,
636                                   ciph_ctx)) {
637         /* SSLfatal() already called */
638         goto err;
639     }
640
641     if (label == server_application_traffic) {
642         memcpy(s->server_app_traffic_secret, secret, hashlen);
643         /* Now we create the exporter master secret */
644         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
645                                exporter_master_secret,
646                                sizeof(exporter_master_secret) - 1,
647                                hash, hashlen, s->exporter_master_secret,
648                                hashlen, 1)) {
649             /* SSLfatal() already called */
650             goto err;
651         }
652
653         if (!ssl_log_secret(s, EXPORTER_SECRET_LABEL, s->exporter_master_secret,
654                             hashlen)) {
655             /* SSLfatal() already called */
656             goto err;
657         }
658     } else if (label == client_application_traffic)
659         memcpy(s->client_app_traffic_secret, secret, hashlen);
660
661     if (!ssl_log_secret(s, log_label, secret, hashlen)) {
662         /* SSLfatal() already called */
663         goto err;
664     }
665
666     if (finsecret != NULL
667             && !tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s), secret,
668                                          finsecret, finsecretlen)) {
669         /* SSLfatal() already called */
670         goto err;
671     }
672
673     if (!s->server && label == client_early_traffic)
674         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_WRITE_PLAIN_ALERTS;
675     else
676         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
677     ret = 1;
678  err:
679     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
680     return ret;
681 }
682
683 int tls13_update_key(SSL *s, int sending)
684 {
685     static const unsigned char application_traffic[] = "traffic upd";
686     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
687     size_t hashlen = EVP_MD_size(md);
688     unsigned char *insecret, *iv;
689     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
690     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
691     int ret = 0;
692
693     if (s->server == sending)
694         insecret = s->server_app_traffic_secret;
695     else
696         insecret = s->client_app_traffic_secret;
697
698     if (sending) {
699         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
700         iv = s->write_iv;
701         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
702         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
703     } else {
704         iv = s->read_iv;
705         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
706         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
707     }
708
709     if (!derive_secret_key_and_iv(s, sending, ssl_handshake_md(s),
710                                   s->s3.tmp.new_sym_enc, insecret, NULL,
711                                   application_traffic,
712                                   sizeof(application_traffic) - 1, secret, iv,
713                                   ciph_ctx)) {
714         /* SSLfatal() already called */
715         goto err;
716     }
717
718     memcpy(insecret, secret, hashlen);
719
720     s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
721     ret = 1;
722  err:
723     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
724     return ret;
725 }
726
727 int tls13_alert_code(int code)
728 {
729     /* There are 2 additional alerts in TLSv1.3 compared to TLSv1.2 */
730     if (code == SSL_AD_MISSING_EXTENSION || code == SSL_AD_CERTIFICATE_REQUIRED)
731         return code;
732
733     return tls1_alert_code(code);
734 }
735
736 int tls13_export_keying_material(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
737                                  const char *label, size_t llen,
738                                  const unsigned char *context,
739                                  size_t contextlen, int use_context)
740 {
741     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
742     static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
743     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
744     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
745     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
746     unsigned int hashsize, datalen;
747     int ret = 0;
748
749     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_allowed(s))
750         goto err;
751
752     if (!use_context)
753         contextlen = 0;
754
755     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
756             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
757             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
758             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
759             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
760             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->exporter_master_secret,
761                                   (const unsigned char *)label, llen,
762                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
763             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
764                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
765                                   out, olen, 0))
766         goto err;
767
768     ret = 1;
769  err:
770     EVP_MD_CTX_free(ctx);
771     return ret;
772 }
773
774 int tls13_export_keying_material_early(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
775                                        const char *label, size_t llen,
776                                        const unsigned char *context,
777                                        size_t contextlen)
778 {
779     static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
780     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
781     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
782     const EVP_MD *md;
783     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
784     unsigned int hashsize, datalen;
785     int ret = 0;
786     const SSL_CIPHER *sslcipher;
787
788     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_early_allowed(s))
789         goto err;
790
791     if (!s->server && s->max_early_data > 0
792             && s->session->ext.max_early_data == 0)
793         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
794     else
795         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
796
797     md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
798
799     /*
800      * Calculate the hash value and store it in |data|. The reason why
801      * the empty string is used is that the definition of TLS-Exporter
802      * is like so:
803      *
804      * TLS-Exporter(label, context_value, key_length) =
805      *     HKDF-Expand-Label(Derive-Secret(Secret, label, ""),
806      *                       "exporter", Hash(context_value), key_length)
807      *
808      * Derive-Secret(Secret, Label, Messages) =
809      *       HKDF-Expand-Label(Secret, Label,
810      *                         Transcript-Hash(Messages), Hash.length)
811      *
812      * Here Transcript-Hash is the cipher suite hash algorithm.
813      */
814     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
815             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
816             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
817             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
818             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
819             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->early_exporter_master_secret,
820                                   (const unsigned char *)label, llen,
821                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
822             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
823                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
824                                   out, olen, 0))
825         goto err;
826
827     ret = 1;
828  err:
829     EVP_MD_CTX_free(ctx);
830     return ret;
831 }