FIPS mode RSA changes:
[openssl.git] / crypto / rsa / rsa_oaep.c
index 6907ba99694da0ed4d4bcbb039a2af32c9609e89..bf8dd044b1546addafc61bfbab3a4384a56d3afb 100644 (file)
 /* Written by Ulf Moeller. This software is distributed on an "AS IS"
    basis, WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, either express or implied. */
 
-/* EME_OAEP as defined in RFC 2437 (PKCS #1 v2.0) */
-
+/* EME-OAEP as defined in RFC 2437 (PKCS #1 v2.0) */
+
+/* See Victor Shoup, "OAEP reconsidered," Nov. 2000,
+ * <URL: http://www.shoup.net/papers/oaep.ps.Z>
+ * for problems with the security proof for the
+ * original OAEP scheme, which EME-OAEP is based on.
+ * 
+ * A new proof can be found in E. Fujisaki, T. Okamoto,
+ * D. Pointcheval, J. Stern, "RSA-OEAP is Still Alive!",
+ * Dec. 2000, <URL: http://eprint.iacr.org/2000/061/>.
+ * The new proof has stronger requirements for the
+ * underlying permutation: "partial-one-wayness" instead
+ * of one-wayness.  For the RSA function, this is
+ * an equivalent notion.
+ */
+
+#define OPENSSL_FIPSEVP
+
+
+#if !defined(OPENSSL_NO_SHA) && !defined(OPENSSL_NO_SHA1)
 #include <stdio.h>
 #include "cryptlib.h"
-#include "bn.h"
-#include "rsa.h"
-#include "sha.h"
-#include "rand.h"
-
-int MGF1(unsigned char *mask, long len, unsigned char *seed, long seedlen);
-
-int RSA_padding_add_PKCS1_OAEP(to, tlen, from, flen, param, plen)
-     unsigned char *to;
-     int tlen;
-     unsigned char *from;
-     int flen;
-     unsigned char *param;
-     int plen;
-    {
-    int i, emlen = tlen - 1;
-    unsigned char *db, *seed;
-    unsigned char *dbmask, seedmask[SHA_DIGEST_LENGTH];
-
-    if (flen > emlen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1)
+#include <openssl/bn.h>
+#include <openssl/rsa.h>
+#include <openssl/evp.h>
+#include <openssl/rand.h>
+#include <openssl/sha.h>
+
+static int MGF1(unsigned char *mask, long len,
+       const unsigned char *seed, long seedlen);
+
+int RSA_padding_add_PKCS1_OAEP(unsigned char *to, int tlen,
+       const unsigned char *from, int flen,
+       const unsigned char *param, int plen)
        {
-       RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP,
-              RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE);
-       return (0);
-       }
+       int i, emlen = tlen - 1;
+       unsigned char *db, *seed;
+       unsigned char *dbmask, seedmask[SHA_DIGEST_LENGTH];
 
-    if (emlen < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1)
-       {
-       RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
-       return (0);
-       }
-    
-    dbmask = Malloc(emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
-    if (dbmask == NULL)
-       {
-       RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
-       return (0);
-       }
+       if (flen > emlen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1)
+               {
+               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP,
+                  RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE);
+               return 0;
+               }
 
-    to[0] = 0;
-    seed = to + 1;
-    db = to + SHA_DIGEST_LENGTH + 1;
+       if (emlen < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1)
+               {
+               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
+               return 0;
+               }
 
-    SHA1(param, plen, db);
-    memset(db + SHA_DIGEST_LENGTH, 0,
-          emlen - flen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1);
-    db[emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH - 1] = 0x01;
-    memcpy(db + emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH, from, (unsigned int) flen);
-    RAND_bytes(seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
+       to[0] = 0;
+       seed = to + 1;
+       db = to + SHA_DIGEST_LENGTH + 1;
+
+       if (!EVP_Digest((void *)param, plen, db, NULL, EVP_sha1(), NULL))
+               return 0;
+       memset(db + SHA_DIGEST_LENGTH, 0,
+               emlen - flen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1);
+       db[emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH - 1] = 0x01;
+       memcpy(db + emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH, from, (unsigned int) flen);
+       if (RAND_bytes(seed, SHA_DIGEST_LENGTH) <= 0)
+               return 0;
 #ifdef PKCS_TESTVECT
-    memcpy(seed,
+       memcpy(seed,
           "\xaa\xfd\x12\xf6\x59\xca\xe6\x34\x89\xb4\x79\xe5\x07\x6d\xde\xc2\xf0\x6c\xb5\x8f",
           20);
 #endif
 
-    MGF1(dbmask, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH, seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
-    for (i = 0; i < emlen - SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
-       db[i] ^= dbmask[i];
-
-    MGF1(seedmask, SHA_DIGEST_LENGTH, db, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
-    for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
-       seed[i] ^= seedmask[i];
-
-    Free(dbmask);
-    return (1);
-    }
-
-int RSA_padding_check_PKCS1_OAEP(to, tlen, from, flen, num, param, plen)
-     unsigned char *to;
-     int tlen;
-     unsigned char *from;
-     int flen;
-     int num;
-     unsigned char *param;
-     int plen;
-    {
-    int i, dblen, mlen = -1;
-    unsigned char *maskeddb;
-    unsigned char *db, seed[SHA_DIGEST_LENGTH], phash[SHA_DIGEST_LENGTH];
-
-    if (flen < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1)
-       {
-       RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_OAEP_DECODING_ERROR);
-       return (-1);
+       dbmask = OPENSSL_malloc(emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
+       if (dbmask == NULL)
+               {
+               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
+               return 0;
+               }
+
+       if (MGF1(dbmask, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH, seed, SHA_DIGEST_LENGTH) < 0)
+               return 0;
+       for (i = 0; i < emlen - SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
+               db[i] ^= dbmask[i];
+
+       if (MGF1(seedmask, SHA_DIGEST_LENGTH, db, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH) < 0)
+               return 0;
+       for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
+               seed[i] ^= seedmask[i];
+
+       OPENSSL_free(dbmask);
+       return 1;
        }
 
-    dblen = flen - SHA_DIGEST_LENGTH;
-    db = Malloc(dblen);
-    if (db == NULL)
+int RSA_padding_check_PKCS1_OAEP(unsigned char *to, int tlen,
+       const unsigned char *from, int flen, int num,
+       const unsigned char *param, int plen)
        {
-       RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
-       return (-1);
-       }
+       int i, dblen, mlen = -1;
+       const unsigned char *maskeddb;
+       int lzero;
+       unsigned char *db = NULL, seed[SHA_DIGEST_LENGTH], phash[SHA_DIGEST_LENGTH];
+       unsigned char *padded_from;
+       int bad = 0;
+
+       if (--num < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1)
+               /* 'num' is the length of the modulus, i.e. does not depend on the
+                * particular ciphertext. */
+               goto decoding_err;
+
+       lzero = num - flen;
+       if (lzero < 0)
+               {
+               /* signalling this error immediately after detection might allow
+                * for side-channel attacks (e.g. timing if 'plen' is huge
+                * -- cf. James H. Manger, "A Chosen Ciphertext Attack on RSA Optimal
+                * Asymmetric Encryption Padding (OAEP) [...]", CRYPTO 2001),
+                * so we use a 'bad' flag */
+               bad = 1;
+               lzero = 0;
+               flen = num; /* don't overflow the memcpy to padded_from */
+               }
+
+       dblen = num - SHA_DIGEST_LENGTH;
+       db = OPENSSL_malloc(dblen + num);
+       if (db == NULL)
+               {
+               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
+               return -1;
+               }
 
-    maskeddb = from + SHA_DIGEST_LENGTH;
-    
-    MGF1(seed, SHA_DIGEST_LENGTH, maskeddb, dblen);
-    for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
-       seed[i] ^= from[i];
+       /* Always do this zero-padding copy (even when lzero == 0)
+        * to avoid leaking timing info about the value of lzero. */
+       padded_from = db + dblen;
+       memset(padded_from, 0, lzero);
+       memcpy(padded_from + lzero, from, flen);
+
+       maskeddb = padded_from + SHA_DIGEST_LENGTH;
+
+       if (MGF1(seed, SHA_DIGEST_LENGTH, maskeddb, dblen))
+               return -1;
+       for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
+               seed[i] ^= padded_from[i];
   
-    MGF1(db, dblen, seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
-    for (i = 0; i < dblen; i++)
-       db[i] ^= maskeddb[i];
+       if (MGF1(db, dblen, seed, SHA_DIGEST_LENGTH))
+               return -1;
+       for (i = 0; i < dblen; i++)
+               db[i] ^= maskeddb[i];
 
-    SHA1(param, plen, phash);
+       if (!EVP_Digest((void *)param, plen, phash, NULL, EVP_sha1(), NULL))
+               return -1;
 
-    if (memcmp(db, phash, SHA_DIGEST_LENGTH) != 0)
+       if (memcmp(db, phash, SHA_DIGEST_LENGTH) != 0 || bad)
+               goto decoding_err;
+       else
+               {
+               for (i = SHA_DIGEST_LENGTH; i < dblen; i++)
+                       if (db[i] != 0x00)
+                               break;
+               if (i == dblen || db[i] != 0x01)
+                       goto decoding_err;
+               else
+                       {
+                       /* everything looks OK */
+
+                       mlen = dblen - ++i;
+                       if (tlen < mlen)
+                               {
+                               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_DATA_TOO_LARGE);
+                               mlen = -1;
+                               }
+                       else
+                               memcpy(to, db + i, mlen);
+                       }
+               }
+       OPENSSL_free(db);
+       return mlen;
+
+decoding_err:
+       /* to avoid chosen ciphertext attacks, the error message should not reveal
+        * which kind of decoding error happened */
        RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_OAEP_DECODING_ERROR);
-    else
+       if (db != NULL) OPENSSL_free(db);
+       return -1;
+       }
+
+int PKCS1_MGF1(unsigned char *mask, long len,
+       const unsigned char *seed, long seedlen, const EVP_MD *dgst)
        {
-       for (i = SHA_DIGEST_LENGTH; i < dblen; i++)
-           if (db[i] != 0x00)
-               break;
-       if (db[i] != 0x01 || i++ >= dblen)
-           RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP,
-                  RSA_R_OAEP_DECODING_ERROR);
-       else
-           {
-           mlen = dblen - i;
-           if (tlen < mlen)
+       long i, outlen = 0;
+       unsigned char cnt[4];
+       EVP_MD_CTX c;
+       unsigned char md[EVP_MAX_MD_SIZE];
+       int mdlen;
+       int rv = -1;
+
+       EVP_MD_CTX_init(&c);
+       mdlen = M_EVP_MD_size(dgst);
+       if (mdlen < 0)
+               goto err;
+       for (i = 0; outlen < len; i++)
                {
-               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, RSA_R_DATA_TOO_LARGE);
-               mlen = -1;
+               cnt[0] = (unsigned char)((i >> 24) & 255);
+               cnt[1] = (unsigned char)((i >> 16) & 255);
+               cnt[2] = (unsigned char)((i >> 8)) & 255;
+               cnt[3] = (unsigned char)(i & 255);
+               if (!EVP_DigestInit_ex(&c,dgst, NULL)
+                       || !EVP_DigestUpdate(&c, seed, seedlen)
+                       || !EVP_DigestUpdate(&c, cnt, 4))
+                       goto err;
+               if (outlen + mdlen <= len)
+                       {
+                       if (!EVP_DigestFinal_ex(&c, mask + outlen, NULL))
+                               goto err;
+                       outlen += mdlen;
+                       }
+               else
+                       {
+                       if (!EVP_DigestFinal_ex(&c, md, NULL))
+                               goto err;
+                       memcpy(mask + outlen, md, len - outlen);
+                       outlen = len;
+                       }
                }
-           else
-               memcpy(to, db + i, mlen);
-           }
+       rv = 0;
+       err:
+       EVP_MD_CTX_cleanup(&c);
+       return rv;
        }
-    Free(db);
-    return (mlen);
-    }
-
-int MGF1(unsigned char *mask, long len, unsigned char *seed, long seedlen)
-    {
-    long i, outlen = 0;
-    unsigned char cnt[4];
-    SHA_CTX c;
-    unsigned char md[SHA_DIGEST_LENGTH];
-
-    for (i = 0; outlen < len; i++)
+
+static int MGF1(unsigned char *mask, long len, const unsigned char *seed,
+                long seedlen)
        {
-       cnt[0] = (i >> 24) & 255, cnt[1] = (i >> 16) & 255,
-         cnt[2] = (i >> 8) & 255, cnt[3] = i & 255;
-       SHA1_Init(&c);
-       SHA1_Update(&c, seed, seedlen);
-       SHA1_Update(&c, cnt, 4);
-       if (outlen + SHA_DIGEST_LENGTH <= len)
-           {
-           SHA1_Final(mask + outlen, &c);
-           outlen += SHA_DIGEST_LENGTH;
-           }
-       else
-           {
-           SHA1_Final(md, &c);
-           memcpy(mask + outlen, md, len - outlen);
-           outlen = len;
-           }
+       return PKCS1_MGF1(mask, len, seed, seedlen, EVP_sha1());
        }
-    return (0);
-    }
+#endif