Fix modes.h so that indent doesn't complain
[openssl.git] / crypto / rsa / rsa_oaep.c
index 8d306d1eadf9dcd069a4c6c914353764625b7c36..c363331992e0c75111882843447f8bd1ac858ccb 100644 (file)
  * <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.
- *
- * Note that for RSA OAEP a security proof in the
- * random oracle model *does* exist if 160 < log_2(N/e);
- * cf. section 7.2 ("But RSA-OAEP with exponent 3 is
- * provably secure") of Shoup's paper.  (The slight
- * differences between the OAEP definition used by Shoup
- * and OAEP as defined in RFC 2437 should not affect
- * this result.)
+ * 
+ * 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.
  */
 
+#include "constant_time_locl.h"
 
-#if !defined(NO_SHA) && !defined(NO_SHA1)
+#if !defined(OPENSSL_NO_SHA) && !defined(OPENSSL_NO_SHA1)
 #include <stdio.h>
 #include "cryptlib.h"
 #include <openssl/bn.h>
 #include <openssl/rsa.h>
-#include <openssl/sha.h>
+#include <openssl/evp.h>
 #include <openssl/rand.h>
+#include <openssl/sha.h>
 
-int MGF1(unsigned char *mask, long len,
+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)
-    {
-    int i, emlen = tlen - 1;
-    unsigned char *db, *seed;
-    unsigned char *dbmask, seedmask[SHA_DIGEST_LENGTH];
-
-    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);
-       }
+       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 = OPENSSL_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;
+               }
+
+       if (emlen < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1)
+               {
+               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
+               return 0;
+               }
+
+       to[0] = 0;
+       seed = to + 1;
+       db = to + SHA_DIGEST_LENGTH + 1;
 
-    to[0] = 0;
-    seed = to + 1;
-    db = to + SHA_DIGEST_LENGTH + 1;
-
-    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);
-    if (RAND_bytes(seed, SHA_DIGEST_LENGTH) <= 0)
-       return (0);
+       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];
+       dbmask = OPENSSL_malloc(emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
+       if (dbmask == NULL)
+               {
+               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
+               return 0;
+               }
 
-    MGF1(seedmask, SHA_DIGEST_LENGTH, db, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
-    for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
-       seed[i] ^= seedmask[i];
+       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];
 
-    OPENSSL_free(dbmask);
-    return (1);
-    }
+       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;
+       }
 
 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)
-    {
-    int i, dblen, mlen = -1;
-    const unsigned char *maskeddb;
-    int lzero;
-    unsigned char *db, seed[SHA_DIGEST_LENGTH], phash[SHA_DIGEST_LENGTH];
-
-    if (--num < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1)
        {
-       RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_OAEP_DECODING_ERROR);
-       return (-1);
-       }
+       int i, dblen, mlen = -1, one_index = 0, msg_index;
+       unsigned int good, found_one_byte;
+       const unsigned char *maskedseed, *maskeddb;
+       /* |em| is the encoded message, zero-padded to exactly |num| bytes:
+        * em = Y || maskedSeed || maskedDB */
+       unsigned char *db = NULL, *em = NULL, seed[EVP_MAX_MD_SIZE],
+               phash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 
-    dblen = num - SHA_DIGEST_LENGTH;
-    db = OPENSSL_malloc(dblen);
-    if (db == NULL)
-       {
-       RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
-       return (-1);
-       }
+        if (tlen <= 0 || flen <= 0)
+               return -1;
 
-    lzero = num - flen;
-    maskeddb = from - lzero + SHA_DIGEST_LENGTH;
-    
-    MGF1(seed, SHA_DIGEST_LENGTH, maskeddb, dblen);
-    for (i = lzero; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
-       seed[i] ^= from[i - lzero];
-  
-    MGF1(db, dblen, seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
-    for (i = 0; i < dblen; i++)
-       db[i] ^= maskeddb[i];
+       /*
+        * |num| is the length of the modulus; |flen| is the length of the
+        * encoded message. Therefore, for any |from| that was obtained by
+        * decrypting a ciphertext, we must have |flen| <= |num|. Similarly,
+        * num < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 2 must hold for the modulus
+        * irrespective of the ciphertext, see PKCS #1 v2.2, section 7.1.2.
+        * This does not leak any side-channel information.
+        */
+       if (num < flen || num < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 2)
+               goto decoding_err;
 
-    SHA1(param, plen, phash);
+       dblen = num - SHA_DIGEST_LENGTH - 1;
+       db = OPENSSL_malloc(dblen);
+       em = OPENSSL_malloc(num);
+       if (db == NULL || em == NULL)
+               {
+               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
+               goto cleanup;
+               }
 
-    if (memcmp(db, phash, SHA_DIGEST_LENGTH) != 0)
-       RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_OAEP_DECODING_ERROR);
-    else
-       {
+       /*
+        * Always do this zero-padding copy (even when num == flen) to avoid
+        * leaking that information. The copy still leaks some side-channel
+        * information, but it's impossible to have a fixed  memory access
+        * pattern since we can't read out of the bounds of |from|.
+        *
+        * TODO(emilia): Consider porting BN_bn2bin_padded from BoringSSL.
+        */
+       memset(em, 0, num);
+       memcpy(em + num - flen, from, flen);
+
+       /*
+        * The first byte must be zero, however we must not leak if this is
+        * true. See James H. Manger, "A Chosen Ciphertext  Attack on RSA
+        * Optimal Asymmetric Encryption Padding (OAEP) [...]", CRYPTO 2001).
+        */
+       good = constant_time_is_zero(em[0]);
+
+       maskedseed = em + 1;
+       maskeddb = em + 1 + SHA_DIGEST_LENGTH;
+
+       if (MGF1(seed, SHA_DIGEST_LENGTH, maskeddb, dblen))
+               goto cleanup;
+       for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
+               seed[i] ^= maskedseed[i];
+
+       if (MGF1(db, dblen, seed, SHA_DIGEST_LENGTH))
+               goto cleanup;
+       for (i = 0; i < dblen; i++)
+               db[i] ^= maskeddb[i];
+
+       if (!EVP_Digest((void *)param, plen, phash, NULL, EVP_sha1(), NULL))
+               goto cleanup;
+
+       good &= constant_time_is_zero(CRYPTO_memcmp(db, phash, SHA_DIGEST_LENGTH));
+
+       found_one_byte = 0;
        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)
                {
-               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, RSA_R_DATA_TOO_LARGE);
+               /* Padding consists of a number of 0-bytes, followed by a 1. */
+               unsigned int equals1 = constant_time_eq(db[i], 1);
+               unsigned int equals0 = constant_time_is_zero(db[i]);
+               one_index = constant_time_select_int(~found_one_byte & equals1,
+                       i, one_index);
+               found_one_byte |= equals1;
+               good &= (found_one_byte | equals0);
+               }
+
+       good &= found_one_byte;
+
+       /*
+        * At this point |good| is zero unless the plaintext was valid,
+        * so plaintext-awareness ensures timing side-channels are no longer a
+        * concern.
+        */
+       if (!good)
+               goto decoding_err;
+
+       msg_index = one_index + 1;
+       mlen = dblen - msg_index;
+
+       if (tlen < mlen)
+               {
+               RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_DATA_TOO_LARGE);
                mlen = -1;
                }
-           else
-               memcpy(to, db + i, mlen);
-           }
+       else
+               {
+               memcpy(to, db + msg_index, mlen);
+               goto cleanup;
+               }
+
+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);
+cleanup:
+       if (db != NULL) OPENSSL_free(db);
+       if (em != NULL) OPENSSL_free(em);
+       return mlen;
        }
-    OPENSSL_free(db);
-    return (mlen);
-    }
-
-int MGF1(unsigned char *mask, long len,
-       const 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++)
+
+int PKCS1_MGF1(unsigned char *mask, long len,
+       const unsigned char *seed, long seedlen, const EVP_MD *dgst)
        {
-       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;
-           }
+       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 = EVP_MD_size(dgst);
+       if (mdlen < 0)
+               goto err;
+       for (i = 0; outlen < len; i++)
+               {
+               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;
+                       }
+               }
+       rv = 0;
+       err:
+       EVP_MD_CTX_cleanup(&c);
+       return rv;
+       }
+
+static int MGF1(unsigned char *mask, long len, const unsigned char *seed,
+                long seedlen)
+       {
+       return PKCS1_MGF1(mask, len, seed, seedlen, EVP_sha1());
        }
-    return (0);
-    }
 #endif