ssl/tls13_enc.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016-2019 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL license (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_local.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_PKEY_CTX *pctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF, NULL);
  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 (pctx == 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_PKEY_CTX_free(pctx);
  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_PKEY_CTX_free(pctx);
  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_PKEY_derive_init(pctx) <= 0
  92             || EVP_PKEY_CTX_hkdf_mode(pctx, EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXPAND_ONLY)
  93                <= 0
  94             || EVP_PKEY_CTX_set_hkdf_md(pctx, md) <= 0
  95             || EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_key(pctx, secret, hashlen) <= 0
  96             || EVP_PKEY_CTX_add1_hkdf_info(pctx, hkdflabel, hkdflabellen) <= 0
  97             || EVP_PKEY_derive(pctx, out, &outlen) <= 0;
  98
  99     EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 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_PKEY_CTX *pctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF, NULL);
 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 (pctx == 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         return 0;
 194     }
 195     mdlen = (size_t)mdleni;
 196
 197     if (insecret == NULL) {
 198         insecret = default_zeros;
 199         insecretlen = mdlen;
 200     }
 201     if (prevsecret == NULL) {
 202         prevsecret = default_zeros;
 203         prevsecretlen = 0;
 204     } else {
 205         EVP_MD_CTX *mctx = EVP_MD_CTX_new();
 206         unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 207
 208         /* The pre-extract derive step uses a hash of no messages */
 209         if (mctx == NULL
 210                 || EVP_DigestInit_ex(mctx, md, NULL) <= 0
 211                 || EVP_DigestFinal_ex(mctx, hash, NULL) <= 0) {
 212             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 213                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 214             EVP_MD_CTX_free(mctx);
 215             EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 216             return 0;
 217         }
 218         EVP_MD_CTX_free(mctx);
 219
 220         /* Generate the pre-extract secret */
 221         if (!tls13_hkdf_expand(s, md, prevsecret,
 222                                (unsigned char *)derived_secret_label,
 223                                sizeof(derived_secret_label) - 1, hash, mdlen,
 224                                preextractsec, mdlen, 1)) {
 225             /* SSLfatal() already called */
 226             EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 227             return 0;
 228         }
 229
 230         prevsecret = preextractsec;
 231         prevsecretlen = mdlen;
 232     }
 233
 234     ret = EVP_PKEY_derive_init(pctx) <= 0
 235             || EVP_PKEY_CTX_hkdf_mode(pctx, EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXTRACT_ONLY)
 236                <= 0
 237             || EVP_PKEY_CTX_set_hkdf_md(pctx, md) <= 0
 238             || EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_key(pctx, insecret, insecretlen) <= 0
 239             || EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_salt(pctx, prevsecret, prevsecretlen)
 240                <= 0
 241             || EVP_PKEY_derive(pctx, outsecret, &mdlen)
 242                <= 0;
 243
 244     if (ret != 0)
 245         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 246                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 247
 248     EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 249     if (prevsecret == preextractsec)
 250         OPENSSL_cleanse(preextractsec, mdlen);
 251     return ret == 0;
 252 }
 253
 254 /*
 255  * Given an input secret |insecret| of length |insecretlen| generate the
 256  * handshake secret. This requires the early secret to already have been
 257  * generated. Returns 1 on success  0 on failure.
 258  */
 259 int tls13_generate_handshake_secret(SSL *s, const unsigned char *insecret,
 260                                 size_t insecretlen)
 261 {
 262     /* Calls SSLfatal() if required */
 263     return tls13_generate_secret(s, ssl_handshake_md(s), s->early_secret,
 264                                  insecret, insecretlen,
 265                                  (unsigned char *)&s->handshake_secret);
 266 }
 267
 268 /*
 269  * Given the handshake secret |prev| of length |prevlen| generate the master
 270  * secret and store its length in |*secret_size|. Returns 1 on success  0 on
 271  * failure.
 272  */
 273 int tls13_generate_master_secret(SSL *s, unsigned char *out,
 274                                  unsigned char *prev, size_t prevlen,
 275                                  size_t *secret_size)
 276 {
 277     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 278
 279     *secret_size = EVP_MD_size(md);
 280     /* Calls SSLfatal() if required */
 281     return tls13_generate_secret(s, md, prev, NULL, 0, out);
 282 }
 283
 284 /*
 285  * Generates the mac for the Finished message. Returns the length of the MAC or
 286  * 0 on error.
 287  */
 288 size_t tls13_final_finish_mac(SSL *s, const char *str, size_t slen,
 289                              unsigned char *out)
 290 {
 291     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 292     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 293     size_t hashlen, ret = 0;
 294     EVP_PKEY *key = NULL;
 295     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 296
 297     if (!ssl_handshake_hash(s, hash, sizeof(hash), &hashlen)) {
 298         /* SSLfatal() already called */
 299         goto err;
 300     }
 301
 302     if (str == s->method->ssl3_enc->server_finished_label) {
 303         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 304                                            s->server_finished_secret, hashlen);
 305     } else if (SSL_IS_FIRST_HANDSHAKE(s)) {
 306         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 307                                            s->client_finished_secret, hashlen);
 308     } else {
 309         unsigned char finsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 310
 311         if (!tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s),
 312                                       s->client_app_traffic_secret,
 313                                       finsecret, hashlen))
 314             goto err;
 315
 316         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL, finsecret,
 317                                            hashlen);
 318         OPENSSL_cleanse(finsecret, sizeof(finsecret));
 319     }
 320
 321     if (key == NULL
 322             || ctx == NULL
 323             || EVP_DigestSignInit(ctx, NULL, md, NULL, key) <= 0
 324             || EVP_DigestSignUpdate(ctx, hash, hashlen) <= 0
 325             || EVP_DigestSignFinal(ctx, out, &hashlen) <= 0) {
 326         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_FINAL_FINISH_MAC,
 327                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 328         goto err;
 329     }
 330
 331     ret = hashlen;
 332  err:
 333     EVP_PKEY_free(key);
 334     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 335     return ret;
 336 }
 337
 338 /*
 339  * There isn't really a key block in TLSv1.3, but we still need this function
 340  * for initialising the cipher and hash. Returns 1 on success or 0 on failure.
 341  */
 342 int tls13_setup_key_block(SSL *s)
 343 {
 344     const EVP_CIPHER *c;
 345     const EVP_MD *hash;
 346
 347     s->session->cipher = s->s3->tmp.new_cipher;
 348     if (!ssl_cipher_get_evp(s->session, &c, &hash, NULL, NULL, NULL, 0)) {
 349         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_SETUP_KEY_BLOCK,
 350                  SSL_R_CIPHER_OR_HASH_UNAVAILABLE);
 351         return 0;
 352     }
 353
 354     s->s3->tmp.new_sym_enc = c;
 355     s->s3->tmp.new_hash = hash;
 356
 357     return 1;
 358 }
 359
 360 static int derive_secret_key_and_iv(SSL *s, int sending, const EVP_MD *md,
 361                                     const EVP_CIPHER *ciph,
 362                                     const unsigned char *insecret,
 363                                     const unsigned char *hash,
 364                                     const unsigned char *label,
 365                                     size_t labellen, unsigned char *secret,
 366                                     unsigned char *iv, EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx)
 367 {
 368     unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];
 369     size_t ivlen, keylen, taglen;
 370     int hashleni = EVP_MD_size(md);
 371     size_t hashlen;
 372
 373     /* Ensure cast to size_t is safe */
 374     if (!ossl_assert(hashleni >= 0)) {
 375         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 376                  ERR_R_EVP_LIB);
 377         goto err;
 378     }
 379     hashlen = (size_t)hashleni;
 380
 381     if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret, label, labellen, hash, hashlen,
 382                            secret, hashlen, 1)) {
 383         /* SSLfatal() already called */
 384         goto err;
 385     }
 386
 387     /* TODO(size_t): convert me */
 388     keylen = EVP_CIPHER_key_length(ciph);
 389     if (EVP_CIPHER_mode(ciph) == EVP_CIPH_CCM_MODE) {
 390         uint32_t algenc;
 391
 392         ivlen = EVP_CCM_TLS_IV_LEN;
 393         if (s->s3->tmp.new_cipher == NULL) {
 394             /* We've not selected a cipher yet - we must be doing early data */
 395             algenc = s->session->cipher->algorithm_enc;
 396         } else {
 397             algenc = s->s3->tmp.new_cipher->algorithm_enc;
 398         }
 399         if (algenc & (SSL_AES128CCM8 | SSL_AES256CCM8))
 400             taglen = EVP_CCM8_TLS_TAG_LEN;
 401          else
 402             taglen = EVP_CCM_TLS_TAG_LEN;
 403     } else {
 404         ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(ciph);
 405         taglen = 0;
 406     }
 407
 408     if (!tls13_derive_key(s, md, secret, key, keylen)
 409             || !tls13_derive_iv(s, md, secret, iv, ivlen)) {
 410         /* SSLfatal() already called */
 411         goto err;
 412     }
 413
 414     if (EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, ciph, NULL, NULL, NULL, sending) <= 0
 415         || !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_IVLEN, ivlen, NULL)
 416         || (taglen != 0 && !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG,
 417                                                 taglen, NULL))
 418         || EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, NULL, NULL, key, NULL, -1) <= 0) {
 419         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 420                  ERR_R_EVP_LIB);
 421         goto err;
 422     }
 423
 424     return 1;
 425  err:
 426     OPENSSL_cleanse(key, sizeof(key));
 427     return 0;
 428 }
 429
 430 int tls13_change_cipher_state(SSL *s, int which)
 431 {
 432 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 433   static const unsigned char client_early_traffic[]       = {0x63, 0x20, 0x65, 0x20,       /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 434   static const unsigned char client_handshake_traffic[]   = {0x63, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 435   static const unsigned char client_application_traffic[] = {0x63, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 436   static const unsigned char server_handshake_traffic[]   = {0x73, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 437   static const unsigned char server_application_traffic[] = {0x73, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 438   static const unsigned char exporter_master_secret[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x20,                    /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 439   static const unsigned char resumption_master_secret[] = {0x72, 0x65, 0x73, 0x20,                  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 440   static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = {0x65, 0x20, 0x65, 0x78, 0x70, 0x20,  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 441 #else
 442     static const unsigned char client_early_traffic[] = "c e traffic";
 443     static const unsigned char client_handshake_traffic[] = "c hs traffic";
 444     static const unsigned char client_application_traffic[] = "c ap traffic";
 445     static const unsigned char server_handshake_traffic[] = "s hs traffic";
 446     static const unsigned char server_application_traffic[] = "s ap traffic";
 447     static const unsigned char exporter_master_secret[] = "exp master";
 448     static const unsigned char resumption_master_secret[] = "res master";
 449     static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = "e exp master";
 450 #endif
 451     unsigned char *iv;
 452     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 453     unsigned char hashval[EVP_MAX_MD_SIZE];
 454     unsigned char *hash = hashval;
 455     unsigned char *insecret;
 456     unsigned char *finsecret = NULL;
 457     const char *log_label = NULL;
 458     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
 459     size_t finsecretlen = 0;
 460     const unsigned char *label;
 461     size_t labellen, hashlen = 0;
 462     int ret = 0;
 463     const EVP_MD *md = NULL;
 464     const EVP_CIPHER *cipher = NULL;
 465
 466     if (which & SSL3_CC_READ) {
 467         if (s->enc_read_ctx != NULL) {
 468             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_read_ctx);
 469         } else {
 470             s->enc_read_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 471             if (s->enc_read_ctx == NULL) {
 472                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 473                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 474                 goto err;
 475             }
 476         }
 477         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 478         iv = s->read_iv;
 479
 480         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 481     } else {
 482         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 483         if (s->enc_write_ctx != NULL) {
 484             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_write_ctx);
 485         } else {
 486             s->enc_write_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 487             if (s->enc_write_ctx == NULL) {
 488                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 489                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 490                 goto err;
 491             }
 492         }
 493         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 494         iv = s->write_iv;
 495
 496         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 497     }
 498
 499     if (((which & SSL3_CC_CLIENT) && (which & SSL3_CC_WRITE))
 500             || ((which & SSL3_CC_SERVER) && (which & SSL3_CC_READ))) {
 501         if (which & SSL3_CC_EARLY) {
 502             EVP_MD_CTX *mdctx = NULL;
 503             long handlen;
 504             void *hdata;
 505             unsigned int hashlenui;
 506             const SSL_CIPHER *sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 507
 508             insecret = s->early_secret;
 509             label = client_early_traffic;
 510             labellen = sizeof(client_early_traffic) - 1;
 511             log_label = CLIENT_EARLY_LABEL;
 512
 513             handlen = BIO_get_mem_data(s->s3->handshake_buffer, &hdata);
 514             if (handlen <= 0) {
 515                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 516                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 517                          SSL_R_BAD_HANDSHAKE_LENGTH);
 518                 goto err;
 519             }
 520
 521             if (s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_CONNECTING
 522                     && s->max_early_data > 0
 523                     && s->session->ext.max_early_data == 0) {
 524                 /*
 525                  * If we are attempting to send early data, and we've decided to
 526                  * actually do it but max_early_data in s->session is 0 then we
 527                  * must be using an external PSK.
 528                  */
 529                 if (!ossl_assert(s->psksession != NULL
 530                         && s->max_early_data ==
 531                            s->psksession->ext.max_early_data)) {
 532                     SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 533                              SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 534                              ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 535                     goto err;
 536                 }
 537                 sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 538             }
 539             if (sslcipher == NULL) {
 540                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 541                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, SSL_R_BAD_PSK);
 542                 goto err;
 543             }
 544
 545             /*
 546              * We need to calculate the handshake digest using the digest from
 547              * the session. We haven't yet selected our ciphersuite so we can't
 548              * use ssl_handshake_md().
 549              */
 550             mdctx = EVP_MD_CTX_new();
 551             if (mdctx == NULL) {
 552                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 553                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 554                 goto err;
 555             }
 556             cipher = EVP_get_cipherbynid(SSL_CIPHER_get_cipher_nid(sslcipher));
 557             md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 558             if (md == NULL || !EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, NULL)
 559                     || !EVP_DigestUpdate(mdctx, hdata, handlen)
 560                     || !EVP_DigestFinal_ex(mdctx, hashval, &hashlenui)) {
 561                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 562                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 563                 EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 564                 goto err;
 565             }
 566             hashlen = hashlenui;
 567             EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 568
 569             if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret,
 570                                    early_exporter_master_secret,
 571                                    sizeof(early_exporter_master_secret) - 1,
 572                                    hashval, hashlen,
 573                                    s->early_exporter_master_secret, hashlen,
 574                                    1)) {
 575                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 576                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 577                 goto err;
 578             }
 579
 580             if (!ssl_log_secret(s, EARLY_EXPORTER_SECRET_LABEL,
 581                                 s->early_exporter_master_secret, hashlen)) {
 582                 /* SSLfatal() already called */
 583                 goto err;
 584             }
 585         } else if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 586             insecret = s->handshake_secret;
 587             finsecret = s->client_finished_secret;
 588             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 589             label = client_handshake_traffic;
 590             labellen = sizeof(client_handshake_traffic) - 1;
 591             log_label = CLIENT_HANDSHAKE_LABEL;
 592             /*
 593              * The handshake hash used for the server read/client write handshake
 594              * traffic secret is the same as the hash for the server
 595              * write/client read handshake traffic secret. However, if we
 596              * processed early data then we delay changing the server
 597              * read/client write cipher state until later, and the handshake
 598              * hashes have moved on. Therefore we use the value saved earlier
 599              * when we did the server write/client read change cipher state.
 600              */
 601             hash = s->handshake_traffic_hash;
 602         } else {
 603             insecret = s->master_secret;
 604             label = client_application_traffic;
 605             labellen = sizeof(client_application_traffic) - 1;
 606             log_label = CLIENT_APPLICATION_LABEL;
 607             /*
 608              * For this we only use the handshake hashes up until the server
 609              * Finished hash. We do not include the client's Finished, which is
 610              * what ssl_handshake_hash() would give us. Instead we use the
 611              * previously saved value.
 612              */
 613             hash = s->server_finished_hash;
 614         }
 615     } else {
 616         /* Early data never applies to client-read/server-write */
 617         if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 618             insecret = s->handshake_secret;
 619             finsecret = s->server_finished_secret;
 620             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 621             label = server_handshake_traffic;
 622             labellen = sizeof(server_handshake_traffic) - 1;
 623             log_label = SERVER_HANDSHAKE_LABEL;
 624         } else {
 625             insecret = s->master_secret;
 626             label = server_application_traffic;
 627             labellen = sizeof(server_application_traffic) - 1;
 628             log_label = SERVER_APPLICATION_LABEL;
 629         }
 630     }
 631
 632     if (!(which & SSL3_CC_EARLY)) {
 633         md = ssl_handshake_md(s);
 634         cipher = s->s3->tmp.new_sym_enc;
 635         if (!ssl3_digest_cached_records(s, 1)
 636                 || !ssl_handshake_hash(s, hashval, sizeof(hashval), &hashlen)) {
 637             /* SSLfatal() already called */;
 638             goto err;
 639         }
 640     }
 641
 642     /*
 643      * Save the hash of handshakes up to now for use when we calculate the
 644      * client application traffic secret
 645      */
 646     if (label == server_application_traffic)
 647         memcpy(s->server_finished_hash, hashval, hashlen);
 648
 649     if (label == server_handshake_traffic)
 650         memcpy(s->handshake_traffic_hash, hashval, hashlen);
 651
 652     if (label == client_application_traffic) {
 653         /*
 654          * We also create the resumption master secret, but this time use the
 655          * hash for the whole handshake including the Client Finished
 656          */
 657         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 658                                resumption_master_secret,
 659                                sizeof(resumption_master_secret) - 1,
 660                                hashval, hashlen, s->resumption_master_secret,
 661                                hashlen, 1)) {
 662             /* SSLfatal() already called */
 663             goto err;
 664         }
 665     }
 666
 667     if (!derive_secret_key_and_iv(s, which & SSL3_CC_WRITE, md, cipher,
 668                                   insecret, hash, label, labellen, secret, iv,
 669                                   ciph_ctx)) {
 670         /* SSLfatal() already called */
 671         goto err;
 672     }
 673
 674     if (label == server_application_traffic) {
 675         memcpy(s->server_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 676         /* Now we create the exporter master secret */
 677         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 678                                exporter_master_secret,
 679                                sizeof(exporter_master_secret) - 1,
 680                                hash, hashlen, s->exporter_master_secret,
 681                                hashlen, 1)) {
 682             /* SSLfatal() already called */
 683             goto err;
 684         }
 685
 686         if (!ssl_log_secret(s, EXPORTER_SECRET_LABEL, s->exporter_master_secret,
 687                             hashlen)) {
 688             /* SSLfatal() already called */
 689             goto err;
 690         }
 691     } else if (label == client_application_traffic)
 692         memcpy(s->client_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 693
 694     if (!ssl_log_secret(s, log_label, secret, hashlen)) {
 695         /* SSLfatal() already called */
 696         goto err;
 697     }
 698
 699     if (finsecret != NULL
 700             && !tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s), secret,
 701                                          finsecret, finsecretlen)) {
 702         /* SSLfatal() already called */
 703         goto err;
 704     }
 705
 706     if (!s->server && label == client_early_traffic)
 707         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_WRITE_PLAIN_ALERTS;
 708     else
 709         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 710     ret = 1;
 711  err:
 712     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 713     return ret;
 714 }
 715
 716 int tls13_update_key(SSL *s, int sending)
 717 {
 718 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 719   static const unsigned char application_traffic[] = { 0x74, 0x72 ,0x61 ,0x66 ,0x66 ,0x69 ,0x63 ,0x20 ,0x75 ,0x70 ,0x64, 0x00};
 720 #else
 721   static const unsigned char application_traffic[] = "traffic upd";
 722 #endif
 723     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 724     size_t hashlen = EVP_MD_size(md);
 725     unsigned char *insecret, *iv;
 726     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 727     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
 728     int ret = 0;
 729
 730     if (s->server == sending)
 731         insecret = s->server_app_traffic_secret;
 732     else
 733         insecret = s->client_app_traffic_secret;
 734
 735     if (sending) {
 736         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 737         iv = s->write_iv;
 738         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 739         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 740     } else {
 741         iv = s->read_iv;
 742         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 743         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 744     }
 745
 746     if (!derive_secret_key_and_iv(s, sending, ssl_handshake_md(s),
 747                                   s->s3->tmp.new_sym_enc, insecret, NULL,
 748                                   application_traffic,
 749                                   sizeof(application_traffic) - 1, secret, iv,
 750                                   ciph_ctx)) {
 751         /* SSLfatal() already called */
 752         goto err;
 753     }
 754
 755     memcpy(insecret, secret, hashlen);
 756
 757     s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 758     ret = 1;
 759  err:
 760     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 761     return ret;
 762 }
 763
 764 int tls13_alert_code(int code)
 765 {
 766     /* There are 2 additional alerts in TLSv1.3 compared to TLSv1.2 */
 767     if (code == SSL_AD_MISSING_EXTENSION || code == SSL_AD_CERTIFICATE_REQUIRED)
 768         return code;
 769
 770     return tls1_alert_code(code);
 771 }
 772
 773 int tls13_export_keying_material(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 774                                  const char *label, size_t llen,
 775                                  const unsigned char *context,
 776                                  size_t contextlen, int use_context)
 777 {
 778     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 779 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 780     static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 781 #else
 782     static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 783 #endif
 784     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 785     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 786     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 787     unsigned int hashsize, datalen;
 788     int ret = 0;
 789
 790     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_allowed(s))
 791         goto err;
 792
 793     if (!use_context)
 794         contextlen = 0;
 795
 796     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 797             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 798             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 799             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 800             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 801             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->exporter_master_secret,
 802                                   (const unsigned char *)label, llen,
 803                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 804             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 805                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 806                                   out, olen, 0))
 807         goto err;
 808
 809     ret = 1;
 810  err:
 811     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 812     return ret;
 813 }
 814
 815 int tls13_export_keying_material_early(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 816                                        const char *label, size_t llen,
 817                                        const unsigned char *context,
 818                                        size_t contextlen)
 819 {
 820 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 821   static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 822 #else
 823   static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 824 #endif
 825     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 826     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 827     const EVP_MD *md;
 828     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 829     unsigned int hashsize, datalen;
 830     int ret = 0;
 831     const SSL_CIPHER *sslcipher;
 832
 833     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_early_allowed(s))
 834         goto err;
 835
 836     if (!s->server && s->max_early_data > 0
 837             && s->session->ext.max_early_data == 0)
 838         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 839     else
 840         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 841
 842     md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 843
 844     /*
 845      * Calculate the hash value and store it in |data|. The reason why
 846      * the empty string is used is that the definition of TLS-Exporter
 847      * is like so:
 848      *
 849      * TLS-Exporter(label, context_value, key_length) =
 850      *     HKDF-Expand-Label(Derive-Secret(Secret, label, ""),
 851      *                       "exporter", Hash(context_value), key_length)
 852      *
 853      * Derive-Secret(Secret, Label, Messages) =
 854      *       HKDF-Expand-Label(Secret, Label,
 855      *                         Transcript-Hash(Messages), Hash.length)
 856      *
 857      * Here Transcript-Hash is the cipher suite hash algorithm.
 858      */
 859     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 860             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 861             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 862             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 863             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 864             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->early_exporter_master_secret,
 865                                   (const unsigned char *)label, llen,
 866                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 867             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 868                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 869                                   out, olen, 0))
 870         goto err;
 871
 872     ret = 1;
 873  err:
 874     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 875     return ret;
 876 }