apps/fipsinstall.c

   1 /*
   2  * Copyright 2019-2020 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 <string.h>
  11 #include <openssl/evp.h>
  12 #include <openssl/err.h>
  13 #include <openssl/provider.h>
  14 #include <openssl/params.h>
  15 #include <openssl/fips_names.h>
  16 #include <openssl/core_names.h>
  17 #include <openssl/self_test.h>
  18 #include <openssl/fipskey.h>
  19 #include "apps.h"
  20 #include "progs.h"
  21
  22 DEFINE_STACK_OF_STRING()
  23
  24 #define BUFSIZE 4096
  25 #define DEFAULT_MAC_NAME "HMAC"
  26 #define DEFAULT_FIPS_SECTION "fips_check_section"
  27
  28 /* Configuration file values */
  29 #define VERSION_KEY  "version"
  30 #define VERSION_VAL  "1"
  31 #define INSTALL_STATUS_VAL "INSTALL_SELF_TEST_KATS_RUN"
  32
  33 static OSSL_CALLBACK self_test_events;
  34 static char *self_test_corrupt_desc = NULL;
  35 static char *self_test_corrupt_type = NULL;
  36 static int self_test_log = 1;
  37 static int quiet = 0;
  38
  39 typedef enum OPTION_choice {
  40     OPT_ERR = -1, OPT_EOF = 0, OPT_HELP,
  41     OPT_IN, OPT_OUT, OPT_MODULE,
  42     OPT_PROV_NAME, OPT_SECTION_NAME, OPT_MAC_NAME, OPT_MACOPT, OPT_VERIFY,
  43     OPT_NO_LOG, OPT_CORRUPT_DESC, OPT_CORRUPT_TYPE, OPT_QUIET
  44 } OPTION_CHOICE;
  45
  46 const OPTIONS fipsinstall_options[] = {
  47     OPT_SECTION("General"),
  48     {"help", OPT_HELP, '-', "Display this summary"},
  49     {"verify", OPT_VERIFY, '-',
  50         "Verify a config file instead of generating one"},
  51     {"module", OPT_MODULE, '<', "File name of the provider module"},
  52     {"provider_name", OPT_PROV_NAME, 's', "FIPS provider name"},
  53     {"section_name", OPT_SECTION_NAME, 's',
  54      "FIPS Provider config section name (optional)"},
  55
  56     OPT_SECTION("Input"),
  57     {"in", OPT_IN, '<', "Input config file, used when verifying"},
  58
  59     OPT_SECTION("Output"),
  60     {"out", OPT_OUT, '>', "Output config file, used when generating"},
  61     {"mac_name", OPT_MAC_NAME, 's', "MAC name"},
  62     {"macopt", OPT_MACOPT, 's', "MAC algorithm parameters in n:v form. "
  63                                 "See 'PARAMETER NAMES' in the EVP_MAC_ docs"},
  64     {"noout", OPT_NO_LOG, '-', "Disable logging of self test events"},
  65     {"corrupt_desc", OPT_CORRUPT_DESC, 's', "Corrupt a self test by description"},
  66     {"corrupt_type", OPT_CORRUPT_TYPE, 's', "Corrupt a self test by type"},
  67     {"quiet", OPT_QUIET, '-', "No messages, just exit status"},
  68     {NULL}
  69 };
  70
  71 static int do_mac(EVP_MAC_CTX *ctx, unsigned char *tmp, BIO *in,
  72                   unsigned char *out, size_t *out_len)
  73 {
  74     int ret = 0;
  75     int i;
  76     size_t outsz = *out_len;
  77
  78     if (!EVP_MAC_init(ctx))
  79         goto err;
  80     if (EVP_MAC_size(ctx) > outsz)
  81         goto end;
  82     while ((i = BIO_read(in, (char *)tmp, BUFSIZE)) != 0) {
  83         if (i < 0 || !EVP_MAC_update(ctx, tmp, i))
  84             goto err;
  85     }
  86 end:
  87     if (!EVP_MAC_final(ctx, out, out_len, outsz))
  88         goto err;
  89     ret = 1;
  90 err:
  91     return ret;
  92 }
  93
  94 static int load_fips_prov_and_run_self_test(const char *prov_name)
  95 {
  96     int ret = 0;
  97     OSSL_PROVIDER *prov = NULL;
  98
  99     prov = OSSL_PROVIDER_load(NULL, prov_name);
 100     if (prov == NULL) {
 101         BIO_printf(bio_err, "Failed to load FIPS module\n");
 102         goto end;
 103     }
 104     ret = 1;
 105 end:
 106     OSSL_PROVIDER_unload(prov);
 107     return ret;
 108 }
 109
 110 static int print_mac(BIO *bio, const char *label, const unsigned char *mac,
 111                      size_t len)
 112 {
 113     int ret;
 114     char *hexstr = NULL;
 115
 116     hexstr = OPENSSL_buf2hexstr(mac, (long)len);
 117     if (hexstr == NULL)
 118         return 0;
 119     ret = BIO_printf(bio, "%s = %s\n", label, hexstr);
 120     OPENSSL_free(hexstr);
 121     return ret;
 122 }
 123
 124 static int write_config_header(BIO *out, const char *prov_name,
 125                                const char *section)
 126 {
 127     return BIO_printf(out, "openssl_conf = openssl_init\n\n")
 128            && BIO_printf(out, "[openssl_init]\n")
 129            && BIO_printf(out, "providers = provider_section\n\n")
 130            && BIO_printf(out, "[provider_section]\n")
 131            && BIO_printf(out, "%s = %s\n\n", prov_name, section);
 132 }
 133
 134 /*
 135  * Outputs a fips related config file that contains entries for the fips
 136  * module checksum and the installation indicator checksum.
 137  *
 138  * Returns 1 if the config file is written otherwise it returns 0 on error.
 139  */
 140 static int write_config_fips_section(BIO *out, const char *section,
 141                                      unsigned char *module_mac,
 142                                      size_t module_mac_len,
 143                                      unsigned char *install_mac,
 144                                      size_t install_mac_len)
 145 {
 146     int ret = 0;
 147
 148     if (!(BIO_printf(out, "[%s]\n", section) > 0
 149           && BIO_printf(out, "activate = 1\n") > 0
 150           && BIO_printf(out, "%s = %s\n", OSSL_PROV_FIPS_PARAM_INSTALL_VERSION,
 151                         VERSION_VAL) > 0
 152           && print_mac(out, OSSL_PROV_FIPS_PARAM_MODULE_MAC, module_mac,
 153                        module_mac_len)))
 154         goto end;
 155
 156     if (install_mac != NULL) {
 157         if (!(print_mac(out, OSSL_PROV_FIPS_PARAM_INSTALL_MAC, install_mac,
 158                       install_mac_len)
 159               && BIO_printf(out, "%s = %s\n",
 160                             OSSL_PROV_FIPS_PARAM_INSTALL_STATUS,
 161                             INSTALL_STATUS_VAL) > 0))
 162         goto end;
 163     }
 164     ret = 1;
 165 end:
 166     return ret;
 167 }
 168
 169 static CONF *generate_config_and_load(const char *prov_name,
 170                                       const char *section,
 171                                       unsigned char *module_mac,
 172                                       size_t module_mac_len)
 173 {
 174     BIO *mem_bio = NULL;
 175     CONF *conf = NULL;
 176
 177     mem_bio = BIO_new(BIO_s_mem());
 178     if (mem_bio  == NULL)
 179         return 0;
 180     if (!write_config_header(mem_bio, prov_name, section)
 181          || !write_config_fips_section(mem_bio, section, module_mac,
 182                                        module_mac_len, NULL, 0))
 183         goto end;
 184
 185     conf = app_load_config_bio(mem_bio, NULL);
 186     if (conf == NULL)
 187         goto end;
 188
 189     if (CONF_modules_load(conf, NULL, 0) <= 0)
 190         goto end;
 191     BIO_free(mem_bio);
 192     return conf;
 193 end:
 194     NCONF_free(conf);
 195     BIO_free(mem_bio);
 196     return NULL;
 197 }
 198
 199 static void free_config_and_unload(CONF *conf)
 200 {
 201     if (conf != NULL) {
 202         NCONF_free(conf);
 203         CONF_modules_unload(1);
 204     }
 205 }
 206
 207 /*
 208  * Returns 1 if the config file entries match the passed in module_mac and
 209  * install_mac values, otherwise it returns 0.
 210  */
 211 static int verify_config(const char *infile, const char *section,
 212                          unsigned char *module_mac, size_t module_mac_len,
 213                          unsigned char *install_mac, size_t install_mac_len)
 214 {
 215     int ret = 0;
 216     char *s = NULL;
 217     unsigned char *buf1 = NULL, *buf2 = NULL;
 218     long len;
 219     CONF *conf = NULL;
 220
 221     /* read in the existing values and check they match the saved values */
 222     conf = app_load_config(infile);
 223     if (conf == NULL)
 224         goto end;
 225
 226     s = NCONF_get_string(conf, section, OSSL_PROV_FIPS_PARAM_INSTALL_VERSION);
 227     if (s == NULL || strcmp(s, VERSION_VAL) != 0) {
 228         BIO_printf(bio_err, "version not found\n");
 229         goto end;
 230     }
 231     s = NCONF_get_string(conf, section, OSSL_PROV_FIPS_PARAM_INSTALL_STATUS);
 232     if (s == NULL || strcmp(s, INSTALL_STATUS_VAL) != 0) {
 233         BIO_printf(bio_err, "install status not found\n");
 234         goto end;
 235     }
 236     s = NCONF_get_string(conf, section, OSSL_PROV_FIPS_PARAM_MODULE_MAC);
 237     if (s == NULL) {
 238         BIO_printf(bio_err, "Module integrity MAC not found\n");
 239         goto end;
 240     }
 241     buf1 = OPENSSL_hexstr2buf(s, &len);
 242     if (buf1 == NULL
 243             || (size_t)len != module_mac_len
 244             || memcmp(module_mac, buf1, module_mac_len) != 0) {
 245         BIO_printf(bio_err, "Module integrity mismatch\n");
 246         goto end;
 247     }
 248     s = NCONF_get_string(conf, section, OSSL_PROV_FIPS_PARAM_INSTALL_MAC);
 249     if (s == NULL) {
 250         BIO_printf(bio_err, "Install indicator MAC not found\n");
 251         goto end;
 252     }
 253     buf2 = OPENSSL_hexstr2buf(s, &len);
 254     if (buf2 == NULL
 255             || (size_t)len != install_mac_len
 256             || memcmp(install_mac, buf2, install_mac_len) != 0) {
 257         BIO_printf(bio_err, "Install indicator status mismatch\n");
 258         goto end;
 259     }
 260     ret = 1;
 261 end:
 262     OPENSSL_free(buf1);
 263     OPENSSL_free(buf2);
 264     NCONF_free(conf);
 265     return ret;
 266 }
 267
 268 int fipsinstall_main(int argc, char **argv)
 269 {
 270     int ret = 1, verify = 0, gotkey = 0, gotdigest = 0;
 271     BIO *module_bio = NULL, *mem_bio = NULL, *fout = NULL;
 272     char *in_fname = NULL, *out_fname = NULL, *prog, *section_name = NULL;
 273     char *prov_name = NULL, *module_fname = NULL;
 274     static const char *mac_name = DEFAULT_MAC_NAME;
 275     EVP_MAC_CTX *ctx = NULL, *ctx2 = NULL;
 276     STACK_OF(OPENSSL_STRING) *opts = NULL;
 277     OPTION_CHOICE o;
 278     unsigned char *read_buffer = NULL;
 279     unsigned char module_mac[EVP_MAX_MD_SIZE];
 280     size_t module_mac_len = EVP_MAX_MD_SIZE;
 281     unsigned char install_mac[EVP_MAX_MD_SIZE];
 282     size_t install_mac_len = EVP_MAX_MD_SIZE;
 283     EVP_MAC *mac = NULL;
 284     CONF *conf = NULL;
 285
 286     section_name = DEFAULT_FIPS_SECTION;
 287     if ((opts = sk_OPENSSL_STRING_new_null()) == NULL)
 288         goto end;
 289
 290     prog = opt_init(argc, argv, fipsinstall_options);
 291     while ((o = opt_next()) != OPT_EOF) {
 292         switch (o) {
 293         case OPT_EOF:
 294         case OPT_ERR:
 295 opthelp:
 296             BIO_printf(bio_err, "%s: Use -help for summary.\n", prog);
 297             goto cleanup;
 298         case OPT_HELP:
 299             opt_help(fipsinstall_options);
 300             ret = 0;
 301             goto end;
 302         case OPT_IN:
 303             in_fname = opt_arg();
 304             break;
 305         case OPT_OUT:
 306             out_fname = opt_arg();
 307             break;
 308         case OPT_QUIET:
 309             quiet = 1;
 310             /* FALLTHROUGH */
 311         case OPT_NO_LOG:
 312             self_test_log = 0;
 313             break;
 314         case OPT_CORRUPT_DESC:
 315             self_test_corrupt_desc = opt_arg();
 316             break;
 317         case OPT_CORRUPT_TYPE:
 318             self_test_corrupt_type = opt_arg();
 319             break;
 320         case OPT_PROV_NAME:
 321             prov_name = opt_arg();
 322             break;
 323         case OPT_MODULE:
 324             module_fname = opt_arg();
 325             break;
 326         case OPT_SECTION_NAME:
 327             section_name = opt_arg();
 328             break;
 329         case OPT_MAC_NAME:
 330             mac_name = opt_arg();
 331             break;
 332         case OPT_MACOPT:
 333             if (!sk_OPENSSL_STRING_push(opts, opt_arg()))
 334                 goto opthelp;
 335             if (strncmp(opt_arg(), "hexkey:", 7) == 0)
 336                 gotkey = 1;
 337             else if (strncmp(opt_arg(), "digest:", 7) == 0)
 338                 gotdigest = 1;
 339             break;
 340         case OPT_VERIFY:
 341             verify = 1;
 342             break;
 343         }
 344     }
 345     argc = opt_num_rest();
 346     if (module_fname == NULL
 347         || (verify && in_fname == NULL)
 348         || (!verify && (out_fname == NULL || prov_name == NULL))
 349         || argc != 0)
 350         goto opthelp;
 351
 352     if (self_test_log
 353             || self_test_corrupt_desc != NULL
 354             || self_test_corrupt_type != NULL)
 355         OSSL_SELF_TEST_set_callback(NULL, self_test_events, NULL);
 356
 357     /* Use the default FIPS HMAC digest and key if not specified. */
 358     if (!gotdigest && !sk_OPENSSL_STRING_push(opts, "digest:SHA256"))
 359         goto end;
 360     if (!gotkey && !sk_OPENSSL_STRING_push(opts, "hexkey:" FIPS_KEY_STRING))
 361         goto end;
 362
 363     module_bio = bio_open_default(module_fname, 'r', FORMAT_BINARY);
 364     if (module_bio == NULL) {
 365         BIO_printf(bio_err, "Failed to open module file\n");
 366         goto end;
 367     }
 368
 369     read_buffer = app_malloc(BUFSIZE, "I/O buffer");
 370     if (read_buffer == NULL)
 371         goto end;
 372
 373     mac = EVP_MAC_fetch(NULL, mac_name, NULL);
 374     if (mac == NULL) {
 375         BIO_printf(bio_err, "Unable to get MAC of type %s\n", mac_name);
 376         goto end;
 377     }
 378
 379     ctx = EVP_MAC_new_ctx(mac);
 380     if (ctx == NULL) {
 381         BIO_printf(bio_err, "Unable to create MAC CTX for module check\n");
 382         goto end;
 383     }
 384
 385     if (opts != NULL) {
 386         int ok = 1;
 387         OSSL_PARAM *params =
 388             app_params_new_from_opts(opts, EVP_MAC_settable_ctx_params(mac));
 389
 390         if (params == NULL)
 391             goto end;
 392
 393         if (!EVP_MAC_set_ctx_params(ctx, params)) {
 394             BIO_printf(bio_err, "MAC parameter error\n");
 395             ERR_print_errors(bio_err);
 396             ok = 0;
 397         }
 398         app_params_free(params);
 399         if (!ok)
 400             goto end;
 401     }
 402
 403     ctx2 = EVP_MAC_dup_ctx(ctx);
 404     if (ctx2 == NULL) {
 405         BIO_printf(bio_err, "Unable to create MAC CTX for install indicator\n");
 406         goto end;
 407     }
 408
 409     if (!do_mac(ctx, read_buffer, module_bio, module_mac, &module_mac_len))
 410         goto end;
 411
 412     mem_bio = BIO_new_mem_buf((const void *)INSTALL_STATUS_VAL,
 413                               strlen(INSTALL_STATUS_VAL));
 414     if (mem_bio == NULL) {
 415         BIO_printf(bio_err, "Unable to create memory BIO\n");
 416         goto end;
 417     }
 418     if (!do_mac(ctx2, read_buffer, mem_bio, install_mac, &install_mac_len))
 419         goto end;
 420
 421     if (verify) {
 422         if (!verify_config(in_fname, section_name, module_mac, module_mac_len,
 423                            install_mac, install_mac_len))
 424             goto end;
 425         if (!quiet)
 426             BIO_printf(bio_out, "VERIFY PASSED\n");
 427     } else {
 428
 429         conf = generate_config_and_load(prov_name, section_name, module_mac,
 430                                         module_mac_len);
 431         if (conf == NULL)
 432             goto end;
 433         if (!load_fips_prov_and_run_self_test(prov_name))
 434             goto end;
 435
 436         fout = bio_open_default(out_fname, 'w', FORMAT_TEXT);
 437         if (fout == NULL) {
 438             BIO_printf(bio_err, "Failed to open file\n");
 439             goto end;
 440         }
 441         if (!write_config_fips_section(fout, section_name, module_mac,
 442                                        module_mac_len, install_mac,
 443                                        install_mac_len))
 444             goto end;
 445         if (!quiet)
 446             BIO_printf(bio_out, "INSTALL PASSED\n");
 447     }
 448
 449     ret = 0;
 450 end:
 451     if (ret == 1) {
 452         if (!quiet)
 453             BIO_printf(bio_err, "%s FAILED\n", verify ? "VERIFY" : "INSTALL");
 454         ERR_print_errors(bio_err);
 455     }
 456
 457 cleanup:
 458     BIO_free(fout);
 459     BIO_free(mem_bio);
 460     BIO_free(module_bio);
 461     sk_OPENSSL_STRING_free(opts);
 462     EVP_MAC_free(mac);
 463     EVP_MAC_free_ctx(ctx2);
 464     EVP_MAC_free_ctx(ctx);
 465     OPENSSL_free(read_buffer);
 466     free_config_and_unload(conf);
 467     return ret;
 468 }
 469
 470 static int self_test_events(const OSSL_PARAM params[], void *arg)
 471 {
 472     const OSSL_PARAM *p = NULL;
 473     const char *phase = NULL, *type = NULL, *desc = NULL;
 474     int ret = 0;
 475
 476     p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_PROV_PARAM_SELF_TEST_PHASE);
 477     if (p == NULL || p->data_type != OSSL_PARAM_UTF8_STRING)
 478         goto err;
 479     phase = (const char *)p->data;
 480
 481     p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_PROV_PARAM_SELF_TEST_DESC);
 482     if (p == NULL || p->data_type != OSSL_PARAM_UTF8_STRING)
 483         goto err;
 484     desc = (const char *)p->data;
 485
 486     p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_PROV_PARAM_SELF_TEST_TYPE);
 487     if (p == NULL || p->data_type != OSSL_PARAM_UTF8_STRING)
 488         goto err;
 489     type = (const char *)p->data;
 490
 491     if (self_test_log) {
 492         if (strcmp(phase, OSSL_SELF_TEST_PHASE_START) == 0)
 493             BIO_printf(bio_out, "%s : (%s) : ", desc, type);
 494         else if (strcmp(phase, OSSL_SELF_TEST_PHASE_PASS) == 0
 495                  || strcmp(phase, OSSL_SELF_TEST_PHASE_FAIL) == 0)
 496             BIO_printf(bio_out, "%s\n", phase);
 497     }
 498     /*
 499      * The self test code will internally corrupt the KAT test result if an
 500      * error is returned during the corrupt phase.
 501      */
 502     if (strcmp(phase, OSSL_SELF_TEST_PHASE_CORRUPT) == 0
 503             && (self_test_corrupt_desc != NULL
 504                 || self_test_corrupt_type != NULL)) {
 505         if (self_test_corrupt_desc != NULL
 506                 && strcmp(self_test_corrupt_desc, desc) != 0)
 507             goto end;
 508         if (self_test_corrupt_type != NULL
 509                 && strcmp(self_test_corrupt_type, type) != 0)
 510             goto end;
 511         BIO_printf(bio_out, "%s ", phase);
 512         goto err;
 513     }
 514 end:
 515     ret = 1;
 516 err:
 517     return ret;
 518 }