faece8af3c3bdb83c9a27c04c3a763f9f62b6568
[openssl.git] / crypto / evp / exchange.c
1 /*
2  * Copyright 2019 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 <openssl/crypto.h>
11 #include <openssl/evp.h>
12 #include <openssl/err.h>
13 #include "internal/refcount.h"
14 #include "crypto/evp.h"
15 #include "internal/provider.h"
16 #include "internal/numbers.h"   /* includes SIZE_MAX */
17 #include "evp_local.h"
18
19 static EVP_KEYEXCH *evp_keyexch_new(OSSL_PROVIDER *prov)
20 {
21     EVP_KEYEXCH *exchange = OPENSSL_zalloc(sizeof(EVP_KEYEXCH));
22
23     exchange->lock = CRYPTO_THREAD_lock_new();
24     if (exchange->lock == NULL) {
25         OPENSSL_free(exchange);
26         return NULL;
27     }
28     exchange->prov = prov;
29     ossl_provider_up_ref(prov);
30     exchange->refcnt = 1;
31
32     return exchange;
33 }
34
35 static void *evp_keyexch_from_dispatch(int name_id,
36                                        const OSSL_DISPATCH *fns,
37                                        OSSL_PROVIDER *prov,
38                                        void *vkeymgmt_data)
39 {
40     /*
41      * Key exchange cannot work without a key, and key management
42      * from the same provider to manage its keys.  We therefore fetch
43      * a key management method using the same algorithm and properties
44      * and pass that down to evp_generic_fetch to be passed on to our
45      * evp_keyexch_from_dispatch, which will attach the key management
46      * method to the newly created key exchange method as long as the
47      * provider matches.
48      */
49     struct keymgmt_data_st *keymgmt_data = vkeymgmt_data;
50     EVP_KEYMGMT *keymgmt =
51         evp_keymgmt_fetch_by_number(keymgmt_data->ctx, name_id,
52                                     keymgmt_data->properties);
53     EVP_KEYEXCH *exchange = NULL;
54     int fncnt = 0, paramfncnt = 0;
55
56     if (keymgmt == NULL || EVP_KEYMGMT_provider(keymgmt) != prov) {
57         ERR_raise(ERR_LIB_EVP, EVP_R_NO_KEYMGMT_AVAILABLE);
58         goto err;
59     }
60
61     if ((exchange = evp_keyexch_new(prov)) == NULL) {
62         ERR_raise(ERR_LIB_EVP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
63         goto err;
64     }
65
66     exchange->name_id = name_id;
67     exchange->keymgmt = keymgmt;
68     keymgmt = NULL;              /* avoid double free on failure below */
69
70     for (; fns->function_id != 0; fns++) {
71         switch (fns->function_id) {
72         case OSSL_FUNC_KEYEXCH_NEWCTX:
73             if (exchange->newctx != NULL)
74                 break;
75             exchange->newctx = OSSL_get_OP_keyexch_newctx(fns);
76             fncnt++;
77             break;
78         case OSSL_FUNC_KEYEXCH_INIT:
79             if (exchange->init != NULL)
80                 break;
81             exchange->init = OSSL_get_OP_keyexch_init(fns);
82             fncnt++;
83             break;
84         case OSSL_FUNC_KEYEXCH_SET_PEER:
85             if (exchange->set_peer != NULL)
86                 break;
87             exchange->set_peer = OSSL_get_OP_keyexch_set_peer(fns);
88             break;
89         case OSSL_FUNC_KEYEXCH_DERIVE:
90             if (exchange->derive != NULL)
91                 break;
92             exchange->derive = OSSL_get_OP_keyexch_derive(fns);
93             fncnt++;
94             break;
95         case OSSL_FUNC_KEYEXCH_FREECTX:
96             if (exchange->freectx != NULL)
97                 break;
98             exchange->freectx = OSSL_get_OP_keyexch_freectx(fns);
99             fncnt++;
100             break;
101         case OSSL_FUNC_KEYEXCH_DUPCTX:
102             if (exchange->dupctx != NULL)
103                 break;
104             exchange->dupctx = OSSL_get_OP_keyexch_dupctx(fns);
105             break;
106         case OSSL_FUNC_KEYEXCH_SET_CTX_PARAMS:
107             if (exchange->set_ctx_params != NULL)
108                 break;
109             exchange->set_ctx_params = OSSL_get_OP_keyexch_set_ctx_params(fns);
110             paramfncnt++;
111             break;
112         case OSSL_FUNC_KEYEXCH_SETTABLE_CTX_PARAMS:
113             if (exchange->settable_ctx_params != NULL)
114                 break;
115             exchange->settable_ctx_params
116                 = OSSL_get_OP_keyexch_settable_ctx_params(fns);
117             paramfncnt++;
118             break;
119         }
120     }
121     if (fncnt != 4 || (paramfncnt != 0 && paramfncnt != 2)) {
122         /*
123          * In order to be a consistent set of functions we must have at least
124          * a complete set of "exchange" functions: init, derive, newctx,
125          * and freectx. The set_ctx_params and settable_ctx_params functions are
126          * optional, but if one of them is present then the other one must also
127          * be present. The dupctx and set_peer functions are optional.
128          */
129         EVPerr(EVP_F_EVP_KEYEXCH_FROM_DISPATCH,
130                EVP_R_INVALID_PROVIDER_FUNCTIONS);
131         goto err;
132     }
133
134     return exchange;
135
136  err:
137     EVP_KEYEXCH_free(exchange);
138     EVP_KEYMGMT_free(keymgmt);
139     return NULL;
140 }
141
142 void EVP_KEYEXCH_free(EVP_KEYEXCH *exchange)
143 {
144     if (exchange != NULL) {
145         int i;
146
147         CRYPTO_DOWN_REF(&exchange->refcnt, &i, exchange->lock);
148         if (i > 0)
149             return;
150         EVP_KEYMGMT_free(exchange->keymgmt);
151         ossl_provider_free(exchange->prov);
152         CRYPTO_THREAD_lock_free(exchange->lock);
153         OPENSSL_free(exchange);
154     }
155 }
156
157 int EVP_KEYEXCH_up_ref(EVP_KEYEXCH *exchange)
158 {
159     int ref = 0;
160
161     CRYPTO_UP_REF(&exchange->refcnt, &ref, exchange->lock);
162     return 1;
163 }
164
165 OSSL_PROVIDER *EVP_KEYEXCH_provider(const EVP_KEYEXCH *exchange)
166 {
167     return exchange->prov;
168 }
169
170 EVP_KEYEXCH *EVP_KEYEXCH_fetch(OPENSSL_CTX *ctx, const char *algorithm,
171                                const char *properties)
172 {
173     EVP_KEYEXCH *keyexch = NULL;
174     struct keymgmt_data_st keymgmt_data;
175
176     keymgmt_data.ctx = ctx;
177     keymgmt_data.properties = properties;
178     keyexch = evp_generic_fetch(ctx, OSSL_OP_KEYEXCH, algorithm, properties,
179                                 evp_keyexch_from_dispatch, &keymgmt_data,
180                                 (int (*)(void *))EVP_KEYEXCH_up_ref,
181                                 (void (*)(void *))EVP_KEYEXCH_free);
182
183     return keyexch;
184 }
185
186 int EVP_PKEY_derive_init_ex(EVP_PKEY_CTX *ctx, EVP_KEYEXCH *exchange)
187 {
188     int ret;
189     void *provkey = NULL;
190
191     evp_pkey_ctx_free_old_ops(ctx);
192     ctx->operation = EVP_PKEY_OP_DERIVE;
193
194     if (ctx->engine != NULL)
195         goto legacy;
196
197     if (exchange != NULL) {
198         if (!EVP_KEYEXCH_up_ref(exchange))
199             goto err;
200     } else {
201         int nid = ctx->pkey != NULL ? ctx->pkey->type : ctx->pmeth->pkey_id;
202
203         /*
204          * TODO(3.0): Check for legacy handling. Remove this once all all
205          * algorithms are moved to providers.
206          */
207         if (ctx->pkey != NULL) {
208             switch (ctx->pkey->type) {
209             case EVP_PKEY_DH:
210                 break;
211             default:
212                 goto legacy;
213             }
214             exchange = EVP_KEYEXCH_fetch(NULL, OBJ_nid2sn(nid), NULL);
215         } else {
216             goto legacy;
217         }
218
219         if (exchange == NULL) {
220             EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_INIT_EX, EVP_R_INITIALIZATION_ERROR);
221             goto err;
222         }
223     }
224
225     ctx->op.kex.exchange = exchange;
226     if (ctx->pkey != NULL) {
227         provkey = evp_keymgmt_export_to_provider(ctx->pkey, exchange->keymgmt);
228         if (provkey == NULL) {
229             EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_INIT_EX, EVP_R_INITIALIZATION_ERROR);
230             goto err;
231         }
232     }
233     ctx->op.kex.exchprovctx = exchange->newctx(ossl_provider_ctx(exchange->prov));
234     if (ctx->op.kex.exchprovctx == NULL) {
235         /* The provider key can stay in the cache */
236         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_INIT_EX, EVP_R_INITIALIZATION_ERROR);
237         goto err;
238     }
239     ret = exchange->init(ctx->op.kex.exchprovctx, provkey);
240
241     return ret ? 1 : 0;
242  err:
243     ctx->operation = EVP_PKEY_OP_UNDEFINED;
244     return 0;
245
246  legacy:
247     if (ctx == NULL || ctx->pmeth == NULL || ctx->pmeth->derive == NULL) {
248         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_INIT_EX,
249                EVP_R_OPERATION_NOT_SUPPORTED_FOR_THIS_KEYTYPE);
250         return -2;
251     }
252
253     if (ctx->pmeth->derive_init == NULL)
254         return 1;
255     ret = ctx->pmeth->derive_init(ctx);
256     if (ret <= 0)
257         ctx->operation = EVP_PKEY_OP_UNDEFINED;
258     return ret;
259 }
260
261 int EVP_PKEY_derive_init(EVP_PKEY_CTX *ctx)
262 {
263     return EVP_PKEY_derive_init_ex(ctx, NULL);
264 }
265
266 int EVP_PKEY_derive_set_peer(EVP_PKEY_CTX *ctx, EVP_PKEY *peer)
267 {
268     int ret;
269     void *provkey = NULL;
270
271     if (ctx == NULL) {
272         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_SET_PEER,
273                EVP_R_OPERATION_NOT_SUPPORTED_FOR_THIS_KEYTYPE);
274         return -2;
275     }
276
277     if (!EVP_PKEY_CTX_IS_DERIVE_OP(ctx) || ctx->op.kex.exchprovctx == NULL)
278         goto legacy;
279
280     if (ctx->op.kex.exchange->set_peer == NULL) {
281         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_SET_PEER,
282                EVP_R_OPERATION_NOT_SUPPORTED_FOR_THIS_KEYTYPE);
283         return -2;
284     }
285
286     provkey = evp_keymgmt_export_to_provider(peer,
287                                              ctx->op.kex.exchange->keymgmt);
288     if (provkey == NULL) {
289         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_SET_PEER, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
290         return 0;
291     }
292     return ctx->op.kex.exchange->set_peer(ctx->op.kex.exchprovctx, provkey);
293
294  legacy:
295     if (ctx->pmeth == NULL
296         || !(ctx->pmeth->derive != NULL
297              || ctx->pmeth->encrypt != NULL
298              || ctx->pmeth->decrypt != NULL)
299         || ctx->pmeth->ctrl == NULL) {
300         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_SET_PEER,
301                EVP_R_OPERATION_NOT_SUPPORTED_FOR_THIS_KEYTYPE);
302         return -2;
303     }
304     if (ctx->operation != EVP_PKEY_OP_DERIVE
305         && ctx->operation != EVP_PKEY_OP_ENCRYPT
306         && ctx->operation != EVP_PKEY_OP_DECRYPT) {
307         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_SET_PEER,
308                EVP_R_OPERATON_NOT_INITIALIZED);
309         return -1;
310     }
311
312     ret = ctx->pmeth->ctrl(ctx, EVP_PKEY_CTRL_PEER_KEY, 0, peer);
313
314     if (ret <= 0)
315         return ret;
316
317     if (ret == 2)
318         return 1;
319
320     if (ctx->pkey == NULL) {
321         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_SET_PEER, EVP_R_NO_KEY_SET);
322         return -1;
323     }
324
325     if (ctx->pkey->type != peer->type) {
326         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_SET_PEER, EVP_R_DIFFERENT_KEY_TYPES);
327         return -1;
328     }
329
330     /*
331      * For clarity.  The error is if parameters in peer are
332      * present (!missing) but don't match.  EVP_PKEY_cmp_parameters may return
333      * 1 (match), 0 (don't match) and -2 (comparison is not defined).  -1
334      * (different key types) is impossible here because it is checked earlier.
335      * -2 is OK for us here, as well as 1, so we can check for 0 only.
336      */
337     if (!EVP_PKEY_missing_parameters(peer) &&
338         !EVP_PKEY_cmp_parameters(ctx->pkey, peer)) {
339         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE_SET_PEER, EVP_R_DIFFERENT_PARAMETERS);
340         return -1;
341     }
342
343     EVP_PKEY_free(ctx->peerkey);
344     ctx->peerkey = peer;
345
346     ret = ctx->pmeth->ctrl(ctx, EVP_PKEY_CTRL_PEER_KEY, 1, peer);
347
348     if (ret <= 0) {
349         ctx->peerkey = NULL;
350         return ret;
351     }
352
353     EVP_PKEY_up_ref(peer);
354     return 1;
355 }
356
357 int EVP_PKEY_derive(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *key, size_t *pkeylen)
358 {
359     int ret;
360
361     if (ctx == NULL) {
362         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE,
363                EVP_R_OPERATION_NOT_SUPPORTED_FOR_THIS_KEYTYPE);
364         return -2;
365     }
366
367     if (!EVP_PKEY_CTX_IS_DERIVE_OP(ctx)) {
368         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE, EVP_R_OPERATON_NOT_INITIALIZED);
369         return -1;
370     }
371
372     if (ctx->op.kex.exchprovctx == NULL)
373         goto legacy;
374
375     ret = ctx->op.kex.exchange->derive(ctx->op.kex.exchprovctx, key, pkeylen,
376                                        SIZE_MAX);
377
378     return ret;
379  legacy:
380     if (ctx ==  NULL || ctx->pmeth == NULL || ctx->pmeth->derive == NULL) {
381         EVPerr(EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE,
382                EVP_R_OPERATION_NOT_SUPPORTED_FOR_THIS_KEYTYPE);
383         return -2;
384     }
385
386     M_check_autoarg(ctx, key, pkeylen, EVP_F_EVP_PKEY_DERIVE)
387         return ctx->pmeth->derive(ctx, key, pkeylen);
388 }
389
390 int EVP_KEYEXCH_number(const EVP_KEYEXCH *keyexch)
391 {
392     return keyexch->name_id;
393 }
394
395 int EVP_KEYEXCH_is_a(const EVP_KEYEXCH *keyexch, const char *name)
396 {
397     return evp_is_a(keyexch->prov, keyexch->name_id, name);
398 }
399
400 void EVP_KEYEXCH_do_all_provided(OPENSSL_CTX *libctx,
401                                  void (*fn)(EVP_KEYEXCH *keyexch, void *arg),
402                                  void *arg)
403 {
404     struct keymgmt_data_st keymgmt_data;
405
406     keymgmt_data.ctx = libctx;
407     keymgmt_data.properties = NULL;
408     evp_generic_do_all(libctx, OSSL_OP_KEYEXCH,
409                        (void (*)(void *, void *))fn, arg,
410                        evp_keyexch_from_dispatch, &keymgmt_data,
411                        (void (*)(void *))EVP_KEYEXCH_free);
412 }
413
414 void EVP_KEYEXCH_names_do_all(const EVP_KEYEXCH *keyexch,
415                               void (*fn)(const char *name, void *data),
416                               void *data)
417 {
418     if (keyexch->prov != NULL)
419         evp_names_do_all(keyexch->prov, keyexch->name_id, fn, data);
420 }