crypto/rsa/rsa_oaep.c

   1 /* crypto/rsa/rsa_oaep.c */
   2 /*
   3  * Written by Ulf Moeller. This software is distributed on an "AS IS" basis,
   4  * WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, either express or implied.
   5  */
   6
   7 /* EME-OAEP as defined in RFC 2437 (PKCS #1 v2.0) */
   8
   9 /*
  10  * See Victor Shoup, "OAEP reconsidered," Nov. 2000, <URL:
  11  * http://www.shoup.net/papers/oaep.ps.Z> for problems with the security
  12  * proof for the original OAEP scheme, which EME-OAEP is based on. A new
  13  * proof can be found in E. Fujisaki, T. Okamoto, D. Pointcheval, J. Stern,
  14  * "RSA-OEAP is Still Alive!", Dec. 2000, <URL:
  15  * http://eprint.iacr.org/2000/061/>. The new proof has stronger requirements
  16  * for the underlying permutation: "partial-one-wayness" instead of
  17  * one-wayness.  For the RSA function, this is an equivalent notion.
  18  */
  19
  20 #include "constant_time_locl.h"
  21
  22 #if !defined(OPENSSL_NO_SHA) && !defined(OPENSSL_NO_SHA1)
  23 # include <stdio.h>
  24 # include "cryptlib.h"
  25 # include <openssl/bn.h>
  26 # include <openssl/rsa.h>
  27 # include <openssl/evp.h>
  28 # include <openssl/rand.h>
  29 # include <openssl/sha.h>
  30
  31 int MGF1(unsigned char *mask, long len,
  32          const unsigned char *seed, long seedlen);
  33
  34 int RSA_padding_add_PKCS1_OAEP(unsigned char *to, int tlen,
  35                                const unsigned char *from, int flen,
  36                                const unsigned char *param, int plen)
  37 {
  38     int i, emlen = tlen - 1;
  39     unsigned char *db, *seed;
  40     unsigned char *dbmask, seedmask[SHA_DIGEST_LENGTH];
  41
  42     if (flen > emlen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1) {
  43         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP,
  44                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE);
  45         return 0;
  46     }
  47
  48     if (emlen < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1) {
  49         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
  50         return 0;
  51     }
  52
  53     to[0] = 0;
  54     seed = to + 1;
  55     db = to + SHA_DIGEST_LENGTH + 1;
  56
  57     EVP_Digest((void *)param, plen, db, NULL, EVP_sha1(), NULL);
  58     memset(db + SHA_DIGEST_LENGTH, 0,
  59            emlen - flen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1);
  60     db[emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH - 1] = 0x01;
  61     memcpy(db + emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH, from, (unsigned int)flen);
  62     if (RAND_bytes(seed, SHA_DIGEST_LENGTH) <= 0)
  63         return 0;
  64 # ifdef PKCS_TESTVECT
  65     memcpy(seed,
  66            "\xaa\xfd\x12\xf6\x59\xca\xe6\x34\x89\xb4\x79\xe5\x07\x6d\xde\xc2\xf0\x6c\xb5\x8f",
  67            20);
  68 # endif
  69
  70     dbmask = OPENSSL_malloc(emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
  71     if (dbmask == NULL) {
  72         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
  73         return 0;
  74     }
  75
  76     MGF1(dbmask, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH, seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
  77     for (i = 0; i < emlen - SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
  78         db[i] ^= dbmask[i];
  79
  80     MGF1(seedmask, SHA_DIGEST_LENGTH, db, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
  81     for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
  82         seed[i] ^= seedmask[i];
  83
  84     OPENSSL_free(dbmask);
  85     return 1;
  86 }
  87
  88 int RSA_padding_check_PKCS1_OAEP(unsigned char *to, int tlen,
  89                                  const unsigned char *from, int flen, int num,
  90                                  const unsigned char *param, int plen)
  91 {
  92     int i, dblen, mlen = -1, one_index = 0, msg_index;
  93     unsigned int good, found_one_byte;
  94     const unsigned char *maskedseed, *maskeddb;
  95     /*
  96      * |em| is the encoded message, zero-padded to exactly |num| bytes: em =
  97      * Y || maskedSeed || maskedDB
  98      */
  99     unsigned char *db = NULL, *em = NULL, seed[EVP_MAX_MD_SIZE],
 100         phash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 101
 102     if (tlen <= 0 || flen <= 0)
 103         return -1;
 104
 105     /*
 106      * |num| is the length of the modulus; |flen| is the length of the
 107      * encoded message. Therefore, for any |from| that was obtained by
 108      * decrypting a ciphertext, we must have |flen| <= |num|. Similarly,
 109      * num < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 2 must hold for the modulus
 110      * irrespective of the ciphertext, see PKCS #1 v2.2, section 7.1.2.
 111      * This does not leak any side-channel information.
 112      */
 113     if (num < flen || num < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 2)
 114         goto decoding_err;
 115
 116     dblen = num - SHA_DIGEST_LENGTH - 1;
 117     db = OPENSSL_malloc(dblen);
 118     em = OPENSSL_malloc(num);
 119     if (db == NULL || em == NULL) {
 120         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 121         goto cleanup;
 122     }
 123
 124     /*
 125      * Always do this zero-padding copy (even when num == flen) to avoid
 126      * leaking that information. The copy still leaks some side-channel
 127      * information, but it's impossible to have a fixed  memory access
 128      * pattern since we can't read out of the bounds of |from|.
 129      *
 130      * TODO(emilia): Consider porting BN_bn2bin_padded from BoringSSL.
 131      */
 132     memset(em, 0, num);
 133     memcpy(em + num - flen, from, flen);
 134
 135     /*
 136      * The first byte must be zero, however we must not leak if this is
 137      * true. See James H. Manger, "A Chosen Ciphertext  Attack on RSA
 138      * Optimal Asymmetric Encryption Padding (OAEP) [...]", CRYPTO 2001).
 139      */
 140     good = constant_time_is_zero(em[0]);
 141
 142     maskedseed = em + 1;
 143     maskeddb = em + 1 + SHA_DIGEST_LENGTH;
 144
 145     MGF1(seed, SHA_DIGEST_LENGTH, maskeddb, dblen);
 146     for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
 147         seed[i] ^= maskedseed[i];
 148
 149     MGF1(db, dblen, seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
 150     for (i = 0; i < dblen; i++)
 151         db[i] ^= maskeddb[i];
 152
 153     EVP_Digest((void *)param, plen, phash, NULL, EVP_sha1(), NULL);
 154
 155     good &=
 156         constant_time_is_zero(CRYPTO_memcmp(db, phash, SHA_DIGEST_LENGTH));
 157
 158     found_one_byte = 0;
 159     for (i = SHA_DIGEST_LENGTH; i < dblen; i++) {
 160         /*
 161          * Padding consists of a number of 0-bytes, followed by a 1.
 162          */
 163         unsigned int equals1 = constant_time_eq(db[i], 1);
 164         unsigned int equals0 = constant_time_is_zero(db[i]);
 165         one_index = constant_time_select_int(~found_one_byte & equals1,
 166                                              i, one_index);
 167         found_one_byte |= equals1;
 168         good &= (found_one_byte | equals0);
 169     }
 170
 171     good &= found_one_byte;
 172
 173     /*
 174      * At this point |good| is zero unless the plaintext was valid,
 175      * so plaintext-awareness ensures timing side-channels are no longer a
 176      * concern.
 177      */
 178     if (!good)
 179         goto decoding_err;
 180
 181     msg_index = one_index + 1;
 182     mlen = dblen - msg_index;
 183
 184     if (tlen < mlen) {
 185         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_DATA_TOO_LARGE);
 186         mlen = -1;
 187     } else {
 188         memcpy(to, db + msg_index, mlen);
 189         goto cleanup;
 190     }
 191
 192  decoding_err:
 193     /*
 194      * To avoid chosen ciphertext attacks, the error message should not
 195      * reveal which kind of decoding error happened.
 196      */
 197     RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_OAEP_DECODING_ERROR);
 198  cleanup:
 199     if (db != NULL)
 200         OPENSSL_free(db);
 201     if (em != NULL)
 202         OPENSSL_free(em);
 203     return mlen;
 204 }
 205
 206 int PKCS1_MGF1(unsigned char *mask, long len,
 207                const unsigned char *seed, long seedlen, const EVP_MD *dgst)
 208 {
 209     long i, outlen = 0;
 210     unsigned char cnt[4];
 211     EVP_MD_CTX c;
 212     unsigned char md[EVP_MAX_MD_SIZE];
 213     int mdlen;
 214
 215     EVP_MD_CTX_init(&c);
 216     mdlen = M_EVP_MD_size(dgst);
 217     for (i = 0; outlen < len; i++) {
 218         cnt[0] = (unsigned char)((i >> 24) & 255);
 219         cnt[1] = (unsigned char)((i >> 16) & 255);
 220         cnt[2] = (unsigned char)((i >> 8)) & 255;
 221         cnt[3] = (unsigned char)(i & 255);
 222         EVP_DigestInit_ex(&c, dgst, NULL);
 223         EVP_DigestUpdate(&c, seed, seedlen);
 224         EVP_DigestUpdate(&c, cnt, 4);
 225         if (outlen + mdlen <= len) {
 226             EVP_DigestFinal_ex(&c, mask + outlen, NULL);
 227             outlen += mdlen;
 228         } else {
 229             EVP_DigestFinal_ex(&c, md, NULL);
 230             memcpy(mask + outlen, md, len - outlen);
 231             outlen = len;
 232         }
 233     }
 234     EVP_MD_CTX_cleanup(&c);
 235     return 0;
 236 }
 237
 238 int MGF1(unsigned char *mask, long len, const unsigned char *seed,
 239          long seedlen)
 240 {
 241     return PKCS1_MGF1(mask, len, seed, seedlen, EVP_sha1());
 242 }
 243 #endif