Add and use a constant-time memcmp.
[openssl.git] / crypto / rsa / rsa_oaep.c
1 /* crypto/rsa/rsa_oaep.c */
2 /* Written by Ulf Moeller. This software is distributed on an "AS IS"
3    basis, WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, either express or implied. */
4
5 /* EME-OAEP as defined in RFC 2437 (PKCS #1 v2.0) */
6
7 /* See Victor Shoup, "OAEP reconsidered," Nov. 2000,
8  * <URL: http://www.shoup.net/papers/oaep.ps.Z>
9  * for problems with the security proof for the
10  * original OAEP scheme, which EME-OAEP is based on.
11  * 
12  * A new proof can be found in E. Fujisaki, T. Okamoto,
13  * D. Pointcheval, J. Stern, "RSA-OEAP is Still Alive!",
14  * Dec. 2000, <URL: http://eprint.iacr.org/2000/061/>.
15  * The new proof has stronger requirements for the
16  * underlying permutation: "partial-one-wayness" instead
17  * of one-wayness.  For the RSA function, this is
18  * an equivalent notion.
19  */
20
21 #define OPENSSL_FIPSAPI
22
23
24 #if !defined(OPENSSL_NO_SHA) && !defined(OPENSSL_NO_SHA1)
25 #include <stdio.h>
26 #include "cryptlib.h"
27 #include <openssl/bn.h>
28 #include <openssl/rsa.h>
29 #include <openssl/evp.h>
30 #include <openssl/rand.h>
31 #include <openssl/sha.h>
32
33 static int MGF1(unsigned char *mask, long len,
34         const unsigned char *seed, long seedlen);
35
36 int RSA_padding_add_PKCS1_OAEP(unsigned char *to, int tlen,
37         const unsigned char *from, int flen,
38         const unsigned char *param, int plen)
39         {
40         int i, emlen = tlen - 1;
41         unsigned char *db, *seed;
42         unsigned char *dbmask, seedmask[SHA_DIGEST_LENGTH];
43
44         if (flen > emlen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1)
45                 {
46                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP,
47                    RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE);
48                 return 0;
49                 }
50
51         if (emlen < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1)
52                 {
53                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
54                 return 0;
55                 }
56
57         to[0] = 0;
58         seed = to + 1;
59         db = to + SHA_DIGEST_LENGTH + 1;
60
61         if (!EVP_Digest((void *)param, plen, db, NULL, EVP_sha1(), NULL))
62                 return 0;
63         memset(db + SHA_DIGEST_LENGTH, 0,
64                 emlen - flen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1);
65         db[emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH - 1] = 0x01;
66         memcpy(db + emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH, from, (unsigned int) flen);
67         if (RAND_bytes(seed, SHA_DIGEST_LENGTH) <= 0)
68                 return 0;
69 #ifdef PKCS_TESTVECT
70         memcpy(seed,
71            "\xaa\xfd\x12\xf6\x59\xca\xe6\x34\x89\xb4\x79\xe5\x07\x6d\xde\xc2\xf0\x6c\xb5\x8f",
72            20);
73 #endif
74
75         dbmask = OPENSSL_malloc(emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
76         if (dbmask == NULL)
77                 {
78                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
79                 return 0;
80                 }
81
82         if (MGF1(dbmask, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH, seed, SHA_DIGEST_LENGTH) < 0)
83                 return 0;
84         for (i = 0; i < emlen - SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
85                 db[i] ^= dbmask[i];
86
87         if (MGF1(seedmask, SHA_DIGEST_LENGTH, db, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH) < 0)
88                 return 0;
89         for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
90                 seed[i] ^= seedmask[i];
91
92         OPENSSL_free(dbmask);
93         return 1;
94         }
95
96 int RSA_padding_check_PKCS1_OAEP(unsigned char *to, int tlen,
97         const unsigned char *from, int flen, int num,
98         const unsigned char *param, int plen)
99         {
100         int i, dblen, mlen = -1;
101         const unsigned char *maskeddb;
102         int lzero;
103         unsigned char *db = NULL, seed[SHA_DIGEST_LENGTH], phash[SHA_DIGEST_LENGTH];
104         unsigned char *padded_from;
105         int bad = 0;
106
107         if (--num < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1)
108                 /* 'num' is the length of the modulus, i.e. does not depend on the
109                  * particular ciphertext. */
110                 goto decoding_err;
111
112         lzero = num - flen;
113         if (lzero < 0)
114                 {
115                 /* signalling this error immediately after detection might allow
116                  * for side-channel attacks (e.g. timing if 'plen' is huge
117                  * -- cf. James H. Manger, "A Chosen Ciphertext Attack on RSA Optimal
118                  * Asymmetric Encryption Padding (OAEP) [...]", CRYPTO 2001),
119                  * so we use a 'bad' flag */
120                 bad = 1;
121                 lzero = 0;
122                 flen = num; /* don't overflow the memcpy to padded_from */
123                 }
124
125         dblen = num - SHA_DIGEST_LENGTH;
126         db = OPENSSL_malloc(dblen + num);
127         if (db == NULL)
128                 {
129                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
130                 return -1;
131                 }
132
133         /* Always do this zero-padding copy (even when lzero == 0)
134          * to avoid leaking timing info about the value of lzero. */
135         padded_from = db + dblen;
136         memset(padded_from, 0, lzero);
137         memcpy(padded_from + lzero, from, flen);
138
139         maskeddb = padded_from + SHA_DIGEST_LENGTH;
140
141         if (MGF1(seed, SHA_DIGEST_LENGTH, maskeddb, dblen))
142                 return -1;
143         for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
144                 seed[i] ^= padded_from[i];
145   
146         if (MGF1(db, dblen, seed, SHA_DIGEST_LENGTH))
147                 return -1;
148         for (i = 0; i < dblen; i++)
149                 db[i] ^= maskeddb[i];
150
151         if (!EVP_Digest((void *)param, plen, phash, NULL, EVP_sha1(), NULL))
152                 return -1;
153
154         if (CRYPTO_memcmp(db, phash, SHA_DIGEST_LENGTH) != 0 || bad)
155                 goto decoding_err;
156         else
157                 {
158                 for (i = SHA_DIGEST_LENGTH; i < dblen; i++)
159                         if (db[i] != 0x00)
160                                 break;
161                 if (i == dblen || db[i] != 0x01)
162                         goto decoding_err;
163                 else
164                         {
165                         /* everything looks OK */
166
167                         mlen = dblen - ++i;
168                         if (tlen < mlen)
169                                 {
170                                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_DATA_TOO_LARGE);
171                                 mlen = -1;
172                                 }
173                         else
174                                 memcpy(to, db + i, mlen);
175                         }
176                 }
177         OPENSSL_free(db);
178         return mlen;
179
180 decoding_err:
181         /* to avoid chosen ciphertext attacks, the error message should not reveal
182          * which kind of decoding error happened */
183         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_OAEP_DECODING_ERROR);
184         if (db != NULL) OPENSSL_free(db);
185         return -1;
186         }
187
188 int PKCS1_MGF1(unsigned char *mask, long len,
189         const unsigned char *seed, long seedlen, const EVP_MD *dgst)
190         {
191         long i, outlen = 0;
192         unsigned char cnt[4];
193         EVP_MD_CTX c;
194         unsigned char md[EVP_MAX_MD_SIZE];
195         int mdlen;
196         int rv = -1;
197
198         EVP_MD_CTX_init(&c);
199         mdlen = M_EVP_MD_size(dgst);
200         if (mdlen < 0)
201                 goto err;
202         for (i = 0; outlen < len; i++)
203                 {
204                 cnt[0] = (unsigned char)((i >> 24) & 255);
205                 cnt[1] = (unsigned char)((i >> 16) & 255);
206                 cnt[2] = (unsigned char)((i >> 8)) & 255;
207                 cnt[3] = (unsigned char)(i & 255);
208                 if (!EVP_DigestInit_ex(&c,dgst, NULL)
209                         || !EVP_DigestUpdate(&c, seed, seedlen)
210                         || !EVP_DigestUpdate(&c, cnt, 4))
211                         goto err;
212                 if (outlen + mdlen <= len)
213                         {
214                         if (!EVP_DigestFinal_ex(&c, mask + outlen, NULL))
215                                 goto err;
216                         outlen += mdlen;
217                         }
218                 else
219                         {
220                         if (!EVP_DigestFinal_ex(&c, md, NULL))
221                                 goto err;
222                         memcpy(mask + outlen, md, len - outlen);
223                         outlen = len;
224                         }
225                 }
226         rv = 0;
227         err:
228         EVP_MD_CTX_cleanup(&c);
229         return rv;
230         }
231
232 static int MGF1(unsigned char *mask, long len, const unsigned char *seed,
233                  long seedlen)
234         {
235         return PKCS1_MGF1(mask, len, seed, seedlen, EVP_sha1());
236         }
237 #endif