crypto/rsa/rsa_ossl.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2018 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 "internal/cryptlib.h"
  11 #include "internal/bn_int.h"
  12 #include "rsa_locl.h"
  13
  14 static int rsa_ossl_public_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
  15                                   unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
  16 static int rsa_ossl_private_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
  17                                    unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
  18 static int rsa_ossl_public_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
  19                                   unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
  20 static int rsa_ossl_private_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
  21                                    unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
  22 static int rsa_ossl_mod_exp(BIGNUM *r0, const BIGNUM *i, RSA *rsa,
  23                            BN_CTX *ctx);
  24 static int rsa_ossl_init(RSA *rsa);
  25 static int rsa_ossl_finish(RSA *rsa);
  26 static RSA_METHOD rsa_pkcs1_ossl_meth = {
  27     "OpenSSL PKCS#1 RSA",
  28     rsa_ossl_public_encrypt,
  29     rsa_ossl_public_decrypt,     /* signature verification */
  30     rsa_ossl_private_encrypt,    /* signing */
  31     rsa_ossl_private_decrypt,
  32     rsa_ossl_mod_exp,
  33     BN_mod_exp_mont,            /* XXX probably we should not use Montgomery
  34                                  * if e == 3 */
  35     rsa_ossl_init,
  36     rsa_ossl_finish,
  37     RSA_FLAG_FIPS_METHOD,       /* flags */
  38     NULL,
  39     0,                          /* rsa_sign */
  40     0,                          /* rsa_verify */
  41     NULL,                       /* rsa_keygen */
  42     NULL                        /* rsa_multi_prime_keygen */
  43 };
  44
  45 static const RSA_METHOD *default_RSA_meth = &rsa_pkcs1_ossl_meth;
  46
  47 void RSA_set_default_method(const RSA_METHOD *meth)
  48 {
  49     default_RSA_meth = meth;
  50 }
  51
  52 const RSA_METHOD *RSA_get_default_method(void)
  53 {
  54     return default_RSA_meth;
  55 }
  56
  57 const RSA_METHOD *RSA_PKCS1_OpenSSL(void)
  58 {
  59     return &rsa_pkcs1_ossl_meth;
  60 }
  61
  62 const RSA_METHOD *RSA_null_method(void)
  63 {
  64     return NULL;
  65 }
  66
  67 static int rsa_ossl_public_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
  68                                   unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
  69 {
  70     BIGNUM *f, *ret;
  71     int i, num = 0, r = -1;
  72     unsigned char *buf = NULL;
  73     BN_CTX *ctx = NULL;
  74
  75     if (BN_num_bits(rsa->n) > OPENSSL_RSA_MAX_MODULUS_BITS) {
  76         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, RSA_R_MODULUS_TOO_LARGE);
  77         return -1;
  78     }
  79
  80     if (BN_ucmp(rsa->n, rsa->e) <= 0) {
  81         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, RSA_R_BAD_E_VALUE);
  82         return -1;
  83     }
  84
  85     /* for large moduli, enforce exponent limit */
  86     if (BN_num_bits(rsa->n) > OPENSSL_RSA_SMALL_MODULUS_BITS) {
  87         if (BN_num_bits(rsa->e) > OPENSSL_RSA_MAX_PUBEXP_BITS) {
  88             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, RSA_R_BAD_E_VALUE);
  89             return -1;
  90         }
  91     }
  92
  93     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  94         goto err;
  95     BN_CTX_start(ctx);
  96     f = BN_CTX_get(ctx);
  97     ret = BN_CTX_get(ctx);
  98     num = BN_num_bytes(rsa->n);
  99     buf = OPENSSL_malloc(num);
 100     if (ret == NULL || buf == NULL) {
 101         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 102         goto err;
 103     }
 104
 105     switch (padding) {
 106     case RSA_PKCS1_PADDING:
 107         i = RSA_padding_add_PKCS1_type_2(buf, num, from, flen);
 108         break;
 109     case RSA_PKCS1_OAEP_PADDING:
 110         i = RSA_padding_add_PKCS1_OAEP(buf, num, from, flen, NULL, 0);
 111         break;
 112     case RSA_SSLV23_PADDING:
 113         i = RSA_padding_add_SSLv23(buf, num, from, flen);
 114         break;
 115     case RSA_NO_PADDING:
 116         i = RSA_padding_add_none(buf, num, from, flen);
 117         break;
 118     default:
 119         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, RSA_R_UNKNOWN_PADDING_TYPE);
 120         goto err;
 121     }
 122     if (i <= 0)
 123         goto err;
 124
 125     if (BN_bin2bn(buf, num, f) == NULL)
 126         goto err;
 127
 128     if (BN_ucmp(f, rsa->n) >= 0) {
 129         /* usually the padding functions would catch this */
 130         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT,
 131                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_MODULUS);
 132         goto err;
 133     }
 134
 135     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 136         if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 137                                     rsa->n, ctx))
 138             goto err;
 139
 140     if (!rsa->meth->bn_mod_exp(ret, f, rsa->e, rsa->n, ctx,
 141                                rsa->_method_mod_n))
 142         goto err;
 143
 144     /*
 145      * BN_bn2binpad puts in leading 0 bytes if the number is less than
 146      * the length of the modulus.
 147      */
 148     r = BN_bn2binpad(ret, to, num);
 149  err:
 150     if (ctx != NULL)
 151         BN_CTX_end(ctx);
 152     BN_CTX_free(ctx);
 153     OPENSSL_clear_free(buf, num);
 154     return r;
 155 }
 156
 157 static BN_BLINDING *rsa_get_blinding(RSA *rsa, int *local, BN_CTX *ctx)
 158 {
 159     BN_BLINDING *ret;
 160
 161     CRYPTO_THREAD_write_lock(rsa->lock);
 162
 163     if (rsa->blinding == NULL) {
 164         rsa->blinding = RSA_setup_blinding(rsa, ctx);
 165     }
 166
 167     ret = rsa->blinding;
 168     if (ret == NULL)
 169         goto err;
 170
 171     if (BN_BLINDING_is_current_thread(ret)) {
 172         /* rsa->blinding is ours! */
 173
 174         *local = 1;
 175     } else {
 176         /* resort to rsa->mt_blinding instead */
 177
 178         /*
 179          * instructs rsa_blinding_convert(), rsa_blinding_invert() that the
 180          * BN_BLINDING is shared, meaning that accesses require locks, and
 181          * that the blinding factor must be stored outside the BN_BLINDING
 182          */
 183         *local = 0;
 184
 185         if (rsa->mt_blinding == NULL) {
 186             rsa->mt_blinding = RSA_setup_blinding(rsa, ctx);
 187         }
 188         ret = rsa->mt_blinding;
 189     }
 190
 191  err:
 192     CRYPTO_THREAD_unlock(rsa->lock);
 193     return ret;
 194 }
 195
 196 static int rsa_blinding_convert(BN_BLINDING *b, BIGNUM *f, BIGNUM *unblind,
 197                                 BN_CTX *ctx)
 198 {
 199     if (unblind == NULL) {
 200         /*
 201          * Local blinding: store the unblinding factor in BN_BLINDING.
 202          */
 203         return BN_BLINDING_convert_ex(f, NULL, b, ctx);
 204     } else {
 205         /*
 206          * Shared blinding: store the unblinding factor outside BN_BLINDING.
 207          */
 208         int ret;
 209
 210         BN_BLINDING_lock(b);
 211         ret = BN_BLINDING_convert_ex(f, unblind, b, ctx);
 212         BN_BLINDING_unlock(b);
 213
 214         return ret;
 215     }
 216 }
 217
 218 static int rsa_blinding_invert(BN_BLINDING *b, BIGNUM *f, BIGNUM *unblind,
 219                                BN_CTX *ctx)
 220 {
 221     /*
 222      * For local blinding, unblind is set to NULL, and BN_BLINDING_invert_ex
 223      * will use the unblinding factor stored in BN_BLINDING. If BN_BLINDING
 224      * is shared between threads, unblind must be non-null:
 225      * BN_BLINDING_invert_ex will then use the local unblinding factor, and
 226      * will only read the modulus from BN_BLINDING. In both cases it's safe
 227      * to access the blinding without a lock.
 228      */
 229     return BN_BLINDING_invert_ex(f, unblind, b, ctx);
 230 }
 231
 232 /* signing */
 233 static int rsa_ossl_private_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
 234                                    unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
 235 {
 236     BIGNUM *f, *ret, *res;
 237     int i, num = 0, r = -1;
 238     unsigned char *buf = NULL;
 239     BN_CTX *ctx = NULL;
 240     int local_blinding = 0;
 241     /*
 242      * Used only if the blinding structure is shared. A non-NULL unblind
 243      * instructs rsa_blinding_convert() and rsa_blinding_invert() to store
 244      * the unblinding factor outside the blinding structure.
 245      */
 246     BIGNUM *unblind = NULL;
 247     BN_BLINDING *blinding = NULL;
 248
 249     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 250         goto err;
 251     BN_CTX_start(ctx);
 252     f = BN_CTX_get(ctx);
 253     ret = BN_CTX_get(ctx);
 254     num = BN_num_bytes(rsa->n);
 255     buf = OPENSSL_malloc(num);
 256     if (ret == NULL || buf == NULL) {
 257         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 258         goto err;
 259     }
 260
 261     switch (padding) {
 262     case RSA_PKCS1_PADDING:
 263         i = RSA_padding_add_PKCS1_type_1(buf, num, from, flen);
 264         break;
 265     case RSA_X931_PADDING:
 266         i = RSA_padding_add_X931(buf, num, from, flen);
 267         break;
 268     case RSA_NO_PADDING:
 269         i = RSA_padding_add_none(buf, num, from, flen);
 270         break;
 271     case RSA_SSLV23_PADDING:
 272     default:
 273         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, RSA_R_UNKNOWN_PADDING_TYPE);
 274         goto err;
 275     }
 276     if (i <= 0)
 277         goto err;
 278
 279     if (BN_bin2bn(buf, num, f) == NULL)
 280         goto err;
 281
 282     if (BN_ucmp(f, rsa->n) >= 0) {
 283         /* usually the padding functions would catch this */
 284         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT,
 285                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_MODULUS);
 286         goto err;
 287     }
 288
 289     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 290         if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 291                                     rsa->n, ctx))
 292             goto err;
 293
 294     if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_BLINDING)) {
 295         blinding = rsa_get_blinding(rsa, &local_blinding, ctx);
 296         if (blinding == NULL) {
 297             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 298             goto err;
 299         }
 300     }
 301
 302     if (blinding != NULL) {
 303         if (!local_blinding && ((unblind = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)) {
 304             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 305             goto err;
 306         }
 307         if (!rsa_blinding_convert(blinding, f, unblind, ctx))
 308             goto err;
 309     }
 310
 311     if ((rsa->flags & RSA_FLAG_EXT_PKEY) ||
 312         (rsa->version == RSA_ASN1_VERSION_MULTI) ||
 313         ((rsa->p != NULL) &&
 314          (rsa->q != NULL) &&
 315          (rsa->dmp1 != NULL) && (rsa->dmq1 != NULL) && (rsa->iqmp != NULL))) {
 316         if (!rsa->meth->rsa_mod_exp(ret, f, rsa, ctx))
 317             goto err;
 318     } else {
 319         BIGNUM *d = BN_new();
 320         if (d == NULL) {
 321             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 322             goto err;
 323         }
 324         BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 325
 326         if (!rsa->meth->bn_mod_exp(ret, f, d, rsa->n, ctx,
 327                                    rsa->_method_mod_n)) {
 328             BN_free(d);
 329             goto err;
 330         }
 331         /* We MUST free d before any further use of rsa->d */
 332         BN_free(d);
 333     }
 334
 335     if (blinding)
 336         if (!rsa_blinding_invert(blinding, ret, unblind, ctx))
 337             goto err;
 338
 339     if (padding == RSA_X931_PADDING) {
 340         if (!BN_sub(f, rsa->n, ret))
 341             goto err;
 342         if (BN_cmp(ret, f) > 0)
 343             res = f;
 344         else
 345             res = ret;
 346     } else {
 347         res = ret;
 348     }
 349
 350     /*
 351      * BN_bn2binpad puts in leading 0 bytes if the number is less than
 352      * the length of the modulus.
 353      */
 354     r = BN_bn2binpad(res, to, num);
 355  err:
 356     if (ctx != NULL)
 357         BN_CTX_end(ctx);
 358     BN_CTX_free(ctx);
 359     OPENSSL_clear_free(buf, num);
 360     return r;
 361 }
 362
 363 static int rsa_ossl_private_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
 364                                    unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
 365 {
 366     BIGNUM *f, *ret;
 367     int j, num = 0, r = -1;
 368     unsigned char *buf = NULL;
 369     BN_CTX *ctx = NULL;
 370     int local_blinding = 0;
 371     /*
 372      * Used only if the blinding structure is shared. A non-NULL unblind
 373      * instructs rsa_blinding_convert() and rsa_blinding_invert() to store
 374      * the unblinding factor outside the blinding structure.
 375      */
 376     BIGNUM *unblind = NULL;
 377     BN_BLINDING *blinding = NULL;
 378
 379     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 380         goto err;
 381     BN_CTX_start(ctx);
 382     f = BN_CTX_get(ctx);
 383     ret = BN_CTX_get(ctx);
 384     num = BN_num_bytes(rsa->n);
 385     buf = OPENSSL_malloc(num);
 386     if (ret == NULL || buf == NULL) {
 387         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 388         goto err;
 389     }
 390
 391     /*
 392      * This check was for equality but PGP does evil things and chops off the
 393      * top '0' bytes
 394      */
 395     if (flen > num) {
 396         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT,
 397                RSA_R_DATA_GREATER_THAN_MOD_LEN);
 398         goto err;
 399     }
 400
 401     /* make data into a big number */
 402     if (BN_bin2bn(from, (int)flen, f) == NULL)
 403         goto err;
 404
 405     if (BN_ucmp(f, rsa->n) >= 0) {
 406         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT,
 407                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_MODULUS);
 408         goto err;
 409     }
 410
 411     if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_BLINDING)) {
 412         blinding = rsa_get_blinding(rsa, &local_blinding, ctx);
 413         if (blinding == NULL) {
 414             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 415             goto err;
 416         }
 417     }
 418
 419     if (blinding != NULL) {
 420         if (!local_blinding && ((unblind = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)) {
 421             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 422             goto err;
 423         }
 424         if (!rsa_blinding_convert(blinding, f, unblind, ctx))
 425             goto err;
 426     }
 427
 428     /* do the decrypt */
 429     if ((rsa->flags & RSA_FLAG_EXT_PKEY) ||
 430         (rsa->version == RSA_ASN1_VERSION_MULTI) ||
 431         ((rsa->p != NULL) &&
 432          (rsa->q != NULL) &&
 433          (rsa->dmp1 != NULL) && (rsa->dmq1 != NULL) && (rsa->iqmp != NULL))) {
 434         if (!rsa->meth->rsa_mod_exp(ret, f, rsa, ctx))
 435             goto err;
 436     } else {
 437         BIGNUM *d = BN_new();
 438         if (d == NULL) {
 439             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 440             goto err;
 441         }
 442         BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 443
 444         if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 445             if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 446                                         rsa->n, ctx)) {
 447                 BN_free(d);
 448                 goto err;
 449             }
 450         if (!rsa->meth->bn_mod_exp(ret, f, d, rsa->n, ctx,
 451                                    rsa->_method_mod_n)) {
 452             BN_free(d);
 453             goto err;
 454         }
 455         /* We MUST free d before any further use of rsa->d */
 456         BN_free(d);
 457     }
 458
 459     if (blinding)
 460         if (!rsa_blinding_invert(blinding, ret, unblind, ctx))
 461             goto err;
 462
 463     j = BN_bn2binpad(ret, buf, num);
 464
 465     switch (padding) {
 466     case RSA_PKCS1_PADDING:
 467         r = RSA_padding_check_PKCS1_type_2(to, num, buf, j, num);
 468         break;
 469     case RSA_PKCS1_OAEP_PADDING:
 470         r = RSA_padding_check_PKCS1_OAEP(to, num, buf, j, num, NULL, 0);
 471         break;
 472     case RSA_SSLV23_PADDING:
 473         r = RSA_padding_check_SSLv23(to, num, buf, j, num);
 474         break;
 475     case RSA_NO_PADDING:
 476         memcpy(to, buf, (r = j));
 477         break;
 478     default:
 479         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, RSA_R_UNKNOWN_PADDING_TYPE);
 480         goto err;
 481     }
 482     if (r < 0)
 483         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, RSA_R_PADDING_CHECK_FAILED);
 484
 485  err:
 486     if (ctx != NULL)
 487         BN_CTX_end(ctx);
 488     BN_CTX_free(ctx);
 489     OPENSSL_clear_free(buf, num);
 490     return r;
 491 }
 492
 493 /* signature verification */
 494 static int rsa_ossl_public_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
 495                                   unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
 496 {
 497     BIGNUM *f, *ret;
 498     int i, num = 0, r = -1;
 499     unsigned char *buf = NULL;
 500     BN_CTX *ctx = NULL;
 501
 502     if (BN_num_bits(rsa->n) > OPENSSL_RSA_MAX_MODULUS_BITS) {
 503         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_MODULUS_TOO_LARGE);
 504         return -1;
 505     }
 506
 507     if (BN_ucmp(rsa->n, rsa->e) <= 0) {
 508         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_BAD_E_VALUE);
 509         return -1;
 510     }
 511
 512     /* for large moduli, enforce exponent limit */
 513     if (BN_num_bits(rsa->n) > OPENSSL_RSA_SMALL_MODULUS_BITS) {
 514         if (BN_num_bits(rsa->e) > OPENSSL_RSA_MAX_PUBEXP_BITS) {
 515             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_BAD_E_VALUE);
 516             return -1;
 517         }
 518     }
 519
 520     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 521         goto err;
 522     BN_CTX_start(ctx);
 523     f = BN_CTX_get(ctx);
 524     ret = BN_CTX_get(ctx);
 525     num = BN_num_bytes(rsa->n);
 526     buf = OPENSSL_malloc(num);
 527     if (ret == NULL || buf == NULL) {
 528         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 529         goto err;
 530     }
 531
 532     /*
 533      * This check was for equality but PGP does evil things and chops off the
 534      * top '0' bytes
 535      */
 536     if (flen > num) {
 537         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_DATA_GREATER_THAN_MOD_LEN);
 538         goto err;
 539     }
 540
 541     if (BN_bin2bn(from, flen, f) == NULL)
 542         goto err;
 543
 544     if (BN_ucmp(f, rsa->n) >= 0) {
 545         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT,
 546                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_MODULUS);
 547         goto err;
 548     }
 549
 550     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 551         if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 552                                     rsa->n, ctx))
 553             goto err;
 554
 555     if (!rsa->meth->bn_mod_exp(ret, f, rsa->e, rsa->n, ctx,
 556                                rsa->_method_mod_n))
 557         goto err;
 558
 559     if ((padding == RSA_X931_PADDING) && ((bn_get_words(ret)[0] & 0xf) != 12))
 560         if (!BN_sub(ret, rsa->n, ret))
 561             goto err;
 562
 563     i = BN_bn2binpad(ret, buf, num);
 564
 565     switch (padding) {
 566     case RSA_PKCS1_PADDING:
 567         r = RSA_padding_check_PKCS1_type_1(to, num, buf, i, num);
 568         break;
 569     case RSA_X931_PADDING:
 570         r = RSA_padding_check_X931(to, num, buf, i, num);
 571         break;
 572     case RSA_NO_PADDING:
 573         memcpy(to, buf, (r = i));
 574         break;
 575     default:
 576         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_UNKNOWN_PADDING_TYPE);
 577         goto err;
 578     }
 579     if (r < 0)
 580         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_PADDING_CHECK_FAILED);
 581
 582  err:
 583     if (ctx != NULL)
 584         BN_CTX_end(ctx);
 585     BN_CTX_free(ctx);
 586     OPENSSL_clear_free(buf, num);
 587     return r;
 588 }
 589
 590 static int rsa_ossl_mod_exp(BIGNUM *r0, const BIGNUM *I, RSA *rsa, BN_CTX *ctx)
 591 {
 592     BIGNUM *r1, *m1, *vrfy, *r2, *m[RSA_MAX_PRIME_NUM - 2];
 593     int ret = 0, i, ex_primes = 0, smooth = 0;
 594     RSA_PRIME_INFO *pinfo;
 595
 596     BN_CTX_start(ctx);
 597
 598     r1 = BN_CTX_get(ctx);
 599     r2 = BN_CTX_get(ctx);
 600     m1 = BN_CTX_get(ctx);
 601     vrfy = BN_CTX_get(ctx);
 602     if (vrfy == NULL)
 603         goto err;
 604
 605     if (rsa->version == RSA_ASN1_VERSION_MULTI
 606         && ((ex_primes = sk_RSA_PRIME_INFO_num(rsa->prime_infos)) <= 0
 607              || ex_primes > RSA_MAX_PRIME_NUM - 2))
 608         goto err;
 609
 610     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PRIVATE) {
 611         BIGNUM *factor = BN_new();
 612
 613         if (factor == NULL)
 614             goto err;
 615
 616         /*
 617          * Make sure BN_mod_inverse in Montgomery initialization uses the
 618          * BN_FLG_CONSTTIME flag
 619          */
 620         if (!(BN_with_flags(factor, rsa->p, BN_FLG_CONSTTIME),
 621               BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_p, rsa->lock,
 622                                      factor, ctx))
 623             || !(BN_with_flags(factor, rsa->q, BN_FLG_CONSTTIME),
 624                  BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_q, rsa->lock,
 625                                         factor, ctx))) {
 626             BN_free(factor);
 627             goto err;
 628         }
 629         for (i = 0; i < ex_primes; i++) {
 630             pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(rsa->prime_infos, i);
 631             BN_with_flags(factor, pinfo->r, BN_FLG_CONSTTIME);
 632             if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&pinfo->m, rsa->lock, factor, ctx)) {
 633                 BN_free(factor);
 634                 goto err;
 635             }
 636         }
 637         /*
 638          * We MUST free |factor| before any further use of the prime factors
 639          */
 640         BN_free(factor);
 641
 642         smooth = (ex_primes == 0)
 643                  && (rsa->meth->bn_mod_exp == BN_mod_exp_mont)
 644                  && (BN_num_bits(rsa->q) == BN_num_bits(rsa->p));
 645     }
 646
 647     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 648         if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 649                                     rsa->n, ctx))
 650             goto err;
 651
 652     if (smooth) {
 653         /*
 654          * Conversion from Montgomery domain, a.k.a. Montgomery reduction,
 655          * accepts values in [0-m*2^w) range. w is m's bit width rounded up
 656          * to limb width. So that at the very least if |I| is fully reduced,
 657          * i.e. less than p*q, we can count on from-to round to perform
 658          * below modulo operations on |I|. Unlike BN_mod it's constant time.
 659          */
 660         if (/* m1 = I moq q */
 661             !bn_from_mont_fixed_top(m1, I, rsa->_method_mod_q, ctx)
 662             || !bn_to_mont_fixed_top(m1, m1, rsa->_method_mod_q, ctx)
 663             /* m1 = m1^dmq1 mod q */
 664             || !BN_mod_exp_mont_consttime(m1, m1, rsa->dmq1, rsa->q, ctx,
 665                                           rsa->_method_mod_q)
 666             /* r1 = I mod p */
 667             || !bn_from_mont_fixed_top(r1, I, rsa->_method_mod_p, ctx)
 668             || !bn_to_mont_fixed_top(r1, r1, rsa->_method_mod_p, ctx)
 669             /* r1 = r1^dmp1 mod p */
 670             || !BN_mod_exp_mont_consttime(r1, r1, rsa->dmp1, rsa->p, ctx,
 671                                           rsa->_method_mod_p)
 672             /* r1 = (r1 - m1) mod p */
 673             /*
 674              * bn_mod_sub_fixed_top is not regular modular subtraction,
 675              * it can tolerate subtrahend to be larger than modulus, but
 676              * not bit-wise wider. This makes up for uncommon q>p case,
 677              * when |m1| can be larger than |rsa->p|.
 678              */
 679             || !bn_mod_sub_fixed_top(r1, r1, m1, rsa->p)
 680
 681             /* r1 = r1 * iqmp mod p */
 682             || !bn_to_mont_fixed_top(r1, r1, rsa->_method_mod_p, ctx)
 683             || !bn_mul_mont_fixed_top(r1, r1, rsa->iqmp, rsa->_method_mod_p,
 684                                       ctx)
 685             /* r0 = r1 * q + m1 */
 686             || !bn_mul_fixed_top(r0, r1, rsa->q, ctx)
 687             || !bn_mod_add_fixed_top(r0, r0, m1, rsa->n))
 688             goto err;
 689
 690         goto tail;
 691     }
 692
 693     /* compute I mod q */
 694     {
 695         BIGNUM *c = BN_new();
 696         if (c == NULL)
 697             goto err;
 698         BN_with_flags(c, I, BN_FLG_CONSTTIME);
 699
 700         if (!BN_mod(r1, c, rsa->q, ctx)) {
 701             BN_free(c);
 702             goto err;
 703         }
 704
 705         {
 706             BIGNUM *dmq1 = BN_new();
 707             if (dmq1 == NULL) {
 708                 BN_free(c);
 709                 goto err;
 710             }
 711             BN_with_flags(dmq1, rsa->dmq1, BN_FLG_CONSTTIME);
 712
 713             /* compute r1^dmq1 mod q */
 714             if (!rsa->meth->bn_mod_exp(m1, r1, dmq1, rsa->q, ctx,
 715                                        rsa->_method_mod_q)) {
 716                 BN_free(c);
 717                 BN_free(dmq1);
 718                 goto err;
 719             }
 720             /* We MUST free dmq1 before any further use of rsa->dmq1 */
 721             BN_free(dmq1);
 722         }
 723
 724         /* compute I mod p */
 725         if (!BN_mod(r1, c, rsa->p, ctx)) {
 726             BN_free(c);
 727             goto err;
 728         }
 729         /* We MUST free c before any further use of I */
 730         BN_free(c);
 731     }
 732
 733     {
 734         BIGNUM *dmp1 = BN_new();
 735         if (dmp1 == NULL)
 736             goto err;
 737         BN_with_flags(dmp1, rsa->dmp1, BN_FLG_CONSTTIME);
 738
 739         /* compute r1^dmp1 mod p */
 740         if (!rsa->meth->bn_mod_exp(r0, r1, dmp1, rsa->p, ctx,
 741                                    rsa->_method_mod_p)) {
 742             BN_free(dmp1);
 743             goto err;
 744         }
 745         /* We MUST free dmp1 before any further use of rsa->dmp1 */
 746         BN_free(dmp1);
 747     }
 748
 749     /*
 750      * calculate m_i in multi-prime case
 751      *
 752      * TODO:
 753      * 1. squash the following two loops and calculate |m_i| there.
 754      * 2. remove cc and reuse |c|.
 755      * 3. remove |dmq1| and |dmp1| in previous block and use |di|.
 756      *
 757      * If these things are done, the code will be more readable.
 758      */
 759     if (ex_primes > 0) {
 760         BIGNUM *di = BN_new(), *cc = BN_new();
 761
 762         if (cc == NULL || di == NULL) {
 763             BN_free(cc);
 764             BN_free(di);
 765             goto err;
 766         }
 767
 768         for (i = 0; i < ex_primes; i++) {
 769             /* prepare m_i */
 770             if ((m[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) {
 771                 BN_free(cc);
 772                 BN_free(di);
 773                 goto err;
 774             }
 775
 776             pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(rsa->prime_infos, i);
 777
 778             /* prepare c and d_i */
 779             BN_with_flags(cc, I, BN_FLG_CONSTTIME);
 780             BN_with_flags(di, pinfo->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 781
 782             if (!BN_mod(r1, cc, pinfo->r, ctx)) {
 783                 BN_free(cc);
 784                 BN_free(di);
 785                 goto err;
 786             }
 787             /* compute r1 ^ d_i mod r_i */
 788             if (!rsa->meth->bn_mod_exp(m[i], r1, di, pinfo->r, ctx, pinfo->m)) {
 789                 BN_free(cc);
 790                 BN_free(di);
 791                 goto err;
 792             }
 793         }
 794
 795         BN_free(cc);
 796         BN_free(di);
 797     }
 798
 799     if (!BN_sub(r0, r0, m1))
 800         goto err;
 801     /*
 802      * This will help stop the size of r0 increasing, which does affect the
 803      * multiply if it optimised for a power of 2 size
 804      */
 805     if (BN_is_negative(r0))
 806         if (!BN_add(r0, r0, rsa->p))
 807             goto err;
 808
 809     if (!BN_mul(r1, r0, rsa->iqmp, ctx))
 810         goto err;
 811
 812     {
 813         BIGNUM *pr1 = BN_new();
 814         if (pr1 == NULL)
 815             goto err;
 816         BN_with_flags(pr1, r1, BN_FLG_CONSTTIME);
 817
 818         if (!BN_mod(r0, pr1, rsa->p, ctx)) {
 819             BN_free(pr1);
 820             goto err;
 821         }
 822         /* We MUST free pr1 before any further use of r1 */
 823         BN_free(pr1);
 824     }
 825
 826     /*
 827      * If p < q it is occasionally possible for the correction of adding 'p'
 828      * if r0 is negative above to leave the result still negative. This can
 829      * break the private key operations: the following second correction
 830      * should *always* correct this rare occurrence. This will *never* happen
 831      * with OpenSSL generated keys because they ensure p > q [steve]
 832      */
 833     if (BN_is_negative(r0))
 834         if (!BN_add(r0, r0, rsa->p))
 835             goto err;
 836     if (!BN_mul(r1, r0, rsa->q, ctx))
 837         goto err;
 838     if (!BN_add(r0, r1, m1))
 839         goto err;
 840
 841     /* add m_i to m in multi-prime case */
 842     if (ex_primes > 0) {
 843         BIGNUM *pr2 = BN_new();
 844
 845         if (pr2 == NULL)
 846             goto err;
 847
 848         for (i = 0; i < ex_primes; i++) {
 849             pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(rsa->prime_infos, i);
 850             if (!BN_sub(r1, m[i], r0)) {
 851                 BN_free(pr2);
 852                 goto err;
 853             }
 854
 855             if (!BN_mul(r2, r1, pinfo->t, ctx)) {
 856                 BN_free(pr2);
 857                 goto err;
 858             }
 859
 860             BN_with_flags(pr2, r2, BN_FLG_CONSTTIME);
 861
 862             if (!BN_mod(r1, pr2, pinfo->r, ctx)) {
 863                 BN_free(pr2);
 864                 goto err;
 865             }
 866
 867             if (BN_is_negative(r1))
 868                 if (!BN_add(r1, r1, pinfo->r)) {
 869                     BN_free(pr2);
 870                     goto err;
 871                 }
 872             if (!BN_mul(r1, r1, pinfo->pp, ctx)) {
 873                 BN_free(pr2);
 874                 goto err;
 875             }
 876             if (!BN_add(r0, r0, r1)) {
 877                 BN_free(pr2);
 878                 goto err;
 879             }
 880         }
 881         BN_free(pr2);
 882     }
 883
 884  tail:
 885     if (rsa->e && rsa->n) {
 886         if (rsa->meth->bn_mod_exp == BN_mod_exp_mont) {
 887             if (!BN_mod_exp_mont(vrfy, r0, rsa->e, rsa->n, ctx,
 888                                  rsa->_method_mod_n))
 889                 goto err;
 890         } else {
 891             bn_correct_top(r0);
 892             if (!rsa->meth->bn_mod_exp(vrfy, r0, rsa->e, rsa->n, ctx,
 893                                        rsa->_method_mod_n))
 894                 goto err;
 895         }
 896         /*
 897          * If 'I' was greater than (or equal to) rsa->n, the operation will
 898          * be equivalent to using 'I mod n'. However, the result of the
 899          * verify will *always* be less than 'n' so we don't check for
 900          * absolute equality, just congruency.
 901          */
 902         if (!BN_sub(vrfy, vrfy, I))
 903             goto err;
 904         if (BN_is_zero(vrfy)) {
 905             bn_correct_top(r0);
 906             ret = 1;
 907             goto err;   /* not actually error */
 908         }
 909         if (!BN_mod(vrfy, vrfy, rsa->n, ctx))
 910             goto err;
 911         if (BN_is_negative(vrfy))
 912             if (!BN_add(vrfy, vrfy, rsa->n))
 913                 goto err;
 914         if (!BN_is_zero(vrfy)) {
 915             /*
 916              * 'I' and 'vrfy' aren't congruent mod n. Don't leak
 917              * miscalculated CRT output, just do a raw (slower) mod_exp and
 918              * return that instead.
 919              */
 920
 921             BIGNUM *d = BN_new();
 922             if (d == NULL)
 923                 goto err;
 924             BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 925
 926             if (!rsa->meth->bn_mod_exp(r0, I, d, rsa->n, ctx,
 927                                        rsa->_method_mod_n)) {
 928                 BN_free(d);
 929                 goto err;
 930             }
 931             /* We MUST free d before any further use of rsa->d */
 932             BN_free(d);
 933         }
 934     }
 935     /*
 936      * It's unfortunate that we have to bn_correct_top(r0). What hopefully
 937      * saves the day is that correction is highly unlike, and private key
 938      * operations are customarily performed on blinded message. Which means
 939      * that attacker won't observe correlation with chosen plaintext.
 940      * Secondly, remaining code would still handle it in same computational
 941      * time and even conceal memory access pattern around corrected top.
 942      */
 943     bn_correct_top(r0);
 944     ret = 1;
 945  err:
 946     BN_CTX_end(ctx);
 947     return ret;
 948 }
 949
 950 static int rsa_ossl_init(RSA *rsa)
 951 {
 952     rsa->flags |= RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC | RSA_FLAG_CACHE_PRIVATE;
 953     return 1;
 954 }
 955
 956 static int rsa_ossl_finish(RSA *rsa)
 957 {
 958     int i;
 959     RSA_PRIME_INFO *pinfo;
 960
 961     BN_MONT_CTX_free(rsa->_method_mod_n);
 962     BN_MONT_CTX_free(rsa->_method_mod_p);
 963     BN_MONT_CTX_free(rsa->_method_mod_q);
 964     for (i = 0; i < sk_RSA_PRIME_INFO_num(rsa->prime_infos); i++) {
 965         pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(rsa->prime_infos, i);
 966         BN_MONT_CTX_free(pinfo->m);
 967     }
 968     return 1;
 969 }