crypto/rsa/rsa_pk1.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2019 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 "internal/constant_time.h"
  11
  12 #include <stdio.h>
  13 #include "internal/cryptlib.h"
  14 #include <openssl/bn.h>
  15 #include <openssl/rsa.h>
  16 #include <openssl/rand.h>
  17
  18 int RSA_padding_add_PKCS1_type_1(unsigned char *to, int tlen,
  19                                  const unsigned char *from, int flen)
  20 {
  21     int j;
  22     unsigned char *p;
  23
  24     if (flen > (tlen - RSA_PKCS1_PADDING_SIZE)) {
  25         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_TYPE_1,
  26                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE);
  27         return 0;
  28     }
  29
  30     p = (unsigned char *)to;
  31
  32     *(p++) = 0;
  33     *(p++) = 1;                 /* Private Key BT (Block Type) */
  34
  35     /* pad out with 0xff data */
  36     j = tlen - 3 - flen;
  37     memset(p, 0xff, j);
  38     p += j;
  39     *(p++) = '\0';
  40     memcpy(p, from, (unsigned int)flen);
  41     return 1;
  42 }
  43
  44 int RSA_padding_check_PKCS1_type_1(unsigned char *to, int tlen,
  45                                    const unsigned char *from, int flen,
  46                                    int num)
  47 {
  48     int i, j;
  49     const unsigned char *p;
  50
  51     p = from;
  52
  53     /*
  54      * The format is
  55      * 00 || 01 || PS || 00 || D
  56      * PS - padding string, at least 8 bytes of FF
  57      * D  - data.
  58      */
  59
  60     if (num < RSA_PKCS1_PADDING_SIZE)
  61         return -1;
  62
  63     /* Accept inputs with and without the leading 0-byte. */
  64     if (num == flen) {
  65         if ((*p++) != 0x00) {
  66             RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_TYPE_1,
  67                    RSA_R_INVALID_PADDING);
  68             return -1;
  69         }
  70         flen--;
  71     }
  72
  73     if ((num != (flen + 1)) || (*(p++) != 0x01)) {
  74         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_TYPE_1,
  75                RSA_R_BLOCK_TYPE_IS_NOT_01);
  76         return -1;
  77     }
  78
  79     /* scan over padding data */
  80     j = flen - 1;               /* one for type. */
  81     for (i = 0; i < j; i++) {
  82         if (*p != 0xff) {       /* should decrypt to 0xff */
  83             if (*p == 0) {
  84                 p++;
  85                 break;
  86             } else {
  87                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_TYPE_1,
  88                        RSA_R_BAD_FIXED_HEADER_DECRYPT);
  89                 return -1;
  90             }
  91         }
  92         p++;
  93     }
  94
  95     if (i == j) {
  96         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_TYPE_1,
  97                RSA_R_NULL_BEFORE_BLOCK_MISSING);
  98         return -1;
  99     }
 100
 101     if (i < 8) {
 102         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_TYPE_1,
 103                RSA_R_BAD_PAD_BYTE_COUNT);
 104         return -1;
 105     }
 106     i++;                        /* Skip over the '\0' */
 107     j -= i;
 108     if (j > tlen) {
 109         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_TYPE_1, RSA_R_DATA_TOO_LARGE);
 110         return -1;
 111     }
 112     memcpy(to, p, (unsigned int)j);
 113
 114     return j;
 115 }
 116
 117 int RSA_padding_add_PKCS1_type_2(unsigned char *to, int tlen,
 118                                  const unsigned char *from, int flen)
 119 {
 120     int i, j;
 121     unsigned char *p;
 122
 123     if (flen > (tlen - RSA_PKCS1_PADDING_SIZE)) {
 124         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_TYPE_2,
 125                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE);
 126         return 0;
 127     }
 128
 129     p = (unsigned char *)to;
 130
 131     *(p++) = 0;
 132     *(p++) = 2;                 /* Public Key BT (Block Type) */
 133
 134     /* pad out with non-zero random data */
 135     j = tlen - 3 - flen;
 136
 137     if (RAND_bytes(p, j) <= 0)
 138         return 0;
 139     for (i = 0; i < j; i++) {
 140         if (*p == '\0')
 141             do {
 142                 if (RAND_bytes(p, 1) <= 0)
 143                     return 0;
 144             } while (*p == '\0');
 145         p++;
 146     }
 147
 148     *(p++) = '\0';
 149
 150     memcpy(p, from, (unsigned int)flen);
 151     return 1;
 152 }
 153
 154 int RSA_padding_check_PKCS1_type_2(unsigned char *to, int tlen,
 155                                    const unsigned char *from, int flen,
 156                                    int num)
 157 {
 158     int i;
 159     /* |em| is the encoded message, zero-padded to exactly |num| bytes */
 160     unsigned char *em = NULL;
 161     unsigned int good, found_zero_byte, mask;
 162     int zero_index = 0, msg_index, mlen = -1;
 163
 164     if (tlen <= 0 || flen <= 0)
 165         return -1;
 166
 167     /*
 168      * PKCS#1 v1.5 decryption. See "PKCS #1 v2.2: RSA Cryptography Standard",
 169      * section 7.2.2.
 170      */
 171
 172     if (flen > num || num < RSA_PKCS1_PADDING_SIZE) {
 173         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_TYPE_2,
 174                RSA_R_PKCS_DECODING_ERROR);
 175         return -1;
 176     }
 177
 178     em = OPENSSL_malloc(num);
 179     if (em == NULL) {
 180         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_TYPE_2, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 181         return -1;
 182     }
 183     /*
 184      * Caller is encouraged to pass zero-padded message created with
 185      * BN_bn2binpad. Trouble is that since we can't read out of |from|'s
 186      * bounds, it's impossible to have an invariant memory access pattern
 187      * in case |from| was not zero-padded in advance.
 188      */
 189     for (from += flen, em += num, i = 0; i < num; i++) {
 190         mask = ~constant_time_is_zero(flen);
 191         flen -= 1 & mask;
 192         from -= 1 & mask;
 193         *--em = *from & mask;
 194     }
 195
 196     good = constant_time_is_zero(em[0]);
 197     good &= constant_time_eq(em[1], 2);
 198
 199     /* scan over padding data */
 200     found_zero_byte = 0;
 201     for (i = 2; i < num; i++) {
 202         unsigned int equals0 = constant_time_is_zero(em[i]);
 203
 204         zero_index = constant_time_select_int(~found_zero_byte & equals0,
 205                                               i, zero_index);
 206         found_zero_byte |= equals0;
 207     }
 208
 209     /*
 210      * PS must be at least 8 bytes long, and it starts two bytes into |em|.
 211      * If we never found a 0-byte, then |zero_index| is 0 and the check
 212      * also fails.
 213      */
 214     good &= constant_time_ge(zero_index, 2 + 8);
 215
 216     /*
 217      * Skip the zero byte. This is incorrect if we never found a zero-byte
 218      * but in this case we also do not copy the message out.
 219      */
 220     msg_index = zero_index + 1;
 221     mlen = num - msg_index;
 222
 223     /*
 224      * For good measure, do this check in constant time as well.
 225      */
 226     good &= constant_time_ge(tlen, mlen);
 227
 228     /*
 229      * Move the result in-place by |num|-RSA_PKCS1_PADDING_SIZE-|mlen| bytes to the left.
 230      * Then if |good| move |mlen| bytes from |em|+RSA_PKCS1_PADDING_SIZE to |to|.
 231      * Otherwise leave |to| unchanged.
 232      * Copy the memory back in a way that does not reveal the size of
 233      * the data being copied via a timing side channel. This requires copying
 234      * parts of the buffer multiple times based on the bits set in the real
 235      * length. Clear bits do a non-copy with identical access pattern.
 236      * The loop below has overall complexity of O(N*log(N)).
 237      */
 238     tlen = constant_time_select_int(constant_time_lt(num - RSA_PKCS1_PADDING_SIZE, tlen),
 239                                     num - RSA_PKCS1_PADDING_SIZE, tlen);
 240     for (msg_index = 1; msg_index < num - RSA_PKCS1_PADDING_SIZE; msg_index <<= 1) {
 241         mask = ~constant_time_eq(msg_index & (num - RSA_PKCS1_PADDING_SIZE - mlen), 0);
 242         for (i = RSA_PKCS1_PADDING_SIZE; i < num - msg_index; i++)
 243             em[i] = constant_time_select_8(mask, em[i + msg_index], em[i]);
 244     }
 245     for (i = 0; i < tlen; i++) {
 246         mask = good & constant_time_lt(i, mlen);
 247         to[i] = constant_time_select_8(mask, em[i + RSA_PKCS1_PADDING_SIZE], to[i]);
 248     }
 249
 250     OPENSSL_clear_free(em, num);
 251     RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_TYPE_2, RSA_R_PKCS_DECODING_ERROR);
 252     err_clear_last_constant_time(1 & good);
 253
 254     return constant_time_select_int(good, mlen, -1);
 255 }