rsa/rsa_ssl.c: make RSA_padding_check_SSLv23 constant-time.
[openssl.git] / crypto / rsa / rsa_ssl.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 <stdio.h>
11 #include "internal/cryptlib.h"
12 #include <openssl/bn.h>
13 #include <openssl/rsa.h>
14 #include <openssl/rand.h>
15 #include "internal/constant_time_locl.h"
16
17 int RSA_padding_add_SSLv23(unsigned char *to, int tlen,
18                            const unsigned char *from, int flen)
19 {
20     int i, j;
21     unsigned char *p;
22
23     if (flen > (tlen - 11)) {
24         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_SSLV23,
25                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE);
26         return 0;
27     }
28
29     p = (unsigned char *)to;
30
31     *(p++) = 0;
32     *(p++) = 2;                 /* Public Key BT (Block Type) */
33
34     /* pad out with non-zero random data */
35     j = tlen - 3 - 8 - flen;
36
37     if (RAND_bytes(p, j) <= 0)
38         return 0;
39     for (i = 0; i < j; i++) {
40         if (*p == '\0')
41             do {
42                 if (RAND_bytes(p, 1) <= 0)
43                     return 0;
44             } while (*p == '\0');
45         p++;
46     }
47
48     memset(p, 3, 8);
49     p += 8;
50     *(p++) = '\0';
51
52     memcpy(p, from, (unsigned int)flen);
53     return 1;
54 }
55
56 /*
57  * Copy of RSA_padding_check_PKCS1_type_2 with a twist that rejects padding
58  * if nul delimiter is preceded by 8 consecutive 0x03 bytes. It also
59  * preserves error code reporting for backward compatibility.
60  */
61 int RSA_padding_check_SSLv23(unsigned char *to, int tlen,
62                              const unsigned char *from, int flen, int num)
63 {
64     int i;
65     /* |em| is the encoded message, zero-padded to exactly |num| bytes */
66     unsigned char *em = NULL;
67     unsigned int good, found_zero_byte, mask, threes_in_row;
68     int zero_index = 0, msg_index, mlen = -1, err;
69
70     if (flen < 10) {
71         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_SSLV23, RSA_R_DATA_TOO_SMALL);
72         return -1;
73     }
74
75     em = OPENSSL_malloc(num);
76     if (em == NULL) {
77         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_SSLV23, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
78         return -1;
79     }
80     /*
81      * Caller is encouraged to pass zero-padded message created with
82      * BN_bn2binpad. Trouble is that since we can't read out of |from|'s
83      * bounds, it's impossible to have an invariant memory access pattern
84      * in case |from| was not zero-padded in advance.
85      */
86     for (from += flen, em += num, i = 0; i < num; i++) {
87         mask = ~constant_time_is_zero(flen);
88         flen -= 1 & mask;
89         from -= 1 & mask;
90         *--em = *from & mask;
91     }
92     from = em;
93
94     good = constant_time_is_zero(from[0]);
95     good &= constant_time_eq(from[1], 2);
96     err = constant_time_select_int(good, 0, RSA_R_BLOCK_TYPE_IS_NOT_02);
97     mask = ~good;
98
99     /* scan over padding data */
100     found_zero_byte = 0;
101     threes_in_row = 0;
102     for (i = 2; i < num; i++) {
103         unsigned int equals0 = constant_time_is_zero(from[i]);
104
105         zero_index = constant_time_select_int(~found_zero_byte & equals0,
106                                               i, zero_index);
107         found_zero_byte |= equals0;
108
109         threes_in_row += 1 & ~found_zero_byte;
110         threes_in_row &= found_zero_byte | constant_time_eq(from[i], 3);
111     }
112
113     /*
114      * PS must be at least 8 bytes long, and it starts two bytes into |from|.
115      * If we never found a 0-byte, then |zero_index| is 0 and the check
116      * also fails.
117      */
118     good &= constant_time_ge(zero_index, 2 + 8);
119     err = constant_time_select_int(mask | good, err,
120                                    RSA_R_NULL_BEFORE_BLOCK_MISSING);
121     mask = ~good;
122
123     good &= constant_time_lt(threes_in_row, 8);
124     err = constant_time_select_int(mask | good, err,
125                                    RSA_R_SSLV3_ROLLBACK_ATTACK);
126     mask = ~good;
127
128     /*
129      * Skip the zero byte. This is incorrect if we never found a zero-byte
130      * but in this case we also do not copy the message out.
131      */
132     msg_index = zero_index + 1;
133     mlen = num - msg_index;
134
135     /*
136      * For good measure, do this check in constant time as well.
137      */
138     good &= constant_time_ge(tlen, mlen);
139     err = constant_time_select_int(mask | good, err, RSA_R_DATA_TOO_LARGE);
140
141     /*
142      * Even though we can't fake result's length, we can pretend copying
143      * |tlen| bytes where |mlen| bytes would be real. Last |tlen| of |num|
144      * bytes are viewed as circular buffer with start at |tlen|-|mlen'|,
145      * where |mlen'| is "saturated" |mlen| value. Deducing information
146      * about failure or |mlen| would take attacker's ability to observe
147      * memory access pattern with byte granularity *as it occurs*. It
148      * should be noted that failure is indistinguishable from normal
149      * operation if |tlen| is fixed by protocol.
150      */
151     tlen = constant_time_select_int(constant_time_lt(num, tlen), num, tlen);
152     msg_index = constant_time_select_int(good, msg_index, num - tlen);
153     mlen = num - msg_index;
154     for (from += msg_index, mask = good, i = 0; i < tlen; i++) {
155         unsigned int equals = constant_time_eq(i, mlen);
156
157         from -= tlen & equals;  /* if (i == mlen) rewind   */
158         mask &= mask ^ equals;  /* if (i == mlen) mask = 0 */
159         to[i] = constant_time_select_8(mask, from[i], to[i]);
160     }
161
162     OPENSSL_clear_free(em, num);
163     RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_SSLV23, err);
164     err_clear_last_constant_time(1 & good);
165
166     return constant_time_select_int(good, mlen, -1);
167 }