fips/rand/fips_drbg_hmac.c

   1 /* fips/rand/fips_drbg_hmac.c */
   2 /* Written by Dr Stephen N Henson (steve@openssl.org) for the OpenSSL
   3  * project.
   4  */
   5 /* ====================================================================
   6  * Copyright (c) 2011 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  *
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  *
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  17  *    the documentation and/or other materials provided with the
  18  *    distribution.
  19  *
  20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  21  *    software must display the following acknowledgment:
  22  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  23  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.OpenSSL.org/)"
  24  *
  25  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  26  *    endorse or promote products derived from this software without
  27  *    prior written permission. For written permission, please contact
  28  *    licensing@OpenSSL.org.
  29  *
  30  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  31  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  32  *    permission of the OpenSSL Project.
  33  *
  34  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  35  *    acknowledgment:
  36  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  37  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.OpenSSL.org/)"
  38  *
  39  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  40  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  41  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  42  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  43  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  44  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  45  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  46  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  48  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  49  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  50  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  51  * ====================================================================
  52  */
  53
  54 #include <stdlib.h>
  55 #include <string.h>
  56 #include <openssl/crypto.h>
  57 #include <openssl/evp.h>
  58 #include <openssl/hmac.h>
  59 #include <openssl/aes.h>
  60 #include <openssl/fips.h>
  61 #include <openssl/fips_rand.h>
  62 #include "fips_rand_lcl.h"
  63
  64 static int drbg_hmac_update(DRBG_CTX *dctx,
  65                                 const unsigned char *in1, size_t in1len,
  66                                 const unsigned char *in2, size_t in2len,
  67                                 const unsigned char *in3, size_t in3len
  68                         )
  69         {
  70         static unsigned char c0 = 0, c1 = 1;
  71         DRBG_HMAC_CTX *hmac = &dctx->d.hmac;
  72         HMAC_CTX *hctx = &hmac->hctx;
  73
  74         if (!HMAC_Init_ex(hctx, hmac->K, dctx->blocklength, hmac->md, NULL))
  75                 return 0;
  76         if (!HMAC_Update(hctx, hmac->V, dctx->blocklength))
  77                 return 0;
  78         if (!HMAC_Update(hctx, &c0, 1))
  79                 return 0;
  80         if (in1len && !HMAC_Update(hctx, in1, in1len))
  81                 return 0;
  82         if (in2len && !HMAC_Update(hctx, in2, in2len))
  83                 return 0;
  84         if (in3len && !HMAC_Update(hctx, in3, in3len))
  85                 return 0;
  86
  87         if (!HMAC_Final(hctx, hmac->K, NULL))
  88                 return 0;
  89
  90         if (!HMAC_Init_ex(hctx, hmac->K, dctx->blocklength, hmac->md, NULL))
  91                 return 0;
  92         if (!HMAC_Update(hctx, hmac->V, dctx->blocklength))
  93                 return 0;
  94
  95         if (!HMAC_Final(hctx, hmac->V, NULL))
  96                 return 0;
  97
  98         if (!in1len && !in2len && !in3len)
  99                 return 1;
 100
 101         if (!HMAC_Init_ex(hctx, hmac->K, dctx->blocklength, hmac->md, NULL))
 102                 return 0;
 103         if (!HMAC_Update(hctx, hmac->V, dctx->blocklength))
 104                 return 0;
 105         if (!HMAC_Update(hctx, &c1, 1))
 106                 return 0;
 107         if (in1len && !HMAC_Update(hctx, in1, in1len))
 108                 return 0;
 109         if (in2len && !HMAC_Update(hctx, in2, in2len))
 110                 return 0;
 111         if (in3len && !HMAC_Update(hctx, in3, in3len))
 112                 return 0;
 113
 114         if (!HMAC_Final(hctx, hmac->K, NULL))
 115                 return 0;
 116
 117         if (!HMAC_Init_ex(hctx, hmac->K, dctx->blocklength, hmac->md, NULL))
 118                 return 0;
 119         if (!HMAC_Update(hctx, hmac->V, dctx->blocklength))
 120                 return 0;
 121
 122         if (!HMAC_Final(hctx, hmac->V, NULL))
 123                 return 0;
 124
 125         return 1;
 126
 127         }
 128
 129 static int drbg_hmac_instantiate(DRBG_CTX *dctx,
 130                                 const unsigned char *ent, size_t ent_len,
 131                                 const unsigned char *nonce, size_t nonce_len,
 132                                 const unsigned char *pstr, size_t pstr_len)
 133         {
 134         DRBG_HMAC_CTX *hmac = &dctx->d.hmac;
 135         memset(hmac->K, 0, dctx->blocklength);
 136         memset(hmac->V, 1, dctx->blocklength);
 137         if (!drbg_hmac_update(dctx,
 138                         ent, ent_len, nonce, nonce_len, pstr, pstr_len))
 139                 return 0;
 140
 141 #ifdef HMAC_DRBG_TRACE
 142         fprintf(stderr, "K+V after instantiate:\n");
 143         hexprint(stderr, hmac->K, hmac->blocklength);
 144         hexprint(stderr, hmac->V, hmac->blocklength);
 145 #endif
 146         return 1;
 147         }
 148
 149 static int drbg_hmac_reseed(DRBG_CTX *dctx,
 150                                 const unsigned char *ent, size_t ent_len,
 151                                 const unsigned char *adin, size_t adin_len)
 152         {
 153         if (!drbg_hmac_update(dctx,
 154                         ent, ent_len, adin, adin_len, NULL, 0))
 155                 return 0;
 156
 157 #ifdef HMAC_DRBG_TRACE
 158         {
 159                 DRBG_HMAC_CTX *hmac = &dctx->d.hmac;
 160                 fprintf(stderr, "K+V after reseed:\n");
 161                 hexprint(stderr, hmac->K, hmac->blocklength);
 162                 hexprint(stderr, hmac->V, hmac->blocklength);
 163         }
 164 #endif
 165         return 1;
 166         }
 167
 168 static int drbg_hmac_generate(DRBG_CTX *dctx,
 169                                 unsigned char *out, size_t outlen,
 170                                 const unsigned char *adin, size_t adin_len)
 171         {
 172         DRBG_HMAC_CTX *hmac = &dctx->d.hmac;
 173         HMAC_CTX *hctx = &hmac->hctx;
 174         const unsigned char *Vtmp = hmac->V;
 175         if (adin_len && !drbg_hmac_update(dctx, adin, adin_len,
 176                                                 NULL, 0, NULL, 0))
 177                 return 0;
 178         for (;;)
 179                 {
 180                 if (!HMAC_Init_ex(hctx, hmac->K, dctx->blocklength,
 181                                                         hmac->md, NULL))
 182                         return 0;
 183                 if (!HMAC_Update(hctx, Vtmp, dctx->blocklength))
 184                         return 0;
 185                 if (!(dctx->flags & DRBG_FLAG_TEST) && !dctx->lb_valid)
 186                         {
 187                         if (!HMAC_Final(hctx, dctx->lb, NULL))
 188                                 return 0;
 189                         dctx->lb_valid = 1;
 190                         Vtmp = dctx->lb;
 191                         continue;
 192                         }
 193                 else if (outlen > dctx->blocklength)
 194                         {
 195                         if (!HMAC_Final(hctx, out, NULL))
 196                                 return 0;
 197                         if (!fips_drbg_cprng_test(dctx, out))
 198                                 return 0;
 199                         Vtmp = out;
 200                         }
 201                 else
 202                         {
 203                         if (!HMAC_Final(hctx, hmac->V, NULL))
 204                                 return 0;
 205                         if (!fips_drbg_cprng_test(dctx, hmac->V))
 206                                 return 0;
 207                         memcpy(out, hmac->V, outlen);
 208                         break;
 209                         }
 210                 out += dctx->blocklength;
 211                 outlen -= dctx->blocklength;
 212                 }
 213         if (!drbg_hmac_update(dctx, adin, adin_len, NULL, 0, NULL, 0))
 214                 return 0;
 215
 216         return 1;
 217         }
 218
 219 static int drbg_hmac_uninstantiate(DRBG_CTX *dctx)
 220         {
 221         HMAC_CTX_cleanup(&dctx->d.hmac.hctx);
 222         OPENSSL_cleanse(&dctx->d.hmac, sizeof(DRBG_HMAC_CTX));
 223         return 1;
 224         }
 225
 226 int fips_drbg_hmac_init(DRBG_CTX *dctx)
 227         {
 228         const EVP_MD *md = NULL;
 229         DRBG_HMAC_CTX *hctx = &dctx->d.hmac;
 230         dctx->strength = 256;
 231         switch (dctx->type)
 232                 {
 233                 case NID_hmacWithSHA1:
 234                 md = EVP_sha1();
 235                 dctx->strength = 128;
 236                 break;
 237
 238                 case NID_hmacWithSHA224:
 239                 md = EVP_sha224();
 240                 dctx->strength = 192;
 241                 break;
 242
 243                 case NID_hmacWithSHA256:
 244                 md = EVP_sha256();
 245                 break;
 246
 247                 case NID_hmacWithSHA384:
 248                 md = EVP_sha384();
 249                 break;
 250
 251                 case NID_hmacWithSHA512:
 252                 md = EVP_sha512();
 253                 break;
 254
 255                 default:
 256                 dctx->strength = 0;
 257                 return -2;
 258                 }
 259         dctx->instantiate = drbg_hmac_instantiate;
 260         dctx->reseed = drbg_hmac_reseed;
 261         dctx->generate = drbg_hmac_generate;
 262         dctx->uninstantiate = drbg_hmac_uninstantiate;
 263         HMAC_CTX_init(&hctx->hctx);
 264         hctx->md = md;
 265         dctx->blocklength = M_EVP_MD_size(md);
 266         dctx->seedlen = M_EVP_MD_size(md);
 267
 268         dctx->min_entropy = dctx->strength / 8;
 269         dctx->max_entropy = DRBG_MAX_LENGTH;
 270
 271         dctx->min_nonce = dctx->min_entropy / 2;
 272         dctx->max_nonce = DRBG_MAX_LENGTH;
 273
 274         dctx->max_pers = DRBG_MAX_LENGTH;
 275         dctx->max_adin = DRBG_MAX_LENGTH;
 276
 277         dctx->max_request = 1<<19;
 278         dctx->reseed_interval = 1<<24;
 279
 280         return 1;
 281         }