ssl/s3_cbc.c: uint64_t portability fix.
[openssl.git] / ssl / s3_cbc.c
1 /* ssl/s3_cbc.c */
2 /* ====================================================================
3  * Copyright (c) 2012 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  *
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  *
12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
14  *    the documentation and/or other materials provided with the
15  *    distribution.
16  *
17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
18  *    software must display the following acknowledgment:
19  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
20  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
21  *
22  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
23  *    endorse or promote products derived from this software without
24  *    prior written permission. For written permission, please contact
25  *    openssl-core@openssl.org.
26  *
27  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
28  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
29  *    permission of the OpenSSL Project.
30  *
31  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
32  *    acknowledgment:
33  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
34  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
35  *
36  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
37  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
38  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
39  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
40  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
41  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
42  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
43  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
44  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
45  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
46  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
47  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
48  * ====================================================================
49  *
50  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
51  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
52  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
53  *
54  */
55
56 #include "ssl_locl.h"
57
58 #include <openssl/md5.h>
59 #include <openssl/sha.h>
60
61 /* MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES is the maximum number of bytes in the hash's length
62  * field. (SHA-384/512 have 128-bit length.) */
63 #define MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES 16
64
65 /* MAX_HASH_BLOCK_SIZE is the maximum hash block size that we'll support.
66  * Currently SHA-384/512 has a 128-byte block size and that's the largest
67  * supported by TLS.) */
68 #define MAX_HASH_BLOCK_SIZE 128
69
70 /* Some utility functions are needed:
71  *
72  * These macros return the given value with the MSB copied to all the other
73  * bits. They use the fact that arithmetic shift shifts-in the sign bit.
74  * However, this is not ensured by the C standard so you may need to replace
75  * them with something else on odd CPUs. */
76 #define DUPLICATE_MSB_TO_ALL(x) ( (unsigned)( (int)(x) >> (sizeof(int)*8-1) ) )
77 #define DUPLICATE_MSB_TO_ALL_8(x) ((unsigned char)(DUPLICATE_MSB_TO_ALL(x)))
78
79 /* constant_time_ge returns 0xff if a>=b and 0x00 otherwise. */
80 static unsigned constant_time_ge(unsigned a, unsigned b)
81         {
82         a -= b;
83         return DUPLICATE_MSB_TO_ALL(~a);
84         }
85
86 /* constant_time_eq_8 returns 0xff if a==b and 0x00 otherwise. */
87 static unsigned char constant_time_eq_8(unsigned char a, unsigned char b)
88         {
89         unsigned c = a ^ b;
90         c--;
91         return DUPLICATE_MSB_TO_ALL_8(c);
92         }
93
94 /* ssl3_cbc_remove_padding removes padding from the decrypted, SSLv3, CBC
95  * record in |rec| by updating |rec->length| in constant time.
96  *
97  * block_size: the block size of the cipher used to encrypt the record.
98  * returns:
99  *   0: (in non-constant time) if the record is publicly invalid.
100  *   1: if the padding was valid
101  *  -1: otherwise. */
102 int ssl3_cbc_remove_padding(const SSL* s,
103                             SSL3_RECORD *rec,
104                             unsigned block_size,
105                             unsigned mac_size)
106         {
107         unsigned padding_length, good;
108         const unsigned overhead = 1 /* padding length byte */ + mac_size;
109
110         /* These lengths are all public so we can test them in non-constant
111          * time. */
112         if (overhead > rec->length)
113                 return 0;
114
115         padding_length = rec->data[rec->length-1];
116         good = constant_time_ge(rec->length, padding_length+overhead);
117         /* SSLv3 requires that the padding is minimal. */
118         good &= constant_time_ge(block_size, padding_length+1);
119         rec->length -= good & (padding_length+1);
120         return (int)((good & 1) | (~good & -1));
121 }
122
123 /* tls1_cbc_remove_padding removes the CBC padding from the decrypted, TLS, CBC
124  * record in |rec| in constant time and returns 1 if the padding is valid and
125  * -1 otherwise. It also removes any explicit IV from the start of the record
126  * without leaking any timing about whether there was enough space after the
127  * padding was removed.
128  *
129  * block_size: the block size of the cipher used to encrypt the record.
130  * returns:
131  *   0: (in non-constant time) if the record is publicly invalid.
132  *   1: if the padding was valid
133  *  -1: otherwise. */
134 int tls1_cbc_remove_padding(const SSL* s,
135                             SSL3_RECORD *rec,
136                             unsigned block_size,
137                             unsigned mac_size)
138         {
139         unsigned padding_length, good, to_check, i;
140         const char has_explicit_iv =
141                 s->version >= TLS1_1_VERSION || s->version == DTLS1_VERSION;
142         const unsigned overhead = 1 /* padding length byte */ +
143                                   mac_size +
144                                   (has_explicit_iv ? block_size : 0);
145
146         /* These lengths are all public so we can test them in non-constant
147          * time. */
148         if (overhead > rec->length)
149                 return 0;
150
151         padding_length = rec->data[rec->length-1];
152
153         /* NB: if compression is in operation the first packet may not be of
154          * even length so the padding bug check cannot be performed. This bug
155          * workaround has been around since SSLeay so hopefully it is either
156          * fixed now or no buggy implementation supports compression [steve]
157          */
158         if ( (s->options&SSL_OP_TLS_BLOCK_PADDING_BUG) && !s->expand)
159                 {
160                 /* First packet is even in size, so check */
161                 if ((memcmp(s->s3->read_sequence, "\0\0\0\0\0\0\0\0",8) == 0) &&
162                     !(padding_length & 1))
163                         {
164                         s->s3->flags|=TLS1_FLAGS_TLS_PADDING_BUG;
165                         }
166                 if ((s->s3->flags & TLS1_FLAGS_TLS_PADDING_BUG) &&
167                     padding_length > 0)
168                         {
169                         padding_length--;
170                         }
171                 }
172
173         good = constant_time_ge(rec->length, overhead+padding_length);
174         /* The padding consists of a length byte at the end of the record and
175          * then that many bytes of padding, all with the same value as the
176          * length byte. Thus, with the length byte included, there are i+1
177          * bytes of padding.
178          *
179          * We can't check just |padding_length+1| bytes because that leaks
180          * decrypted information. Therefore we always have to check the maximum
181          * amount of padding possible. (Again, the length of the record is
182          * public information so we can use it.) */
183         to_check = 255; /* maximum amount of padding. */
184         if (to_check > rec->length-1)
185                 to_check = rec->length-1;
186
187         for (i = 0; i < to_check; i++)
188                 {
189                 unsigned char mask = constant_time_ge(padding_length, i);
190                 unsigned char b = rec->data[rec->length-1-i];
191                 /* The final |padding_length+1| bytes should all have the value
192                  * |padding_length|. Therefore the XOR should be zero. */
193                 good &= ~(mask&(padding_length ^ b));
194                 }
195
196         /* If any of the final |padding_length+1| bytes had the wrong value,
197          * one or more of the lower eight bits of |good| will be cleared. We
198          * AND the bottom 8 bits together and duplicate the result to all the
199          * bits. */
200         good &= good >> 4;
201         good &= good >> 2;
202         good &= good >> 1;
203         good <<= sizeof(good)*8-1;
204         good = DUPLICATE_MSB_TO_ALL(good);
205
206         rec->length -= good & (padding_length+1);
207
208         /* We can always safely skip the explicit IV. We check at the beginning
209          * of this function that the record has at least enough space for the
210          * IV, MAC and padding length byte. (These can be checked in
211          * non-constant time because it's all public information.) So, if the
212          * padding was invalid, then we didn't change |rec->length| and this is
213          * safe. If the padding was valid then we know that we have at least
214          * overhead+padding_length bytes of space and so this is still safe
215          * because overhead accounts for the explicit IV. */
216         if (has_explicit_iv)
217                 {
218                 rec->data += block_size;
219                 rec->input += block_size;
220                 rec->length -= block_size;
221                 rec->orig_len -= block_size;
222                 }
223
224         return (int)((good & 1) | (~good & -1));
225         }
226
227 #if defined(_M_AMD64) || defined(__x86_64__)
228 #define CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE
229 #endif
230
231 /* ssl3_cbc_copy_mac copies |md_size| bytes from the end of |rec| to |out| in
232  * constant time (independent of the concrete value of rec->length, which may
233  * vary within a 256-byte window).
234  *
235  * ssl3_cbc_remove_padding or tls1_cbc_remove_padding must be called prior to
236  * this function.
237  *
238  * On entry:
239  *   rec->orig_len >= md_size
240  *   md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE
241  *
242  * If CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE is defined then the rotation is performed with
243  * variable accesses in a 64-byte-aligned buffer. Assuming that this fits into
244  * a single cache-line, then the variable memory accesses don't actually affect
245  * the timing. This has been tested to be true on Intel amd64 chips.
246  */
247 void ssl3_cbc_copy_mac(unsigned char* out,
248                        const SSL3_RECORD *rec,
249                        unsigned md_size)
250         {
251 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
252         unsigned char rotated_mac_buf[EVP_MAX_MD_SIZE*2];
253         unsigned char *rotated_mac;
254 #else
255         unsigned char rotated_mac[EVP_MAX_MD_SIZE];
256 #endif
257
258         /* mac_end is the index of |rec->data| just after the end of the MAC. */
259         unsigned mac_end = rec->length;
260         unsigned mac_start = mac_end - md_size;
261         /* scan_start contains the number of bytes that we can ignore because
262          * the MAC's position can only vary by 255 bytes. */
263         unsigned scan_start = 0;
264         unsigned i, j;
265         unsigned div_spoiler;
266         unsigned rotate_offset;
267
268         OPENSSL_assert(rec->orig_len >= md_size);
269         OPENSSL_assert(md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE);
270
271 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
272         rotated_mac = (unsigned char*) (((intptr_t)(rotated_mac_buf + 64)) & ~63);
273 #endif
274
275         /* This information is public so it's safe to branch based on it. */
276         if (rec->orig_len > md_size + 255 + 1)
277                 scan_start = rec->orig_len - (md_size + 255 + 1);
278         /* div_spoiler contains a multiple of md_size that is used to cause the
279          * modulo operation to be constant time. Without this, the time varies
280          * based on the amount of padding when running on Intel chips at least.
281          *
282          * The aim of right-shifting md_size is so that the compiler doesn't
283          * figure out that it can remove div_spoiler as that would require it
284          * to prove that md_size is always even, which I hope is beyond it. */
285         div_spoiler = md_size >> 1;
286         div_spoiler <<= (sizeof(div_spoiler)-1)*8;
287         rotate_offset = (div_spoiler + mac_start - scan_start) % md_size;
288
289         memset(rotated_mac, 0, md_size);
290         for (i = scan_start; i < rec->orig_len;)
291                 {
292                 for (j = 0; j < md_size && i < rec->orig_len; i++, j++)
293                         {
294                         unsigned char mac_started = constant_time_ge(i, mac_start);
295                         unsigned char mac_ended = constant_time_ge(i, mac_end);
296                         unsigned char b = 0;
297                         b = rec->data[i];
298                         rotated_mac[j] |= b & mac_started & ~mac_ended;
299                         }
300                 }
301
302         /* Now rotate the MAC */
303 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
304         j = 0;
305         for (i = 0; i < md_size; i++)
306                 {
307                 unsigned char offset = (div_spoiler + rotate_offset + i) % md_size;
308                 out[j++] = rotated_mac[offset];
309                 }
310 #else
311         memset(out, 0, md_size);
312         for (i = 0; i < md_size; i++)
313                 {
314                 unsigned char offset = (div_spoiler + md_size - rotate_offset + i) % md_size;
315                 for (j = 0; j < md_size; j++)
316                         out[j] |= rotated_mac[i] & constant_time_eq_8(j, offset);
317                 }
318 #endif
319         }
320
321 /* These functions serialize the state of a hash and thus perform the standard
322  * "final" operation without adding the padding and length that such a function
323  * typically does. */
324 static void tls1_md5_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
325         {
326         MD5_CTX *md5 = ctx;
327         l2n(md5->A, md_out);
328         l2n(md5->B, md_out);
329         l2n(md5->C, md_out);
330         l2n(md5->D, md_out);
331         }
332
333 static void tls1_sha1_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
334         {
335         SHA_CTX *sha1 = ctx;
336         l2n(sha1->h0, md_out);
337         l2n(sha1->h1, md_out);
338         l2n(sha1->h2, md_out);
339         l2n(sha1->h3, md_out);
340         l2n(sha1->h4, md_out);
341         }
342
343 static void tls1_sha256_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
344         {
345         SHA256_CTX *sha256 = ctx;
346         unsigned i;
347
348         for (i = 0; i < 8; i++)
349                 {
350                 l2n(sha256->h[i], md_out);
351                 }
352         }
353
354 static void tls1_sha512_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
355         {
356         SHA512_CTX *sha512 = ctx;
357         unsigned i;
358
359         for (i = 0; i < 8; i++)
360                 {
361                 l2n8(sha512->h[i], md_out);
362                 }
363         }
364
365 /* ssl3_cbc_record_digest_supported returns 1 iff |ctx| uses a hash function
366  * which ssl3_cbc_digest_record supports. */
367 char ssl3_cbc_record_digest_supported(const EVP_MD_CTX *ctx)
368         {
369 #ifdef OPENSSL_FIPS
370         if (FIPS_mode())
371                 return 0;
372 #endif
373         switch (ctx->digest->type)
374                 {
375                 case NID_md5:
376                 case NID_sha1:
377                 case NID_sha224:
378                 case NID_sha256:
379                 case NID_sha384:
380                 case NID_sha512:
381                         return 1;
382                 default:
383                         return 0;
384                 }
385         }
386
387 /* ssl3_cbc_digest_record computes the MAC of a decrypted, padded SSLv3/TLS
388  * record.
389  *
390  *   ctx: the EVP_MD_CTX from which we take the hash function.
391  *     ssl3_cbc_record_digest_supported must return true for this EVP_MD_CTX.
392  *   md_out: the digest output. At most EVP_MAX_MD_SIZE bytes will be written.
393  *   md_out_size: if non-NULL, the number of output bytes is written here.
394  *   header: the 13-byte, TLS record header.
395  *   data: the record data itself, less any preceeding explicit IV.
396  *   data_plus_mac_size: the secret, reported length of the data and MAC
397  *     once the padding has been removed.
398  *   data_plus_mac_plus_padding_size: the public length of the whole
399  *     record, including padding.
400  *   is_sslv3: non-zero if we are to use SSLv3. Otherwise, TLS.
401  *
402  * On entry: by virtue of having been through one of the remove_padding
403  * functions, above, we know that data_plus_mac_size is large enough to contain
404  * a padding byte and MAC. (If the padding was invalid, it might contain the
405  * padding too. ) */
406 void ssl3_cbc_digest_record(
407         const EVP_MD_CTX *ctx,
408         unsigned char* md_out,
409         size_t* md_out_size,
410         const unsigned char header[13],
411         const unsigned char *data,
412         size_t data_plus_mac_size,
413         size_t data_plus_mac_plus_padding_size,
414         const unsigned char *mac_secret,
415         unsigned mac_secret_length,
416         char is_sslv3)
417         {
418         unsigned char md_state[sizeof(SHA512_CTX)];
419         void (*md_final_raw)(void *ctx, unsigned char *md_out);
420         void (*md_transform)(void *ctx, const unsigned char *block);
421         unsigned md_size, md_block_size = 64;
422         unsigned sslv3_pad_length = 40, header_length, variance_blocks,
423                  len, max_mac_bytes, num_blocks,
424                  num_starting_blocks, k, mac_end_offset, c, index_a, index_b;
425         unsigned int bits;      /* at most 18 bits */
426         unsigned char length_bytes[MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES];
427         /* hmac_pad is the masked HMAC key. */
428         unsigned char hmac_pad[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
429         unsigned char first_block[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
430         unsigned char mac_out[EVP_MAX_MD_SIZE];
431         unsigned i, j, md_out_size_u;
432         EVP_MD_CTX md_ctx;
433         /* mdLengthSize is the number of bytes in the length field that terminates
434         * the hash. */
435         unsigned md_length_size = 8;
436
437         /* This is a, hopefully redundant, check that allows us to forget about
438          * many possible overflows later in this function. */
439         OPENSSL_assert(data_plus_mac_plus_padding_size < 1024*1024);
440
441         switch (ctx->digest->type)
442                 {
443                 case NID_md5:
444                         MD5_Init((MD5_CTX*)md_state);
445                         md_final_raw = tls1_md5_final_raw;
446                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) MD5_Transform;
447                         md_size = 16;
448                         sslv3_pad_length = 48;
449                         break;
450                 case NID_sha1:
451                         SHA1_Init((SHA_CTX*)md_state);
452                         md_final_raw = tls1_sha1_final_raw;
453                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA1_Transform;
454                         md_size = 20;
455                         break;
456                 case NID_sha224:
457                         SHA224_Init((SHA256_CTX*)md_state);
458                         md_final_raw = tls1_sha256_final_raw;
459                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA256_Transform;
460                         md_size = 224/8;
461                         break;
462                 case NID_sha256:
463                         SHA256_Init((SHA256_CTX*)md_state);
464                         md_final_raw = tls1_sha256_final_raw;
465                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA256_Transform;
466                         md_size = 32;
467                         break;
468                 case NID_sha384:
469                         SHA384_Init((SHA512_CTX*)md_state);
470                         md_final_raw = tls1_sha512_final_raw;
471                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA512_Transform;
472                         md_size = 384/8;
473                         md_block_size = 128;
474                         md_length_size = 16;
475                         break;
476                 case NID_sha512:
477                         SHA512_Init((SHA512_CTX*)md_state);
478                         md_final_raw = tls1_sha512_final_raw;
479                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA512_Transform;
480                         md_size = 64;
481                         md_block_size = 128;
482                         md_length_size = 16;
483                         break;
484                 default:
485                         /* ssl3_cbc_record_digest_supported should have been
486                          * called first to check that the hash function is
487                          * supported. */
488                         OPENSSL_assert(0);
489                         if (md_out_size)
490                                 *md_out_size = -1;
491                         return;
492                 }
493
494         OPENSSL_assert(md_length_size <= MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES);
495         OPENSSL_assert(md_block_size <= MAX_HASH_BLOCK_SIZE);
496         OPENSSL_assert(md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE);
497
498         header_length = 13;
499         if (is_sslv3)
500                 {
501                 header_length =
502                         mac_secret_length +
503                         sslv3_pad_length +
504                         8 /* sequence number */ +
505                         1 /* record type */ +
506                         2 /* record length */;
507                 }
508
509         /* variance_blocks is the number of blocks of the hash that we have to
510          * calculate in constant time because they could be altered by the
511          * padding value.
512          *
513          * In SSLv3, the padding must be minimal so the end of the plaintext
514          * varies by, at most, 15+20 = 35 bytes. (We conservatively assume that
515          * the MAC size varies from 0..20 bytes.) In case the 9 bytes of hash
516          * termination (0x80 + 64-bit length) don't fit in the final block, we
517          * say that the final two blocks can vary based on the padding.
518          *
519          * TLSv1 has MACs up to 48 bytes long (SHA-384) and the padding is not
520          * required to be minimal. Therefore we say that the final six blocks
521          * can vary based on the padding.
522          *
523          * Later in the function, if the message is short and there obviously
524          * cannot be this many blocks then variance_blocks can be reduced. */
525         variance_blocks = is_sslv3 ? 2 : 6;
526         /* From now on we're dealing with the MAC, which conceptually has 13
527          * bytes of `header' before the start of the data (TLS) or 71/75 bytes
528          * (SSLv3) */
529         len = data_plus_mac_plus_padding_size + header_length;
530         /* max_mac_bytes contains the maximum bytes of bytes in the MAC, including
531         * |header|, assuming that there's no padding. */
532         max_mac_bytes = len - md_size - 1;
533         /* num_blocks is the maximum number of hash blocks. */
534         num_blocks = (max_mac_bytes + 1 + md_length_size + md_block_size - 1) / md_block_size;
535         /* In order to calculate the MAC in constant time we have to handle
536          * the final blocks specially because the padding value could cause the
537          * end to appear somewhere in the final |variance_blocks| blocks and we
538          * can't leak where. However, |num_starting_blocks| worth of data can
539          * be hashed right away because no padding value can affect whether
540          * they are plaintext. */
541         num_starting_blocks = 0;
542         /* k is the starting byte offset into the conceptual header||data where
543          * we start processing. */
544         k = 0;
545         /* mac_end_offset is the index just past the end of the data to be
546          * MACed. */
547         mac_end_offset = data_plus_mac_size + header_length - md_size;
548         /* c is the index of the 0x80 byte in the final hash block that
549          * contains application data. */
550         c = mac_end_offset % md_block_size;
551         /* index_a is the hash block number that contains the 0x80 terminating
552          * value. */
553         index_a = mac_end_offset / md_block_size;
554         /* index_b is the hash block number that contains the 64-bit hash
555          * length, in bits. */
556         index_b = (mac_end_offset + md_length_size) / md_block_size;
557         /* bits is the hash-length in bits. It includes the additional hash
558          * block for the masked HMAC key, or whole of |header| in the case of
559          * SSLv3. */
560
561         /* For SSLv3, if we're going to have any starting blocks then we need
562          * at least two because the header is larger than a single block. */
563         if (num_blocks > variance_blocks + (is_sslv3 ? 1 : 0))
564                 {
565                 num_starting_blocks = num_blocks - variance_blocks;
566                 k = md_block_size*num_starting_blocks;
567                 }
568
569         bits = 8*mac_end_offset;
570         if (!is_sslv3)
571                 {
572                 /* Compute the initial HMAC block. For SSLv3, the padding and
573                  * secret bytes are included in |header| because they take more
574                  * than a single block. */
575                 bits += 8*md_block_size;
576                 memset(hmac_pad, 0, md_block_size);
577                 OPENSSL_assert(mac_secret_length <= sizeof(hmac_pad));
578                 memcpy(hmac_pad, mac_secret, mac_secret_length);
579                 for (i = 0; i < md_block_size; i++)
580                         hmac_pad[i] ^= 0x36;
581
582                 md_transform(md_state, hmac_pad);
583                 }
584
585         memset(length_bytes,0,md_length_size-4);
586         length_bytes[md_length_size-4] = (unsigned char)(bits>>24);
587         length_bytes[md_length_size-3] = (unsigned char)(bits>>16);
588         length_bytes[md_length_size-2] = (unsigned char)(bits>>8);
589         length_bytes[md_length_size-1] = (unsigned char)bits;
590
591         if (k > 0)
592                 {
593                 if (is_sslv3)
594                         {
595                         /* The SSLv3 header is larger than a single block.
596                          * overhang is the number of bytes beyond a single
597                          * block that the header consumes: either 7 bytes
598                          * (SHA1) or 11 bytes (MD5). */
599                         unsigned overhang = header_length-md_block_size;
600                         md_transform(md_state, header);
601                         memcpy(first_block, header + md_block_size, overhang);
602                         memcpy(first_block + overhang, data, md_block_size-overhang);
603                         md_transform(md_state, first_block);
604                         for (i = 1; i < k/md_block_size - 1; i++)
605                                 md_transform(md_state, data + md_block_size*i - overhang);
606                         }
607                 else
608                         {
609                         /* k is a multiple of md_block_size. */
610                         memcpy(first_block, header, 13);
611                         memcpy(first_block+13, data, md_block_size-13);
612                         md_transform(md_state, first_block);
613                         for (i = 1; i < k/md_block_size; i++)
614                                 md_transform(md_state, data + md_block_size*i - 13);
615                         }
616                 }
617
618         memset(mac_out, 0, sizeof(mac_out));
619
620         /* We now process the final hash blocks. For each block, we construct
621          * it in constant time. If the |i==index_a| then we'll include the 0x80
622          * bytes and zero pad etc. For each block we selectively copy it, in
623          * constant time, to |mac_out|. */
624         for (i = num_starting_blocks; i <= num_starting_blocks+variance_blocks; i++)
625                 {
626                 unsigned char block[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
627                 unsigned char is_block_a = constant_time_eq_8(i, index_a);
628                 unsigned char is_block_b = constant_time_eq_8(i, index_b);
629                 for (j = 0; j < md_block_size; j++)
630                         {
631                         unsigned char b = 0, is_past_c, is_past_cp1;
632                         if (k < header_length)
633                                 b = header[k];
634                         else if (k < data_plus_mac_plus_padding_size + header_length)
635                                 b = data[k-header_length];
636                         k++;
637
638                         is_past_c = is_block_a & constant_time_ge(j, c);
639                         is_past_cp1 = is_block_a & constant_time_ge(j, c+1);
640                         /* If this is the block containing the end of the
641                          * application data, and we are at the offset for the
642                          * 0x80 value, then overwrite b with 0x80. */
643                         b = (b&~is_past_c) | (0x80&is_past_c);
644                         /* If this the the block containing the end of the
645                          * application data and we're past the 0x80 value then
646                          * just write zero. */
647                         b = b&~is_past_cp1;
648                         /* If this is index_b (the final block), but not
649                          * index_a (the end of the data), then the 64-bit
650                          * length didn't fit into index_a and we're having to
651                          * add an extra block of zeros. */
652                         b &= ~is_block_b | is_block_a;
653
654                         /* The final bytes of one of the blocks contains the
655                          * length. */
656                         if (j >= md_block_size - md_length_size)
657                                 {
658                                 /* If this is index_b, write a length byte. */
659                                 b = (b&~is_block_b) | (is_block_b&length_bytes[j-(md_block_size-md_length_size)]);
660                                 }
661                         block[j] = b;
662                         }
663
664                 md_transform(md_state, block);
665                 md_final_raw(md_state, block);
666                 /* If this is index_b, copy the hash value to |mac_out|. */
667                 for (j = 0; j < md_size; j++)
668                         mac_out[j] |= block[j]&is_block_b;
669                 }
670
671         EVP_MD_CTX_init(&md_ctx);
672         EVP_DigestInit_ex(&md_ctx, ctx->digest, NULL /* engine */);
673         if (is_sslv3)
674                 {
675                 /* We repurpose |hmac_pad| to contain the SSLv3 pad2 block. */
676                 memset(hmac_pad, 0x5c, sslv3_pad_length);
677
678                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_secret, mac_secret_length);
679                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, hmac_pad, sslv3_pad_length);
680                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_out, md_size);
681                 }
682         else
683                 {
684                 /* Complete the HMAC in the standard manner. */
685                 for (i = 0; i < md_block_size; i++)
686                         hmac_pad[i] ^= 0x6a;
687
688                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, hmac_pad, md_block_size);
689                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_out, md_size);
690                 }
691         EVP_DigestFinal(&md_ctx, md_out, &md_out_size_u);
692         if (md_out_size)
693                 *md_out_size = md_out_size_u;
694         EVP_MD_CTX_cleanup(&md_ctx);
695         }
696
697 #ifdef OPENSSL_FIPS
698
699 /* Due to the need to use EVP in FIPS mode we can't reimplement digests but
700  * we can ensure the number of blocks processed is equal for all cases
701  * by digesting additional data.
702  */
703
704 void tls_fips_digest_extra(
705         const EVP_CIPHER_CTX *cipher_ctx, EVP_MD_CTX *mac_ctx,
706         const unsigned char *data, size_t data_len, size_t orig_len)
707         {
708         size_t block_size, digest_pad, blocks_data, blocks_orig;
709         if (EVP_CIPHER_CTX_mode(cipher_ctx) != EVP_CIPH_CBC_MODE)
710                 return;
711         block_size = EVP_MD_CTX_block_size(mac_ctx);
712         /* We are in FIPS mode if we get this far so we know we have only SHA*
713          * digests and TLS to deal with.
714          * Minimum digest padding length is 17 for SHA384/SHA512 and 9
715          * otherwise.
716          * Additional header is 13 bytes. To get the number of digest blocks
717          * processed round up the amount of data plus padding to the nearest
718          * block length. Block length is 128 for SHA384/SHA512 and 64 otherwise.
719          * So we have:
720          * blocks = (payload_len + digest_pad + 13 + block_size - 1)/block_size
721          * equivalently:
722          * blocks = (payload_len + digest_pad + 12)/block_size + 1
723          * HMAC adds a constant overhead.
724          * We're ultimately only interested in differences so this becomes
725          * blocks = (payload_len + 29)/128
726          * for SHA384/SHA512 and
727          * blocks = (payload_len + 21)/64
728          * otherwise.
729          */
730         digest_pad = block_size == 64 ? 21 : 29;
731         blocks_orig = (orig_len + digest_pad)/block_size;
732         blocks_data = (data_len + digest_pad)/block_size;
733         /* MAC enough blocks to make up the difference between the original
734          * and actual lengths plus one extra block to ensure this is never a
735          * no op. The "data" pointer should always have enough space to
736          * perform this operation as it is large enough for a maximum
737          * length TLS buffer. 
738          */
739         EVP_DigestSignUpdate(mac_ctx, data,
740                                 (blocks_orig - blocks_data + 1) * block_size);
741         }
742 #endif