ssl/tls13_enc.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016-2018 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 <stdlib.h>
  11 #include "ssl_locl.h"
  12 #include "internal/cryptlib.h"
  13 #include <openssl/evp.h>
  14 #include <openssl/kdf.h>
  15
  16 #define TLS13_MAX_LABEL_LEN     249
  17
  18 /* Always filled with zeros */
  19 static const unsigned char default_zeros[EVP_MAX_MD_SIZE];
  20
  21 /*
  22  * Given a |secret|; a |label| of length |labellen|; and |data| of length
  23  * |datalen| (e.g. typically a hash of the handshake messages), derive a new
  24  * secret |outlen| bytes long and store it in the location pointed to be |out|.
  25  * The |data| value may be zero length. Any errors will be treated as fatal if
  26  * |fatal| is set. Returns 1 on success  0 on failure.
  27  */
  28 int tls13_hkdf_expand(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
  29                              const unsigned char *label, size_t labellen,
  30                              const unsigned char *data, size_t datalen,
  31                              unsigned char *out, size_t outlen, int fatal)
  32 {
  33     static const unsigned char label_prefix[] = "tls13 ";
  34     EVP_KDF_CTX *kctx = EVP_KDF_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF);
  35     int ret;
  36     size_t hkdflabellen;
  37     size_t hashlen;
  38     /*
  39      * 2 bytes for length of derived secret + 1 byte for length of combined
  40      * prefix and label + bytes for the label itself + 1 byte length of hash
  41      * + bytes for the hash itself
  42      */
  43     unsigned char hkdflabel[sizeof(uint16_t) + sizeof(uint8_t) +
  44                             + (sizeof(label_prefix) - 1) + TLS13_MAX_LABEL_LEN
  45                             + 1 + EVP_MAX_MD_SIZE];
  46     WPACKET pkt;
  47
  48     if (kctx == NULL)
  49         return 0;
  50
  51     if (labellen > TLS13_MAX_LABEL_LEN) {
  52         if (fatal) {
  53             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
  54                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  55         } else {
  56             /*
  57              * Probably we have been called from SSL_export_keying_material(),
  58              * or SSL_export_keying_material_early().
  59              */
  60             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, SSL_R_TLS_ILLEGAL_EXPORTER_LABEL);
  61         }
  62         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
  63         return 0;
  64     }
  65
  66     hashlen = EVP_MD_size(md);
  67
  68     if (!WPACKET_init_static_len(&pkt, hkdflabel, sizeof(hkdflabel), 0)
  69             || !WPACKET_put_bytes_u16(&pkt, outlen)
  70             || !WPACKET_start_sub_packet_u8(&pkt)
  71             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label_prefix, sizeof(label_prefix) - 1)
  72             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label, labellen)
  73             || !WPACKET_close(&pkt)
  74             || !WPACKET_sub_memcpy_u8(&pkt, data, (data == NULL) ? 0 : datalen)
  75             || !WPACKET_get_total_written(&pkt, &hkdflabellen)
  76             || !WPACKET_finish(&pkt)) {
  77         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
  78         WPACKET_cleanup(&pkt);
  79         if (fatal)
  80             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
  81                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  82         else
  83             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  84         return 0;
  85     }
  86
  87     ret = EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_HKDF_MODE,
  88                        EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXPAND_ONLY) <= 0
  89         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_MD, md) <= 0
  90         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_KEY, secret, hashlen) <= 0
  91         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_ADD_HKDF_INFO,
  92                         hkdflabel, hkdflabellen) <= 0
  93         || EVP_KDF_derive(kctx, out, outlen) <= 0;
  94
  95     EVP_KDF_CTX_free(kctx);
  96
  97     if (ret != 0) {
  98         if (fatal)
  99             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
 100                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 101         else
 102             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 103     }
 104
 105     return ret == 0;
 106 }
 107
 108 /*
 109  * Given a |secret| generate a |key| of length |keylen| bytes. Returns 1 on
 110  * success  0 on failure.
 111  */
 112 int tls13_derive_key(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
 113                      unsigned char *key, size_t keylen)
 114 {
 115     static const unsigned char keylabel[] = "key";
 116
 117     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, keylabel, sizeof(keylabel) - 1,
 118                              NULL, 0, key, keylen, 1);
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Given a |secret| generate an |iv| of length |ivlen| bytes. Returns 1 on
 123  * success  0 on failure.
 124  */
 125 int tls13_derive_iv(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
 126                     unsigned char *iv, size_t ivlen)
 127 {
 128     static const unsigned char ivlabel[] = "iv";
 129
 130     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, ivlabel, sizeof(ivlabel) - 1,
 131                              NULL, 0, iv, ivlen, 1);
 132 }
 133
 134 int tls13_derive_finishedkey(SSL *s, const EVP_MD *md,
 135                              const unsigned char *secret,
 136                              unsigned char *fin, size_t finlen)
 137 {
 138     static const unsigned char finishedlabel[] = "finished";
 139
 140     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, finishedlabel,
 141                              sizeof(finishedlabel) - 1, NULL, 0, fin, finlen, 1);
 142 }
 143
 144 /*
 145  * Given the previous secret |prevsecret| and a new input secret |insecret| of
 146  * length |insecretlen|, generate a new secret and store it in the location
 147  * pointed to by |outsecret|. Returns 1 on success  0 on failure.
 148  */
 149 int tls13_generate_secret(SSL *s, const EVP_MD *md,
 150                           const unsigned char *prevsecret,
 151                           const unsigned char *insecret,
 152                           size_t insecretlen,
 153                           unsigned char *outsecret)
 154 {
 155     size_t mdlen, prevsecretlen;
 156     int mdleni;
 157     int ret;
 158     EVP_KDF_CTX *kctx = EVP_KDF_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF);
 159     static const char derived_secret_label[] = "derived";
 160     unsigned char preextractsec[EVP_MAX_MD_SIZE];
 161
 162     if (kctx == NULL) {
 163         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 164                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 165         return 0;
 166     }
 167
 168     mdleni = EVP_MD_size(md);
 169     /* Ensure cast to size_t is safe */
 170     if (!ossl_assert(mdleni >= 0)) {
 171         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 172                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 173         return 0;
 174     }
 175     mdlen = (size_t)mdleni;
 176
 177     if (insecret == NULL) {
 178         insecret = default_zeros;
 179         insecretlen = mdlen;
 180     }
 181     if (prevsecret == NULL) {
 182         prevsecret = default_zeros;
 183         prevsecretlen = 0;
 184     } else {
 185         EVP_MD_CTX *mctx = EVP_MD_CTX_new();
 186         unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 187
 188         /* The pre-extract derive step uses a hash of no messages */
 189         if (mctx == NULL
 190                 || EVP_DigestInit_ex(mctx, md, NULL) <= 0
 191                 || EVP_DigestFinal_ex(mctx, hash, NULL) <= 0) {
 192             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 193                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 194             EVP_MD_CTX_free(mctx);
 195             EVP_KDF_CTX_free(kctx);
 196             return 0;
 197         }
 198         EVP_MD_CTX_free(mctx);
 199
 200         /* Generate the pre-extract secret */
 201         if (!tls13_hkdf_expand(s, md, prevsecret,
 202                                (unsigned char *)derived_secret_label,
 203                                sizeof(derived_secret_label) - 1, hash, mdlen,
 204                                preextractsec, mdlen, 1)) {
 205             /* SSLfatal() already called */
 206             EVP_KDF_CTX_free(kctx);
 207             return 0;
 208         }
 209
 210         prevsecret = preextractsec;
 211         prevsecretlen = mdlen;
 212     }
 213
 214     ret = EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_HKDF_MODE,
 215                        EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXTRACT_ONLY) <= 0
 216         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_MD, md) <= 0
 217         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_KEY, insecret, insecretlen) <= 0
 218         || EVP_KDF_ctrl(kctx, EVP_KDF_CTRL_SET_SALT,
 219                         prevsecret, prevsecretlen) <= 0
 220         || EVP_KDF_derive(kctx, outsecret, mdlen) <= 0;
 221
 222     if (ret != 0)
 223         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 224                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 225
 226     EVP_KDF_CTX_free(kctx);
 227     if (prevsecret == preextractsec)
 228         OPENSSL_cleanse(preextractsec, mdlen);
 229     return ret == 0;
 230 }
 231
 232 /*
 233  * Given an input secret |insecret| of length |insecretlen| generate the
 234  * handshake secret. This requires the early secret to already have been
 235  * generated. Returns 1 on success  0 on failure.
 236  */
 237 int tls13_generate_handshake_secret(SSL *s, const unsigned char *insecret,
 238                                 size_t insecretlen)
 239 {
 240     /* Calls SSLfatal() if required */
 241     return tls13_generate_secret(s, ssl_handshake_md(s), s->early_secret,
 242                                  insecret, insecretlen,
 243                                  (unsigned char *)&s->handshake_secret);
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Given the handshake secret |prev| of length |prevlen| generate the master
 248  * secret and store its length in |*secret_size|. Returns 1 on success  0 on
 249  * failure.
 250  */
 251 int tls13_generate_master_secret(SSL *s, unsigned char *out,
 252                                  unsigned char *prev, size_t prevlen,
 253                                  size_t *secret_size)
 254 {
 255     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 256
 257     *secret_size = EVP_MD_size(md);
 258     /* Calls SSLfatal() if required */
 259     return tls13_generate_secret(s, md, prev, NULL, 0, out);
 260 }
 261
 262 /*
 263  * Generates the mac for the Finished message. Returns the length of the MAC or
 264  * 0 on error.
 265  */
 266 size_t tls13_final_finish_mac(SSL *s, const char *str, size_t slen,
 267                              unsigned char *out)
 268 {
 269     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 270     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 271     size_t hashlen, ret = 0;
 272     EVP_PKEY *key = NULL;
 273     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 274
 275     if (!ssl_handshake_hash(s, hash, sizeof(hash), &hashlen)) {
 276         /* SSLfatal() already called */
 277         goto err;
 278     }
 279
 280     if (str == s->method->ssl3_enc->server_finished_label) {
 281         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 282                                            s->server_finished_secret, hashlen);
 283     } else if (SSL_IS_FIRST_HANDSHAKE(s)) {
 284         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 285                                            s->client_finished_secret, hashlen);
 286     } else {
 287         unsigned char finsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 288
 289         if (!tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s),
 290                                       s->client_app_traffic_secret,
 291                                       finsecret, hashlen))
 292             goto err;
 293
 294         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL, finsecret,
 295                                            hashlen);
 296         OPENSSL_cleanse(finsecret, sizeof(finsecret));
 297     }
 298
 299     if (key == NULL
 300             || ctx == NULL
 301             || EVP_DigestSignInit(ctx, NULL, md, NULL, key) <= 0
 302             || EVP_DigestSignUpdate(ctx, hash, hashlen) <= 0
 303             || EVP_DigestSignFinal(ctx, out, &hashlen) <= 0) {
 304         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_FINAL_FINISH_MAC,
 305                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 306         goto err;
 307     }
 308
 309     ret = hashlen;
 310  err:
 311     EVP_PKEY_free(key);
 312     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 313     return ret;
 314 }
 315
 316 /*
 317  * There isn't really a key block in TLSv1.3, but we still need this function
 318  * for initialising the cipher and hash. Returns 1 on success or 0 on failure.
 319  */
 320 int tls13_setup_key_block(SSL *s)
 321 {
 322     const EVP_CIPHER *c;
 323     const EVP_MD *hash;
 324
 325     s->session->cipher = s->s3.tmp.new_cipher;
 326     if (!ssl_cipher_get_evp(s->session, &c, &hash, NULL, NULL, NULL, 0)) {
 327         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_SETUP_KEY_BLOCK,
 328                  SSL_R_CIPHER_OR_HASH_UNAVAILABLE);
 329         return 0;
 330     }
 331
 332     s->s3.tmp.new_sym_enc = c;
 333     s->s3.tmp.new_hash = hash;
 334
 335     return 1;
 336 }
 337
 338 static int derive_secret_key_and_iv(SSL *s, int sending, const EVP_MD *md,
 339                                     const EVP_CIPHER *ciph,
 340                                     const unsigned char *insecret,
 341                                     const unsigned char *hash,
 342                                     const unsigned char *label,
 343                                     size_t labellen, unsigned char *secret,
 344                                     unsigned char *iv, EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx)
 345 {
 346     unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];
 347     size_t ivlen, keylen, taglen;
 348     int hashleni = EVP_MD_size(md);
 349     size_t hashlen;
 350
 351     /* Ensure cast to size_t is safe */
 352     if (!ossl_assert(hashleni >= 0)) {
 353         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 354                  ERR_R_EVP_LIB);
 355         goto err;
 356     }
 357     hashlen = (size_t)hashleni;
 358
 359     if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret, label, labellen, hash, hashlen,
 360                            secret, hashlen, 1)) {
 361         /* SSLfatal() already called */
 362         goto err;
 363     }
 364
 365     /* TODO(size_t): convert me */
 366     keylen = EVP_CIPHER_key_length(ciph);
 367     if (EVP_CIPHER_mode(ciph) == EVP_CIPH_CCM_MODE) {
 368         uint32_t algenc;
 369
 370         ivlen = EVP_CCM_TLS_IV_LEN;
 371         if (s->s3.tmp.new_cipher == NULL) {
 372             /* We've not selected a cipher yet - we must be doing early data */
 373             algenc = s->session->cipher->algorithm_enc;
 374         } else {
 375             algenc = s->s3.tmp.new_cipher->algorithm_enc;
 376         }
 377         if (algenc & (SSL_AES128CCM8 | SSL_AES256CCM8))
 378             taglen = EVP_CCM8_TLS_TAG_LEN;
 379          else
 380             taglen = EVP_CCM_TLS_TAG_LEN;
 381     } else {
 382         ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(ciph);
 383         taglen = 0;
 384     }
 385
 386     if (!tls13_derive_key(s, md, secret, key, keylen)
 387             || !tls13_derive_iv(s, md, secret, iv, ivlen)) {
 388         /* SSLfatal() already called */
 389         goto err;
 390     }
 391
 392     if (EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, ciph, NULL, NULL, NULL, sending) <= 0
 393         || !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_IVLEN, ivlen, NULL)
 394         || (taglen != 0 && !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG,
 395                                                 taglen, NULL))
 396         || EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, NULL, NULL, key, NULL, -1) <= 0) {
 397         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 398                  ERR_R_EVP_LIB);
 399         goto err;
 400     }
 401
 402     return 1;
 403  err:
 404     OPENSSL_cleanse(key, sizeof(key));
 405     return 0;
 406 }
 407
 408 int tls13_change_cipher_state(SSL *s, int which)
 409 {
 410     static const unsigned char client_early_traffic[] = "c e traffic";
 411     static const unsigned char client_handshake_traffic[] = "c hs traffic";
 412     static const unsigned char client_application_traffic[] = "c ap traffic";
 413     static const unsigned char server_handshake_traffic[] = "s hs traffic";
 414     static const unsigned char server_application_traffic[] = "s ap traffic";
 415     static const unsigned char exporter_master_secret[] = "exp master";
 416     static const unsigned char resumption_master_secret[] = "res master";
 417     static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = "e exp master";
 418     unsigned char *iv;
 419     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 420     unsigned char hashval[EVP_MAX_MD_SIZE];
 421     unsigned char *hash = hashval;
 422     unsigned char *insecret;
 423     unsigned char *finsecret = NULL;
 424     const char *log_label = NULL;
 425     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
 426     size_t finsecretlen = 0;
 427     const unsigned char *label;
 428     size_t labellen, hashlen = 0;
 429     int ret = 0;
 430     const EVP_MD *md = NULL;
 431     const EVP_CIPHER *cipher = NULL;
 432
 433     if (which & SSL3_CC_READ) {
 434         if (s->enc_read_ctx != NULL) {
 435             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_read_ctx);
 436         } else {
 437             s->enc_read_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 438             if (s->enc_read_ctx == NULL) {
 439                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 440                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 441                 goto err;
 442             }
 443         }
 444         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 445         iv = s->read_iv;
 446
 447         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 448     } else {
 449         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 450         if (s->enc_write_ctx != NULL) {
 451             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_write_ctx);
 452         } else {
 453             s->enc_write_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 454             if (s->enc_write_ctx == NULL) {
 455                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 456                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 457                 goto err;
 458             }
 459         }
 460         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 461         iv = s->write_iv;
 462
 463         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 464     }
 465
 466     if (((which & SSL3_CC_CLIENT) && (which & SSL3_CC_WRITE))
 467             || ((which & SSL3_CC_SERVER) && (which & SSL3_CC_READ))) {
 468         if (which & SSL3_CC_EARLY) {
 469             EVP_MD_CTX *mdctx = NULL;
 470             long handlen;
 471             void *hdata;
 472             unsigned int hashlenui;
 473             const SSL_CIPHER *sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 474
 475             insecret = s->early_secret;
 476             label = client_early_traffic;
 477             labellen = sizeof(client_early_traffic) - 1;
 478             log_label = CLIENT_EARLY_LABEL;
 479
 480             handlen = BIO_get_mem_data(s->s3.handshake_buffer, &hdata);
 481             if (handlen <= 0) {
 482                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 483                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 484                          SSL_R_BAD_HANDSHAKE_LENGTH);
 485                 goto err;
 486             }
 487
 488             if (s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_CONNECTING
 489                     && s->max_early_data > 0
 490                     && s->session->ext.max_early_data == 0) {
 491                 /*
 492                  * If we are attempting to send early data, and we've decided to
 493                  * actually do it but max_early_data in s->session is 0 then we
 494                  * must be using an external PSK.
 495                  */
 496                 if (!ossl_assert(s->psksession != NULL
 497                         && s->max_early_data ==
 498                            s->psksession->ext.max_early_data)) {
 499                     SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 500                              SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 501                              ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 502                     goto err;
 503                 }
 504                 sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 505             }
 506             if (sslcipher == NULL) {
 507                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 508                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, SSL_R_BAD_PSK);
 509                 goto err;
 510             }
 511
 512             /*
 513              * We need to calculate the handshake digest using the digest from
 514              * the session. We haven't yet selected our ciphersuite so we can't
 515              * use ssl_handshake_md().
 516              */
 517             mdctx = EVP_MD_CTX_new();
 518             if (mdctx == NULL) {
 519                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 520                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 521                 goto err;
 522             }
 523             cipher = EVP_get_cipherbynid(SSL_CIPHER_get_cipher_nid(sslcipher));
 524             md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 525             if (md == NULL || !EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, NULL)
 526                     || !EVP_DigestUpdate(mdctx, hdata, handlen)
 527                     || !EVP_DigestFinal_ex(mdctx, hashval, &hashlenui)) {
 528                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 529                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 530                 EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 531                 goto err;
 532             }
 533             hashlen = hashlenui;
 534             EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 535
 536             if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret,
 537                                    early_exporter_master_secret,
 538                                    sizeof(early_exporter_master_secret) - 1,
 539                                    hashval, hashlen,
 540                                    s->early_exporter_master_secret, hashlen,
 541                                    1)) {
 542                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 543                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 544                 goto err;
 545             }
 546
 547             if (!ssl_log_secret(s, EARLY_EXPORTER_SECRET_LABEL,
 548                                 s->early_exporter_master_secret, hashlen)) {
 549                 /* SSLfatal() already called */
 550                 goto err;
 551             }
 552         } else if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 553             insecret = s->handshake_secret;
 554             finsecret = s->client_finished_secret;
 555             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 556             label = client_handshake_traffic;
 557             labellen = sizeof(client_handshake_traffic) - 1;
 558             log_label = CLIENT_HANDSHAKE_LABEL;
 559             /*
 560              * The handshake hash used for the server read/client write handshake
 561              * traffic secret is the same as the hash for the server
 562              * write/client read handshake traffic secret. However, if we
 563              * processed early data then we delay changing the server
 564              * read/client write cipher state until later, and the handshake
 565              * hashes have moved on. Therefore we use the value saved earlier
 566              * when we did the server write/client read change cipher state.
 567              */
 568             hash = s->handshake_traffic_hash;
 569         } else {
 570             insecret = s->master_secret;
 571             label = client_application_traffic;
 572             labellen = sizeof(client_application_traffic) - 1;
 573             log_label = CLIENT_APPLICATION_LABEL;
 574             /*
 575              * For this we only use the handshake hashes up until the server
 576              * Finished hash. We do not include the client's Finished, which is
 577              * what ssl_handshake_hash() would give us. Instead we use the
 578              * previously saved value.
 579              */
 580             hash = s->server_finished_hash;
 581         }
 582     } else {
 583         /* Early data never applies to client-read/server-write */
 584         if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 585             insecret = s->handshake_secret;
 586             finsecret = s->server_finished_secret;
 587             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 588             label = server_handshake_traffic;
 589             labellen = sizeof(server_handshake_traffic) - 1;
 590             log_label = SERVER_HANDSHAKE_LABEL;
 591         } else {
 592             insecret = s->master_secret;
 593             label = server_application_traffic;
 594             labellen = sizeof(server_application_traffic) - 1;
 595             log_label = SERVER_APPLICATION_LABEL;
 596         }
 597     }
 598
 599     if (!(which & SSL3_CC_EARLY)) {
 600         md = ssl_handshake_md(s);
 601         cipher = s->s3.tmp.new_sym_enc;
 602         if (!ssl3_digest_cached_records(s, 1)
 603                 || !ssl_handshake_hash(s, hashval, sizeof(hashval), &hashlen)) {
 604             /* SSLfatal() already called */;
 605             goto err;
 606         }
 607     }
 608
 609     /*
 610      * Save the hash of handshakes up to now for use when we calculate the
 611      * client application traffic secret
 612      */
 613     if (label == server_application_traffic)
 614         memcpy(s->server_finished_hash, hashval, hashlen);
 615
 616     if (label == server_handshake_traffic)
 617         memcpy(s->handshake_traffic_hash, hashval, hashlen);
 618
 619     if (label == client_application_traffic) {
 620         /*
 621          * We also create the resumption master secret, but this time use the
 622          * hash for the whole handshake including the Client Finished
 623          */
 624         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 625                                resumption_master_secret,
 626                                sizeof(resumption_master_secret) - 1,
 627                                hashval, hashlen, s->resumption_master_secret,
 628                                hashlen, 1)) {
 629             /* SSLfatal() already called */
 630             goto err;
 631         }
 632     }
 633
 634     if (!derive_secret_key_and_iv(s, which & SSL3_CC_WRITE, md, cipher,
 635                                   insecret, hash, label, labellen, secret, iv,
 636                                   ciph_ctx)) {
 637         /* SSLfatal() already called */
 638         goto err;
 639     }
 640
 641     if (label == server_application_traffic) {
 642         memcpy(s->server_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 643         /* Now we create the exporter master secret */
 644         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 645                                exporter_master_secret,
 646                                sizeof(exporter_master_secret) - 1,
 647                                hash, hashlen, s->exporter_master_secret,
 648                                hashlen, 1)) {
 649             /* SSLfatal() already called */
 650             goto err;
 651         }
 652
 653         if (!ssl_log_secret(s, EXPORTER_SECRET_LABEL, s->exporter_master_secret,
 654                             hashlen)) {
 655             /* SSLfatal() already called */
 656             goto err;
 657         }
 658     } else if (label == client_application_traffic)
 659         memcpy(s->client_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 660
 661     if (!ssl_log_secret(s, log_label, secret, hashlen)) {
 662         /* SSLfatal() already called */
 663         goto err;
 664     }
 665
 666     if (finsecret != NULL
 667             && !tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s), secret,
 668                                          finsecret, finsecretlen)) {
 669         /* SSLfatal() already called */
 670         goto err;
 671     }
 672
 673     if (!s->server && label == client_early_traffic)
 674         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_WRITE_PLAIN_ALERTS;
 675     else
 676         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 677     ret = 1;
 678  err:
 679     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 680     return ret;
 681 }
 682
 683 int tls13_update_key(SSL *s, int sending)
 684 {
 685     static const unsigned char application_traffic[] = "traffic upd";
 686     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 687     size_t hashlen = EVP_MD_size(md);
 688     unsigned char *insecret, *iv;
 689     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 690     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
 691     int ret = 0;
 692
 693     if (s->server == sending)
 694         insecret = s->server_app_traffic_secret;
 695     else
 696         insecret = s->client_app_traffic_secret;
 697
 698     if (sending) {
 699         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 700         iv = s->write_iv;
 701         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 702         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 703     } else {
 704         iv = s->read_iv;
 705         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 706         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 707     }
 708
 709     if (!derive_secret_key_and_iv(s, sending, ssl_handshake_md(s),
 710                                   s->s3.tmp.new_sym_enc, insecret, NULL,
 711                                   application_traffic,
 712                                   sizeof(application_traffic) - 1, secret, iv,
 713                                   ciph_ctx)) {
 714         /* SSLfatal() already called */
 715         goto err;
 716     }
 717
 718     memcpy(insecret, secret, hashlen);
 719
 720     s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 721     ret = 1;
 722  err:
 723     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 724     return ret;
 725 }
 726
 727 int tls13_alert_code(int code)
 728 {
 729     /* There are 2 additional alerts in TLSv1.3 compared to TLSv1.2 */
 730     if (code == SSL_AD_MISSING_EXTENSION || code == SSL_AD_CERTIFICATE_REQUIRED)
 731         return code;
 732
 733     return tls1_alert_code(code);
 734 }
 735
 736 int tls13_export_keying_material(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 737                                  const char *label, size_t llen,
 738                                  const unsigned char *context,
 739                                  size_t contextlen, int use_context)
 740 {
 741     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 742     static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 743     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 744     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 745     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 746     unsigned int hashsize, datalen;
 747     int ret = 0;
 748
 749     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_allowed(s))
 750         goto err;
 751
 752     if (!use_context)
 753         contextlen = 0;
 754
 755     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 756             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 757             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 758             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 759             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 760             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->exporter_master_secret,
 761                                   (const unsigned char *)label, llen,
 762                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 763             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 764                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 765                                   out, olen, 0))
 766         goto err;
 767
 768     ret = 1;
 769  err:
 770     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 771     return ret;
 772 }
 773
 774 int tls13_export_keying_material_early(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 775                                        const char *label, size_t llen,
 776                                        const unsigned char *context,
 777                                        size_t contextlen)
 778 {
 779     static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 780     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 781     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 782     const EVP_MD *md;
 783     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 784     unsigned int hashsize, datalen;
 785     int ret = 0;
 786     const SSL_CIPHER *sslcipher;
 787
 788     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_early_allowed(s))
 789         goto err;
 790
 791     if (!s->server && s->max_early_data > 0
 792             && s->session->ext.max_early_data == 0)
 793         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 794     else
 795         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 796
 797     md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 798
 799     /*
 800      * Calculate the hash value and store it in |data|. The reason why
 801      * the empty string is used is that the definition of TLS-Exporter
 802      * is like so:
 803      *
 804      * TLS-Exporter(label, context_value, key_length) =
 805      *     HKDF-Expand-Label(Derive-Secret(Secret, label, ""),
 806      *                       "exporter", Hash(context_value), key_length)
 807      *
 808      * Derive-Secret(Secret, Label, Messages) =
 809      *       HKDF-Expand-Label(Secret, Label,
 810      *                         Transcript-Hash(Messages), Hash.length)
 811      *
 812      * Here Transcript-Hash is the cipher suite hash algorithm.
 813      */
 814     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 815             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 816             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 817             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 818             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 819             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->early_exporter_master_secret,
 820                                   (const unsigned char *)label, llen,
 821                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 822             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 823                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 824                                   out, olen, 0))
 825         goto err;
 826
 827     ret = 1;
 828  err:
 829     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 830     return ret;
 831 }