Add AES consttime code for no-asm configurations
[openssl.git] / ssl / tls13_enc.c
1 /*
2  * Copyright 2016-2021 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_local.h"
12 #include "internal/ktls.h"
13 #include "record/record_local.h"
14 #include "internal/cryptlib.h"
15 #include <openssl/evp.h>
16 #include <openssl/kdf.h>
17 #include <openssl/core_names.h>
18
19 #define TLS13_MAX_LABEL_LEN     249
20
21 /* Always filled with zeros */
22 static const unsigned char default_zeros[EVP_MAX_MD_SIZE];
23
24 /*
25  * Given a |secret|; a |label| of length |labellen|; and |data| of length
26  * |datalen| (e.g. typically a hash of the handshake messages), derive a new
27  * secret |outlen| bytes long and store it in the location pointed to be |out|.
28  * The |data| value may be zero length. Any errors will be treated as fatal if
29  * |fatal| is set. Returns 1 on success  0 on failure.
30  */
31 int tls13_hkdf_expand(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
32                              const unsigned char *label, size_t labellen,
33                              const unsigned char *data, size_t datalen,
34                              unsigned char *out, size_t outlen, int fatal)
35 {
36 #ifdef CHARSET_EBCDIC
37     static const unsigned char label_prefix[] = { 0x74, 0x6C, 0x73, 0x31, 0x33, 0x20, 0x00 };
38 #else
39     static const unsigned char label_prefix[] = "tls13 ";
40 #endif
41     EVP_KDF *kdf = EVP_KDF_fetch(s->ctx->libctx, OSSL_KDF_NAME_HKDF,
42                                  s->ctx->propq);
43     EVP_KDF_CTX *kctx;
44     OSSL_PARAM params[5], *p = params;
45     int mode = EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXPAND_ONLY;
46     const char *mdname = EVP_MD_get0_name(md);
47     int ret;
48     size_t hkdflabellen;
49     size_t hashlen;
50     /*
51      * 2 bytes for length of derived secret + 1 byte for length of combined
52      * prefix and label + bytes for the label itself + 1 byte length of hash
53      * + bytes for the hash itself
54      */
55     unsigned char hkdflabel[sizeof(uint16_t) + sizeof(uint8_t)
56                             + (sizeof(label_prefix) - 1) + TLS13_MAX_LABEL_LEN
57                             + 1 + EVP_MAX_MD_SIZE];
58     WPACKET pkt;
59
60     kctx = EVP_KDF_CTX_new(kdf);
61     EVP_KDF_free(kdf);
62     if (kctx == NULL)
63         return 0;
64
65     if (labellen > TLS13_MAX_LABEL_LEN) {
66         if (fatal) {
67             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
68         } else {
69             /*
70              * Probably we have been called from SSL_export_keying_material(),
71              * or SSL_export_keying_material_early().
72              */
73             ERR_raise(ERR_LIB_SSL, SSL_R_TLS_ILLEGAL_EXPORTER_LABEL);
74         }
75         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
76         return 0;
77     }
78
79     hashlen = EVP_MD_get_size(md);
80
81     if (!WPACKET_init_static_len(&pkt, hkdflabel, sizeof(hkdflabel), 0)
82             || !WPACKET_put_bytes_u16(&pkt, outlen)
83             || !WPACKET_start_sub_packet_u8(&pkt)
84             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label_prefix, sizeof(label_prefix) - 1)
85             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label, labellen)
86             || !WPACKET_close(&pkt)
87             || !WPACKET_sub_memcpy_u8(&pkt, data, (data == NULL) ? 0 : datalen)
88             || !WPACKET_get_total_written(&pkt, &hkdflabellen)
89             || !WPACKET_finish(&pkt)) {
90         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
91         WPACKET_cleanup(&pkt);
92         if (fatal)
93             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
94         else
95             ERR_raise(ERR_LIB_SSL, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
96         return 0;
97     }
98
99     *p++ = OSSL_PARAM_construct_int(OSSL_KDF_PARAM_MODE, &mode);
100     *p++ = OSSL_PARAM_construct_utf8_string(OSSL_KDF_PARAM_DIGEST,
101                                             (char *)mdname, 0);
102     *p++ = OSSL_PARAM_construct_octet_string(OSSL_KDF_PARAM_KEY,
103                                              (unsigned char *)secret, hashlen);
104     *p++ = OSSL_PARAM_construct_octet_string(OSSL_KDF_PARAM_INFO,
105                                              hkdflabel, hkdflabellen);
106     *p++ = OSSL_PARAM_construct_end();
107
108     ret = EVP_KDF_derive(kctx, out, outlen, params) <= 0;
109
110     EVP_KDF_CTX_free(kctx);
111
112     if (ret != 0) {
113         if (fatal)
114             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
115         else
116             ERR_raise(ERR_LIB_SSL, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
117     }
118
119     return ret == 0;
120 }
121
122 /*
123  * Given a |secret| generate a |key| of length |keylen| bytes. Returns 1 on
124  * success  0 on failure.
125  */
126 int tls13_derive_key(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
127                      unsigned char *key, size_t keylen)
128 {
129 #ifdef CHARSET_EBCDIC
130   static const unsigned char keylabel[] ={ 0x6B, 0x65, 0x79, 0x00 };
131 #else
132   static const unsigned char keylabel[] = "key";
133 #endif
134
135     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, keylabel, sizeof(keylabel) - 1,
136                              NULL, 0, key, keylen, 1);
137 }
138
139 /*
140  * Given a |secret| generate an |iv| of length |ivlen| bytes. Returns 1 on
141  * success  0 on failure.
142  */
143 int tls13_derive_iv(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
144                     unsigned char *iv, size_t ivlen)
145 {
146 #ifdef CHARSET_EBCDIC
147   static const unsigned char ivlabel[] = { 0x69, 0x76, 0x00 };
148 #else
149   static const unsigned char ivlabel[] = "iv";
150 #endif
151
152     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, ivlabel, sizeof(ivlabel) - 1,
153                              NULL, 0, iv, ivlen, 1);
154 }
155
156 int tls13_derive_finishedkey(SSL *s, const EVP_MD *md,
157                              const unsigned char *secret,
158                              unsigned char *fin, size_t finlen)
159 {
160 #ifdef CHARSET_EBCDIC
161   static const unsigned char finishedlabel[] = { 0x66, 0x69, 0x6E, 0x69, 0x73, 0x68, 0x65, 0x64, 0x00 };
162 #else
163   static const unsigned char finishedlabel[] = "finished";
164 #endif
165
166     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, finishedlabel,
167                              sizeof(finishedlabel) - 1, NULL, 0, fin, finlen, 1);
168 }
169
170 /*
171  * Given the previous secret |prevsecret| and a new input secret |insecret| of
172  * length |insecretlen|, generate a new secret and store it in the location
173  * pointed to by |outsecret|. Returns 1 on success  0 on failure.
174  */
175 int tls13_generate_secret(SSL *s, const EVP_MD *md,
176                           const unsigned char *prevsecret,
177                           const unsigned char *insecret,
178                           size_t insecretlen,
179                           unsigned char *outsecret)
180 {
181     size_t mdlen, prevsecretlen;
182     int mdleni;
183     int ret;
184     EVP_KDF *kdf;
185     EVP_KDF_CTX *kctx;
186     OSSL_PARAM params[5], *p = params;
187     int mode = EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXTRACT_ONLY;
188     const char *mdname = EVP_MD_get0_name(md);
189 #ifdef CHARSET_EBCDIC
190     static const char derived_secret_label[] = { 0x64, 0x65, 0x72, 0x69, 0x76, 0x65, 0x64, 0x00 };
191 #else
192     static const char derived_secret_label[] = "derived";
193 #endif
194     unsigned char preextractsec[EVP_MAX_MD_SIZE];
195
196     kdf = EVP_KDF_fetch(s->ctx->libctx, OSSL_KDF_NAME_HKDF, s->ctx->propq);
197     kctx = EVP_KDF_CTX_new(kdf);
198     EVP_KDF_free(kdf);
199     if (kctx == NULL) {
200         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
201         return 0;
202     }
203
204     mdleni = EVP_MD_get_size(md);
205     /* Ensure cast to size_t is safe */
206     if (!ossl_assert(mdleni >= 0)) {
207         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
208         EVP_KDF_CTX_free(kctx);
209         return 0;
210     }
211     mdlen = (size_t)mdleni;
212
213     if (insecret == NULL) {
214         insecret = default_zeros;
215         insecretlen = mdlen;
216     }
217     if (prevsecret == NULL) {
218         prevsecret = default_zeros;
219         prevsecretlen = 0;
220     } else {
221         EVP_MD_CTX *mctx = EVP_MD_CTX_new();
222         unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
223
224         /* The pre-extract derive step uses a hash of no messages */
225         if (mctx == NULL
226                 || EVP_DigestInit_ex(mctx, md, NULL) <= 0
227                 || EVP_DigestFinal_ex(mctx, hash, NULL) <= 0) {
228             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
229             EVP_MD_CTX_free(mctx);
230             EVP_KDF_CTX_free(kctx);
231             return 0;
232         }
233         EVP_MD_CTX_free(mctx);
234
235         /* Generate the pre-extract secret */
236         if (!tls13_hkdf_expand(s, md, prevsecret,
237                                (unsigned char *)derived_secret_label,
238                                sizeof(derived_secret_label) - 1, hash, mdlen,
239                                preextractsec, mdlen, 1)) {
240             /* SSLfatal() already called */
241             EVP_KDF_CTX_free(kctx);
242             return 0;
243         }
244
245         prevsecret = preextractsec;
246         prevsecretlen = mdlen;
247     }
248
249     *p++ = OSSL_PARAM_construct_int(OSSL_KDF_PARAM_MODE, &mode);
250     *p++ = OSSL_PARAM_construct_utf8_string(OSSL_KDF_PARAM_DIGEST,
251                                             (char *)mdname, 0);
252     *p++ = OSSL_PARAM_construct_octet_string(OSSL_KDF_PARAM_KEY,
253                                              (unsigned char *)insecret,
254                                              insecretlen);
255     *p++ = OSSL_PARAM_construct_octet_string(OSSL_KDF_PARAM_SALT,
256                                              (unsigned char *)prevsecret,
257                                              prevsecretlen);
258     *p++ = OSSL_PARAM_construct_end();
259
260     ret = EVP_KDF_derive(kctx, outsecret, mdlen, params) <= 0;
261
262     if (ret != 0)
263         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
264
265     EVP_KDF_CTX_free(kctx);
266     if (prevsecret == preextractsec)
267         OPENSSL_cleanse(preextractsec, mdlen);
268     return ret == 0;
269 }
270
271 /*
272  * Given an input secret |insecret| of length |insecretlen| generate the
273  * handshake secret. This requires the early secret to already have been
274  * generated. Returns 1 on success  0 on failure.
275  */
276 int tls13_generate_handshake_secret(SSL *s, const unsigned char *insecret,
277                                 size_t insecretlen)
278 {
279     /* Calls SSLfatal() if required */
280     return tls13_generate_secret(s, ssl_handshake_md(s), s->early_secret,
281                                  insecret, insecretlen,
282                                  (unsigned char *)&s->handshake_secret);
283 }
284
285 /*
286  * Given the handshake secret |prev| of length |prevlen| generate the master
287  * secret and store its length in |*secret_size|. Returns 1 on success  0 on
288  * failure.
289  */
290 int tls13_generate_master_secret(SSL *s, unsigned char *out,
291                                  unsigned char *prev, size_t prevlen,
292                                  size_t *secret_size)
293 {
294     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
295
296     *secret_size = EVP_MD_get_size(md);
297     /* Calls SSLfatal() if required */
298     return tls13_generate_secret(s, md, prev, NULL, 0, out);
299 }
300
301 /*
302  * Generates the mac for the Finished message. Returns the length of the MAC or
303  * 0 on error.
304  */
305 size_t tls13_final_finish_mac(SSL *s, const char *str, size_t slen,
306                              unsigned char *out)
307 {
308     const char *mdname = EVP_MD_get0_name(ssl_handshake_md(s));
309     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
310     unsigned char finsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
311     unsigned char *key = NULL;
312     unsigned int len = 0;
313     size_t hashlen, ret = 0;
314     OSSL_PARAM params[2], *p = params;
315
316     /* Safe to cast away const here since we're not "getting" any data */
317     if (s->ctx->propq != NULL)
318         *p++ = OSSL_PARAM_construct_utf8_string(OSSL_ALG_PARAM_PROPERTIES,
319                                                 (char *)s->ctx->propq,
320                                                 0);
321     *p = OSSL_PARAM_construct_end();
322
323     if (!ssl_handshake_hash(s, hash, sizeof(hash), &hashlen)) {
324         /* SSLfatal() already called */
325         goto err;
326     }
327
328     if (str == s->method->ssl3_enc->server_finished_label) {
329         key = s->server_finished_secret;
330     } else if (SSL_IS_FIRST_HANDSHAKE(s)) {
331         key = s->client_finished_secret;
332     } else {
333         if (!tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s),
334                                       s->client_app_traffic_secret,
335                                       finsecret, hashlen))
336             goto err;
337         key = finsecret;
338     }
339
340     if (!EVP_Q_mac(s->ctx->libctx, "HMAC", s->ctx->propq, mdname,
341                    params, key, hashlen, hash, hashlen,
342                    /* outsize as per sizeof(peer_finish_md) */
343                    out, EVP_MAX_MD_SIZE * 2, &len)) {
344         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
345         goto err;
346     }
347
348     ret = len;
349  err:
350     OPENSSL_cleanse(finsecret, sizeof(finsecret));
351     return ret;
352 }
353
354 /*
355  * There isn't really a key block in TLSv1.3, but we still need this function
356  * for initialising the cipher and hash. Returns 1 on success or 0 on failure.
357  */
358 int tls13_setup_key_block(SSL *s)
359 {
360     const EVP_CIPHER *c;
361     const EVP_MD *hash;
362
363     s->session->cipher = s->s3.tmp.new_cipher;
364     if (!ssl_cipher_get_evp(s->ctx, s->session, &c, &hash, NULL, NULL, NULL,
365                             0)) {
366         /* Error is already recorded */
367         SSLfatal_alert(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR);
368         return 0;
369     }
370
371     ssl_evp_cipher_free(s->s3.tmp.new_sym_enc);
372     s->s3.tmp.new_sym_enc = c;
373     ssl_evp_md_free(s->s3.tmp.new_hash);
374     s->s3.tmp.new_hash = hash;
375
376     return 1;
377 }
378
379 static int derive_secret_key_and_iv(SSL *s, int sending, const EVP_MD *md,
380                                     const EVP_CIPHER *ciph,
381                                     const unsigned char *insecret,
382                                     const unsigned char *hash,
383                                     const unsigned char *label,
384                                     size_t labellen, unsigned char *secret,
385                                     unsigned char *key, unsigned char *iv,
386                                     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx)
387 {
388     size_t ivlen, keylen, taglen;
389     int hashleni = EVP_MD_get_size(md);
390     size_t hashlen;
391
392     /* Ensure cast to size_t is safe */
393     if (!ossl_assert(hashleni >= 0)) {
394         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_EVP_LIB);
395         return 0;
396     }
397     hashlen = (size_t)hashleni;
398
399     if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret, label, labellen, hash, hashlen,
400                            secret, hashlen, 1)) {
401         /* SSLfatal() already called */
402         return 0;
403     }
404
405     keylen = EVP_CIPHER_get_key_length(ciph);
406     if (EVP_CIPHER_get_mode(ciph) == EVP_CIPH_CCM_MODE) {
407         uint32_t algenc;
408
409         ivlen = EVP_CCM_TLS_IV_LEN;
410         if (s->s3.tmp.new_cipher != NULL) {
411             algenc = s->s3.tmp.new_cipher->algorithm_enc;
412         } else if (s->session->cipher != NULL) {
413             /* We've not selected a cipher yet - we must be doing early data */
414             algenc = s->session->cipher->algorithm_enc;
415         } else if (s->psksession != NULL && s->psksession->cipher != NULL) {
416             /* We must be doing early data with out-of-band PSK */
417             algenc = s->psksession->cipher->algorithm_enc;
418         } else {
419             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_EVP_LIB);
420             return 0;
421         }
422         if (algenc & (SSL_AES128CCM8 | SSL_AES256CCM8))
423             taglen = EVP_CCM8_TLS_TAG_LEN;
424          else
425             taglen = EVP_CCM_TLS_TAG_LEN;
426     } else {
427         ivlen = EVP_CIPHER_get_iv_length(ciph);
428         taglen = 0;
429     }
430
431     if (!tls13_derive_key(s, md, secret, key, keylen)
432             || !tls13_derive_iv(s, md, secret, iv, ivlen)) {
433         /* SSLfatal() already called */
434         return 0;
435     }
436
437     if (EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, ciph, NULL, NULL, NULL, sending) <= 0
438         || !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_IVLEN, ivlen, NULL)
439         || (taglen != 0 && !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG,
440                                                 taglen, NULL))
441         || EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, NULL, NULL, key, NULL, -1) <= 0) {
442         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_EVP_LIB);
443         return 0;
444     }
445
446     return 1;
447 }
448
449 int tls13_change_cipher_state(SSL *s, int which)
450 {
451 #ifdef CHARSET_EBCDIC
452   static const unsigned char client_early_traffic[]       = {0x63, 0x20, 0x65, 0x20,       /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
453   static const unsigned char client_handshake_traffic[]   = {0x63, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
454   static const unsigned char client_application_traffic[] = {0x63, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
455   static const unsigned char server_handshake_traffic[]   = {0x73, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
456   static const unsigned char server_application_traffic[] = {0x73, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
457   static const unsigned char exporter_master_secret[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x20,                    /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
458   static const unsigned char resumption_master_secret[] = {0x72, 0x65, 0x73, 0x20,                  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
459   static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = {0x65, 0x20, 0x65, 0x78, 0x70, 0x20,  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
460 #else
461     static const unsigned char client_early_traffic[] = "c e traffic";
462     static const unsigned char client_handshake_traffic[] = "c hs traffic";
463     static const unsigned char client_application_traffic[] = "c ap traffic";
464     static const unsigned char server_handshake_traffic[] = "s hs traffic";
465     static const unsigned char server_application_traffic[] = "s ap traffic";
466     static const unsigned char exporter_master_secret[] = "exp master";
467     static const unsigned char resumption_master_secret[] = "res master";
468     static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = "e exp master";
469 #endif
470     unsigned char *iv;
471     unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];
472     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
473     unsigned char hashval[EVP_MAX_MD_SIZE];
474     unsigned char *hash = hashval;
475     unsigned char *insecret;
476     unsigned char *finsecret = NULL;
477     const char *log_label = NULL;
478     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
479     size_t finsecretlen = 0;
480     const unsigned char *label;
481     size_t labellen, hashlen = 0;
482     int ret = 0;
483     const EVP_MD *md = NULL;
484     const EVP_CIPHER *cipher = NULL;
485 #if !defined(OPENSSL_NO_KTLS) && defined(OPENSSL_KTLS_TLS13)
486     ktls_crypto_info_t crypto_info;
487     BIO *bio;
488 #endif
489
490     if (which & SSL3_CC_READ) {
491         if (s->enc_read_ctx != NULL) {
492             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_read_ctx);
493         } else {
494             s->enc_read_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
495             if (s->enc_read_ctx == NULL) {
496                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
497                 goto err;
498             }
499         }
500         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
501         iv = s->read_iv;
502
503         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
504     } else {
505         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
506         if (s->enc_write_ctx != NULL) {
507             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_write_ctx);
508         } else {
509             s->enc_write_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
510             if (s->enc_write_ctx == NULL) {
511                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
512                 goto err;
513             }
514         }
515         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
516         iv = s->write_iv;
517
518         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
519     }
520
521     if (((which & SSL3_CC_CLIENT) && (which & SSL3_CC_WRITE))
522             || ((which & SSL3_CC_SERVER) && (which & SSL3_CC_READ))) {
523         if (which & SSL3_CC_EARLY) {
524             EVP_MD_CTX *mdctx = NULL;
525             long handlen;
526             void *hdata;
527             unsigned int hashlenui;
528             const SSL_CIPHER *sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
529
530             insecret = s->early_secret;
531             label = client_early_traffic;
532             labellen = sizeof(client_early_traffic) - 1;
533             log_label = CLIENT_EARLY_LABEL;
534
535             handlen = BIO_get_mem_data(s->s3.handshake_buffer, &hdata);
536             if (handlen <= 0) {
537                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_R_BAD_HANDSHAKE_LENGTH);
538                 goto err;
539             }
540
541             if (s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_CONNECTING
542                     && s->max_early_data > 0
543                     && s->session->ext.max_early_data == 0) {
544                 /*
545                  * If we are attempting to send early data, and we've decided to
546                  * actually do it but max_early_data in s->session is 0 then we
547                  * must be using an external PSK.
548                  */
549                 if (!ossl_assert(s->psksession != NULL
550                         && s->max_early_data ==
551                            s->psksession->ext.max_early_data)) {
552                     SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
553                     goto err;
554                 }
555                 sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
556             }
557             if (sslcipher == NULL) {
558                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_R_BAD_PSK);
559                 goto err;
560             }
561
562             /*
563              * We need to calculate the handshake digest using the digest from
564              * the session. We haven't yet selected our ciphersuite so we can't
565              * use ssl_handshake_md().
566              */
567             mdctx = EVP_MD_CTX_new();
568             if (mdctx == NULL) {
569                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
570                 goto err;
571             }
572
573             /*
574              * This ups the ref count on cipher so we better make sure we free
575              * it again
576              */
577             if (!ssl_cipher_get_evp_cipher(s->ctx, sslcipher, &cipher)) {
578                 /* Error is already recorded */
579                 SSLfatal_alert(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR);
580                 EVP_MD_CTX_free(mdctx);
581                 goto err;
582             }
583
584             md = ssl_md(s->ctx, sslcipher->algorithm2);
585             if (md == NULL || !EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, NULL)
586                     || !EVP_DigestUpdate(mdctx, hdata, handlen)
587                     || !EVP_DigestFinal_ex(mdctx, hashval, &hashlenui)) {
588                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
589                 EVP_MD_CTX_free(mdctx);
590                 goto err;
591             }
592             hashlen = hashlenui;
593             EVP_MD_CTX_free(mdctx);
594
595             if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret,
596                                    early_exporter_master_secret,
597                                    sizeof(early_exporter_master_secret) - 1,
598                                    hashval, hashlen,
599                                    s->early_exporter_master_secret, hashlen,
600                                    1)) {
601                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
602                 goto err;
603             }
604
605             if (!ssl_log_secret(s, EARLY_EXPORTER_SECRET_LABEL,
606                                 s->early_exporter_master_secret, hashlen)) {
607                 /* SSLfatal() already called */
608                 goto err;
609             }
610         } else if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
611             insecret = s->handshake_secret;
612             finsecret = s->client_finished_secret;
613             finsecretlen = EVP_MD_get_size(ssl_handshake_md(s));
614             label = client_handshake_traffic;
615             labellen = sizeof(client_handshake_traffic) - 1;
616             log_label = CLIENT_HANDSHAKE_LABEL;
617             /*
618              * The handshake hash used for the server read/client write handshake
619              * traffic secret is the same as the hash for the server
620              * write/client read handshake traffic secret. However, if we
621              * processed early data then we delay changing the server
622              * read/client write cipher state until later, and the handshake
623              * hashes have moved on. Therefore we use the value saved earlier
624              * when we did the server write/client read change cipher state.
625              */
626             hash = s->handshake_traffic_hash;
627         } else {
628             insecret = s->master_secret;
629             label = client_application_traffic;
630             labellen = sizeof(client_application_traffic) - 1;
631             log_label = CLIENT_APPLICATION_LABEL;
632             /*
633              * For this we only use the handshake hashes up until the server
634              * Finished hash. We do not include the client's Finished, which is
635              * what ssl_handshake_hash() would give us. Instead we use the
636              * previously saved value.
637              */
638             hash = s->server_finished_hash;
639         }
640     } else {
641         /* Early data never applies to client-read/server-write */
642         if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
643             insecret = s->handshake_secret;
644             finsecret = s->server_finished_secret;
645             finsecretlen = EVP_MD_get_size(ssl_handshake_md(s));
646             label = server_handshake_traffic;
647             labellen = sizeof(server_handshake_traffic) - 1;
648             log_label = SERVER_HANDSHAKE_LABEL;
649         } else {
650             insecret = s->master_secret;
651             label = server_application_traffic;
652             labellen = sizeof(server_application_traffic) - 1;
653             log_label = SERVER_APPLICATION_LABEL;
654         }
655     }
656
657     if (!(which & SSL3_CC_EARLY)) {
658         md = ssl_handshake_md(s);
659         cipher = s->s3.tmp.new_sym_enc;
660         if (!ssl3_digest_cached_records(s, 1)
661                 || !ssl_handshake_hash(s, hashval, sizeof(hashval), &hashlen)) {
662             /* SSLfatal() already called */;
663             goto err;
664         }
665     }
666
667     /*
668      * Save the hash of handshakes up to now for use when we calculate the
669      * client application traffic secret
670      */
671     if (label == server_application_traffic)
672         memcpy(s->server_finished_hash, hashval, hashlen);
673
674     if (label == server_handshake_traffic)
675         memcpy(s->handshake_traffic_hash, hashval, hashlen);
676
677     if (label == client_application_traffic) {
678         /*
679          * We also create the resumption master secret, but this time use the
680          * hash for the whole handshake including the Client Finished
681          */
682         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
683                                resumption_master_secret,
684                                sizeof(resumption_master_secret) - 1,
685                                hashval, hashlen, s->resumption_master_secret,
686                                hashlen, 1)) {
687             /* SSLfatal() already called */
688             goto err;
689         }
690     }
691
692     /* check whether cipher is known */
693     if(!ossl_assert(cipher != NULL))
694         goto err;
695
696     if (!derive_secret_key_and_iv(s, which & SSL3_CC_WRITE, md, cipher,
697                                   insecret, hash, label, labellen, secret, key,
698                                   iv, ciph_ctx)) {
699         /* SSLfatal() already called */
700         goto err;
701     }
702
703     if (label == server_application_traffic) {
704         memcpy(s->server_app_traffic_secret, secret, hashlen);
705         /* Now we create the exporter master secret */
706         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
707                                exporter_master_secret,
708                                sizeof(exporter_master_secret) - 1,
709                                hash, hashlen, s->exporter_master_secret,
710                                hashlen, 1)) {
711             /* SSLfatal() already called */
712             goto err;
713         }
714
715         if (!ssl_log_secret(s, EXPORTER_SECRET_LABEL, s->exporter_master_secret,
716                             hashlen)) {
717             /* SSLfatal() already called */
718             goto err;
719         }
720     } else if (label == client_application_traffic)
721         memcpy(s->client_app_traffic_secret, secret, hashlen);
722
723     if (!ssl_log_secret(s, log_label, secret, hashlen)) {
724         /* SSLfatal() already called */
725         goto err;
726     }
727
728     if (finsecret != NULL
729             && !tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s), secret,
730                                          finsecret, finsecretlen)) {
731         /* SSLfatal() already called */
732         goto err;
733     }
734
735     if (!s->server && label == client_early_traffic)
736         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_WRITE_PLAIN_ALERTS;
737     else
738         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
739 #ifndef OPENSSL_NO_KTLS
740 # if defined(OPENSSL_KTLS_TLS13)
741     if (!(which & SSL3_CC_WRITE)
742             || !(which & SSL3_CC_APPLICATION)
743             || (s->options & SSL_OP_ENABLE_KTLS) == 0)
744         goto skip_ktls;
745
746     /* ktls supports only the maximum fragment size */
747     if (ssl_get_max_send_fragment(s) != SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH)
748         goto skip_ktls;
749
750     /* ktls does not support record padding */
751     if (s->record_padding_cb != NULL)
752         goto skip_ktls;
753
754     /* check that cipher is supported */
755     if (!ktls_check_supported_cipher(s, cipher, ciph_ctx))
756         goto skip_ktls;
757
758     bio = s->wbio;
759
760     if (!ossl_assert(bio != NULL)) {
761         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
762         goto err;
763     }
764
765     /* All future data will get encrypted by ktls. Flush the BIO or skip ktls */
766     if (BIO_flush(bio) <= 0)
767         goto skip_ktls;
768
769     /* configure kernel crypto structure */
770     if (!ktls_configure_crypto(s, cipher, ciph_ctx,
771                                RECORD_LAYER_get_write_sequence(&s->rlayer),
772                                &crypto_info, NULL, iv, key, NULL, 0))
773         goto skip_ktls;
774
775     /* ktls works with user provided buffers directly */
776     if (BIO_set_ktls(bio, &crypto_info, which & SSL3_CC_WRITE))
777         ssl3_release_write_buffer(s);
778 skip_ktls:
779 # endif
780 #endif
781     ret = 1;
782  err:
783     if ((which & SSL3_CC_EARLY) != 0) {
784         /* We up-refed this so now we need to down ref */
785         ssl_evp_cipher_free(cipher);
786     }
787     OPENSSL_cleanse(key, sizeof(key));
788     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
789     return ret;
790 }
791
792 int tls13_update_key(SSL *s, int sending)
793 {
794 #ifdef CHARSET_EBCDIC
795   static const unsigned char application_traffic[] = { 0x74, 0x72 ,0x61 ,0x66 ,0x66 ,0x69 ,0x63 ,0x20 ,0x75 ,0x70 ,0x64, 0x00};
796 #else
797   static const unsigned char application_traffic[] = "traffic upd";
798 #endif
799     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
800     size_t hashlen = EVP_MD_get_size(md);
801     unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];
802     unsigned char *insecret, *iv;
803     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
804     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
805     int ret = 0;
806
807     if (s->server == sending)
808         insecret = s->server_app_traffic_secret;
809     else
810         insecret = s->client_app_traffic_secret;
811
812     if (sending) {
813         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
814         iv = s->write_iv;
815         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
816         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
817     } else {
818         iv = s->read_iv;
819         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
820         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
821     }
822
823     if (!derive_secret_key_and_iv(s, sending, ssl_handshake_md(s),
824                                   s->s3.tmp.new_sym_enc, insecret, NULL,
825                                   application_traffic,
826                                   sizeof(application_traffic) - 1, secret, key,
827                                   iv, ciph_ctx)) {
828         /* SSLfatal() already called */
829         goto err;
830     }
831
832     memcpy(insecret, secret, hashlen);
833
834     s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
835     ret = 1;
836  err:
837     OPENSSL_cleanse(key, sizeof(key));
838     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
839     return ret;
840 }
841
842 int tls13_alert_code(int code)
843 {
844     /* There are 2 additional alerts in TLSv1.3 compared to TLSv1.2 */
845     if (code == SSL_AD_MISSING_EXTENSION || code == SSL_AD_CERTIFICATE_REQUIRED)
846         return code;
847
848     return tls1_alert_code(code);
849 }
850
851 int tls13_export_keying_material(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
852                                  const char *label, size_t llen,
853                                  const unsigned char *context,
854                                  size_t contextlen, int use_context)
855 {
856     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
857 #ifdef CHARSET_EBCDIC
858     static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
859 #else
860     static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
861 #endif
862     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
863     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
864     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
865     unsigned int hashsize, datalen;
866     int ret = 0;
867
868     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_allowed(s))
869         goto err;
870
871     if (!use_context)
872         contextlen = 0;
873
874     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
875             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
876             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
877             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
878             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
879             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->exporter_master_secret,
880                                   (const unsigned char *)label, llen,
881                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
882             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
883                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
884                                   out, olen, 0))
885         goto err;
886
887     ret = 1;
888  err:
889     EVP_MD_CTX_free(ctx);
890     return ret;
891 }
892
893 int tls13_export_keying_material_early(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
894                                        const char *label, size_t llen,
895                                        const unsigned char *context,
896                                        size_t contextlen)
897 {
898 #ifdef CHARSET_EBCDIC
899   static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
900 #else
901   static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
902 #endif
903     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
904     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
905     const EVP_MD *md;
906     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
907     unsigned int hashsize, datalen;
908     int ret = 0;
909     const SSL_CIPHER *sslcipher;
910
911     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_early_allowed(s))
912         goto err;
913
914     if (!s->server && s->max_early_data > 0
915             && s->session->ext.max_early_data == 0)
916         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
917     else
918         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
919
920     md = ssl_md(s->ctx, sslcipher->algorithm2);
921
922     /*
923      * Calculate the hash value and store it in |data|. The reason why
924      * the empty string is used is that the definition of TLS-Exporter
925      * is like so:
926      *
927      * TLS-Exporter(label, context_value, key_length) =
928      *     HKDF-Expand-Label(Derive-Secret(Secret, label, ""),
929      *                       "exporter", Hash(context_value), key_length)
930      *
931      * Derive-Secret(Secret, Label, Messages) =
932      *       HKDF-Expand-Label(Secret, Label,
933      *                         Transcript-Hash(Messages), Hash.length)
934      *
935      * Here Transcript-Hash is the cipher suite hash algorithm.
936      */
937     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
938             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
939             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
940             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
941             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
942             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->early_exporter_master_secret,
943                                   (const unsigned char *)label, llen,
944                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
945             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
946                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
947                                   out, olen, 0))
948         goto err;
949
950     ret = 1;
951  err:
952     EVP_MD_CTX_free(ctx);
953     return ret;
954 }