prov: add extra params argument to KDF implementations
[openssl.git] / providers / implementations / kdfs / kbkdf.c
index ffffef0b17c75e6828eadaa3d1dc5dce4d6a1ded..2f6171baa7683c8236ad687c7f727293fec872c1 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright 2019 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
+ * Copyright 2019-2021 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
  * Copyright 2019 Red Hat, Inc.
  *
  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
 
 /*
  * This implements https://csrc.nist.gov/publications/detail/sp/800-108/final
- * section 5.1 ("counter mode") in HMAC only.  That document does not name the
- * KDFs it defines; the name is derived from
+ * section 5.1 ("counter mode") and section 5.2 ("feedback mode") in both HMAC
+ * and CMAC.  That document does not name the KDFs it defines; the name is
+ * derived from
  * https://csrc.nist.gov/Projects/Cryptographic-Algorithm-Validation-Program/Key-Derivation
  *
- * Note that sections 5.2 ("feedback mode") and 5.3 ("double-pipeline mode")
- * are not implemented, though it would be possible to do so in the future.
- * CMAC mode is also not implemented; some plumbing would be required.
+ * Note that section 5.3 ("double-pipeline mode") is not implemented, though
+ * it would be possible to do so in the future.
  *
  * These versions all assume the counter is used.  It would be relatively
  * straightforward to expose a configuration handle should the need arise.
 #include <openssl/hmac.h>
 #include <openssl/kdf.h>
 #include <openssl/params.h>
+#include <openssl/proverr.h>
 
 #include "internal/cryptlib.h"
 #include "crypto/evp.h"
 #include "internal/numbers.h"
-#include "internal/provider_algs.h"
-#include "internal/provider_ctx.h"
-#include "internal/provider_util.h"
-#include "internal/providercommonerr.h"
+#include "internal/endian.h"
+#include "prov/implementations.h"
+#include "prov/provider_ctx.h"
+#include "prov/provider_util.h"
+#include "prov/providercommon.h"
 
 #include "e_os.h"
 
 #define MIN(a, b) ((a) < (b)) ? (a) : (b)
 
+typedef enum {
+    COUNTER = 0,
+    FEEDBACK
+} kbkdf_mode;
+
 /* Our context structure. */
 typedef struct {
     void *provctx;
+    kbkdf_mode mode;
     EVP_MAC_CTX *ctx_init;
 
     /* Names are lowercased versions of those found in SP800-108. */
@@ -58,26 +66,29 @@ typedef struct {
     size_t label_len;
     unsigned char *context;
     size_t context_len;
+    unsigned char *iv;
+    size_t iv_len;
+    int use_l;
+    int use_separator;
 } KBKDF;
 
 /* Definitions needed for typechecking. */
-static OSSL_OP_kdf_newctx_fn kbkdf_new;
-static OSSL_OP_kdf_freectx_fn kbkdf_free;
-static OSSL_OP_kdf_reset_fn kbkdf_reset;
-static OSSL_OP_kdf_derive_fn kbkdf_derive;
-static OSSL_OP_kdf_settable_ctx_params_fn kbkdf_settable_ctx_params;
-static OSSL_OP_kdf_set_ctx_params_fn kbkdf_set_ctx_params;
+static OSSL_FUNC_kdf_newctx_fn kbkdf_new;
+static OSSL_FUNC_kdf_freectx_fn kbkdf_free;
+static OSSL_FUNC_kdf_reset_fn kbkdf_reset;
+static OSSL_FUNC_kdf_derive_fn kbkdf_derive;
+static OSSL_FUNC_kdf_settable_ctx_params_fn kbkdf_settable_ctx_params;
+static OSSL_FUNC_kdf_set_ctx_params_fn kbkdf_set_ctx_params;
+static OSSL_FUNC_kdf_gettable_ctx_params_fn kbkdf_gettable_ctx_params;
+static OSSL_FUNC_kdf_get_ctx_params_fn kbkdf_get_ctx_params;
 
 /* Not all platforms have htobe32(). */
 static uint32_t be32(uint32_t host)
 {
     uint32_t big = 0;
-    const union {
-        long one;
-        char little;
-    } is_endian = { 1 };
+    DECLARE_IS_ENDIAN;
 
-    if (!is_endian.little)
+    if (!IS_LITTLE_ENDIAN)
         return host;
 
     big |= (host & 0xff000000) >> 24;
@@ -87,10 +98,19 @@ static uint32_t be32(uint32_t host)
     return big;
 }
 
+static void init(KBKDF *ctx)
+{
+    ctx->use_l = 1;
+    ctx->use_separator = 1;
+}
+
 static void *kbkdf_new(void *provctx)
 {
     KBKDF *ctx;
 
+    if (!ossl_prov_is_running())
+        return NULL;
+
     ctx = OPENSSL_zalloc(sizeof(*ctx));
     if (ctx == NULL) {
         ERR_raise(ERR_LIB_PROV, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
@@ -98,6 +118,7 @@ static void *kbkdf_new(void *provctx)
     }
 
     ctx->provctx = provctx;
+    init(ctx);
     return ctx;
 }
 
@@ -105,33 +126,54 @@ static void kbkdf_free(void *vctx)
 {
     KBKDF *ctx = (KBKDF *)vctx;
 
-    kbkdf_reset(ctx);
-    OPENSSL_free(ctx);
+    if (ctx != NULL) {
+        kbkdf_reset(ctx);
+        OPENSSL_free(ctx);
+    }
 }
 
 static void kbkdf_reset(void *vctx)
 {
     KBKDF *ctx = (KBKDF *)vctx;
+    void *provctx = ctx->provctx;
 
     EVP_MAC_CTX_free(ctx->ctx_init);
     OPENSSL_clear_free(ctx->context, ctx->context_len);
     OPENSSL_clear_free(ctx->label, ctx->label_len);
     OPENSSL_clear_free(ctx->ki, ctx->ki_len);
+    OPENSSL_clear_free(ctx->iv, ctx->iv_len);
     memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
+    ctx->provctx = provctx;
+    init(ctx);
 }
 
-/* SP800-108 section 5.1. */
-static int kbkdf_derive_counter(EVP_MAC_CTX *ctx_init,
-                                unsigned char *label, size_t label_len,
-                                unsigned char *context, size_t context_len,
-                                unsigned char *k_i, size_t h, uint32_t l,
-                                unsigned char *ko, size_t ko_len)
+/* SP800-108 section 5.1 or section 5.2 depending on mode. */
+static int derive(EVP_MAC_CTX *ctx_init, kbkdf_mode mode, unsigned char *iv,
+                  size_t iv_len, unsigned char *label, size_t label_len,
+                  unsigned char *context, size_t context_len,
+                  unsigned char *k_i, size_t h, uint32_t l, int has_separator,
+                  unsigned char *ko, size_t ko_len)
 {
     int ret = 0;
     EVP_MAC_CTX *ctx = NULL;
-    size_t written = 0, to_write;
+    size_t written = 0, to_write, k_i_len = iv_len;
     const unsigned char zero = 0;
     uint32_t counter, i;
+    /*
+     * From SP800-108:
+     * The fixed input data is a concatenation of a Label,
+     * a separation indicator 0x00, the Context, and L.
+     * One or more of these fixed input data fields may be omitted.
+     *
+     * has_separator == 0 means that the separator is omitted.
+     * Passing a value of l == 0 means that L is omitted.
+     * The Context and L are omitted automatically if a NULL buffer is passed.
+     */
+    int has_l = (l != 0);
+
+    /* Setup K(0) for feedback mode. */
+    if (iv_len > 0)
+        memcpy(k_i, iv, iv_len);
 
     for (counter = 1; written < ko_len; counter++) {
         i = be32(counter);
@@ -140,11 +182,15 @@ static int kbkdf_derive_counter(EVP_MAC_CTX *ctx_init,
         if (ctx == NULL)
             goto done;
 
+        /* Perform feedback, if appropriate. */
+        if (mode == FEEDBACK && !EVP_MAC_update(ctx, k_i, k_i_len))
+            goto done;
+
         if (!EVP_MAC_update(ctx, (unsigned char *)&i, 4)
             || !EVP_MAC_update(ctx, label, label_len)
-            || !EVP_MAC_update(ctx, &zero, 1)
+            || (has_separator && !EVP_MAC_update(ctx, &zero, 1))
             || !EVP_MAC_update(ctx, context, context_len)
-            || !EVP_MAC_update(ctx, (unsigned char *)&l, 4)
+            || (has_l && !EVP_MAC_update(ctx, (unsigned char *)&l, 4))
             || !EVP_MAC_final(ctx, k_i, NULL, h))
             goto done;
 
@@ -152,6 +198,7 @@ static int kbkdf_derive_counter(EVP_MAC_CTX *ctx_init,
         memcpy(ko + written, k_i, MIN(to_write, h));
         written += h;
 
+        k_i_len = h;
         EVP_MAC_CTX_free(ctx);
         ctx = NULL;
     }
@@ -162,37 +209,55 @@ done:
     return ret;
 }
 
-static int kbkdf_derive(void *vctx, unsigned char *key, size_t keylen)
+static int kbkdf_derive(void *vctx, unsigned char *key, size_t keylen,
+                        const OSSL_PARAM params[])
 {
     KBKDF *ctx = (KBKDF *)vctx;
     int ret = 0;
     unsigned char *k_i = NULL;
-    uint32_t l = be32(keylen * 8);
+    uint32_t l = 0;
     size_t h = 0;
 
-    /* Label and Context are permitted to be empty. Check everything else. */
+    if (!ossl_prov_is_running() || !kbkdf_set_ctx_params(ctx, params))
+        return 0;
+
+    /* label, context, and iv are permitted to be empty.  Check everything
+     * else. */
     if (ctx->ctx_init == NULL) {
         if (ctx->ki_len == 0 || ctx->ki == NULL) {
             ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_NO_KEY_SET);
             return 0;
         }
-        /* Could either be missing MAC or missing message digest -
-         * arbitrarily, I pick this one. */
+        /* Could either be missing MAC or missing message digest or missing
+         * cipher - arbitrarily, I pick this one. */
         ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_MISSING_MAC);
         return 0;
     }
 
-    h = EVP_MAC_size(ctx->ctx_init);
+    /* Fail if the output length is zero */
+    if (keylen == 0) {
+        ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_KEY_LENGTH);
+        return 0;
+    }
+
+    h = EVP_MAC_CTX_get_mac_size(ctx->ctx_init);
     if (h == 0)
         goto done;
+    if (ctx->iv_len != 0 && ctx->iv_len != h) {
+        ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_SEED_LENGTH);
+        goto done;
+    }
+
+    if (ctx->use_l != 0)
+        l = be32(keylen * 8);
 
     k_i = OPENSSL_zalloc(h);
     if (k_i == NULL)
         goto done;
 
-    ret = kbkdf_derive_counter(
-        ctx->ctx_init, ctx->label, ctx->label_len, ctx->context,
-        ctx->context_len, k_i, h, l, key, keylen);
+    ret = derive(ctx->ctx_init, ctx->mode, ctx->iv, ctx->iv_len, ctx->label,
+                 ctx->label_len, ctx->context, ctx->context_len, k_i, h, l,
+                 ctx->use_separator, key, keylen);
 done:
     if (ret != 1)
         OPENSSL_cleanse(key, keylen);
@@ -214,20 +279,32 @@ static int kbkdf_set_buffer(unsigned char **out, size_t *out_len,
 static int kbkdf_set_ctx_params(void *vctx, const OSSL_PARAM params[])
 {
     KBKDF *ctx = (KBKDF *)vctx;
-    OPENSSL_CTX *libctx = PROV_LIBRARY_CONTEXT_OF(ctx->provctx);
+    OSSL_LIB_CTX *libctx = PROV_LIBCTX_OF(ctx->provctx);
     const OSSL_PARAM *p;
-    OSSL_PARAM mparams[2];
 
     if (!ossl_prov_macctx_load_from_params(&ctx->ctx_init, params, NULL,
                                            NULL, NULL, libctx))
         return 0;
     else if (ctx->ctx_init != NULL
-        && !EVP_MAC_is_a(EVP_MAC_CTX_mac(ctx->ctx_init),
-                         OSSL_MAC_NAME_HMAC)) {
+             && !EVP_MAC_is_a(EVP_MAC_CTX_mac(ctx->ctx_init),
+                              OSSL_MAC_NAME_HMAC)
+             && !EVP_MAC_is_a(EVP_MAC_CTX_mac(ctx->ctx_init),
+                              OSSL_MAC_NAME_CMAC)) {
         ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_MAC);
         return 0;
     }
 
+    p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_KDF_PARAM_MODE);
+    if (p != NULL && strncasecmp("counter", p->data, p->data_size) == 0) {
+        ctx->mode = COUNTER;
+    } else if (p != NULL
+               && strncasecmp("feedback", p->data, p->data_size) == 0) {
+        ctx->mode = FEEDBACK;
+    } else if (p != NULL) {
+        ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_MODE);
+        return 0;
+    }
+
     p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_KDF_PARAM_KEY);
     if (p != NULL && !kbkdf_set_buffer(&ctx->ki, &ctx->ki_len, p))
         return 0;
@@ -240,30 +317,40 @@ static int kbkdf_set_ctx_params(void *vctx, const OSSL_PARAM params[])
     if (p != NULL && !kbkdf_set_buffer(&ctx->context, &ctx->context_len, p))
         return 0;
 
-    /* Set up digest context, if we can. */
-    if (ctx->ctx_init != NULL && ctx->ki_len != 0) {
-        mparams[0] = OSSL_PARAM_construct_octet_string(OSSL_MAC_PARAM_KEY,
-                                                       ctx->ki, ctx->ki_len);
-        mparams[1] = OSSL_PARAM_construct_end();
+    p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_KDF_PARAM_SEED);
+    if (p != NULL && !kbkdf_set_buffer(&ctx->iv, &ctx->iv_len, p))
+        return 0;
 
-        if (!EVP_MAC_CTX_set_params(ctx->ctx_init, mparams)
-            || !EVP_MAC_init(ctx->ctx_init))
-            return 0;
-    }
+    p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_KDF_PARAM_KBKDF_USE_L);
+    if (p != NULL && !OSSL_PARAM_get_int(p, &ctx->use_l))
+        return 0;
+
+    p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_KDF_PARAM_KBKDF_USE_SEPARATOR);
+    if (p != NULL && !OSSL_PARAM_get_int(p, &ctx->use_separator))
+        return 0;
 
+    /* Set up digest context, if we can. */
+    if (ctx->ctx_init != NULL && ctx->ki_len != 0
+            && !EVP_MAC_init(ctx->ctx_init, ctx->ki, ctx->ki_len, NULL))
+            return 0;
     return 1;
 }
 
-static const OSSL_PARAM *kbkdf_settable_ctx_params(void)
+static const OSSL_PARAM *kbkdf_settable_ctx_params(ossl_unused void *ctx,
+                                                   ossl_unused void *provctx)
 {
     static const OSSL_PARAM known_settable_ctx_params[] = {
         OSSL_PARAM_octet_string(OSSL_KDF_PARAM_INFO, NULL, 0),
         OSSL_PARAM_octet_string(OSSL_KDF_PARAM_SALT, NULL, 0),
         OSSL_PARAM_octet_string(OSSL_KDF_PARAM_KEY, NULL, 0),
+        OSSL_PARAM_octet_string(OSSL_KDF_PARAM_SEED, NULL, 0),
         OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_KDF_PARAM_DIGEST, NULL, 0),
+        OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_KDF_PARAM_CIPHER, NULL, 0),
         OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_KDF_PARAM_MAC, NULL, 0),
-
+        OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_KDF_PARAM_MODE, NULL, 0),
         OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_KDF_PARAM_PROPERTIES, NULL, 0),
+        OSSL_PARAM_int(OSSL_KDF_PARAM_KBKDF_USE_L, NULL),
+        OSSL_PARAM_int(OSSL_KDF_PARAM_KBKDF_USE_SEPARATOR, NULL),
         OSSL_PARAM_END,
     };
     return known_settable_ctx_params;
@@ -281,14 +368,15 @@ static int kbkdf_get_ctx_params(void *vctx, OSSL_PARAM params[])
     return OSSL_PARAM_set_size_t(p, SIZE_MAX);
 }
 
-static const OSSL_PARAM *kbkdf_gettable_ctx_params(void)
+static const OSSL_PARAM *kbkdf_gettable_ctx_params(ossl_unused void *ctx,
+                                                   ossl_unused void *provctx)
 {
     static const OSSL_PARAM known_gettable_ctx_params[] =
         { OSSL_PARAM_size_t(OSSL_KDF_PARAM_SIZE, NULL), OSSL_PARAM_END };
     return known_gettable_ctx_params;
 }
 
-const OSSL_DISPATCH kdf_kbkdf_functions[] = {
+const OSSL_DISPATCH ossl_kdf_kbkdf_functions[] = {
     { OSSL_FUNC_KDF_NEWCTX, (void(*)(void))kbkdf_new },
     { OSSL_FUNC_KDF_FREECTX, (void(*)(void))kbkdf_free },
     { OSSL_FUNC_KDF_RESET, (void(*)(void))kbkdf_reset },