gost94_keyx.c

   1 /**********************************************************************
   2  *                             gost94_keyx.c                          *
   3  *             Copyright (c) 2005-2006 Cryptocom LTD                  *
   4  *         This file is distributed under the same license as OpenSSL *
   5  *                                                                    *
   6  *     Implements generation and parsing of GOST_KEY_TRANSPORT for    *
   7  *              GOST R 34.10-94 algorithms                            *
   8  *                                                                    *
   9  *          Requires OpenSSL 0.9.9 for compilation                    *
  10  **********************************************************************/
  11 #include <string.h>
  12 #include <openssl/dh.h>
  13 #include <openssl/rand.h>
  14 #include <openssl/evp.h>
  15 #include <openssl/objects.h>
  16
  17 #include "gost89.h"
  18 #include "gosthash.h"
  19 #include "e_gost_err.h"
  20 #include "gost_keywrap.h"
  21 #include "gost_lcl.h"
  22 /* Common functions for both 94 and 2001 key exchange schemes */
  23 /*
  24  * Implementation of the Diffi-Hellman key agreement scheme based on GOST-94
  25  * keys
  26  */
  27
  28 /*
  29  * Computes Diffie-Hellman key and stores it into buffer in little-endian
  30  * byte order as expected by both versions of GOST 94 algorithm
  31  */
  32 static int compute_pair_key_le(unsigned char *pair_key, BIGNUM *pub_key,
  33                                DH *dh)
  34 {
  35     unsigned char be_key[128];
  36     int i, key_size;
  37     key_size = DH_compute_key(be_key, pub_key, dh);
  38     if (!key_size)
  39         return 0;
  40     memset(pair_key, 0, 128);
  41     for (i = 0; i < key_size; i++) {
  42         pair_key[i] = be_key[key_size - 1 - i];
  43     }
  44     return key_size;
  45 }
  46
  47 /*
  48  * Computes 256 bit Key exchange key as specified in RFC 4357
  49  */
  50 static int make_cp_exchange_key(BIGNUM *priv_key, EVP_PKEY *pubk,
  51                                 unsigned char *shared_key)
  52 {
  53     unsigned char dh_key[128];
  54     int ret;
  55     gost_hash_ctx hash_ctx;
  56     DH *dh = DH_new();
  57
  58     if (!dh)
  59         return 0;
  60     memset(dh_key, 0, 128);
  61     dh->g = BN_dup(pubk->pkey.dsa->g);
  62     dh->p = BN_dup(pubk->pkey.dsa->p);
  63     dh->priv_key = BN_dup(priv_key);
  64     ret =
  65         compute_pair_key_le(dh_key, ((DSA *)(EVP_PKEY_get0(pubk)))->pub_key,
  66                             dh);
  67     DH_free(dh);
  68     if (!ret)
  69         return 0;
  70     init_gost_hash_ctx(&hash_ctx, &GostR3411_94_CryptoProParamSet);
  71     start_hash(&hash_ctx);
  72     hash_block(&hash_ctx, dh_key, 128);
  73     finish_hash(&hash_ctx, shared_key);
  74     done_gost_hash_ctx(&hash_ctx);
  75     return 1;
  76 }
  77
  78 /* EVP_PKEY_METHOD callback derive. Implements VKO R 34.10-94 */
  79
  80 int pkey_gost94_derive(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *key, size_t *keylen)
  81 {
  82     EVP_PKEY *pubk = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(ctx);
  83     EVP_PKEY *mykey = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(ctx);
  84     *keylen = 32;
  85     if (key == NULL)
  86         return 1;
  87
  88     return make_cp_exchange_key(gost_get0_priv_key(mykey), pubk, key);
  89 }
  90
  91 /*
  92  * EVP_PKEY_METHOD callback encrypt for GOST R 34.10-94 cryptopro
  93  * modification
  94  */
  95
  96 int pkey_GOST94cp_encrypt(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *out,
  97                           size_t *outlen, const unsigned char *key,
  98                           size_t key_len)
  99 {
 100     GOST_KEY_TRANSPORT *gkt = NULL;
 101     unsigned char shared_key[32], ukm[8], crypted_key[44];
 102     const struct gost_cipher_info *param =
 103         get_encryption_params(OBJ_nid2obj
 104                               (NID_id_Gost28147_89_CryptoPro_A_ParamSet));
 105     EVP_PKEY *pubk = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(ctx);
 106     struct gost_pmeth_data *data = EVP_PKEY_CTX_get_data(ctx);
 107     gost_ctx cctx;
 108     int key_is_ephemeral = 1;
 109     int tmp_outlen;
 110     EVP_PKEY *mykey = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(ctx);
 111
 112     /* Do not use vizir cipher parameters with cryptopro */
 113     if (!get_gost_engine_param(GOST_PARAM_CRYPT_PARAMS)
 114         && param == gost_cipher_list) {
 115         param = gost_cipher_list + 1;
 116     }
 117
 118     if (mykey) {
 119         /* If key already set, it is not ephemeral */
 120         key_is_ephemeral = 0;
 121         if (!gost_get0_priv_key(mykey)) {
 122             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_ENCRYPT,
 123                     GOST_R_NO_PRIVATE_PART_OF_NON_EPHEMERAL_KEYPAIR);
 124             goto err;
 125         }
 126     } else {
 127         /* Otherwise generate ephemeral key */
 128         key_is_ephemeral = 1;
 129         if (out) {
 130             mykey = EVP_PKEY_new();
 131             EVP_PKEY_assign(mykey, EVP_PKEY_base_id(pubk), DSA_new());
 132             EVP_PKEY_copy_parameters(mykey, pubk);
 133             if (!gost_sign_keygen(EVP_PKEY_get0(mykey))) {
 134                 goto err;
 135             }
 136         }
 137     }
 138     if (out)
 139         make_cp_exchange_key(gost_get0_priv_key(mykey), pubk, shared_key);
 140     if (data->shared_ukm) {
 141         memcpy(ukm, data->shared_ukm, 8);
 142     } else if (out) {
 143         if (RAND_bytes(ukm, 8) <= 0) {
 144             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_ENCRYPT,
 145                     GOST_R_RANDOM_GENERATOR_FAILURE);
 146             goto err;
 147         }
 148     }
 149
 150     if (out) {
 151         gost_init(&cctx, param->sblock);
 152         keyWrapCryptoPro(&cctx, shared_key, ukm, key, crypted_key);
 153     }
 154     gkt = GOST_KEY_TRANSPORT_new();
 155     if (!gkt) {
 156         goto memerr;
 157     }
 158     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(gkt->key_agreement_info->eph_iv, ukm, 8)) {
 159         goto memerr;
 160     }
 161     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(gkt->key_info->imit, crypted_key + 40, 4)) {
 162         goto memerr;
 163     }
 164     if (!ASN1_OCTET_STRING_set
 165         (gkt->key_info->encrypted_key, crypted_key + 8, 32)) {
 166         goto memerr;
 167     }
 168     if (key_is_ephemeral) {
 169         if (!X509_PUBKEY_set
 170             (&gkt->key_agreement_info->ephem_key, out ? mykey : pubk)) {
 171             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_ENCRYPT,
 172                     GOST_R_CANNOT_PACK_EPHEMERAL_KEY);
 173             goto err;
 174         }
 175         if (out)
 176             EVP_PKEY_free(mykey);
 177     }
 178     ASN1_OBJECT_free(gkt->key_agreement_info->cipher);
 179     gkt->key_agreement_info->cipher = OBJ_nid2obj(param->nid);
 180     tmp_outlen = i2d_GOST_KEY_TRANSPORT(gkt, out ? &out : NULL);
 181     if (tmp_outlen <= 0) {
 182         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_ENCRYPT,
 183                 GOST_R_ERROR_PACKING_KEY_TRANSPORT_INFO);
 184         goto err;
 185     }
 186     *outlen = tmp_outlen;
 187     if (!key_is_ephemeral) {
 188         /* Set control "public key from client certificate used" */
 189         if (EVP_PKEY_CTX_ctrl(ctx, -1, -1, EVP_PKEY_CTRL_PEER_KEY, 3, NULL) <=
 190             0) {
 191             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_ENCRYPT, GOST_R_CTRL_CALL_FAILED);
 192             goto err;
 193         }
 194     }
 195     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 196     return 1;
 197  memerr:
 198     if (key_is_ephemeral) {
 199         EVP_PKEY_free(mykey);
 200     }
 201     GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_ENCRYPT, GOST_R_MALLOC_FAILURE);
 202  err:
 203     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 204     return -1;
 205 }
 206
 207 /*
 208  * EVP_PLEY_METHOD callback decrypt for GOST R 34.10-94 cryptopro
 209  * modification
 210  */
 211 int pkey_GOST94cp_decrypt(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *key,
 212                           size_t *key_len, const unsigned char *in,
 213                           size_t in_len)
 214 {
 215     const unsigned char *p = in;
 216     GOST_KEY_TRANSPORT *gkt = NULL;
 217     unsigned char wrappedKey[44];
 218     unsigned char sharedKey[32];
 219     gost_ctx cctx;
 220     const struct gost_cipher_info *param = NULL;
 221     EVP_PKEY *eph_key = NULL, *peerkey = NULL;
 222     EVP_PKEY *priv = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(ctx);
 223
 224     if (!key) {
 225         *key_len = 32;
 226         return 1;
 227     }
 228
 229     gkt = d2i_GOST_KEY_TRANSPORT(NULL, (const unsigned char **)&p, in_len);
 230     if (!gkt) {
 231         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_DECRYPT,
 232                 GOST_R_ERROR_PARSING_KEY_TRANSPORT_INFO);
 233         return 0;
 234     }
 235     eph_key = X509_PUBKEY_get(gkt->key_agreement_info->ephem_key);
 236     if (eph_key) {
 237         if (EVP_PKEY_derive_set_peer(ctx, eph_key) <= 0) {
 238             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_DECRYPT,
 239                     GOST_R_INCOMPATIBLE_PEER_KEY);
 240             goto err;
 241         }
 242     } else {
 243         /* Set control "public key from client certificate used" */
 244         if (EVP_PKEY_CTX_ctrl(ctx, -1, -1, EVP_PKEY_CTRL_PEER_KEY, 3, NULL) <=
 245             0) {
 246             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_DECRYPT, GOST_R_CTRL_CALL_FAILED);
 247             goto err;
 248         }
 249     }
 250     peerkey = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(ctx);
 251     if (!peerkey) {
 252         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_DECRYPT, GOST_R_NO_PEER_KEY);
 253         goto err;
 254     }
 255
 256     param = get_encryption_params(gkt->key_agreement_info->cipher);
 257     if (!param) {
 258         goto err;
 259     }
 260
 261     gost_init(&cctx, param->sblock);
 262     OPENSSL_assert(gkt->key_agreement_info->eph_iv->length == 8);
 263     memcpy(wrappedKey, gkt->key_agreement_info->eph_iv->data, 8);
 264     OPENSSL_assert(gkt->key_info->encrypted_key->length == 32);
 265     memcpy(wrappedKey + 8, gkt->key_info->encrypted_key->data, 32);
 266     OPENSSL_assert(gkt->key_info->imit->length == 4);
 267     memcpy(wrappedKey + 40, gkt->key_info->imit->data, 4);
 268     make_cp_exchange_key(gost_get0_priv_key(priv), peerkey, sharedKey);
 269     if (!keyUnwrapCryptoPro(&cctx, sharedKey, wrappedKey, key)) {
 270         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST94CP_DECRYPT,
 271                 GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 272         goto err;
 273     }
 274
 275     EVP_PKEY_free(eph_key);
 276     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 277     return 1;
 278  err:
 279     EVP_PKEY_free(eph_key);
 280     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 281     return -1;
 282 }