gost_ec_keyx.c

   1 /**********************************************************************
   2  *                        gost_ec_keyx.c                              *
   3  *                                                                    *
   4  *             Copyright (c) 2005-2013 Cryptocom LTD                  *
   5  *   Copyright (c) 2018,2020 Dmitry Belyavskiy <beldmit@gmail.com>    *
   6  *   Copyright (c) 2020 Billy Brumley <bbrumley@gmail.com>            *
   7  *                                                                    *
   8  *         This file is distributed under the same license as OpenSSL *
   9  *                                                                    *
  10  *   VK0 R 50.1.113-2016 / RFC 7836                                   *
  11  *   KEG R 1323565.1.020-2018                                         *
  12  *   VK0 34.10-2001 key exchange and GOST R 34.10-2001 (RFC 4357)     *
  13  *   based PKCS7/SMIME support                                        *
  14  *          Requires OpenSSL 0.9.9 for compilation                    *
  15  **********************************************************************/
  16 #include <openssl/evp.h>
  17 #include <openssl/err.h>
  18 #include <openssl/rand.h>
  19 #include <string.h>
  20 #include <openssl/objects.h>
  21 #include "gost89.h"
  22 #include "e_gost_err.h"
  23 #include "gost_keywrap.h"
  24 #include "gost_lcl.h"
  25
  26 /* Implementation of CryptoPro VKO 34.10-2001/2012 algorithm */
  27 int VKO_compute_key(unsigned char *shared_key,
  28                     const EC_POINT *pub_key, const EC_KEY *priv_key,
  29                     const unsigned char *ukm, const size_t ukm_size,
  30                     const int vko_dgst_nid)
  31 {
  32     unsigned char *databuf = NULL;
  33     BIGNUM *scalar = NULL, *X = NULL, *Y = NULL, *order = NULL;
  34     const EC_GROUP *grp = NULL;
  35     EC_POINT *pnt = NULL;
  36     BN_CTX *ctx = NULL;
  37     EVP_MD_CTX *mdctx = NULL;
  38     const EVP_MD *md = NULL;
  39     int buf_len, half_len;
  40     int ret = 0;
  41
  42     if ((ctx = BN_CTX_secure_new()) == NULL) {
  43         GOSTerr(GOST_F_VKO_COMPUTE_KEY, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
  44         return 0;
  45     }
  46     BN_CTX_start(ctx);
  47
  48     md = EVP_get_digestbynid(vko_dgst_nid);
  49     if (!md) {
  50         GOSTerr(GOST_F_VKO_COMPUTE_KEY, GOST_R_INVALID_DIGEST_TYPE);
  51         goto err;
  52     }
  53
  54     order = BN_CTX_get(ctx);
  55     grp = EC_KEY_get0_group(priv_key);
  56     scalar = BN_CTX_get(ctx);
  57     X = BN_CTX_get(ctx);
  58     EC_GROUP_get_order(grp, order, ctx);
  59
  60     if ((Y = BN_CTX_get(ctx)) == NULL
  61         || (pnt = EC_POINT_new(grp)) == NULL
  62         || BN_lebin2bn(ukm, ukm_size, scalar) == NULL
  63         || !BN_mod_mul(scalar, scalar, EC_KEY_get0_private_key(priv_key),
  64                        EC_GROUP_get0_order(grp), ctx))
  65         goto err;
  66
  67     /* these two curves have cofactor 4; the rest have cofactor 1 */
  68     switch (EC_GROUP_get_curve_name(grp)) {
  69         case NID_id_tc26_gost_3410_2012_256_paramSetA:
  70         case NID_id_tc26_gost_3410_2012_512_paramSetC:
  71             if (!BN_lshift(scalar, scalar, 2))
  72                 goto err;
  73             break;
  74     }
  75
  76     if (!gost_ec_point_mul(grp, pnt, NULL, pub_key, scalar, ctx)) {
  77         GOSTerr(GOST_F_VKO_COMPUTE_KEY, GOST_R_ERROR_POINT_MUL);
  78         goto err;
  79     }
  80     if (!EC_POINT_get_affine_coordinates(grp, pnt, X, Y, ctx)) {
  81         GOSTerr(GOST_F_VKO_COMPUTE_KEY, ERR_R_EC_LIB);
  82         goto err;
  83     }
  84
  85     half_len = BN_num_bytes(order);
  86     buf_len = 2 * half_len;
  87     if ((databuf = OPENSSL_malloc(buf_len)) == NULL) {
  88         GOSTerr(GOST_F_VKO_COMPUTE_KEY, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
  89         goto err;
  90     }
  91
  92     /*
  93      * Serialize elliptic curve point same way as we do it when saving key
  94      */
  95     if (BN_bn2lebinpad(X, databuf, half_len) != half_len
  96         || BN_bn2lebinpad(Y, databuf + half_len, half_len) != half_len)
  97         goto err;
  98
  99     if ((mdctx = EVP_MD_CTX_new()) == NULL) {
 100         GOSTerr(GOST_F_VKO_COMPUTE_KEY, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 101         goto err;
 102     }
 103
 104     if (EVP_MD_CTX_init(mdctx) == 0
 105         || EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, NULL) == 0
 106         || EVP_DigestUpdate(mdctx, databuf, buf_len) == 0
 107         || EVP_DigestFinal_ex(mdctx, shared_key, NULL) == 0) {
 108         GOSTerr(GOST_F_VKO_COMPUTE_KEY, ERR_R_EVP_LIB);
 109         goto err;
 110     }
 111
 112     ret = (EVP_MD_size(md) > 0) ? EVP_MD_size(md) : 0;
 113
 114  err:
 115     BN_CTX_end(ctx);
 116     BN_CTX_free(ctx);
 117     EC_POINT_free(pnt);
 118     EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 119     OPENSSL_free(databuf);
 120
 121     return ret;
 122 }
 123
 124 /*
 125  * KEG Algorithm described in R 1323565.1.020-2018 6.4.5.1.
 126  * keyout expected to be 64 bytes
 127  * */
 128 static int gost_keg(const unsigned char *ukm_source, int pkey_nid,
 129                     const EC_POINT *pub_key, const EC_KEY *priv_key,
 130                     unsigned char *keyout)
 131 {
 132 /* Adjust UKM */
 133     unsigned char real_ukm[16];
 134     size_t keylen = 0;
 135
 136     memset(real_ukm, 0, 16);
 137     if (memcmp(ukm_source, real_ukm, 16) == 0)
 138         real_ukm[15] = 1;
 139     else {
 140         memcpy(real_ukm, ukm_source, 16);
 141         BUF_reverse(real_ukm, NULL, 16);
 142     }
 143
 144     switch (pkey_nid) {
 145     case NID_id_GostR3410_2012_512:
 146         keylen =
 147             VKO_compute_key(keyout, pub_key, priv_key, real_ukm, 16,
 148                             NID_id_GostR3411_2012_512);
 149         return (keylen) ? keylen : 0;
 150         break;
 151
 152     case NID_id_GostR3410_2012_256:
 153         {
 154             unsigned char tmpkey[32];
 155             keylen =
 156               VKO_compute_key(tmpkey, pub_key, priv_key, real_ukm, 16,
 157                   NID_id_GostR3411_2012_256);
 158
 159             if (keylen == 0)
 160                 return 0;
 161
 162             if (gost_kdftree2012_256
 163                 (keyout, 64, tmpkey, 32, (const unsigned char *)"kdf tree", 8,
 164                  ukm_source + 16, 8, 1) > 0)
 165                 keylen = 64;
 166             else
 167                 keylen = 0;
 168
 169             OPENSSL_cleanse(tmpkey, 32);
 170             return (keylen) ? keylen : 0;
 171         }
 172     default:
 173         return 0;
 174     }
 175 }
 176
 177 int pkey_gost_ec_compute_key(void *out, size_t outlen, const EC_POINT *pub_key,
 178                              const EC_KEY *eckey)
 179 {
 180     BN_CTX *ctx;
 181     EC_POINT *tmp = NULL;
 182     BIGNUM *x = NULL;
 183     const BIGNUM *priv_key;
 184     const EC_GROUP *group;
 185     int ret = 0;
 186     size_t buflen,len;
 187     unsigned char *buf = NULL;
 188     int nid;
 189
 190     if (outlen > INT_MAX) {
 191         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, EC_R_INVALID_OUTPUT_LENGTH);
 192         return 0;
 193     }
 194
 195     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 196         goto err;
 197     BN_CTX_start(ctx);
 198     x = BN_CTX_get(ctx);
 199     if (x == NULL) {
 200         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 201         goto err;
 202     }
 203
 204     priv_key = EC_KEY_get0_private_key(eckey);
 205     if (priv_key == NULL) {
 206         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, EC_R_MISSING_PRIVATE_KEY);
 207         goto err;
 208     }
 209
 210     group = EC_KEY_get0_group(eckey);
 211
 212     nid = EC_GROUP_get_curve_name(group);
 213     if (nid == NID_id_tc26_gost_3410_2012_256_paramSetA
 214         || nid == NID_id_tc26_gost_3410_2012_512_paramSetC) {
 215         if (!EC_GROUP_get_cofactor(group, x, NULL) ||
 216             // or use BN_mul(...)
 217             !BN_mod_mul(x, x, priv_key, EC_GROUP_get0_order(group), ctx)) {
 218             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 219             goto err;
 220         }
 221         priv_key = x;
 222     }
 223
 224     if ((tmp = EC_POINT_new(group)) == NULL) {
 225         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 226         goto err;
 227     }
 228
 229     if (!gost_ec_point_mul(group, tmp, NULL, pub_key, priv_key, ctx)) {
 230         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, EC_R_POINT_ARITHMETIC_FAILURE);
 231         goto err;
 232     }
 233
 234     if (!EC_POINT_get_affine_coordinates(group, tmp, x, NULL, ctx)) {
 235         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, EC_R_POINT_ARITHMETIC_FAILURE);
 236         goto err;
 237     }
 238
 239     buflen = (EC_GROUP_get_degree(group) + 7) / 8;
 240     len = BN_num_bytes(x);
 241     if (len > buflen) {
 242         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 243         goto err;
 244     }
 245     if ((buf = OPENSSL_malloc(buflen)) == NULL) {
 246         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 247         goto err;
 248     }
 249
 250     if (buflen != BN_bn2lebinpad(x, buf, buflen)) {
 251         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_COMPUTE_KEY, ERR_R_BN_LIB);
 252         goto err;
 253     }
 254
 255     if (outlen > buflen)
 256         outlen = buflen;
 257     memcpy(out, buf, outlen);
 258     OPENSSL_clear_free(buf, buflen);
 259
 260     ret = outlen;
 261
 262  err:
 263     EC_POINT_clear_free(tmp);
 264     BN_CTX_end(ctx);
 265     BN_CTX_free(ctx);
 266     return ret;
 267 }
 268
 269 int pkey_gost_ec_2020_derive(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *key,
 270                              size_t *keylen)
 271 {
 272     int ret;
 273     size_t outlen;
 274     const EC_POINT *pubkey = NULL;
 275     EC_KEY *eckey;
 276     EVP_PKEY *my_key = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(ctx);
 277     EVP_PKEY *peer_key = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(ctx);
 278
 279     if (!my_key || !peer_key) {
 280         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_EC_2020_DERIVE, EC_R_KEYS_NOT_SET);
 281         return 0;
 282     }
 283
 284     eckey = EVP_PKEY_get0(my_key);
 285
 286     if (!key) {
 287         const EC_GROUP *group;
 288         group = EC_KEY_get0_group(eckey);
 289         *keylen = (EC_GROUP_get_degree(group) + 7) / 8;
 290         return 1;
 291     }
 292     pubkey = EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(peer_key));
 293
 294     /*
 295      * if *outlen is less than maximum size, the result is truncated.
 296      * (is it error or not?)
 297      */
 298
 299     outlen = *keylen;
 300
 301     ret = pkey_gost_ec_compute_key(key, outlen, pubkey, eckey);
 302     if (ret <= 0)
 303         return 0;
 304     *keylen = ret;
 305     return 1;
 306 }
 307
 308 /*
 309  * EVP_PKEY_METHOD callback derive.
 310  * Implements VKO R 34.10-2001/2012 algorithms
 311  */
 312 /*
 313  * Backend for EVP_PKEY_derive()
 314  * It have KEG mode (default) and VKO mode (enable by EVP_PKEY_CTRL_SET_VKO).
 315  */
 316 int pkey_gost_ec_derive(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *key, size_t *keylen)
 317 {
 318     /*
 319      * Public key of peer in the ctx field peerkey
 320      * Our private key in the ctx pkey
 321      * ukm is in the algorithm specific context data
 322      */
 323     EVP_PKEY *my_key = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(ctx);
 324     EVP_PKEY *peer_key = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(ctx);
 325     struct gost_pmeth_data *data = EVP_PKEY_CTX_get_data(ctx);
 326     int dgst_nid = NID_undef;
 327
 328     if (!data || data->shared_ukm_size == 0) {
 329         return pkey_gost_ec_2020_derive(ctx, key, keylen);
 330     }
 331
 332     /* VKO */
 333     if (data->vko_dgst_nid) {
 334         if (!key) {
 335             *keylen = data->vko_dgst_nid == NID_id_GostR3411_2012_256? 32 : 64;
 336             return 1;
 337         }
 338         *keylen = VKO_compute_key(key,
 339                                   EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(peer_key)),
 340                                   (EC_KEY *)EVP_PKEY_get0(my_key),
 341                                   data->shared_ukm, data->shared_ukm_size,
 342                                   data->vko_dgst_nid);
 343         return (*keylen) ? 1 : 0;
 344     }
 345
 346     /*
 347      * shared_ukm_size = 8 stands for pre-2018 cipher suites
 348      * It means 32 bytes of key length, 8 byte UKM, 32-bytes hash
 349      *
 350      * shared_ukm_size = 32 stands for post-2018 cipher suites
 351      * It means 64 bytes of shared_key, 16 bytes of UKM and either
 352      * 64 bytes of hash or 64 bytes of TLSTREE output
 353      * */
 354
 355     switch (data->shared_ukm_size) {
 356     case 8:
 357         {
 358             if (key == NULL) {
 359                 *keylen = 32;
 360                 return 1;
 361             }
 362             EVP_PKEY_get_default_digest_nid(my_key, &dgst_nid);
 363             if (dgst_nid == NID_id_GostR3411_2012_512)
 364                 dgst_nid = NID_id_GostR3411_2012_256;
 365
 366             *keylen =
 367                 VKO_compute_key(key,
 368                                 EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(peer_key)),
 369                                 (EC_KEY *)EVP_PKEY_get0(my_key),
 370                                 data->shared_ukm, 8, dgst_nid);
 371             return (*keylen) ? 1 : 0;
 372         }
 373         break;
 374     case 32:
 375         {
 376             if (key == NULL) {
 377                 *keylen = 64;
 378                 return 1;
 379             }
 380
 381             *keylen = gost_keg(data->shared_ukm, EVP_PKEY_id(my_key),
 382                                EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(peer_key)),
 383                                (EC_KEY *)EVP_PKEY_get0(my_key), key);
 384             return (*keylen) ? 1 : 0;
 385         }
 386
 387         break;
 388     default:
 389         return 0;
 390     }
 391 }
 392
 393 /*
 394  * Generates ephemeral key based on pubk algorithm computes shared key using
 395  * VKO and returns filled up GOST_KEY_TRANSPORT structure
 396  */
 397
 398 /*
 399  * EVP_PKEY_METHOD callback encrypt
 400  * Implementation of GOST2001/12 key transport, cryptopro variation
 401  */
 402
 403 static int pkey_GOST_ECcp_encrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *out,
 404                            size_t *out_len, const unsigned char *key,
 405                            size_t key_len)
 406 {
 407     GOST_KEY_TRANSPORT *gkt = NULL;
 408     EVP_PKEY *pubk = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(pctx);
 409     struct gost_pmeth_data *data = EVP_PKEY_CTX_get_data(pctx);
 410     int pkey_nid = EVP_PKEY_base_id(pubk);
 411     ASN1_OBJECT *crypt_params_obj = (pkey_nid == NID_id_GostR3410_2001 || pkey_nid == NID_id_GostR3410_2001DH) ?
 412         OBJ_nid2obj(NID_id_Gost28147_89_CryptoPro_A_ParamSet) :
 413         OBJ_nid2obj(NID_id_tc26_gost_28147_param_Z);
 414     const struct gost_cipher_info *param =
 415         get_encryption_params(crypt_params_obj);
 416     unsigned char ukm[8], shared_key[32], crypted_key[44];
 417     int ret = 0;
 418     int key_is_ephemeral = 1;
 419     gost_ctx cctx;
 420     EVP_PKEY *sec_key = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(pctx);
 421     if (data->shared_ukm_size) {
 422         memcpy(ukm, data->shared_ukm, 8);
 423     } else {
 424         if (RAND_bytes(ukm, 8) <= 0) {
 425             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT, GOST_R_RNG_ERROR);
 426             return 0;
 427         }
 428     }
 429     if (!param)
 430         goto err;
 431     /* Check for private key in the peer_key of context */
 432     if (sec_key) {
 433         key_is_ephemeral = 0;
 434         if (!gost_get0_priv_key(sec_key)) {
 435             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT,
 436                     GOST_R_NO_PRIVATE_PART_OF_NON_EPHEMERAL_KEYPAIR);
 437             goto err;
 438         }
 439     } else {
 440         key_is_ephemeral = 1;
 441         if (out) {
 442             sec_key = EVP_PKEY_new();
 443             if (!EVP_PKEY_assign(sec_key, EVP_PKEY_base_id(pubk), EC_KEY_new())
 444                 || !EVP_PKEY_copy_parameters(sec_key, pubk)
 445                 || !gost_ec_keygen(EVP_PKEY_get0(sec_key))) {
 446                 GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT,
 447                         GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 448                 goto err;
 449             }
 450         }
 451     }
 452     if (out) {
 453         int dgst_nid = NID_undef;
 454         EVP_PKEY_get_default_digest_nid(pubk, &dgst_nid);
 455         if (dgst_nid == NID_id_GostR3411_2012_512)
 456             dgst_nid = NID_id_GostR3411_2012_256;
 457
 458         if (!VKO_compute_key(shared_key,
 459                              EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(pubk)),
 460                              EVP_PKEY_get0(sec_key), ukm, 8, dgst_nid)) {
 461             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT,
 462                     GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 463             goto err;
 464         }
 465         gost_init(&cctx, param->sblock);
 466         keyWrapCryptoPro(&cctx, shared_key, ukm, key, crypted_key);
 467     }
 468     gkt = GOST_KEY_TRANSPORT_new();
 469     if (!gkt) {
 470         goto err;
 471     }
 472     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(gkt->key_agreement_info->eph_iv, ukm, 8)) {
 473         goto err;
 474     }
 475     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(gkt->key_info->imit, crypted_key + 40, 4)) {
 476         goto err;
 477     }
 478     if (!ASN1_OCTET_STRING_set
 479         (gkt->key_info->encrypted_key, crypted_key + 8, 32)) {
 480         goto err;
 481     }
 482     if (key_is_ephemeral) {
 483         if (!X509_PUBKEY_set
 484             (&gkt->key_agreement_info->ephem_key, out ? sec_key : pubk)) {
 485             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT,
 486                     GOST_R_CANNOT_PACK_EPHEMERAL_KEY);
 487             goto err;
 488         }
 489     }
 490     ASN1_OBJECT_free(gkt->key_agreement_info->cipher);
 491     gkt->key_agreement_info->cipher = OBJ_nid2obj(param->nid);
 492     if (key_is_ephemeral)
 493         EVP_PKEY_free(sec_key);
 494     if (!key_is_ephemeral) {
 495         /* Set control "public key from client certificate used" */
 496         if (EVP_PKEY_CTX_ctrl(pctx, -1, -1, EVP_PKEY_CTRL_PEER_KEY, 3, NULL)
 497             <= 0) {
 498             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT, GOST_R_CTRL_CALL_FAILED);
 499             goto err;
 500         }
 501     }
 502     if ((*out_len = i2d_GOST_KEY_TRANSPORT(gkt, out ? &out : NULL)) > 0)
 503         ret = 1;
 504     OPENSSL_cleanse(shared_key, sizeof(shared_key));
 505     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 506     return ret;
 507  err:
 508     OPENSSL_cleanse(shared_key, sizeof(shared_key));
 509     if (key_is_ephemeral)
 510         EVP_PKEY_free(sec_key);
 511     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 512     return -1;
 513 }
 514
 515 /*
 516  * EVP_PKEY_METHOD callback decrypt
 517  * Implementation of GOST2018 key transport
 518  */
 519 static int pkey_gost2018_encrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *out,
 520                           size_t *out_len, const unsigned char *key,
 521                           size_t key_len)
 522 {
 523     PSKeyTransport_gost *pst = NULL;
 524     EVP_PKEY *pubk = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(pctx);
 525     struct gost_pmeth_data *data = EVP_PKEY_CTX_get_data(pctx);
 526     int pkey_nid = EVP_PKEY_base_id(pubk);
 527     unsigned char expkeys[64];
 528     EVP_PKEY *sec_key = NULL;
 529     int ret = 0;
 530     int mac_nid = NID_undef;
 531     size_t mac_len = 0;
 532     int exp_len = 0, iv_len = 0;
 533     unsigned char *exp_buf = NULL;
 534     int key_is_ephemeral = 0;
 535     int res_len = 0;
 536
 537     switch (data->cipher_nid) {
 538     case NID_magma_ctr:
 539         mac_nid = NID_magma_mac;
 540         mac_len = 8;
 541         iv_len = 4;
 542         break;
 543     case NID_grasshopper_ctr:
 544         mac_nid = NID_grasshopper_mac;
 545         mac_len = 16;
 546         iv_len = 8;
 547         break;
 548     default:
 549         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, GOST_R_INVALID_CIPHER);
 550         return -1;
 551         break;
 552     }
 553     exp_len = key_len + mac_len;
 554     exp_buf = OPENSSL_malloc(exp_len);
 555     if (!exp_buf) {
 556         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 557         return -1;
 558     }
 559
 560     sec_key = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(pctx);
 561     if (!sec_key)
 562     {
 563       sec_key = EVP_PKEY_new();
 564       if (sec_key == NULL) {
 565         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE );
 566         goto err;
 567       }
 568
 569       if (!EVP_PKEY_assign(sec_key, EVP_PKEY_base_id(pubk), EC_KEY_new())
 570           || !EVP_PKEY_copy_parameters(sec_key, pubk)
 571           || !gost_ec_keygen(EVP_PKEY_get0(sec_key))) {
 572         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT,
 573             GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 574         goto err;
 575       }
 576       key_is_ephemeral = 1;
 577     }
 578
 579     if (data->shared_ukm_size == 0) {
 580         if (RAND_bytes(data->shared_ukm, 32) <= 0) {
 581             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 582             goto err;
 583         }
 584         data->shared_ukm_size = 32;
 585     }
 586
 587     if (gost_keg(data->shared_ukm, pkey_nid,
 588                  EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(pubk)),
 589                  EVP_PKEY_get0(sec_key), expkeys) <= 0) {
 590         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT,
 591                 GOST_R_ERROR_COMPUTING_EXPORT_KEYS);
 592         goto err;
 593     }
 594
 595     if (gost_kexp15(key, key_len, data->cipher_nid, expkeys + 32,
 596                     mac_nid, expkeys + 0, data->shared_ukm + 24, iv_len,
 597                     exp_buf, &exp_len) <= 0) {
 598         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, GOST_R_CANNOT_PACK_EPHEMERAL_KEY);
 599         goto err;
 600     }
 601
 602     pst = PSKeyTransport_gost_new();
 603     if (!pst) {
 604         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 605         goto err;
 606     }
 607
 608     pst->ukm = ASN1_OCTET_STRING_new();
 609     if (pst->ukm == NULL) {
 610         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 611         goto err;
 612     }
 613
 614     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(pst->ukm, data->shared_ukm, data->shared_ukm_size)) {
 615         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 616         goto err;
 617     }
 618
 619     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(pst->psexp, exp_buf, exp_len)) {
 620         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 621         goto err;
 622     }
 623
 624     if (!X509_PUBKEY_set(&pst->ephem_key, out ? sec_key : pubk)) {
 625         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, GOST_R_CANNOT_PACK_EPHEMERAL_KEY);
 626         goto err;
 627     }
 628
 629     res_len = i2d_PSKeyTransport_gost(pst, NULL);
 630     if (res_len <= 0) {
 631         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_ASN1_LIB);
 632         goto err;
 633     }
 634
 635     if (out == NULL) {
 636         *out_len = res_len;
 637         ret = 1;
 638     } else {
 639         if ((size_t)res_len > *out_len) {
 640             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, GOST_R_INVALID_BUFFER_SIZE);
 641             goto err;
 642         }
 643         if ((*out_len = i2d_PSKeyTransport_gost(pst, &out)) > 0)
 644             ret = 1;
 645         else
 646             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_ASN1_LIB);
 647     }
 648
 649  err:
 650     OPENSSL_cleanse(expkeys, sizeof(expkeys));
 651     if (key_is_ephemeral)
 652         EVP_PKEY_free(sec_key);
 653
 654     PSKeyTransport_gost_free(pst);
 655     OPENSSL_free(exp_buf);
 656     return ret;
 657 }
 658
 659 int pkey_gost_encrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *out,
 660                       size_t *out_len, const unsigned char *key, size_t key_len)
 661 {
 662   struct gost_pmeth_data *gctx = EVP_PKEY_CTX_get_data(pctx);
 663   switch (gctx->cipher_nid)
 664   {
 665     case NID_id_Gost28147_89:
 666     case NID_undef: /* FIXME */
 667       return pkey_GOST_ECcp_encrypt(pctx, out, out_len, key, key_len);
 668       break;
 669     case NID_kuznyechik_ctr:
 670     case NID_magma_ctr:
 671       return pkey_gost2018_encrypt(pctx, out, out_len, key, key_len);
 672       break;
 673     default:
 674       GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ENCRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 675       return -1;
 676   }
 677 }
 678
 679 /*
 680  * EVP_PKEY_METHOD callback decrypt
 681  * Implementation of GOST2001/12 key transport, cryptopro variation
 682  */
 683 static int pkey_GOST_ECcp_decrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *key,
 684                            size_t *key_len, const unsigned char *in,
 685                            size_t in_len)
 686 {
 687     const unsigned char *p = in;
 688     EVP_PKEY *priv = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(pctx);
 689     GOST_KEY_TRANSPORT *gkt = NULL;
 690     int ret = 0;
 691     unsigned char wrappedKey[44];
 692     unsigned char sharedKey[32];
 693     gost_ctx ctx;
 694     const struct gost_cipher_info *param = NULL;
 695     EVP_PKEY *eph_key = NULL, *peerkey = NULL;
 696     int dgst_nid = NID_undef;
 697
 698     if (!key) {
 699         *key_len = 32;
 700         return 1;
 701     }
 702     gkt = d2i_GOST_KEY_TRANSPORT(NULL, (const unsigned char **)&p, in_len);
 703     if (!gkt) {
 704         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT,
 705                 GOST_R_ERROR_PARSING_KEY_TRANSPORT_INFO);
 706         return -1;
 707     }
 708
 709     /* If key transport structure contains public key, use it */
 710     eph_key = X509_PUBKEY_get(gkt->key_agreement_info->ephem_key);
 711     if (eph_key) {
 712         if (EVP_PKEY_derive_set_peer(pctx, eph_key) <= 0) {
 713             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT,
 714                     GOST_R_INCOMPATIBLE_PEER_KEY);
 715             goto err;
 716         }
 717     } else {
 718         /* Set control "public key from client certificate used" */
 719         if (EVP_PKEY_CTX_ctrl(pctx, -1, -1, EVP_PKEY_CTRL_PEER_KEY, 3, NULL)
 720             <= 0) {
 721             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT, GOST_R_CTRL_CALL_FAILED);
 722             goto err;
 723         }
 724     }
 725     peerkey = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(pctx);
 726     if (!peerkey) {
 727         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT, GOST_R_NO_PEER_KEY);
 728         goto err;
 729     }
 730
 731     param = get_encryption_params(gkt->key_agreement_info->cipher);
 732     if (!param) {
 733         goto err;
 734     }
 735
 736     gost_init(&ctx, param->sblock);
 737     OPENSSL_assert(gkt->key_agreement_info->eph_iv->length == 8);
 738     memcpy(wrappedKey, gkt->key_agreement_info->eph_iv->data, 8);
 739     OPENSSL_assert(gkt->key_info->encrypted_key->length == 32);
 740     memcpy(wrappedKey + 8, gkt->key_info->encrypted_key->data, 32);
 741     OPENSSL_assert(gkt->key_info->imit->length == 4);
 742     memcpy(wrappedKey + 40, gkt->key_info->imit->data, 4);
 743
 744     EVP_PKEY_get_default_digest_nid(priv, &dgst_nid);
 745     if (dgst_nid == NID_id_GostR3411_2012_512)
 746         dgst_nid = NID_id_GostR3411_2012_256;
 747
 748     if (!VKO_compute_key(sharedKey,
 749                          EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(peerkey)),
 750                          EVP_PKEY_get0(priv), wrappedKey, 8, dgst_nid)) {
 751         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT,
 752                 GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 753         goto err;
 754     }
 755     if (!keyUnwrapCryptoPro(&ctx, sharedKey, wrappedKey, key)) {
 756         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT,
 757                 GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 758         goto err;
 759     }
 760
 761     ret = 1;
 762  err:
 763     OPENSSL_cleanse(sharedKey, sizeof(sharedKey));
 764     EVP_PKEY_free(eph_key);
 765     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 766     return ret;
 767 }
 768
 769 /*
 770  * EVP_PKEY_METHOD callback decrypt
 771  * Implementation of GOST2018 key transport
 772  */
 773 static int pkey_gost2018_decrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *key,
 774                           size_t *key_len, const unsigned char *in,
 775                           size_t in_len)
 776 {
 777     const unsigned char *p = in;
 778     struct gost_pmeth_data *data = EVP_PKEY_CTX_get_data(pctx);
 779     EVP_PKEY *priv = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(pctx);
 780     PSKeyTransport_gost *pst = NULL;
 781     int ret = 0;
 782     unsigned char expkeys[64];
 783     EVP_PKEY *eph_key = NULL;
 784     int pkey_nid = EVP_PKEY_base_id(priv);
 785     int mac_nid = NID_undef;
 786     int iv_len = 0;
 787
 788     switch (data->cipher_nid) {
 789     case NID_magma_ctr:
 790         mac_nid = NID_magma_mac;
 791         iv_len = 4;
 792         break;
 793     case NID_grasshopper_ctr:
 794         mac_nid = NID_grasshopper_mac;
 795         iv_len = 8;
 796         break;
 797     default:
 798         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT, GOST_R_INVALID_CIPHER);
 799         return -1;
 800         break;
 801     }
 802     if (!key) {
 803         *key_len = 32;
 804         return 1;
 805     }
 806
 807     pst = d2i_PSKeyTransport_gost(NULL, (const unsigned char **)&p, in_len);
 808     if (!pst) {
 809         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT,
 810                 GOST_R_ERROR_PARSING_KEY_TRANSPORT_INFO);
 811         return -1;
 812     }
 813
 814     eph_key = X509_PUBKEY_get(pst->ephem_key);
 815 /*
 816  * TODO beldmit
 817    1.  Checks the next three conditions fulfilling and terminates the
 818    connection with fatal error if not.
 819
 820    o  Q_eph is on the same curve as server public key;
 821
 822    o  Q_eph is not equal to zero point;
 823
 824    o  q * Q_eph is not equal to zero point.
 825 */
 826     if (eph_key == NULL || priv == NULL || data == NULL) {
 827        GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT,
 828                GOST_R_ERROR_COMPUTING_EXPORT_KEYS);
 829        ret = 0;
 830        goto err;
 831     }
 832
 833     if (data->shared_ukm_size == 0 && pst->ukm != NULL) {
 834         if (EVP_PKEY_CTX_ctrl(pctx, -1, -1, EVP_PKEY_CTRL_SET_IV,
 835         ASN1_STRING_length(pst->ukm), (void *)ASN1_STRING_get0_data(pst->ukm)) < 0) {
 836             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT, GOST_R_UKM_NOT_SET);
 837             goto err;
 838         }
 839     }
 840
 841     if (gost_keg(data->shared_ukm, pkey_nid,
 842                  EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(eph_key)),
 843                  EVP_PKEY_get0(priv), expkeys) <= 0) {
 844         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT,
 845                 GOST_R_ERROR_COMPUTING_EXPORT_KEYS);
 846         goto err;
 847     }
 848
 849     if (gost_kimp15(ASN1_STRING_get0_data(pst->psexp),
 850                     ASN1_STRING_length(pst->psexp), data->cipher_nid,
 851                     expkeys + 32, mac_nid, expkeys + 0, data->shared_ukm + 24,
 852                     iv_len, key) <= 0) {
 853         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT, GOST_R_CANNOT_UNPACK_EPHEMERAL_KEY);
 854         goto err;
 855     }
 856
 857     ret = 1;
 858  err:
 859     OPENSSL_cleanse(expkeys, sizeof(expkeys));
 860     EVP_PKEY_free(eph_key);
 861     PSKeyTransport_gost_free(pst);
 862     return ret;
 863 }
 864
 865 int pkey_gost_decrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *key,
 866                       size_t *key_len, const unsigned char *in, size_t in_len)
 867 {
 868     struct gost_pmeth_data *gctx = EVP_PKEY_CTX_get_data(pctx);
 869     switch (gctx->cipher_nid)
 870     {
 871         case NID_id_Gost28147_89:
 872         case NID_undef: /* FIXME */
 873             return pkey_GOST_ECcp_decrypt(pctx, key, key_len, in, in_len);
 874         case NID_kuznyechik_ctr:
 875         case NID_magma_ctr:
 876             return pkey_gost2018_decrypt(pctx, key, key_len, in, in_len);
 877         default:
 878       GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_DECRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 879       return -1;
 880     }
 881 }
 882 /* vim: set expandtab cinoptions=\:0,l1,t0,g0,(0 sw=4 : */