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     int res_len = 0;
 422
 423     if (data->shared_ukm_size) {
 424         memcpy(ukm, data->shared_ukm, 8);
 425     } else {
 426         if (RAND_bytes(ukm, 8) <= 0) {
 427             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT, GOST_R_RNG_ERROR);
 428             return 0;
 429         }
 430     }
 431     if (!param)
 432         goto err;
 433     /* Check for private key in the peer_key of context */
 434     if (sec_key) {
 435         key_is_ephemeral = 0;
 436         if (!gost_get0_priv_key(sec_key)) {
 437             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT,
 438                     GOST_R_NO_PRIVATE_PART_OF_NON_EPHEMERAL_KEYPAIR);
 439             goto err;
 440         }
 441     } else {
 442         key_is_ephemeral = 1;
 443         if (out) {
 444             sec_key = EVP_PKEY_new();
 445             if (!EVP_PKEY_assign(sec_key, EVP_PKEY_base_id(pubk), EC_KEY_new())
 446                 || !EVP_PKEY_copy_parameters(sec_key, pubk)
 447                 || !gost_ec_keygen(EVP_PKEY_get0(sec_key))) {
 448                 GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT,
 449                         GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 450                 goto err;
 451             }
 452         }
 453     }
 454     if (out) {
 455         int dgst_nid = NID_undef;
 456         EVP_PKEY_get_default_digest_nid(pubk, &dgst_nid);
 457         if (dgst_nid == NID_id_GostR3411_2012_512)
 458             dgst_nid = NID_id_GostR3411_2012_256;
 459
 460         if (!VKO_compute_key(shared_key,
 461                              EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(pubk)),
 462                              EVP_PKEY_get0(sec_key), ukm, 8, dgst_nid)) {
 463             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT,
 464                     GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 465             goto err;
 466         }
 467         gost_init(&cctx, param->sblock);
 468         keyWrapCryptoPro(&cctx, shared_key, ukm, key, crypted_key);
 469     }
 470     gkt = GOST_KEY_TRANSPORT_new();
 471     if (!gkt) {
 472         goto err;
 473     }
 474     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(gkt->key_agreement_info->eph_iv, ukm, 8)) {
 475         goto err;
 476     }
 477     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(gkt->key_info->imit, crypted_key + 40, 4)) {
 478         goto err;
 479     }
 480     if (!ASN1_OCTET_STRING_set
 481         (gkt->key_info->encrypted_key, crypted_key + 8, 32)) {
 482         goto err;
 483     }
 484     if (key_is_ephemeral) {
 485         if (!X509_PUBKEY_set
 486             (&gkt->key_agreement_info->ephem_key, out ? sec_key : pubk)) {
 487             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT,
 488                     GOST_R_CANNOT_PACK_EPHEMERAL_KEY);
 489             goto err;
 490         }
 491     }
 492     ASN1_OBJECT_free(gkt->key_agreement_info->cipher);
 493     gkt->key_agreement_info->cipher = OBJ_nid2obj(param->nid);
 494     if (key_is_ephemeral)
 495         EVP_PKEY_free(sec_key);
 496     if (!key_is_ephemeral) {
 497         /* Set control "public key from client certificate used" */
 498         if (EVP_PKEY_CTX_ctrl(pctx, -1, -1, EVP_PKEY_CTRL_PEER_KEY, 3, NULL)
 499             <= 0) {
 500             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT, GOST_R_CTRL_CALL_FAILED);
 501             goto err;
 502         }
 503     }
 504     res_len = i2d_GOST_KEY_TRANSPORT(gkt, NULL);
 505     if (res_len <= 0) {
 506         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT, ERR_R_ASN1_LIB);
 507         goto err;
 508     }
 509
 510     if (out == NULL) {
 511         *out_len = res_len;
 512         ret = 1;
 513     } else {
 514         if ((size_t)res_len > *out_len) {
 515             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT, GOST_R_INVALID_BUFFER_SIZE);
 516             goto err;
 517         }
 518         if ((*out_len = i2d_GOST_KEY_TRANSPORT(gkt, &out)) > 0)
 519             ret = 1;
 520         else
 521             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_ENCRYPT, ERR_R_ASN1_LIB);
 522     }
 523
 524     OPENSSL_cleanse(shared_key, sizeof(shared_key));
 525     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 526     return ret;
 527  err:
 528     OPENSSL_cleanse(shared_key, sizeof(shared_key));
 529     if (key_is_ephemeral)
 530         EVP_PKEY_free(sec_key);
 531     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 532     return -1;
 533 }
 534
 535 /*
 536  * EVP_PKEY_METHOD callback decrypt
 537  * Implementation of GOST2018 key transport
 538  */
 539 static int pkey_gost2018_encrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *out,
 540                           size_t *out_len, const unsigned char *key,
 541                           size_t key_len)
 542 {
 543     PSKeyTransport_gost *pst = NULL;
 544     EVP_PKEY *pubk = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(pctx);
 545     struct gost_pmeth_data *data = EVP_PKEY_CTX_get_data(pctx);
 546     int pkey_nid = EVP_PKEY_base_id(pubk);
 547     unsigned char expkeys[64];
 548     EVP_PKEY *sec_key = NULL;
 549     int ret = 0;
 550     int mac_nid = NID_undef;
 551     size_t mac_len = 0;
 552     int exp_len = 0, iv_len = 0;
 553     unsigned char *exp_buf = NULL;
 554     int key_is_ephemeral = 0;
 555     int res_len = 0;
 556
 557     switch (data->cipher_nid) {
 558     case NID_magma_ctr:
 559         mac_nid = NID_magma_mac;
 560         mac_len = 8;
 561         iv_len = 4;
 562         break;
 563     case NID_grasshopper_ctr:
 564         mac_nid = NID_grasshopper_mac;
 565         mac_len = 16;
 566         iv_len = 8;
 567         break;
 568     default:
 569         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, GOST_R_INVALID_CIPHER);
 570         return -1;
 571         break;
 572     }
 573     exp_len = key_len + mac_len;
 574     exp_buf = OPENSSL_malloc(exp_len);
 575     if (!exp_buf) {
 576         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 577         return -1;
 578     }
 579
 580     sec_key = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(pctx);
 581     if (!sec_key)
 582     {
 583       sec_key = EVP_PKEY_new();
 584       if (sec_key == NULL) {
 585         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE );
 586         goto err;
 587       }
 588
 589       if (!EVP_PKEY_assign(sec_key, EVP_PKEY_base_id(pubk), EC_KEY_new())
 590           || !EVP_PKEY_copy_parameters(sec_key, pubk)
 591           || !gost_ec_keygen(EVP_PKEY_get0(sec_key))) {
 592         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT,
 593             GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 594         goto err;
 595       }
 596       key_is_ephemeral = 1;
 597     }
 598
 599     if (data->shared_ukm_size == 0) {
 600         if (RAND_bytes(data->shared_ukm, 32) <= 0) {
 601             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 602             goto err;
 603         }
 604         data->shared_ukm_size = 32;
 605     }
 606
 607     if (gost_keg(data->shared_ukm, pkey_nid,
 608                  EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(pubk)),
 609                  EVP_PKEY_get0(sec_key), expkeys) <= 0) {
 610         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT,
 611                 GOST_R_ERROR_COMPUTING_EXPORT_KEYS);
 612         goto err;
 613     }
 614
 615     if (gost_kexp15(key, key_len, data->cipher_nid, expkeys + 32,
 616                     mac_nid, expkeys + 0, data->shared_ukm + 24, iv_len,
 617                     exp_buf, &exp_len) <= 0) {
 618         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, GOST_R_CANNOT_PACK_EPHEMERAL_KEY);
 619         goto err;
 620     }
 621
 622     pst = PSKeyTransport_gost_new();
 623     if (!pst) {
 624         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 625         goto err;
 626     }
 627
 628     pst->ukm = ASN1_OCTET_STRING_new();
 629     if (pst->ukm == NULL) {
 630         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 631         goto err;
 632     }
 633
 634     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(pst->ukm, data->shared_ukm, data->shared_ukm_size)) {
 635         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 636         goto err;
 637     }
 638
 639     if (!ASN1_OCTET_STRING_set(pst->psexp, exp_buf, exp_len)) {
 640         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 641         goto err;
 642     }
 643
 644     if (!X509_PUBKEY_set(&pst->ephem_key, out ? sec_key : pubk)) {
 645         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, GOST_R_CANNOT_PACK_EPHEMERAL_KEY);
 646         goto err;
 647     }
 648
 649     res_len = i2d_PSKeyTransport_gost(pst, NULL);
 650     if (res_len <= 0) {
 651         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_ASN1_LIB);
 652         goto err;
 653     }
 654
 655     if (out == NULL) {
 656         *out_len = res_len;
 657         ret = 1;
 658     } else {
 659         if ((size_t)res_len > *out_len) {
 660             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, GOST_R_INVALID_BUFFER_SIZE);
 661             goto err;
 662         }
 663         if ((*out_len = i2d_PSKeyTransport_gost(pst, &out)) > 0)
 664             ret = 1;
 665         else
 666             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, ERR_R_ASN1_LIB);
 667     }
 668
 669  err:
 670     OPENSSL_cleanse(expkeys, sizeof(expkeys));
 671     if (key_is_ephemeral)
 672         EVP_PKEY_free(sec_key);
 673
 674     PSKeyTransport_gost_free(pst);
 675     OPENSSL_free(exp_buf);
 676     return ret;
 677 }
 678
 679 int pkey_gost_encrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *out,
 680                       size_t *out_len, const unsigned char *key, size_t key_len)
 681 {
 682   struct gost_pmeth_data *gctx = EVP_PKEY_CTX_get_data(pctx);
 683   switch (gctx->cipher_nid)
 684   {
 685     case NID_id_Gost28147_89:
 686     case NID_undef: /* FIXME */
 687       return pkey_GOST_ECcp_encrypt(pctx, out, out_len, key, key_len);
 688       break;
 689     case NID_kuznyechik_ctr:
 690     case NID_magma_ctr:
 691       return pkey_gost2018_encrypt(pctx, out, out_len, key, key_len);
 692       break;
 693     default:
 694       GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ENCRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 695       return -1;
 696   }
 697 }
 698
 699 /*
 700  * EVP_PKEY_METHOD callback decrypt
 701  * Implementation of GOST2001/12 key transport, cryptopro variation
 702  */
 703 static int pkey_GOST_ECcp_decrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *key,
 704                            size_t *key_len, const unsigned char *in,
 705                            size_t in_len)
 706 {
 707     const unsigned char *p = in;
 708     EVP_PKEY *priv = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(pctx);
 709     GOST_KEY_TRANSPORT *gkt = NULL;
 710     int ret = 0;
 711     unsigned char wrappedKey[44];
 712     unsigned char sharedKey[32];
 713     gost_ctx ctx;
 714     const struct gost_cipher_info *param = NULL;
 715     EVP_PKEY *eph_key = NULL, *peerkey = NULL;
 716     int dgst_nid = NID_undef;
 717
 718     gkt = d2i_GOST_KEY_TRANSPORT(NULL, (const unsigned char **)&p, in_len);
 719     if (!gkt) {
 720         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT,
 721                 GOST_R_ERROR_PARSING_KEY_TRANSPORT_INFO);
 722         return -1;
 723     }
 724
 725     /* If key transport structure contains public key, use it */
 726     eph_key = X509_PUBKEY_get(gkt->key_agreement_info->ephem_key);
 727     if (eph_key) {
 728         if (EVP_PKEY_derive_set_peer(pctx, eph_key) <= 0) {
 729             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT,
 730                     GOST_R_INCOMPATIBLE_PEER_KEY);
 731             goto err;
 732         }
 733     } else {
 734         /* Set control "public key from client certificate used" */
 735         if (EVP_PKEY_CTX_ctrl(pctx, -1, -1, EVP_PKEY_CTRL_PEER_KEY, 3, NULL)
 736             <= 0) {
 737             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT, GOST_R_CTRL_CALL_FAILED);
 738             goto err;
 739         }
 740     }
 741     peerkey = EVP_PKEY_CTX_get0_peerkey(pctx);
 742     if (!peerkey) {
 743         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT, GOST_R_NO_PEER_KEY);
 744         goto err;
 745     }
 746
 747     param = get_encryption_params(gkt->key_agreement_info->cipher);
 748     if (!param) {
 749         goto err;
 750     }
 751
 752     gost_init(&ctx, param->sblock);
 753     OPENSSL_assert(gkt->key_agreement_info->eph_iv->length == 8);
 754     memcpy(wrappedKey, gkt->key_agreement_info->eph_iv->data, 8);
 755     OPENSSL_assert(gkt->key_info->encrypted_key->length == 32);
 756     memcpy(wrappedKey + 8, gkt->key_info->encrypted_key->data, 32);
 757     OPENSSL_assert(gkt->key_info->imit->length == 4);
 758     memcpy(wrappedKey + 40, gkt->key_info->imit->data, 4);
 759
 760     EVP_PKEY_get_default_digest_nid(priv, &dgst_nid);
 761     if (dgst_nid == NID_id_GostR3411_2012_512)
 762         dgst_nid = NID_id_GostR3411_2012_256;
 763
 764     if (!VKO_compute_key(sharedKey,
 765                          EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(peerkey)),
 766                          EVP_PKEY_get0(priv), wrappedKey, 8, dgst_nid)) {
 767         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT,
 768                 GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 769         goto err;
 770     }
 771     if (!keyUnwrapCryptoPro(&ctx, sharedKey, wrappedKey, key)) {
 772         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_ECCP_DECRYPT,
 773                 GOST_R_ERROR_COMPUTING_SHARED_KEY);
 774         goto err;
 775     }
 776
 777     *key_len = 32;
 778     ret = 1;
 779  err:
 780     OPENSSL_cleanse(sharedKey, sizeof(sharedKey));
 781     EVP_PKEY_free(eph_key);
 782     GOST_KEY_TRANSPORT_free(gkt);
 783     return ret;
 784 }
 785
 786 /*
 787  * EVP_PKEY_METHOD callback decrypt
 788  * Implementation of GOST2018 key transport
 789  */
 790 static int pkey_gost2018_decrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *key,
 791                           size_t *key_len, const unsigned char *in,
 792                           size_t in_len)
 793 {
 794     const unsigned char *p = in;
 795     struct gost_pmeth_data *data = EVP_PKEY_CTX_get_data(pctx);
 796     EVP_PKEY *priv = EVP_PKEY_CTX_get0_pkey(pctx);
 797     PSKeyTransport_gost *pst = NULL;
 798     int ret = 0;
 799     unsigned char expkeys[64];
 800     EVP_PKEY *eph_key = NULL;
 801     int pkey_nid = EVP_PKEY_base_id(priv);
 802     int mac_nid = NID_undef;
 803     int iv_len = 0;
 804
 805     switch (data->cipher_nid) {
 806     case NID_magma_ctr:
 807         mac_nid = NID_magma_mac;
 808         iv_len = 4;
 809         break;
 810     case NID_grasshopper_ctr:
 811         mac_nid = NID_grasshopper_mac;
 812         iv_len = 8;
 813         break;
 814     default:
 815         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT, GOST_R_INVALID_CIPHER);
 816         return -1;
 817         break;
 818     }
 819
 820     pst = d2i_PSKeyTransport_gost(NULL, (const unsigned char **)&p, in_len);
 821     if (!pst) {
 822         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT,
 823                 GOST_R_ERROR_PARSING_KEY_TRANSPORT_INFO);
 824         return -1;
 825     }
 826
 827     eph_key = X509_PUBKEY_get(pst->ephem_key);
 828 /*
 829  * TODO beldmit
 830    1.  Checks the next three conditions fulfilling and terminates the
 831    connection with fatal error if not.
 832
 833    o  Q_eph is on the same curve as server public key;
 834
 835    o  Q_eph is not equal to zero point;
 836
 837    o  q * Q_eph is not equal to zero point.
 838 */
 839     if (eph_key == NULL || priv == NULL || data == NULL) {
 840        GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT,
 841                GOST_R_ERROR_COMPUTING_EXPORT_KEYS);
 842        ret = 0;
 843        goto err;
 844     }
 845
 846     if (data->shared_ukm_size == 0 && pst->ukm != NULL) {
 847         if (EVP_PKEY_CTX_ctrl(pctx, -1, -1, EVP_PKEY_CTRL_SET_IV,
 848         ASN1_STRING_length(pst->ukm), (void *)ASN1_STRING_get0_data(pst->ukm)) < 0) {
 849             GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT, GOST_R_UKM_NOT_SET);
 850             goto err;
 851         }
 852     }
 853
 854     if (gost_keg(data->shared_ukm, pkey_nid,
 855                  EC_KEY_get0_public_key(EVP_PKEY_get0(eph_key)),
 856                  EVP_PKEY_get0(priv), expkeys) <= 0) {
 857         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT,
 858                 GOST_R_ERROR_COMPUTING_EXPORT_KEYS);
 859         goto err;
 860     }
 861
 862     if (gost_kimp15(ASN1_STRING_get0_data(pst->psexp),
 863                     ASN1_STRING_length(pst->psexp), data->cipher_nid,
 864                     expkeys + 32, mac_nid, expkeys + 0, data->shared_ukm + 24,
 865                     iv_len, key) <= 0) {
 866         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_DECRYPT, GOST_R_CANNOT_UNPACK_EPHEMERAL_KEY);
 867         goto err;
 868     }
 869
 870     *key_len = 32;
 871     ret = 1;
 872  err:
 873     OPENSSL_cleanse(expkeys, sizeof(expkeys));
 874     EVP_PKEY_free(eph_key);
 875     PSKeyTransport_gost_free(pst);
 876     return ret;
 877 }
 878
 879 int pkey_gost_decrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *key,
 880                       size_t *key_len, const unsigned char *in, size_t in_len)
 881 {
 882     struct gost_pmeth_data *gctx = EVP_PKEY_CTX_get_data(pctx);
 883
 884     if (key == NULL) {
 885         *key_len = 32;
 886         return 1;
 887     }
 888
 889     if (key != NULL && *key_len < 32) {
 890         GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST2018_ENCRYPT, GOST_R_INVALID_BUFFER_SIZE);
 891         return 0;
 892     }
 893
 894     switch (gctx->cipher_nid)
 895     {
 896         case NID_id_Gost28147_89:
 897         case NID_undef: /* FIXME */
 898             return pkey_GOST_ECcp_decrypt(pctx, key, key_len, in, in_len);
 899         case NID_kuznyechik_ctr:
 900         case NID_magma_ctr:
 901             return pkey_gost2018_decrypt(pctx, key, key_len, in, in_len);
 902         default:
 903       GOSTerr(GOST_F_PKEY_GOST_DECRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 904       return -1;
 905     }
 906 }
 907 /* vim: set expandtab cinoptions=\:0,l1,t0,g0,(0 sw=4 : */