gost_grasshopper_cipher.c

   1 /*
   2  * Maxim Tishkov 2016
   3  * This file is distributed under the same license as OpenSSL
   4  */
   5
   6 #if defined(__cplusplus)
   7 extern "C" {
   8 #endif
   9
  10 #include "gost_grasshopper_cipher.h"
  11 #include "gost_grasshopper_defines.h"
  12 #include "gost_grasshopper_math.h"
  13 #include "gost_grasshopper_core.h"
  14
  15 #include <openssl/evp.h>
  16 #include <openssl/rand.h>
  17 #include <openssl/err.h>
  18 #include <string.h>
  19
  20 #include "gost_lcl.h"
  21 #include "e_gost_err.h"
  22
  23 enum GRASSHOPPER_CIPHER_TYPE {
  24     GRASSHOPPER_CIPHER_ECB = 0,
  25     GRASSHOPPER_CIPHER_CBC,
  26     GRASSHOPPER_CIPHER_OFB,
  27     GRASSHOPPER_CIPHER_CFB,
  28     GRASSHOPPER_CIPHER_CTR,
  29     GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM,
  30 };
  31
  32 static EVP_CIPHER* gost_grasshopper_ciphers[6] = {
  33         [GRASSHOPPER_CIPHER_ECB] = NULL,
  34         [GRASSHOPPER_CIPHER_CBC] = NULL,
  35         [GRASSHOPPER_CIPHER_OFB] = NULL,
  36         [GRASSHOPPER_CIPHER_CFB] = NULL,
  37         [GRASSHOPPER_CIPHER_CTR] = NULL,
  38         [GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM] = NULL,
  39 };
  40
  41 static GRASSHOPPER_INLINE void gost_grasshopper_cipher_destroy_ofb(gost_grasshopper_cipher_ctx* c);
  42 static GRASSHOPPER_INLINE void gost_grasshopper_cipher_destroy_ctr(gost_grasshopper_cipher_ctx* c);
  43
  44 struct GRASSHOPPER_CIPHER_PARAMS {
  45     int nid;
  46     grasshopper_init_cipher_func init_cipher;
  47     grasshopper_do_cipher_func do_cipher;
  48     grasshopper_destroy_cipher_func destroy_cipher;
  49     int block_size;
  50     int ctx_size;
  51     int iv_size;
  52     bool padding;
  53 };
  54
  55 static struct GRASSHOPPER_CIPHER_PARAMS gost_cipher_params[6] = {
  56         [GRASSHOPPER_CIPHER_ECB] = {
  57                 NID_grasshopper_ecb,
  58                 gost_grasshopper_cipher_init_ecb,
  59                 gost_grasshopper_cipher_do_ecb,
  60                 NULL,
  61                 16,
  62                 sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx),
  63                 0,
  64                 true
  65         },
  66         [GRASSHOPPER_CIPHER_CBC] = {
  67                 NID_grasshopper_cbc,
  68                 gost_grasshopper_cipher_init_cbc,
  69                 gost_grasshopper_cipher_do_cbc,
  70                 NULL,
  71                 16,
  72                 sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx),
  73                 16,
  74                 true
  75         },
  76         [GRASSHOPPER_CIPHER_OFB] = {
  77                 NID_grasshopper_ofb,
  78                 gost_grasshopper_cipher_init_ofb,
  79                 gost_grasshopper_cipher_do_ofb,
  80                 gost_grasshopper_cipher_destroy_ofb,
  81                 1,
  82                 sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx_ofb),
  83                 16,
  84                 false
  85         },
  86         [GRASSHOPPER_CIPHER_CFB] = {
  87                 NID_grasshopper_cfb,
  88                 gost_grasshopper_cipher_init_cfb,
  89                 gost_grasshopper_cipher_do_cfb,
  90                 NULL,
  91                 1,
  92                 sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx),
  93                 16,
  94                 false
  95         },
  96         [GRASSHOPPER_CIPHER_CTR] = {
  97                 NID_grasshopper_ctr,
  98                 gost_grasshopper_cipher_init_ctr,
  99                 gost_grasshopper_cipher_do_ctr,
 100                 gost_grasshopper_cipher_destroy_ctr,
 101                 1,
 102                 sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr),
 103                 /* IV size is set to match full block, to make it responsibility of
 104                  * user to assign correct values (IV || 0), and to make naive context
 105                  * copy possible (for software such as openssh) */
 106                 16,
 107                 false
 108         },
 109         [GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM] = {
 110                 NID_id_tc26_cipher_gostr3412_2015_kuznyechik_ctracpkm,
 111                 gost_grasshopper_cipher_init_ctracpkm,
 112                 gost_grasshopper_cipher_do_ctracpkm,
 113                 gost_grasshopper_cipher_destroy_ctr,
 114                 1,
 115                 sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr),
 116                 16,
 117                 false
 118         },
 119 };
 120
 121 /* first 256 bit of D from draft-irtf-cfrg-re-keying-12 */
 122 static const unsigned char ACPKM_D_2018[] = {
 123     0x80, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84, 0x85, 0x86, 0x87, /*  64 bit */
 124     0x88, 0x89, 0x8a, 0x8b, 0x8c, 0x8d, 0x8e, 0x8f, /* 128 bit */
 125     0x90, 0x91, 0x92, 0x93, 0x94, 0x95, 0x96, 0x97,
 126     0x98, 0x99, 0x9a, 0x9b, 0x9c, 0x9d, 0x9e, 0x9f, /* 256 bit */
 127 };
 128
 129 static void acpkm_grasshopper(gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *ctx)
 130 {
 131     gost_grasshopper_cipher_ctx *c = &ctx->c;
 132     unsigned char newkey[GRASSHOPPER_KEY_SIZE];
 133     const int J = GRASSHOPPER_KEY_SIZE / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 134     int n;
 135
 136     for (n = 0; n < J; n++) {
 137         const unsigned char *D_n = &ACPKM_D_2018[n * GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE];
 138
 139         grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys,
 140             (grasshopper_w128_t *)D_n,
 141             (grasshopper_w128_t *)&newkey[n * GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE],
 142             &c->buffer);
 143     }
 144     gost_grasshopper_cipher_key(c, newkey);
 145 }
 146
 147 /* Set 256 bit  key into context */
 148 GRASSHOPPER_INLINE void gost_grasshopper_cipher_key(gost_grasshopper_cipher_ctx* c, const uint8_t* k) {
 149                 int i;
 150     for (i = 0; i < 2; i++) {
 151         grasshopper_copy128(&c->key.k.k[i], (const grasshopper_w128_t*) (k + i * 16));
 152     }
 153     grasshopper_set_encrypt_key(&c->encrypt_round_keys, &c->key);
 154     grasshopper_set_decrypt_key(&c->decrypt_round_keys, &c->key);
 155 }
 156
 157 /* Cleans up key from context */
 158 GRASSHOPPER_INLINE void gost_grasshopper_cipher_destroy(gost_grasshopper_cipher_ctx* c) {
 159                 int i;
 160     for (i = 0; i < 2; i++) {
 161         grasshopper_zero128(&c->key.k.k[i]);
 162     }
 163     for (i = 0; i < GRASSHOPPER_ROUND_KEYS_COUNT; i++) {
 164         grasshopper_zero128(&c->encrypt_round_keys.k[i]);
 165     }
 166     for (i = 0; i < GRASSHOPPER_ROUND_KEYS_COUNT; i++) {
 167         grasshopper_zero128(&c->decrypt_round_keys.k[i]);
 168     }
 169     grasshopper_zero128(&c->buffer);
 170 }
 171
 172 static GRASSHOPPER_INLINE void gost_grasshopper_cipher_destroy_ofb(gost_grasshopper_cipher_ctx* c) {
 173     gost_grasshopper_cipher_ctx_ofb* ctx = (gost_grasshopper_cipher_ctx_ofb*) c;
 174
 175     grasshopper_zero128(&ctx->buffer1);
 176 }
 177
 178 static GRASSHOPPER_INLINE void gost_grasshopper_cipher_destroy_ctr(gost_grasshopper_cipher_ctx* c) {
 179     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr* ctx = (gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr*) c;
 180
 181     grasshopper_zero128(&ctx->partial_buffer);
 182 }
 183
 184 int gost_grasshopper_cipher_init(EVP_CIPHER_CTX* ctx, const unsigned char* key,
 185                                         const unsigned char* iv, int enc) {
 186     gost_grasshopper_cipher_ctx* c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 187
 188     if (EVP_CIPHER_CTX_get_app_data(ctx) == NULL) {
 189         EVP_CIPHER_CTX_set_app_data(ctx, EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx));
 190     }
 191
 192     if (key != NULL) {
 193         gost_grasshopper_cipher_key(c, key);
 194     }
 195
 196     if (iv != NULL) {
 197         memcpy((unsigned char*) EVP_CIPHER_CTX_original_iv(ctx), iv,
 198                EVP_CIPHER_CTX_iv_length(ctx));
 199     }
 200
 201     memcpy(EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx),
 202            EVP_CIPHER_CTX_original_iv(ctx),
 203            EVP_CIPHER_CTX_iv_length(ctx));
 204
 205     grasshopper_zero128(&c->buffer);
 206
 207     return 1;
 208 }
 209
 210 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_ecb(EVP_CIPHER_CTX* ctx, const unsigned char* key,
 211                                                                const unsigned char* iv,
 212                                                                int enc) {
 213     gost_grasshopper_cipher_ctx* c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 214     c->type = GRASSHOPPER_CIPHER_ECB;
 215     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 216 }
 217
 218 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_cbc(EVP_CIPHER_CTX* ctx, const unsigned char* key,
 219                                                                const unsigned char* iv,
 220                                                                int enc) {
 221     gost_grasshopper_cipher_ctx* c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 222     c->type = GRASSHOPPER_CIPHER_CBC;
 223     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 224 }
 225
 226 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_ofb(EVP_CIPHER_CTX* ctx, const unsigned char* key,
 227                                                                const unsigned char* iv,
 228                                                                int enc) {
 229     gost_grasshopper_cipher_ctx_ofb* c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 230
 231     c->c.type = GRASSHOPPER_CIPHER_OFB;
 232
 233     grasshopper_zero128(&c->buffer1);
 234
 235     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 236 }
 237
 238 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_cfb(EVP_CIPHER_CTX* ctx, const unsigned char* key,
 239                                                                const unsigned char* iv,
 240                                                                int enc) {
 241     gost_grasshopper_cipher_ctx* c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 242     c->type = GRASSHOPPER_CIPHER_CFB;
 243     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 244 }
 245
 246 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_ctr(EVP_CIPHER_CTX* ctx, const unsigned char* key,
 247                                                                const unsigned char* iv,
 248                                                                int enc) {
 249     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr* c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 250
 251     c->c.type = GRASSHOPPER_CIPHER_CTR;
 252     EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 253
 254     grasshopper_zero128(&c->partial_buffer);
 255
 256     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 257 }
 258
 259 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_ctracpkm(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char *key,
 260                                                                const unsigned char *iv,
 261                                                                int enc) {
 262     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 263
 264     /* NB: setting type makes EVP do_cipher callback useless */
 265     c->c.type = GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM;
 266     EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 267     c->section_size  = 0; /* by default meshing is turned off */
 268     c->skip_sections = 0; /* will be set to 1 on EVP_CTRL_KEY_MESH */
 269
 270     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 271 }
 272
 273 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_do(EVP_CIPHER_CTX* ctx, unsigned char* out,
 274                                                          const unsigned char* in, size_t inl) {
 275     gost_grasshopper_cipher_ctx* c = (gost_grasshopper_cipher_ctx*) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 276     struct GRASSHOPPER_CIPHER_PARAMS* params = &gost_cipher_params[c->type];
 277
 278     return params->do_cipher(ctx, out, in, inl);
 279 }
 280
 281 int gost_grasshopper_cipher_do_ecb(EVP_CIPHER_CTX* ctx, unsigned char* out,
 282                                           const unsigned char* in, size_t inl) {
 283     gost_grasshopper_cipher_ctx* c = (gost_grasshopper_cipher_ctx*) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 284     bool encrypting = (bool) EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx);
 285     const unsigned char* current_in = in;
 286     unsigned char* current_out = out;
 287     size_t blocks = inl / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 288     size_t i;
 289
 290     for (i = 0; i < blocks; i++, current_in += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, current_out += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 291         if (encrypting) {
 292             grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys, (grasshopper_w128_t*) current_in,
 293                                       (grasshopper_w128_t*) current_out,
 294                                       &c->buffer);
 295         } else {
 296             grasshopper_decrypt_block(&c->decrypt_round_keys, (grasshopper_w128_t*) current_in,
 297                                       (grasshopper_w128_t*) current_out,
 298                                       &c->buffer);
 299         }
 300     }
 301
 302     return 1;
 303 }
 304
 305 int gost_grasshopper_cipher_do_cbc(EVP_CIPHER_CTX* ctx, unsigned char* out,
 306                                           const unsigned char* in, size_t inl) {
 307     gost_grasshopper_cipher_ctx* c = (gost_grasshopper_cipher_ctx*) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 308     unsigned char* iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 309     bool encrypting = (bool) EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx);
 310     const unsigned char* current_in = in;
 311     unsigned char* current_out = out;
 312     grasshopper_w128_t* currentInputBlock;
 313     grasshopper_w128_t* currentOutputBlock;
 314     size_t blocks = inl / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 315     size_t i;
 316     grasshopper_w128_t* currentBlock;
 317
 318     currentBlock = (grasshopper_w128_t*) iv;
 319
 320     for (i = 0; i < blocks; i++, current_in += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, current_out += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 321         currentInputBlock = (grasshopper_w128_t*) current_in;
 322         currentOutputBlock = (grasshopper_w128_t*) current_out;
 323         if (encrypting) {
 324             grasshopper_append128(currentBlock, currentInputBlock);
 325             grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys, currentBlock, currentOutputBlock, &c->buffer);
 326             grasshopper_copy128(currentBlock, currentOutputBlock);
 327         } else {
 328             grasshopper_decrypt_block(&c->decrypt_round_keys, currentInputBlock, currentOutputBlock, &c->buffer);
 329             grasshopper_append128(currentOutputBlock, currentBlock);
 330             grasshopper_copy128(currentBlock, currentInputBlock);
 331         }
 332     }
 333
 334     return 1;
 335 }
 336
 337 void inc_counter(unsigned char* counter, size_t counter_bytes)
 338 {
 339     unsigned char c;
 340     unsigned int n = counter_bytes;
 341
 342     do {
 343         --n;
 344         c = counter[n];
 345         ++c;
 346         counter[n] = c;
 347         if (c) return;
 348     } while (n);
 349 }
 350
 351 /* increment counter (128-bit int) by 1 */
 352 static void ctr128_inc(unsigned char *counter)
 353 {
 354         inc_counter(counter, 16);
 355 }
 356
 357 int gost_grasshopper_cipher_do_ctr(EVP_CIPHER_CTX* ctx, unsigned char* out,
 358                                           const unsigned char* in, size_t inl) {
 359     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr* c = (gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr*) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 360     unsigned char* iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 361     const unsigned char* current_in = in;
 362     unsigned char* current_out = out;
 363     grasshopper_w128_t* currentInputBlock;
 364     grasshopper_w128_t* currentOutputBlock;
 365     unsigned int n = EVP_CIPHER_CTX_num(ctx);
 366     size_t lasted;
 367     size_t i;
 368
 369     while (n && inl) {
 370         *(current_out++) = *(current_in++) ^ c->partial_buffer.b[n];
 371         --inl;
 372         n = (n + 1) % GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 373     }
 374     EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, n);
 375     size_t blocks = inl / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 376
 377     grasshopper_w128_t* iv_buffer = (grasshopper_w128_t*) iv;
 378
 379     // full parts
 380     for (i = 0; i < blocks; i++) {
 381         currentInputBlock = (grasshopper_w128_t*) current_in;
 382         currentOutputBlock = (grasshopper_w128_t*) current_out;
 383         grasshopper_encrypt_block(&c->c.encrypt_round_keys, iv_buffer, currentOutputBlock, &c->c.buffer);
 384         grasshopper_append128(currentOutputBlock, currentInputBlock);
 385         ctr128_inc(iv_buffer->b);
 386         current_in += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 387         current_out += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 388     }
 389
 390     // last part
 391     lasted = inl - blocks * GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 392     if (lasted > 0) {
 393         currentInputBlock = (grasshopper_w128_t*) current_in;
 394         currentOutputBlock = (grasshopper_w128_t*) current_out;
 395         grasshopper_encrypt_block(&c->c.encrypt_round_keys, iv_buffer, &c->partial_buffer, &c->c.buffer);
 396         for (i = 0; i < lasted; i++) {
 397             currentOutputBlock->b[i] = c->partial_buffer.b[i] ^ currentInputBlock->b[i];
 398         }
 399         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, i);
 400         ctr128_inc(iv_buffer->b);
 401     }
 402
 403     return 1;
 404 }
 405
 406 static inline void apply_acpkm_grasshopper(gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *ctx, unsigned int num)
 407 {
 408     if (!ctx->section_size ||
 409         (num & (ctx->section_size - 1)))
 410         return;
 411     if (ctx->skip_sections) {
 412         /* In no master key mode first section is using original key */
 413         --ctx->skip_sections;
 414         return;
 415     }
 416     acpkm_grasshopper(ctx);
 417 }
 418
 419 #define GRASSHOPPER_BLOCK_MASK (GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE - 1)
 420 /* If meshing is not configured via ctrl (setting section_size)
 421  * this function works exactly like plain ctr */
 422 int gost_grasshopper_cipher_do_ctracpkm(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 423     const unsigned char *in, size_t inl) {
 424     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 425     unsigned char *iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 426     unsigned int num = EVP_CIPHER_CTX_num(ctx);
 427
 428     while ((num & GRASSHOPPER_BLOCK_MASK) && inl) {
 429         *out++ = *in++ ^ c->partial_buffer.b[num & GRASSHOPPER_BLOCK_MASK];
 430         --inl;
 431         num++;
 432     }
 433     size_t blocks = inl / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 434     size_t i;
 435
 436     // full parts
 437     for (i = 0; i < blocks; i++) {
 438         apply_acpkm_grasshopper(c, num);
 439         grasshopper_encrypt_block(&c->c.encrypt_round_keys,
 440             (grasshopper_w128_t *)iv, (grasshopper_w128_t *)out, &c->c.buffer);
 441         grasshopper_append128((grasshopper_w128_t *)out, (grasshopper_w128_t *)in);
 442         ctr128_inc(iv);
 443         in  += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 444         out += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 445         num += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 446     }
 447
 448     // last part
 449     size_t lasted = inl - blocks * GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 450     if (lasted > 0) {
 451         apply_acpkm_grasshopper(c, num);
 452         grasshopper_encrypt_block(&c->c.encrypt_round_keys,
 453             (grasshopper_w128_t *)iv, &c->partial_buffer, &c->c.buffer);
 454         for (i = 0; i < lasted; i++)
 455             out[i] = c->partial_buffer.b[i] ^ in[i];
 456         ctr128_inc(iv);
 457         num += lasted;
 458     }
 459     EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, num);
 460
 461     return 1;
 462 }
 463
 464 /*
 465  * Fixed 128-bit IV implementation make shift regiser redundant.
 466  */
 467 static void gost_grasshopper_cnt_next(gost_grasshopper_cipher_ctx_ofb* ctx, grasshopper_w128_t* iv,
 468                                       grasshopper_w128_t* buf) {
 469     memcpy(&ctx->buffer1, iv, 16);
 470     grasshopper_encrypt_block(&ctx->c.encrypt_round_keys, &ctx->buffer1, buf, &ctx->c.buffer);
 471     memcpy(iv, buf, 16);
 472 }
 473
 474 int gost_grasshopper_cipher_do_ofb(EVP_CIPHER_CTX* ctx, unsigned char* out,
 475                                           const unsigned char* in, size_t inl) {
 476     gost_grasshopper_cipher_ctx_ofb* c = (gost_grasshopper_cipher_ctx_ofb*) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 477     const unsigned char* in_ptr = in;
 478     unsigned char* out_ptr = out;
 479     unsigned char* buf = EVP_CIPHER_CTX_buf_noconst(ctx);
 480     unsigned char* iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 481     int num = EVP_CIPHER_CTX_num(ctx);
 482     size_t i = 0;
 483     size_t j;
 484
 485     /* process partial block if any */
 486     if (num > 0) {
 487         for (j = (size_t) num, i = 0; j < GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE && i < inl;
 488              j++, i++, in_ptr++, out_ptr++) {
 489             *out_ptr = buf[j] ^ (*in_ptr);
 490         }
 491         if (j == GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 492             EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 493         } else {
 494             EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, (int) j);
 495             return 1;
 496         }
 497     }
 498
 499     for (; i + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE <
 500            inl; i += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, in_ptr += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, out_ptr += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 501         /*
 502          * block cipher current iv
 503          */
 504         /* Encrypt */
 505         gost_grasshopper_cnt_next(c, (grasshopper_w128_t*) iv, (grasshopper_w128_t*) buf);
 506
 507         /*
 508          * xor next block of input text with it and output it
 509          */
 510         /*
 511          * output this block
 512          */
 513         for (j = 0; j < GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE; j++) {
 514             out_ptr[j] = buf[j] ^ in_ptr[j];
 515         }
 516     }
 517
 518     /* Process rest of buffer */
 519     if (i < inl) {
 520         gost_grasshopper_cnt_next(c, (grasshopper_w128_t*) iv, (grasshopper_w128_t*) buf);
 521         for (j = 0; i < inl; j++, i++) {
 522             out_ptr[j] = buf[j] ^ in_ptr[j];
 523         }
 524         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, (int) j);
 525     } else {
 526         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 527     }
 528
 529     return 1;
 530 }
 531
 532 int gost_grasshopper_cipher_do_cfb(EVP_CIPHER_CTX* ctx, unsigned char* out,
 533                                           const unsigned char* in, size_t inl) {
 534     gost_grasshopper_cipher_ctx* c = (gost_grasshopper_cipher_ctx*) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 535     const unsigned char* in_ptr = in;
 536     unsigned char* out_ptr = out;
 537     unsigned char* buf = EVP_CIPHER_CTX_buf_noconst(ctx);
 538     unsigned char* iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 539     bool encrypting = (bool) EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx);
 540     int num = EVP_CIPHER_CTX_num(ctx);
 541     size_t i = 0;
 542     size_t j = 0;
 543
 544     /* process partial block if any */
 545     if (num > 0) {
 546         for (j = (size_t) num, i = 0; j < GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE && i < inl; j++, i++, in_ptr++, out_ptr++) {
 547             if (!encrypting) {
 548                 buf[j + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE] = *in_ptr;
 549             }
 550             *out_ptr = buf[j] ^ (*in_ptr);
 551             if (encrypting) {
 552                 buf[j + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE] = *out_ptr;
 553             }
 554         }
 555         if (j == GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 556             memcpy(iv, buf + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE);
 557             EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 558         } else {
 559             EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, (int) j);
 560             return 1;
 561         }
 562     }
 563
 564     for (; i + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE <
 565            inl; i += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, in_ptr += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, out_ptr += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 566         /*
 567          * block cipher current iv
 568          */
 569         grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys, (grasshopper_w128_t*) iv, (grasshopper_w128_t*) buf,
 570                                   &c->buffer);
 571         /*
 572          * xor next block of input text with it and output it
 573          */
 574         /*
 575          * output this block
 576          */
 577         if (!encrypting) {
 578             memcpy(iv, in_ptr, GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE);
 579         }
 580         for (j = 0; j < GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE; j++) {
 581             out_ptr[j] = buf[j] ^ in_ptr[j];
 582         }
 583         /* Encrypt */
 584         /* Next iv is next block of cipher text */
 585         if (encrypting) {
 586             memcpy(iv, out_ptr, GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE);
 587         }
 588     }
 589
 590     /* Process rest of buffer */
 591     if (i < inl) {
 592         grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys, (grasshopper_w128_t*) iv, (grasshopper_w128_t*) buf,
 593                                   &c->buffer);
 594         if (!encrypting) {
 595             memcpy(buf + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, in_ptr, inl - i);
 596         }
 597         for (j = 0; i < inl; j++, i++) {
 598             out_ptr[j] = buf[j] ^ in_ptr[j];
 599         }
 600         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, (int) j);
 601         if (encrypting) {
 602             memcpy(buf + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, out_ptr, j);
 603         }
 604     } else {
 605         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 606     }
 607
 608     return 1;
 609 }
 610
 611 int gost_grasshopper_cipher_cleanup(EVP_CIPHER_CTX* ctx) {
 612     gost_grasshopper_cipher_ctx* c = (gost_grasshopper_cipher_ctx*) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 613     struct GRASSHOPPER_CIPHER_PARAMS* params = &gost_cipher_params[c->type];
 614
 615     gost_grasshopper_cipher_destroy(c);
 616     if (params->destroy_cipher != NULL) {
 617         params->destroy_cipher(c);
 618     }
 619
 620     EVP_CIPHER_CTX_set_app_data(ctx, NULL);
 621
 622     return 1;
 623 }
 624
 625 int gost_grasshopper_set_asn1_parameters(EVP_CIPHER_CTX* ctx, ASN1_TYPE* params) {
 626     int len = 0;
 627     unsigned char* buf = NULL;
 628     ASN1_OCTET_STRING* os = NULL;
 629
 630     os = ASN1_OCTET_STRING_new();
 631
 632     if (!os || !ASN1_OCTET_STRING_set(os, buf, len)) {
 633         OPENSSL_free(buf);
 634         GOSTerr(GOST_F_GOST_GRASSHOPPER_SET_ASN1_PARAMETERS, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 635         return 0;
 636     }
 637     OPENSSL_free(buf);
 638
 639     ASN1_TYPE_set(params, V_ASN1_SEQUENCE, os);
 640     return 1;
 641 }
 642
 643 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_get_asn1_parameters(EVP_CIPHER_CTX* ctx, ASN1_TYPE* params) {
 644     int ret = -1;
 645
 646     if (ASN1_TYPE_get(params) != V_ASN1_SEQUENCE) {
 647         return ret;
 648     }
 649
 650     return 1;
 651 }
 652
 653 int gost_grasshopper_cipher_ctl(EVP_CIPHER_CTX* ctx, int type, int arg, void* ptr) {
 654     switch (type) {
 655         case EVP_CTRL_RAND_KEY: {
 656             if (RAND_bytes((unsigned char*) ptr, EVP_CIPHER_CTX_key_length(ctx)) <= 0) {
 657                 GOSTerr(GOST_F_GOST_GRASSHOPPER_CIPHER_CTL, GOST_R_RNG_ERROR);
 658                 return -1;
 659             }
 660             break;
 661         }
 662         case EVP_CTRL_KEY_MESH:
 663             if (arg <= 1 || ((arg - 1) & arg))
 664                 return -1;
 665             gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 666             c->section_size = arg;
 667             c->skip_sections = 1;
 668             break;
 669         default:
 670             GOSTerr(GOST_F_GOST_GRASSHOPPER_CIPHER_CTL, GOST_R_UNSUPPORTED_CIPHER_CTL_COMMAND);
 671             return -1;
 672     }
 673     return 1;
 674 }
 675
 676 GRASSHOPPER_INLINE EVP_CIPHER* cipher_gost_grasshopper_create(int cipher_type, int block_size) {
 677     return EVP_CIPHER_meth_new(cipher_type,
 678                                block_size  /* block_size */,
 679                                GRASSHOPPER_KEY_SIZE /* key_size */);
 680 }
 681
 682 const int cipher_gost_grasshopper_setup(EVP_CIPHER* cipher, uint8_t mode, int iv_size, bool padding) {
 683     return EVP_CIPHER_meth_set_iv_length(cipher, iv_size) &&
 684            EVP_CIPHER_meth_set_flags(cipher, (unsigned long) (
 685                    mode |
 686                    ((!padding) ? EVP_CIPH_NO_PADDING : 0) |
 687                    ((iv_size > 0) ? EVP_CIPH_CUSTOM_IV : 0) |
 688                    EVP_CIPH_RAND_KEY |
 689                    EVP_CIPH_ALWAYS_CALL_INIT)
 690            ) &&
 691            EVP_CIPHER_meth_set_cleanup(cipher, gost_grasshopper_cipher_cleanup) &&
 692            EVP_CIPHER_meth_set_set_asn1_params(cipher, gost_grasshopper_set_asn1_parameters) &&
 693            EVP_CIPHER_meth_set_get_asn1_params(cipher, gost_grasshopper_get_asn1_parameters) &&
 694            EVP_CIPHER_meth_set_ctrl(cipher, gost_grasshopper_cipher_ctl) &&
 695            EVP_CIPHER_meth_set_do_cipher(cipher, gost_grasshopper_cipher_do);
 696 }
 697
 698 const GRASSHOPPER_INLINE EVP_CIPHER* cipher_gost_grasshopper(uint8_t mode, uint8_t num) {
 699     EVP_CIPHER** cipher;
 700     struct GRASSHOPPER_CIPHER_PARAMS* params;
 701
 702     cipher = &gost_grasshopper_ciphers[num];
 703
 704     if (*cipher == NULL) {
 705         params = &gost_cipher_params[num];
 706
 707         int nid = params->nid;
 708         grasshopper_init_cipher_func init_cipher = params->init_cipher;
 709         int block_size = params->block_size;
 710         int ctx_size = params->ctx_size;
 711         int iv_size = params->iv_size;
 712         bool padding = params->padding;
 713
 714         *cipher = cipher_gost_grasshopper_create(nid, block_size);
 715         if (*cipher == NULL) {
 716             return NULL;
 717         }
 718
 719         if (!cipher_gost_grasshopper_setup(*cipher, mode, iv_size, padding) ||
 720             !EVP_CIPHER_meth_set_init(*cipher, init_cipher) ||
 721             !EVP_CIPHER_meth_set_impl_ctx_size(*cipher, ctx_size)) {
 722             EVP_CIPHER_meth_free(*cipher);
 723             *cipher = NULL;
 724         }
 725     }
 726
 727     return *cipher;
 728 }
 729
 730 const GRASSHOPPER_INLINE EVP_CIPHER* cipher_gost_grasshopper_ecb() {
 731     return cipher_gost_grasshopper(EVP_CIPH_ECB_MODE, GRASSHOPPER_CIPHER_ECB);
 732 }
 733
 734 const GRASSHOPPER_INLINE EVP_CIPHER* cipher_gost_grasshopper_cbc() {
 735     return cipher_gost_grasshopper(EVP_CIPH_CBC_MODE, GRASSHOPPER_CIPHER_CBC);
 736 }
 737
 738 const GRASSHOPPER_INLINE EVP_CIPHER* cipher_gost_grasshopper_ofb() {
 739     return cipher_gost_grasshopper(EVP_CIPH_OFB_MODE, GRASSHOPPER_CIPHER_OFB);
 740 }
 741
 742 const GRASSHOPPER_INLINE EVP_CIPHER* cipher_gost_grasshopper_cfb() {
 743     return cipher_gost_grasshopper(EVP_CIPH_CFB_MODE, GRASSHOPPER_CIPHER_CFB);
 744 }
 745
 746 const GRASSHOPPER_INLINE EVP_CIPHER* cipher_gost_grasshopper_ctr() {
 747     return cipher_gost_grasshopper(EVP_CIPH_CTR_MODE, GRASSHOPPER_CIPHER_CTR);
 748 }
 749
 750 const GRASSHOPPER_INLINE EVP_CIPHER* cipher_gost_grasshopper_ctracpkm() {
 751     return cipher_gost_grasshopper(EVP_CIPH_CTR_MODE, GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM);
 752 }
 753
 754 void cipher_gost_grasshopper_destroy(void)
 755 {
 756     EVP_CIPHER_meth_free(gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_ECB]);
 757     gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_ECB] = NULL;
 758     EVP_CIPHER_meth_free(gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_CBC]);
 759     gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_CBC] = NULL;
 760     EVP_CIPHER_meth_free(gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_OFB]);
 761     gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_OFB] = NULL;
 762     EVP_CIPHER_meth_free(gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_CFB]);
 763     gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_CFB] = NULL;
 764     EVP_CIPHER_meth_free(gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_CTR]);
 765     gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_CTR] = NULL;
 766     EVP_CIPHER_meth_free(gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM]);
 767     gost_grasshopper_ciphers[GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM] = NULL;
 768 }
 769
 770 #if defined(__cplusplus)
 771 }
 772 #endif