gost_grasshopper_cipher.c

   1 /*
   2  * Maxim Tishkov 2016
   3  * Copyright (c) 2020 Vitaly Chikunov <vt@altlinux.org>
   4  * This file is distributed under the same license as OpenSSL
   5  */
   6
   7 #include "gost_grasshopper_cipher.h"
   8 #include "gost_grasshopper_defines.h"
   9 #include "gost_grasshopper_math.h"
  10 #include "gost_grasshopper_core.h"
  11 #include "gost_gost2015.h"
  12
  13 #include <openssl/evp.h>
  14 #include <openssl/rand.h>
  15 #include <openssl/err.h>
  16 #include <string.h>
  17
  18 #include "gost_lcl.h"
  19 #include "e_gost_err.h"
  20
  21 enum GRASSHOPPER_CIPHER_TYPE {
  22     GRASSHOPPER_CIPHER_ECB = 0,
  23     GRASSHOPPER_CIPHER_CBC,
  24     GRASSHOPPER_CIPHER_OFB,
  25     GRASSHOPPER_CIPHER_CFB,
  26     GRASSHOPPER_CIPHER_CTR,
  27     GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM,
  28     GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKMOMAC,
  29 };
  30
  31 static GOST_cipher grasshopper_template_cipher = {
  32     .block_size = GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE,
  33     .key_len = GRASSHOPPER_KEY_SIZE,
  34     .flags = EVP_CIPH_RAND_KEY |
  35         EVP_CIPH_ALWAYS_CALL_INIT,
  36     .cleanup = gost_grasshopper_cipher_cleanup,
  37     .ctx_size = sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx),
  38     .set_asn1_parameters = gost_grasshopper_set_asn1_parameters,
  39     .get_asn1_parameters = gost_grasshopper_get_asn1_parameters,
  40     .ctrl = gost_grasshopper_cipher_ctl,
  41 };
  42
  43 GOST_cipher grasshopper_ecb_cipher = {
  44     .nid = NID_grasshopper_ecb,
  45     .template = &grasshopper_template_cipher,
  46     .flags = EVP_CIPH_ECB_MODE,
  47     .init = gost_grasshopper_cipher_init_ecb,
  48     .do_cipher = gost_grasshopper_cipher_do_ecb,
  49 };
  50
  51 GOST_cipher grasshopper_cbc_cipher = {
  52     .nid = NID_grasshopper_cbc,
  53     .template = &grasshopper_template_cipher,
  54     .iv_len = 16,
  55     .flags = EVP_CIPH_CBC_MODE |
  56         EVP_CIPH_CUSTOM_IV,
  57     .init = gost_grasshopper_cipher_init_cbc,
  58     .do_cipher = gost_grasshopper_cipher_do_cbc,
  59 };
  60
  61 GOST_cipher grasshopper_ofb_cipher = {
  62     .nid = NID_grasshopper_ofb,
  63     .template = &grasshopper_template_cipher,
  64     .block_size = 1,
  65     .iv_len = 16,
  66     .flags = EVP_CIPH_OFB_MODE |
  67         EVP_CIPH_NO_PADDING |
  68         EVP_CIPH_CUSTOM_IV,
  69     .init = gost_grasshopper_cipher_init_ofb,
  70     .do_cipher = gost_grasshopper_cipher_do_ofb,
  71 };
  72
  73 GOST_cipher grasshopper_cfb_cipher = {
  74     .nid = NID_grasshopper_cfb,
  75     .template = &grasshopper_template_cipher,
  76     .block_size = 1,
  77     .iv_len = 16,
  78     .flags = EVP_CIPH_CFB_MODE |
  79         EVP_CIPH_NO_PADDING |
  80         EVP_CIPH_CUSTOM_IV,
  81     .init = gost_grasshopper_cipher_init_cfb,
  82     .do_cipher = gost_grasshopper_cipher_do_cfb,
  83 };
  84
  85 GOST_cipher grasshopper_ctr_cipher = {
  86     .nid = NID_grasshopper_ctr,
  87     .template = &grasshopper_template_cipher,
  88     .block_size = 1,
  89     .iv_len = 8,
  90     .flags = EVP_CIPH_CTR_MODE |
  91         EVP_CIPH_NO_PADDING |
  92         EVP_CIPH_CUSTOM_IV,
  93     .init = gost_grasshopper_cipher_init_ctr,
  94     .do_cipher = gost_grasshopper_cipher_do_ctr,
  95     .ctx_size = sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr),
  96 };
  97
  98 GOST_cipher grasshopper_ctr_acpkm_cipher = {
  99     .nid = NID_kuznyechik_ctr_acpkm,
 100     .template = &grasshopper_template_cipher,
 101     .block_size = 1,
 102     .iv_len = 8,
 103     .flags = EVP_CIPH_CTR_MODE |
 104         EVP_CIPH_NO_PADDING |
 105         EVP_CIPH_CUSTOM_IV,
 106     .init = gost_grasshopper_cipher_init_ctracpkm,
 107     .do_cipher = gost_grasshopper_cipher_do_ctracpkm,
 108     .ctx_size = sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr),
 109 };
 110
 111 GOST_cipher grasshopper_ctr_acpkm_omac_cipher = {
 112     .nid = NID_kuznyechik_ctr_acpkm_omac,
 113     .template = &grasshopper_template_cipher,
 114     .block_size = 1,
 115     .iv_len = 8,
 116     .flags = EVP_CIPH_CTR_MODE |
 117         EVP_CIPH_NO_PADDING |
 118         EVP_CIPH_CUSTOM_IV |
 119         EVP_CIPH_FLAG_CUSTOM_CIPHER |
 120         EVP_CIPH_FLAG_CIPHER_WITH_MAC |
 121         EVP_CIPH_CUSTOM_COPY,
 122     .init = gost_grasshopper_cipher_init_ctracpkm_omac,
 123     .do_cipher = gost_grasshopper_cipher_do_ctracpkm_omac,
 124     .ctx_size = sizeof(gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr),
 125 };
 126
 127 /* first 256 bit of D from draft-irtf-cfrg-re-keying-12 */
 128 static const unsigned char ACPKM_D_2018[] = {
 129     0x80, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84, 0x85, 0x86, 0x87, /*  64 bit */
 130     0x88, 0x89, 0x8a, 0x8b, 0x8c, 0x8d, 0x8e, 0x8f, /* 128 bit */
 131     0x90, 0x91, 0x92, 0x93, 0x94, 0x95, 0x96, 0x97,
 132     0x98, 0x99, 0x9a, 0x9b, 0x9c, 0x9d, 0x9e, 0x9f, /* 256 bit */
 133 };
 134
 135 static void acpkm_next(gost_grasshopper_cipher_ctx * c)
 136 {
 137     unsigned char newkey[GRASSHOPPER_KEY_SIZE];
 138     const int J = GRASSHOPPER_KEY_SIZE / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 139     int n;
 140
 141     for (n = 0; n < J; n++) {
 142         const unsigned char *D_n = &ACPKM_D_2018[n * GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE];
 143
 144         grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys,
 145                                   (grasshopper_w128_t *) D_n,
 146                                   (grasshopper_w128_t *) & newkey[n *
 147                                                                   GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE],
 148                                   &c->buffer);
 149     }
 150     gost_grasshopper_cipher_key(c, newkey);
 151 }
 152
 153 /* Set 256 bit  key into context */
 154 GRASSHOPPER_INLINE void
 155 gost_grasshopper_cipher_key(gost_grasshopper_cipher_ctx * c, const uint8_t *k)
 156 {
 157     int i;
 158     for (i = 0; i < 2; i++) {
 159         grasshopper_copy128(&c->key.k.k[i],
 160                             (const grasshopper_w128_t *)(k + i * 16));
 161     }
 162
 163     grasshopper_set_encrypt_key(&c->encrypt_round_keys, &c->key);
 164     grasshopper_set_decrypt_key(&c->decrypt_round_keys, &c->key);
 165 }
 166
 167 /* Set master 256-bit key to be used in TLSTREE calculation into context */
 168 GRASSHOPPER_INLINE void
 169 gost_grasshopper_master_key(gost_grasshopper_cipher_ctx * c, const uint8_t *k)
 170 {
 171     int i;
 172     for (i = 0; i < 2; i++) {
 173         grasshopper_copy128(&c->master_key.k.k[i],
 174                             (const grasshopper_w128_t *)(k + i * 16));
 175     }
 176 }
 177
 178 /* Cleans up key from context */
 179 GRASSHOPPER_INLINE void
 180 gost_grasshopper_cipher_destroy(gost_grasshopper_cipher_ctx * c)
 181 {
 182     int i;
 183     for (i = 0; i < 2; i++) {
 184         grasshopper_zero128(&c->key.k.k[i]);
 185         grasshopper_zero128(&c->master_key.k.k[i]);
 186     }
 187     for (i = 0; i < GRASSHOPPER_ROUND_KEYS_COUNT; i++) {
 188         grasshopper_zero128(&c->encrypt_round_keys.k[i]);
 189     }
 190     for (i = 0; i < GRASSHOPPER_ROUND_KEYS_COUNT; i++) {
 191         grasshopper_zero128(&c->decrypt_round_keys.k[i]);
 192     }
 193     grasshopper_zero128(&c->buffer);
 194 }
 195
 196 static GRASSHOPPER_INLINE void
 197 gost_grasshopper_cipher_destroy_ctr(gost_grasshopper_cipher_ctx * c)
 198 {
 199     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *ctx =
 200         (gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *) c;
 201
 202     if (ctx->omac_ctx)
 203         EVP_MD_CTX_free(ctx->omac_ctx);
 204
 205     grasshopper_zero128(&ctx->partial_buffer);
 206 }
 207
 208 int gost_grasshopper_cipher_init(EVP_CIPHER_CTX *ctx,
 209                                  const unsigned char *key,
 210                                  const unsigned char *iv, int enc)
 211 {
 212     gost_grasshopper_cipher_ctx *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 213
 214     if (EVP_CIPHER_CTX_get_app_data(ctx) == NULL) {
 215         EVP_CIPHER_CTX_set_app_data(ctx, EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx));
 216         if (enc && c->type == GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM) {
 217             gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *ctr = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 218             if (init_zero_kdf_seed(ctr->kdf_seed) == 0)
 219                 return -1;
 220         }
 221     }
 222
 223     if (key != NULL) {
 224         gost_grasshopper_cipher_key(c, key);
 225         gost_grasshopper_master_key(c, key);
 226     }
 227
 228     if (iv != NULL) {
 229         memcpy((unsigned char *)EVP_CIPHER_CTX_original_iv(ctx), iv,
 230                EVP_CIPHER_CTX_iv_length(ctx));
 231     }
 232
 233     memcpy(EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx),
 234            EVP_CIPHER_CTX_original_iv(ctx), EVP_CIPHER_CTX_iv_length(ctx));
 235
 236     grasshopper_zero128(&c->buffer);
 237
 238     return 1;
 239 }
 240
 241 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_ecb(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char
 242                                                         *key, const unsigned char
 243                                                         *iv, int enc)
 244 {
 245     gost_grasshopper_cipher_ctx *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 246     c->type = GRASSHOPPER_CIPHER_ECB;
 247     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 248 }
 249
 250 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_cbc(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char
 251                                                         *key, const unsigned char
 252                                                         *iv, int enc)
 253 {
 254     gost_grasshopper_cipher_ctx *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 255     c->type = GRASSHOPPER_CIPHER_CBC;
 256     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 257 }
 258
 259 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_ofb(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char
 260                                                         *key, const unsigned char
 261                                                         *iv, int enc)
 262 {
 263     gost_grasshopper_cipher_ctx *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 264     c->type = GRASSHOPPER_CIPHER_OFB;
 265     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 266 }
 267
 268 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_cfb(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char
 269                                                         *key, const unsigned char
 270                                                         *iv, int enc)
 271 {
 272     gost_grasshopper_cipher_ctx *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 273     c->type = GRASSHOPPER_CIPHER_CFB;
 274     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 275 }
 276
 277 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_ctr(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char
 278                                                         *key, const unsigned char
 279                                                         *iv, int enc)
 280 {
 281     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 282
 283     c->c.type = GRASSHOPPER_CIPHER_CTR;
 284     EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 285
 286     grasshopper_zero128(&c->partial_buffer);
 287
 288     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 289 }
 290
 291 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_ctracpkm(EVP_CIPHER_CTX
 292                                                              *ctx, const unsigned
 293                                                              char *key, const unsigned
 294                                                              char *iv, int enc)
 295 {
 296     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 297
 298     /* NB: setting type makes EVP do_cipher callback useless */
 299     c->c.type = GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM;
 300     EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 301     c->section_size = 4096;
 302
 303     return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 304 }
 305
 306 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_cipher_init_ctracpkm_omac(EVP_CIPHER_CTX
 307                                                              *ctx, const unsigned
 308                                                              char *key, const unsigned
 309                                                              char *iv, int enc)
 310 {
 311         gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 312
 313         /* NB: setting type makes EVP do_cipher callback useless */
 314         c->c.type = GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKMOMAC;
 315         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 316         c->section_size = 4096;
 317
 318         if (key) {
 319                 unsigned char cipher_key[32];
 320                 c->omac_ctx = EVP_MD_CTX_new();
 321
 322                 if (c->omac_ctx == NULL) {
 323                     GOSTerr(GOST_F_GOST_GRASSHOPPER_CIPHER_INIT_CTRACPKM_OMAC, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 324                                 return 0;
 325                 }
 326
 327                 if (gost2015_acpkm_omac_init(NID_kuznyechik_mac, enc, key,
 328                                  c->omac_ctx, cipher_key, c->kdf_seed) != 1) {
 329                     EVP_MD_CTX_free(c->omac_ctx);
 330                                 c->omac_ctx = NULL;
 331                     return 0;
 332                 }
 333
 334                 return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, cipher_key, iv, enc);
 335         }
 336
 337         return gost_grasshopper_cipher_init(ctx, key, iv, enc);
 338 }
 339
 340 int gost_grasshopper_cipher_do_ecb(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 341                                    const unsigned char *in, size_t inl)
 342 {
 343     gost_grasshopper_cipher_ctx *c =
 344         (gost_grasshopper_cipher_ctx *) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 345     bool encrypting = (bool) EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx);
 346     const unsigned char *current_in = in;
 347     unsigned char *current_out = out;
 348     size_t blocks = inl / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 349     size_t i;
 350
 351     for (i = 0; i < blocks;
 352          i++, current_in += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, current_out +=
 353          GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 354         if (encrypting) {
 355             grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys,
 356                                       (grasshopper_w128_t *) current_in,
 357                                       (grasshopper_w128_t *) current_out,
 358                                       &c->buffer);
 359         } else {
 360             grasshopper_decrypt_block(&c->decrypt_round_keys,
 361                                       (grasshopper_w128_t *) current_in,
 362                                       (grasshopper_w128_t *) current_out,
 363                                       &c->buffer);
 364         }
 365     }
 366
 367     return 1;
 368 }
 369
 370 int gost_grasshopper_cipher_do_cbc(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 371                                    const unsigned char *in, size_t inl)
 372 {
 373     gost_grasshopper_cipher_ctx *c =
 374         (gost_grasshopper_cipher_ctx *) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 375     unsigned char *iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 376     bool encrypting = (bool) EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx);
 377     const unsigned char *current_in = in;
 378     unsigned char *current_out = out;
 379     size_t blocks = inl / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 380     size_t i;
 381     grasshopper_w128_t *currentBlock;
 382
 383     currentBlock = (grasshopper_w128_t *) iv;
 384
 385     for (i = 0; i < blocks;
 386          i++, current_in += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, current_out +=
 387          GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 388         grasshopper_w128_t *currentInputBlock = (grasshopper_w128_t *) current_in;
 389         grasshopper_w128_t *currentOutputBlock = (grasshopper_w128_t *) current_out;
 390         if (encrypting) {
 391             grasshopper_append128(currentBlock, currentInputBlock);
 392             grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys, currentBlock,
 393                                       currentOutputBlock, &c->buffer);
 394             grasshopper_copy128(currentBlock, currentOutputBlock);
 395         } else {
 396             grasshopper_w128_t tmp;
 397
 398             grasshopper_copy128(&tmp, currentInputBlock);
 399             grasshopper_decrypt_block(&c->decrypt_round_keys,
 400                                       currentInputBlock, currentOutputBlock,
 401                                       &c->buffer);
 402             grasshopper_append128(currentOutputBlock, currentBlock);
 403             grasshopper_copy128(currentBlock, &tmp);
 404         }
 405     }
 406
 407     return 1;
 408 }
 409
 410 void inc_counter(unsigned char *counter, size_t counter_bytes)
 411 {
 412     unsigned int n = counter_bytes;
 413
 414     do {
 415         unsigned char c;
 416         --n;
 417         c = counter[n];
 418         ++c;
 419         counter[n] = c;
 420         if (c)
 421             return;
 422     } while (n);
 423 }
 424
 425 /* increment counter (128-bit int) by 1 */
 426 static void ctr128_inc(unsigned char *counter)
 427 {
 428     inc_counter(counter, 16);
 429 }
 430
 431 int gost_grasshopper_cipher_do_ctr(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 432                                    const unsigned char *in, size_t inl)
 433 {
 434     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = (gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *)
 435         EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 436     unsigned char *iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 437     const unsigned char *current_in = in;
 438     unsigned char *current_out = out;
 439     grasshopper_w128_t *currentInputBlock;
 440     grasshopper_w128_t *currentOutputBlock;
 441     unsigned int n = EVP_CIPHER_CTX_num(ctx);
 442     size_t lasted = inl;
 443     size_t i;
 444     size_t blocks;
 445     grasshopper_w128_t *iv_buffer;
 446     grasshopper_w128_t tmp;
 447
 448     while (n && lasted) {
 449         *(current_out++) = *(current_in++) ^ c->partial_buffer.b[n];
 450         --lasted;
 451         n = (n + 1) % GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 452     }
 453     EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, n);
 454     blocks = lasted / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 455
 456     iv_buffer = (grasshopper_w128_t *) iv;
 457
 458     // full parts
 459     for (i = 0; i < blocks; i++) {
 460         currentInputBlock = (grasshopper_w128_t *) current_in;
 461         currentOutputBlock = (grasshopper_w128_t *) current_out;
 462         grasshopper_encrypt_block(&c->c.encrypt_round_keys, iv_buffer,
 463                                   &c->partial_buffer, &c->c.buffer);
 464         grasshopper_plus128(&tmp, &c->partial_buffer, currentInputBlock);
 465         grasshopper_copy128(currentOutputBlock, &tmp);
 466         ctr128_inc(iv_buffer->b);
 467         current_in += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 468         current_out += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 469                                 lasted -= GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 470     }
 471
 472     if (lasted > 0) {
 473         currentInputBlock = (grasshopper_w128_t *) current_in;
 474         currentOutputBlock = (grasshopper_w128_t *) current_out;
 475         grasshopper_encrypt_block(&c->c.encrypt_round_keys, iv_buffer,
 476                                   &c->partial_buffer, &c->c.buffer);
 477         for (i = 0; i < lasted; i++) {
 478             currentOutputBlock->b[i] =
 479                 c->partial_buffer.b[i] ^ currentInputBlock->b[i];
 480         }
 481         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, i);
 482         ctr128_inc(iv_buffer->b);
 483     }
 484
 485     return inl;
 486 }
 487
 488 #define GRASSHOPPER_BLOCK_MASK (GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE - 1)
 489 static inline void apply_acpkm_grasshopper(gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *
 490                                            ctx, unsigned int *num)
 491 {
 492     if (!ctx->section_size || (*num < ctx->section_size))
 493         return;
 494     acpkm_next(&ctx->c);
 495     *num &= GRASSHOPPER_BLOCK_MASK;
 496 }
 497
 498 /* If meshing is not configured via ctrl (setting section_size)
 499  * this function works exactly like plain ctr */
 500 int gost_grasshopper_cipher_do_ctracpkm(EVP_CIPHER_CTX *ctx,
 501                                         unsigned char *out,
 502                                         const unsigned char *in, size_t inl)
 503 {
 504     gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 505     unsigned char *iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 506     unsigned int num = EVP_CIPHER_CTX_num(ctx);
 507     size_t blocks, i, lasted = inl;
 508     grasshopper_w128_t tmp;
 509
 510     while ((num & GRASSHOPPER_BLOCK_MASK) && lasted) {
 511         *out++ = *in++ ^ c->partial_buffer.b[num & GRASSHOPPER_BLOCK_MASK];
 512         --lasted;
 513         num++;
 514     }
 515     blocks = lasted / GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 516
 517     // full parts
 518     for (i = 0; i < blocks; i++) {
 519         apply_acpkm_grasshopper(c, &num);
 520         grasshopper_encrypt_block(&c->c.encrypt_round_keys,
 521                                   (grasshopper_w128_t *) iv,
 522                                   (grasshopper_w128_t *) & c->partial_buffer,
 523                                   &c->c.buffer);
 524         grasshopper_plus128(&tmp, &c->partial_buffer,
 525                             (grasshopper_w128_t *) in);
 526         grasshopper_copy128((grasshopper_w128_t *) out, &tmp);
 527         ctr128_inc(iv);
 528         in += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 529         out += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 530         num += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 531                                 lasted -= GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE;
 532     }
 533
 534     // last part
 535     if (lasted > 0) {
 536         apply_acpkm_grasshopper(c, &num);
 537         grasshopper_encrypt_block(&c->c.encrypt_round_keys,
 538                                   (grasshopper_w128_t *) iv,
 539                                   &c->partial_buffer, &c->c.buffer);
 540         for (i = 0; i < lasted; i++)
 541             out[i] = c->partial_buffer.b[i] ^ in[i];
 542         ctr128_inc(iv);
 543         num += lasted;
 544     }
 545     EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, num);
 546
 547     return inl;
 548 }
 549
 550 int gost_grasshopper_cipher_do_ctracpkm_omac(EVP_CIPHER_CTX *ctx,
 551                                         unsigned char *out,
 552                                         const unsigned char *in, size_t inl)
 553 {
 554         int result;
 555   gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 556         /* As in and out can be the same pointer, process unencrypted here */
 557         if (EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx))
 558                 EVP_DigestSignUpdate(c->omac_ctx, in, inl);
 559
 560         if (in == NULL && inl == 0) { /* Final call */
 561                 return gost2015_final_call(ctx, c->omac_ctx, KUZNYECHIK_MAC_MAX_SIZE, c->tag, gost_grasshopper_cipher_do_ctracpkm);
 562         }
 563
 564   if (in == NULL) {
 565       GOSTerr(GOST_F_GOST_GRASSHOPPER_CIPHER_DO_CTRACPKM_OMAC, ERR_R_EVP_LIB);
 566       return -1;
 567   }
 568         result = gost_grasshopper_cipher_do_ctracpkm(ctx, out, in, inl);
 569
 570         /* As in and out can be the same pointer, process decrypted here */
 571         if (!EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx))
 572                 EVP_DigestSignUpdate(c->omac_ctx, out, inl);
 573
 574         return result;
 575 }
 576 /*
 577  * Fixed 128-bit IV implementation make shift regiser redundant.
 578  */
 579 static void gost_grasshopper_cnt_next(gost_grasshopper_cipher_ctx * ctx,
 580                                       grasshopper_w128_t * iv,
 581                                       grasshopper_w128_t * buf)
 582 {
 583     grasshopper_w128_t tmp;
 584     memcpy(&tmp, iv, 16);
 585     grasshopper_encrypt_block(&ctx->encrypt_round_keys, &tmp,
 586                               buf, &ctx->buffer);
 587     memcpy(iv, buf, 16);
 588 }
 589
 590 int gost_grasshopper_cipher_do_ofb(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 591                                    const unsigned char *in, size_t inl)
 592 {
 593     gost_grasshopper_cipher_ctx *c = (gost_grasshopper_cipher_ctx *)
 594         EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 595     const unsigned char *in_ptr = in;
 596     unsigned char *out_ptr = out;
 597     unsigned char *buf = EVP_CIPHER_CTX_buf_noconst(ctx);
 598     unsigned char *iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 599     int num = EVP_CIPHER_CTX_num(ctx);
 600     size_t i = 0;
 601     size_t j;
 602
 603     /* process partial block if any */
 604     if (num > 0) {
 605         for (j = (size_t)num, i = 0; j < GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE && i < inl;
 606              j++, i++, in_ptr++, out_ptr++) {
 607             *out_ptr = buf[j] ^ (*in_ptr);
 608         }
 609         if (j == GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 610             EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 611         } else {
 612             EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, (int)j);
 613             return 1;
 614         }
 615     }
 616
 617     for (; i + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE <
 618          inl;
 619          i += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, in_ptr +=
 620          GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, out_ptr += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 621         /*
 622          * block cipher current iv
 623          */
 624         /* Encrypt */
 625         gost_grasshopper_cnt_next(c, (grasshopper_w128_t *) iv,
 626                                   (grasshopper_w128_t *) buf);
 627
 628         /*
 629          * xor next block of input text with it and output it
 630          */
 631         /*
 632          * output this block
 633          */
 634         for (j = 0; j < GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE; j++) {
 635             out_ptr[j] = buf[j] ^ in_ptr[j];
 636         }
 637     }
 638
 639     /* Process rest of buffer */
 640     if (i < inl) {
 641         gost_grasshopper_cnt_next(c, (grasshopper_w128_t *) iv,
 642                                   (grasshopper_w128_t *) buf);
 643         for (j = 0; i < inl; j++, i++) {
 644             out_ptr[j] = buf[j] ^ in_ptr[j];
 645         }
 646         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, (int)j);
 647     } else {
 648         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 649     }
 650
 651     return 1;
 652 }
 653
 654 int gost_grasshopper_cipher_do_cfb(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 655                                    const unsigned char *in, size_t inl)
 656 {
 657     gost_grasshopper_cipher_ctx *c =
 658         (gost_grasshopper_cipher_ctx *) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 659     const unsigned char *in_ptr = in;
 660     unsigned char *out_ptr = out;
 661     unsigned char *buf = EVP_CIPHER_CTX_buf_noconst(ctx);
 662     unsigned char *iv = EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx);
 663     bool encrypting = (bool) EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx);
 664     int num = EVP_CIPHER_CTX_num(ctx);
 665     size_t i = 0;
 666     size_t j = 0;
 667
 668     /* process partial block if any */
 669     if (num > 0) {
 670         for (j = (size_t)num, i = 0; j < GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE && i < inl;
 671              j++, i++, in_ptr++, out_ptr++) {
 672             if (!encrypting) {
 673                 buf[j + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE] = *in_ptr;
 674             }
 675             *out_ptr = buf[j] ^ (*in_ptr);
 676             if (encrypting) {
 677                 buf[j + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE] = *out_ptr;
 678             }
 679         }
 680         if (j == GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 681             memcpy(iv, buf + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE);
 682             EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 683         } else {
 684             EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, (int)j);
 685             return 1;
 686         }
 687     }
 688
 689     for (; i + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE <
 690          inl;
 691          i += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, in_ptr +=
 692          GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, out_ptr += GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE) {
 693         /*
 694          * block cipher current iv
 695          */
 696         grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys,
 697                                   (grasshopper_w128_t *) iv,
 698                                   (grasshopper_w128_t *) buf, &c->buffer);
 699         /*
 700          * xor next block of input text with it and output it
 701          */
 702         /*
 703          * output this block
 704          */
 705         if (!encrypting) {
 706             memcpy(iv, in_ptr, GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE);
 707         }
 708         for (j = 0; j < GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE; j++) {
 709             out_ptr[j] = buf[j] ^ in_ptr[j];
 710         }
 711         /* Encrypt */
 712         /* Next iv is next block of cipher text */
 713         if (encrypting) {
 714             memcpy(iv, out_ptr, GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE);
 715         }
 716     }
 717
 718     /* Process rest of buffer */
 719     if (i < inl) {
 720         grasshopper_encrypt_block(&c->encrypt_round_keys,
 721                                   (grasshopper_w128_t *) iv,
 722                                   (grasshopper_w128_t *) buf, &c->buffer);
 723         if (!encrypting) {
 724             memcpy(buf + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, in_ptr, inl - i);
 725         }
 726         for (j = 0; i < inl; j++, i++) {
 727             out_ptr[j] = buf[j] ^ in_ptr[j];
 728         }
 729         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, (int)j);
 730         if (encrypting) {
 731             memcpy(buf + GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE, out_ptr, j);
 732         }
 733     } else {
 734         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 735     }
 736
 737     return 1;
 738 }
 739
 740 int gost_grasshopper_cipher_cleanup(EVP_CIPHER_CTX *ctx)
 741 {
 742     gost_grasshopper_cipher_ctx *c =
 743         (gost_grasshopper_cipher_ctx *) EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 744
 745     if (!c)
 746         return 1;
 747
 748     if (EVP_CIPHER_CTX_mode(ctx) == EVP_CIPH_CTR_MODE)
 749         gost_grasshopper_cipher_destroy_ctr(c);
 750
 751     EVP_CIPHER_CTX_set_app_data(ctx, NULL);
 752
 753     return 1;
 754 }
 755
 756 int gost_grasshopper_set_asn1_parameters(EVP_CIPHER_CTX *ctx, ASN1_TYPE *params)
 757 {
 758         if (EVP_CIPHER_CTX_mode(ctx) == EVP_CIPH_CTR_MODE) {
 759                 gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *ctr = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 760
 761                 /* CMS implies 256kb section_size */
 762                 ctr->section_size = 256*1024;
 763
 764                 return gost2015_set_asn1_params(params, EVP_CIPHER_CTX_original_iv(ctx), 8,
 765                                 ctr->kdf_seed);
 766         }
 767         return 0;
 768 }
 769
 770 GRASSHOPPER_INLINE int gost_grasshopper_get_asn1_parameters(EVP_CIPHER_CTX
 771                                                             *ctx, ASN1_TYPE
 772                                                             *params)
 773 {
 774         if (EVP_CIPHER_CTX_mode(ctx) == EVP_CIPH_CTR_MODE) {
 775                 gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *ctr = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 776
 777                 int iv_len = 16;
 778                 unsigned char iv[16];
 779
 780                 if (gost2015_get_asn1_params(params, 16, iv, 8, ctr->kdf_seed) == 0) {
 781                         return 0;
 782                 }
 783
 784                 memcpy(EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx), iv, iv_len);
 785                 memcpy((unsigned char *)EVP_CIPHER_CTX_original_iv(ctx), iv, iv_len);
 786
 787                 /* CMS implies 256kb section_size */
 788                 ctr->section_size = 256*1024;
 789                 return 1;
 790         }
 791         return 0;
 792 }
 793
 794 int gost_grasshopper_cipher_ctl(EVP_CIPHER_CTX *ctx, int type, int arg, void *ptr)
 795 {
 796     switch (type) {
 797     case EVP_CTRL_RAND_KEY:{
 798             if (RAND_priv_bytes
 799                 ((unsigned char *)ptr, EVP_CIPHER_CTX_key_length(ctx)) <= 0) {
 800                 GOSTerr(GOST_F_GOST_GRASSHOPPER_CIPHER_CTL, GOST_R_RNG_ERROR);
 801                 return -1;
 802             }
 803             break;
 804         }
 805     case EVP_CTRL_KEY_MESH:{
 806             gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c =
 807                 EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 808             if ((c->c.type != GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKM &&
 809                                                     c->c.type != GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKMOMAC)
 810                                                     || (arg == 0)
 811                 || (arg % GRASSHOPPER_BLOCK_SIZE))
 812                 return -1;
 813             c->section_size = arg;
 814             break;
 815         }
 816 #ifdef EVP_CTRL_TLS1_2_TLSTREE
 817     case EVP_CTRL_TLS1_2_TLSTREE:
 818         {
 819           unsigned char newkey[32];
 820           int mode = EVP_CIPHER_CTX_mode(ctx);
 821           static const unsigned char zeroseq[8];
 822           gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *ctr_ctx = NULL;
 823           gost_grasshopper_cipher_ctx *c = NULL;
 824
 825           unsigned char adjusted_iv[16];
 826           unsigned char seq[8];
 827           int j, carry;
 828           if (mode != EVP_CIPH_CTR_MODE)
 829             return -1;
 830
 831           ctr_ctx = (gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *)
 832             EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 833           c = &(ctr_ctx->c);
 834
 835           memcpy(seq, ptr, 8);
 836           if (EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx)) {
 837             /*
 838              * OpenSSL increments seq after mac calculation.
 839              * As we have Mac-Then-Encrypt, we need decrement it here on encryption
 840              * to derive the key correctly.
 841              * */
 842             if (memcmp(seq, zeroseq, 8) != 0)
 843             {
 844               for(j=7; j>=0; j--)
 845               {
 846                 if (seq[j] != 0) {seq[j]--; break;}
 847                 else seq[j]  = 0xFF;
 848               }
 849             }
 850           }
 851           if (gost_tlstree(NID_grasshopper_cbc, c->master_key.k.b, newkey,
 852                 (const unsigned char *)seq) > 0) {
 853             memset(adjusted_iv, 0, 16);
 854             memcpy(adjusted_iv, EVP_CIPHER_CTX_original_iv(ctx), 8);
 855             for(j=7,carry=0; j>=0; j--)
 856             {
 857               int adj_byte = adjusted_iv[j]+seq[j]+carry;
 858               carry = (adj_byte > 255) ? 1 : 0;
 859               adjusted_iv[j] = adj_byte & 0xFF;
 860             }
 861             EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, 0);
 862             memcpy(EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx), adjusted_iv, 16);
 863
 864             gost_grasshopper_cipher_key(c, newkey);
 865             return 1;
 866           }
 867         }
 868         return -1;
 869 #endif
 870 #if 0
 871     case EVP_CTRL_AEAD_GET_TAG:
 872     case EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG:
 873         {
 874             int taglen = arg;
 875             unsigned char *tag = ptr;
 876
 877             gost_grasshopper_cipher_ctx *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 878             if (c->c.type != GRASSHOPPER_CIPHER_MGM)
 879                 return -1;
 880
 881             if (taglen > KUZNYECHIK_MAC_MAX_SIZE) {
 882                 CRYPTOCOMerr(CRYPTOCOM_F_GOST_GRASSHOPPER_CIPHER_CTL,
 883                         CRYPTOCOM_R_INVALID_TAG_LENGTH);
 884                 return -1;
 885             }
 886
 887             if (type == EVP_CTRL_AEAD_GET_TAG)
 888                 memcpy(tag, c->final_tag, taglen);
 889             else
 890                 memcpy(c->final_tag, tag, taglen);
 891
 892             return 1;
 893         }
 894 #endif
 895                 case EVP_CTRL_PROCESS_UNPROTECTED:
 896     {
 897       STACK_OF(X509_ATTRIBUTE) *x = ptr;
 898       gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *c = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 899
 900       if (c->c.type != GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKMOMAC)
 901         return -1;
 902
 903       return gost2015_process_unprotected_attributes(x, arg, KUZNYECHIK_MAC_MAX_SIZE, c->tag);
 904     }
 905     return 1;
 906     case EVP_CTRL_COPY: {
 907                         EVP_CIPHER_CTX *out = ptr;
 908
 909       gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *out_cctx = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(out);
 910       gost_grasshopper_cipher_ctx_ctr *in_cctx  = EVP_CIPHER_CTX_get_cipher_data(ctx);
 911
 912       if (in_cctx->c.type != GRASSHOPPER_CIPHER_CTRACPKMOMAC)
 913           return -1;
 914
 915                         if (in_cctx->omac_ctx == out_cctx->omac_ctx) {
 916                                 out_cctx->omac_ctx = EVP_MD_CTX_new();
 917                                 if (out_cctx->omac_ctx == NULL) {
 918                                         GOSTerr(GOST_F_GOST_GRASSHOPPER_CIPHER_CTL, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 919                                         return -1;
 920                                 }
 921                         }
 922                         return EVP_MD_CTX_copy(out_cctx->omac_ctx, in_cctx->omac_ctx);
 923                 }
 924     default:
 925         GOSTerr(GOST_F_GOST_GRASSHOPPER_CIPHER_CTL,
 926                 GOST_R_UNSUPPORTED_CIPHER_CTL_COMMAND);
 927         return -1;
 928     }
 929     return 1;
 930 }
 931
 932 const GRASSHOPPER_INLINE EVP_CIPHER *cipher_gost_grasshopper_ctracpkm()
 933 {
 934     return GOST_init_cipher(&grasshopper_ctr_acpkm_cipher);
 935 }
 936 /* vim: set expandtab cinoptions=\:0,l1,t0,g0,(0 sw=4 : */