gost_keyexpimp.c

   1 #include <arpa/inet.h>
   2 #include <string.h>
   3 #include <openssl/evp.h>
   4 #include <openssl/hmac.h>
   5
   6 #include "gost_lcl.h"
   7 #include "e_gost_err.h"
   8
   9 int omac_imit_ctrl(EVP_MD_CTX *ctx, int type, int arg, void *ptr);
  10 /*
  11  * Function expects that out is a preallocated buffer of length
  12  * defined as sum of shared_len and mac length defined by mac_nid
  13  * */
  14 int gost_kexp15(const unsigned char *shared_key, const int shared_len,
  15                 int cipher_nid, const unsigned char *cipher_key,
  16                 int mac_nid, unsigned char *mac_key,
  17                 const unsigned char *iv, const size_t ivlen,
  18                 unsigned char *out, int *out_len)
  19 {
  20     unsigned char iv_full[16], mac_buf[16];
  21     unsigned int mac_len;
  22
  23     EVP_CIPHER_CTX *ciph = NULL;
  24     EVP_MD_CTX *mac = NULL;
  25
  26     int ret = 0;
  27     int len;
  28
  29     mac_len = (cipher_nid == NID_magma_ctr) ? 8 :
  30         (cipher_nid == NID_grasshopper_ctr) ? 16 : 0;
  31
  32     if (mac_len == 0) {
  33         GOSTerr(GOST_F_GOST_KEXP15, GOST_R_INVALID_CIPHER);
  34         goto err;
  35     }
  36
  37     /* we expect IV of half length */
  38     memset(iv_full, 0, 16);
  39     memcpy(iv_full, iv, ivlen);
  40
  41     mac = EVP_MD_CTX_new();
  42     if (mac == NULL) {
  43         GOSTerr(GOST_F_GOST_KEXP15, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
  44         goto err;
  45     }
  46
  47     if (EVP_DigestInit_ex(mac, EVP_get_digestbynid(mac_nid), NULL) <= 0
  48         || omac_imit_ctrl(mac, EVP_MD_CTRL_SET_KEY, 32, mac_key) <= 0
  49         || omac_imit_ctrl(mac, EVP_MD_CTRL_XOF_LEN, mac_len, NULL) <= 0
  50         || EVP_DigestUpdate(mac, iv, ivlen) <= 0
  51         || EVP_DigestUpdate(mac, shared_key, shared_len) <= 0
  52         /* As we set MAC length directly, we should not allow overwriting it */
  53         || EVP_DigestFinalXOF(mac, mac_buf, mac_len) <= 0) {
  54         GOSTerr(GOST_F_GOST_KEXP15, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  55         goto err;
  56     }
  57
  58     ciph = EVP_CIPHER_CTX_new();
  59     if (ciph == NULL) {
  60         GOSTerr(GOST_F_GOST_KEXP15, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
  61         goto err;
  62     }
  63
  64     if (EVP_CipherInit_ex
  65         (ciph, EVP_get_cipherbynid(cipher_nid), NULL, NULL, NULL, 1) <= 0
  66         || EVP_CipherInit_ex(ciph, NULL, NULL, cipher_key, iv_full, 1) <= 0
  67         || EVP_CipherUpdate(ciph, out, &len, shared_key, shared_len) <= 0
  68         || EVP_CipherUpdate(ciph, out + shared_len, &len, mac_buf, mac_len) <= 0
  69         || EVP_CipherFinal_ex(ciph, out + shared_len + len, out_len) <= 0) {
  70         GOSTerr(GOST_F_GOST_KEXP15, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  71         goto err;
  72     }
  73
  74     *out_len = shared_len + mac_len;
  75
  76     ret = 1;
  77
  78  err:
  79     OPENSSL_cleanse(mac_buf, mac_len);
  80     EVP_MD_CTX_free(mac);
  81     EVP_CIPHER_CTX_free(ciph);
  82
  83     return ret;
  84 }
  85
  86 /*
  87  * Function expects that shared_key is a preallocated buffer
  88  * with length defined as expkeylen + mac_len defined by mac_nid
  89  * */
  90 int gost_kimp15(const unsigned char *expkey, const size_t expkeylen,
  91                 int cipher_nid, const unsigned char *cipher_key,
  92                 int mac_nid, unsigned char *mac_key,
  93                 const unsigned char *iv, const size_t ivlen,
  94                 unsigned char *shared_key)
  95 {
  96     unsigned char iv_full[16], out[48], mac_buf[16];
  97     unsigned int mac_len;
  98     const size_t shared_len = 32;
  99
 100     EVP_CIPHER_CTX *ciph = NULL;
 101     EVP_MD_CTX *mac = NULL;
 102
 103     int ret = 0;
 104     int len;
 105
 106     mac_len = (cipher_nid == NID_magma_ctr) ? 8 :
 107         (cipher_nid == NID_grasshopper_ctr) ? 16 : 0;
 108
 109     if (mac_len == 0) {
 110         GOSTerr(GOST_F_GOST_KIMP15, GOST_R_INVALID_CIPHER);
 111         goto err;
 112     }
 113
 114     /* we expect IV of half length */
 115     memset(iv_full, 0, 16);
 116     memcpy(iv_full, iv, ivlen);
 117
 118     ciph = EVP_CIPHER_CTX_new();
 119     if (ciph == NULL) {
 120         GOSTerr(GOST_F_GOST_KIMP15, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 121         goto err;
 122     }
 123
 124     if (EVP_CipherInit_ex
 125         (ciph, EVP_get_cipherbynid(cipher_nid), NULL, NULL, NULL, 0) <= 0
 126         || EVP_CipherInit_ex(ciph, NULL, NULL, cipher_key, iv_full, 0) <= 0
 127         || EVP_CipherUpdate(ciph, out, &len, expkey, expkeylen) <= 0
 128         || EVP_CipherFinal_ex(ciph, out + len, &len) <= 0) {
 129         GOSTerr(GOST_F_GOST_KIMP15, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 130         goto err;
 131     }
 132     /*Now we have shared key and mac in out[] */
 133
 134     mac = EVP_MD_CTX_new();
 135     if (mac == NULL) {
 136         GOSTerr(GOST_F_GOST_KIMP15, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 137         goto err;
 138     }
 139
 140     if (EVP_DigestInit_ex(mac, EVP_get_digestbynid(mac_nid), NULL) <= 0
 141         || omac_imit_ctrl(mac, EVP_MD_CTRL_SET_KEY, 32, mac_key) <= 0
 142         || omac_imit_ctrl(mac, EVP_MD_CTRL_XOF_LEN, mac_len, NULL) <= 0
 143         || EVP_DigestUpdate(mac, iv, ivlen) <= 0
 144         || EVP_DigestUpdate(mac, out, shared_len) <= 0
 145         /* As we set MAC length directly, we should not allow overwriting it */
 146         || EVP_DigestFinalXOF(mac, mac_buf, mac_len) <= 0) {
 147         GOSTerr(GOST_F_GOST_KIMP15, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 148         goto err;
 149     }
 150
 151     if (CRYPTO_memcmp(mac_buf, out + shared_len, mac_len) != 0) {
 152         GOSTerr(GOST_F_GOST_KIMP15, GOST_R_BAD_MAC);
 153         goto err;
 154     }
 155
 156     memcpy(shared_key, out, shared_len);
 157     ret = 1;
 158
 159  err:
 160     OPENSSL_cleanse(out, sizeof(out));
 161     EVP_MD_CTX_free(mac);
 162     EVP_CIPHER_CTX_free(ciph);
 163     return ret;
 164 }
 165
 166 int gost_kdftree2012_256(unsigned char *keyout, size_t keyout_len,
 167                          const unsigned char *key, size_t keylen,
 168                          const unsigned char *label, size_t label_len,
 169                          const unsigned char *seed, size_t seed_len,
 170                          const size_t representation)
 171 {
 172     int iters, i = 0;
 173     unsigned char zero = 0;
 174     unsigned char *ptr = keyout;
 175     HMAC_CTX *ctx = NULL;
 176     unsigned char *len_ptr = NULL;
 177     uint32_t len_repr = htonl(keyout_len * 8);
 178     size_t len_repr_len = 4;
 179
 180     ctx = HMAC_CTX_new();
 181     if (ctx == NULL) {
 182         GOSTerr(GOST_F_GOST_KDFTREE2012_256, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 183         return 0;
 184     }
 185
 186     if ((keyout_len == 0) || (keyout_len % 32 != 0)) {
 187         GOSTerr(GOST_F_GOST_KDFTREE2012_256, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 188         return 0;
 189     }
 190     iters = keyout_len / 32;
 191
 192     len_ptr = (unsigned char *)&len_repr;
 193     while (*len_ptr == 0) {
 194         len_ptr++;
 195         len_repr_len--;
 196     }
 197
 198     for (i = 1; i <= iters; i++) {
 199         uint32_t iter_net = htonl(i);
 200         unsigned char *rep_ptr =
 201             ((unsigned char *)&iter_net) + (4 - representation);
 202
 203         if (HMAC_Init_ex(ctx, key, keylen,
 204                          EVP_get_digestbynid(NID_id_GostR3411_2012_256),
 205                          NULL) <= 0
 206             || HMAC_Update(ctx, rep_ptr, representation) <= 0
 207             || HMAC_Update(ctx, label, label_len) <= 0
 208             || HMAC_Update(ctx, &zero, 1) <= 0
 209             || HMAC_Update(ctx, seed, seed_len) <= 0
 210             || HMAC_Update(ctx, len_ptr, len_repr_len) <= 0
 211             || HMAC_Final(ctx, ptr, NULL) <= 0) {
 212             GOSTerr(GOST_F_GOST_KDFTREE2012_256, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 213             HMAC_CTX_free(ctx);
 214             return 0;
 215         }
 216
 217         HMAC_CTX_reset(ctx);
 218         ptr += 32;
 219     }
 220
 221     HMAC_CTX_free(ctx);
 222
 223     return 1;
 224 }
 225
 226 int gost_tlstree(int cipher_nid, const unsigned char *in, unsigned char *out,
 227                  const unsigned char *tlsseq)
 228 {
 229 #ifndef L_ENDIAN
 230     uint64_t gh_c1 = 0xFFFFFFFF00000000, gh_c2 = 0xFFFFFFFFFFF80000,
 231         gh_c3 = 0xFFFFFFFFFFFFFFC0;
 232     uint64_t mg_c1 = 0xFFFFFFC000000000, mg_c2 = 0xFFFFFFFFFE000000,
 233         mg_c3 = 0xFFFFFFFFFFFFF000;
 234 #else
 235     uint64_t gh_c1 = 0x00000000FFFFFFFF, gh_c2 = 0x0000F8FFFFFFFFFF,
 236         gh_c3 = 0xC0FFFFFFFFFFFFFF;
 237     uint64_t mg_c1 = 0x00000000C0FFFFFF, mg_c2 = 0x000000FEFFFFFFFF,
 238         mg_c3 = 0x00F0FFFFFFFFFFFF;
 239 #endif
 240     uint64_t c1, c2, c3;
 241     uint64_t seed1, seed2, seed3;
 242     uint64_t seq;
 243     unsigned char ko1[32], ko2[32];
 244
 245     switch (cipher_nid) {
 246     case NID_magma_cbc:
 247         c1 = mg_c1;
 248         c2 = mg_c2;
 249         c3 = mg_c3;
 250         break;
 251     case NID_grasshopper_cbc:
 252         c1 = gh_c1;
 253         c2 = gh_c2;
 254         c3 = gh_c3;
 255         break;
 256     default:
 257         return 0;
 258     }
 259     memcpy(&seq, tlsseq, 8);
 260     seed1 = seq & c1;
 261     seed2 = seq & c2;
 262     seed3 = seq & c3;
 263
 264     if (gost_kdftree2012_256(ko1, 32, in, 32, (const unsigned char *)"level1", 6,
 265                          (const unsigned char *)&seed1, 8, 1) <= 0
 266                           || gost_kdftree2012_256(ko2, 32, ko1, 32, (const unsigned char *)"level2", 6,
 267                          (const unsigned char *)&seed2, 8, 1) <= 0
 268         || gost_kdftree2012_256(out, 32, ko2, 32, (const unsigned char *)"level3", 6,
 269                          (const unsigned char *)&seed3, 8, 1) <= 0)
 270                         return 0;
 271
 272     return 1;
 273 }