gost_lcl.h

   1 #ifndef GOST_TOOLS_H
   2 # define GOST_TOOLS_H
   3 /**********************************************************************
   4  *                        gost_lcl.h                                  *
   5  *             Copyright (c) 2006 Cryptocom LTD                       *
   6  *             Copyright (c) 2020 Vitaly Chikunov <vt@altlinux.org>   *
   7  *       This file is distributed under the same license as OpenSSL   *
   8  *                                                                    *
   9  *         Internal declarations  used in GOST engine                 *
  10  *         OpenSSL 0.9.9 libraries required to compile and use        *
  11  *                              this code                             *
  12  **********************************************************************/
  13 # include <openssl/bn.h>
  14 # include <openssl/evp.h>
  15 # include <openssl/asn1t.h>
  16 # include <openssl/x509.h>
  17 # include <openssl/engine.h>
  18 # include <openssl/ec.h>
  19 # include "gost89.h"
  20 # include "gosthash.h"
  21 /* Control commands */
  22 # define GOST_PARAM_CRYPT_PARAMS 0
  23 # define GOST_PARAM_PBE_PARAMS 1
  24 # define GOST_PARAM_PK_FORMAT 2
  25 # define GOST_PARAM_MAX 3
  26 # define GOST_CTRL_CRYPT_PARAMS (ENGINE_CMD_BASE+GOST_PARAM_CRYPT_PARAMS)
  27 # define GOST_CTRL_PBE_PARAMS   (ENGINE_CMD_BASE+GOST_PARAM_PBE_PARAMS)
  28 # define GOST_CTRL_PK_FORMAT   (ENGINE_CMD_BASE+GOST_PARAM_PK_FORMAT)
  29
  30 typedef struct R3410_ec {
  31     int nid;
  32     char *a;
  33     char *b;
  34     char *p;
  35     char *q;
  36     char *x;
  37     char *y;
  38     char *cofactor;
  39 } R3410_ec_params;
  40
  41 extern R3410_ec_params R3410_2001_paramset[],
  42     *R3410_2012_256_paramset, R3410_2012_512_paramset[];
  43
  44 extern const ENGINE_CMD_DEFN gost_cmds[];
  45 int gost_control_func(ENGINE *e, int cmd, long i, void *p, void (*f) (void));
  46 const char *get_gost_engine_param(int param);
  47 int gost_set_default_param(int param, const char *value);
  48 void gost_param_free(void);
  49
  50 /* method registration */
  51
  52 int register_ameth_gost(int nid, EVP_PKEY_ASN1_METHOD **ameth,
  53                         const char *pemstr, const char *info);
  54 int register_pmeth_gost(int id, EVP_PKEY_METHOD **pmeth, int flags);
  55
  56 /* Gost-specific pmeth control-function parameters */
  57 /* For GOST R34.10 parameters */
  58 # define param_ctrl_string "paramset"
  59 # define ukm_ctrl_string "ukmhex"
  60 # define vko_ctrl_string "vko"
  61 # define EVP_PKEY_CTRL_GOST_PARAMSET (EVP_PKEY_ALG_CTRL+1)
  62 /* For GOST 28147 MAC */
  63 # define key_ctrl_string "key"
  64 # define hexkey_ctrl_string "hexkey"
  65 # define maclen_ctrl_string "size"
  66 # define EVP_PKEY_CTRL_GOST_MAC_HEXKEY (EVP_PKEY_ALG_CTRL+3)
  67 # define EVP_PKEY_CTRL_MAC_LEN (EVP_PKEY_ALG_CTRL+5)
  68 # define EVP_PKEY_CTRL_SET_VKO (EVP_PKEY_ALG_CTRL+11)
  69 # define TLSTREE_MODE_NONE                                  0
  70 # define TLSTREE_MODE_S                                     1
  71 # define TLSTREE_MODE_L                                     2
  72 /* Pmeth internal representation */
  73 struct gost_pmeth_data {
  74     int sign_param_nid;         /* Should be set whenever parameters are
  75                                  * filled */
  76     EVP_MD *md;
  77     unsigned char shared_ukm[32];
  78     size_t shared_ukm_size;
  79     int peer_key_used;
  80     int cipher_nid;             /* KExp15/KImp15 algs */
  81     int vko_dgst_nid;
  82     char derive_mode;
  83 };
  84
  85 struct gost_mac_pmeth_data {
  86     short int key_set;
  87     short int mac_size;
  88     int mac_param_nid;
  89     EVP_MD *md;
  90     unsigned char key[32];
  91 };
  92
  93 struct gost_mac_key {
  94     int mac_param_nid;
  95     unsigned char key[32];
  96     short int mac_size;
  97 };
  98 /* GOST-specific ASN1 structures */
  99
 100 typedef struct {
 101     ASN1_OCTET_STRING *encrypted_key;
 102     ASN1_OCTET_STRING *imit;
 103 } GOST_KEY_INFO;
 104
 105 DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(GOST_KEY_INFO)
 106
 107 typedef struct {
 108     ASN1_OBJECT *cipher;
 109     X509_PUBKEY *ephem_key;
 110     ASN1_OCTET_STRING *eph_iv;
 111 } GOST_KEY_AGREEMENT_INFO;
 112
 113 DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(GOST_KEY_AGREEMENT_INFO)
 114
 115 typedef struct {
 116     GOST_KEY_INFO *key_info;
 117     GOST_KEY_AGREEMENT_INFO *key_agreement_info;
 118 } GOST_KEY_TRANSPORT;
 119
 120 DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(GOST_KEY_TRANSPORT)
 121
 122 typedef struct {                /* FIXME incomplete */
 123     GOST_KEY_TRANSPORT *gkt;
 124 } GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS;
 125
 126 /*   PSKeyTransport ::= SEQUENCE {
 127        PSEXP OCTET STRING,
 128        ephemeralPublicKey SubjectPublicKeyInfo
 129    }
 130    SubjectPublicKeyInfo ::= SEQUENCE {
 131        algorithm AlgorithmIdentifier,
 132        subjectPublicKey BITSTRING
 133    }
 134    AlgorithmIdentifier ::= SEQUENCE {
 135        algorithm OBJECT IDENTIFIER,
 136        parameters ANY OPTIONAL
 137    }*/
 138 typedef struct PSKeyTransport_st {
 139     ASN1_OCTET_STRING *psexp;
 140     X509_PUBKEY       *ephem_key;
 141     ASN1_OCTET_STRING *ukm;
 142 } PSKeyTransport_gost;
 143
 144 DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(PSKeyTransport_gost)
 145 /*
 146  * Hacks to shorten symbols to 31 characters or less, or OpenVMS. This mimics
 147  * what's done in symhacks.h, but since this is a very local header file, I
 148  * prefered to put this hack directly here. -- Richard Levitte
 149  */
 150 # ifdef OPENSSL_SYS_VMS
 151 #  undef GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS_it
 152 #  define GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS_it      GOST_CLIENT_KEY_EXC_PARAMS_it
 153 #  undef GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS_new
 154 #  define GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS_new     GOST_CLIENT_KEY_EXC_PARAMS_new
 155 #  undef GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS_free
 156 #  define GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS_free    GOST_CLIENT_KEY_EXC_PARAMS_free
 157 #  undef d2i_GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS
 158 #  define d2i_GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS     d2i_GOST_CLIENT_KEY_EXC_PARAMS
 159 #  undef i2d_GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS
 160 #  define i2d_GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS     i2d_GOST_CLIENT_KEY_EXC_PARAMS
 161 # endif                         /* End of hack */
 162 DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(GOST_CLIENT_KEY_EXCHANGE_PARAMS)
 163 typedef struct {
 164     ASN1_OBJECT *key_params;
 165     ASN1_OBJECT *hash_params;
 166     ASN1_OBJECT *cipher_params;
 167 } GOST_KEY_PARAMS;
 168
 169 DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(GOST_KEY_PARAMS)
 170
 171 typedef struct {
 172     ASN1_OCTET_STRING *iv;
 173     ASN1_OBJECT *enc_param_set;
 174 } GOST_CIPHER_PARAMS;
 175
 176 DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(GOST_CIPHER_PARAMS)
 177
 178 typedef struct {
 179         ASN1_OCTET_STRING *ukm;
 180         } GOST2015_CIPHER_PARAMS;
 181
 182 DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(GOST2015_CIPHER_PARAMS)
 183
 184 typedef struct {
 185     ASN1_OCTET_STRING *masked_priv_key;
 186     ASN1_OCTET_STRING *public_key;
 187 } MASKED_GOST_KEY;
 188
 189 DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(MASKED_GOST_KEY)
 190
 191 /*============== Message digest  and cipher related structures  ==========*/
 192     /*
 193      * Structure used as EVP_MD_CTX-md_data. It allows to avoid storing
 194      * in the md-data pointers to dynamically allocated memory. I
 195      * cannot invent better way to avoid memory leaks, because openssl
 196      * insist on invoking Init on Final-ed digests, and there is no
 197      * reliable way to find out whether pointer in the passed md_data is
 198      * valid or not.
 199      */
 200 struct ossl_gost_digest_ctx {
 201     gost_hash_ctx dctx;
 202     gost_ctx cctx;
 203 };
 204 /* Cipher context used for EVP_CIPHER operation */
 205 struct ossl_gost_cipher_ctx {
 206     int paramNID;
 207     unsigned int count;
 208     int key_meshing;
 209     unsigned char kdf_seed[8];
 210     unsigned char tag[8];
 211     gost_ctx cctx;
 212     EVP_MD_CTX *omac_ctx;
 213 };
 214 /* Structure to map parameter NID to S-block */
 215 struct gost_cipher_info {
 216     int nid;
 217     gost_subst_block *sblock;
 218     int key_meshing;
 219 };
 220 /* Context for MAC */
 221 struct ossl_gost_imit_ctx {
 222     gost_ctx cctx;
 223     unsigned char buffer[8];
 224     unsigned char partial_block[8];
 225     unsigned int count;
 226     int key_meshing;
 227     int bytes_left;
 228     int key_set;
 229     int dgst_size;
 230 };
 231 /* Find encryption params from ASN1_OBJECT */
 232 const struct gost_cipher_info *get_encryption_params(ASN1_OBJECT *obj);
 233
 234 void inc_counter(unsigned char *counter, size_t counter_bytes);
 235
 236 # define EVP_MD_CTRL_KEY_LEN (EVP_MD_CTRL_ALG_CTRL+3)
 237 # define EVP_MD_CTRL_SET_KEY (EVP_MD_CTRL_ALG_CTRL+4)
 238 /* EVP_PKEY_METHOD key encryption callbacks */
 239 /* From gost_ec_keyx.c */
 240 int pkey_gost_encrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *out,
 241                            size_t *out_len, const unsigned char *key,
 242                            size_t key_len);
 243
 244 int pkey_gost_decrypt(EVP_PKEY_CTX *pctx, unsigned char *key,
 245                            size_t *key_len, const unsigned char *in,
 246                            size_t in_len);
 247 /* derive functions */
 248 /* From gost_ec_keyx.c */
 249 int pkey_gost_ec_derive(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *key, size_t *keylen);
 250 int fill_GOST_EC_params(EC_KEY *eckey, int nid);
 251 int gost_ec_keygen(EC_KEY *ec);
 252
 253 ECDSA_SIG *gost_ec_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, EC_KEY *eckey);
 254 int gost_ec_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len,
 255                    ECDSA_SIG *sig, EC_KEY *ec);
 256 int gost_ec_compute_public(EC_KEY *ec);
 257 int gost_ec_point_mul(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *n,
 258                       const EC_POINT *q, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 259 size_t gost_ec_key2buf(const EC_KEY *key, unsigned char **pbuf);
 260 int gost_ec_oct2key(EC_KEY *key, const unsigned char *buf, size_t len);
 261
 262 #define CURVEDEF(a) \
 263 int point_mul_##a(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const EC_POINT *q, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);\
 264 int point_mul_g_##a(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *n, BN_CTX *ctx);\
 265 int point_mul_two_##a(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *n, const EC_POINT *q, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 266
 267 CURVEDEF(id_GostR3410_2001_CryptoPro_A_ParamSet)
 268 CURVEDEF(id_GostR3410_2001_CryptoPro_B_ParamSet)
 269 CURVEDEF(id_GostR3410_2001_CryptoPro_C_ParamSet)
 270 CURVEDEF(id_GostR3410_2001_TestParamSet)
 271 CURVEDEF(id_tc26_gost_3410_2012_256_paramSetA)
 272 CURVEDEF(id_tc26_gost_3410_2012_512_paramSetA)
 273 CURVEDEF(id_tc26_gost_3410_2012_512_paramSetB)
 274 CURVEDEF(id_tc26_gost_3410_2012_512_paramSetC)
 275
 276 /* VKO */
 277 int VKO_compute_key(unsigned char *shared_key,
 278                     const EC_POINT *pub_key, const EC_KEY *priv_key,
 279                     const unsigned char *ukm, const size_t ukm_size,
 280                     const int vko_dgst_nid);
 281
 282 /* KDF TREE */
 283 int gost_kdftree2012_256(unsigned char *keyout, size_t keyout_len,
 284                          const unsigned char *key, size_t keylen,
 285                          const unsigned char *label, size_t label_len,
 286                          const unsigned char *seed, size_t seed_len,
 287                          const size_t representation);
 288
 289 int gost_tlstree(int cipher_nid, const unsigned char *in, unsigned char *out,
 290                  const unsigned char *tlsseq, int mode);
 291 /* KExp/KImp */
 292 int gost_kexp15(const unsigned char *shared_key, const int shared_len,
 293                 int cipher_nid, const unsigned char *cipher_key,
 294                 int mac_nid, unsigned char *mac_key,
 295                 const unsigned char *iv, const size_t ivlen,
 296                 unsigned char *out, int *out_len);
 297 int gost_kimp15(const unsigned char *expkey, const size_t expkeylen,
 298                 int cipher_nid, const unsigned char *cipher_key,
 299                 int mac_nid, unsigned char *mac_key,
 300                 const unsigned char *iv, const size_t ivlen,
 301                 unsigned char *shared_key);
 302 /*============== miscellaneous functions============================= */
 303 /*
 304  * Store bignum in byte array of given length, prepending by zeros if
 305  * nesseccary
 306  */
 307 int store_bignum(const BIGNUM *bn, unsigned char *buf, int len);
 308 /* Pack GOST R 34.10 signature according to CryptoPro rules */
 309 int pack_sign_cp(ECDSA_SIG *s, int order, unsigned char *sig, size_t *siglen);
 310 /* from ameth.c */
 311 /* Get private key as BIGNUM from both 34.10-2001 keys*/
 312 /* Returns pointer into EVP_PKEY structure */
 313 BIGNUM *gost_get0_priv_key(const EVP_PKEY *pkey);
 314 /* from gost_crypt.c */
 315 /* Decrements 8-byte sequence */
 316 int decrement_sequence(unsigned char *seq, int decrement);
 317
 318 /* Struct describing cipher and used for init/deinit.*/
 319 struct gost_cipher_st {
 320     struct gost_cipher_st *template; /* template struct */
 321     int nid;
 322     EVP_CIPHER *cipher;
 323     int block_size;     /* (bytes) */
 324     int key_len;        /* (bytes) */
 325     int iv_len;
 326     int flags;
 327     int (*init) (EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char *key,
 328                  const unsigned char *iv, int enc);
 329     int (*do_cipher)(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 330                      const unsigned char *in, size_t inl);
 331     int (*cleanup)(EVP_CIPHER_CTX *);
 332     int ctx_size;
 333     int (*set_asn1_parameters)(EVP_CIPHER_CTX *, ASN1_TYPE *);
 334     int (*get_asn1_parameters)(EVP_CIPHER_CTX *, ASN1_TYPE *);
 335     int (*ctrl)(EVP_CIPHER_CTX *, int type, int arg, void *ptr);
 336 };
 337 typedef struct gost_cipher_st GOST_cipher;
 338
 339 EVP_CIPHER *GOST_init_cipher(GOST_cipher *c);
 340 void GOST_deinit_cipher(GOST_cipher *c);
 341
 342 extern GOST_cipher Gost28147_89_cipher;
 343 extern GOST_cipher Gost28147_89_cbc_cipher;
 344 extern GOST_cipher Gost28147_89_cnt_cipher;
 345 extern GOST_cipher Gost28147_89_cnt_12_cipher;
 346 extern GOST_cipher magma_ctr_cipher;
 347 extern GOST_cipher magma_ctr_acpkm_cipher;
 348 extern GOST_cipher magma_ctr_acpkm_omac_cipher;
 349 extern GOST_cipher magma_cbc_cipher;
 350 extern GOST_cipher magma_mgm_cipher;
 351 extern GOST_cipher grasshopper_ecb_cipher;
 352 extern GOST_cipher grasshopper_cbc_cipher;
 353 extern GOST_cipher grasshopper_cfb_cipher;
 354 extern GOST_cipher grasshopper_ofb_cipher;
 355 extern GOST_cipher grasshopper_ctr_cipher;
 356 extern GOST_cipher grasshopper_mgm_cipher;
 357 extern GOST_cipher grasshopper_ctr_acpkm_cipher;
 358 extern GOST_cipher grasshopper_ctr_acpkm_omac_cipher;
 359 extern GOST_cipher magma_kexp15_cipher;
 360 extern GOST_cipher kuznyechik_kexp15_cipher;
 361
 362 struct gost_digest_st {
 363     struct gost_digest_st *template;
 364     int nid;
 365     const char *alias;
 366     EVP_MD *digest;
 367     int result_size;
 368     int input_blocksize;
 369     int app_datasize;
 370     int flags;
 371     int (*init)(EVP_MD_CTX *ctx);
 372     int (*update)(EVP_MD_CTX *ctx, const void *data, size_t count);
 373     int (*final)(EVP_MD_CTX *ctx, unsigned char *md);
 374     int (*copy)(EVP_MD_CTX *to, const EVP_MD_CTX *from);
 375     int (*cleanup)(EVP_MD_CTX *ctx);
 376     int (*ctrl)(EVP_MD_CTX *ctx, int cmd, int p1, void *p2);
 377 };
 378 typedef struct gost_digest_st GOST_digest;
 379
 380 EVP_MD *GOST_init_digest(GOST_digest *d);
 381 void GOST_deinit_digest(GOST_digest *d);
 382
 383 extern GOST_digest GostR3411_94_digest;
 384 extern GOST_digest Gost28147_89_MAC_digest;
 385 extern GOST_digest Gost28147_89_mac_12_digest;
 386 extern GOST_digest GostR3411_2012_256_digest;
 387 extern GOST_digest GostR3411_2012_512_digest;
 388 extern GOST_digest magma_mac_digest;
 389 extern GOST_digest grasshopper_mac_digest;
 390 extern GOST_digest kuznyechik_ctracpkm_omac_digest;
 391
 392 #endif
 393 /* vim: set expandtab cinoptions=\:0,l1,t0,g0,(0 sw=4 : */