providers/implementations/asymciphers/rsa_enc.c

   1 /*
   2  * Copyright 2019 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 #include <openssl/crypto.h>
  11 #include <openssl/evp.h>
  12 #include <openssl/core_numbers.h>
  13 #include <openssl/core_names.h>
  14 #include <openssl/rsa.h>
  15 #include <openssl/params.h>
  16 #include <openssl/err.h>
  17 #include "internal/constant_time.h"
  18 #include "prov/providercommonerr.h"
  19 #include "prov/provider_ctx.h"
  20 #include "prov/implementations.h"
  21
  22 #include <stdlib.h>
  23
  24 static OSSL_OP_asym_cipher_newctx_fn rsa_newctx;
  25 static OSSL_OP_asym_cipher_encrypt_init_fn rsa_init;
  26 static OSSL_OP_asym_cipher_encrypt_fn rsa_encrypt;
  27 static OSSL_OP_asym_cipher_decrypt_init_fn rsa_init;
  28 static OSSL_OP_asym_cipher_decrypt_fn rsa_decrypt;
  29 static OSSL_OP_asym_cipher_freectx_fn rsa_freectx;
  30 static OSSL_OP_asym_cipher_dupctx_fn rsa_dupctx;
  31 static OSSL_OP_asym_cipher_get_ctx_params_fn rsa_get_ctx_params;
  32 static OSSL_OP_asym_cipher_gettable_ctx_params_fn rsa_gettable_ctx_params;
  33 static OSSL_OP_asym_cipher_set_ctx_params_fn rsa_set_ctx_params;
  34 static OSSL_OP_asym_cipher_settable_ctx_params_fn rsa_settable_ctx_params;
  35
  36
  37 /*
  38  * What's passed as an actual key is defined by the KEYMGMT interface.
  39  * We happen to know that our KEYMGMT simply passes RSA structures, so
  40  * we use that here too.
  41  */
  42
  43 typedef struct {
  44     OPENSSL_CTX *libctx;
  45     RSA *rsa;
  46     int pad_mode;
  47     /* OAEP message digest */
  48     EVP_MD *oaep_md;
  49     /* message digest for MGF1 */
  50     EVP_MD *mgf1_md;
  51     /* OAEP label */
  52     unsigned char *oaep_label;
  53     size_t oaep_labellen;
  54 } PROV_RSA_CTX;
  55
  56 static void *rsa_newctx(void *provctx)
  57 {
  58     PROV_RSA_CTX *prsactx =  OPENSSL_zalloc(sizeof(PROV_RSA_CTX));
  59
  60     if (prsactx == NULL)
  61         return NULL;
  62     prsactx->libctx = PROV_LIBRARY_CONTEXT_OF(provctx);
  63
  64     return prsactx;
  65 }
  66
  67 static int rsa_init(void *vprsactx, void *vrsa)
  68 {
  69     PROV_RSA_CTX *prsactx = (PROV_RSA_CTX *)vprsactx;
  70
  71     if (prsactx == NULL || vrsa == NULL || !RSA_up_ref(vrsa))
  72         return 0;
  73     RSA_free(prsactx->rsa);
  74     prsactx->rsa = vrsa;
  75     prsactx->pad_mode = RSA_PKCS1_PADDING;
  76     return 1;
  77 }
  78
  79 static int rsa_encrypt(void *vprsactx, unsigned char *out, size_t *outlen,
  80                        size_t outsize, const unsigned char *in, size_t inlen)
  81 {
  82     PROV_RSA_CTX *prsactx = (PROV_RSA_CTX *)vprsactx;
  83     int ret;
  84
  85     if (out == NULL) {
  86         size_t len = RSA_size(prsactx->rsa);
  87
  88         if (len == 0) {
  89             ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_KEY);
  90             return 0;
  91         }
  92         *outlen = len;
  93         return 1;
  94     }
  95
  96     if (prsactx->pad_mode == RSA_PKCS1_OAEP_PADDING) {
  97         int rsasize = RSA_size(prsactx->rsa);
  98         unsigned char *tbuf;
  99
 100         if ((tbuf = OPENSSL_malloc(rsasize)) == NULL) {
 101             PROVerr(0, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 102             return 0;
 103         }
 104         ret = RSA_padding_add_PKCS1_OAEP_mgf1(tbuf, rsasize, in, inlen,
 105                                               prsactx->oaep_label,
 106                                               prsactx->oaep_labellen,
 107                                               prsactx->oaep_md,
 108                                               prsactx->mgf1_md);
 109
 110         if (!ret) {
 111             OPENSSL_free(tbuf);
 112             return 0;
 113         }
 114         ret = RSA_public_encrypt(rsasize, tbuf, out, prsactx->rsa,
 115                                  RSA_NO_PADDING);
 116         OPENSSL_free(tbuf);
 117     } else {
 118         ret = RSA_public_encrypt(inlen, in, out, prsactx->rsa,
 119                                  prsactx->pad_mode);
 120     }
 121     /* A ret value of 0 is not an error */
 122     if (ret < 0)
 123         return ret;
 124     *outlen = ret;
 125     return 1;
 126 }
 127
 128 static int rsa_decrypt(void *vprsactx, unsigned char *out, size_t *outlen,
 129                        size_t outsize, const unsigned char *in, size_t inlen)
 130 {
 131     PROV_RSA_CTX *prsactx = (PROV_RSA_CTX *)vprsactx;
 132     int ret;
 133
 134     if (out == NULL) {
 135         size_t len = RSA_size(prsactx->rsa);
 136
 137         if (len == 0) {
 138             ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_KEY);
 139             return 0;
 140         }
 141         *outlen = len;
 142         return 1;
 143     }
 144
 145     if (prsactx->pad_mode == RSA_PKCS1_OAEP_PADDING) {
 146         int rsasize = RSA_size(prsactx->rsa);
 147         unsigned char *tbuf;
 148
 149         if ((tbuf = OPENSSL_malloc(rsasize)) == NULL) {
 150             PROVerr(0, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 151             return 0;
 152         }
 153         ret = RSA_private_decrypt(inlen, in, tbuf, prsactx->rsa,
 154                                   RSA_NO_PADDING);
 155         if (ret <= 0) {
 156             OPENSSL_free(tbuf);
 157             return 0;
 158         }
 159         ret = RSA_padding_check_PKCS1_OAEP_mgf1(out, ret, tbuf,
 160                                                 ret, ret,
 161                                                 prsactx->oaep_label,
 162                                                 prsactx->oaep_labellen,
 163                                                 prsactx->oaep_md,
 164                                                 prsactx->mgf1_md);
 165         OPENSSL_free(tbuf);
 166     } else {
 167         ret = RSA_private_decrypt(inlen, in, out, prsactx->rsa,
 168                                   prsactx->pad_mode);
 169     }
 170     *outlen = constant_time_select_s(constant_time_msb_s(ret), *outlen, ret);
 171     ret = constant_time_select_int(constant_time_msb(ret), 0, 1);
 172     return ret;
 173 }
 174
 175 static void rsa_freectx(void *vprsactx)
 176 {
 177     PROV_RSA_CTX *prsactx = (PROV_RSA_CTX *)vprsactx;
 178
 179     RSA_free(prsactx->rsa);
 180
 181     EVP_MD_free(prsactx->oaep_md);
 182     EVP_MD_free(prsactx->mgf1_md);
 183
 184     OPENSSL_free(prsactx);
 185 }
 186
 187 static void *rsa_dupctx(void *vprsactx)
 188 {
 189     PROV_RSA_CTX *srcctx = (PROV_RSA_CTX *)vprsactx;
 190     PROV_RSA_CTX *dstctx;
 191
 192     dstctx = OPENSSL_zalloc(sizeof(*srcctx));
 193     if (dstctx == NULL)
 194         return NULL;
 195
 196     *dstctx = *srcctx;
 197     if (dstctx->rsa != NULL && !RSA_up_ref(dstctx->rsa)) {
 198         OPENSSL_free(dstctx);
 199         return NULL;
 200     }
 201
 202     if (dstctx->oaep_md != NULL && !EVP_MD_up_ref(dstctx->oaep_md)) {
 203         RSA_free(dstctx->rsa);
 204         OPENSSL_free(dstctx);
 205         return NULL;
 206     }
 207
 208     if (dstctx->mgf1_md != NULL && !EVP_MD_up_ref(dstctx->mgf1_md)) {
 209         RSA_free(dstctx->rsa);
 210         EVP_MD_free(dstctx->oaep_md);
 211         OPENSSL_free(dstctx);
 212         return NULL;
 213     }
 214
 215     return dstctx;
 216 }
 217
 218 static int rsa_get_ctx_params(void *vprsactx, OSSL_PARAM *params)
 219 {
 220     PROV_RSA_CTX *prsactx = (PROV_RSA_CTX *)vprsactx;
 221     OSSL_PARAM *p;
 222
 223     if (prsactx == NULL || params == NULL)
 224         return 0;
 225
 226     p = OSSL_PARAM_locate(params, OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_PAD_MODE);
 227     if (p != NULL && !OSSL_PARAM_set_int(p, prsactx->pad_mode))
 228         return 0;
 229
 230     p = OSSL_PARAM_locate(params, OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_DIGEST);
 231     if (p != NULL && !OSSL_PARAM_set_utf8_string(p, prsactx->oaep_md == NULL
 232                                                     ? ""
 233                                                     : EVP_MD_name(prsactx->oaep_md)))
 234         return 0;
 235
 236     p = OSSL_PARAM_locate(params, OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_MGF1_DIGEST);
 237     if (p != NULL) {
 238         EVP_MD *mgf1_md = prsactx->mgf1_md == NULL ? prsactx->oaep_md
 239                                                    : prsactx->mgf1_md;
 240
 241         if (!OSSL_PARAM_set_utf8_string(p, mgf1_md == NULL
 242                                            ? ""
 243                                            : EVP_MD_name(mgf1_md)))
 244         return 0;
 245     }
 246
 247     p = OSSL_PARAM_locate(params, OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_LABEL);
 248     if (p != NULL && !OSSL_PARAM_set_octet_ptr(p, prsactx->oaep_label, 0))
 249         return 0;
 250
 251     p = OSSL_PARAM_locate(params, OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_LABEL_LEN);
 252     if (p != NULL && !OSSL_PARAM_set_size_t(p, prsactx->oaep_labellen))
 253         return 0;
 254
 255     return 1;
 256 }
 257
 258 static const OSSL_PARAM known_gettable_ctx_params[] = {
 259     OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_DIGEST, NULL, 0),
 260     OSSL_PARAM_int(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_PAD_MODE, NULL),
 261     OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_MGF1_DIGEST, NULL, 0),
 262     OSSL_PARAM_DEFN(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_LABEL, OSSL_PARAM_OCTET_PTR,
 263                     NULL, 0),
 264     OSSL_PARAM_size_t(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_LABEL_LEN, NULL),
 265     OSSL_PARAM_END
 266 };
 267
 268 static const OSSL_PARAM *rsa_gettable_ctx_params(void)
 269 {
 270     return known_gettable_ctx_params;
 271 }
 272
 273 static int rsa_set_ctx_params(void *vprsactx, const OSSL_PARAM params[])
 274 {
 275     PROV_RSA_CTX *prsactx = (PROV_RSA_CTX *)vprsactx;
 276     const OSSL_PARAM *p;
 277     /* Should be big enough */
 278     char mdname[80], mdprops[80] = { '\0' };
 279     char *str = mdname;
 280     int pad_mode;
 281
 282     if (prsactx == NULL || params == NULL)
 283         return 0;
 284
 285     p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_DIGEST);
 286     if (p != NULL) {
 287         if (!OSSL_PARAM_get_utf8_string(p, &str, sizeof(mdname)))
 288             return 0;
 289
 290         str = mdprops;
 291         p = OSSL_PARAM_locate_const(params,
 292                                     OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_DIGEST_PROPS);
 293         if (p != NULL) {
 294             if (!OSSL_PARAM_get_utf8_string(p, &str, sizeof(mdprops)))
 295                 return 0;
 296         }
 297
 298         EVP_MD_free(prsactx->oaep_md);
 299         prsactx->oaep_md = EVP_MD_fetch(prsactx->libctx, mdname, mdprops);
 300
 301         if (prsactx->oaep_md == NULL)
 302             return 0;
 303     }
 304
 305     p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_PAD_MODE);
 306     if (p != NULL) {
 307         if (!OSSL_PARAM_get_int(p, &pad_mode))
 308             return 0;
 309         /*
 310          * PSS padding is for signatures only so is not compatible with
 311          * asymmetric cipher use.
 312          */
 313         if (pad_mode == RSA_PKCS1_PSS_PADDING)
 314             return 0;
 315         if (pad_mode == RSA_PKCS1_OAEP_PADDING && prsactx->oaep_md == NULL) {
 316             prsactx->oaep_md = EVP_MD_fetch(prsactx->libctx, "SHA1", mdprops);
 317             if (prsactx->oaep_md == NULL)
 318                 return 0;
 319         }
 320         prsactx->pad_mode = pad_mode;
 321     }
 322
 323     p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_MGF1_DIGEST);
 324     if (p != NULL) {
 325         if (!OSSL_PARAM_get_utf8_string(p, &str, sizeof(mdname)))
 326             return 0;
 327
 328         str = mdprops;
 329         p = OSSL_PARAM_locate_const(params,
 330                                     OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_MGF1_DIGEST_PROPS);
 331         if (p != NULL) {
 332             if (!OSSL_PARAM_get_utf8_string(p, &str, sizeof(mdprops)))
 333                 return 0;
 334         } else {
 335             str = NULL;
 336         }
 337
 338         EVP_MD_free(prsactx->mgf1_md);
 339         prsactx->mgf1_md = EVP_MD_fetch(prsactx->libctx, mdname, str);
 340
 341         if (prsactx->mgf1_md == NULL)
 342             return 0;
 343     }
 344
 345     p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_LABEL);
 346     if (p != NULL) {
 347         void *tmp_label = NULL;
 348         size_t tmp_labellen;
 349
 350         if (!OSSL_PARAM_get_octet_string(p, &tmp_label, 0, &tmp_labellen))
 351             return 0;
 352         OPENSSL_free(prsactx->oaep_label);
 353         prsactx->oaep_label = (unsigned char *)tmp_label;
 354         prsactx->oaep_labellen = tmp_labellen;
 355     }
 356
 357     return 1;
 358 }
 359
 360 static const OSSL_PARAM known_settable_ctx_params[] = {
 361     OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_DIGEST, NULL, 0),
 362     OSSL_PARAM_int(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_PAD_MODE, NULL),
 363     OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_MGF1_DIGEST, NULL, 0),
 364     OSSL_PARAM_utf8_string(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_MGF1_DIGEST_PROPS, NULL, 0),
 365     OSSL_PARAM_octet_string(OSSL_ASYM_CIPHER_PARAM_OAEP_LABEL, NULL, 0),
 366     OSSL_PARAM_END
 367 };
 368
 369 static const OSSL_PARAM *rsa_settable_ctx_params(void)
 370 {
 371     return known_settable_ctx_params;
 372 }
 373
 374 const OSSL_DISPATCH rsa_asym_cipher_functions[] = {
 375     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_NEWCTX, (void (*)(void))rsa_newctx },
 376     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_ENCRYPT_INIT, (void (*)(void))rsa_init },
 377     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_ENCRYPT, (void (*)(void))rsa_encrypt },
 378     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_DECRYPT_INIT, (void (*)(void))rsa_init },
 379     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_DECRYPT, (void (*)(void))rsa_decrypt },
 380     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_FREECTX, (void (*)(void))rsa_freectx },
 381     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_DUPCTX, (void (*)(void))rsa_dupctx },
 382     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_GET_CTX_PARAMS,
 383       (void (*)(void))rsa_get_ctx_params },
 384     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_GETTABLE_CTX_PARAMS,
 385       (void (*)(void))rsa_gettable_ctx_params },
 386     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_SET_CTX_PARAMS,
 387       (void (*)(void))rsa_set_ctx_params },
 388     { OSSL_FUNC_ASYM_CIPHER_SETTABLE_CTX_PARAMS,
 389       (void (*)(void))rsa_settable_ctx_params },
 390     { 0, NULL }
 391 };