src/util/srp.cpp

   1 /*
   2  * Secure Remote Password 6a implementation
   3  * https://github.com/est31/csrp-gmp
   4  *
   5  * The MIT License (MIT)
   6  *
   7  * Copyright (c) 2010, 2013 Tom Cocagne, 2015 est31 <MTest31@outlook.com>
   8  *
   9  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of
  10  * this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in
  11  * the Software without restriction, including without limitation the rights to
  12  * use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies
  13  * of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do
  14  * so, subject to the following conditions:
  15  *
  16  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
  17  * copies or substantial portions of the Software.
  18  *
  19  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  20  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  21  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
  22  * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  23  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  24  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  25  * SOFTWARE.
  26  *
  27  */
  28
  29 #ifdef WIN32
  30         #include <windows.h>
  31         #include <wincrypt.h>
  32 #else
  33         #include <time.h>
  34 #endif
  35
  36 #include <stdlib.h>
  37 #include <string.h>
  38 #include <stdio.h>
  39
  40 #include <config.h>
  41
  42 #if USE_SYSTEM_GMP || defined (__ANDROID__) || defined (ANDROID)
  43         #include <gmp.h>
  44 #else
  45         #include <gmp/mini-gmp.h>
  46 #endif
  47
  48 #include <util/sha2.h>
  49
  50 #include "srp.h"
  51 //#define CSRP_USE_SHA1
  52 #define CSRP_USE_SHA256
  53
  54 #define srp_dbg_data(data, datalen, prevtext) ;
  55 /*void srp_dbg_data(unsigned char * data, size_t datalen, char * prevtext)
  56 {
  57         printf(prevtext);
  58         size_t i;
  59         for (i = 0; i < datalen; i++)
  60         {
  61                 printf("%02X", data[i]);
  62         }
  63         printf("\n");
  64 }*/
  65
  66 static int g_initialized = 0;
  67
  68 #define RAND_BUFF_MAX 128
  69 static unsigned int g_rand_idx;
  70 static unsigned char g_rand_buff[RAND_BUFF_MAX];
  71
  72 void *(*srp_alloc) (size_t) = &malloc;
  73 void *(*srp_realloc) (void *, size_t) = &realloc;
  74 void (*srp_free) (void *) = &free;
  75
  76 void srp_set_memory_functions(
  77                 void *(*new_srp_alloc) (size_t),
  78                 void *(*new_srp_realloc) (void *, size_t),
  79                 void (*new_srp_free) (void *)) {
  80         srp_alloc = new_srp_alloc;
  81         srp_realloc = new_srp_realloc;
  82         srp_free = new_srp_free;
  83 }
  84
  85 typedef struct
  86 {
  87         mpz_t N;
  88         mpz_t g;
  89 } NGConstant;
  90
  91 struct NGHex
  92 {
  93         const char* n_hex;
  94         const char* g_hex;
  95 };
  96
  97 /* All constants here were pulled from Appendix A of RFC 5054 */
  98 static struct NGHex global_Ng_constants[] = {
  99         { /* 1024 */
 100         "EEAF0AB9ADB38DD69C33F80AFA8FC5E86072618775FF3C0B9EA2314C9C256576D674DF7496"
 101         "EA81D3383B4813D692C6E0E0D5D8E250B98BE48E495C1D6089DAD15DC7D7B46154D6B6CE8E"
 102         "F4AD69B15D4982559B297BCF1885C529F566660E57EC68EDBC3C05726CC02FD4CBF4976EAA"
 103         "9AFD5138FE8376435B9FC61D2FC0EB06E3",
 104         "2"
 105         },
 106         { /* 2048 */
 107         "AC6BDB41324A9A9BF166DE5E1389582FAF72B6651987EE07FC3192943DB56050A37329CBB4"
 108         "A099ED8193E0757767A13DD52312AB4B03310DCD7F48A9DA04FD50E8083969EDB767B0CF60"
 109         "95179A163AB3661A05FBD5FAAAE82918A9962F0B93B855F97993EC975EEAA80D740ADBF4FF"
 110         "747359D041D5C33EA71D281E446B14773BCA97B43A23FB801676BD207A436C6481F1D2B907"
 111         "8717461A5B9D32E688F87748544523B524B0D57D5EA77A2775D2ECFA032CFBDBF52FB37861"
 112         "60279004E57AE6AF874E7303CE53299CCC041C7BC308D82A5698F3A8D0C38271AE35F8E9DB"
 113         "FBB694B5C803D89F7AE435DE236D525F54759B65E372FCD68EF20FA7111F9E4AFF73",
 114         "2"
 115         },
 116         { /* 4096 */
 117         "FFFFFFFFFFFFFFFFC90FDAA22168C234C4C6628B80DC1CD129024E08"
 118         "8A67CC74020BBEA63B139B22514A08798E3404DDEF9519B3CD3A431B"
 119         "302B0A6DF25F14374FE1356D6D51C245E485B576625E7EC6F44C42E9"
 120         "A637ED6B0BFF5CB6F406B7EDEE386BFB5A899FA5AE9F24117C4B1FE6"
 121         "49286651ECE45B3DC2007CB8A163BF0598DA48361C55D39A69163FA8"
 122         "FD24CF5F83655D23DCA3AD961C62F356208552BB9ED529077096966D"
 123         "670C354E4ABC9804F1746C08CA18217C32905E462E36CE3BE39E772C"
 124         "180E86039B2783A2EC07A28FB5C55DF06F4C52C9DE2BCBF695581718"
 125         "3995497CEA956AE515D2261898FA051015728E5A8AAAC42DAD33170D"
 126         "04507A33A85521ABDF1CBA64ECFB850458DBEF0A8AEA71575D060C7D"
 127         "B3970F85A6E1E4C7ABF5AE8CDB0933D71E8C94E04A25619DCEE3D226"
 128         "1AD2EE6BF12FFA06D98A0864D87602733EC86A64521F2B18177B200C"
 129         "BBE117577A615D6C770988C0BAD946E208E24FA074E5AB3143DB5BFC"
 130         "E0FD108E4B82D120A92108011A723C12A787E6D788719A10BDBA5B26"
 131         "99C327186AF4E23C1A946834B6150BDA2583E9CA2AD44CE8DBBBC2DB"
 132         "04DE8EF92E8EFC141FBECAA6287C59474E6BC05D99B2964FA090C3A2"
 133         "233BA186515BE7ED1F612970CEE2D7AFB81BDD762170481CD0069127"
 134         "D5B05AA993B4EA988D8FDDC186FFB7DC90A6C08F4DF435C934063199"
 135         "FFFFFFFFFFFFFFFF",
 136         "5"
 137         },
 138         { /* 8192 */
 139         "FFFFFFFFFFFFFFFFC90FDAA22168C234C4C6628B80DC1CD129024E08"
 140         "8A67CC74020BBEA63B139B22514A08798E3404DDEF9519B3CD3A431B"
 141         "302B0A6DF25F14374FE1356D6D51C245E485B576625E7EC6F44C42E9"
 142         "A637ED6B0BFF5CB6F406B7EDEE386BFB5A899FA5AE9F24117C4B1FE6"
 143         "49286651ECE45B3DC2007CB8A163BF0598DA48361C55D39A69163FA8"
 144         "FD24CF5F83655D23DCA3AD961C62F356208552BB9ED529077096966D"
 145         "670C354E4ABC9804F1746C08CA18217C32905E462E36CE3BE39E772C"
 146         "180E86039B2783A2EC07A28FB5C55DF06F4C52C9DE2BCBF695581718"
 147         "3995497CEA956AE515D2261898FA051015728E5A8AAAC42DAD33170D"
 148         "04507A33A85521ABDF1CBA64ECFB850458DBEF0A8AEA71575D060C7D"
 149         "B3970F85A6E1E4C7ABF5AE8CDB0933D71E8C94E04A25619DCEE3D226"
 150         "1AD2EE6BF12FFA06D98A0864D87602733EC86A64521F2B18177B200C"
 151         "BBE117577A615D6C770988C0BAD946E208E24FA074E5AB3143DB5BFC"
 152         "E0FD108E4B82D120A92108011A723C12A787E6D788719A10BDBA5B26"
 153         "99C327186AF4E23C1A946834B6150BDA2583E9CA2AD44CE8DBBBC2DB"
 154         "04DE8EF92E8EFC141FBECAA6287C59474E6BC05D99B2964FA090C3A2"
 155         "233BA186515BE7ED1F612970CEE2D7AFB81BDD762170481CD0069127"
 156         "D5B05AA993B4EA988D8FDDC186FFB7DC90A6C08F4DF435C934028492"
 157         "36C3FAB4D27C7026C1D4DCB2602646DEC9751E763DBA37BDF8FF9406"
 158         "AD9E530EE5DB382F413001AEB06A53ED9027D831179727B0865A8918"
 159         "DA3EDBEBCF9B14ED44CE6CBACED4BB1BDB7F1447E6CC254B33205151"
 160         "2BD7AF426FB8F401378CD2BF5983CA01C64B92ECF032EA15D1721D03"
 161         "F482D7CE6E74FEF6D55E702F46980C82B5A84031900B1C9E59E7C97F"
 162         "BEC7E8F323A97A7E36CC88BE0F1D45B7FF585AC54BD407B22B4154AA"
 163         "CC8F6D7EBF48E1D814CC5ED20F8037E0A79715EEF29BE32806A1D58B"
 164         "B7C5DA76F550AA3D8A1FBFF0EB19CCB1A313D55CDA56C9EC2EF29632"
 165         "387FE8D76E3C0468043E8F663F4860EE12BF2D5B0B7474D6E694F91E"
 166         "6DBE115974A3926F12FEE5E438777CB6A932DF8CD8BEC4D073B931BA"
 167         "3BC832B68D9DD300741FA7BF8AFC47ED2576F6936BA424663AAB639C"
 168         "5AE4F5683423B4742BF1C978238F16CBE39D652DE3FDB8BEFC848AD9"
 169         "22222E04A4037C0713EB57A81A23F0C73473FC646CEA306B4BCBC886"
 170         "2F8385DDFA9D4B7FA2C087E879683303ED5BDD3A062B3CF5B3A278A6"
 171         "6D2A13F83F44F82DDF310EE074AB6A364597E899A0255DC164F31CC5"
 172         "0846851DF9AB48195DED7EA1B1D510BD7EE74D73FAF36BC31ECFA268"
 173         "359046F4EB879F924009438B481C6CD7889A002ED5EE382BC9190DA6"
 174         "FC026E479558E4475677E9AA9E3050E2765694DFC81F56E880B96E71"
 175         "60C980DD98EDD3DFFFFFFFFFFFFFFFFF",
 176         "13"
 177         },
 178         {0,0} /* null sentinel */
 179 };
 180
 181
 182 static void delete_ng(NGConstant *ng)
 183 {
 184         if (ng) {
 185                 mpz_clear(ng->N);
 186                 mpz_clear(ng->g);
 187                 srp_free(ng);
 188         }
 189 }
 190
 191 static NGConstant *new_ng( SRP_NGType ng_type, const char *n_hex, const char *g_hex )
 192 {
 193         NGConstant *ng = (NGConstant *) srp_alloc(sizeof(NGConstant));
 194         mpz_init(ng->N);
 195         mpz_init(ng->g);
 196
 197         if (!ng)
 198                 return 0;
 199
 200         if (ng_type != SRP_NG_CUSTOM) {
 201                 n_hex = global_Ng_constants[ ng_type ].n_hex;
 202                 g_hex = global_Ng_constants[ ng_type ].g_hex;
 203         }
 204
 205         int rv = 0;
 206         rv = mpz_set_str(ng->N, n_hex, 16);
 207         rv = rv | mpz_set_str(ng->g, g_hex, 16);
 208
 209         if (rv) {
 210                 delete_ng(ng);
 211                 return 0;
 212         }
 213
 214         return ng;
 215 }
 216
 217
 218 typedef union
 219 {
 220         SHA_CTX    sha;
 221         SHA256_CTX sha256;
 222         //SHA512_CTX sha512;
 223 } HashCTX;
 224
 225
 226 struct SRPVerifier
 227 {
 228         SRP_HashAlgorithm hash_alg;
 229         NGConstant *ng;
 230
 231         char *username;
 232         unsigned char *bytes_B;
 233         int authenticated;
 234
 235         unsigned char M[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 236         unsigned char H_AMK[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 237         unsigned char session_key[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 238 };
 239
 240
 241 struct SRPUser
 242 {
 243         SRP_HashAlgorithm hash_alg;
 244         NGConstant *ng;
 245
 246         mpz_t a;
 247         mpz_t A;
 248         mpz_t S;
 249
 250         unsigned char *bytes_A;
 251         int authenticated;
 252
 253         char *username;
 254         char *username_verifier;
 255         unsigned char *password;
 256         size_t password_len;
 257
 258         unsigned char M[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 259         unsigned char H_AMK[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 260         unsigned char session_key[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 261 };
 262
 263
 264 static int hash_init(SRP_HashAlgorithm alg, HashCTX *c)
 265 {
 266         switch (alg) {
 267 #ifdef CSRP_USE_SHA1
 268                 case SRP_SHA1: return SHA1_Init(&c->sha);
 269 #endif
 270                 /*case SRP_SHA224: return SHA224_Init(&c->sha256);*/
 271 #ifdef CSRP_USE_SHA256
 272                 case SRP_SHA256: return SHA256_Init(&c->sha256);
 273 #endif
 274                 /*case SRP_SHA384: return SHA384_Init(&c->sha512);
 275                 case SRP_SHA512: return SHA512_Init(&c->sha512);*/
 276                 default: return -1;
 277         };
 278 }
 279 static int hash_update( SRP_HashAlgorithm alg, HashCTX *c, const void *data, size_t len )
 280 {
 281         switch (alg) {
 282 #ifdef CSRP_USE_SHA1
 283                 case SRP_SHA1: return SHA1_Update(&c->sha, data, len);
 284 #endif
 285                 /*case SRP_SHA224: return SHA224_Update(&c->sha256, data, len);*/
 286 #ifdef CSRP_USE_SHA256
 287                 case SRP_SHA256: return SHA256_Update(&c->sha256, data, len);
 288 #endif
 289                 /*case SRP_SHA384: return SHA384_Update( &c->sha512, data, len );
 290                 case SRP_SHA512: return SHA512_Update( &c->sha512, data, len );*/
 291                 default: return -1;
 292         };
 293 }
 294 static int hash_final( SRP_HashAlgorithm alg, HashCTX *c, unsigned char *md )
 295 {
 296         switch (alg) {
 297 #ifdef CSRP_USE_SHA1
 298                 case SRP_SHA1: return SHA1_Final(md, &c->sha);
 299 #endif
 300                 /*case SRP_SHA224: return SHA224_Final(md, &c->sha256);*/
 301 #ifdef CSRP_USE_SHA256
 302                 case SRP_SHA256: return SHA256_Final(md, &c->sha256);
 303 #endif
 304                 /*case SRP_SHA384: return SHA384_Final(md, &c->sha512);
 305                 case SRP_SHA512: return SHA512_Final(md, &c->sha512);*/
 306                 default: return -1;
 307         };
 308 }
 309 static unsigned char *hash(SRP_HashAlgorithm alg, const unsigned char *d, size_t n, unsigned char *md)
 310 {
 311         switch (alg) {
 312 #ifdef CSRP_USE_SHA1
 313                 case SRP_SHA1: return SHA1(d, n, md);
 314 #endif
 315                 /*case SRP_SHA224: return SHA224( d, n, md );*/
 316 #ifdef CSRP_USE_SHA256
 317                 case SRP_SHA256: return SHA256(d, n, md);
 318 #endif
 319                 /*case SRP_SHA384: return SHA384( d, n, md );
 320                 case SRP_SHA512: return SHA512( d, n, md );*/
 321                 default: return 0;
 322         };
 323 }
 324 static size_t hash_length(SRP_HashAlgorithm alg)
 325 {
 326         switch (alg) {
 327 #ifdef CSRP_USE_SHA1
 328                 case SRP_SHA1: return SHA_DIGEST_LENGTH;
 329 #endif
 330                 /*case SRP_SHA224: return SHA224_DIGEST_LENGTH;*/
 331 #ifdef CSRP_USE_SHA256
 332                 case SRP_SHA256: return SHA256_DIGEST_LENGTH;
 333 #endif
 334                 /*case SRP_SHA384: return SHA384_DIGEST_LENGTH;
 335                 case SRP_SHA512: return SHA512_DIGEST_LENGTH;*/
 336                 default: return -1;
 337         };
 338 }
 339
 340 inline static int mpz_num_bytes(const mpz_t op)
 341 {
 342         return (mpz_sizeinbase (op, 2) + 7) / 8;
 343 }
 344
 345 inline static void mpz_to_bin(const mpz_t op, unsigned char *to)
 346 {
 347         mpz_export(to, NULL, 1, 1, 1, 0, op);
 348 }
 349
 350 inline static void mpz_from_bin(const unsigned char *s, size_t len, mpz_t ret)
 351 {
 352         mpz_import(ret, len, 1, 1, 1, 0, s);
 353 }
 354
 355 // set op to (op1 * op2) mod d, using tmp for the calculation
 356 inline static void mpz_mulm(mpz_t op, const mpz_t op1, const mpz_t op2, const mpz_t d, mpz_t tmp)
 357 {
 358         mpz_mul(tmp, op1, op2);
 359         mpz_mod(op, tmp, d);
 360 }
 361
 362 // set op to (op1 + op2) mod d, using tmp for the calculation
 363 inline static void mpz_addm( mpz_t op, const mpz_t op1, const mpz_t op2, const mpz_t d, mpz_t tmp )
 364 {
 365         mpz_add(tmp, op1, op2);
 366         mpz_mod(op, tmp, d);
 367 }
 368
 369 // set op to (op1 - op2) mod d, using tmp for the calculation
 370 inline static void mpz_subm(mpz_t op, const mpz_t op1, const mpz_t op2, const mpz_t d, mpz_t tmp)
 371 {
 372         mpz_sub(tmp, op1, op2);
 373         mpz_mod(op, tmp, d);
 374 }
 375
 376 static int H_nn(mpz_t result, SRP_HashAlgorithm alg, const mpz_t N, const mpz_t n1, const mpz_t n2)
 377 {
 378         unsigned char buff[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 379         size_t len_N = mpz_num_bytes(N);
 380         size_t len_n1 = mpz_num_bytes(n1);
 381         size_t len_n2 = mpz_num_bytes(n2);
 382         size_t nbytes = len_N + len_N;
 383         unsigned char *bin = (unsigned char *) srp_alloc(nbytes);
 384         if (!bin)
 385                 return 0;
 386         if (len_n1 > len_N || len_n2 > len_N) {
 387                 srp_free(bin);
 388                 return 0;
 389         }
 390         memset(bin, 0, nbytes);
 391         mpz_to_bin(n1, bin + (len_N - len_n1));
 392         mpz_to_bin(n2, bin + (len_N + len_N - len_n2));
 393         hash( alg, bin, nbytes, buff );
 394         srp_free(bin);
 395         mpz_from_bin(buff, hash_length(alg), result);
 396         return 1;
 397 }
 398
 399 static int H_ns(mpz_t result, SRP_HashAlgorithm alg, const unsigned char *n, size_t len_n, const unsigned char *bytes, size_t len_bytes)
 400 {
 401         unsigned char buff[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 402         size_t nbytes = len_n + len_bytes;
 403         unsigned char *bin = (unsigned char *) srp_alloc(nbytes);
 404         if (!bin)
 405                 return 0;
 406         memcpy(bin, n, len_n);
 407         memcpy(bin + len_n, bytes, len_bytes);
 408         hash(alg, bin, nbytes, buff);
 409         srp_free(bin);
 410         mpz_from_bin(buff, hash_length(alg), result);
 411         return 1;
 412 }
 413
 414 static int calculate_x(mpz_t result, SRP_HashAlgorithm alg, const unsigned char *salt, size_t salt_len, const char *username, const unsigned char *password, size_t password_len)
 415 {
 416         unsigned char ucp_hash[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 417         HashCTX ctx;
 418         hash_init(alg, &ctx);
 419
 420         srp_dbg_data((char*) username, strlen(username), "Username for x: ");
 421         srp_dbg_data((char*) password, password_len, "Password for x: ");
 422         hash_update(alg, &ctx, username, strlen(username));
 423         hash_update(alg, &ctx, ":", 1);
 424         hash_update(alg, &ctx, password, password_len);
 425
 426         hash_final(alg, &ctx, ucp_hash);
 427
 428         return H_ns(result, alg, salt, salt_len, ucp_hash, hash_length(alg));
 429 }
 430
 431 static void update_hash_n(SRP_HashAlgorithm alg, HashCTX *ctx, const mpz_t n)
 432 {
 433         size_t len = mpz_num_bytes(n);
 434         unsigned char* n_bytes = (unsigned char *) srp_alloc(len);
 435         if (!n_bytes)
 436                 return;
 437         mpz_to_bin(n, n_bytes);
 438         hash_update(alg, ctx, n_bytes, len);
 439         srp_free(n_bytes);
 440 }
 441
 442 static void hash_num( SRP_HashAlgorithm alg, const mpz_t n, unsigned char *dest )
 443 {
 444         int nbytes = mpz_num_bytes(n);
 445         unsigned char *bin = (unsigned char *) srp_alloc(nbytes);
 446         if(!bin)
 447                 return;
 448         mpz_to_bin(n, bin);
 449         hash(alg, bin, nbytes, dest);
 450         srp_free(bin);
 451 }
 452
 453 static void calculate_M(SRP_HashAlgorithm alg, NGConstant *ng, unsigned char *dest,
 454         const char *I, const unsigned char *s_bytes, size_t s_len,
 455         const mpz_t A, const mpz_t B, const unsigned char *K)
 456 {
 457         unsigned char H_N[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 458         unsigned char H_g[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 459         unsigned char H_I[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 460         unsigned char H_xor[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 461         HashCTX ctx;
 462         size_t i = 0;
 463         size_t hash_len = hash_length(alg);
 464
 465         hash_num(alg, ng->N, H_N);
 466         hash_num(alg, ng->g, H_g);
 467
 468         hash(alg, (const unsigned char *)I, strlen(I), H_I);
 469
 470
 471         for (i = 0; i < hash_len; i++ )
 472                 H_xor[i] = H_N[i] ^ H_g[i];
 473
 474         hash_init(alg, &ctx);
 475
 476         hash_update(alg, &ctx, H_xor, hash_len);
 477         hash_update(alg, &ctx, H_I, hash_len);
 478         hash_update(alg, &ctx, s_bytes, s_len);
 479         update_hash_n(alg, &ctx, A);
 480         update_hash_n(alg, &ctx, B);
 481         hash_update(alg, &ctx, K, hash_len);
 482
 483         hash_final(alg, &ctx, dest);
 484 }
 485
 486 static void calculate_H_AMK(SRP_HashAlgorithm alg, unsigned char *dest, const mpz_t A, const unsigned char *M, const unsigned char *K)
 487 {
 488         HashCTX ctx;
 489
 490         hash_init(alg, &ctx);
 491
 492         update_hash_n(alg, &ctx, A);
 493         hash_update(alg, &ctx, M, hash_length(alg));
 494         hash_update(alg, &ctx, K, hash_length(alg));
 495
 496         hash_final(alg, &ctx, dest);
 497 }
 498
 499
 500 struct srp_pcgrandom {
 501         unsigned long long int m_state;
 502         unsigned long long int m_inc;
 503 }; typedef struct srp_pcgrandom srp_pcgrandom;
 504
 505 static unsigned long int srp_pcgrandom_next(srp_pcgrandom *r)
 506 {
 507         unsigned long long int oldstate = r->m_state;
 508         r->m_state = oldstate * 6364136223846793005ULL + r->m_inc;
 509
 510         unsigned long int xorshifted = ((oldstate >> 18u) ^ oldstate) >> 27u;
 511         unsigned long int rot = oldstate >> 59u;
 512         return (xorshifted >> rot) | (xorshifted << ((-rot) & 31));
 513 }
 514
 515 static void srp_pcgrandom_seed(srp_pcgrandom *r, unsigned long long int state,
 516         unsigned long long int  seq)
 517 {
 518         r->m_state = 0U;
 519         r->m_inc = (seq << 1u) | 1u;
 520         srp_pcgrandom_next(r);
 521         r->m_state += state;
 522         srp_pcgrandom_next(r);
 523 }
 524
 525
 526 static SRP_Result fill_buff()
 527 {
 528         g_rand_idx = 0;
 529
 530 #ifdef WIN32
 531         HCRYPTPROV wctx;
 532 #else
 533         FILE *fp = 0;
 534 #endif
 535
 536 #ifdef WIN32
 537
 538         CryptAcquireContext(&wctx, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_VERIFYCONTEXT);
 539         CryptGenRandom(wctx, sizeof(g_rand_buff), (BYTE*) g_rand_buff);
 540         CryptReleaseContext(wctx, 0);
 541
 542         return SRP_OK;
 543
 544 #else
 545         fp = fopen("/dev/urandom", "r");
 546
 547         if (fp) {
 548                 fread(g_rand_buff, sizeof(g_rand_buff), 1, fp);
 549                 fclose(fp);
 550         } else {
 551                 srp_pcgrandom *r = (srp_pcgrandom *) srp_alloc(sizeof(srp_pcgrandom));
 552                 if (!r)
 553                         return SRP_ERR;
 554                 srp_pcgrandom_seed(r, time(NULL) ^ clock(), 0xda3e39cb94b95bdbULL);
 555                 size_t i = 0;
 556                 for (i = 0; i < RAND_BUFF_MAX; i++) {
 557                         g_rand_buff[i] = srp_pcgrandom_next(r);
 558                 }
 559                 srp_free(r);
 560         }
 561 #endif
 562         return SRP_OK;
 563 }
 564
 565 static SRP_Result mpz_fill_random(mpz_t num)
 566 {
 567         // was call: BN_rand(num, 256, -1, 0);
 568         if (RAND_BUFF_MAX - g_rand_idx < 32)
 569                 if (fill_buff() != SRP_OK)
 570                         return SRP_ERR;
 571         mpz_from_bin((const unsigned char *) (&g_rand_buff[g_rand_idx]), 32, num);
 572         g_rand_idx += 32;
 573         return SRP_OK;
 574 }
 575
 576 static SRP_Result init_random()
 577 {
 578         if (g_initialized)
 579                 return SRP_OK;
 580         SRP_Result ret = fill_buff();
 581         g_initialized = (ret == SRP_OK);
 582         return ret;
 583 }
 584
 585 #define srp_dbg_num(num, text) ;
 586 /*void srp_dbg_num(mpz_t num, char * prevtext)
 587 {
 588         int len_num = mpz_num_bytes(num);
 589         char *bytes_num = (char*) srp_alloc(len_num);
 590         mpz_to_bin(num, (unsigned char *) bytes_num);
 591         srp_dbg_data(bytes_num, len_num, prevtext);
 592         srp_free(bytes_num);
 593
 594 }*/
 595
 596 /***********************************************************************************************************
 597  *
 598  *  Exported Functions
 599  *
 600  ***********************************************************************************************************/
 601
 602 SRP_Result srp_create_salted_verification_key( SRP_HashAlgorithm alg,
 603         SRP_NGType ng_type, const char *username_for_verifier,
 604         const unsigned char *password, size_t len_password,
 605         unsigned char **bytes_s,  size_t *len_s,
 606         unsigned char **bytes_v, size_t *len_v,
 607         const char *n_hex, const char *g_hex )
 608 {
 609         SRP_Result ret = SRP_OK;
 610
 611         mpz_t v; mpz_init(v);
 612         mpz_t x; mpz_init(x);
 613         NGConstant *ng = new_ng(ng_type, n_hex, g_hex);
 614
 615         if (!ng)
 616                 goto error_and_exit;
 617
 618         if (init_random() != SRP_OK) /* Only happens once */
 619                 goto error_and_exit;
 620
 621         if (*bytes_s == NULL) {
 622                 size_t size_to_fill = 16;
 623                 *len_s = size_to_fill;
 624                 if (RAND_BUFF_MAX - g_rand_idx < size_to_fill)
 625                         if (fill_buff() != SRP_OK)
 626                                 goto error_and_exit;
 627                 *bytes_s = (unsigned char*)srp_alloc(size_to_fill);
 628                 if (!*bytes_s)
 629                         goto error_and_exit;
 630                 memcpy(*bytes_s, &g_rand_buff + g_rand_idx, size_to_fill);
 631                 g_rand_idx += size_to_fill;
 632         }
 633
 634
 635         if (!calculate_x(x, alg, *bytes_s, *len_s, username_for_verifier,
 636                         password, len_password))
 637                 goto error_and_exit;
 638
 639         srp_dbg_num(x, "Server calculated x: ");
 640
 641         mpz_powm(v, ng->g, x, ng->N);
 642
 643         *len_v = mpz_num_bytes(v);
 644
 645         *bytes_v = (unsigned char*)srp_alloc(*len_v);
 646
 647         if (!bytes_v)
 648                 goto error_and_exit;
 649
 650         mpz_to_bin(v, *bytes_v);
 651
 652 cleanup_and_exit:
 653         delete_ng( ng );
 654         mpz_clear(v);
 655         mpz_clear(x);
 656         return ret;
 657 error_and_exit:
 658         ret = SRP_ERR;
 659         goto cleanup_and_exit;
 660 }
 661
 662
 663
 664 /* Out: bytes_B, len_B.
 665  *
 666  * On failure, bytes_B will be set to NULL and len_B will be set to 0
 667  */
 668 struct SRPVerifier *srp_verifier_new(SRP_HashAlgorithm alg,
 669         SRP_NGType ng_type, const char *username,
 670         const unsigned char *bytes_s, size_t len_s,
 671         const unsigned char *bytes_v, size_t len_v,
 672         const unsigned char *bytes_A, size_t len_A,
 673         const unsigned char *bytes_b, size_t len_b,
 674         unsigned char **bytes_B, size_t *len_B,
 675         const char *n_hex, const char *g_hex )
 676 {
 677         mpz_t v; mpz_init(v); mpz_from_bin(bytes_v, len_v, v);
 678         mpz_t A; mpz_init(A); mpz_from_bin(bytes_A, len_A, A);
 679         mpz_t u; mpz_init(u);
 680         mpz_t B; mpz_init(B);
 681         mpz_t S; mpz_init(S);
 682         mpz_t b; mpz_init(b);
 683         mpz_t k; mpz_init(k);
 684         mpz_t tmp1; mpz_init(tmp1);
 685         mpz_t tmp2; mpz_init(tmp2);
 686         mpz_t tmp3; mpz_init(tmp3);
 687         size_t ulen = strlen(username) + 1;
 688         NGConstant *ng = new_ng(ng_type, n_hex, g_hex);
 689         struct SRPVerifier *ver = 0;
 690
 691         *len_B = 0;
 692         *bytes_B = 0;
 693
 694         if (!ng)
 695                 goto cleanup_and_exit;
 696
 697         ver = (struct SRPVerifier *) srp_alloc( sizeof(struct SRPVerifier) );
 698
 699         if (!ver)
 700                 goto cleanup_and_exit;
 701
 702         if (init_random() != SRP_OK) { /* Only happens once */
 703                 srp_free(ver);
 704                 ver = 0;
 705                 goto cleanup_and_exit;
 706         }
 707
 708         ver->username = (char *) srp_alloc(ulen);
 709         ver->hash_alg = alg;
 710         ver->ng = ng;
 711
 712         if (!ver->username) {
 713                 srp_free(ver);
 714                 ver = 0;
 715                 goto cleanup_and_exit;
 716         }
 717
 718         memcpy((char*)ver->username, username, ulen);
 719
 720         ver->authenticated = 0;
 721
 722         /* SRP-6a safety check */
 723         mpz_mod(tmp1, A, ng->N);
 724         if (mpz_sgn(tmp1) != 0) {
 725                 if (bytes_b) {
 726                         mpz_from_bin(bytes_b, len_b, b);
 727                 } else {
 728                         if (mpz_fill_random(b) != SRP_OK) {
 729                                 srp_free(ver);
 730                                 ver = 0;
 731                                 goto cleanup_and_exit;
 732                         }
 733                 }
 734
 735                 if (!H_nn(k, alg, ng->N, ng->N, ng->g)) {
 736                         srp_free(ver);
 737                         ver = 0;
 738                         goto cleanup_and_exit;
 739                 }
 740
 741                 /* B = kv + g^b */
 742                 mpz_mulm(tmp1, k, v, ng->N, tmp3);
 743                 mpz_powm(tmp2, ng->g, b, ng->N);
 744                 mpz_addm(B, tmp1, tmp2, ng->N, tmp3);
 745
 746                 if (!H_nn(u, alg, ng->N, A, B)) {
 747                         srp_free(ver);
 748                         ver = 0;
 749                         goto cleanup_and_exit;
 750                 }
 751
 752                 srp_dbg_num(u, "Server calculated u: ");
 753
 754                 /* S = (A *(v^u)) ^ b */
 755                 mpz_powm(tmp1, v, u, ng->N);
 756                 mpz_mulm(tmp2, A, tmp1, ng->N, tmp3);
 757                 mpz_powm(S, tmp2, b, ng->N);
 758
 759                 hash_num(alg, S, ver->session_key);
 760
 761                 calculate_M(alg, ng, ver->M, username, bytes_s, len_s, A, B, ver->session_key);
 762                 calculate_H_AMK(alg, ver->H_AMK, A, ver->M, ver->session_key);
 763
 764                 *len_B = mpz_num_bytes(B);
 765                 *bytes_B = (unsigned char*)srp_alloc(*len_B);
 766
 767                 if (!*bytes_B) {
 768                         srp_free(ver->username);
 769                         srp_free(ver);
 770                         ver = 0;
 771                         *len_B = 0;
 772                         goto cleanup_and_exit;
 773                 }
 774
 775                 mpz_to_bin(B, *bytes_B);
 776
 777                 ver->bytes_B = *bytes_B;
 778         } else {
 779                 srp_free(ver);
 780                 ver = 0;
 781         }
 782
 783 cleanup_and_exit:
 784         mpz_clear(v);
 785         mpz_clear(A);
 786         mpz_clear(u);
 787         mpz_clear(k);
 788         mpz_clear(B);
 789         mpz_clear(S);
 790         mpz_clear(b);
 791         mpz_clear(tmp1);
 792         mpz_clear(tmp2);
 793         mpz_clear(tmp3);
 794         return ver;
 795 }
 796
 797
 798
 799
 800 void srp_verifier_delete(struct SRPVerifier *ver)
 801 {
 802         if (ver) {
 803                 delete_ng(ver->ng);
 804                 srp_free(ver->username);
 805                 srp_free(ver->bytes_B);
 806                 memset(ver, 0, sizeof(*ver));
 807                 srp_free(ver);
 808         }
 809 }
 810
 811
 812
 813 int srp_verifier_is_authenticated(struct SRPVerifier *ver)
 814 {
 815         return ver->authenticated;
 816 }
 817
 818
 819 const char *srp_verifier_get_username(struct SRPVerifier *ver)
 820 {
 821         return ver->username;
 822 }
 823
 824
 825 const unsigned char *srp_verifier_get_session_key(struct SRPVerifier *ver, size_t *key_length)
 826 {
 827         if (key_length)
 828                 *key_length = hash_length(ver->hash_alg);
 829         return ver->session_key;
 830 }
 831
 832
 833 size_t srp_verifier_get_session_key_length(struct SRPVerifier *ver)
 834 {
 835         return hash_length(ver->hash_alg);
 836 }
 837
 838
 839 /* user_M must be exactly SHA512_DIGEST_LENGTH bytes in size */
 840 void srp_verifier_verify_session(struct SRPVerifier *ver, const unsigned char *user_M, unsigned char **bytes_HAMK)
 841 {
 842         if (memcmp(ver->M, user_M, hash_length(ver->hash_alg)) == 0) {
 843                 ver->authenticated = 1;
 844                 *bytes_HAMK = ver->H_AMK;
 845         } else
 846                 *bytes_HAMK = NULL;
 847 }
 848
 849 /*******************************************************************************/
 850
 851 struct SRPUser *srp_user_new(SRP_HashAlgorithm alg, SRP_NGType ng_type,
 852         const char *username, const char *username_for_verifier,
 853         const unsigned char *bytes_password, size_t len_password,
 854         const char *n_hex, const char *g_hex)
 855 {
 856         struct SRPUser *usr = (struct SRPUser *) srp_alloc(sizeof(struct SRPUser));
 857         size_t ulen  = strlen(username) + 1;
 858         size_t uvlen = strlen(username_for_verifier) + 1;
 859
 860         if (!usr)
 861                 goto err_exit;
 862
 863         if (init_random() != SRP_OK) /* Only happens once */
 864                 goto err_exit;
 865
 866         usr->hash_alg = alg;
 867         usr->ng = new_ng(ng_type, n_hex, g_hex);
 868
 869         mpz_init(usr->a);
 870         mpz_init(usr->A);
 871         mpz_init(usr->S);
 872
 873         if (!usr->ng)
 874                 goto err_exit;
 875
 876         usr->username = (char*)srp_alloc(ulen);
 877         usr->username_verifier = (char*)srp_alloc(uvlen);
 878         usr->password = (unsigned char*)srp_alloc(len_password);
 879         usr->password_len = len_password;
 880
 881         if (!usr->username || !usr->password || !usr->username_verifier)
 882                 goto err_exit;
 883
 884         memcpy(usr->username, username, ulen);
 885         memcpy(usr->username_verifier, username_for_verifier, uvlen);
 886         memcpy(usr->password, bytes_password, len_password);
 887
 888         usr->authenticated = 0;
 889
 890         usr->bytes_A = 0;
 891
 892         return usr;
 893
 894 err_exit:
 895         if (usr) {
 896                 mpz_clear(usr->a);
 897                 mpz_clear(usr->A);
 898                 mpz_clear(usr->S);
 899                 if (usr->ng)
 900                         delete_ng(usr->ng);
 901                 srp_free(usr->username);
 902                 srp_free(usr->username_verifier);
 903                 if (usr->password) {
 904                         memset(usr->password, 0, usr->password_len);
 905                         srp_free(usr->password);
 906                 }
 907                 srp_free(usr);
 908         }
 909
 910         return 0;
 911 }
 912
 913
 914
 915 void srp_user_delete(struct SRPUser *usr)
 916 {
 917         if(usr) {
 918                 mpz_clear(usr->a);
 919                 mpz_clear(usr->A);
 920                 mpz_clear(usr->S);
 921
 922                 delete_ng(usr->ng);
 923
 924                 memset(usr->password, 0, usr->password_len);
 925
 926                 srp_free(usr->username);
 927                 srp_free(usr->username_verifier);
 928                 srp_free(usr->password);
 929
 930                 if (usr->bytes_A)
 931                         srp_free(usr->bytes_A);
 932
 933                 memset(usr, 0, sizeof(*usr));
 934                 srp_free(usr);
 935         }
 936 }
 937
 938
 939
 940 int srp_user_is_authenticated(struct SRPUser *usr)
 941 {
 942         return usr->authenticated;
 943 }
 944
 945
 946 const char *srp_user_get_username(struct SRPUser *usr)
 947 {
 948         return usr->username;
 949 }
 950
 951
 952 const unsigned char* srp_user_get_session_key(struct SRPUser* usr, size_t* key_length)
 953 {
 954         if (key_length)
 955                 *key_length = hash_length(usr->hash_alg);
 956         return usr->session_key;
 957 }
 958
 959
 960 size_t srp_user_get_session_key_length(struct SRPUser *usr)
 961 {
 962         return hash_length(usr->hash_alg);
 963 }
 964
 965
 966 /* Output: username, bytes_A, len_A */
 967 SRP_Result srp_user_start_authentication(struct SRPUser *usr, char **username,
 968         const unsigned char *bytes_a, size_t len_a,
 969         unsigned char **bytes_A, size_t *len_A)
 970 {
 971         if (bytes_a) {
 972                 mpz_from_bin(bytes_a, len_a, usr->a);
 973         } else {
 974                 if (mpz_fill_random(usr->a) != SRP_OK)
 975                         goto error_and_exit;
 976         }
 977
 978         mpz_powm(usr->A, usr->ng->g, usr->a, usr->ng->N);
 979
 980         *len_A = mpz_num_bytes(usr->A);
 981         *bytes_A = (unsigned char*)srp_alloc(*len_A);
 982
 983         if (!*bytes_A)
 984                 goto error_and_exit;
 985
 986         mpz_to_bin(usr->A, *bytes_A);
 987
 988         usr->bytes_A = *bytes_A;
 989         if (username)
 990                 *username = usr->username;
 991
 992         return SRP_OK;
 993
 994 error_and_exit:
 995         *len_A = 0;
 996         *bytes_A = 0;
 997         *username = 0;
 998         return SRP_ERR;
 999 }
1000
1001
1002 /* Output: bytes_M. Buffer length is SHA512_DIGEST_LENGTH */
1003 void  srp_user_process_challenge(struct SRPUser *usr,
1004         const unsigned char *bytes_s, size_t len_s,
1005         const unsigned char *bytes_B, size_t len_B,
1006         unsigned char **bytes_M, size_t *len_M)
1007 {
1008         mpz_t B; mpz_init(B); mpz_from_bin(bytes_B, len_B, B);
1009         mpz_t u; mpz_init(u);
1010         mpz_t x; mpz_init(x);
1011         mpz_t k; mpz_init(k);
1012         mpz_t v; mpz_init(v);
1013         mpz_t tmp1; mpz_init(tmp1);
1014         mpz_t tmp2; mpz_init(tmp2);
1015         mpz_t tmp3; mpz_init(tmp3);
1016         mpz_t tmp4; mpz_init(tmp4);
1017
1018         *len_M = 0;
1019         *bytes_M = 0;
1020
1021         if (!H_nn(u, usr->hash_alg, usr->ng->N, usr->A, B))
1022                 goto cleanup_and_exit;
1023
1024         srp_dbg_num(u, "Client calculated u: ");
1025
1026         if (!calculate_x(x, usr->hash_alg, bytes_s, len_s,
1027                         usr->username_verifier, usr->password, usr->password_len))
1028                 goto cleanup_and_exit;
1029
1030         srp_dbg_num(x, "Client calculated x: ");
1031
1032         if (!H_nn(k, usr->hash_alg, usr->ng->N, usr->ng->N, usr->ng->g))
1033                 goto cleanup_and_exit;
1034
1035         /* SRP-6a safety check */
1036         if ( mpz_sgn(B) != 0 && mpz_sgn(u) != 0 ) {
1037                 mpz_powm(v, usr->ng->g, x, usr->ng->N);
1038
1039                 srp_dbg_num(v, "Client calculated v: ");
1040
1041                 /* S = (B - k*(g^x)) ^ (a + ux) */
1042                 mpz_mul(tmp1, u, x);
1043                 mpz_add(tmp2, usr->a, tmp1);               /* tmp2 = (a + ux)      */
1044                 mpz_powm(tmp1, usr->ng->g, x, usr->ng->N); /* tmp1 = g^x           */
1045                 mpz_mulm(tmp3, k, tmp1, usr->ng->N, tmp4); /* tmp3 = k*(g^x)       */
1046                 mpz_subm(tmp1, B, tmp3, usr->ng->N, tmp4); /* tmp1 = (B - K*(g^x)) */
1047                 mpz_powm(usr->S, tmp1, tmp2, usr->ng->N);
1048
1049                 hash_num(usr->hash_alg, usr->S, usr->session_key);
1050
1051                 calculate_M( usr->hash_alg, usr->ng, usr->M, usr->username, bytes_s, len_s, usr->A,B, usr->session_key );
1052                 calculate_H_AMK( usr->hash_alg, usr->H_AMK, usr->A, usr->M, usr->session_key );
1053
1054                 *bytes_M = usr->M;
1055                 if (len_M)
1056                         *len_M = hash_length( usr->hash_alg );
1057         } else {
1058                 *bytes_M = NULL;
1059                 if (len_M)
1060                         *len_M   = 0;
1061         }
1062
1063 cleanup_and_exit:
1064
1065         mpz_clear(B);
1066         mpz_clear(u);
1067         mpz_clear(x);
1068         mpz_clear(k);
1069         mpz_clear(v);
1070         mpz_clear(tmp1);
1071         mpz_clear(tmp2);
1072         mpz_clear(tmp3);
1073         mpz_clear(tmp4);
1074 }
1075
1076
1077 void srp_user_verify_session(struct SRPUser *usr, const unsigned char *bytes_HAMK)
1078 {
1079         if (memcmp(usr->H_AMK, bytes_HAMK, hash_length(usr->hash_alg)) == 0)
1080                 usr->authenticated = 1;
1081 }