crypto/openssl/ssl/tls13_enc.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016-2020 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL license (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 <stdlib.h>
  11 #include "ssl_local.h"
  12 #include "internal/cryptlib.h"
  13 #include <openssl/evp.h>
  14 #include <openssl/kdf.h>
  15
  16 #define TLS13_MAX_LABEL_LEN     249
  17
  18 /* Always filled with zeros */
  19 static const unsigned char default_zeros[EVP_MAX_MD_SIZE];
  20
  21 /*
  22  * Given a |secret|; a |label| of length |labellen|; and |data| of length
  23  * |datalen| (e.g. typically a hash of the handshake messages), derive a new
  24  * secret |outlen| bytes long and store it in the location pointed to be |out|.
  25  * The |data| value may be zero length. Any errors will be treated as fatal if
  26  * |fatal| is set. Returns 1 on success  0 on failure.
  27  */
  28 int tls13_hkdf_expand(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
  29                              const unsigned char *label, size_t labellen,
  30                              const unsigned char *data, size_t datalen,
  31                              unsigned char *out, size_t outlen, int fatal)
  32 {
  33 #ifdef CHARSET_EBCDIC
  34     static const unsigned char label_prefix[] = { 0x74, 0x6C, 0x73, 0x31, 0x33, 0x20, 0x00 };
  35 #else
  36     static const unsigned char label_prefix[] = "tls13 ";
  37 #endif
  38     EVP_PKEY_CTX *pctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF, NULL);
  39     int ret;
  40     size_t hkdflabellen;
  41     size_t hashlen;
  42     /*
  43      * 2 bytes for length of derived secret + 1 byte for length of combined
  44      * prefix and label + bytes for the label itself + 1 byte length of hash
  45      * + bytes for the hash itself
  46      */
  47     unsigned char hkdflabel[sizeof(uint16_t) + sizeof(uint8_t)
  48                             + (sizeof(label_prefix) - 1) + TLS13_MAX_LABEL_LEN
  49                             + 1 + EVP_MAX_MD_SIZE];
  50     WPACKET pkt;
  51
  52     if (pctx == NULL)
  53         return 0;
  54
  55     if (labellen > TLS13_MAX_LABEL_LEN) {
  56         if (fatal) {
  57             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
  58                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  59         } else {
  60             /*
  61              * Probably we have been called from SSL_export_keying_material(),
  62              * or SSL_export_keying_material_early().
  63              */
  64             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, SSL_R_TLS_ILLEGAL_EXPORTER_LABEL);
  65         }
  66         EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
  67         return 0;
  68     }
  69
  70     hashlen = EVP_MD_size(md);
  71
  72     if (!WPACKET_init_static_len(&pkt, hkdflabel, sizeof(hkdflabel), 0)
  73             || !WPACKET_put_bytes_u16(&pkt, outlen)
  74             || !WPACKET_start_sub_packet_u8(&pkt)
  75             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label_prefix, sizeof(label_prefix) - 1)
  76             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label, labellen)
  77             || !WPACKET_close(&pkt)
  78             || !WPACKET_sub_memcpy_u8(&pkt, data, (data == NULL) ? 0 : datalen)
  79             || !WPACKET_get_total_written(&pkt, &hkdflabellen)
  80             || !WPACKET_finish(&pkt)) {
  81         EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
  82         WPACKET_cleanup(&pkt);
  83         if (fatal)
  84             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
  85                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  86         else
  87             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  88         return 0;
  89     }
  90
  91     ret = EVP_PKEY_derive_init(pctx) <= 0
  92             || EVP_PKEY_CTX_hkdf_mode(pctx, EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXPAND_ONLY)
  93                <= 0
  94             || EVP_PKEY_CTX_set_hkdf_md(pctx, md) <= 0
  95             || EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_key(pctx, secret, hashlen) <= 0
  96             || EVP_PKEY_CTX_add1_hkdf_info(pctx, hkdflabel, hkdflabellen) <= 0
  97             || EVP_PKEY_derive(pctx, out, &outlen) <= 0;
  98
  99     EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 100
 101     if (ret != 0) {
 102         if (fatal)
 103             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
 104                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 105         else
 106             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 107     }
 108
 109     return ret == 0;
 110 }
 111
 112 /*
 113  * Given a |secret| generate a |key| of length |keylen| bytes. Returns 1 on
 114  * success  0 on failure.
 115  */
 116 int tls13_derive_key(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
 117                      unsigned char *key, size_t keylen)
 118 {
 119 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 120   static const unsigned char keylabel[] ={ 0x6B, 0x65, 0x79, 0x00 };
 121 #else
 122   static const unsigned char keylabel[] = "key";
 123 #endif
 124
 125     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, keylabel, sizeof(keylabel) - 1,
 126                              NULL, 0, key, keylen, 1);
 127 }
 128
 129 /*
 130  * Given a |secret| generate an |iv| of length |ivlen| bytes. Returns 1 on
 131  * success  0 on failure.
 132  */
 133 int tls13_derive_iv(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
 134                     unsigned char *iv, size_t ivlen)
 135 {
 136 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 137   static const unsigned char ivlabel[] = { 0x69, 0x76, 0x00 };
 138 #else
 139   static const unsigned char ivlabel[] = "iv";
 140 #endif
 141
 142     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, ivlabel, sizeof(ivlabel) - 1,
 143                              NULL, 0, iv, ivlen, 1);
 144 }
 145
 146 int tls13_derive_finishedkey(SSL *s, const EVP_MD *md,
 147                              const unsigned char *secret,
 148                              unsigned char *fin, size_t finlen)
 149 {
 150 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 151   static const unsigned char finishedlabel[] = { 0x66, 0x69, 0x6E, 0x69, 0x73, 0x68, 0x65, 0x64, 0x00 };
 152 #else
 153   static const unsigned char finishedlabel[] = "finished";
 154 #endif
 155
 156     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, finishedlabel,
 157                              sizeof(finishedlabel) - 1, NULL, 0, fin, finlen, 1);
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Given the previous secret |prevsecret| and a new input secret |insecret| of
 162  * length |insecretlen|, generate a new secret and store it in the location
 163  * pointed to by |outsecret|. Returns 1 on success  0 on failure.
 164  */
 165 int tls13_generate_secret(SSL *s, const EVP_MD *md,
 166                           const unsigned char *prevsecret,
 167                           const unsigned char *insecret,
 168                           size_t insecretlen,
 169                           unsigned char *outsecret)
 170 {
 171     size_t mdlen, prevsecretlen;
 172     int mdleni;
 173     int ret;
 174     EVP_PKEY_CTX *pctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF, NULL);
 175 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 176     static const char derived_secret_label[] = { 0x64, 0x65, 0x72, 0x69, 0x76, 0x65, 0x64, 0x00 };
 177 #else
 178     static const char derived_secret_label[] = "derived";
 179 #endif
 180     unsigned char preextractsec[EVP_MAX_MD_SIZE];
 181
 182     if (pctx == NULL) {
 183         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 184                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 185         return 0;
 186     }
 187
 188     mdleni = EVP_MD_size(md);
 189     /* Ensure cast to size_t is safe */
 190     if (!ossl_assert(mdleni >= 0)) {
 191         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 192                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 193         return 0;
 194     }
 195     mdlen = (size_t)mdleni;
 196
 197     if (insecret == NULL) {
 198         insecret = default_zeros;
 199         insecretlen = mdlen;
 200     }
 201     if (prevsecret == NULL) {
 202         prevsecret = default_zeros;
 203         prevsecretlen = 0;
 204     } else {
 205         EVP_MD_CTX *mctx = EVP_MD_CTX_new();
 206         unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 207
 208         /* The pre-extract derive step uses a hash of no messages */
 209         if (mctx == NULL
 210                 || EVP_DigestInit_ex(mctx, md, NULL) <= 0
 211                 || EVP_DigestFinal_ex(mctx, hash, NULL) <= 0) {
 212             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 213                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 214             EVP_MD_CTX_free(mctx);
 215             EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 216             return 0;
 217         }
 218         EVP_MD_CTX_free(mctx);
 219
 220         /* Generate the pre-extract secret */
 221         if (!tls13_hkdf_expand(s, md, prevsecret,
 222                                (unsigned char *)derived_secret_label,
 223                                sizeof(derived_secret_label) - 1, hash, mdlen,
 224                                preextractsec, mdlen, 1)) {
 225             /* SSLfatal() already called */
 226             EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 227             return 0;
 228         }
 229
 230         prevsecret = preextractsec;
 231         prevsecretlen = mdlen;
 232     }
 233
 234     ret = EVP_PKEY_derive_init(pctx) <= 0
 235             || EVP_PKEY_CTX_hkdf_mode(pctx, EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXTRACT_ONLY)
 236                <= 0
 237             || EVP_PKEY_CTX_set_hkdf_md(pctx, md) <= 0
 238             || EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_key(pctx, insecret, insecretlen) <= 0
 239             || EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_salt(pctx, prevsecret, prevsecretlen)
 240                <= 0
 241             || EVP_PKEY_derive(pctx, outsecret, &mdlen)
 242                <= 0;
 243
 244     if (ret != 0)
 245         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 246                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 247
 248     EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 249     if (prevsecret == preextractsec)
 250         OPENSSL_cleanse(preextractsec, mdlen);
 251     return ret == 0;
 252 }
 253
 254 /*
 255  * Given an input secret |insecret| of length |insecretlen| generate the
 256  * handshake secret. This requires the early secret to already have been
 257  * generated. Returns 1 on success  0 on failure.
 258  */
 259 int tls13_generate_handshake_secret(SSL *s, const unsigned char *insecret,
 260                                 size_t insecretlen)
 261 {
 262     /* Calls SSLfatal() if required */
 263     return tls13_generate_secret(s, ssl_handshake_md(s), s->early_secret,
 264                                  insecret, insecretlen,
 265                                  (unsigned char *)&s->handshake_secret);
 266 }
 267
 268 /*
 269  * Given the handshake secret |prev| of length |prevlen| generate the master
 270  * secret and store its length in |*secret_size|. Returns 1 on success  0 on
 271  * failure.
 272  */
 273 int tls13_generate_master_secret(SSL *s, unsigned char *out,
 274                                  unsigned char *prev, size_t prevlen,
 275                                  size_t *secret_size)
 276 {
 277     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 278
 279     *secret_size = EVP_MD_size(md);
 280     /* Calls SSLfatal() if required */
 281     return tls13_generate_secret(s, md, prev, NULL, 0, out);
 282 }
 283
 284 /*
 285  * Generates the mac for the Finished message. Returns the length of the MAC or
 286  * 0 on error.
 287  */
 288 size_t tls13_final_finish_mac(SSL *s, const char *str, size_t slen,
 289                              unsigned char *out)
 290 {
 291     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 292     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 293     size_t hashlen, ret = 0;
 294     EVP_PKEY *key = NULL;
 295     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 296
 297     if (!ssl_handshake_hash(s, hash, sizeof(hash), &hashlen)) {
 298         /* SSLfatal() already called */
 299         goto err;
 300     }
 301
 302     if (str == s->method->ssl3_enc->server_finished_label) {
 303         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 304                                            s->server_finished_secret, hashlen);
 305     } else if (SSL_IS_FIRST_HANDSHAKE(s)) {
 306         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 307                                            s->client_finished_secret, hashlen);
 308     } else {
 309         unsigned char finsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 310
 311         if (!tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s),
 312                                       s->client_app_traffic_secret,
 313                                       finsecret, hashlen))
 314             goto err;
 315
 316         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL, finsecret,
 317                                            hashlen);
 318         OPENSSL_cleanse(finsecret, sizeof(finsecret));
 319     }
 320
 321     if (key == NULL
 322             || ctx == NULL
 323             || EVP_DigestSignInit(ctx, NULL, md, NULL, key) <= 0
 324             || EVP_DigestSignUpdate(ctx, hash, hashlen) <= 0
 325             || EVP_DigestSignFinal(ctx, out, &hashlen) <= 0) {
 326         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_FINAL_FINISH_MAC,
 327                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 328         goto err;
 329     }
 330
 331     ret = hashlen;
 332  err:
 333     EVP_PKEY_free(key);
 334     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 335     return ret;
 336 }
 337
 338 /*
 339  * There isn't really a key block in TLSv1.3, but we still need this function
 340  * for initialising the cipher and hash. Returns 1 on success or 0 on failure.
 341  */
 342 int tls13_setup_key_block(SSL *s)
 343 {
 344     const EVP_CIPHER *c;
 345     const EVP_MD *hash;
 346
 347     s->session->cipher = s->s3->tmp.new_cipher;
 348     if (!ssl_cipher_get_evp(s->session, &c, &hash, NULL, NULL, NULL, 0)) {
 349         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_SETUP_KEY_BLOCK,
 350                  SSL_R_CIPHER_OR_HASH_UNAVAILABLE);
 351         return 0;
 352     }
 353
 354     s->s3->tmp.new_sym_enc = c;
 355     s->s3->tmp.new_hash = hash;
 356
 357     return 1;
 358 }
 359
 360 static int derive_secret_key_and_iv(SSL *s, int sending, const EVP_MD *md,
 361                                     const EVP_CIPHER *ciph,
 362                                     const unsigned char *insecret,
 363                                     const unsigned char *hash,
 364                                     const unsigned char *label,
 365                                     size_t labellen, unsigned char *secret,
 366                                     unsigned char *iv, EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx)
 367 {
 368     unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];
 369     size_t ivlen, keylen, taglen;
 370     int hashleni = EVP_MD_size(md);
 371     size_t hashlen;
 372
 373     /* Ensure cast to size_t is safe */
 374     if (!ossl_assert(hashleni >= 0)) {
 375         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 376                  ERR_R_EVP_LIB);
 377         goto err;
 378     }
 379     hashlen = (size_t)hashleni;
 380
 381     if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret, label, labellen, hash, hashlen,
 382                            secret, hashlen, 1)) {
 383         /* SSLfatal() already called */
 384         goto err;
 385     }
 386
 387     /* TODO(size_t): convert me */
 388     keylen = EVP_CIPHER_key_length(ciph);
 389     if (EVP_CIPHER_mode(ciph) == EVP_CIPH_CCM_MODE) {
 390         uint32_t algenc;
 391
 392         ivlen = EVP_CCM_TLS_IV_LEN;
 393         if (s->s3->tmp.new_cipher != NULL) {
 394             algenc = s->s3->tmp.new_cipher->algorithm_enc;
 395         } else if (s->session->cipher != NULL) {
 396             /* We've not selected a cipher yet - we must be doing early data */
 397             algenc = s->session->cipher->algorithm_enc;
 398         } else if (s->psksession != NULL && s->psksession->cipher != NULL) {
 399             /* We must be doing early data with out-of-band PSK */
 400             algenc = s->psksession->cipher->algorithm_enc;
 401         } else {
 402             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 403                      ERR_R_EVP_LIB);
 404             goto err;
 405         }
 406         if (algenc & (SSL_AES128CCM8 | SSL_AES256CCM8))
 407             taglen = EVP_CCM8_TLS_TAG_LEN;
 408          else
 409             taglen = EVP_CCM_TLS_TAG_LEN;
 410     } else {
 411         ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(ciph);
 412         taglen = 0;
 413     }
 414
 415     if (!tls13_derive_key(s, md, secret, key, keylen)
 416             || !tls13_derive_iv(s, md, secret, iv, ivlen)) {
 417         /* SSLfatal() already called */
 418         goto err;
 419     }
 420
 421     if (EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, ciph, NULL, NULL, NULL, sending) <= 0
 422         || !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_IVLEN, ivlen, NULL)
 423         || (taglen != 0 && !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG,
 424                                                 taglen, NULL))
 425         || EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, NULL, NULL, key, NULL, -1) <= 0) {
 426         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 427                  ERR_R_EVP_LIB);
 428         goto err;
 429     }
 430
 431     return 1;
 432  err:
 433     OPENSSL_cleanse(key, sizeof(key));
 434     return 0;
 435 }
 436
 437 int tls13_change_cipher_state(SSL *s, int which)
 438 {
 439 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 440   static const unsigned char client_early_traffic[]       = {0x63, 0x20, 0x65, 0x20,       /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 441   static const unsigned char client_handshake_traffic[]   = {0x63, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 442   static const unsigned char client_application_traffic[] = {0x63, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 443   static const unsigned char server_handshake_traffic[]   = {0x73, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 444   static const unsigned char server_application_traffic[] = {0x73, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 445   static const unsigned char exporter_master_secret[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x20,                    /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 446   static const unsigned char resumption_master_secret[] = {0x72, 0x65, 0x73, 0x20,                  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 447   static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = {0x65, 0x20, 0x65, 0x78, 0x70, 0x20,  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 448 #else
 449     static const unsigned char client_early_traffic[] = "c e traffic";
 450     static const unsigned char client_handshake_traffic[] = "c hs traffic";
 451     static const unsigned char client_application_traffic[] = "c ap traffic";
 452     static const unsigned char server_handshake_traffic[] = "s hs traffic";
 453     static const unsigned char server_application_traffic[] = "s ap traffic";
 454     static const unsigned char exporter_master_secret[] = "exp master";
 455     static const unsigned char resumption_master_secret[] = "res master";
 456     static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = "e exp master";
 457 #endif
 458     unsigned char *iv;
 459     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 460     unsigned char hashval[EVP_MAX_MD_SIZE];
 461     unsigned char *hash = hashval;
 462     unsigned char *insecret;
 463     unsigned char *finsecret = NULL;
 464     const char *log_label = NULL;
 465     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
 466     size_t finsecretlen = 0;
 467     const unsigned char *label;
 468     size_t labellen, hashlen = 0;
 469     int ret = 0;
 470     const EVP_MD *md = NULL;
 471     const EVP_CIPHER *cipher = NULL;
 472
 473     if (which & SSL3_CC_READ) {
 474         if (s->enc_read_ctx != NULL) {
 475             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_read_ctx);
 476         } else {
 477             s->enc_read_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 478             if (s->enc_read_ctx == NULL) {
 479                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 480                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 481                 goto err;
 482             }
 483         }
 484         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 485         iv = s->read_iv;
 486
 487         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 488     } else {
 489         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 490         if (s->enc_write_ctx != NULL) {
 491             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_write_ctx);
 492         } else {
 493             s->enc_write_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 494             if (s->enc_write_ctx == NULL) {
 495                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 496                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 497                 goto err;
 498             }
 499         }
 500         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 501         iv = s->write_iv;
 502
 503         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 504     }
 505
 506     if (((which & SSL3_CC_CLIENT) && (which & SSL3_CC_WRITE))
 507             || ((which & SSL3_CC_SERVER) && (which & SSL3_CC_READ))) {
 508         if (which & SSL3_CC_EARLY) {
 509             EVP_MD_CTX *mdctx = NULL;
 510             long handlen;
 511             void *hdata;
 512             unsigned int hashlenui;
 513             const SSL_CIPHER *sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 514
 515             insecret = s->early_secret;
 516             label = client_early_traffic;
 517             labellen = sizeof(client_early_traffic) - 1;
 518             log_label = CLIENT_EARLY_LABEL;
 519
 520             handlen = BIO_get_mem_data(s->s3->handshake_buffer, &hdata);
 521             if (handlen <= 0) {
 522                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 523                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 524                          SSL_R_BAD_HANDSHAKE_LENGTH);
 525                 goto err;
 526             }
 527
 528             if (s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_CONNECTING
 529                     && s->max_early_data > 0
 530                     && s->session->ext.max_early_data == 0) {
 531                 /*
 532                  * If we are attempting to send early data, and we've decided to
 533                  * actually do it but max_early_data in s->session is 0 then we
 534                  * must be using an external PSK.
 535                  */
 536                 if (!ossl_assert(s->psksession != NULL
 537                         && s->max_early_data ==
 538                            s->psksession->ext.max_early_data)) {
 539                     SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 540                              SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 541                              ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 542                     goto err;
 543                 }
 544                 sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 545             }
 546             if (sslcipher == NULL) {
 547                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 548                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, SSL_R_BAD_PSK);
 549                 goto err;
 550             }
 551
 552             /*
 553              * We need to calculate the handshake digest using the digest from
 554              * the session. We haven't yet selected our ciphersuite so we can't
 555              * use ssl_handshake_md().
 556              */
 557             mdctx = EVP_MD_CTX_new();
 558             if (mdctx == NULL) {
 559                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 560                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 561                 goto err;
 562             }
 563             cipher = EVP_get_cipherbynid(SSL_CIPHER_get_cipher_nid(sslcipher));
 564             md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 565             if (md == NULL || !EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, NULL)
 566                     || !EVP_DigestUpdate(mdctx, hdata, handlen)
 567                     || !EVP_DigestFinal_ex(mdctx, hashval, &hashlenui)) {
 568                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 569                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 570                 EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 571                 goto err;
 572             }
 573             hashlen = hashlenui;
 574             EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 575
 576             if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret,
 577                                    early_exporter_master_secret,
 578                                    sizeof(early_exporter_master_secret) - 1,
 579                                    hashval, hashlen,
 580                                    s->early_exporter_master_secret, hashlen,
 581                                    1)) {
 582                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 583                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 584                 goto err;
 585             }
 586
 587             if (!ssl_log_secret(s, EARLY_EXPORTER_SECRET_LABEL,
 588                                 s->early_exporter_master_secret, hashlen)) {
 589                 /* SSLfatal() already called */
 590                 goto err;
 591             }
 592         } else if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 593             insecret = s->handshake_secret;
 594             finsecret = s->client_finished_secret;
 595             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 596             label = client_handshake_traffic;
 597             labellen = sizeof(client_handshake_traffic) - 1;
 598             log_label = CLIENT_HANDSHAKE_LABEL;
 599             /*
 600              * The handshake hash used for the server read/client write handshake
 601              * traffic secret is the same as the hash for the server
 602              * write/client read handshake traffic secret. However, if we
 603              * processed early data then we delay changing the server
 604              * read/client write cipher state until later, and the handshake
 605              * hashes have moved on. Therefore we use the value saved earlier
 606              * when we did the server write/client read change cipher state.
 607              */
 608             hash = s->handshake_traffic_hash;
 609         } else {
 610             insecret = s->master_secret;
 611             label = client_application_traffic;
 612             labellen = sizeof(client_application_traffic) - 1;
 613             log_label = CLIENT_APPLICATION_LABEL;
 614             /*
 615              * For this we only use the handshake hashes up until the server
 616              * Finished hash. We do not include the client's Finished, which is
 617              * what ssl_handshake_hash() would give us. Instead we use the
 618              * previously saved value.
 619              */
 620             hash = s->server_finished_hash;
 621         }
 622     } else {
 623         /* Early data never applies to client-read/server-write */
 624         if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 625             insecret = s->handshake_secret;
 626             finsecret = s->server_finished_secret;
 627             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 628             label = server_handshake_traffic;
 629             labellen = sizeof(server_handshake_traffic) - 1;
 630             log_label = SERVER_HANDSHAKE_LABEL;
 631         } else {
 632             insecret = s->master_secret;
 633             label = server_application_traffic;
 634             labellen = sizeof(server_application_traffic) - 1;
 635             log_label = SERVER_APPLICATION_LABEL;
 636         }
 637     }
 638
 639     if (!(which & SSL3_CC_EARLY)) {
 640         md = ssl_handshake_md(s);
 641         cipher = s->s3->tmp.new_sym_enc;
 642         if (!ssl3_digest_cached_records(s, 1)
 643                 || !ssl_handshake_hash(s, hashval, sizeof(hashval), &hashlen)) {
 644             /* SSLfatal() already called */;
 645             goto err;
 646         }
 647     }
 648
 649     /*
 650      * Save the hash of handshakes up to now for use when we calculate the
 651      * client application traffic secret
 652      */
 653     if (label == server_application_traffic)
 654         memcpy(s->server_finished_hash, hashval, hashlen);
 655
 656     if (label == server_handshake_traffic)
 657         memcpy(s->handshake_traffic_hash, hashval, hashlen);
 658
 659     if (label == client_application_traffic) {
 660         /*
 661          * We also create the resumption master secret, but this time use the
 662          * hash for the whole handshake including the Client Finished
 663          */
 664         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 665                                resumption_master_secret,
 666                                sizeof(resumption_master_secret) - 1,
 667                                hashval, hashlen, s->resumption_master_secret,
 668                                hashlen, 1)) {
 669             /* SSLfatal() already called */
 670             goto err;
 671         }
 672     }
 673
 674     if (!derive_secret_key_and_iv(s, which & SSL3_CC_WRITE, md, cipher,
 675                                   insecret, hash, label, labellen, secret, iv,
 676                                   ciph_ctx)) {
 677         /* SSLfatal() already called */
 678         goto err;
 679     }
 680
 681     if (label == server_application_traffic) {
 682         memcpy(s->server_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 683         /* Now we create the exporter master secret */
 684         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 685                                exporter_master_secret,
 686                                sizeof(exporter_master_secret) - 1,
 687                                hash, hashlen, s->exporter_master_secret,
 688                                hashlen, 1)) {
 689             /* SSLfatal() already called */
 690             goto err;
 691         }
 692
 693         if (!ssl_log_secret(s, EXPORTER_SECRET_LABEL, s->exporter_master_secret,
 694                             hashlen)) {
 695             /* SSLfatal() already called */
 696             goto err;
 697         }
 698     } else if (label == client_application_traffic)
 699         memcpy(s->client_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 700
 701     if (!ssl_log_secret(s, log_label, secret, hashlen)) {
 702         /* SSLfatal() already called */
 703         goto err;
 704     }
 705
 706     if (finsecret != NULL
 707             && !tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s), secret,
 708                                          finsecret, finsecretlen)) {
 709         /* SSLfatal() already called */
 710         goto err;
 711     }
 712
 713     if (!s->server && label == client_early_traffic)
 714         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_WRITE_PLAIN_ALERTS;
 715     else
 716         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 717     ret = 1;
 718  err:
 719     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 720     return ret;
 721 }
 722
 723 int tls13_update_key(SSL *s, int sending)
 724 {
 725 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 726   static const unsigned char application_traffic[] = { 0x74, 0x72 ,0x61 ,0x66 ,0x66 ,0x69 ,0x63 ,0x20 ,0x75 ,0x70 ,0x64, 0x00};
 727 #else
 728   static const unsigned char application_traffic[] = "traffic upd";
 729 #endif
 730     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 731     size_t hashlen = EVP_MD_size(md);
 732     unsigned char *insecret, *iv;
 733     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 734     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
 735     int ret = 0;
 736
 737     if (s->server == sending)
 738         insecret = s->server_app_traffic_secret;
 739     else
 740         insecret = s->client_app_traffic_secret;
 741
 742     if (sending) {
 743         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 744         iv = s->write_iv;
 745         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 746         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 747     } else {
 748         iv = s->read_iv;
 749         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 750         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 751     }
 752
 753     if (!derive_secret_key_and_iv(s, sending, ssl_handshake_md(s),
 754                                   s->s3->tmp.new_sym_enc, insecret, NULL,
 755                                   application_traffic,
 756                                   sizeof(application_traffic) - 1, secret, iv,
 757                                   ciph_ctx)) {
 758         /* SSLfatal() already called */
 759         goto err;
 760     }
 761
 762     memcpy(insecret, secret, hashlen);
 763
 764     s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 765     ret = 1;
 766  err:
 767     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 768     return ret;
 769 }
 770
 771 int tls13_alert_code(int code)
 772 {
 773     /* There are 2 additional alerts in TLSv1.3 compared to TLSv1.2 */
 774     if (code == SSL_AD_MISSING_EXTENSION || code == SSL_AD_CERTIFICATE_REQUIRED)
 775         return code;
 776
 777     return tls1_alert_code(code);
 778 }
 779
 780 int tls13_export_keying_material(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 781                                  const char *label, size_t llen,
 782                                  const unsigned char *context,
 783                                  size_t contextlen, int use_context)
 784 {
 785     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 786 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 787     static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 788 #else
 789     static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 790 #endif
 791     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 792     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 793     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 794     unsigned int hashsize, datalen;
 795     int ret = 0;
 796
 797     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_allowed(s))
 798         goto err;
 799
 800     if (!use_context)
 801         contextlen = 0;
 802
 803     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 804             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 805             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 806             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 807             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 808             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->exporter_master_secret,
 809                                   (const unsigned char *)label, llen,
 810                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 811             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 812                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 813                                   out, olen, 0))
 814         goto err;
 815
 816     ret = 1;
 817  err:
 818     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 819     return ret;
 820 }
 821
 822 int tls13_export_keying_material_early(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 823                                        const char *label, size_t llen,
 824                                        const unsigned char *context,
 825                                        size_t contextlen)
 826 {
 827 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 828   static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 829 #else
 830   static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 831 #endif
 832     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 833     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 834     const EVP_MD *md;
 835     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 836     unsigned int hashsize, datalen;
 837     int ret = 0;
 838     const SSL_CIPHER *sslcipher;
 839
 840     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_early_allowed(s))
 841         goto err;
 842
 843     if (!s->server && s->max_early_data > 0
 844             && s->session->ext.max_early_data == 0)
 845         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 846     else
 847         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 848
 849     md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 850
 851     /*
 852      * Calculate the hash value and store it in |data|. The reason why
 853      * the empty string is used is that the definition of TLS-Exporter
 854      * is like so:
 855      *
 856      * TLS-Exporter(label, context_value, key_length) =
 857      *     HKDF-Expand-Label(Derive-Secret(Secret, label, ""),
 858      *                       "exporter", Hash(context_value), key_length)
 859      *
 860      * Derive-Secret(Secret, Label, Messages) =
 861      *       HKDF-Expand-Label(Secret, Label,
 862      *                         Transcript-Hash(Messages), Hash.length)
 863      *
 864      * Here Transcript-Hash is the cipher suite hash algorithm.
 865      */
 866     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 867             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 868             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 869             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 870             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 871             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->early_exporter_master_secret,
 872                                   (const unsigned char *)label, llen,
 873                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 874             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 875                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 876                                   out, olen, 0))
 877         goto err;
 878
 879     ret = 1;
 880  err:
 881     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 882     return ret;
 883 }