crypto/openssh/ssh-rsa.c

   1 /* $OpenBSD: ssh-rsa.c,v 1.66 2018/02/14 16:27:24 jsing Exp $ */
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2000, 2003 Markus Friedl <markus@openbsd.org>
   4  *
   5  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
   6  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
   7  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
   8  *
   9  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
  10  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
  11  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
  12  * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
  13  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
  14  * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
  15  * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
  16  */
  17
  18 #include "includes.h"
  19
  20 #ifdef WITH_OPENSSL
  21
  22 #include <sys/types.h>
  23
  24 #include <openssl/evp.h>
  25 #include <openssl/err.h>
  26
  27 #include <stdarg.h>
  28 #include <string.h>
  29
  30 #include "sshbuf.h"
  31 #include "compat.h"
  32 #include "ssherr.h"
  33 #define SSHKEY_INTERNAL
  34 #include "sshkey.h"
  35 #include "digest.h"
  36 #include "log.h"
  37
  38 static int openssh_RSA_verify(int, u_char *, size_t, u_char *, size_t, RSA *);
  39
  40 static const char *
  41 rsa_hash_alg_ident(int hash_alg)
  42 {
  43         switch (hash_alg) {
  44         case SSH_DIGEST_SHA1:
  45                 return "ssh-rsa";
  46         case SSH_DIGEST_SHA256:
  47                 return "rsa-sha2-256";
  48         case SSH_DIGEST_SHA512:
  49                 return "rsa-sha2-512";
  50         }
  51         return NULL;
  52 }
  53
  54 static int
  55 rsa_hash_alg_from_ident(const char *ident)
  56 {
  57         if (strcmp(ident, "ssh-rsa") == 0 ||
  58             strcmp(ident, "ssh-rsa-cert-v01@openssh.com") == 0)
  59                 return SSH_DIGEST_SHA1;
  60         if (strcmp(ident, "rsa-sha2-256") == 0)
  61                 return SSH_DIGEST_SHA256;
  62         if (strcmp(ident, "rsa-sha2-512") == 0)
  63                 return SSH_DIGEST_SHA512;
  64         return -1;
  65 }
  66
  67 static int
  68 rsa_hash_alg_nid(int type)
  69 {
  70         switch (type) {
  71         case SSH_DIGEST_SHA1:
  72                 return NID_sha1;
  73         case SSH_DIGEST_SHA256:
  74                 return NID_sha256;
  75         case SSH_DIGEST_SHA512:
  76                 return NID_sha512;
  77         default:
  78                 return -1;
  79         }
  80 }
  81
  82 int
  83 ssh_rsa_generate_additional_parameters(struct sshkey *key)
  84 {
  85         BIGNUM *aux = NULL;
  86         BN_CTX *ctx = NULL;
  87         BIGNUM d;
  88         int r;
  89
  90         if (key == NULL || key->rsa == NULL ||
  91             sshkey_type_plain(key->type) != KEY_RSA)
  92                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
  93
  94         if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  95                 return SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
  96         if ((aux = BN_new()) == NULL) {
  97                 r = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
  98                 goto out;
  99         }
 100         BN_set_flags(aux, BN_FLG_CONSTTIME);
 101
 102         BN_init(&d);
 103         BN_with_flags(&d, key->rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 104
 105         if ((BN_sub(aux, key->rsa->q, BN_value_one()) == 0) ||
 106             (BN_mod(key->rsa->dmq1, &d, aux, ctx) == 0) ||
 107             (BN_sub(aux, key->rsa->p, BN_value_one()) == 0) ||
 108             (BN_mod(key->rsa->dmp1, &d, aux, ctx) == 0)) {
 109                 r = SSH_ERR_LIBCRYPTO_ERROR;
 110                 goto out;
 111         }
 112         r = 0;
 113  out:
 114         BN_clear_free(aux);
 115         BN_CTX_free(ctx);
 116         return r;
 117 }
 118
 119 /* RSASSA-PKCS1-v1_5 (PKCS #1 v2.0 signature) with SHA1 */
 120 int
 121 ssh_rsa_sign(const struct sshkey *key, u_char **sigp, size_t *lenp,
 122     const u_char *data, size_t datalen, const char *alg_ident)
 123 {
 124         u_char digest[SSH_DIGEST_MAX_LENGTH], *sig = NULL;
 125         size_t slen = 0;
 126         u_int dlen, len;
 127         int nid, hash_alg, ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 128         struct sshbuf *b = NULL;
 129
 130         if (lenp != NULL)
 131                 *lenp = 0;
 132         if (sigp != NULL)
 133                 *sigp = NULL;
 134
 135         if (alg_ident == NULL || strlen(alg_ident) == 0)
 136                 hash_alg = SSH_DIGEST_SHA1;
 137         else
 138                 hash_alg = rsa_hash_alg_from_ident(alg_ident);
 139         if (key == NULL || key->rsa == NULL || hash_alg == -1 ||
 140             sshkey_type_plain(key->type) != KEY_RSA)
 141                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 142         if (BN_num_bits(key->rsa->n) < SSH_RSA_MINIMUM_MODULUS_SIZE)
 143                 return SSH_ERR_KEY_LENGTH;
 144         slen = RSA_size(key->rsa);
 145         if (slen <= 0 || slen > SSHBUF_MAX_BIGNUM)
 146                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 147
 148         /* hash the data */
 149         nid = rsa_hash_alg_nid(hash_alg);
 150         if ((dlen = ssh_digest_bytes(hash_alg)) == 0)
 151                 return SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 152         if ((ret = ssh_digest_memory(hash_alg, data, datalen,
 153             digest, sizeof(digest))) != 0)
 154                 goto out;
 155
 156         if ((sig = malloc(slen)) == NULL) {
 157                 ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 158                 goto out;
 159         }
 160
 161         if (RSA_sign(nid, digest, dlen, sig, &len, key->rsa) != 1) {
 162                 ret = SSH_ERR_LIBCRYPTO_ERROR;
 163                 goto out;
 164         }
 165         if (len < slen) {
 166                 size_t diff = slen - len;
 167                 memmove(sig + diff, sig, len);
 168                 explicit_bzero(sig, diff);
 169         } else if (len > slen) {
 170                 ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 171                 goto out;
 172         }
 173         /* encode signature */
 174         if ((b = sshbuf_new()) == NULL) {
 175                 ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 176                 goto out;
 177         }
 178         if ((ret = sshbuf_put_cstring(b, rsa_hash_alg_ident(hash_alg))) != 0 ||
 179             (ret = sshbuf_put_string(b, sig, slen)) != 0)
 180                 goto out;
 181         len = sshbuf_len(b);
 182         if (sigp != NULL) {
 183                 if ((*sigp = malloc(len)) == NULL) {
 184                         ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 185                         goto out;
 186                 }
 187                 memcpy(*sigp, sshbuf_ptr(b), len);
 188         }
 189         if (lenp != NULL)
 190                 *lenp = len;
 191         ret = 0;
 192  out:
 193         explicit_bzero(digest, sizeof(digest));
 194         freezero(sig, slen);
 195         sshbuf_free(b);
 196         return ret;
 197 }
 198
 199 int
 200 ssh_rsa_verify(const struct sshkey *key,
 201     const u_char *sig, size_t siglen, const u_char *data, size_t datalen,
 202     const char *alg)
 203 {
 204         char *sigtype = NULL;
 205         int hash_alg, ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 206         size_t len = 0, diff, modlen, dlen;
 207         struct sshbuf *b = NULL;
 208         u_char digest[SSH_DIGEST_MAX_LENGTH], *osigblob, *sigblob = NULL;
 209
 210         if (key == NULL || key->rsa == NULL ||
 211             sshkey_type_plain(key->type) != KEY_RSA ||
 212             sig == NULL || siglen == 0)
 213                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 214         if (BN_num_bits(key->rsa->n) < SSH_RSA_MINIMUM_MODULUS_SIZE)
 215                 return SSH_ERR_KEY_LENGTH;
 216
 217         if ((b = sshbuf_from(sig, siglen)) == NULL)
 218                 return SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 219         if (sshbuf_get_cstring(b, &sigtype, NULL) != 0) {
 220                 ret = SSH_ERR_INVALID_FORMAT;
 221                 goto out;
 222         }
 223         /* XXX djm: need cert types that reliably yield SHA-2 signatures */
 224         if (alg != NULL && strcmp(alg, sigtype) != 0 &&
 225             strcmp(alg, "ssh-rsa-cert-v01@openssh.com") != 0) {
 226                 error("%s: RSA signature type mismatch: "
 227                     "expected %s received %s", __func__, alg, sigtype);
 228                 ret = SSH_ERR_SIGNATURE_INVALID;
 229                 goto out;
 230         }
 231         if ((hash_alg = rsa_hash_alg_from_ident(sigtype)) == -1) {
 232                 ret = SSH_ERR_KEY_TYPE_MISMATCH;
 233                 goto out;
 234         }
 235         if (sshbuf_get_string(b, &sigblob, &len) != 0) {
 236                 ret = SSH_ERR_INVALID_FORMAT;
 237                 goto out;
 238         }
 239         if (sshbuf_len(b) != 0) {
 240                 ret = SSH_ERR_UNEXPECTED_TRAILING_DATA;
 241                 goto out;
 242         }
 243         /* RSA_verify expects a signature of RSA_size */
 244         modlen = RSA_size(key->rsa);
 245         if (len > modlen) {
 246                 ret = SSH_ERR_KEY_BITS_MISMATCH;
 247                 goto out;
 248         } else if (len < modlen) {
 249                 diff = modlen - len;
 250                 osigblob = sigblob;
 251                 if ((sigblob = realloc(sigblob, modlen)) == NULL) {
 252                         sigblob = osigblob; /* put it back for clear/free */
 253                         ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 254                         goto out;
 255                 }
 256                 memmove(sigblob + diff, sigblob, len);
 257                 explicit_bzero(sigblob, diff);
 258                 len = modlen;
 259         }
 260         if ((dlen = ssh_digest_bytes(hash_alg)) == 0) {
 261                 ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 262                 goto out;
 263         }
 264         if ((ret = ssh_digest_memory(hash_alg, data, datalen,
 265             digest, sizeof(digest))) != 0)
 266                 goto out;
 267
 268         ret = openssh_RSA_verify(hash_alg, digest, dlen, sigblob, len,
 269             key->rsa);
 270  out:
 271         freezero(sigblob, len);
 272         free(sigtype);
 273         sshbuf_free(b);
 274         explicit_bzero(digest, sizeof(digest));
 275         return ret;
 276 }
 277
 278 /*
 279  * See:
 280  * http://www.rsasecurity.com/rsalabs/pkcs/pkcs-1/
 281  * ftp://ftp.rsasecurity.com/pub/pkcs/pkcs-1/pkcs-1v2-1.asn
 282  */
 283
 284 /*
 285  * id-sha1 OBJECT IDENTIFIER ::= { iso(1) identified-organization(3)
 286  *      oiw(14) secsig(3) algorithms(2) 26 }
 287  */
 288 static const u_char id_sha1[] = {
 289         0x30, 0x21, /* type Sequence, length 0x21 (33) */
 290         0x30, 0x09, /* type Sequence, length 0x09 */
 291         0x06, 0x05, /* type OID, length 0x05 */
 292         0x2b, 0x0e, 0x03, 0x02, 0x1a, /* id-sha1 OID */
 293         0x05, 0x00, /* NULL */
 294         0x04, 0x14  /* Octet string, length 0x14 (20), followed by sha1 hash */
 295 };
 296
 297 /*
 298  * See http://csrc.nist.gov/groups/ST/crypto_apps_infra/csor/algorithms.html
 299  * id-sha256 OBJECT IDENTIFIER ::= { joint-iso-itu-t(2) country(16) us(840)
 300  *      organization(1) gov(101) csor(3) nistAlgorithm(4) hashAlgs(2)
 301  *      id-sha256(1) }
 302  */
 303 static const u_char id_sha256[] = {
 304         0x30, 0x31, /* type Sequence, length 0x31 (49) */
 305         0x30, 0x0d, /* type Sequence, length 0x0d (13) */
 306         0x06, 0x09, /* type OID, length 0x09 */
 307         0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x01, /* id-sha256 */
 308         0x05, 0x00, /* NULL */
 309         0x04, 0x20  /* Octet string, length 0x20 (32), followed by sha256 hash */
 310 };
 311
 312 /*
 313  * See http://csrc.nist.gov/groups/ST/crypto_apps_infra/csor/algorithms.html
 314  * id-sha512 OBJECT IDENTIFIER ::= { joint-iso-itu-t(2) country(16) us(840)
 315  *      organization(1) gov(101) csor(3) nistAlgorithm(4) hashAlgs(2)
 316  *      id-sha256(3) }
 317  */
 318 static const u_char id_sha512[] = {
 319         0x30, 0x51, /* type Sequence, length 0x51 (81) */
 320         0x30, 0x0d, /* type Sequence, length 0x0d (13) */
 321         0x06, 0x09, /* type OID, length 0x09 */
 322         0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x03, /* id-sha512 */
 323         0x05, 0x00, /* NULL */
 324         0x04, 0x40  /* Octet string, length 0x40 (64), followed by sha512 hash */
 325 };
 326
 327 static int
 328 rsa_hash_alg_oid(int hash_alg, const u_char **oidp, size_t *oidlenp)
 329 {
 330         switch (hash_alg) {
 331         case SSH_DIGEST_SHA1:
 332                 *oidp = id_sha1;
 333                 *oidlenp = sizeof(id_sha1);
 334                 break;
 335         case SSH_DIGEST_SHA256:
 336                 *oidp = id_sha256;
 337                 *oidlenp = sizeof(id_sha256);
 338                 break;
 339         case SSH_DIGEST_SHA512:
 340                 *oidp = id_sha512;
 341                 *oidlenp = sizeof(id_sha512);
 342                 break;
 343         default:
 344                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 345         }
 346         return 0;
 347 }
 348
 349 static int
 350 openssh_RSA_verify(int hash_alg, u_char *hash, size_t hashlen,
 351     u_char *sigbuf, size_t siglen, RSA *rsa)
 352 {
 353         size_t rsasize = 0, oidlen = 0, hlen = 0;
 354         int ret, len, oidmatch, hashmatch;
 355         const u_char *oid = NULL;
 356         u_char *decrypted = NULL;
 357
 358         if ((ret = rsa_hash_alg_oid(hash_alg, &oid, &oidlen)) != 0)
 359                 return ret;
 360         ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 361         hlen = ssh_digest_bytes(hash_alg);
 362         if (hashlen != hlen) {
 363                 ret = SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 364                 goto done;
 365         }
 366         rsasize = RSA_size(rsa);
 367         if (rsasize <= 0 || rsasize > SSHBUF_MAX_BIGNUM ||
 368             siglen == 0 || siglen > rsasize) {
 369                 ret = SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 370                 goto done;
 371         }
 372         if ((decrypted = malloc(rsasize)) == NULL) {
 373                 ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 374                 goto done;
 375         }
 376         if ((len = RSA_public_decrypt(siglen, sigbuf, decrypted, rsa,
 377             RSA_PKCS1_PADDING)) < 0) {
 378                 ret = SSH_ERR_LIBCRYPTO_ERROR;
 379                 goto done;
 380         }
 381         if (len < 0 || (size_t)len != hlen + oidlen) {
 382                 ret = SSH_ERR_INVALID_FORMAT;
 383                 goto done;
 384         }
 385         oidmatch = timingsafe_bcmp(decrypted, oid, oidlen) == 0;
 386         hashmatch = timingsafe_bcmp(decrypted + oidlen, hash, hlen) == 0;
 387         if (!oidmatch || !hashmatch) {
 388                 ret = SSH_ERR_SIGNATURE_INVALID;
 389                 goto done;
 390         }
 391         ret = 0;
 392 done:
 393         freezero(decrypted, rsasize);
 394         return ret;
 395 }
 396 #endif /* WITH_OPENSSL */