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/ktls.h"
  13 #include "record/record_local.h"
  14 #include "internal/cryptlib.h"
  15 #include <openssl/evp.h>
  16 #include <openssl/kdf.h>
  17
  18 #define TLS13_MAX_LABEL_LEN     249
  19
  20 /* Always filled with zeros */
  21 static const unsigned char default_zeros[EVP_MAX_MD_SIZE];
  22
  23 /*
  24  * Given a |secret|; a |label| of length |labellen|; and |data| of length
  25  * |datalen| (e.g. typically a hash of the handshake messages), derive a new
  26  * secret |outlen| bytes long and store it in the location pointed to be |out|.
  27  * The |data| value may be zero length. Any errors will be treated as fatal if
  28  * |fatal| is set. Returns 1 on success  0 on failure.
  29  */
  30 int tls13_hkdf_expand(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
  31                              const unsigned char *label, size_t labellen,
  32                              const unsigned char *data, size_t datalen,
  33                              unsigned char *out, size_t outlen, int fatal)
  34 {
  35 #ifdef CHARSET_EBCDIC
  36     static const unsigned char label_prefix[] = { 0x74, 0x6C, 0x73, 0x31, 0x33, 0x20, 0x00 };
  37 #else
  38     static const unsigned char label_prefix[] = "tls13 ";
  39 #endif
  40     EVP_PKEY_CTX *pctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF, NULL);
  41     int ret;
  42     size_t hkdflabellen;
  43     size_t hashlen;
  44     /*
  45      * 2 bytes for length of derived secret + 1 byte for length of combined
  46      * prefix and label + bytes for the label itself + 1 byte length of hash
  47      * + bytes for the hash itself
  48      */
  49     unsigned char hkdflabel[sizeof(uint16_t) + sizeof(uint8_t)
  50                             + (sizeof(label_prefix) - 1) + TLS13_MAX_LABEL_LEN
  51                             + 1 + EVP_MAX_MD_SIZE];
  52     WPACKET pkt;
  53
  54     if (pctx == NULL)
  55         return 0;
  56
  57     if (labellen > TLS13_MAX_LABEL_LEN) {
  58         if (fatal) {
  59             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
  60                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  61         } else {
  62             /*
  63              * Probably we have been called from SSL_export_keying_material(),
  64              * or SSL_export_keying_material_early().
  65              */
  66             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, SSL_R_TLS_ILLEGAL_EXPORTER_LABEL);
  67         }
  68         EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
  69         return 0;
  70     }
  71
  72     hashlen = EVP_MD_size(md);
  73
  74     if (!WPACKET_init_static_len(&pkt, hkdflabel, sizeof(hkdflabel), 0)
  75             || !WPACKET_put_bytes_u16(&pkt, outlen)
  76             || !WPACKET_start_sub_packet_u8(&pkt)
  77             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label_prefix, sizeof(label_prefix) - 1)
  78             || !WPACKET_memcpy(&pkt, label, labellen)
  79             || !WPACKET_close(&pkt)
  80             || !WPACKET_sub_memcpy_u8(&pkt, data, (data == NULL) ? 0 : datalen)
  81             || !WPACKET_get_total_written(&pkt, &hkdflabellen)
  82             || !WPACKET_finish(&pkt)) {
  83         EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
  84         WPACKET_cleanup(&pkt);
  85         if (fatal)
  86             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
  87                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  88         else
  89             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
  90         return 0;
  91     }
  92
  93     ret = EVP_PKEY_derive_init(pctx) <= 0
  94             || EVP_PKEY_CTX_hkdf_mode(pctx, EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXPAND_ONLY)
  95                <= 0
  96             || EVP_PKEY_CTX_set_hkdf_md(pctx, md) <= 0
  97             || EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_key(pctx, secret, hashlen) <= 0
  98             || EVP_PKEY_CTX_add1_hkdf_info(pctx, hkdflabel, hkdflabellen) <= 0
  99             || EVP_PKEY_derive(pctx, out, &outlen) <= 0;
 100
 101     EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 102
 103     if (ret != 0) {
 104         if (fatal)
 105             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND,
 106                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 107         else
 108             SSLerr(SSL_F_TLS13_HKDF_EXPAND, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 109     }
 110
 111     return ret == 0;
 112 }
 113
 114 /*
 115  * Given a |secret| generate a |key| of length |keylen| bytes. Returns 1 on
 116  * success  0 on failure.
 117  */
 118 int tls13_derive_key(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
 119                      unsigned char *key, size_t keylen)
 120 {
 121 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 122   static const unsigned char keylabel[] ={ 0x6B, 0x65, 0x79, 0x00 };
 123 #else
 124   static const unsigned char keylabel[] = "key";
 125 #endif
 126
 127     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, keylabel, sizeof(keylabel) - 1,
 128                              NULL, 0, key, keylen, 1);
 129 }
 130
 131 /*
 132  * Given a |secret| generate an |iv| of length |ivlen| bytes. Returns 1 on
 133  * success  0 on failure.
 134  */
 135 int tls13_derive_iv(SSL *s, const EVP_MD *md, const unsigned char *secret,
 136                     unsigned char *iv, size_t ivlen)
 137 {
 138 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 139   static const unsigned char ivlabel[] = { 0x69, 0x76, 0x00 };
 140 #else
 141   static const unsigned char ivlabel[] = "iv";
 142 #endif
 143
 144     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, ivlabel, sizeof(ivlabel) - 1,
 145                              NULL, 0, iv, ivlen, 1);
 146 }
 147
 148 int tls13_derive_finishedkey(SSL *s, const EVP_MD *md,
 149                              const unsigned char *secret,
 150                              unsigned char *fin, size_t finlen)
 151 {
 152 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 153   static const unsigned char finishedlabel[] = { 0x66, 0x69, 0x6E, 0x69, 0x73, 0x68, 0x65, 0x64, 0x00 };
 154 #else
 155   static const unsigned char finishedlabel[] = "finished";
 156 #endif
 157
 158     return tls13_hkdf_expand(s, md, secret, finishedlabel,
 159                              sizeof(finishedlabel) - 1, NULL, 0, fin, finlen, 1);
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Given the previous secret |prevsecret| and a new input secret |insecret| of
 164  * length |insecretlen|, generate a new secret and store it in the location
 165  * pointed to by |outsecret|. Returns 1 on success  0 on failure.
 166  */
 167 int tls13_generate_secret(SSL *s, const EVP_MD *md,
 168                           const unsigned char *prevsecret,
 169                           const unsigned char *insecret,
 170                           size_t insecretlen,
 171                           unsigned char *outsecret)
 172 {
 173     size_t mdlen, prevsecretlen;
 174     int mdleni;
 175     int ret;
 176     EVP_PKEY_CTX *pctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_HKDF, NULL);
 177 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 178     static const char derived_secret_label[] = { 0x64, 0x65, 0x72, 0x69, 0x76, 0x65, 0x64, 0x00 };
 179 #else
 180     static const char derived_secret_label[] = "derived";
 181 #endif
 182     unsigned char preextractsec[EVP_MAX_MD_SIZE];
 183
 184     if (pctx == NULL) {
 185         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 186                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 187         return 0;
 188     }
 189
 190     mdleni = EVP_MD_size(md);
 191     /* Ensure cast to size_t is safe */
 192     if (!ossl_assert(mdleni >= 0)) {
 193         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 194                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 195         return 0;
 196     }
 197     mdlen = (size_t)mdleni;
 198
 199     if (insecret == NULL) {
 200         insecret = default_zeros;
 201         insecretlen = mdlen;
 202     }
 203     if (prevsecret == NULL) {
 204         prevsecret = default_zeros;
 205         prevsecretlen = 0;
 206     } else {
 207         EVP_MD_CTX *mctx = EVP_MD_CTX_new();
 208         unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 209
 210         /* The pre-extract derive step uses a hash of no messages */
 211         if (mctx == NULL
 212                 || EVP_DigestInit_ex(mctx, md, NULL) <= 0
 213                 || EVP_DigestFinal_ex(mctx, hash, NULL) <= 0) {
 214             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 215                      ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 216             EVP_MD_CTX_free(mctx);
 217             EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 218             return 0;
 219         }
 220         EVP_MD_CTX_free(mctx);
 221
 222         /* Generate the pre-extract secret */
 223         if (!tls13_hkdf_expand(s, md, prevsecret,
 224                                (unsigned char *)derived_secret_label,
 225                                sizeof(derived_secret_label) - 1, hash, mdlen,
 226                                preextractsec, mdlen, 1)) {
 227             /* SSLfatal() already called */
 228             EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 229             return 0;
 230         }
 231
 232         prevsecret = preextractsec;
 233         prevsecretlen = mdlen;
 234     }
 235
 236     ret = EVP_PKEY_derive_init(pctx) <= 0
 237             || EVP_PKEY_CTX_hkdf_mode(pctx, EVP_PKEY_HKDEF_MODE_EXTRACT_ONLY)
 238                <= 0
 239             || EVP_PKEY_CTX_set_hkdf_md(pctx, md) <= 0
 240             || EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_key(pctx, insecret, insecretlen) <= 0
 241             || EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_salt(pctx, prevsecret, prevsecretlen)
 242                <= 0
 243             || EVP_PKEY_derive(pctx, outsecret, &mdlen)
 244                <= 0;
 245
 246     if (ret != 0)
 247         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_GENERATE_SECRET,
 248                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 249
 250     EVP_PKEY_CTX_free(pctx);
 251     if (prevsecret == preextractsec)
 252         OPENSSL_cleanse(preextractsec, mdlen);
 253     return ret == 0;
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Given an input secret |insecret| of length |insecretlen| generate the
 258  * handshake secret. This requires the early secret to already have been
 259  * generated. Returns 1 on success  0 on failure.
 260  */
 261 int tls13_generate_handshake_secret(SSL *s, const unsigned char *insecret,
 262                                 size_t insecretlen)
 263 {
 264     /* Calls SSLfatal() if required */
 265     return tls13_generate_secret(s, ssl_handshake_md(s), s->early_secret,
 266                                  insecret, insecretlen,
 267                                  (unsigned char *)&s->handshake_secret);
 268 }
 269
 270 /*
 271  * Given the handshake secret |prev| of length |prevlen| generate the master
 272  * secret and store its length in |*secret_size|. Returns 1 on success  0 on
 273  * failure.
 274  */
 275 int tls13_generate_master_secret(SSL *s, unsigned char *out,
 276                                  unsigned char *prev, size_t prevlen,
 277                                  size_t *secret_size)
 278 {
 279     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 280
 281     *secret_size = EVP_MD_size(md);
 282     /* Calls SSLfatal() if required */
 283     return tls13_generate_secret(s, md, prev, NULL, 0, out);
 284 }
 285
 286 /*
 287  * Generates the mac for the Finished message. Returns the length of the MAC or
 288  * 0 on error.
 289  */
 290 size_t tls13_final_finish_mac(SSL *s, const char *str, size_t slen,
 291                              unsigned char *out)
 292 {
 293     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 294     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 295     size_t hashlen, ret = 0;
 296     EVP_PKEY *key = NULL;
 297     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 298
 299     if (!ssl_handshake_hash(s, hash, sizeof(hash), &hashlen)) {
 300         /* SSLfatal() already called */
 301         goto err;
 302     }
 303
 304     if (str == s->method->ssl3_enc->server_finished_label) {
 305         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 306                                            s->server_finished_secret, hashlen);
 307     } else if (SSL_IS_FIRST_HANDSHAKE(s)) {
 308         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL,
 309                                            s->client_finished_secret, hashlen);
 310     } else {
 311         unsigned char finsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 312
 313         if (!tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s),
 314                                       s->client_app_traffic_secret,
 315                                       finsecret, hashlen))
 316             goto err;
 317
 318         key = EVP_PKEY_new_raw_private_key(EVP_PKEY_HMAC, NULL, finsecret,
 319                                            hashlen);
 320         OPENSSL_cleanse(finsecret, sizeof(finsecret));
 321     }
 322
 323     if (key == NULL
 324             || ctx == NULL
 325             || EVP_DigestSignInit(ctx, NULL, md, NULL, key) <= 0
 326             || EVP_DigestSignUpdate(ctx, hash, hashlen) <= 0
 327             || EVP_DigestSignFinal(ctx, out, &hashlen) <= 0) {
 328         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_FINAL_FINISH_MAC,
 329                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 330         goto err;
 331     }
 332
 333     ret = hashlen;
 334  err:
 335     EVP_PKEY_free(key);
 336     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 337     return ret;
 338 }
 339
 340 /*
 341  * There isn't really a key block in TLSv1.3, but we still need this function
 342  * for initialising the cipher and hash. Returns 1 on success or 0 on failure.
 343  */
 344 int tls13_setup_key_block(SSL *s)
 345 {
 346     const EVP_CIPHER *c;
 347     const EVP_MD *hash;
 348
 349     s->session->cipher = s->s3->tmp.new_cipher;
 350     if (!ssl_cipher_get_evp(s->session, &c, &hash, NULL, NULL, NULL, 0)) {
 351         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_SETUP_KEY_BLOCK,
 352                  SSL_R_CIPHER_OR_HASH_UNAVAILABLE);
 353         return 0;
 354     }
 355
 356     s->s3->tmp.new_sym_enc = c;
 357     s->s3->tmp.new_hash = hash;
 358
 359     return 1;
 360 }
 361
 362 static int derive_secret_key_and_iv(SSL *s, int sending, const EVP_MD *md,
 363                                     const EVP_CIPHER *ciph,
 364                                     const unsigned char *insecret,
 365                                     const unsigned char *hash,
 366                                     const unsigned char *label,
 367                                     size_t labellen, unsigned char *secret,
 368                                     unsigned char *key, unsigned char *iv,
 369                                     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx)
 370 {
 371     size_t ivlen, keylen, taglen;
 372     int hashleni = EVP_MD_size(md);
 373     size_t hashlen;
 374
 375     /* Ensure cast to size_t is safe */
 376     if (!ossl_assert(hashleni >= 0)) {
 377         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 378                  ERR_R_EVP_LIB);
 379         return 0;
 380     }
 381     hashlen = (size_t)hashleni;
 382
 383     if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret, label, labellen, hash, hashlen,
 384                            secret, hashlen, 1)) {
 385         /* SSLfatal() already called */
 386         return 0;
 387     }
 388
 389     /* TODO(size_t): convert me */
 390     keylen = EVP_CIPHER_key_length(ciph);
 391     if (EVP_CIPHER_mode(ciph) == EVP_CIPH_CCM_MODE) {
 392         uint32_t algenc;
 393
 394         ivlen = EVP_CCM_TLS_IV_LEN;
 395         if (s->s3->tmp.new_cipher != NULL) {
 396             algenc = s->s3->tmp.new_cipher->algorithm_enc;
 397         } else if (s->session->cipher != NULL) {
 398             /* We've not selected a cipher yet - we must be doing early data */
 399             algenc = s->session->cipher->algorithm_enc;
 400         } else if (s->psksession != NULL && s->psksession->cipher != NULL) {
 401             /* We must be doing early data with out-of-band PSK */
 402             algenc = s->psksession->cipher->algorithm_enc;
 403         } else {
 404             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 405                      ERR_R_EVP_LIB);
 406             return 0;
 407         }
 408         if (algenc & (SSL_AES128CCM8 | SSL_AES256CCM8))
 409             taglen = EVP_CCM8_TLS_TAG_LEN;
 410          else
 411             taglen = EVP_CCM_TLS_TAG_LEN;
 412     } else {
 413         ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(ciph);
 414         taglen = 0;
 415     }
 416
 417     if (!tls13_derive_key(s, md, secret, key, keylen)
 418             || !tls13_derive_iv(s, md, secret, iv, ivlen)) {
 419         /* SSLfatal() already called */
 420         return 0;
 421     }
 422
 423     if (EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, ciph, NULL, NULL, NULL, sending) <= 0
 424         || !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_IVLEN, ivlen, NULL)
 425         || (taglen != 0 && !EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ciph_ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG,
 426                                                 taglen, NULL))
 427         || EVP_CipherInit_ex(ciph_ctx, NULL, NULL, key, NULL, -1) <= 0) {
 428         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_DERIVE_SECRET_KEY_AND_IV,
 429                  ERR_R_EVP_LIB);
 430         return 0;
 431     }
 432
 433     return 1;
 434 }
 435
 436 int tls13_change_cipher_state(SSL *s, int which)
 437 {
 438 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 439   static const unsigned char client_early_traffic[]       = {0x63, 0x20, 0x65, 0x20,       /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 440   static const unsigned char client_handshake_traffic[]   = {0x63, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 441   static const unsigned char client_application_traffic[] = {0x63, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 442   static const unsigned char server_handshake_traffic[]   = {0x73, 0x20, 0x68, 0x73, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 443   static const unsigned char server_application_traffic[] = {0x73, 0x20, 0x61, 0x70, 0x20, /*traffic*/0x74, 0x72, 0x61, 0x66, 0x66, 0x69, 0x63, 0x00};
 444   static const unsigned char exporter_master_secret[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x20,                    /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 445   static const unsigned char resumption_master_secret[] = {0x72, 0x65, 0x73, 0x20,                  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 446   static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = {0x65, 0x20, 0x65, 0x78, 0x70, 0x20,  /* master*/  0x6D, 0x61, 0x73, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 447 #else
 448     static const unsigned char client_early_traffic[] = "c e traffic";
 449     static const unsigned char client_handshake_traffic[] = "c hs traffic";
 450     static const unsigned char client_application_traffic[] = "c ap traffic";
 451     static const unsigned char server_handshake_traffic[] = "s hs traffic";
 452     static const unsigned char server_application_traffic[] = "s ap traffic";
 453     static const unsigned char exporter_master_secret[] = "exp master";
 454     static const unsigned char resumption_master_secret[] = "res master";
 455     static const unsigned char early_exporter_master_secret[] = "e exp master";
 456 #endif
 457     unsigned char *iv;
 458     unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];
 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 #if !defined(OPENSSL_NO_KTLS) && defined(OPENSSL_KTLS_TLS13)
 473     ktls_crypto_info_t crypto_info;
 474     void *rl_sequence;
 475     BIO *bio;
 476 #endif
 477
 478     if (which & SSL3_CC_READ) {
 479         if (s->enc_read_ctx != NULL) {
 480             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_read_ctx);
 481         } else {
 482             s->enc_read_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 483             if (s->enc_read_ctx == NULL) {
 484                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 485                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 486                 goto err;
 487             }
 488         }
 489         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 490         iv = s->read_iv;
 491
 492         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 493     } else {
 494         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 495         if (s->enc_write_ctx != NULL) {
 496             EVP_CIPHER_CTX_reset(s->enc_write_ctx);
 497         } else {
 498             s->enc_write_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 499             if (s->enc_write_ctx == NULL) {
 500                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 501                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 502                 goto err;
 503             }
 504         }
 505         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 506         iv = s->write_iv;
 507
 508         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 509     }
 510
 511     if (((which & SSL3_CC_CLIENT) && (which & SSL3_CC_WRITE))
 512             || ((which & SSL3_CC_SERVER) && (which & SSL3_CC_READ))) {
 513         if (which & SSL3_CC_EARLY) {
 514             EVP_MD_CTX *mdctx = NULL;
 515             long handlen;
 516             void *hdata;
 517             unsigned int hashlenui;
 518             const SSL_CIPHER *sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 519
 520             insecret = s->early_secret;
 521             label = client_early_traffic;
 522             labellen = sizeof(client_early_traffic) - 1;
 523             log_label = CLIENT_EARLY_LABEL;
 524
 525             handlen = BIO_get_mem_data(s->s3->handshake_buffer, &hdata);
 526             if (handlen <= 0) {
 527                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 528                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 529                          SSL_R_BAD_HANDSHAKE_LENGTH);
 530                 goto err;
 531             }
 532
 533             if (s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_CONNECTING
 534                     && s->max_early_data > 0
 535                     && s->session->ext.max_early_data == 0) {
 536                 /*
 537                  * If we are attempting to send early data, and we've decided to
 538                  * actually do it but max_early_data in s->session is 0 then we
 539                  * must be using an external PSK.
 540                  */
 541                 if (!ossl_assert(s->psksession != NULL
 542                         && s->max_early_data ==
 543                            s->psksession->ext.max_early_data)) {
 544                     SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 545                              SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 546                              ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 547                     goto err;
 548                 }
 549                 sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 550             }
 551             if (sslcipher == NULL) {
 552                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 553                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, SSL_R_BAD_PSK);
 554                 goto err;
 555             }
 556
 557             /*
 558              * We need to calculate the handshake digest using the digest from
 559              * the session. We haven't yet selected our ciphersuite so we can't
 560              * use ssl_handshake_md().
 561              */
 562             mdctx = EVP_MD_CTX_new();
 563             if (mdctx == NULL) {
 564                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 565                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 566                 goto err;
 567             }
 568             cipher = EVP_get_cipherbynid(SSL_CIPHER_get_cipher_nid(sslcipher));
 569             md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 570             if (md == NULL || !EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, NULL)
 571                     || !EVP_DigestUpdate(mdctx, hdata, handlen)
 572                     || !EVP_DigestFinal_ex(mdctx, hashval, &hashlenui)) {
 573                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 574                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 575                 EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 576                 goto err;
 577             }
 578             hashlen = hashlenui;
 579             EVP_MD_CTX_free(mdctx);
 580
 581             if (!tls13_hkdf_expand(s, md, insecret,
 582                                    early_exporter_master_secret,
 583                                    sizeof(early_exporter_master_secret) - 1,
 584                                    hashval, hashlen,
 585                                    s->early_exporter_master_secret, hashlen,
 586                                    1)) {
 587                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR,
 588                          SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 589                 goto err;
 590             }
 591
 592             if (!ssl_log_secret(s, EARLY_EXPORTER_SECRET_LABEL,
 593                                 s->early_exporter_master_secret, hashlen)) {
 594                 /* SSLfatal() already called */
 595                 goto err;
 596             }
 597         } else if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 598             insecret = s->handshake_secret;
 599             finsecret = s->client_finished_secret;
 600             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 601             label = client_handshake_traffic;
 602             labellen = sizeof(client_handshake_traffic) - 1;
 603             log_label = CLIENT_HANDSHAKE_LABEL;
 604             /*
 605              * The handshake hash used for the server read/client write handshake
 606              * traffic secret is the same as the hash for the server
 607              * write/client read handshake traffic secret. However, if we
 608              * processed early data then we delay changing the server
 609              * read/client write cipher state until later, and the handshake
 610              * hashes have moved on. Therefore we use the value saved earlier
 611              * when we did the server write/client read change cipher state.
 612              */
 613             hash = s->handshake_traffic_hash;
 614         } else {
 615             insecret = s->master_secret;
 616             label = client_application_traffic;
 617             labellen = sizeof(client_application_traffic) - 1;
 618             log_label = CLIENT_APPLICATION_LABEL;
 619             /*
 620              * For this we only use the handshake hashes up until the server
 621              * Finished hash. We do not include the client's Finished, which is
 622              * what ssl_handshake_hash() would give us. Instead we use the
 623              * previously saved value.
 624              */
 625             hash = s->server_finished_hash;
 626         }
 627     } else {
 628         /* Early data never applies to client-read/server-write */
 629         if (which & SSL3_CC_HANDSHAKE) {
 630             insecret = s->handshake_secret;
 631             finsecret = s->server_finished_secret;
 632             finsecretlen = EVP_MD_size(ssl_handshake_md(s));
 633             label = server_handshake_traffic;
 634             labellen = sizeof(server_handshake_traffic) - 1;
 635             log_label = SERVER_HANDSHAKE_LABEL;
 636         } else {
 637             insecret = s->master_secret;
 638             label = server_application_traffic;
 639             labellen = sizeof(server_application_traffic) - 1;
 640             log_label = SERVER_APPLICATION_LABEL;
 641         }
 642     }
 643
 644     if (!(which & SSL3_CC_EARLY)) {
 645         md = ssl_handshake_md(s);
 646         cipher = s->s3->tmp.new_sym_enc;
 647         if (!ssl3_digest_cached_records(s, 1)
 648                 || !ssl_handshake_hash(s, hashval, sizeof(hashval), &hashlen)) {
 649             /* SSLfatal() already called */;
 650             goto err;
 651         }
 652     }
 653
 654     /*
 655      * Save the hash of handshakes up to now for use when we calculate the
 656      * client application traffic secret
 657      */
 658     if (label == server_application_traffic)
 659         memcpy(s->server_finished_hash, hashval, hashlen);
 660
 661     if (label == server_handshake_traffic)
 662         memcpy(s->handshake_traffic_hash, hashval, hashlen);
 663
 664     if (label == client_application_traffic) {
 665         /*
 666          * We also create the resumption master secret, but this time use the
 667          * hash for the whole handshake including the Client Finished
 668          */
 669         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 670                                resumption_master_secret,
 671                                sizeof(resumption_master_secret) - 1,
 672                                hashval, hashlen, s->resumption_master_secret,
 673                                hashlen, 1)) {
 674             /* SSLfatal() already called */
 675             goto err;
 676         }
 677     }
 678
 679     /* check whether cipher is known */
 680     if(!ossl_assert(cipher != NULL))
 681         goto err;
 682
 683     if (!derive_secret_key_and_iv(s, which & SSL3_CC_WRITE, md, cipher,
 684                                   insecret, hash, label, labellen, secret, key,
 685                                   iv, ciph_ctx)) {
 686         /* SSLfatal() already called */
 687         goto err;
 688     }
 689
 690     if (label == server_application_traffic) {
 691         memcpy(s->server_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 692         /* Now we create the exporter master secret */
 693         if (!tls13_hkdf_expand(s, ssl_handshake_md(s), insecret,
 694                                exporter_master_secret,
 695                                sizeof(exporter_master_secret) - 1,
 696                                hash, hashlen, s->exporter_master_secret,
 697                                hashlen, 1)) {
 698             /* SSLfatal() already called */
 699             goto err;
 700         }
 701
 702         if (!ssl_log_secret(s, EXPORTER_SECRET_LABEL, s->exporter_master_secret,
 703                             hashlen)) {
 704             /* SSLfatal() already called */
 705             goto err;
 706         }
 707     } else if (label == client_application_traffic)
 708         memcpy(s->client_app_traffic_secret, secret, hashlen);
 709
 710     if (!ssl_log_secret(s, log_label, secret, hashlen)) {
 711         /* SSLfatal() already called */
 712         goto err;
 713     }
 714
 715     if (finsecret != NULL
 716             && !tls13_derive_finishedkey(s, ssl_handshake_md(s), secret,
 717                                          finsecret, finsecretlen)) {
 718         /* SSLfatal() already called */
 719         goto err;
 720     }
 721
 722     if (!s->server && label == client_early_traffic)
 723         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_WRITE_PLAIN_ALERTS;
 724     else
 725         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 726 #ifndef OPENSSL_NO_KTLS
 727 # if defined(OPENSSL_KTLS_TLS13)
 728     if (!(which & SSL3_CC_APPLICATION)
 729             || (s->options & SSL_OP_ENABLE_KTLS) == 0)
 730         goto skip_ktls;
 731
 732     /* ktls supports only the maximum fragment size */
 733     if (ssl_get_max_send_fragment(s) != SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH)
 734         goto skip_ktls;
 735
 736     /* ktls does not support record padding */
 737     if (s->record_padding_cb != NULL)
 738         goto skip_ktls;
 739
 740     /* check that cipher is supported */
 741     if (!ktls_check_supported_cipher(s, cipher, ciph_ctx))
 742         goto skip_ktls;
 743
 744     if (which & SSL3_CC_WRITE)
 745         bio = s->wbio;
 746     else
 747         bio = s->rbio;
 748
 749     if (!ossl_assert(bio != NULL)) {
 750         SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_F_TLS13_CHANGE_CIPHER_STATE,
 751                  ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 752         goto err;
 753     }
 754
 755     /* All future data will get encrypted by ktls. Flush the BIO or skip ktls */
 756     if (which & SSL3_CC_WRITE) {
 757         if (BIO_flush(bio) <= 0)
 758             goto skip_ktls;
 759     }
 760
 761     /* configure kernel crypto structure */
 762     if (which & SSL3_CC_WRITE)
 763         rl_sequence = RECORD_LAYER_get_write_sequence(&s->rlayer);
 764     else
 765         rl_sequence = RECORD_LAYER_get_read_sequence(&s->rlayer);
 766
 767     if (!ktls_configure_crypto(s, cipher, ciph_ctx, rl_sequence, &crypto_info,
 768                                which & SSL3_CC_WRITE, iv, key, NULL, 0))
 769         goto skip_ktls;
 770
 771     /* ktls works with user provided buffers directly */
 772     if (BIO_set_ktls(bio, &crypto_info, which & SSL3_CC_WRITE)) {
 773         if (which & SSL3_CC_WRITE)
 774             ssl3_release_write_buffer(s);
 775     }
 776 skip_ktls:
 777 # endif
 778 #endif
 779     ret = 1;
 780  err:
 781     OPENSSL_cleanse(key, sizeof(key));
 782     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 783     return ret;
 784 }
 785
 786 int tls13_update_key(SSL *s, int sending)
 787 {
 788 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 789   static const unsigned char application_traffic[] = { 0x74, 0x72 ,0x61 ,0x66 ,0x66 ,0x69 ,0x63 ,0x20 ,0x75 ,0x70 ,0x64, 0x00};
 790 #else
 791   static const unsigned char application_traffic[] = "traffic upd";
 792 #endif
 793     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 794     size_t hashlen = EVP_MD_size(md);
 795     unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];
 796     unsigned char *insecret, *iv;
 797     unsigned char secret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 798     EVP_CIPHER_CTX *ciph_ctx;
 799     int ret = 0;
 800
 801     if (s->server == sending)
 802         insecret = s->server_app_traffic_secret;
 803     else
 804         insecret = s->client_app_traffic_secret;
 805
 806     if (sending) {
 807         s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_INVALID;
 808         iv = s->write_iv;
 809         ciph_ctx = s->enc_write_ctx;
 810         RECORD_LAYER_reset_write_sequence(&s->rlayer);
 811     } else {
 812         iv = s->read_iv;
 813         ciph_ctx = s->enc_read_ctx;
 814         RECORD_LAYER_reset_read_sequence(&s->rlayer);
 815     }
 816
 817     if (!derive_secret_key_and_iv(s, sending, ssl_handshake_md(s),
 818                                   s->s3->tmp.new_sym_enc, insecret, NULL,
 819                                   application_traffic,
 820                                   sizeof(application_traffic) - 1, secret, key,
 821                                   iv, ciph_ctx)) {
 822         /* SSLfatal() already called */
 823         goto err;
 824     }
 825
 826     memcpy(insecret, secret, hashlen);
 827
 828     s->statem.enc_write_state = ENC_WRITE_STATE_VALID;
 829     ret = 1;
 830  err:
 831     OPENSSL_cleanse(key, sizeof(key));
 832     OPENSSL_cleanse(secret, sizeof(secret));
 833     return ret;
 834 }
 835
 836 int tls13_alert_code(int code)
 837 {
 838     /* There are 2 additional alerts in TLSv1.3 compared to TLSv1.2 */
 839     if (code == SSL_AD_MISSING_EXTENSION || code == SSL_AD_CERTIFICATE_REQUIRED)
 840         return code;
 841
 842     return tls1_alert_code(code);
 843 }
 844
 845 int tls13_export_keying_material(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 846                                  const char *label, size_t llen,
 847                                  const unsigned char *context,
 848                                  size_t contextlen, int use_context)
 849 {
 850     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 851 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 852     static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 853 #else
 854     static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 855 #endif
 856     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 857     const EVP_MD *md = ssl_handshake_md(s);
 858     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 859     unsigned int hashsize, datalen;
 860     int ret = 0;
 861
 862     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_allowed(s))
 863         goto err;
 864
 865     if (!use_context)
 866         contextlen = 0;
 867
 868     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 869             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 870             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 871             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 872             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 873             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->exporter_master_secret,
 874                                   (const unsigned char *)label, llen,
 875                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 876             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 877                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 878                                   out, olen, 0))
 879         goto err;
 880
 881     ret = 1;
 882  err:
 883     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 884     return ret;
 885 }
 886
 887 int tls13_export_keying_material_early(SSL *s, unsigned char *out, size_t olen,
 888                                        const char *label, size_t llen,
 889                                        const unsigned char *context,
 890                                        size_t contextlen)
 891 {
 892 #ifdef CHARSET_EBCDIC
 893   static const unsigned char exporterlabel[] = {0x65, 0x78, 0x70, 0x6F, 0x72, 0x74, 0x65, 0x72, 0x00};
 894 #else
 895   static const unsigned char exporterlabel[] = "exporter";
 896 #endif
 897     unsigned char exportsecret[EVP_MAX_MD_SIZE];
 898     unsigned char hash[EVP_MAX_MD_SIZE], data[EVP_MAX_MD_SIZE];
 899     const EVP_MD *md;
 900     EVP_MD_CTX *ctx = EVP_MD_CTX_new();
 901     unsigned int hashsize, datalen;
 902     int ret = 0;
 903     const SSL_CIPHER *sslcipher;
 904
 905     if (ctx == NULL || !ossl_statem_export_early_allowed(s))
 906         goto err;
 907
 908     if (!s->server && s->max_early_data > 0
 909             && s->session->ext.max_early_data == 0)
 910         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->psksession);
 911     else
 912         sslcipher = SSL_SESSION_get0_cipher(s->session);
 913
 914     md = ssl_md(sslcipher->algorithm2);
 915
 916     /*
 917      * Calculate the hash value and store it in |data|. The reason why
 918      * the empty string is used is that the definition of TLS-Exporter
 919      * is like so:
 920      *
 921      * TLS-Exporter(label, context_value, key_length) =
 922      *     HKDF-Expand-Label(Derive-Secret(Secret, label, ""),
 923      *                       "exporter", Hash(context_value), key_length)
 924      *
 925      * Derive-Secret(Secret, Label, Messages) =
 926      *       HKDF-Expand-Label(Secret, Label,
 927      *                         Transcript-Hash(Messages), Hash.length)
 928      *
 929      * Here Transcript-Hash is the cipher suite hash algorithm.
 930      */
 931     if (EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 932             || EVP_DigestUpdate(ctx, context, contextlen) <= 0
 933             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, hash, &hashsize) <= 0
 934             || EVP_DigestInit_ex(ctx, md, NULL) <= 0
 935             || EVP_DigestFinal_ex(ctx, data, &datalen) <= 0
 936             || !tls13_hkdf_expand(s, md, s->early_exporter_master_secret,
 937                                   (const unsigned char *)label, llen,
 938                                   data, datalen, exportsecret, hashsize, 0)
 939             || !tls13_hkdf_expand(s, md, exportsecret, exporterlabel,
 940                                   sizeof(exporterlabel) - 1, hash, hashsize,
 941                                   out, olen, 0))
 942         goto err;
 943
 944     ret = 1;
 945  err:
 946     EVP_MD_CTX_free(ctx);
 947     return ret;
 948 }