]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.3.git/blob - contrib/ntp/ntpd/ntp_crypto.c
Fix multiple vulnerabilities in ntp. [SA-18:02.ntp]
[FreeBSD/releng/10.3.git] / contrib / ntp / ntpd / ntp_crypto.c
1 /*
2  * ntp_crypto.c - NTP version 4 public key routines
3  */
4 #ifdef HAVE_CONFIG_H
5 #include <config.h>
6 #endif
7
8 #ifdef AUTOKEY
9 #include <stdio.h>
10 #include <stdlib.h>     /* strtoul */
11 #include <sys/types.h>
12 #include <sys/param.h>
13 #include <unistd.h>
14 #include <fcntl.h>
15
16 #include "ntpd.h"
17 #include "ntp_stdlib.h"
18 #include "ntp_unixtime.h"
19 #include "ntp_string.h"
20 #include "ntp_random.h"
21 #include "ntp_assert.h"
22 #include "ntp_calendar.h"
23 #include "ntp_leapsec.h"
24
25 #include "openssl/asn1.h"
26 #include "openssl/bn.h"
27 #include "openssl/crypto.h"
28 #include "openssl/err.h"
29 #include "openssl/evp.h"
30 #include "openssl/opensslv.h"
31 #include "openssl/pem.h"
32 #include "openssl/rand.h"
33 #include "openssl/x509.h"
34 #include "openssl/x509v3.h"
35 #include "libssl_compat.h"
36
37 #ifdef KERNEL_PLL
38 #include "ntp_syscall.h"
39 #endif /* KERNEL_PLL */
40
41 /*
42  * calcomp - compare two calendar structures, ignoring yearday and weekday; like strcmp
43  * No, it's not a plotter.  If you don't understand that, you're too young.
44  */
45 static int calcomp(struct calendar *pjd1, struct calendar *pjd2)
46 {
47         int32_t diff;   /* large enough to hold the signed difference between two uint16_t values */
48
49         diff = pjd1->year - pjd2->year;
50         if (diff < 0) return -1; else if (diff > 0) return 1;
51         /* same year; compare months */
52         diff = pjd1->month - pjd2->month;
53         if (diff < 0) return -1; else if (diff > 0) return 1;
54         /* same year and month; compare monthday */
55         diff = pjd1->monthday - pjd2->monthday;
56         if (diff < 0) return -1; else if (diff > 0) return 1;
57         /* same year and month and monthday; compare time */
58         diff = pjd1->hour - pjd2->hour;
59         if (diff < 0) return -1; else if (diff > 0) return 1;
60         diff = pjd1->minute - pjd2->minute;
61         if (diff < 0) return -1; else if (diff > 0) return 1;
62         diff = pjd1->second - pjd2->second;
63         if (diff < 0) return -1; else if (diff > 0) return 1;
64         /* identical */
65         return 0;
66 }
67
68 /*
69  * Extension field message format
70  *
71  * These are always signed and saved before sending in network byte
72  * order. They must be converted to and from host byte order for
73  * processing.
74  *
75  * +-------+-------+
76  * |   op  |  len  | <- extension pointer
77  * +-------+-------+
78  * |    associd    |
79  * +---------------+
80  * |   timestamp   | <- value pointer
81  * +---------------+
82  * |   filestamp   |
83  * +---------------+
84  * |   value len   |
85  * +---------------+
86  * |               |
87  * =     value     =
88  * |               |
89  * +---------------+
90  * | signature len |
91  * +---------------+
92  * |               |
93  * =   signature   =
94  * |               |
95  * +---------------+
96  *
97  * The CRYPTO_RESP bit is set to 0 for requests, 1 for responses.
98  * Requests carry the association ID of the receiver; responses carry
99  * the association ID of the sender. Some messages include only the
100  * operation/length and association ID words and so have length 8
101  * octets. Ohers include the value structure and associated value and
102  * signature fields. These messages include the timestamp, filestamp,
103  * value and signature words and so have length at least 24 octets. The
104  * signature and/or value fields can be empty, in which case the
105  * respective length words are zero. An empty value with nonempty
106  * signature is syntactically valid, but semantically questionable.
107  *
108  * The filestamp represents the time when a cryptographic data file such
109  * as a public/private key pair is created. It follows every reference
110  * depending on that file and serves as a means to obsolete earlier data
111  * of the same type. The timestamp represents the time when the
112  * cryptographic data of the message were last signed. Creation of a
113  * cryptographic data file or signing a message can occur only when the
114  * creator or signor is synchronized to an authoritative source and
115  * proventicated to a trusted authority.
116  *
117  * Note there are several conditions required for server trust. First,
118  * the public key on the server certificate must be verified, which can
119  * involve a hike along the certificate trail to a trusted host. Next,
120  * the server trust must be confirmed by one of several identity
121  * schemes. Valid cryptographic values are signed with attached
122  * timestamp and filestamp. Individual packet trust is confirmed
123  * relative to these values by a message digest with keys generated by a
124  * reverse-order pseudorandom hash.
125  *
126  * State decomposition. These flags are lit in the order given. They are
127  * dim only when the association is demobilized.
128  *
129  * CRYPTO_FLAG_ENAB     Lit upon acceptance of a CRYPTO_ASSOC message
130  * CRYPTO_FLAG_CERT     Lit when a self-digned trusted certificate is
131  *                      accepted.
132  * CRYPTO_FLAG_VRFY     Lit when identity is confirmed.
133  * CRYPTO_FLAG_PROV     Lit when the first signature is verified.
134  * CRYPTO_FLAG_COOK     Lit when a valid cookie is accepted.
135  * CRYPTO_FLAG_AUTO     Lit when valid autokey values are accepted.
136  * CRYPTO_FLAG_SIGN     Lit when the server signed certificate is
137  *                      accepted.
138  * CRYPTO_FLAG_LEAP     Lit when the leapsecond values are accepted.
139  */
140 /*
141  * Cryptodefines
142  */
143 #define TAI_1972        10      /* initial TAI offset (s) */
144 #define MAX_LEAP        100     /* max UTC leapseconds (s) */
145 #define VALUE_LEN       (6 * 4) /* min response field length */
146 #define MAX_VALLEN      (65535 - VALUE_LEN)
147 #define YEAR            (60 * 60 * 24 * 365) /* seconds in year */
148
149 /*
150  * Global cryptodata in host byte order
151  */
152 u_int32 crypto_flags = 0x0;     /* status word */
153 int     crypto_nid = KEY_TYPE_MD5; /* digest nid */
154 char    *sys_hostname = NULL;
155 char    *sys_groupname = NULL;
156 static char *host_filename = NULL;      /* host file name */
157 static char *ident_filename = NULL;     /* group file name */
158
159 /*
160  * Global cryptodata in network byte order
161  */
162 struct cert_info *cinfo = NULL; /* certificate info/value cache */
163 struct cert_info *cert_host = NULL; /* host certificate */
164 struct pkey_info *pkinfo = NULL; /* key info/value cache */
165 struct value hostval;           /* host value */
166 struct value pubkey;            /* public key */
167 struct value tai_leap;          /* leapseconds values */
168 struct pkey_info *iffkey_info = NULL; /* IFF keys */
169 struct pkey_info *gqkey_info = NULL; /* GQ keys */
170 struct pkey_info *mvkey_info = NULL; /* MV keys */
171
172 /*
173  * Private cryptodata in host byte order
174  */
175 static char *passwd = NULL;     /* private key password */
176 static EVP_PKEY *host_pkey = NULL; /* host key */
177 static EVP_PKEY *sign_pkey = NULL; /* sign key */
178 static const EVP_MD *sign_digest = NULL; /* sign digest */
179 static u_int sign_siglen;       /* sign key length */
180 static char *rand_file = NULL;  /* random seed file */
181
182 /*
183  * Cryptotypes
184  */
185 static  int     crypto_verify   (struct exten *, struct value *,
186                                     struct peer *);
187 static  int     crypto_encrypt  (const u_char *, u_int, keyid_t *,
188                                     struct value *);
189 static  int     crypto_alice    (struct peer *, struct value *);
190 static  int     crypto_alice2   (struct peer *, struct value *);
191 static  int     crypto_alice3   (struct peer *, struct value *);
192 static  int     crypto_bob      (struct exten *, struct value *);
193 static  int     crypto_bob2     (struct exten *, struct value *);
194 static  int     crypto_bob3     (struct exten *, struct value *);
195 static  int     crypto_iff      (struct exten *, struct peer *);
196 static  int     crypto_gq       (struct exten *, struct peer *);
197 static  int     crypto_mv       (struct exten *, struct peer *);
198 static  int     crypto_send     (struct exten *, struct value *, int);
199 static  tstamp_t crypto_time    (void);
200 static  void    asn_to_calendar         (const ASN1_TIME *, struct calendar*);
201 static  struct cert_info *cert_parse (const u_char *, long, tstamp_t);
202 static  int     cert_sign       (struct exten *, struct value *);
203 static  struct cert_info *cert_install (struct exten *, struct peer *);
204 static  int     cert_hike       (struct peer *, struct cert_info *);
205 static  void    cert_free       (struct cert_info *);
206 static  struct pkey_info *crypto_key (char *, char *, sockaddr_u *);
207 static  void    bighash         (BIGNUM *, BIGNUM *);
208 static  struct cert_info *crypto_cert (char *);
209 static  u_int   exten_payload_size(const struct exten *);
210
211 #ifdef SYS_WINNT
212 int
213 readlink(char * link, char * file, int len) {
214         return (-1);
215 }
216 #endif
217
218 /*
219  * session_key - generate session key
220  *
221  * This routine generates a session key from the source address,
222  * destination address, key ID and private value. The value of the
223  * session key is the MD5 hash of these values, while the next key ID is
224  * the first four octets of the hash.
225  *
226  * Returns the next key ID or 0 if there is no destination address.
227  */
228 keyid_t
229 session_key(
230         sockaddr_u *srcadr,     /* source address */
231         sockaddr_u *dstadr,     /* destination address */
232         keyid_t keyno,          /* key ID */
233         keyid_t private,        /* private value */
234         u_long  lifetime        /* key lifetime */
235         )
236 {
237         EVP_MD_CTX *ctx;        /* message digest context */
238         u_char dgst[EVP_MAX_MD_SIZE]; /* message digest */
239         keyid_t keyid;          /* key identifer */
240         u_int32 header[10];     /* data in network byte order */
241         u_int   hdlen, len;
242
243         if (!dstadr)
244                 return 0;
245         
246         /*
247          * Generate the session key and key ID. If the lifetime is
248          * greater than zero, install the key and call it trusted.
249          */
250         hdlen = 0;
251         switch(AF(srcadr)) {
252         case AF_INET:
253                 header[0] = NSRCADR(srcadr);
254                 header[1] = NSRCADR(dstadr);
255                 header[2] = htonl(keyno);
256                 header[3] = htonl(private);
257                 hdlen = 4 * sizeof(u_int32);
258                 break;
259
260         case AF_INET6:
261                 memcpy(&header[0], PSOCK_ADDR6(srcadr),
262                     sizeof(struct in6_addr));
263                 memcpy(&header[4], PSOCK_ADDR6(dstadr),
264                     sizeof(struct in6_addr));
265                 header[8] = htonl(keyno);
266                 header[9] = htonl(private);
267                 hdlen = 10 * sizeof(u_int32);
268                 break;
269         }
270         ctx = EVP_MD_CTX_new();
271 #   if defined(OPENSSL) && defined(EVP_MD_CTX_FLAG_NON_FIPS_ALLOW)
272         /* [Bug 3457] set flags and don't kill them again */
273         EVP_MD_CTX_set_flags(ctx, EVP_MD_CTX_FLAG_NON_FIPS_ALLOW);
274         EVP_DigestInit_ex(ctx, EVP_get_digestbynid(crypto_nid), NULL);
275 #   else
276         EVP_DigestInit(ctx, EVP_get_digestbynid(crypto_nid));
277 #   endif
278         EVP_DigestUpdate(ctx, (u_char *)header, hdlen);
279         EVP_DigestFinal(ctx, dgst, &len);
280         EVP_MD_CTX_free(ctx);
281         memcpy(&keyid, dgst, 4);
282         keyid = ntohl(keyid);
283         if (lifetime != 0) {
284                 MD5auth_setkey(keyno, crypto_nid, dgst, len, NULL);
285                 authtrust(keyno, lifetime);
286         }
287         DPRINTF(2, ("session_key: %s > %s %08x %08x hash %08x life %lu\n",
288                     stoa(srcadr), stoa(dstadr), keyno,
289                     private, keyid, lifetime));
290
291         return (keyid);
292 }
293
294
295 /*
296  * make_keylist - generate key list
297  *
298  * Returns
299  * XEVNT_OK     success
300  * XEVNT_ERR    protocol error
301  *
302  * This routine constructs a pseudo-random sequence by repeatedly
303  * hashing the session key starting from a given source address,
304  * destination address, private value and the next key ID of the
305  * preceeding session key. The last entry on the list is saved along
306  * with its sequence number and public signature.
307  */
308 int
309 make_keylist(
310         struct peer *peer,      /* peer structure pointer */
311         struct interface *dstadr /* interface */
312         )
313 {
314         EVP_MD_CTX *ctx;        /* signature context */
315         tstamp_t tstamp;        /* NTP timestamp */
316         struct autokey *ap;     /* autokey pointer */
317         struct value *vp;       /* value pointer */
318         keyid_t keyid = 0;      /* next key ID */
319         keyid_t cookie;         /* private value */
320         long    lifetime;
321         u_int   len, mpoll;
322         int     i;
323
324         if (!dstadr)
325                 return XEVNT_ERR;
326         
327         /*
328          * Allocate the key list if necessary.
329          */
330         tstamp = crypto_time();
331         if (peer->keylist == NULL)
332                 peer->keylist = eallocarray(NTP_MAXSESSION,
333                                             sizeof(keyid_t));
334
335         /*
336          * Generate an initial key ID which is unique and greater than
337          * NTP_MAXKEY.
338          */
339         while (1) {
340                 keyid = ntp_random() & 0xffffffff;
341                 if (keyid <= NTP_MAXKEY)
342                         continue;
343
344                 if (authhavekey(keyid))
345                         continue;
346                 break;
347         }
348
349         /*
350          * Generate up to NTP_MAXSESSION session keys. Stop if the
351          * next one would not be unique or not a session key ID or if
352          * it would expire before the next poll. The private value
353          * included in the hash is zero if broadcast mode, the peer
354          * cookie if client mode or the host cookie if symmetric modes.
355          */
356         mpoll = 1 << min(peer->ppoll, peer->hpoll);
357         lifetime = min(1U << sys_automax, NTP_MAXSESSION * mpoll);
358         if (peer->hmode == MODE_BROADCAST)
359                 cookie = 0;
360         else
361                 cookie = peer->pcookie;
362         for (i = 0; i < NTP_MAXSESSION; i++) {
363                 peer->keylist[i] = keyid;
364                 peer->keynumber = i;
365                 keyid = session_key(&dstadr->sin, &peer->srcadr, keyid,
366                     cookie, lifetime + mpoll);
367                 lifetime -= mpoll;
368                 if (auth_havekey(keyid) || keyid <= NTP_MAXKEY ||
369                     lifetime < 0 || tstamp == 0)
370                         break;
371         }
372
373         /*
374          * Save the last session key ID, sequence number and timestamp,
375          * then sign these values for later retrieval by the clients. Be
376          * careful not to use invalid key media. Use the public values
377          * timestamp as filestamp. 
378          */
379         vp = &peer->sndval;
380         if (vp->ptr == NULL)
381                 vp->ptr = emalloc(sizeof(struct autokey));
382         ap = (struct autokey *)vp->ptr;
383         ap->seq = htonl(peer->keynumber);
384         ap->key = htonl(keyid);
385         vp->tstamp = htonl(tstamp);
386         vp->fstamp = hostval.tstamp;
387         vp->vallen = htonl(sizeof(struct autokey));
388         vp->siglen = 0;
389         if (tstamp != 0) {
390                 if (vp->sig == NULL)
391                         vp->sig = emalloc(sign_siglen);
392                 ctx = EVP_MD_CTX_new();
393                 EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
394                 EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)vp, 12);
395                 EVP_SignUpdate(ctx, vp->ptr, sizeof(struct autokey));
396                 if (EVP_SignFinal(ctx, vp->sig, &len, sign_pkey)) {
397                         INSIST(len <= sign_siglen);
398                         vp->siglen = htonl(len);
399                         peer->flags |= FLAG_ASSOC;
400                 }
401                 EVP_MD_CTX_free(ctx);
402         }
403         DPRINTF(1, ("make_keys: %d %08x %08x ts %u fs %u poll %d\n",
404                     peer->keynumber, keyid, cookie, ntohl(vp->tstamp),
405                     ntohl(vp->fstamp), peer->hpoll));
406         return (XEVNT_OK);
407 }
408
409
410 /*
411  * crypto_recv - parse extension fields
412  *
413  * This routine is called when the packet has been matched to an
414  * association and passed sanity, format and MAC checks. We believe the
415  * extension field values only if the field has proper format and
416  * length, the timestamp and filestamp are valid and the signature has
417  * valid length and is verified. There are a few cases where some values
418  * are believed even if the signature fails, but only if the proventic
419  * bit is not set.
420  *
421  * Returns
422  * XEVNT_OK     success
423  * XEVNT_ERR    protocol error
424  * XEVNT_LEN    bad field format or length
425  */
426 int
427 crypto_recv(
428         struct peer *peer,      /* peer structure pointer */
429         struct recvbuf *rbufp   /* packet buffer pointer */
430         )
431 {
432         const EVP_MD *dp;       /* message digest algorithm */
433         u_int32 *pkt;           /* receive packet pointer */
434         struct autokey *ap, *bp; /* autokey pointer */
435         struct exten *ep, *fp;  /* extension pointers */
436         struct cert_info *xinfo; /* certificate info pointer */
437         int     macbytes;       /* length of MAC field, signed by intention */
438         int     authlen;        /* offset of MAC field */
439         associd_t associd;      /* association ID */
440         tstamp_t fstamp = 0;    /* filestamp */
441         u_int   len;            /* extension field length */
442         u_int   code;           /* extension field opcode */
443         u_int   vallen = 0;     /* value length */
444         X509    *cert;          /* X509 certificate */
445         char    statstr[NTP_MAXSTRLEN]; /* statistics for filegen */
446         keyid_t cookie;         /* crumbles */
447         int     hismode;        /* packet mode */
448         int     rval = XEVNT_OK;
449         const u_char *puch;
450         u_int32 temp32;
451
452         /*
453          * Initialize. Note that the packet has already been checked for
454          * valid format and extension field lengths. First extract the
455          * field length, command code and association ID in host byte
456          * order. These are used with all commands and modes. Then check
457          * the version number, which must be 2, and length, which must
458          * be at least 8 for requests and VALUE_LEN (24) for responses.
459          * Packets that fail either test sink without a trace. The
460          * association ID is saved only if nonzero.
461          */
462         authlen = LEN_PKT_NOMAC;
463         hismode = (int)PKT_MODE((&rbufp->recv_pkt)->li_vn_mode);
464         while ((macbytes = rbufp->recv_length - authlen) > (int)MAX_MAC_LEN) {
465                 /* We can be reasonably sure that we can read at least
466                  * the opcode and the size field here. More stringent
467                  * checks follow up shortly.
468                  */
469                 pkt = (u_int32 *)&rbufp->recv_pkt + authlen / 4;
470                 ep = (struct exten *)pkt;
471                 code = ntohl(ep->opcode) & 0xffff0000;
472                 len = ntohl(ep->opcode) & 0x0000ffff;
473                 // HMS: Why pkt[1] instead of ep->associd ?
474                 associd = (associd_t)ntohl(pkt[1]);
475                 rval = XEVNT_OK;
476                 DPRINTF(1, ("crypto_recv: flags 0x%x ext offset %d len %u code 0x%x associd %d\n",
477                             peer->crypto, authlen, len, code >> 16,
478                             associd));
479
480                 /*
481                  * Check version number and field length. If bad,
482                  * quietly ignore the packet.
483                  */
484                 if (((code >> 24) & 0x3f) != CRYPTO_VN || len < 8) {
485                         sys_badlength++;
486                         code |= CRYPTO_ERROR;
487                 }
488
489                 /* Check if the declared size fits into the remaining
490                  * buffer. We *know* 'macbytes' > 0 here!
491                  */
492                 if (len > (u_int)macbytes) {
493                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: possible attack detected, associd %d\n",
494                                     associd));
495                         return XEVNT_LEN;
496                 }
497
498                 /* Check if the paylod of the extension fits into the
499                  * declared frame.
500                  */
501                 if (len >= VALUE_LEN) {
502                         fstamp = ntohl(ep->fstamp);
503                         vallen = ntohl(ep->vallen);
504                         /*
505                          * Bug 2761: I hope this isn't too early...
506                          */
507                         if (   vallen == 0
508                             || len - VALUE_LEN < vallen)
509                                 return XEVNT_LEN;
510                 }
511                 switch (code) {
512
513                 /*
514                  * Install status word, host name, signature scheme and
515                  * association ID. In OpenSSL the signature algorithm is
516                  * bound to the digest algorithm, so the NID completely
517                  * defines the signature scheme. Note the request and
518                  * response are identical, but neither is validated by
519                  * signature. The request is processed here only in
520                  * symmetric modes. The server name field might be
521                  * useful to implement access controls in future.
522                  */
523                 case CRYPTO_ASSOC:
524
525                         /*
526                          * If our state machine is running when this
527                          * message arrives, the other fellow might have
528                          * restarted. However, this could be an
529                          * intruder, so just clamp the poll interval and
530                          * find out for ourselves. Otherwise, pass the
531                          * extension field to the transmit side.
532                          */
533                         if (peer->crypto & CRYPTO_FLAG_CERT) {
534                                 rval = XEVNT_ERR;
535                                 break;
536                         }
537                         if (peer->cmmd) {
538                                 if (peer->assoc != associd) {
539                                         rval = XEVNT_ERR;
540                                         break;
541                                 }
542                                 free(peer->cmmd); /* will be set again! */
543                         }
544                         fp = emalloc(len);
545                         memcpy(fp, ep, len);
546                         fp->associd = htonl(peer->associd);
547                         peer->cmmd = fp;
548                         /* fall through */
549
550                 case CRYPTO_ASSOC | CRYPTO_RESP:
551
552                         /*
553                          * Discard the message if it has already been
554                          * stored or the message has been amputated.
555                          */
556                         if (peer->crypto) {
557                                 if (peer->assoc != associd)
558                                         rval = XEVNT_ERR;
559                                 break;
560                         }
561                         INSIST(len >= VALUE_LEN);
562                         if (vallen == 0 || vallen > MAXHOSTNAME ||
563                             len - VALUE_LEN < vallen) {
564                                 rval = XEVNT_LEN;
565                                 break;
566                         }
567                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: ident host 0x%x %d server 0x%x %d\n",
568                                     crypto_flags, peer->associd, fstamp,
569                                     peer->assoc));
570                         temp32 = crypto_flags & CRYPTO_FLAG_MASK;
571
572                         /*
573                          * If the client scheme is PC, the server scheme
574                          * must be PC. The public key and identity are
575                          * presumed valid, so we skip the certificate
576                          * and identity exchanges and move immediately
577                          * to the cookie exchange which confirms the
578                          * server signature.
579                          */
580                         if (crypto_flags & CRYPTO_FLAG_PRIV) {
581                                 if (!(fstamp & CRYPTO_FLAG_PRIV)) {
582                                         rval = XEVNT_KEY;
583                                         break;
584                                 }
585                                 fstamp |= CRYPTO_FLAG_CERT |
586                                     CRYPTO_FLAG_VRFY | CRYPTO_FLAG_SIGN;
587
588                         /*
589                          * It is an error if either peer supports
590                          * identity, but the other does not.
591                          */
592                         } else if (hismode == MODE_ACTIVE || hismode ==
593                             MODE_PASSIVE) {
594                                 if ((temp32 && !(fstamp &
595                                     CRYPTO_FLAG_MASK)) ||
596                                     (!temp32 && (fstamp &
597                                     CRYPTO_FLAG_MASK))) {
598                                         rval = XEVNT_KEY;
599                                         break;
600                                 }
601                         }
602
603                         /*
604                          * Discard the message if the signature digest
605                          * NID is not supported.
606                          */
607                         temp32 = (fstamp >> 16) & 0xffff;
608                         dp =
609                             (const EVP_MD *)EVP_get_digestbynid(temp32);
610                         if (dp == NULL) {
611                                 rval = XEVNT_MD;
612                                 break;
613                         }
614
615                         /*
616                          * Save status word, host name and message
617                          * digest/signature type. If this is from a
618                          * broadcast and the association ID has changed,
619                          * request the autokey values.
620                          */
621                         peer->assoc = associd;
622                         if (hismode == MODE_SERVER)
623                                 fstamp |= CRYPTO_FLAG_AUTO;
624                         if (!(fstamp & CRYPTO_FLAG_TAI))
625                                 fstamp |= CRYPTO_FLAG_LEAP;
626                         RAND_bytes((u_char *)&peer->hcookie, 4);
627                         peer->crypto = fstamp;
628                         peer->digest = dp;
629                         if (peer->subject != NULL)
630                                 free(peer->subject);
631                         peer->subject = emalloc(vallen + 1);
632                         memcpy(peer->subject, ep->pkt, vallen);
633                         peer->subject[vallen] = '\0';
634                         if (peer->issuer != NULL)
635                                 free(peer->issuer);
636                         peer->issuer = estrdup(peer->subject);
637                         snprintf(statstr, sizeof(statstr),
638                             "assoc %d %d host %s %s", peer->associd,
639                             peer->assoc, peer->subject,
640                             OBJ_nid2ln(temp32));
641                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
642                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
643                         break;
644
645                 /*
646                  * Decode X509 certificate in ASN.1 format and extract
647                  * the data containing, among other things, subject
648                  * name and public key. In the default identification
649                  * scheme, the certificate trail is followed to a self
650                  * signed trusted certificate.
651                  */
652                 case CRYPTO_CERT | CRYPTO_RESP:
653
654                         /*
655                          * Discard the message if empty or invalid.
656                          */
657                         if (len < VALUE_LEN)
658                                 break;
659
660                         if ((rval = crypto_verify(ep, NULL, peer)) !=
661                             XEVNT_OK)
662                                 break;
663
664                         /*
665                          * Scan the certificate list to delete old
666                          * versions and link the newest version first on
667                          * the list. Then, verify the signature. If the
668                          * certificate is bad or missing, just ignore
669                          * it.
670                          */
671                         if ((xinfo = cert_install(ep, peer)) == NULL) {
672                                 rval = XEVNT_CRT;
673                                 break;
674                         }
675                         if ((rval = cert_hike(peer, xinfo)) != XEVNT_OK)
676                                 break;
677
678                         /*
679                          * We plug in the public key and lifetime from
680                          * the first certificate received. However, note
681                          * that this certificate might not be signed by
682                          * the server, so we can't check the
683                          * signature/digest NID.
684                          */
685                         if (peer->pkey == NULL) {
686                                 puch = xinfo->cert.ptr;
687                                 cert = d2i_X509(NULL, &puch,
688                                     ntohl(xinfo->cert.vallen));
689                                 peer->pkey = X509_get_pubkey(cert);
690                                 X509_free(cert);
691                         }
692                         peer->flash &= ~TEST8;
693                         temp32 = xinfo->nid;
694                         snprintf(statstr, sizeof(statstr),
695                             "cert %s %s 0x%x %s (%u) fs %u",
696                             xinfo->subject, xinfo->issuer, xinfo->flags,
697                             OBJ_nid2ln(temp32), temp32,
698                             ntohl(ep->fstamp));
699                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
700                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
701                         break;
702
703                 /*
704                  * Schnorr (IFF) identity scheme. This scheme is
705                  * designed for use with shared secret server group keys
706                  * and where the certificate may be generated by a third
707                  * party. The client sends a challenge to the server,
708                  * which performs a calculation and returns the result.
709                  * A positive result is possible only if both client and
710                  * server contain the same secret group key.
711                  */
712                 case CRYPTO_IFF | CRYPTO_RESP:
713
714                         /*
715                          * Discard the message if invalid.
716                          */
717                         if ((rval = crypto_verify(ep, NULL, peer)) !=
718                             XEVNT_OK)
719                                 break;
720
721                         /*
722                          * If the challenge matches the response, the
723                          * server public key, signature and identity are
724                          * all verified at the same time. The server is
725                          * declared trusted, so we skip further
726                          * certificate exchanges and move immediately to
727                          * the cookie exchange.
728                          */
729                         if ((rval = crypto_iff(ep, peer)) != XEVNT_OK)
730                                 break;
731
732                         peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_VRFY;
733                         peer->flash &= ~TEST8;
734                         snprintf(statstr, sizeof(statstr), "iff %s fs %u",
735                             peer->issuer, ntohl(ep->fstamp));
736                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
737                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
738                         break;
739
740                 /*
741                  * Guillou-Quisquater (GQ) identity scheme. This scheme
742                  * is designed for use with public certificates carrying
743                  * the GQ public key in an extension field. The client
744                  * sends a challenge to the server, which performs a
745                  * calculation and returns the result. A positive result
746                  * is possible only if both client and server contain
747                  * the same group key and the server has the matching GQ
748                  * private key.
749                  */
750                 case CRYPTO_GQ | CRYPTO_RESP:
751
752                         /*
753                          * Discard the message if invalid
754                          */
755                         if ((rval = crypto_verify(ep, NULL, peer)) !=
756                             XEVNT_OK)
757                                 break;
758
759                         /*
760                          * If the challenge matches the response, the
761                          * server public key, signature and identity are
762                          * all verified at the same time. The server is
763                          * declared trusted, so we skip further
764                          * certificate exchanges and move immediately to
765                          * the cookie exchange.
766                          */
767                         if ((rval = crypto_gq(ep, peer)) != XEVNT_OK)
768                                 break;
769
770                         peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_VRFY;
771                         peer->flash &= ~TEST8;
772                         snprintf(statstr, sizeof(statstr), "gq %s fs %u",
773                             peer->issuer, ntohl(ep->fstamp));
774                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
775                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
776                         break;
777
778                 /*
779                  * Mu-Varadharajan (MV) identity scheme. This scheme is
780                  * designed for use with three levels of trust, trusted
781                  * host, server and client. The trusted host key is
782                  * opaque to servers and clients; the server keys are
783                  * opaque to clients and each client key is different.
784                  * Client keys can be revoked without requiring new key
785                  * generations.
786                  */
787                 case CRYPTO_MV | CRYPTO_RESP:
788
789                         /*
790                          * Discard the message if invalid.
791                          */
792                         if ((rval = crypto_verify(ep, NULL, peer)) !=
793                             XEVNT_OK)
794                                 break;
795
796                         /*
797                          * If the challenge matches the response, the
798                          * server public key, signature and identity are
799                          * all verified at the same time. The server is
800                          * declared trusted, so we skip further
801                          * certificate exchanges and move immediately to
802                          * the cookie exchange.
803                          */
804                         if ((rval = crypto_mv(ep, peer)) != XEVNT_OK)
805                                 break;
806
807                         peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_VRFY;
808                         peer->flash &= ~TEST8;
809                         snprintf(statstr, sizeof(statstr), "mv %s fs %u",
810                             peer->issuer, ntohl(ep->fstamp));
811                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
812                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
813                         break;
814
815
816                 /*
817                  * Cookie response in client and symmetric modes. If the
818                  * cookie bit is set, the working cookie is the EXOR of
819                  * the current and new values.
820                  */
821                 case CRYPTO_COOK | CRYPTO_RESP:
822
823                         /*
824                          * Discard the message if invalid or signature
825                          * not verified with respect to the cookie
826                          * values.
827                          */
828                         if ((rval = crypto_verify(ep, &peer->cookval,
829                             peer)) != XEVNT_OK)
830                                 break;
831
832                         /*
833                          * Decrypt the cookie, hunting all the time for
834                          * errors.
835                          */
836                         if (vallen == (u_int)EVP_PKEY_size(host_pkey)) {
837                                 RSA *rsa = EVP_PKEY_get0_RSA(host_pkey);
838                                 u_int32 *cookiebuf = malloc(RSA_size(rsa));
839                                 if (!cookiebuf) {
840                                         rval = XEVNT_CKY;
841                                         break;
842                                 }
843
844                                 if (RSA_private_decrypt(vallen,
845                                     (u_char *)ep->pkt,
846                                     (u_char *)cookiebuf,
847                                     rsa,
848                                     RSA_PKCS1_OAEP_PADDING) != 4) {
849                                         rval = XEVNT_CKY;
850                                         free(cookiebuf);
851                                         break;
852                                 } else {
853                                         cookie = ntohl(*cookiebuf);
854                                         free(cookiebuf);
855                                 }
856                         } else {
857                                 rval = XEVNT_CKY;
858                                 break;
859                         }
860
861                         /*
862                          * Install cookie values and light the cookie
863                          * bit. If this is not broadcast client mode, we
864                          * are done here.
865                          */
866                         key_expire(peer);
867                         if (hismode == MODE_ACTIVE || hismode ==
868                             MODE_PASSIVE)
869                                 peer->pcookie = peer->hcookie ^ cookie;
870                         else
871                                 peer->pcookie = cookie;
872                         peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_COOK;
873                         peer->flash &= ~TEST8;
874                         snprintf(statstr, sizeof(statstr),
875                             "cook %x ts %u fs %u", peer->pcookie,
876                             ntohl(ep->tstamp), ntohl(ep->fstamp));
877                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
878                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
879                         break;
880
881                 /*
882                  * Install autokey values in broadcast client and
883                  * symmetric modes. We have to do this every time the
884                  * sever/peer cookie changes or a new keylist is
885                  * rolled. Ordinarily, this is automatic as this message
886                  * is piggybacked on the first NTP packet sent upon
887                  * either of these events. Note that a broadcast client
888                  * or symmetric peer can receive this response without a
889                  * matching request.
890                  */
891                 case CRYPTO_AUTO | CRYPTO_RESP:
892
893                         /*
894                          * Discard the message if invalid or signature
895                          * not verified with respect to the receive
896                          * autokey values.
897                          */
898                         if ((rval = crypto_verify(ep, &peer->recval,
899                             peer)) != XEVNT_OK) 
900                                 break;
901
902                         /*
903                          * Discard the message if a broadcast client and
904                          * the association ID does not match. This might
905                          * happen if a broacast server restarts the
906                          * protocol. A protocol restart will occur at
907                          * the next ASSOC message.
908                          */
909                         if ((peer->cast_flags & MDF_BCLNT) &&
910                             peer->assoc != associd)
911                                 break;
912
913                         /*
914                          * Install autokey values and light the
915                          * autokey bit. This is not hard.
916                          */
917                         if (ep->tstamp == 0)
918                                 break;
919
920                         if (peer->recval.ptr == NULL)
921                                 peer->recval.ptr =
922                                     emalloc(sizeof(struct autokey));
923                         bp = (struct autokey *)peer->recval.ptr;
924                         peer->recval.tstamp = ep->tstamp;
925                         peer->recval.fstamp = ep->fstamp;
926                         ap = (struct autokey *)ep->pkt;
927                         bp->seq = ntohl(ap->seq);
928                         bp->key = ntohl(ap->key);
929                         peer->pkeyid = bp->key;
930                         peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_AUTO;
931                         peer->flash &= ~TEST8;
932                         snprintf(statstr, sizeof(statstr), 
933                             "auto seq %d key %x ts %u fs %u", bp->seq,
934                             bp->key, ntohl(ep->tstamp),
935                             ntohl(ep->fstamp));
936                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
937                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
938                         break;
939         
940                 /*
941                  * X509 certificate sign response. Validate the
942                  * certificate signed by the server and install. Later
943                  * this can be provided to clients of this server in
944                  * lieu of the self signed certificate in order to
945                  * validate the public key.
946                  */
947                 case CRYPTO_SIGN | CRYPTO_RESP:
948
949                         /*
950                          * Discard the message if invalid.
951                          */
952                         if ((rval = crypto_verify(ep, NULL, peer)) !=
953                             XEVNT_OK)
954                                 break;
955
956                         /*
957                          * Scan the certificate list to delete old
958                          * versions and link the newest version first on
959                          * the list.
960                          */
961                         if ((xinfo = cert_install(ep, peer)) == NULL) {
962                                 rval = XEVNT_CRT;
963                                 break;
964                         }
965                         peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_SIGN;
966                         peer->flash &= ~TEST8;
967                         temp32 = xinfo->nid;
968                         snprintf(statstr, sizeof(statstr),
969                             "sign %s %s 0x%x %s (%u) fs %u",
970                             xinfo->subject, xinfo->issuer, xinfo->flags,
971                             OBJ_nid2ln(temp32), temp32,
972                             ntohl(ep->fstamp));
973                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
974                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
975                         break;
976
977                 /*
978                  * Install leapseconds values. While the leapsecond
979                  * values epoch, TAI offset and values expiration epoch
980                  * are retained, only the current TAI offset is provided
981                  * via the kernel to other applications.
982                  */
983                 case CRYPTO_LEAP | CRYPTO_RESP:
984                         /*
985                          * Discard the message if invalid. We can't
986                          * compare the value timestamps here, as they
987                          * can be updated by different servers.
988                          */
989                         rval = crypto_verify(ep, NULL, peer);
990                         if ((rval   != XEVNT_OK          ) ||
991                             (vallen != 3*sizeof(uint32_t))  )
992                                 break;
993
994                         /* Check if we can update the basic TAI offset
995                          * for our current leap frame. This is a hack
996                          * and ignores the time stamps in the autokey
997                          * message.
998                          */
999                         if (sys_leap != LEAP_NOTINSYNC)
1000                                 leapsec_autokey_tai(ntohl(ep->pkt[0]),
1001                                                     rbufp->recv_time.l_ui, NULL);
1002                         tai_leap.tstamp = ep->tstamp;
1003                         tai_leap.fstamp = ep->fstamp;
1004                         crypto_update();
1005                         mprintf_event(EVNT_TAI, peer,
1006                                       "%d seconds", ntohl(ep->pkt[0]));
1007                         peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_LEAP;
1008                         peer->flash &= ~TEST8;
1009                         snprintf(statstr, sizeof(statstr),
1010                                  "leap TAI offset %d at %u expire %u fs %u",
1011                                  ntohl(ep->pkt[0]), ntohl(ep->pkt[1]),
1012                                  ntohl(ep->pkt[2]), ntohl(ep->fstamp));
1013                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
1014                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
1015                         break;
1016
1017                 /*
1018                  * We come here in symmetric modes for miscellaneous
1019                  * commands that have value fields but are processed on
1020                  * the transmit side. All we need do here is check for
1021                  * valid field length. Note that ASSOC is handled
1022                  * separately.
1023                  */
1024                 case CRYPTO_CERT:
1025                 case CRYPTO_IFF:
1026                 case CRYPTO_GQ:
1027                 case CRYPTO_MV:
1028                 case CRYPTO_COOK:
1029                 case CRYPTO_SIGN:
1030                         if (len < VALUE_LEN) {
1031                                 rval = XEVNT_LEN;
1032                                 break;
1033                         }
1034                         /* fall through */
1035
1036                 /*
1037                  * We come here in symmetric modes for requests
1038                  * requiring a response (above plus AUTO and LEAP) and
1039                  * for responses. If a request, save the extension field
1040                  * for later; invalid requests will be caught on the
1041                  * transmit side. If an error or invalid response,
1042                  * declare a protocol error.
1043                  */
1044                 default:
1045                         if (code & (CRYPTO_RESP | CRYPTO_ERROR)) {
1046                                 rval = XEVNT_ERR;
1047                         } else if (peer->cmmd == NULL) {
1048                                 fp = emalloc(len);
1049                                 memcpy(fp, ep, len);
1050                                 peer->cmmd = fp;
1051                         }
1052                 }
1053
1054                 /*
1055                  * The first error found terminates the extension field
1056                  * scan and we return the laundry to the caller.
1057                  */
1058                 if (rval != XEVNT_OK) {
1059                         snprintf(statstr, sizeof(statstr),
1060                             "%04x %d %02x %s", htonl(ep->opcode),
1061                             associd, rval, eventstr(rval));
1062                         record_crypto_stats(&peer->srcadr, statstr);
1063                         DPRINTF(1, ("crypto_recv: %s\n", statstr));
1064                         return (rval);
1065                 }
1066                 authlen += (len + 3) / 4 * 4;
1067         }
1068         return (rval);
1069 }
1070
1071
1072 /*
1073  * crypto_xmit - construct extension fields
1074  *
1075  * This routine is called both when an association is configured and
1076  * when one is not. The only case where this matters is to retrieve the
1077  * autokey information, in which case the caller has to provide the
1078  * association ID to match the association.
1079  *
1080  * Side effect: update the packet offset.
1081  *
1082  * Errors
1083  * XEVNT_OK     success
1084  * XEVNT_CRT    bad or missing certificate
1085  * XEVNT_ERR    protocol error
1086  * XEVNT_LEN    bad field format or length
1087  * XEVNT_PER    host certificate expired
1088  */
1089 int
1090 crypto_xmit(
1091         struct peer *peer,      /* peer structure pointer */
1092         struct pkt *xpkt,       /* transmit packet pointer */
1093         struct recvbuf *rbufp,  /* receive buffer pointer */
1094         int     start,          /* offset to extension field */
1095         struct exten *ep,       /* extension pointer */
1096         keyid_t cookie          /* session cookie */
1097         )
1098 {
1099         struct exten *fp;       /* extension pointers */
1100         struct cert_info *cp, *xp, *yp; /* cert info/value pointer */
1101         sockaddr_u *srcadr_sin; /* source address */
1102         u_int32 *pkt;           /* packet pointer */
1103         u_int   opcode;         /* extension field opcode */
1104         char    certname[MAXHOSTNAME + 1]; /* subject name buffer */
1105         char    statstr[NTP_MAXSTRLEN]; /* statistics for filegen */
1106         tstamp_t tstamp;
1107         struct calendar tscal;
1108         u_int   vallen;
1109         struct value vtemp;
1110         associd_t associd;
1111         int     rval;
1112         int     len;
1113         keyid_t tcookie;
1114
1115         /*
1116          * Generate the requested extension field request code, length
1117          * and association ID. If this is a response and the host is not
1118          * synchronized, light the error bit and go home.
1119          */
1120         pkt = (u_int32 *)xpkt + start / 4;
1121         fp = (struct exten *)pkt;
1122         opcode = ntohl(ep->opcode);
1123         if (peer != NULL) {
1124                 srcadr_sin = &peer->srcadr;
1125                 if (!(opcode & CRYPTO_RESP))
1126                         peer->opcode = ep->opcode;
1127         } else {
1128                 srcadr_sin = &rbufp->recv_srcadr;
1129         }
1130         associd = (associd_t) ntohl(ep->associd);
1131         len = 8;
1132         fp->opcode = htonl((opcode & 0xffff0000) | len);
1133         fp->associd = ep->associd;
1134         rval = XEVNT_OK;
1135         tstamp = crypto_time();
1136         switch (opcode & 0xffff0000) {
1137
1138         /*
1139          * Send association request and response with status word and
1140          * host name. Note, this message is not signed and the filestamp
1141          * contains only the status word.
1142          */
1143         case CRYPTO_ASSOC:
1144         case CRYPTO_ASSOC | CRYPTO_RESP:
1145                 len = crypto_send(fp, &hostval, start);
1146                 fp->fstamp = htonl(crypto_flags);
1147                 break;
1148
1149         /*
1150          * Send certificate request. Use the values from the extension
1151          * field.
1152          */
1153         case CRYPTO_CERT:
1154                 memset(&vtemp, 0, sizeof(vtemp));
1155                 vtemp.tstamp = ep->tstamp;
1156                 vtemp.fstamp = ep->fstamp;
1157                 vtemp.vallen = ep->vallen;
1158                 vtemp.ptr = (u_char *)ep->pkt;
1159                 len = crypto_send(fp, &vtemp, start);
1160                 break;
1161
1162         /*
1163          * Send sign request. Use the host certificate, which is self-
1164          * signed and may or may not be trusted.
1165          */
1166         case CRYPTO_SIGN:
1167                 (void)ntpcal_ntp_to_date(&tscal, tstamp, NULL);
1168                 if ((calcomp(&tscal, &(cert_host->first)) < 0)
1169                 || (calcomp(&tscal, &(cert_host->last)) > 0))
1170                         rval = XEVNT_PER;
1171                 else
1172                         len = crypto_send(fp, &cert_host->cert, start);
1173                 break;
1174
1175         /*
1176          * Send certificate response. Use the name in the extension
1177          * field to find the certificate in the cache. If the request
1178          * contains no subject name, assume the name of this host. This
1179          * is for backwards compatibility. Private certificates are
1180          * never sent.
1181          *
1182          * There may be several certificates matching the request. First
1183          * choice is a self-signed trusted certificate; second choice is
1184          * any certificate signed by another host. There is no third
1185          * choice. 
1186          */
1187         case CRYPTO_CERT | CRYPTO_RESP:
1188                 vallen = exten_payload_size(ep); /* Must be <64k */
1189                 if (vallen == 0 || vallen >= sizeof(certname) ) {
1190                         rval = XEVNT_LEN;
1191                         break;
1192                 }
1193
1194                 /*
1195                  * Find all public valid certificates with matching
1196                  * subject. If a self-signed, trusted certificate is
1197                  * found, use that certificate. If not, use the last non
1198                  * self-signed certificate.
1199                  */
1200                 memcpy(certname, ep->pkt, vallen);
1201                 certname[vallen] = '\0';
1202                 xp = yp = NULL;
1203                 for (cp = cinfo; cp != NULL; cp = cp->link) {
1204                         if (cp->flags & (CERT_PRIV | CERT_ERROR))
1205                                 continue;
1206
1207                         if (strcmp(certname, cp->subject) != 0)
1208                                 continue;
1209
1210                         if (strcmp(certname, cp->issuer) != 0)
1211                                 yp = cp;
1212                         else if (cp ->flags & CERT_TRUST)
1213                                 xp = cp;
1214                         continue;
1215                 }
1216
1217                 /*
1218                  * Be careful who you trust. If the certificate is not
1219                  * found, return an empty response. Note that we dont
1220                  * enforce lifetimes here.
1221                  *
1222                  * The timestamp and filestamp are taken from the
1223                  * certificate value structure. For all certificates the
1224                  * timestamp is the latest signature update time. For
1225                  * host and imported certificates the filestamp is the
1226                  * creation epoch. For signed certificates the filestamp
1227                  * is the creation epoch of the trusted certificate at
1228                  * the root of the certificate trail. In principle, this
1229                  * allows strong checking for signature masquerade.
1230                  */
1231                 if (xp == NULL)
1232                         xp = yp;
1233                 if (xp == NULL)
1234                         break;
1235
1236                 if (tstamp == 0)
1237                         break;
1238
1239                 len = crypto_send(fp, &xp->cert, start);
1240                 break;
1241
1242         /*
1243          * Send challenge in Schnorr (IFF) identity scheme.
1244          */
1245         case CRYPTO_IFF:
1246                 if (peer == NULL)
1247                         break;          /* hack attack */
1248
1249                 if ((rval = crypto_alice(peer, &vtemp)) == XEVNT_OK) {
1250                         len = crypto_send(fp, &vtemp, start);
1251                         value_free(&vtemp);
1252                 }
1253                 break;
1254
1255         /*
1256          * Send response in Schnorr (IFF) identity scheme.
1257          */
1258         case CRYPTO_IFF | CRYPTO_RESP:
1259                 if ((rval = crypto_bob(ep, &vtemp)) == XEVNT_OK) {
1260                         len = crypto_send(fp, &vtemp, start);
1261                         value_free(&vtemp);
1262                 }
1263                 break;
1264
1265         /*
1266          * Send challenge in Guillou-Quisquater (GQ) identity scheme.
1267          */
1268         case CRYPTO_GQ:
1269                 if (peer == NULL)
1270                         break;          /* hack attack */
1271
1272                 if ((rval = crypto_alice2(peer, &vtemp)) == XEVNT_OK) {
1273                         len = crypto_send(fp, &vtemp, start);
1274                         value_free(&vtemp);
1275                 }
1276                 break;
1277
1278         /*
1279          * Send response in Guillou-Quisquater (GQ) identity scheme.
1280          */
1281         case CRYPTO_GQ | CRYPTO_RESP:
1282                 if ((rval = crypto_bob2(ep, &vtemp)) == XEVNT_OK) {
1283                         len = crypto_send(fp, &vtemp, start);
1284                         value_free(&vtemp);
1285                 }
1286                 break;
1287
1288         /*
1289          * Send challenge in MV identity scheme.
1290          */
1291         case CRYPTO_MV:
1292                 if (peer == NULL)
1293                         break;          /* hack attack */
1294
1295                 if ((rval = crypto_alice3(peer, &vtemp)) == XEVNT_OK) {
1296                         len = crypto_send(fp, &vtemp, start);
1297                         value_free(&vtemp);
1298                 }
1299                 break;
1300
1301         /*
1302          * Send response in MV identity scheme.
1303          */
1304         case CRYPTO_MV | CRYPTO_RESP:
1305                 if ((rval = crypto_bob3(ep, &vtemp)) == XEVNT_OK) {
1306                         len = crypto_send(fp, &vtemp, start);
1307                         value_free(&vtemp);
1308                 }
1309                 break;
1310
1311         /*
1312          * Send certificate sign response. The integrity of the request
1313          * certificate has already been verified on the receive side.
1314          * Sign the response using the local server key. Use the
1315          * filestamp from the request and use the timestamp as the
1316          * current time. Light the error bit if the certificate is
1317          * invalid or contains an unverified signature.
1318          */
1319         case CRYPTO_SIGN | CRYPTO_RESP:
1320                 if ((rval = cert_sign(ep, &vtemp)) == XEVNT_OK) {
1321                         len = crypto_send(fp, &vtemp, start);
1322                         value_free(&vtemp);
1323                 }
1324                 break;
1325
1326         /*
1327          * Send public key and signature. Use the values from the public
1328          * key.
1329          */
1330         case CRYPTO_COOK:
1331                 len = crypto_send(fp, &pubkey, start);
1332                 break;
1333
1334         /*
1335          * Encrypt and send cookie and signature. Light the error bit if
1336          * anything goes wrong.
1337          */
1338         case CRYPTO_COOK | CRYPTO_RESP:
1339                 vallen = ntohl(ep->vallen);     /* Must be <64k */
1340                 if (   vallen == 0
1341                     || (vallen >= MAX_VALLEN)
1342                     || (opcode & 0x0000ffff)  < VALUE_LEN + vallen) {
1343                         rval = XEVNT_LEN;
1344                         break;
1345                 }
1346                 if (peer == NULL)
1347                         tcookie = cookie;
1348                 else
1349                         tcookie = peer->hcookie;
1350                 if ((rval = crypto_encrypt((const u_char *)ep->pkt, vallen, &tcookie, &vtemp))
1351                     == XEVNT_OK) {
1352                         len = crypto_send(fp, &vtemp, start);
1353                         value_free(&vtemp);
1354                 }
1355                 break;
1356
1357         /*
1358          * Find peer and send autokey data and signature in broadcast
1359          * server and symmetric modes. Use the values in the autokey
1360          * structure. If no association is found, either the server has
1361          * restarted with new associations or some perp has replayed an
1362          * old message, in which case light the error bit.
1363          */
1364         case CRYPTO_AUTO | CRYPTO_RESP:
1365                 if (peer == NULL) {
1366                         if ((peer = findpeerbyassoc(associd)) == NULL) {
1367                                 rval = XEVNT_ERR;
1368                                 break;
1369                         }
1370                 }
1371                 peer->flags &= ~FLAG_ASSOC;
1372                 len = crypto_send(fp, &peer->sndval, start);
1373                 break;
1374
1375         /*
1376          * Send leapseconds values and signature. Use the values from
1377          * the tai structure. If no table has been loaded, just send an
1378          * empty request.
1379          */
1380         case CRYPTO_LEAP | CRYPTO_RESP:
1381                 len = crypto_send(fp, &tai_leap, start);
1382                 break;
1383
1384         /*
1385          * Default - Send a valid command for unknown requests; send
1386          * an error response for unknown resonses.
1387          */
1388         default:
1389                 if (opcode & CRYPTO_RESP)
1390                         rval = XEVNT_ERR;
1391         }
1392
1393         /*
1394          * In case of error, flame the log. If a request, toss the
1395          * puppy; if a response, return so the sender can flame, too.
1396          */
1397         if (rval != XEVNT_OK) {
1398                 u_int32 uint32;
1399
1400                 uint32 = CRYPTO_ERROR;
1401                 opcode |= uint32;
1402                 fp->opcode |= htonl(uint32);
1403                 snprintf(statstr, sizeof(statstr),
1404                     "%04x %d %02x %s", opcode, associd, rval,
1405                     eventstr(rval));
1406                 record_crypto_stats(srcadr_sin, statstr);
1407                 DPRINTF(1, ("crypto_xmit: %s\n", statstr));
1408                 if (!(opcode & CRYPTO_RESP))
1409                         return (0);
1410         }
1411         DPRINTF(1, ("crypto_xmit: flags 0x%x offset %d len %d code 0x%x associd %d\n",
1412                     crypto_flags, start, len, opcode >> 16, associd));
1413         return (len);
1414 }
1415
1416
1417 /*
1418  * crypto_verify - verify the extension field value and signature
1419  *
1420  * Returns
1421  * XEVNT_OK     success
1422  * XEVNT_ERR    protocol error
1423  * XEVNT_FSP    bad filestamp
1424  * XEVNT_LEN    bad field format or length
1425  * XEVNT_PUB    bad or missing public key
1426  * XEVNT_SGL    bad signature length
1427  * XEVNT_SIG    signature not verified
1428  * XEVNT_TSP    bad timestamp
1429  */
1430 static int
1431 crypto_verify(
1432         struct exten *ep,       /* extension pointer */
1433         struct value *vp,       /* value pointer */
1434         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
1435         )
1436 {
1437         EVP_PKEY *pkey;         /* server public key */
1438         EVP_MD_CTX *ctx;        /* signature context */
1439         tstamp_t tstamp, tstamp1 = 0; /* timestamp */
1440         tstamp_t fstamp, fstamp1 = 0; /* filestamp */
1441         u_int   vallen;         /* value length */
1442         u_int   siglen;         /* signature length */
1443         u_int   opcode, len;
1444         int     i;
1445
1446         /*
1447          * We are extremely parannoyed. We require valid opcode, length,
1448          * association ID, timestamp, filestamp, public key, digest,
1449          * signature length and signature, where relevant. Note that
1450          * preliminary length checks are done in the main loop.
1451          */
1452         len = ntohl(ep->opcode) & 0x0000ffff;
1453         opcode = ntohl(ep->opcode) & 0xffff0000;
1454
1455         /*
1456          * Check for valid value header, association ID and extension
1457          * field length. Remember, it is not an error to receive an
1458          * unsolicited response; however, the response ID must match
1459          * the association ID.
1460          */
1461         if (opcode & CRYPTO_ERROR)
1462                 return (XEVNT_ERR);
1463
1464         if (len < VALUE_LEN)
1465                 return (XEVNT_LEN);
1466
1467         if (opcode == (CRYPTO_AUTO | CRYPTO_RESP) && (peer->pmode ==
1468             MODE_BROADCAST || (peer->cast_flags & MDF_BCLNT))) {
1469                 if (ntohl(ep->associd) != peer->assoc)
1470                         return (XEVNT_ERR);
1471         } else {
1472                 if (ntohl(ep->associd) != peer->associd)
1473                         return (XEVNT_ERR);
1474         }
1475
1476         /*
1477          * We have a valid value header. Check for valid value and
1478          * signature field lengths. The extension field length must be
1479          * long enough to contain the value header, value and signature.
1480          * Note both the value and signature field lengths are rounded
1481          * up to the next word (4 octets).
1482          */
1483         vallen = ntohl(ep->vallen);
1484         if (   vallen == 0
1485             || vallen > MAX_VALLEN)
1486                 return (XEVNT_LEN);
1487
1488         i = (vallen + 3) / 4;
1489         siglen = ntohl(ep->pkt[i++]);
1490         if (   siglen > MAX_VALLEN
1491             || len - VALUE_LEN < ((vallen + 3) / 4) * 4
1492             || len - VALUE_LEN - ((vallen + 3) / 4) * 4
1493               < ((siglen + 3) / 4) * 4)
1494                 return (XEVNT_LEN);
1495
1496         /*
1497          * Check for valid timestamp and filestamp. If the timestamp is
1498          * zero, the sender is not synchronized and signatures are
1499          * not possible. If nonzero the timestamp must not precede the
1500          * filestamp. The timestamp and filestamp must not precede the
1501          * corresponding values in the value structure, if present.
1502          */
1503         tstamp = ntohl(ep->tstamp);
1504         fstamp = ntohl(ep->fstamp);
1505         if (tstamp == 0)
1506                 return (XEVNT_TSP);
1507
1508         if (tstamp < fstamp)
1509                 return (XEVNT_TSP);
1510
1511         if (vp != NULL) {
1512                 tstamp1 = ntohl(vp->tstamp);
1513                 fstamp1 = ntohl(vp->fstamp);
1514                 if (tstamp1 != 0 && fstamp1 != 0) {
1515                         if (tstamp < tstamp1)
1516                                 return (XEVNT_TSP);
1517
1518                         if ((tstamp < fstamp1 || fstamp < fstamp1))
1519                                 return (XEVNT_FSP);
1520                 }
1521         }
1522
1523         /*
1524          * At the time the certificate message is validated, the public
1525          * key in the message is not available. Thus, don't try to
1526          * verify the signature.
1527          */
1528         if (opcode == (CRYPTO_CERT | CRYPTO_RESP))
1529                 return (XEVNT_OK);
1530
1531         /*
1532          * Check for valid signature length, public key and digest
1533          * algorithm.
1534          */
1535         if (crypto_flags & peer->crypto & CRYPTO_FLAG_PRIV)
1536                 pkey = sign_pkey;
1537         else
1538                 pkey = peer->pkey;
1539         if (siglen == 0 || pkey == NULL || peer->digest == NULL)
1540                 return (XEVNT_ERR);
1541
1542         if (siglen != (u_int)EVP_PKEY_size(pkey))
1543                 return (XEVNT_SGL);
1544
1545         /*
1546          * Darn, I thought we would never get here. Verify the
1547          * signature. If the identity exchange is verified, light the
1548          * proventic bit. What a relief.
1549          */
1550         ctx = EVP_MD_CTX_new();
1551         EVP_VerifyInit(ctx, peer->digest);
1552         /* XXX: the "+ 12" needs to be at least documented... */
1553         EVP_VerifyUpdate(ctx, (u_char *)&ep->tstamp, vallen + 12);
1554         if (EVP_VerifyFinal(ctx, (u_char *)&ep->pkt[i], siglen,
1555             pkey) <= 0) {
1556                 EVP_MD_CTX_free(ctx);
1557                 return (XEVNT_SIG);
1558         }
1559         EVP_MD_CTX_free(ctx);
1560
1561         if (peer->crypto & CRYPTO_FLAG_VRFY)
1562                 peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_PROV;
1563         return (XEVNT_OK);
1564 }
1565
1566
1567 /*
1568  * crypto_encrypt - construct vp (encrypted cookie and signature) from
1569  * the public key and cookie.
1570  *
1571  * Returns:
1572  * XEVNT_OK     success
1573  * XEVNT_CKY    bad or missing cookie
1574  * XEVNT_PUB    bad or missing public key
1575  */
1576 static int
1577 crypto_encrypt(
1578         const u_char *ptr,      /* Public Key */
1579         u_int   vallen,         /* Length of Public Key */
1580         keyid_t *cookie,        /* server cookie */
1581         struct value *vp        /* value pointer */
1582         )
1583 {
1584         EVP_PKEY *pkey;         /* public key */
1585         EVP_MD_CTX *ctx;        /* signature context */
1586         tstamp_t tstamp;        /* NTP timestamp */
1587         u_int32 temp32;
1588         u_char *puch;
1589
1590         /*
1591          * Extract the public key from the request.
1592          */
1593         pkey = d2i_PublicKey(EVP_PKEY_RSA, NULL, &ptr, vallen);
1594         if (pkey == NULL) {
1595                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_encrypt: %s",
1596                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
1597                 return (XEVNT_PUB);
1598         }
1599
1600         /*
1601          * Encrypt the cookie, encode in ASN.1 and sign.
1602          */
1603         memset(vp, 0, sizeof(struct value));
1604         tstamp = crypto_time();
1605         vp->tstamp = htonl(tstamp);
1606         vp->fstamp = hostval.tstamp;
1607         vallen = EVP_PKEY_size(pkey);
1608         vp->vallen = htonl(vallen);
1609         vp->ptr = emalloc(vallen);
1610         puch = vp->ptr;
1611         temp32 = htonl(*cookie);
1612         if (RSA_public_encrypt(4, (u_char *)&temp32, puch,
1613             EVP_PKEY_get0_RSA(pkey), RSA_PKCS1_OAEP_PADDING) <= 0) {
1614                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_encrypt: %s",
1615                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
1616                 free(vp->ptr);
1617                 EVP_PKEY_free(pkey);
1618                 return (XEVNT_CKY);
1619         }
1620         EVP_PKEY_free(pkey);
1621         if (tstamp == 0)
1622                 return (XEVNT_OK);
1623
1624         vp->sig = emalloc(sign_siglen);
1625         ctx = EVP_MD_CTX_new();
1626         EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
1627         EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&vp->tstamp, 12);
1628         EVP_SignUpdate(ctx, vp->ptr, vallen);
1629         if (EVP_SignFinal(ctx, vp->sig, &vallen, sign_pkey)) {
1630                 INSIST(vallen <= sign_siglen);
1631                 vp->siglen = htonl(vallen);
1632         }
1633         EVP_MD_CTX_free(ctx);
1634         return (XEVNT_OK);
1635 }
1636
1637
1638 /*
1639  * crypto_ident - construct extension field for identity scheme
1640  *
1641  * This routine determines which identity scheme is in use and
1642  * constructs an extension field for that scheme.
1643  *
1644  * Returns
1645  * CRYTPO_IFF   IFF scheme
1646  * CRYPTO_GQ    GQ scheme
1647  * CRYPTO_MV    MV scheme
1648  * CRYPTO_NULL  no available scheme
1649  */
1650 u_int
1651 crypto_ident(
1652         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
1653         )
1654 {
1655         char            filename[MAXFILENAME];
1656         const char *    scheme_name;
1657         u_int           scheme_id;
1658
1659         /*
1660          * We come here after the group trusted host has been found; its
1661          * name defines the group name. Search the key cache for all
1662          * keys matching the same group name in order IFF, GQ and MV.
1663          * Use the first one available.
1664          */
1665         scheme_name = NULL;
1666         if (peer->crypto & CRYPTO_FLAG_IFF) {
1667                 scheme_name = "iff";
1668                 scheme_id = CRYPTO_IFF;
1669         } else if (peer->crypto & CRYPTO_FLAG_GQ) {
1670                 scheme_name = "gq";
1671                 scheme_id = CRYPTO_GQ;
1672         } else if (peer->crypto & CRYPTO_FLAG_MV) {
1673                 scheme_name = "mv";
1674                 scheme_id = CRYPTO_MV;
1675         }
1676
1677         if (scheme_name != NULL) {
1678                 snprintf(filename, sizeof(filename), "ntpkey_%spar_%s",
1679                     scheme_name, peer->ident);
1680                 peer->ident_pkey = crypto_key(filename, NULL,
1681                     &peer->srcadr);
1682                 if (peer->ident_pkey != NULL)
1683                         return scheme_id;
1684         }
1685
1686         msyslog(LOG_NOTICE,
1687             "crypto_ident: no identity parameters found for group %s",
1688             peer->ident);
1689
1690         return CRYPTO_NULL;
1691 }
1692
1693
1694 /*
1695  * crypto_args - construct extension field from arguments
1696  *
1697  * This routine creates an extension field with current timestamps and
1698  * specified opcode, association ID and optional string. Note that the
1699  * extension field is created here, but freed after the crypto_xmit()
1700  * call in the protocol module.
1701  *
1702  * Returns extension field pointer (no errors)
1703  *
1704  * XXX: opcode and len should really be 32-bit quantities and
1705  * we should make sure that str is not too big.
1706  */
1707 struct exten *
1708 crypto_args(
1709         struct peer *peer,      /* peer structure pointer */
1710         u_int   opcode,         /* operation code */
1711         associd_t associd,      /* association ID */
1712         char    *str            /* argument string */
1713         )
1714 {
1715         tstamp_t tstamp;        /* NTP timestamp */
1716         struct exten *ep;       /* extension field pointer */
1717         u_int   len;            /* extension field length */
1718         size_t  slen = 0;
1719
1720         tstamp = crypto_time();
1721         len = sizeof(struct exten);
1722         if (str != NULL) {
1723                 slen = strlen(str);
1724                 INSIST(slen < MAX_VALLEN);
1725                 len += slen;
1726         }
1727         ep = emalloc_zero(len);
1728         if (opcode == 0)
1729                 return (ep);
1730
1731         REQUIRE(0 == (len    & ~0x0000ffff));
1732         REQUIRE(0 == (opcode & ~0xffff0000));
1733
1734         ep->opcode = htonl(opcode + len);
1735         ep->associd = htonl(associd);
1736         ep->tstamp = htonl(tstamp);
1737         ep->fstamp = hostval.tstamp;
1738         ep->vallen = 0;
1739         if (str != NULL) {
1740                 ep->vallen = htonl(slen);
1741                 memcpy((char *)ep->pkt, str, slen);
1742         }
1743         return (ep);
1744 }
1745
1746
1747 /*
1748  * crypto_send - construct extension field from value components
1749  *
1750  * The value and signature fields are zero-padded to a word boundary.
1751  * Note: it is not polite to send a nonempty signature with zero
1752  * timestamp or a nonzero timestamp with an empty signature, but those
1753  * rules are not enforced here.
1754  *
1755  * XXX This code won't work on a box with 16-bit ints.
1756  */
1757 int
1758 crypto_send(
1759         struct exten *ep,       /* extension field pointer */
1760         struct value *vp,       /* value pointer */
1761         int     start           /* buffer offset */
1762         )
1763 {
1764         u_int   len, vallen, siglen, opcode;
1765         u_int   i, j;
1766
1767         /*
1768          * Calculate extension field length and check for buffer
1769          * overflow. Leave room for the MAC.
1770          */
1771         len = 16;                               /* XXX Document! */
1772         vallen = ntohl(vp->vallen);
1773         INSIST(vallen <= MAX_VALLEN);
1774         len += ((vallen + 3) / 4 + 1) * 4; 
1775         siglen = ntohl(vp->siglen);
1776         len += ((siglen + 3) / 4 + 1) * 4; 
1777         if (start + len > sizeof(struct pkt) - MAX_MAC_LEN)
1778                 return (0);
1779
1780         /*
1781          * Copy timestamps.
1782          */
1783         ep->tstamp = vp->tstamp;
1784         ep->fstamp = vp->fstamp;
1785         ep->vallen = vp->vallen;
1786
1787         /*
1788          * Copy value. If the data field is empty or zero length,
1789          * encode an empty value with length zero.
1790          */
1791         i = 0;
1792         if (vallen > 0 && vp->ptr != NULL) {
1793                 j = vallen / 4;
1794                 if (j * 4 < vallen)
1795                         ep->pkt[i + j++] = 0;
1796                 memcpy(&ep->pkt[i], vp->ptr, vallen);
1797                 i += j;
1798         }
1799
1800         /*
1801          * Copy signature. If the signature field is empty or zero
1802          * length, encode an empty signature with length zero.
1803          */
1804         ep->pkt[i++] = vp->siglen;
1805         if (siglen > 0 && vp->sig != NULL) {
1806                 j = siglen / 4;
1807                 if (j * 4 < siglen)
1808                         ep->pkt[i + j++] = 0;
1809                 memcpy(&ep->pkt[i], vp->sig, siglen);
1810                 /* i += j; */   /* We don't use i after this */
1811         }
1812         opcode = ntohl(ep->opcode);
1813         ep->opcode = htonl((opcode & 0xffff0000) | len); 
1814         ENSURE(len <= MAX_VALLEN);
1815         return (len);
1816 }
1817
1818
1819 /*
1820  * crypto_update - compute new public value and sign extension fields
1821  *
1822  * This routine runs periodically, like once a day, and when something
1823  * changes. It updates the timestamps on three value structures and one
1824  * value structure list, then signs all the structures:
1825  *
1826  * hostval      host name (not signed)
1827  * pubkey       public key
1828  * cinfo        certificate info/value list
1829  * tai_leap     leap values
1830  *
1831  * Filestamps are proventic data, so this routine runs only when the
1832  * host is synchronized to a proventicated source. Thus, the timestamp
1833  * is proventic and can be used to deflect clogging attacks.
1834  *
1835  * Returns void (no errors)
1836  */
1837 void
1838 crypto_update(void)
1839 {
1840         EVP_MD_CTX *ctx;        /* message digest context */
1841         struct cert_info *cp;   /* certificate info/value */
1842         char    statstr[NTP_MAXSTRLEN]; /* statistics for filegen */
1843         u_int32 *ptr;
1844         u_int   len;
1845         leap_result_t leap_data;
1846
1847         hostval.tstamp = htonl(crypto_time());
1848         if (hostval.tstamp == 0)
1849                 return;
1850
1851         ctx = EVP_MD_CTX_new();
1852
1853         /*
1854          * Sign public key and timestamps. The filestamp is derived from
1855          * the host key file extension from wherever the file was
1856          * generated. 
1857          */
1858         if (pubkey.vallen != 0) {
1859                 pubkey.tstamp = hostval.tstamp;
1860                 pubkey.siglen = 0;
1861                 if (pubkey.sig == NULL)
1862                         pubkey.sig = emalloc(sign_siglen);
1863                 EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
1864                 EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&pubkey, 12);
1865                 EVP_SignUpdate(ctx, pubkey.ptr, ntohl(pubkey.vallen));
1866                 if (EVP_SignFinal(ctx, pubkey.sig, &len, sign_pkey)) {
1867                         INSIST(len <= sign_siglen);
1868                         pubkey.siglen = htonl(len);
1869                 }
1870         }
1871
1872         /*
1873          * Sign certificates and timestamps. The filestamp is derived
1874          * from the certificate file extension from wherever the file
1875          * was generated. Note we do not throw expired certificates
1876          * away; they may have signed younger ones.
1877          */
1878         for (cp = cinfo; cp != NULL; cp = cp->link) {
1879                 cp->cert.tstamp = hostval.tstamp;
1880                 cp->cert.siglen = 0;
1881                 if (cp->cert.sig == NULL)
1882                         cp->cert.sig = emalloc(sign_siglen);
1883                 EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
1884                 EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&cp->cert, 12);
1885                 EVP_SignUpdate(ctx, cp->cert.ptr,
1886                     ntohl(cp->cert.vallen));
1887                 if (EVP_SignFinal(ctx, cp->cert.sig, &len, sign_pkey)) {
1888                         INSIST(len <= sign_siglen);
1889                         cp->cert.siglen = htonl(len);
1890                 }
1891         }
1892
1893         /*
1894          * Sign leapseconds values and timestamps. Note it is not an
1895          * error to return null values.
1896          */
1897         tai_leap.tstamp = hostval.tstamp;
1898         tai_leap.fstamp = hostval.fstamp;
1899
1900         /* Get the leap second era. We might need a full lookup early
1901          * after start, when the cache is not yet loaded.
1902          */
1903         leapsec_frame(&leap_data);
1904         if ( ! memcmp(&leap_data.ebase, &leap_data.ttime, sizeof(vint64))) {
1905                 time_t   now    = time(NULL);
1906                 uint32_t nowntp = (uint32_t)now + JAN_1970;
1907                 leapsec_query(&leap_data, nowntp, &now);
1908         }
1909
1910         /* Create the data block. The protocol does not work without. */
1911         len = 3 * sizeof(u_int32);
1912         if (tai_leap.ptr == NULL || ntohl(tai_leap.vallen) != len) {
1913                 free(tai_leap.ptr);
1914                 tai_leap.ptr = emalloc(len);
1915                 tai_leap.vallen = htonl(len);
1916         }
1917         ptr = (u_int32 *)tai_leap.ptr;
1918         if (leap_data.tai_offs > 10) {
1919                 /* create a TAI / leap era block. The end time is a
1920                  * fake -- maybe we can do better.
1921                  */
1922                 ptr[0] = htonl(leap_data.tai_offs);
1923                 ptr[1] = htonl(leap_data.ebase.d_s.lo);
1924                 if (leap_data.ttime.d_s.hi >= 0)
1925                         ptr[2] = htonl(leap_data.ttime.D_s.lo +  7*86400);
1926                 else
1927                         ptr[2] = htonl(leap_data.ebase.D_s.lo + 25*86400);
1928         } else {
1929                 /* no leap era available */
1930                 memset(ptr, 0, len);
1931         }
1932         if (tai_leap.sig == NULL)
1933                 tai_leap.sig = emalloc(sign_siglen);
1934         EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
1935         EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&tai_leap, 12);
1936         EVP_SignUpdate(ctx, tai_leap.ptr, len);
1937         if (EVP_SignFinal(ctx, tai_leap.sig, &len, sign_pkey)) {
1938                 INSIST(len <= sign_siglen);
1939                 tai_leap.siglen = htonl(len);
1940         }
1941         crypto_flags |= CRYPTO_FLAG_TAI;
1942
1943         snprintf(statstr, sizeof(statstr), "signature update ts %u",
1944             ntohl(hostval.tstamp)); 
1945         record_crypto_stats(NULL, statstr);
1946         DPRINTF(1, ("crypto_update: %s\n", statstr));
1947         EVP_MD_CTX_free(ctx);
1948 }
1949
1950 /*
1951  * crypto_update_taichange - eventually trigger crypto_update
1952  *
1953  * This is called when a change in 'sys_tai' is detected. This will
1954  * happen shortly after a leap second is detected, but unhappily also
1955  * early after system start; also, the crypto stuff might be unused and
1956  * an unguarded call to crypto_update() causes a crash.
1957  *
1958  * This function makes sure that there already *is* a valid crypto block
1959  * for the use with autokey, and only calls 'crypto_update()' if it can
1960  * succeed.
1961  *
1962  * Returns void (no errors)
1963  */
1964 void
1965 crypto_update_taichange(void)
1966 {
1967         static const u_int len = 3 * sizeof(u_int32);
1968
1969         /* check if the signing digest algo is available */
1970         if (sign_digest == NULL || sign_pkey == NULL)
1971                 return;
1972
1973         /* check size of TAI extension block */
1974         if (tai_leap.ptr == NULL || ntohl(tai_leap.vallen) != len)
1975                 return;
1976
1977         /* crypto_update should at least not crash here! */
1978         crypto_update();
1979 }
1980
1981 /*
1982  * value_free - free value structure components.
1983  *
1984  * Returns void (no errors)
1985  */
1986 void
1987 value_free(
1988         struct value *vp        /* value structure */
1989         )
1990 {
1991         if (vp->ptr != NULL)
1992                 free(vp->ptr);
1993         if (vp->sig != NULL)
1994                 free(vp->sig);
1995         memset(vp, 0, sizeof(struct value));
1996 }
1997
1998
1999 /*
2000  * crypto_time - returns current NTP time.
2001  *
2002  * Returns NTP seconds if in synch, 0 otherwise
2003  */
2004 tstamp_t
2005 crypto_time()
2006 {
2007         l_fp    tstamp;         /* NTP time */
2008
2009         L_CLR(&tstamp);
2010         if (sys_leap != LEAP_NOTINSYNC)
2011                 get_systime(&tstamp);
2012         return (tstamp.l_ui);
2013 }
2014
2015
2016 /*
2017  * asn_to_calendar - convert ASN1_TIME time structure to struct calendar.
2018  *
2019  */
2020 static
2021 void
2022 asn_to_calendar (
2023         const ASN1_TIME *asn1time,      /* pointer to ASN1_TIME structure */
2024         struct calendar *pjd    /* pointer to result */
2025         )
2026 {
2027         size_t  len;            /* length of ASN1_TIME string */
2028         char    v[24];          /* writable copy of ASN1_TIME string */
2029         unsigned long   temp;   /* result from strtoul */
2030
2031         /*
2032          * Extract time string YYMMDDHHMMSSZ from ASN1 time structure.
2033          * Or YYYYMMDDHHMMSSZ.
2034          * Note that the YY, MM, DD fields start with one, the HH, MM,
2035          * SS fields start with zero and the Z character is ignored.
2036          * Also note that two-digit years less than 50 map to years greater than
2037          * 100. Dontcha love ASN.1? Better than MIL-188.
2038          */
2039         len = asn1time->length;
2040         REQUIRE(len < sizeof(v));
2041         (void)strncpy(v, (char *)(asn1time->data), len);
2042         REQUIRE(len >= 13);
2043         temp = strtoul(v+len-3, NULL, 10);
2044         pjd->second = temp;
2045         v[len-3] = '\0';
2046
2047         temp = strtoul(v+len-5, NULL, 10);
2048         pjd->minute = temp;
2049         v[len-5] = '\0';
2050
2051         temp = strtoul(v+len-7, NULL, 10);
2052         pjd->hour = temp;
2053         v[len-7] = '\0';
2054
2055         temp = strtoul(v+len-9, NULL, 10);
2056         pjd->monthday = temp;
2057         v[len-9] = '\0';
2058
2059         temp = strtoul(v+len-11, NULL, 10);
2060         pjd->month = temp;
2061         v[len-11] = '\0';
2062
2063         temp = strtoul(v, NULL, 10);
2064         /* handle two-digit years */
2065         if (temp < 50UL)
2066             temp += 100UL;
2067         if (temp < 150UL)
2068             temp += 1900UL;
2069         pjd->year = temp;
2070
2071         pjd->yearday = pjd->weekday = 0;
2072         return;
2073 }
2074
2075
2076 /*
2077  * bigdig() - compute a BIGNUM MD5 hash of a BIGNUM number.
2078  *
2079  * Returns void (no errors)
2080  */
2081 static void
2082 bighash(
2083         BIGNUM  *bn,            /* BIGNUM * from */
2084         BIGNUM  *bk             /* BIGNUM * to */
2085         )
2086 {
2087         EVP_MD_CTX *ctx;        /* message digest context */
2088         u_char dgst[EVP_MAX_MD_SIZE]; /* message digest */
2089         u_char  *ptr;           /* a BIGNUM as binary string */
2090         u_int   len;
2091
2092         len = BN_num_bytes(bn);
2093         ptr = emalloc(len);
2094         BN_bn2bin(bn, ptr);
2095         ctx = EVP_MD_CTX_new();
2096 #   if defined(OPENSSL) && defined(EVP_MD_CTX_FLAG_NON_FIPS_ALLOW)
2097         /* [Bug 3457] set flags and don't kill them again */
2098         EVP_MD_CTX_set_flags(ctx, EVP_MD_CTX_FLAG_NON_FIPS_ALLOW);
2099         EVP_DigestInit_ex(ctx, EVP_md5(), NULL);
2100 #   else
2101         EVP_DigestInit(ctx, EVP_md5());
2102 #   endif
2103         EVP_DigestUpdate(ctx, ptr, len);
2104         EVP_DigestFinal(ctx, dgst, &len);
2105         EVP_MD_CTX_free(ctx);
2106         BN_bin2bn(dgst, len, bk);
2107         free(ptr);
2108 }
2109
2110
2111 /*
2112  ***********************************************************************
2113  *                                                                     *
2114  * The following routines implement the Schnorr (IFF) identity scheme  *
2115  *                                                                     *
2116  ***********************************************************************
2117  *
2118  * The Schnorr (IFF) identity scheme is intended for use when
2119  * certificates are generated by some other trusted certificate
2120  * authority and the certificate cannot be used to convey public
2121  * parameters. There are two kinds of files: encrypted server files that
2122  * contain private and public values and nonencrypted client files that
2123  * contain only public values. New generations of server files must be
2124  * securely transmitted to all servers of the group; client files can be
2125  * distributed by any means. The scheme is self contained and
2126  * independent of new generations of host keys, sign keys and
2127  * certificates.
2128  *
2129  * The IFF values hide in a DSA cuckoo structure which uses the same
2130  * parameters. The values are used by an identity scheme based on DSA
2131  * cryptography and described in Stimson p. 285. The p is a 512-bit
2132  * prime, g a generator of Zp* and q a 160-bit prime that divides p - 1
2133  * and is a qth root of 1 mod p; that is, g^q = 1 mod p. The TA rolls a
2134  * private random group key b (0 < b < q) and public key v = g^b, then
2135  * sends (p, q, g, b) to the servers and (p, q, g, v) to the clients.
2136  * Alice challenges Bob to confirm identity using the protocol described
2137  * below.
2138  *
2139  * How it works
2140  *
2141  * The scheme goes like this. Both Alice and Bob have the public primes
2142  * p, q and generator g. The TA gives private key b to Bob and public
2143  * key v to Alice.
2144  *
2145  * Alice rolls new random challenge r (o < r < q) and sends to Bob in
2146  * the IFF request message. Bob rolls new random k (0 < k < q), then
2147  * computes y = k + b r mod q and x = g^k mod p and sends (y, hash(x))
2148  * to Alice in the response message. Besides making the response
2149  * shorter, the hash makes it effectivey impossible for an intruder to
2150  * solve for b by observing a number of these messages.
2151  * 
2152  * Alice receives the response and computes g^y v^r mod p. After a bit
2153  * of algebra, this simplifies to g^k. If the hash of this result
2154  * matches hash(x), Alice knows that Bob has the group key b. The signed
2155  * response binds this knowledge to Bob's private key and the public key
2156  * previously received in his certificate.
2157  *
2158  * crypto_alice - construct Alice's challenge in IFF scheme
2159  *
2160  * Returns
2161  * XEVNT_OK     success
2162  * XEVNT_ID     bad or missing group key
2163  * XEVNT_PUB    bad or missing public key
2164  */
2165 static int
2166 crypto_alice(
2167         struct peer *peer,      /* peer pointer */
2168         struct value *vp        /* value pointer */
2169         )
2170 {
2171         DSA     *dsa;           /* IFF parameters */
2172         BN_CTX  *bctx;          /* BIGNUM context */
2173         EVP_MD_CTX *ctx;        /* signature context */
2174         tstamp_t tstamp;
2175         u_int   len;
2176         const BIGNUM *q;
2177
2178         /*
2179          * The identity parameters must have correct format and content.
2180          */
2181         if (peer->ident_pkey == NULL) {
2182                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_alice: scheme unavailable");
2183                 return (XEVNT_ID);
2184         }
2185
2186         if ((dsa = EVP_PKEY_get0_DSA(peer->ident_pkey->pkey)) == NULL) {
2187                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_alice: defective key");
2188                 return (XEVNT_PUB);
2189         }
2190
2191         /*
2192          * Roll new random r (0 < r < q).
2193          */
2194         if (peer->iffval != NULL)
2195                 BN_free(peer->iffval);
2196         peer->iffval = BN_new();
2197         DSA_get0_pqg(dsa, NULL, &q, NULL);
2198         len = BN_num_bytes(q);
2199         BN_rand(peer->iffval, len * 8, -1, 1);  /* r mod q*/
2200         bctx = BN_CTX_new();
2201         BN_mod(peer->iffval, peer->iffval, q, bctx);
2202         BN_CTX_free(bctx);
2203
2204         /*
2205          * Sign and send to Bob. The filestamp is from the local file.
2206          */
2207         memset(vp, 0, sizeof(struct value));
2208         tstamp = crypto_time();
2209         vp->tstamp = htonl(tstamp);
2210         vp->fstamp = htonl(peer->ident_pkey->fstamp);
2211         vp->vallen = htonl(len);
2212         vp->ptr = emalloc(len);
2213         BN_bn2bin(peer->iffval, vp->ptr);
2214         if (tstamp == 0)
2215                 return (XEVNT_OK);
2216
2217         vp->sig = emalloc(sign_siglen);
2218         ctx = EVP_MD_CTX_new();
2219         EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
2220         EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&vp->tstamp, 12);
2221         EVP_SignUpdate(ctx, vp->ptr, len);
2222         if (EVP_SignFinal(ctx, vp->sig, &len, sign_pkey)) {
2223                 INSIST(len <= sign_siglen);
2224                 vp->siglen = htonl(len);
2225         }
2226         EVP_MD_CTX_free(ctx);
2227         return (XEVNT_OK);
2228 }
2229
2230
2231 /*
2232  * crypto_bob - construct Bob's response to Alice's challenge
2233  *
2234  * Returns
2235  * XEVNT_OK     success
2236  * XEVNT_ERR    protocol error
2237  * XEVNT_ID     bad or missing group key
2238  */
2239 static int
2240 crypto_bob(
2241         struct exten *ep,       /* extension pointer */
2242         struct value *vp        /* value pointer */
2243         )
2244 {
2245         DSA     *dsa;           /* IFF parameters */
2246         DSA_SIG *sdsa;          /* DSA signature context fake */
2247         BN_CTX  *bctx;          /* BIGNUM context */
2248         EVP_MD_CTX *ctx;        /* signature context */
2249         tstamp_t tstamp;        /* NTP timestamp */
2250         BIGNUM  *bn, *bk, *r;
2251         u_char  *ptr;
2252         u_int   len;            /* extension field value length */
2253         const BIGNUM *p, *q, *g;
2254         const BIGNUM *priv_key;
2255
2256         /*
2257          * If the IFF parameters are not valid, something awful
2258          * happened or we are being tormented.
2259          */
2260         if (iffkey_info == NULL) {
2261                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_bob: scheme unavailable");
2262                 return (XEVNT_ID);
2263         }
2264         dsa = EVP_PKEY_get0_DSA(iffkey_info->pkey);
2265         DSA_get0_pqg(dsa, &p, &q, &g);
2266         DSA_get0_key(dsa, NULL, &priv_key);
2267
2268         /*
2269          * Extract r from the challenge.
2270          */
2271         len = exten_payload_size(ep);
2272         if (len == 0 || len > MAX_VALLEN)
2273                 return (XEVNT_LEN);
2274         if ((r = BN_bin2bn((u_char *)ep->pkt, len, NULL)) == NULL) {
2275                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_bob: %s",
2276                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
2277                 return (XEVNT_ERR);
2278         }
2279
2280         /*
2281          * Bob rolls random k (0 < k < q), computes y = k + b r mod q
2282          * and x = g^k mod p, then sends (y, hash(x)) to Alice.
2283          */
2284         bctx = BN_CTX_new(); bk = BN_new(); bn = BN_new();
2285         sdsa = DSA_SIG_new();
2286         BN_rand(bk, len * 8, -1, 1);            /* k */
2287         BN_mod_mul(bn, priv_key, r, q, bctx); /* b r mod q */
2288         BN_add(bn, bn, bk);
2289         BN_mod(bn, bn, q, bctx);                /* k + b r mod q */
2290         BN_mod_exp(bk, g, bk, p, bctx); /* g^k mod p */
2291         bighash(bk, bk);
2292         DSA_SIG_set0(sdsa, bn, bk);
2293         BN_CTX_free(bctx);
2294         BN_free(r);
2295 #ifdef DEBUG
2296         if (debug > 1)
2297                 DSA_print_fp(stdout, dsa, 0);
2298 #endif
2299
2300         /*
2301          * Encode the values in ASN.1 and sign. The filestamp is from
2302          * the local file.
2303          */
2304         len = i2d_DSA_SIG(sdsa, NULL);
2305         if (len == 0) {
2306                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_bob: %s",
2307                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
2308                 DSA_SIG_free(sdsa);
2309                 return (XEVNT_ERR);
2310         }
2311         if (len > MAX_VALLEN) {
2312                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_bob: signature is too big: %u",
2313                     len);
2314                 DSA_SIG_free(sdsa);
2315                 return (XEVNT_LEN);
2316         }
2317         memset(vp, 0, sizeof(struct value));
2318         tstamp = crypto_time();
2319         vp->tstamp = htonl(tstamp);
2320         vp->fstamp = htonl(iffkey_info->fstamp);
2321         vp->vallen = htonl(len);
2322         ptr = emalloc(len);
2323         vp->ptr = ptr;
2324         i2d_DSA_SIG(sdsa, &ptr);
2325         DSA_SIG_free(sdsa);
2326         if (tstamp == 0)
2327                 return (XEVNT_OK);
2328
2329         /* XXX: more validation to make sure the sign fits... */
2330         vp->sig = emalloc(sign_siglen);
2331         ctx = EVP_MD_CTX_new();
2332         EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
2333         EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&vp->tstamp, 12);
2334         EVP_SignUpdate(ctx, vp->ptr, len);
2335         if (EVP_SignFinal(ctx, vp->sig, &len, sign_pkey)) {
2336                 INSIST(len <= sign_siglen);
2337                 vp->siglen = htonl(len);
2338         }
2339         EVP_MD_CTX_free(ctx);
2340         return (XEVNT_OK);
2341 }
2342
2343
2344 /*
2345  * crypto_iff - verify Bob's response to Alice's challenge
2346  *
2347  * Returns
2348  * XEVNT_OK     success
2349  * XEVNT_FSP    bad filestamp
2350  * XEVNT_ID     bad or missing group key
2351  * XEVNT_PUB    bad or missing public key
2352  */
2353 int
2354 crypto_iff(
2355         struct exten *ep,       /* extension pointer */
2356         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
2357         )
2358 {
2359         DSA     *dsa;           /* IFF parameters */
2360         BN_CTX  *bctx;          /* BIGNUM context */
2361         DSA_SIG *sdsa;          /* DSA parameters */
2362         BIGNUM  *bn, *bk;
2363         u_int   len;
2364         const u_char *ptr;
2365         int     temp;
2366         const BIGNUM *p, *g;
2367         const BIGNUM *r, *s;
2368         const BIGNUM *pub_key;
2369
2370         /*
2371          * If the IFF parameters are not valid or no challenge was sent,
2372          * something awful happened or we are being tormented.
2373          */
2374         if (peer->ident_pkey == NULL) {
2375                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_iff: scheme unavailable");
2376                 return (XEVNT_ID);
2377         }
2378         if (ntohl(ep->fstamp) != peer->ident_pkey->fstamp) {
2379                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_iff: invalid filestamp %u",
2380                     ntohl(ep->fstamp));
2381                 return (XEVNT_FSP);
2382         }
2383         if ((dsa = EVP_PKEY_get0_DSA(peer->ident_pkey->pkey)) == NULL) {
2384                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_iff: defective key");
2385                 return (XEVNT_PUB);
2386         }
2387         if (peer->iffval == NULL) {
2388                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_iff: missing challenge");
2389                 return (XEVNT_ID);
2390         }
2391
2392         /*
2393          * Extract the k + b r and g^k values from the response.
2394          */
2395         bctx = BN_CTX_new(); bk = BN_new(); bn = BN_new();
2396         len = ntohl(ep->vallen);
2397         ptr = (u_char *)ep->pkt;
2398         if ((sdsa = d2i_DSA_SIG(NULL, &ptr, len)) == NULL) {
2399                 BN_free(bn); BN_free(bk); BN_CTX_free(bctx);
2400                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_iff: %s",
2401                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
2402                 return (XEVNT_ERR);
2403         }
2404
2405         /*
2406          * Compute g^(k + b r) g^(q - b)r mod p.
2407          */
2408         DSA_get0_key(dsa, &pub_key, NULL);
2409         DSA_get0_pqg(dsa, &p, NULL, &g);
2410         DSA_SIG_get0(sdsa, &r, &s);
2411         BN_mod_exp(bn, pub_key, peer->iffval, p, bctx);
2412         BN_mod_exp(bk, g, r, p, bctx);
2413         BN_mod_mul(bn, bn, bk, p, bctx);
2414
2415         /*
2416          * Verify the hash of the result matches hash(x).
2417          */
2418         bighash(bn, bn);
2419         temp = BN_cmp(bn, s);
2420         BN_free(bn); BN_free(bk); BN_CTX_free(bctx);
2421         BN_free(peer->iffval);
2422         peer->iffval = NULL;
2423         DSA_SIG_free(sdsa);
2424         if (temp == 0)
2425                 return (XEVNT_OK);
2426
2427         msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_iff: identity not verified");
2428         return (XEVNT_ID);
2429 }
2430
2431
2432 /*
2433  ***********************************************************************
2434  *                                                                     *
2435  * The following routines implement the Guillou-Quisquater (GQ)        *
2436  * identity scheme                                                     *
2437  *                                                                     *
2438  ***********************************************************************
2439  *
2440  * The Guillou-Quisquater (GQ) identity scheme is intended for use when
2441  * the certificate can be used to convey public parameters. The scheme
2442  * uses a X509v3 certificate extension field do convey the public key of
2443  * a private key known only to servers. There are two kinds of files:
2444  * encrypted server files that contain private and public values and
2445  * nonencrypted client files that contain only public values. New
2446  * generations of server files must be securely transmitted to all
2447  * servers of the group; client files can be distributed by any means.
2448  * The scheme is self contained and independent of new generations of
2449  * host keys and sign keys. The scheme is self contained and independent
2450  * of new generations of host keys and sign keys.
2451  *
2452  * The GQ parameters hide in a RSA cuckoo structure which uses the same
2453  * parameters. The values are used by an identity scheme based on RSA
2454  * cryptography and described in Stimson p. 300 (with errors). The 512-
2455  * bit public modulus is n = p q, where p and q are secret large primes.
2456  * The TA rolls private random group key b as RSA exponent. These values
2457  * are known to all group members.
2458  *
2459  * When rolling new certificates, a server recomputes the private and
2460  * public keys. The private key u is a random roll, while the public key
2461  * is the inverse obscured by the group key v = (u^-1)^b. These values
2462  * replace the private and public keys normally generated by the RSA
2463  * scheme. Alice challenges Bob to confirm identity using the protocol
2464  * described below.
2465  *
2466  * How it works
2467  *
2468  * The scheme goes like this. Both Alice and Bob have the same modulus n
2469  * and some random b as the group key. These values are computed and
2470  * distributed in advance via secret means, although only the group key
2471  * b is truly secret. Each has a private random private key u and public
2472  * key (u^-1)^b, although not necessarily the same ones. Bob and Alice
2473  * can regenerate the key pair from time to time without affecting
2474  * operations. The public key is conveyed on the certificate in an
2475  * extension field; the private key is never revealed.
2476  *
2477  * Alice rolls new random challenge r and sends to Bob in the GQ
2478  * request message. Bob rolls new random k, then computes y = k u^r mod
2479  * n and x = k^b mod n and sends (y, hash(x)) to Alice in the response
2480  * message. Besides making the response shorter, the hash makes it
2481  * effectivey impossible for an intruder to solve for b by observing
2482  * a number of these messages.
2483  * 
2484  * Alice receives the response and computes y^b v^r mod n. After a bit
2485  * of algebra, this simplifies to k^b. If the hash of this result
2486  * matches hash(x), Alice knows that Bob has the group key b. The signed
2487  * response binds this knowledge to Bob's private key and the public key
2488  * previously received in his certificate.
2489  *
2490  * crypto_alice2 - construct Alice's challenge in GQ scheme
2491  *
2492  * Returns
2493  * XEVNT_OK     success
2494  * XEVNT_ID     bad or missing group key
2495  * XEVNT_PUB    bad or missing public key
2496  */
2497 static int
2498 crypto_alice2(
2499         struct peer *peer,      /* peer pointer */
2500         struct value *vp        /* value pointer */
2501         )
2502 {
2503         RSA     *rsa;           /* GQ parameters */
2504         BN_CTX  *bctx;          /* BIGNUM context */
2505         EVP_MD_CTX *ctx;        /* signature context */
2506         tstamp_t tstamp;
2507         u_int   len;
2508         const BIGNUM *n;
2509
2510         /*
2511          * The identity parameters must have correct format and content.
2512          */
2513         if (peer->ident_pkey == NULL)
2514                 return (XEVNT_ID);
2515
2516         if ((rsa = EVP_PKEY_get0_RSA(peer->ident_pkey->pkey)) == NULL) {
2517                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_alice2: defective key");
2518                 return (XEVNT_PUB);
2519         }
2520
2521         /*
2522          * Roll new random r (0 < r < n).
2523          */
2524         if (peer->iffval != NULL)
2525                 BN_free(peer->iffval);
2526         peer->iffval = BN_new();
2527         RSA_get0_key(rsa, &n, NULL, NULL);
2528         len = BN_num_bytes(n);
2529         BN_rand(peer->iffval, len * 8, -1, 1);  /* r mod n */
2530         bctx = BN_CTX_new();
2531         BN_mod(peer->iffval, peer->iffval, n, bctx);
2532         BN_CTX_free(bctx);
2533
2534         /*
2535          * Sign and send to Bob. The filestamp is from the local file.
2536          */
2537         memset(vp, 0, sizeof(struct value));
2538         tstamp = crypto_time();
2539         vp->tstamp = htonl(tstamp);
2540         vp->fstamp = htonl(peer->ident_pkey->fstamp);
2541         vp->vallen = htonl(len);
2542         vp->ptr = emalloc(len);
2543         BN_bn2bin(peer->iffval, vp->ptr);
2544         if (tstamp == 0)
2545                 return (XEVNT_OK);
2546
2547         vp->sig = emalloc(sign_siglen);
2548         ctx = EVP_MD_CTX_new();
2549         EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
2550         EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&vp->tstamp, 12);
2551         EVP_SignUpdate(ctx, vp->ptr, len);
2552         if (EVP_SignFinal(ctx, vp->sig, &len, sign_pkey)) {
2553                 INSIST(len <= sign_siglen);
2554                 vp->siglen = htonl(len);
2555         }
2556         EVP_MD_CTX_free(ctx);
2557         return (XEVNT_OK);
2558 }
2559
2560
2561 /*
2562  * crypto_bob2 - construct Bob's response to Alice's challenge
2563  *
2564  * Returns
2565  * XEVNT_OK     success
2566  * XEVNT_ERR    protocol error
2567  * XEVNT_ID     bad or missing group key
2568  */
2569 static int
2570 crypto_bob2(
2571         struct exten *ep,       /* extension pointer */
2572         struct value *vp        /* value pointer */
2573         )
2574 {
2575         RSA     *rsa;           /* GQ parameters */
2576         DSA_SIG *sdsa;          /* DSA parameters */
2577         BN_CTX  *bctx;          /* BIGNUM context */
2578         EVP_MD_CTX *ctx;        /* signature context */
2579         tstamp_t tstamp;        /* NTP timestamp */
2580         BIGNUM  *r, *k, *g, *y;
2581         u_char  *ptr;
2582         u_int   len;
2583         int     s_len;
2584         const BIGNUM *n, *p, *e;
2585
2586         /*
2587          * If the GQ parameters are not valid, something awful
2588          * happened or we are being tormented.
2589          */
2590         if (gqkey_info == NULL) {
2591                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_bob2: scheme unavailable");
2592                 return (XEVNT_ID);
2593         }
2594         rsa = EVP_PKEY_get0_RSA(gqkey_info->pkey);
2595         RSA_get0_key(rsa, &n, &p, &e);
2596
2597         /*
2598          * Extract r from the challenge.
2599          */
2600         len = exten_payload_size(ep);
2601         if (len == 0 || len > MAX_VALLEN)
2602                 return (XEVNT_LEN);
2603         if ((r = BN_bin2bn((u_char *)ep->pkt, len, NULL)) == NULL) {
2604                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_bob2: %s",
2605                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
2606                 return (XEVNT_ERR);
2607         }
2608
2609         /*
2610          * Bob rolls random k (0 < k < n), computes y = k u^r mod n and
2611          * x = k^b mod n, then sends (y, hash(x)) to Alice. 
2612          */
2613         bctx = BN_CTX_new(); k = BN_new(); g = BN_new(); y = BN_new();
2614         sdsa = DSA_SIG_new();
2615         BN_rand(k, len * 8, -1, 1);             /* k */
2616         BN_mod(k, k, n, bctx);
2617         BN_mod_exp(y, p, r, n, bctx); /* u^r mod n */
2618         BN_mod_mul(y, k, y, n, bctx);   /* k u^r mod n */
2619         BN_mod_exp(g, k, e, n, bctx); /* k^b mod n */
2620         bighash(g, g);
2621         DSA_SIG_set0(sdsa, y, g);
2622         BN_CTX_free(bctx);
2623         BN_free(r); BN_free(k);
2624 #ifdef DEBUG
2625         if (debug > 1)
2626                 RSA_print_fp(stdout, rsa, 0);
2627 #endif
2628  
2629         /*
2630          * Encode the values in ASN.1 and sign. The filestamp is from
2631          * the local file.
2632          */
2633         len = s_len = i2d_DSA_SIG(sdsa, NULL);
2634         if (s_len <= 0) {
2635                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_bob2: %s",
2636                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
2637                 DSA_SIG_free(sdsa);
2638                 return (XEVNT_ERR);
2639         }
2640         memset(vp, 0, sizeof(struct value));
2641         tstamp = crypto_time();
2642         vp->tstamp = htonl(tstamp);
2643         vp->fstamp = htonl(gqkey_info->fstamp);
2644         vp->vallen = htonl(len);
2645         ptr = emalloc(len);
2646         vp->ptr = ptr;
2647         i2d_DSA_SIG(sdsa, &ptr);
2648         DSA_SIG_free(sdsa);
2649         if (tstamp == 0)
2650                 return (XEVNT_OK);
2651
2652         vp->sig = emalloc(sign_siglen);
2653         ctx = EVP_MD_CTX_new();
2654         EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
2655         EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&vp->tstamp, 12);
2656         EVP_SignUpdate(ctx, vp->ptr, len);
2657         if (EVP_SignFinal(ctx, vp->sig, &len, sign_pkey)) {
2658                 INSIST(len <= sign_siglen);
2659                 vp->siglen = htonl(len);
2660         }
2661         EVP_MD_CTX_free(ctx);
2662         return (XEVNT_OK);
2663 }
2664
2665
2666 /*
2667  * crypto_gq - verify Bob's response to Alice's challenge
2668  *
2669  * Returns
2670  * XEVNT_OK     success
2671  * XEVNT_ERR    protocol error
2672  * XEVNT_FSP    bad filestamp
2673  * XEVNT_ID     bad or missing group keys
2674  * XEVNT_PUB    bad or missing public key
2675  */
2676 int
2677 crypto_gq(
2678         struct exten *ep,       /* extension pointer */
2679         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
2680         )
2681 {
2682         RSA     *rsa;           /* GQ parameters */
2683         BN_CTX  *bctx;          /* BIGNUM context */
2684         DSA_SIG *sdsa;          /* RSA signature context fake */
2685         BIGNUM  *y, *v;
2686         const u_char *ptr;
2687         long    len;
2688         u_int   temp;
2689         const BIGNUM *n, *e;
2690         const BIGNUM *r, *s;
2691
2692         /*
2693          * If the GQ parameters are not valid or no challenge was sent,
2694          * something awful happened or we are being tormented. Note that
2695          * the filestamp on the local key file can be greater than on
2696          * the remote parameter file if the keys have been refreshed.
2697          */
2698         if (peer->ident_pkey == NULL) {
2699                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_gq: scheme unavailable");
2700                 return (XEVNT_ID);
2701         }
2702         if (ntohl(ep->fstamp) < peer->ident_pkey->fstamp) {
2703                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_gq: invalid filestamp %u",
2704                     ntohl(ep->fstamp));
2705                 return (XEVNT_FSP);
2706         }
2707         if ((rsa = EVP_PKEY_get0_RSA(peer->ident_pkey->pkey)) == NULL) {
2708                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_gq: defective key");
2709                 return (XEVNT_PUB);
2710         }
2711         RSA_get0_key(rsa, &n, NULL, &e);
2712         if (peer->iffval == NULL) {
2713                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_gq: missing challenge");
2714                 return (XEVNT_ID);
2715         }
2716
2717         /*
2718          * Extract the y = k u^r and hash(x = k^b) values from the
2719          * response.
2720          */
2721         bctx = BN_CTX_new(); y = BN_new(); v = BN_new();
2722         len = ntohl(ep->vallen);
2723         ptr = (u_char *)ep->pkt;
2724         if ((sdsa = d2i_DSA_SIG(NULL, &ptr, len)) == NULL) {
2725                 BN_CTX_free(bctx); BN_free(y); BN_free(v);
2726                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_gq: %s",
2727                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
2728                 return (XEVNT_ERR);
2729         }
2730         DSA_SIG_get0(sdsa, &r, &s);
2731
2732         /*
2733          * Compute v^r y^b mod n.
2734          */
2735         if (peer->grpkey == NULL) {
2736                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_gq: missing group key");
2737                 return (XEVNT_ID);
2738         }
2739         BN_mod_exp(v, peer->grpkey, peer->iffval, n, bctx);
2740                                                 /* v^r mod n */
2741         BN_mod_exp(y, r, e, n, bctx); /* y^b mod n */
2742         BN_mod_mul(y, v, y, n, bctx);   /* v^r y^b mod n */
2743
2744         /*
2745          * Verify the hash of the result matches hash(x).
2746          */
2747         bighash(y, y);
2748         temp = BN_cmp(y, s);
2749         BN_CTX_free(bctx); BN_free(y); BN_free(v);
2750         BN_free(peer->iffval);
2751         peer->iffval = NULL;
2752         DSA_SIG_free(sdsa);
2753         if (temp == 0)
2754                 return (XEVNT_OK);
2755
2756         msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_gq: identity not verified");
2757         return (XEVNT_ID);
2758 }
2759
2760
2761 /*
2762  ***********************************************************************
2763  *                                                                     *
2764  * The following routines implement the Mu-Varadharajan (MV) identity  *
2765  * scheme                                                              *
2766  *                                                                     *
2767  ***********************************************************************
2768  *
2769  * The Mu-Varadharajan (MV) cryptosystem was originally intended when
2770  * servers broadcast messages to clients, but clients never send
2771  * messages to servers. There is one encryption key for the server and a
2772  * separate decryption key for each client. It operated something like a
2773  * pay-per-view satellite broadcasting system where the session key is
2774  * encrypted by the broadcaster and the decryption keys are held in a
2775  * tamperproof set-top box.
2776  *
2777  * The MV parameters and private encryption key hide in a DSA cuckoo
2778  * structure which uses the same parameters, but generated in a
2779  * different way. The values are used in an encryption scheme similar to
2780  * El Gamal cryptography and a polynomial formed from the expansion of
2781  * product terms (x - x[j]), as described in Mu, Y., and V.
2782  * Varadharajan: Robust and Secure Broadcasting, Proc. Indocrypt 2001,
2783  * 223-231. The paper has significant errors and serious omissions.
2784  *
2785  * Let q be the product of n distinct primes s1[j] (j = 1...n), where
2786  * each s1[j] has m significant bits. Let p be a prime p = 2 * q + 1, so
2787  * that q and each s1[j] divide p - 1 and p has M = n * m + 1
2788  * significant bits. Let g be a generator of Zp; that is, gcd(g, p - 1)
2789  * = 1 and g^q = 1 mod p. We do modular arithmetic over Zq and then
2790  * project into Zp* as exponents of g. Sometimes we have to compute an
2791  * inverse b^-1 of random b in Zq, but for that purpose we require
2792  * gcd(b, q) = 1. We expect M to be in the 500-bit range and n
2793  * relatively small, like 30. These are the parameters of the scheme and
2794  * they are expensive to compute.
2795  *
2796  * We set up an instance of the scheme as follows. A set of random
2797  * values x[j] mod q (j = 1...n), are generated as the zeros of a
2798  * polynomial of order n. The product terms (x - x[j]) are expanded to
2799  * form coefficients a[i] mod q (i = 0...n) in powers of x. These are
2800  * used as exponents of the generator g mod p to generate the private
2801  * encryption key A. The pair (gbar, ghat) of public server keys and the
2802  * pairs (xbar[j], xhat[j]) (j = 1...n) of private client keys are used
2803  * to construct the decryption keys. The devil is in the details.
2804  *
2805  * This routine generates a private server encryption file including the
2806  * private encryption key E and partial decryption keys gbar and ghat.
2807  * It then generates public client decryption files including the public
2808  * keys xbar[j] and xhat[j] for each client j. The partial decryption
2809  * files are used to compute the inverse of E. These values are suitably
2810  * blinded so secrets are not revealed.
2811  *
2812  * The distinguishing characteristic of this scheme is the capability to
2813  * revoke keys. Included in the calculation of E, gbar and ghat is the
2814  * product s = prod(s1[j]) (j = 1...n) above. If the factor s1[j] is
2815  * subsequently removed from the product and E, gbar and ghat
2816  * recomputed, the jth client will no longer be able to compute E^-1 and
2817  * thus unable to decrypt the messageblock.
2818  *
2819  * How it works
2820  *
2821  * The scheme goes like this. Bob has the server values (p, E, q, gbar,
2822  * ghat) and Alice has the client values (p, xbar, xhat).
2823  *
2824  * Alice rolls new random nonce r mod p and sends to Bob in the MV
2825  * request message. Bob rolls random nonce k mod q, encrypts y = r E^k
2826  * mod p and sends (y, gbar^k, ghat^k) to Alice.
2827  * 
2828  * Alice receives the response and computes the inverse (E^k)^-1 from
2829  * the partial decryption keys gbar^k, ghat^k, xbar and xhat. She then
2830  * decrypts y and verifies it matches the original r. The signed
2831  * response binds this knowledge to Bob's private key and the public key
2832  * previously received in his certificate.
2833  *
2834  * crypto_alice3 - construct Alice's challenge in MV scheme
2835  *
2836  * Returns
2837  * XEVNT_OK     success
2838  * XEVNT_ID     bad or missing group key
2839  * XEVNT_PUB    bad or missing public key
2840  */
2841 static int
2842 crypto_alice3(
2843         struct peer *peer,      /* peer pointer */
2844         struct value *vp        /* value pointer */
2845         )
2846 {
2847         DSA     *dsa;           /* MV parameters */
2848         BN_CTX  *bctx;          /* BIGNUM context */
2849         EVP_MD_CTX *ctx;        /* signature context */
2850         tstamp_t tstamp;
2851         u_int   len;
2852         const BIGNUM *p;
2853
2854         /*
2855          * The identity parameters must have correct format and content.
2856          */
2857         if (peer->ident_pkey == NULL)
2858                 return (XEVNT_ID);
2859
2860         if ((dsa = EVP_PKEY_get0_DSA(peer->ident_pkey->pkey)) == NULL) {
2861                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_alice3: defective key");
2862                 return (XEVNT_PUB);
2863         }
2864         DSA_get0_pqg(dsa, &p, NULL, NULL);
2865
2866         /*
2867          * Roll new random r (0 < r < q).
2868          */
2869         if (peer->iffval != NULL)
2870                 BN_free(peer->iffval);
2871         peer->iffval = BN_new();
2872         len = BN_num_bytes(p);
2873         BN_rand(peer->iffval, len * 8, -1, 1);  /* r mod p */
2874         bctx = BN_CTX_new();
2875         BN_mod(peer->iffval, peer->iffval, p, bctx);
2876         BN_CTX_free(bctx);
2877
2878         /*
2879          * Sign and send to Bob. The filestamp is from the local file.
2880          */
2881         memset(vp, 0, sizeof(struct value));
2882         tstamp = crypto_time();
2883         vp->tstamp = htonl(tstamp);
2884         vp->fstamp = htonl(peer->ident_pkey->fstamp);
2885         vp->vallen = htonl(len);
2886         vp->ptr = emalloc(len);
2887         BN_bn2bin(peer->iffval, vp->ptr);
2888         if (tstamp == 0)
2889                 return (XEVNT_OK);
2890
2891         vp->sig = emalloc(sign_siglen);
2892         ctx = EVP_MD_CTX_new();
2893         EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
2894         EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&vp->tstamp, 12);
2895         EVP_SignUpdate(ctx, vp->ptr, len);
2896         if (EVP_SignFinal(ctx, vp->sig, &len, sign_pkey)) {
2897                 INSIST(len <= sign_siglen);
2898                 vp->siglen = htonl(len);
2899         }
2900         EVP_MD_CTX_free(ctx);
2901         return (XEVNT_OK);
2902 }
2903
2904
2905 /*
2906  * crypto_bob3 - construct Bob's response to Alice's challenge
2907  *
2908  * Returns
2909  * XEVNT_OK     success
2910  * XEVNT_ERR    protocol error
2911  */
2912 static int
2913 crypto_bob3(
2914         struct exten *ep,       /* extension pointer */
2915         struct value *vp        /* value pointer */
2916         )
2917 {
2918         DSA     *dsa;           /* MV parameters */
2919         DSA     *sdsa;          /* DSA signature context fake */
2920         BN_CTX  *bctx;          /* BIGNUM context */
2921         EVP_MD_CTX *ctx;        /* signature context */
2922         tstamp_t tstamp;        /* NTP timestamp */
2923         BIGNUM  *r, *k, *u;
2924         u_char  *ptr;
2925         u_int   len;
2926         const BIGNUM *p, *q, *g;
2927         const BIGNUM *pub_key, *priv_key;
2928         BIGNUM *sp, *sq, *sg;
2929
2930         /*
2931          * If the MV parameters are not valid, something awful
2932          * happened or we are being tormented.
2933          */
2934         if (mvkey_info == NULL) {
2935                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_bob3: scheme unavailable");
2936                 return (XEVNT_ID);
2937         }
2938         dsa = EVP_PKEY_get0_DSA(mvkey_info->pkey);
2939         DSA_get0_pqg(dsa, &p, &q, &g);
2940         DSA_get0_key(dsa, &pub_key, &priv_key);
2941
2942         /*
2943          * Extract r from the challenge.
2944          */
2945         len = exten_payload_size(ep);
2946         if (len == 0 || len > MAX_VALLEN)
2947                 return (XEVNT_LEN);
2948         if ((r = BN_bin2bn((u_char *)ep->pkt, len, NULL)) == NULL) {
2949                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_bob3: %s",
2950                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
2951                 return (XEVNT_ERR);
2952         }
2953
2954         /*
2955          * Bob rolls random k (0 < k < q), making sure it is not a
2956          * factor of q. He then computes y = r A^k and sends (y, gbar^k,
2957          * and ghat^k) to Alice.
2958          */
2959         bctx = BN_CTX_new(); k = BN_new(); u = BN_new();
2960         sdsa = DSA_new();
2961         sp = BN_new(); sq = BN_new(); sg = BN_new();
2962         while (1) {
2963                 BN_rand(k, BN_num_bits(q), 0, 0);
2964                 BN_mod(k, k, q, bctx);
2965                 BN_gcd(u, k, q, bctx);
2966                 if (BN_is_one(u))
2967                         break;
2968         }
2969         BN_mod_exp(u, g, k, p, bctx); /* A^k r */
2970         BN_mod_mul(sp, u, r, p, bctx);
2971         BN_mod_exp(sq, priv_key, k, p, bctx); /* gbar */
2972         BN_mod_exp(sg, pub_key, k, p, bctx); /* ghat */
2973         DSA_set0_key(sdsa, BN_dup(pub_key), NULL);
2974         DSA_set0_pqg(sdsa, sp, sq, sg);
2975         BN_CTX_free(bctx); BN_free(k); BN_free(r); BN_free(u);
2976 #ifdef DEBUG
2977         if (debug > 1)
2978                 DSA_print_fp(stdout, sdsa, 0);
2979 #endif
2980
2981         /*
2982          * Encode the values in ASN.1 and sign. The filestamp is from
2983          * the local file.
2984          */
2985         memset(vp, 0, sizeof(struct value));
2986         tstamp = crypto_time();
2987         vp->tstamp = htonl(tstamp);
2988         vp->fstamp = htonl(mvkey_info->fstamp);
2989         len = i2d_DSAparams(sdsa, NULL);
2990         if (len == 0) {
2991                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_bob3: %s",
2992                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
2993                 DSA_free(sdsa);
2994                 return (XEVNT_ERR);
2995         }
2996         vp->vallen = htonl(len);
2997         ptr = emalloc(len);
2998         vp->ptr = ptr;
2999         i2d_DSAparams(sdsa, &ptr);
3000         DSA_free(sdsa);
3001         if (tstamp == 0)
3002                 return (XEVNT_OK);
3003
3004         vp->sig = emalloc(sign_siglen);
3005         ctx = EVP_MD_CTX_new();
3006         EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
3007         EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)&vp->tstamp, 12);
3008         EVP_SignUpdate(ctx, vp->ptr, len);
3009         if (EVP_SignFinal(ctx, vp->sig, &len, sign_pkey)) {
3010                 INSIST(len <= sign_siglen);
3011                 vp->siglen = htonl(len);
3012         }
3013         EVP_MD_CTX_free(ctx);
3014         return (XEVNT_OK);
3015 }
3016
3017
3018 /*
3019  * crypto_mv - verify Bob's response to Alice's challenge
3020  *
3021  * Returns
3022  * XEVNT_OK     success
3023  * XEVNT_ERR    protocol error
3024  * XEVNT_FSP    bad filestamp
3025  * XEVNT_ID     bad or missing group key
3026  * XEVNT_PUB    bad or missing public key
3027  */
3028 int
3029 crypto_mv(
3030         struct exten *ep,       /* extension pointer */
3031         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
3032         )
3033 {
3034         DSA     *dsa;           /* MV parameters */
3035         DSA     *sdsa;          /* DSA parameters */
3036         BN_CTX  *bctx;          /* BIGNUM context */
3037         BIGNUM  *k, *u, *v;
3038         u_int   len;
3039         const u_char *ptr;
3040         int     temp;
3041         const BIGNUM *p;
3042         const BIGNUM *pub_key, *priv_key;
3043         const BIGNUM *sp, *sq, *sg;
3044
3045         /*
3046          * If the MV parameters are not valid or no challenge was sent,
3047          * something awful happened or we are being tormented.
3048          */
3049         if (peer->ident_pkey == NULL) {
3050                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_mv: scheme unavailable");
3051                 return (XEVNT_ID);
3052         }
3053         if (ntohl(ep->fstamp) != peer->ident_pkey->fstamp) {
3054                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_mv: invalid filestamp %u",
3055                     ntohl(ep->fstamp));
3056                 return (XEVNT_FSP);
3057         }
3058         if ((dsa = EVP_PKEY_get0_DSA(peer->ident_pkey->pkey)) == NULL) {
3059                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_mv: defective key");
3060                 return (XEVNT_PUB);
3061         }
3062         DSA_get0_pqg(dsa, &p, NULL, NULL);
3063         DSA_get0_key(dsa, &pub_key, &priv_key);
3064         if (peer->iffval == NULL) {
3065                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_mv: missing challenge");
3066                 return (XEVNT_ID);
3067         }
3068
3069         /*
3070          * Extract the y, gbar and ghat values from the response.
3071          */
3072         bctx = BN_CTX_new(); k = BN_new(); u = BN_new(); v = BN_new();
3073         len = ntohl(ep->vallen);
3074         ptr = (u_char *)ep->pkt;
3075         if ((sdsa = d2i_DSAparams(NULL, &ptr, len)) == NULL) {
3076                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_mv: %s",
3077                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
3078                 return (XEVNT_ERR);
3079         }
3080         DSA_get0_pqg(sdsa, &sp, &sq, &sg);
3081
3082         /*
3083          * Compute (gbar^xhat ghat^xbar) mod p.
3084          */
3085         BN_mod_exp(u, sq, pub_key, p, bctx);
3086         BN_mod_exp(v, sg, priv_key, p, bctx);
3087         BN_mod_mul(u, u, v, p, bctx);
3088         BN_mod_mul(u, u, sp, p, bctx);
3089
3090         /*
3091          * The result should match r.
3092          */
3093         temp = BN_cmp(u, peer->iffval);
3094         BN_CTX_free(bctx); BN_free(k); BN_free(u); BN_free(v);
3095         BN_free(peer->iffval);
3096         peer->iffval = NULL;
3097         DSA_free(sdsa);
3098         if (temp == 0)
3099                 return (XEVNT_OK);
3100
3101         msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_mv: identity not verified");
3102         return (XEVNT_ID);
3103 }
3104
3105
3106 /*
3107  ***********************************************************************
3108  *                                                                     *
3109  * The following routines are used to manipulate certificates          *
3110  *                                                                     *
3111  ***********************************************************************
3112  */
3113 /*
3114  * cert_sign - sign x509 certificate equest and update value structure.
3115  *
3116  * The certificate request includes a copy of the host certificate,
3117  * which includes the version number, subject name and public key of the
3118  * host. The resulting certificate includes these values plus the
3119  * serial number, issuer name and valid interval of the server. The
3120  * valid interval extends from the current time to the same time one
3121  * year hence. This may extend the life of the signed certificate beyond
3122  * that of the signer certificate.
3123  *
3124  * It is convenient to use the NTP seconds of the current time as the
3125  * serial number. In the value structure the timestamp is the current
3126  * time and the filestamp is taken from the extension field. Note this
3127  * routine is called only when the client clock is synchronized to a
3128  * proventic source, so timestamp comparisons are valid.
3129  *
3130  * The host certificate is valid from the time it was generated for a
3131  * period of one year. A signed certificate is valid from the time of
3132  * signature for a period of one year, but only the host certificate (or
3133  * sign certificate if used) is actually used to encrypt and decrypt
3134  * signatures. The signature trail is built from the client via the
3135  * intermediate servers to the trusted server. Each signature on the
3136  * trail must be valid at the time of signature, but it could happen
3137  * that a signer certificate expire before the signed certificate, which
3138  * remains valid until its expiration. 
3139  *
3140  * Returns
3141  * XEVNT_OK     success
3142  * XEVNT_CRT    bad or missing certificate
3143  * XEVNT_PER    host certificate expired
3144  * XEVNT_PUB    bad or missing public key
3145  * XEVNT_VFY    certificate not verified
3146  */
3147 static int
3148 cert_sign(
3149         struct exten *ep,       /* extension field pointer */
3150         struct value *vp        /* value pointer */
3151         )
3152 {
3153         X509    *req;           /* X509 certificate request */
3154         X509    *cert;          /* X509 certificate */
3155         X509_EXTENSION *ext;    /* certificate extension */
3156         ASN1_INTEGER *serial;   /* serial number */
3157         X509_NAME *subj;        /* distinguished (common) name */
3158         EVP_PKEY *pkey;         /* public key */
3159         EVP_MD_CTX *ctx;        /* message digest context */
3160         tstamp_t tstamp;        /* NTP timestamp */
3161         struct calendar tscal;
3162         u_int   len;
3163         const u_char *cptr;
3164         u_char *ptr;
3165         int     i, temp;
3166
3167         /*
3168          * Decode ASN.1 objects and construct certificate structure.
3169          * Make sure the system clock is synchronized to a proventic
3170          * source.
3171          */
3172         tstamp = crypto_time();
3173         if (tstamp == 0)
3174                 return (XEVNT_TSP);
3175
3176         len = exten_payload_size(ep);
3177         if (len == 0 || len > MAX_VALLEN)
3178                 return (XEVNT_LEN);
3179         cptr = (void *)ep->pkt;
3180         if ((req = d2i_X509(NULL, &cptr, len)) == NULL) {
3181                 msyslog(LOG_ERR, "cert_sign: %s",
3182                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
3183                 return (XEVNT_CRT);
3184         }
3185         /*
3186          * Extract public key and check for errors.
3187          */
3188         if ((pkey = X509_get_pubkey(req)) == NULL) {
3189                 msyslog(LOG_ERR, "cert_sign: %s",
3190                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
3191                 X509_free(req);
3192                 return (XEVNT_PUB);
3193         }
3194
3195         /*
3196          * Generate X509 certificate signed by this server. If this is a
3197          * trusted host, the issuer name is the group name; otherwise,
3198          * it is the host name. Also copy any extensions that might be
3199          * present.
3200          */
3201         cert = X509_new();
3202         X509_set_version(cert, X509_get_version(req));
3203         serial = ASN1_INTEGER_new();
3204         ASN1_INTEGER_set(serial, tstamp);
3205         X509_set_serialNumber(cert, serial);
3206         X509_gmtime_adj(X509_getm_notBefore(cert), 0L);
3207         X509_gmtime_adj(X509_getm_notAfter(cert), YEAR);
3208         subj = X509_get_issuer_name(cert);
3209         X509_NAME_add_entry_by_txt(subj, "commonName", MBSTRING_ASC,
3210             hostval.ptr, strlen((const char *)hostval.ptr), -1, 0);
3211         subj = X509_get_subject_name(req);
3212         X509_set_subject_name(cert, subj);
3213         X509_set_pubkey(cert, pkey);
3214         temp = X509_get_ext_count(req);
3215         for (i = 0; i < temp; i++) {
3216                 ext = X509_get_ext(req, i);
3217                 INSIST(X509_add_ext(cert, ext, -1));
3218         }
3219         X509_free(req);
3220
3221         /*
3222          * Sign and verify the client certificate, but only if the host
3223          * certificate has not expired.
3224          */
3225         (void)ntpcal_ntp_to_date(&tscal, tstamp, NULL);
3226         if ((calcomp(&tscal, &(cert_host->first)) < 0)
3227         || (calcomp(&tscal, &(cert_host->last)) > 0)) {
3228                 X509_free(cert);
3229                 return (XEVNT_PER);
3230         }
3231         X509_sign(cert, sign_pkey, sign_digest);
3232         if (X509_verify(cert, sign_pkey) <= 0) {
3233                 msyslog(LOG_ERR, "cert_sign: %s",
3234                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
3235                 X509_free(cert);
3236                 return (XEVNT_VFY);
3237         }
3238         len = i2d_X509(cert, NULL);
3239
3240         /*
3241          * Build and sign the value structure. We have to sign it here,
3242          * since the response has to be returned right away. This is a
3243          * clogging hazard.
3244          */
3245         memset(vp, 0, sizeof(struct value));
3246         vp->tstamp = htonl(tstamp);
3247         vp->fstamp = ep->fstamp;
3248         vp->vallen = htonl(len);
3249         vp->ptr = emalloc(len);
3250         ptr = vp->ptr;
3251         i2d_X509(cert, (unsigned char **)(intptr_t)&ptr);
3252         vp->siglen = 0;
3253         if (tstamp != 0) {
3254                 vp->sig = emalloc(sign_siglen);
3255                 ctx = EVP_MD_CTX_new();
3256                 EVP_SignInit(ctx, sign_digest);
3257                 EVP_SignUpdate(ctx, (u_char *)vp, 12);
3258                 EVP_SignUpdate(ctx, vp->ptr, len);
3259                 if (EVP_SignFinal(ctx, vp->sig, &len, sign_pkey)) {
3260                         INSIST(len <= sign_siglen);
3261                         vp->siglen = htonl(len);
3262                 }
3263                 EVP_MD_CTX_free(ctx);
3264         }
3265 #ifdef DEBUG
3266         if (debug > 1)
3267                 X509_print_fp(stdout, cert);
3268 #endif
3269         X509_free(cert);
3270         return (XEVNT_OK);
3271 }
3272
3273
3274 /*
3275  * cert_install - install certificate in certificate cache
3276  *
3277  * This routine encodes an extension field into a certificate info/value
3278  * structure. It searches the certificate list for duplicates and
3279  * expunges whichever is older. Finally, it inserts this certificate
3280  * first on the list.
3281  *
3282  * Returns certificate info pointer if valid, NULL if not.
3283  */
3284 struct cert_info *
3285 cert_install(
3286         struct exten *ep,       /* cert info/value */
3287         struct peer *peer       /* peer structure */
3288         )
3289 {
3290         struct cert_info *cp, *xp, **zp;
3291
3292         /*
3293          * Parse and validate the signed certificate. If valid,
3294          * construct the info/value structure; otherwise, scamper home
3295          * empty handed.
3296          */
3297         if ((cp = cert_parse((u_char *)ep->pkt, (long)ntohl(ep->vallen),
3298             (tstamp_t)ntohl(ep->fstamp))) == NULL)
3299                 return (NULL);
3300
3301         /*
3302          * Scan certificate list looking for another certificate with
3303          * the same subject and issuer. If another is found with the
3304          * same or older filestamp, unlink it and return the goodies to
3305          * the heap. If another is found with a later filestamp, discard
3306          * the new one and leave the building with the old one.
3307          *
3308          * Make a note to study this issue again. An earlier certificate
3309          * with a long lifetime might be overtaken by a later
3310          * certificate with a short lifetime, thus invalidating the
3311          * earlier signature. However, we gotta find a way to leak old
3312          * stuff from the cache, so we do it anyway. 
3313          */
3314         zp = &cinfo;
3315         for (xp = cinfo; xp != NULL; xp = xp->link) {
3316                 if (strcmp(cp->subject, xp->subject) == 0 &&
3317                     strcmp(cp->issuer, xp->issuer) == 0) {
3318                         if (ntohl(cp->cert.fstamp) <=
3319                             ntohl(xp->cert.fstamp)) {
3320                                 cert_free(cp);
3321                                 cp = xp;
3322                         } else {
3323                                 *zp = xp->link;
3324                                 cert_free(xp);
3325                                 xp = NULL;
3326                         }
3327                         break;
3328                 }
3329                 zp = &xp->link;
3330         }
3331         if (xp == NULL) {
3332                 cp->link = cinfo;
3333                 cinfo = cp;
3334         }
3335         cp->flags |= CERT_VALID;
3336         crypto_update();
3337         return (cp);
3338 }
3339
3340
3341 /*
3342  * cert_hike - verify the signature using the issuer public key
3343  *
3344  * Returns
3345  * XEVNT_OK     success
3346  * XEVNT_CRT    bad or missing certificate
3347  * XEVNT_PER    host certificate expired
3348  * XEVNT_VFY    certificate not verified
3349  */
3350 int
3351 cert_hike(
3352         struct peer *peer,      /* peer structure pointer */
3353         struct cert_info *yp    /* issuer certificate */
3354         )
3355 {
3356         struct cert_info *xp;   /* subject certificate */
3357         X509    *cert;          /* X509 certificate */
3358         const u_char *ptr;
3359
3360         /*
3361          * Save the issuer on the new certificate, but remember the old
3362          * one.
3363          */
3364         if (peer->issuer != NULL)
3365                 free(peer->issuer);
3366         peer->issuer = estrdup(yp->issuer);
3367         xp = peer->xinfo;
3368         peer->xinfo = yp;
3369
3370         /*
3371          * If subject Y matches issuer Y, then the certificate trail is
3372          * complete. If Y is not trusted, the server certificate has yet
3373          * been signed, so keep trying. Otherwise, save the group key
3374          * and light the valid bit. If the host certificate is trusted,
3375          * do not execute a sign exchange. If no identity scheme is in
3376          * use, light the identity and proventic bits.
3377          */
3378         if (strcmp(yp->subject, yp->issuer) == 0) {
3379                 if (!(yp->flags & CERT_TRUST))
3380                         return (XEVNT_OK);
3381
3382                 /*
3383                  * If the server has an an identity scheme, fetch the
3384                  * identity credentials. If not, the identity is
3385                  * verified only by the trusted certificate. The next
3386                  * signature will set the server proventic.
3387                  */
3388                 peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_CERT;
3389                 peer->grpkey = yp->grpkey;
3390                 if (peer->ident == NULL || !(peer->crypto &
3391                     CRYPTO_FLAG_MASK))
3392                         peer->crypto |= CRYPTO_FLAG_VRFY;
3393         }
3394
3395         /*
3396          * If X exists, verify signature X using public key Y.
3397          */
3398         if (xp == NULL)
3399                 return (XEVNT_OK);
3400
3401         ptr = (u_char *)xp->cert.ptr;
3402         cert = d2i_X509(NULL, &ptr, ntohl(xp->cert.vallen));
3403         if (cert == NULL) {
3404                 xp->flags |= CERT_ERROR;
3405                 return (XEVNT_CRT);
3406         }
3407         if (X509_verify(cert, yp->pkey) <= 0) {
3408                 X509_free(cert);
3409                 xp->flags |= CERT_ERROR;
3410                 return (XEVNT_VFY);
3411         }
3412         X509_free(cert);
3413
3414         /*
3415          * Signature X is valid only if it begins during the
3416          * lifetime of Y. 
3417          */
3418         if ((calcomp(&(xp->first), &(yp->first)) < 0)
3419         || (calcomp(&(xp->first), &(yp->last)) > 0)) {
3420                 xp->flags |= CERT_ERROR;
3421                 return (XEVNT_PER);
3422         }
3423         xp->flags |= CERT_SIGN;
3424         return (XEVNT_OK);
3425 }
3426
3427
3428 /*
3429  * cert_parse - parse x509 certificate and create info/value structures.
3430  *
3431  * The server certificate includes the version number, issuer name,
3432  * subject name, public key and valid date interval. If the issuer name
3433  * is the same as the subject name, the certificate is self signed and
3434  * valid only if the server is configured as trustable. If the names are
3435  * different, another issuer has signed the server certificate and
3436  * vouched for it. In this case the server certificate is valid if
3437  * verified by the issuer public key.
3438  *
3439  * Returns certificate info/value pointer if valid, NULL if not.
3440  */
3441 struct cert_info *              /* certificate information structure */
3442 cert_parse(
3443         const u_char *asn1cert, /* X509 certificate */
3444         long    len,            /* certificate length */
3445         tstamp_t fstamp         /* filestamp */
3446         )
3447 {
3448         X509    *cert;          /* X509 certificate */
3449         struct cert_info *ret;  /* certificate info/value */
3450         BIO     *bp;
3451         char    pathbuf[MAXFILENAME];
3452         const u_char *ptr;
3453         char    *pch;
3454         int     cnt, i;
3455         struct calendar fscal;
3456
3457         /*
3458          * Decode ASN.1 objects and construct certificate structure.
3459          */
3460         ptr = asn1cert;
3461         if ((cert = d2i_X509(NULL, &ptr, len)) == NULL) {
3462                 msyslog(LOG_ERR, "cert_parse: %s",
3463                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
3464                 return (NULL);
3465         }
3466 #ifdef DEBUG
3467         if (debug > 1)
3468                 X509_print_fp(stdout, cert);
3469 #endif
3470
3471         /*
3472          * Extract version, subject name and public key.
3473          */
3474         ret = emalloc_zero(sizeof(*ret));
3475         if ((ret->pkey = X509_get_pubkey(cert)) == NULL) {
3476                 msyslog(LOG_ERR, "cert_parse: %s",
3477                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
3478                 cert_free(ret);
3479                 X509_free(cert);
3480                 return (NULL);
3481         }
3482         ret->version = X509_get_version(cert);
3483         X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), pathbuf,
3484             sizeof(pathbuf));
3485         pch = strstr(pathbuf, "CN=");
3486         if (NULL == pch) {
3487                 msyslog(LOG_NOTICE, "cert_parse: invalid subject %s",
3488                     pathbuf);
3489                 cert_free(ret);
3490                 X509_free(cert);
3491                 return (NULL);
3492         }
3493         ret->subject = estrdup(pch + 3);
3494
3495         /*
3496          * Extract remaining objects. Note that the NTP serial number is
3497          * the NTP seconds at the time of signing, but this might not be
3498          * the case for other authority. We don't bother to check the
3499          * objects at this time, since the real crunch can happen only
3500          * when the time is valid but not yet certificated.
3501          */
3502         ret->nid = X509_get_signature_nid(cert);
3503         ret->digest = (const EVP_MD *)EVP_get_digestbynid(ret->nid);
3504         ret->serial =
3505             (u_long)ASN1_INTEGER_get(X509_get_serialNumber(cert));
3506         X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), pathbuf,
3507             sizeof(pathbuf));
3508         if ((pch = strstr(pathbuf, "CN=")) == NULL) {
3509                 msyslog(LOG_NOTICE, "cert_parse: invalid issuer %s",
3510                     pathbuf);
3511                 cert_free(ret);
3512                 X509_free(cert);
3513                 return (NULL);
3514         }
3515         ret->issuer = estrdup(pch + 3);
3516         asn_to_calendar(X509_get0_notBefore(cert), &(ret->first));
3517         asn_to_calendar(X509_get0_notAfter(cert), &(ret->last));
3518
3519         /*
3520          * Extract extension fields. These are ad hoc ripoffs of
3521          * currently assigned functions and will certainly be changed
3522          * before prime time.
3523          */
3524         cnt = X509_get_ext_count(cert);
3525         for (i = 0; i < cnt; i++) {
3526                 X509_EXTENSION *ext;
3527                 ASN1_OBJECT *obj;
3528                 int nid;
3529                 ASN1_OCTET_STRING *data;
3530
3531                 ext = X509_get_ext(cert, i);
3532                 obj = X509_EXTENSION_get_object(ext);
3533                 nid = OBJ_obj2nid(obj);
3534
3535                 switch (nid) {
3536
3537                 /*
3538                  * If a key_usage field is present, we decode whether
3539                  * this is a trusted or private certificate. This is
3540                  * dorky; all we want is to compare NIDs, but OpenSSL
3541                  * insists on BIO text strings.
3542                  */
3543                 case NID_ext_key_usage:
3544                         bp = BIO_new(BIO_s_mem());
3545                         X509V3_EXT_print(bp, ext, 0, 0);
3546                         BIO_gets(bp, pathbuf, sizeof(pathbuf));
3547                         BIO_free(bp);
3548                         if (strcmp(pathbuf, "Trust Root") == 0)
3549                                 ret->flags |= CERT_TRUST;
3550                         else if (strcmp(pathbuf, "Private") == 0)
3551                                 ret->flags |= CERT_PRIV;
3552                         DPRINTF(1, ("cert_parse: %s: %s\n",
3553                                     OBJ_nid2ln(nid), pathbuf));
3554                         break;
3555
3556                 /*
3557                  * If a NID_subject_key_identifier field is present, it
3558                  * contains the GQ public key.
3559                  */
3560                 case NID_subject_key_identifier:
3561                         data = X509_EXTENSION_get_data(ext);
3562                         ret->grpkey = BN_bin2bn(&data->data[2],
3563                             data->length - 2, NULL);
3564                         /* fall through */
3565                 default:
3566                         DPRINTF(1, ("cert_parse: %s\n",
3567                                     OBJ_nid2ln(nid)));
3568                         break;
3569                 }
3570         }
3571         if (strcmp(ret->subject, ret->issuer) == 0) {
3572
3573                 /*
3574                  * If certificate is self signed, verify signature.
3575                  */
3576                 if (X509_verify(cert, ret->pkey) <= 0) {
3577                         msyslog(LOG_NOTICE,
3578                             "cert_parse: signature not verified %s",
3579                             ret->subject);
3580                         cert_free(ret);
3581                         X509_free(cert);
3582                         return (NULL);
3583                 }
3584         } else {
3585
3586                 /*
3587                  * Check for a certificate loop.
3588                  */
3589                 if (strcmp((const char *)hostval.ptr, ret->issuer) == 0) {
3590                         msyslog(LOG_NOTICE,
3591                             "cert_parse: certificate trail loop %s",
3592                             ret->subject);
3593                         cert_free(ret);
3594                         X509_free(cert);
3595                         return (NULL);
3596                 }
3597         }
3598
3599         /*
3600          * Verify certificate valid times. Note that certificates cannot
3601          * be retroactive.
3602          */
3603         (void)ntpcal_ntp_to_date(&fscal, fstamp, NULL);
3604         if ((calcomp(&(ret->first), &(ret->last)) > 0)
3605         || (calcomp(&(ret->first), &fscal) < 0)) {
3606                 msyslog(LOG_NOTICE,
3607                     "cert_parse: invalid times %s first %u-%02u-%02uT%02u:%02u:%02u last %u-%02u-%02uT%02u:%02u:%02u fstamp %u-%02u-%02uT%02u:%02u:%02u",
3608                     ret->subject,
3609                     ret->first.year, ret->first.month, ret->first.monthday,
3610                     ret->first.hour, ret->first.minute, ret->first.second,
3611                     ret->last.year, ret->last.month, ret->last.monthday,
3612                     ret->last.hour, ret->last.minute, ret->last.second,
3613                     fscal.year, fscal.month, fscal.monthday,
3614                     fscal.hour, fscal.minute, fscal.second);
3615                 cert_free(ret);
3616                 X509_free(cert);
3617                 return (NULL);
3618         }
3619
3620         /*
3621          * Build the value structure to sign and send later.
3622          */
3623         ret->cert.fstamp = htonl(fstamp);
3624         ret->cert.vallen = htonl(len);
3625         ret->cert.ptr = emalloc(len);
3626         memcpy(ret->cert.ptr, asn1cert, len);
3627         X509_free(cert);
3628         return (ret);
3629 }
3630
3631
3632 /*
3633  * cert_free - free certificate information structure
3634  */
3635 void
3636 cert_free(
3637         struct cert_info *cinf  /* certificate info/value structure */ 
3638         )
3639 {
3640         if (cinf->pkey != NULL)
3641                 EVP_PKEY_free(cinf->pkey);
3642         if (cinf->subject != NULL)
3643                 free(cinf->subject);
3644         if (cinf->issuer != NULL)
3645                 free(cinf->issuer);
3646         if (cinf->grpkey != NULL)
3647                 BN_free(cinf->grpkey);
3648         value_free(&cinf->cert);
3649         free(cinf);
3650 }
3651
3652
3653 /*
3654  * crypto_key - load cryptographic parameters and keys
3655  *
3656  * This routine searches the key cache for matching name in the form
3657  * ntpkey_<key>_<name>, where <key> is one of host, sign, iff, gq, mv,
3658  * and <name> is the host/group name. If not found, it tries to load a
3659  * PEM-encoded file of the same name and extracts the filestamp from
3660  * the first line of the file name. It returns the key pointer if valid,
3661  * NULL if not.
3662  */
3663 static struct pkey_info *
3664 crypto_key(
3665         char    *cp,            /* file name */
3666         char    *passwd1,       /* password */
3667         sockaddr_u *addr        /* IP address */
3668         )
3669 {
3670         FILE    *str;           /* file handle */
3671         struct pkey_info *pkp;  /* generic key */
3672         EVP_PKEY *pkey = NULL;  /* public/private key */
3673         tstamp_t fstamp;
3674         char    filename[MAXFILENAME]; /* name of key file */
3675         char    linkname[MAXFILENAME]; /* filestamp buffer) */
3676         char    statstr[NTP_MAXSTRLEN]; /* statistics for filegen */
3677         char    *ptr;
3678
3679         /*
3680          * Search the key cache for matching key and name.
3681          */
3682         for (pkp = pkinfo; pkp != NULL; pkp = pkp->link) {
3683                 if (strcmp(cp, pkp->name) == 0)
3684                         return (pkp);
3685         }  
3686
3687         /*
3688          * Open the key file. If the first character of the file name is
3689          * not '/', prepend the keys directory string. If something goes
3690          * wrong, abandon ship.
3691          */
3692         if (*cp == '/')
3693                 strlcpy(filename, cp, sizeof(filename));
3694         else
3695                 snprintf(filename, sizeof(filename), "%s/%s", keysdir,
3696                     cp);
3697         str = fopen(filename, "r");
3698         if (str == NULL)
3699                 return (NULL);
3700
3701         /*
3702          * Read the filestamp, which is contained in the first line.
3703          */
3704         if ((ptr = fgets(linkname, sizeof(linkname), str)) == NULL) {
3705                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_key: empty file %s",
3706                     filename);
3707                 fclose(str);
3708                 return (NULL);
3709         }
3710         if ((ptr = strrchr(ptr, '.')) == NULL) {
3711                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_key: no filestamp %s",
3712                     filename);
3713                 fclose(str);
3714                 return (NULL);
3715         }
3716         if (sscanf(++ptr, "%u", &fstamp) != 1) {
3717                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_key: invalid filestamp %s",
3718                     filename);
3719                 fclose(str);
3720                 return (NULL);
3721         }
3722
3723         /*
3724          * Read and decrypt PEM-encoded private key. If it fails to
3725          * decrypt, game over.
3726          */
3727         pkey = PEM_read_PrivateKey(str, NULL, NULL, passwd1);
3728         fclose(str);
3729         if (pkey == NULL) {
3730                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_key: %s",
3731                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
3732                 exit (-1);
3733         }
3734
3735         /*
3736          * Make a new entry in the key cache.
3737          */
3738         pkp = emalloc(sizeof(struct pkey_info));
3739         pkp->link = pkinfo;
3740         pkinfo = pkp;
3741         pkp->pkey = pkey;
3742         pkp->name = estrdup(cp);
3743         pkp->fstamp = fstamp;
3744
3745         /*
3746          * Leave tracks in the cryptostats.
3747          */
3748         if ((ptr = strrchr(linkname, '\n')) != NULL)
3749                 *ptr = '\0'; 
3750         snprintf(statstr, sizeof(statstr), "%s mod %d", &linkname[2],
3751             EVP_PKEY_size(pkey) * 8);
3752         record_crypto_stats(addr, statstr);
3753         
3754         DPRINTF(1, ("crypto_key: %s\n", statstr));
3755 #ifdef DEBUG
3756         if (debug > 1) {
3757                 if (EVP_PKEY_base_id(pkey) == EVP_PKEY_DSA)
3758                         DSA_print_fp(stdout, EVP_PKEY_get0_DSA(pkey), 0);
3759                 else if (EVP_PKEY_base_id(pkey) == EVP_PKEY_RSA)
3760                         RSA_print_fp(stdout, EVP_PKEY_get0_RSA(pkey), 0);
3761         }
3762 #endif
3763         return (pkp);
3764 }
3765
3766
3767 /*
3768  ***********************************************************************
3769  *                                                                     *
3770  * The following routines are used only at initialization time         *
3771  *                                                                     *
3772  ***********************************************************************
3773  */
3774 /*
3775  * crypto_cert - load certificate from file
3776  *
3777  * This routine loads an X.509 RSA or DSA certificate from a file and
3778  * constructs a info/cert value structure for this machine. The
3779  * structure includes a filestamp extracted from the file name. Later
3780  * the certificate can be sent to another machine on request.
3781  *
3782  * Returns certificate info/value pointer if valid, NULL if not.
3783  */
3784 static struct cert_info *       /* certificate information */
3785 crypto_cert(
3786         char    *cp             /* file name */
3787         )
3788 {
3789         struct cert_info *ret; /* certificate information */
3790         FILE    *str;           /* file handle */
3791         char    filename[MAXFILENAME]; /* name of certificate file */
3792         char    linkname[MAXFILENAME]; /* filestamp buffer */
3793         char    statstr[NTP_MAXSTRLEN]; /* statistics for filegen */
3794         tstamp_t fstamp;        /* filestamp */
3795         long    len;
3796         char    *ptr;
3797         char    *name, *header;
3798         u_char  *data;
3799
3800         /*
3801          * Open the certificate file. If the first character of the file
3802          * name is not '/', prepend the keys directory string. If
3803          * something goes wrong, abandon ship.
3804          */
3805         if (*cp == '/')
3806                 strlcpy(filename, cp, sizeof(filename));
3807         else
3808                 snprintf(filename, sizeof(filename), "%s/%s", keysdir,
3809                     cp);
3810         str = fopen(filename, "r");
3811         if (str == NULL)
3812                 return (NULL);
3813
3814         /*
3815          * Read the filestamp, which is contained in the first line.
3816          */
3817         if ((ptr = fgets(linkname, sizeof(linkname), str)) == NULL) {
3818                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_cert: empty file %s",
3819                     filename);
3820                 fclose(str);
3821                 return (NULL);
3822         }
3823         if ((ptr = strrchr(ptr, '.')) == NULL) {
3824                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_cert: no filestamp %s",
3825                     filename);
3826                 fclose(str);
3827                 return (NULL);
3828         }
3829         if (sscanf(++ptr, "%u", &fstamp) != 1) {
3830                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_cert: invalid filestamp %s",
3831                     filename);
3832                 fclose(str);
3833                 return (NULL);
3834         }
3835
3836         /*
3837          * Read PEM-encoded certificate and install.
3838          */
3839         if (!PEM_read(str, &name, &header, &data, &len)) {
3840                 msyslog(LOG_ERR, "crypto_cert: %s",
3841                     ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
3842                 fclose(str);
3843                 return (NULL);
3844         }
3845         fclose(str);
3846         free(header);
3847         if (strcmp(name, "CERTIFICATE") != 0) {
3848                 msyslog(LOG_NOTICE, "crypto_cert: wrong PEM type %s",
3849                     name);
3850                 free(name);
3851                 free(data);
3852                 return (NULL);
3853         }
3854         free(name);
3855
3856         /*
3857          * Parse certificate and generate info/value structure. The
3858          * pointer and copy nonsense is due something broken in Solaris.
3859          */
3860         ret = cert_parse(data, len, fstamp);
3861         free(data);
3862         if (ret == NULL)
3863                 return (NULL);
3864
3865         if ((ptr = strrchr(linkname, '\n')) != NULL)
3866                 *ptr = '\0'; 
3867         snprintf(statstr, sizeof(statstr), "%s 0x%x len %lu",
3868             &linkname[2], ret->flags, len);
3869         record_crypto_stats(NULL, statstr);
3870         DPRINTF(1, ("crypto_cert: %s\n", statstr));
3871         return (ret);
3872 }
3873
3874
3875 /*
3876  * crypto_setup - load keys, certificate and identity parameters
3877  *
3878  * This routine loads the public/private host key and certificate. If
3879  * available, it loads the public/private sign key, which defaults to
3880  * the host key. The host key must be RSA, but the sign key can be
3881  * either RSA or DSA. If a trusted certificate, it loads the identity
3882  * parameters. In either case, the public key on the certificate must
3883  * agree with the sign key.
3884  *
3885  * Required but missing files and inconsistent data and errors are
3886  * fatal. Allowing configuration to continue would be hazardous and
3887  * require really messy error checks.
3888  */
3889 void
3890 crypto_setup(void)
3891 {
3892         struct pkey_info *pinfo; /* private/public key */
3893         char    filename[MAXFILENAME]; /* file name buffer */
3894         char    hostname[MAXFILENAME]; /* host name buffer */
3895         char    *randfile;
3896         char    statstr[NTP_MAXSTRLEN]; /* statistics for filegen */
3897         l_fp    seed;           /* crypto PRNG seed as NTP timestamp */
3898         u_int   len;
3899         int     bytes;
3900         u_char  *ptr;
3901
3902         /*
3903          * Check for correct OpenSSL version and avoid initialization in
3904          * the case of multiple crypto commands.
3905          */
3906         if (crypto_flags & CRYPTO_FLAG_ENAB) {
3907                 msyslog(LOG_NOTICE,
3908                     "crypto_setup: spurious crypto command");
3909                 return;
3910         }
3911         ssl_check_version();
3912
3913         /*
3914          * Load required random seed file and seed the random number
3915          * generator. Be default, it is found as .rnd in the user home
3916          * directory. The root home directory may be / or /root,
3917          * depending on the system. Wiggle the contents a bit and write
3918          * it back so the sequence does not repeat when we next restart.
3919          */
3920         if (!RAND_status()) {
3921                 if (rand_file == NULL) {
3922                         RAND_file_name(filename, sizeof(filename));
3923                         randfile = filename;
3924                 } else if (*rand_file != '/') {
3925                         snprintf(filename, sizeof(filename), "%s/%s",
3926                             keysdir, rand_file);
3927                         randfile = filename;
3928                 } else
3929                         randfile = rand_file;
3930
3931                 if ((bytes = RAND_load_file(randfile, -1)) == 0) {
3932                         msyslog(LOG_ERR,
3933                             "crypto_setup: random seed file %s missing",
3934                             randfile);
3935                         exit (-1);
3936                 }
3937                 arc4random_buf(&seed, sizeof(l_fp));
3938                 RAND_seed(&seed, sizeof(l_fp));
3939                 RAND_write_file(randfile);
3940                 DPRINTF(1, ("crypto_setup: OpenSSL version %lx random seed file %s bytes read %d\n",
3941                             OpenSSL_version_num(), randfile, bytes));
3942
3943         }
3944
3945         /*
3946          * Initialize structures.
3947          */
3948         gethostname(hostname, sizeof(hostname));
3949         if (host_filename != NULL)
3950                 strlcpy(hostname, host_filename, sizeof(hostname));
3951         if (passwd == NULL)
3952                 passwd = estrdup(hostname);
3953         memset(&hostval, 0, sizeof(hostval));
3954         memset(&pubkey, 0, sizeof(pubkey));
3955         memset(&tai_leap, 0, sizeof(tai_leap));
3956
3957         /*
3958          * Load required host key from file "ntpkey_host_<hostname>". If
3959          * no host key file is not found or has invalid password, life
3960          * as we know it ends. The host key also becomes the default
3961          * sign key. 
3962          */
3963         snprintf(filename, sizeof(filename), "ntpkey_host_%s", hostname);
3964         pinfo = crypto_key(filename, passwd, NULL);
3965         if (pinfo == NULL) {
3966                 msyslog(LOG_ERR,
3967                     "crypto_setup: host key file %s not found or corrupt",
3968                     filename);
3969                 exit (-1);
3970         }
3971         if (EVP_PKEY_base_id(pinfo->pkey) != EVP_PKEY_RSA) {
3972                 msyslog(LOG_ERR,
3973                     "crypto_setup: host key is not RSA key type");
3974                 exit (-1);
3975         }
3976         host_pkey = pinfo->pkey;
3977         sign_pkey = host_pkey;
3978         hostval.fstamp = htonl(pinfo->fstamp);
3979         
3980         /*
3981          * Construct public key extension field for agreement scheme.
3982          */
3983         len = i2d_PublicKey(host_pkey, NULL);
3984         ptr = emalloc(len);
3985         pubkey.ptr = ptr;
3986         i2d_PublicKey(host_pkey, &ptr);
3987         pubkey.fstamp = hostval.fstamp;
3988         pubkey.vallen = htonl(len);
3989
3990         /*
3991          * Load optional sign key from file "ntpkey_sign_<hostname>". If
3992          * available, it becomes the sign key.
3993          */
3994         snprintf(filename, sizeof(filename), "ntpkey_sign_%s", hostname);
3995         pinfo = crypto_key(filename, passwd, NULL);
3996         if (pinfo != NULL)
3997                 sign_pkey = pinfo->pkey;
3998
3999         /*
4000          * Load required certificate from file "ntpkey_cert_<hostname>".
4001          */
4002         snprintf(filename, sizeof(filename), "ntpkey_cert_%s", hostname);
4003         cinfo = crypto_cert(filename);
4004         if (cinfo == NULL) {
4005                 msyslog(LOG_ERR,
4006                     "crypto_setup: certificate file %s not found or corrupt",
4007                     filename);
4008                 exit (-1);
4009         }
4010         cert_host = cinfo;
4011         sign_digest = cinfo->digest;
4012         sign_siglen = EVP_PKEY_size(sign_pkey);
4013         if (cinfo->flags & CERT_PRIV)
4014                 crypto_flags |= CRYPTO_FLAG_PRIV;
4015
4016         /*
4017          * The certificate must be self-signed.
4018          */
4019         if (strcmp(cinfo->subject, cinfo->issuer) != 0) {
4020                 msyslog(LOG_ERR,
4021                     "crypto_setup: certificate %s is not self-signed",
4022                     filename);
4023                 exit (-1);
4024         }
4025         hostval.ptr = estrdup(cinfo->subject);
4026         hostval.vallen = htonl(strlen(cinfo->subject));
4027         sys_hostname = hostval.ptr;
4028         ptr = (u_char *)strchr(sys_hostname, '@');
4029         if (ptr != NULL)
4030                 sys_groupname = estrdup((char *)++ptr);
4031         if (ident_filename != NULL)
4032                 strlcpy(hostname, ident_filename, sizeof(hostname));
4033
4034         /*
4035          * Load optional IFF parameters from file
4036          * "ntpkey_iffkey_<hostname>".
4037          */
4038         snprintf(filename, sizeof(filename), "ntpkey_iffkey_%s",
4039             hostname);
4040         iffkey_info = crypto_key(filename, passwd, NULL);
4041         if (iffkey_info != NULL)
4042                 crypto_flags |= CRYPTO_FLAG_IFF;
4043
4044         /*
4045          * Load optional GQ parameters from file
4046          * "ntpkey_gqkey_<hostname>".
4047          */
4048         snprintf(filename, sizeof(filename), "ntpkey_gqkey_%s",
4049             hostname);
4050         gqkey_info = crypto_key(filename, passwd, NULL);
4051         if (gqkey_info != NULL)
4052                 crypto_flags |= CRYPTO_FLAG_GQ;
4053
4054         /*
4055          * Load optional MV parameters from file
4056          * "ntpkey_mvkey_<hostname>".
4057          */
4058         snprintf(filename, sizeof(filename), "ntpkey_mvkey_%s",
4059             hostname);
4060         mvkey_info = crypto_key(filename, passwd, NULL);
4061         if (mvkey_info != NULL)
4062                 crypto_flags |= CRYPTO_FLAG_MV;
4063
4064         /*
4065          * We met the enemy and he is us. Now strike up the dance.
4066          */
4067         crypto_flags |= CRYPTO_FLAG_ENAB | (cinfo->nid << 16);
4068         snprintf(statstr, sizeof(statstr), "setup 0x%x host %s %s",
4069             crypto_flags, hostname, OBJ_nid2ln(cinfo->nid));
4070         record_crypto_stats(NULL, statstr);
4071         DPRINTF(1, ("crypto_setup: %s\n", statstr));
4072 }
4073
4074
4075 /*
4076  * crypto_config - configure data from the crypto command.
4077  */
4078 void
4079 crypto_config(
4080         int     item,           /* configuration item */
4081         char    *cp             /* item name */
4082         )
4083 {
4084         int     nid;
4085
4086         DPRINTF(1, ("crypto_config: item %d %s\n", item, cp));
4087
4088         switch (item) {
4089
4090         /*
4091          * Set host name (host).
4092          */
4093         case CRYPTO_CONF_PRIV:
4094                 if (NULL != host_filename)
4095                         free(host_filename);
4096                 host_filename = estrdup(cp);
4097                 break;
4098
4099         /*
4100          * Set group name (ident).
4101          */
4102         case CRYPTO_CONF_IDENT:
4103                 if (NULL != ident_filename)
4104                         free(ident_filename);
4105                 ident_filename = estrdup(cp);
4106                 break;
4107
4108         /*
4109          * Set private key password (pw).
4110          */
4111         case CRYPTO_CONF_PW:
4112                 if (NULL != passwd)
4113                         free(passwd);
4114                 passwd = estrdup(cp);
4115                 break;
4116
4117         /*
4118          * Set random seed file name (randfile).
4119          */
4120         case CRYPTO_CONF_RAND:
4121                 if (NULL != rand_file)
4122                         free(rand_file);
4123                 rand_file = estrdup(cp);
4124                 break;
4125
4126         /*
4127          * Set message digest NID.
4128          */
4129         case CRYPTO_CONF_NID:
4130                 nid = OBJ_sn2nid(cp);
4131                 if (nid == 0)
4132                         msyslog(LOG_ERR,
4133                             "crypto_config: invalid digest name %s", cp);
4134                 else
4135                         crypto_nid = nid;
4136                 break;
4137         }
4138 }
4139
4140 /*
4141  * Get the  payload size (internal value length) of an extension packet.
4142  * If the inner value size does not match the outer packet size (that
4143  * is, the value would end behind the frame given by the opcode/size
4144  * field) the function will effectively return UINT_MAX. If the frame is
4145  * too short to hold a variable-sized value, the return value is zero.
4146  */
4147 static u_int
4148 exten_payload_size(
4149         const struct exten * ep)
4150 {
4151         typedef const u_char *BPTR;
4152         
4153         size_t extn_size;
4154         size_t data_size;
4155         size_t head_size;
4156
4157         data_size = 0;
4158         if (NULL != ep) {
4159                 head_size = (BPTR)(&ep->vallen + 1) - (BPTR)ep;
4160                 extn_size = (uint16_t)(ntohl(ep->opcode) & 0x0000ffff);
4161                 if (extn_size >= head_size) {
4162                         data_size = (uint32_t)ntohl(ep->vallen);
4163                         if (data_size > extn_size - head_size)
4164                                 data_size = ~(size_t)0u;
4165                 }
4166         }
4167         return (u_int)data_size;
4168 }
4169 # else  /* !AUTOKEY follows */
4170 int ntp_crypto_bs_pubkey;
4171 # endif /* !AUTOKEY */