crypto/openssl/crypto/rsa/rsa_oaep.c

   1 /* crypto/rsa/rsa_oaep.c */
   2 /* Written by Ulf Moeller. This software is distributed on an "AS IS"
   3    basis, WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, either express or implied. */
   4
   5 /* EME-OAEP as defined in RFC 2437 (PKCS #1 v2.0) */
   6
   7 /* See Victor Shoup, "OAEP reconsidered," Nov. 2000,
   8  * <URL: http://www.shoup.net/papers/oaep.ps.Z>
   9  * for problems with the security proof for the
  10  * original OAEP scheme, which EME-OAEP is based on.
  11  *
  12  * A new proof can be found in E. Fujisaki, T. Okamoto,
  13  * D. Pointcheval, J. Stern, "RSA-OEAP is Still Alive!",
  14  * Dec. 2000, <URL: http://eprint.iacr.org/2000/061/>.
  15  * The new proof has stronger requirements for the
  16  * underlying permutation: "partial-one-wayness" instead
  17  * of one-wayness.  For the RSA function, this is
  18  * an equivalent notion.
  19  */
  20
  21 #include "constant_time_locl.h"
  22
  23 #if !defined(OPENSSL_NO_SHA) && !defined(OPENSSL_NO_SHA1)
  24 #include <stdio.h>
  25 #include "cryptlib.h"
  26 #include <openssl/bn.h>
  27 #include <openssl/rsa.h>
  28 #include <openssl/evp.h>
  29 #include <openssl/rand.h>
  30 #include <openssl/sha.h>
  31
  32 int MGF1(unsigned char *mask, long len,
  33         const unsigned char *seed, long seedlen);
  34
  35 int RSA_padding_add_PKCS1_OAEP(unsigned char *to, int tlen,
  36         const unsigned char *from, int flen,
  37         const unsigned char *param, int plen)
  38         {
  39         int i, emlen = tlen - 1;
  40         unsigned char *db, *seed;
  41         unsigned char *dbmask, seedmask[SHA_DIGEST_LENGTH];
  42
  43         if (flen > emlen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1)
  44                 {
  45                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP,
  46                    RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE);
  47                 return 0;
  48                 }
  49
  50         if (emlen < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 1)
  51                 {
  52                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
  53                 return 0;
  54                 }
  55
  56         to[0] = 0;
  57         seed = to + 1;
  58         db = to + SHA_DIGEST_LENGTH + 1;
  59
  60         EVP_Digest((void *)param, plen, db, NULL, EVP_sha1(), NULL);
  61         memset(db + SHA_DIGEST_LENGTH, 0,
  62                 emlen - flen - 2 * SHA_DIGEST_LENGTH - 1);
  63         db[emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH - 1] = 0x01;
  64         memcpy(db + emlen - flen - SHA_DIGEST_LENGTH, from, (unsigned int) flen);
  65         if (RAND_bytes(seed, SHA_DIGEST_LENGTH) <= 0)
  66                 return 0;
  67 #ifdef PKCS_TESTVECT
  68         memcpy(seed,
  69            "\xaa\xfd\x12\xf6\x59\xca\xe6\x34\x89\xb4\x79\xe5\x07\x6d\xde\xc2\xf0\x6c\xb5\x8f",
  70            20);
  71 #endif
  72
  73         dbmask = OPENSSL_malloc(emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
  74         if (dbmask == NULL)
  75                 {
  76                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_ADD_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
  77                 return 0;
  78                 }
  79
  80         MGF1(dbmask, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH, seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
  81         for (i = 0; i < emlen - SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
  82                 db[i] ^= dbmask[i];
  83
  84         MGF1(seedmask, SHA_DIGEST_LENGTH, db, emlen - SHA_DIGEST_LENGTH);
  85         for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
  86                 seed[i] ^= seedmask[i];
  87
  88         OPENSSL_free(dbmask);
  89         return 1;
  90         }
  91
  92 int RSA_padding_check_PKCS1_OAEP(unsigned char *to, int tlen,
  93         const unsigned char *from, int flen, int num,
  94         const unsigned char *param, int plen)
  95         {
  96         int i, dblen, mlen = -1, one_index = 0, msg_index;
  97         unsigned int good, found_one_byte;
  98         const unsigned char *maskedseed, *maskeddb;
  99         /* |em| is the encoded message, zero-padded to exactly |num| bytes:
 100          * em = Y || maskedSeed || maskedDB */
 101         unsigned char *db = NULL, *em = NULL, seed[EVP_MAX_MD_SIZE],
 102                 phash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 103
 104         if (tlen <= 0 || flen <= 0)
 105                 return -1;
 106
 107         /*
 108          * |num| is the length of the modulus; |flen| is the length of the
 109          * encoded message. Therefore, for any |from| that was obtained by
 110          * decrypting a ciphertext, we must have |flen| <= |num|. Similarly,
 111          * num < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 2 must hold for the modulus
 112          * irrespective of the ciphertext, see PKCS #1 v2.2, section 7.1.2.
 113          * This does not leak any side-channel information.
 114          */
 115         if (num < flen || num < 2 * SHA_DIGEST_LENGTH + 2)
 116                 goto decoding_err;
 117
 118         dblen = num - SHA_DIGEST_LENGTH - 1;
 119         db = OPENSSL_malloc(dblen);
 120         em = OPENSSL_malloc(num);
 121         if (db == NULL || em == NULL)
 122                 {
 123                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 124                 goto cleanup;
 125                 }
 126
 127         /*
 128          * Always do this zero-padding copy (even when num == flen) to avoid
 129          * leaking that information. The copy still leaks some side-channel
 130          * information, but it's impossible to have a fixed  memory access
 131          * pattern since we can't read out of the bounds of |from|.
 132          *
 133          * TODO(emilia): Consider porting BN_bn2bin_padded from BoringSSL.
 134          */
 135         memset(em, 0, num);
 136         memcpy(em + num - flen, from, flen);
 137
 138         /*
 139          * The first byte must be zero, however we must not leak if this is
 140          * true. See James H. Manger, "A Chosen Ciphertext  Attack on RSA
 141          * Optimal Asymmetric Encryption Padding (OAEP) [...]", CRYPTO 2001).
 142          */
 143         good = constant_time_is_zero(em[0]);
 144
 145         maskedseed = em + 1;
 146         maskeddb = em + 1 + SHA_DIGEST_LENGTH;
 147
 148         MGF1(seed, SHA_DIGEST_LENGTH, maskeddb, dblen);
 149         for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
 150                 seed[i] ^= maskedseed[i];
 151
 152         MGF1(db, dblen, seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
 153         for (i = 0; i < dblen; i++)
 154                 db[i] ^= maskeddb[i];
 155
 156         EVP_Digest((void *)param, plen, phash, NULL, EVP_sha1(), NULL);
 157
 158         good &= constant_time_is_zero(CRYPTO_memcmp(db, phash, SHA_DIGEST_LENGTH));
 159
 160         found_one_byte = 0;
 161         for (i = SHA_DIGEST_LENGTH; i < dblen; i++)
 162                 {
 163                 /* Padding consists of a number of 0-bytes, followed by a 1. */
 164                 unsigned int equals1 = constant_time_eq(db[i], 1);
 165                 unsigned int equals0 = constant_time_is_zero(db[i]);
 166                 one_index = constant_time_select_int(~found_one_byte & equals1,
 167                         i, one_index);
 168                 found_one_byte |= equals1;
 169                 good &= (found_one_byte | equals0);
 170                 }
 171
 172         good &= found_one_byte;
 173
 174         /*
 175          * At this point |good| is zero unless the plaintext was valid,
 176          * so plaintext-awareness ensures timing side-channels are no longer a
 177          * concern.
 178          */
 179         if (!good)
 180                 goto decoding_err;
 181
 182         msg_index = one_index + 1;
 183         mlen = dblen - msg_index;
 184
 185         if (tlen < mlen)
 186                 {
 187                 RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_DATA_TOO_LARGE);
 188                 mlen = -1;
 189                 }
 190         else
 191                 {
 192                 memcpy(to, db + msg_index, mlen);
 193                 goto cleanup;
 194                 }
 195
 196 decoding_err:
 197         /* To avoid chosen ciphertext attacks, the error message should not reveal
 198          * which kind of decoding error happened. */
 199         RSAerr(RSA_F_RSA_PADDING_CHECK_PKCS1_OAEP, RSA_R_OAEP_DECODING_ERROR);
 200 cleanup:
 201         if (db != NULL) OPENSSL_free(db);
 202         if (em != NULL) OPENSSL_free(em);
 203         return mlen;
 204         }
 205
 206 int PKCS1_MGF1(unsigned char *mask, long len,
 207         const unsigned char *seed, long seedlen, const EVP_MD *dgst)
 208         {
 209         long i, outlen = 0;
 210         unsigned char cnt[4];
 211         EVP_MD_CTX c;
 212         unsigned char md[EVP_MAX_MD_SIZE];
 213         int mdlen;
 214
 215         EVP_MD_CTX_init(&c);
 216         mdlen = M_EVP_MD_size(dgst);
 217         for (i = 0; outlen < len; i++)
 218                 {
 219                 cnt[0] = (unsigned char)((i >> 24) & 255);
 220                 cnt[1] = (unsigned char)((i >> 16) & 255);
 221                 cnt[2] = (unsigned char)((i >> 8)) & 255;
 222                 cnt[3] = (unsigned char)(i & 255);
 223                 EVP_DigestInit_ex(&c,dgst, NULL);
 224                 EVP_DigestUpdate(&c, seed, seedlen);
 225                 EVP_DigestUpdate(&c, cnt, 4);
 226                 if (outlen + mdlen <= len)
 227                         {
 228                         EVP_DigestFinal_ex(&c, mask + outlen, NULL);
 229                         outlen += mdlen;
 230                         }
 231                 else
 232                         {
 233                         EVP_DigestFinal_ex(&c, md, NULL);
 234                         memcpy(mask + outlen, md, len - outlen);
 235                         outlen = len;
 236                         }
 237                 }
 238         EVP_MD_CTX_cleanup(&c);
 239         return 0;
 240         }
 241
 242 int MGF1(unsigned char *mask, long len, const unsigned char *seed, long seedlen)
 243         {
 244         return PKCS1_MGF1(mask, len, seed, seedlen, EVP_sha1());
 245         }
 246 #endif