]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.3.git/blob - crypto/openssl/ssl/s3_cbc.c
Fix multiple OpenSSL vulnerabilities.
[FreeBSD/releng/9.3.git] / crypto / openssl / ssl / s3_cbc.c
1 /* ssl/s3_cbc.c */
2 /* ====================================================================
3  * Copyright (c) 2012 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  *
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  *
12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
14  *    the documentation and/or other materials provided with the
15  *    distribution.
16  *
17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
18  *    software must display the following acknowledgment:
19  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
20  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
21  *
22  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
23  *    endorse or promote products derived from this software without
24  *    prior written permission. For written permission, please contact
25  *    openssl-core@openssl.org.
26  *
27  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
28  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
29  *    permission of the OpenSSL Project.
30  *
31  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
32  *    acknowledgment:
33  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
34  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
35  *
36  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
37  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
38  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
39  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
40  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
41  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
42  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
43  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
44  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
45  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
46  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
47  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
48  * ====================================================================
49  *
50  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
51  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
52  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
53  *
54  */
55
56 #include "../crypto/constant_time_locl.h"
57 #include "ssl_locl.h"
58
59 #include <openssl/md5.h>
60 #include <openssl/sha.h>
61
62 /*
63  * MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES is the maximum number of bytes in the hash's
64  * length field. (SHA-384/512 have 128-bit length.)
65  */
66 #define MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES 16
67
68 /*
69  * MAX_HASH_BLOCK_SIZE is the maximum hash block size that we'll support.
70  * Currently SHA-384/512 has a 128-byte block size and that's the largest
71  * supported by TLS.)
72  */
73 #define MAX_HASH_BLOCK_SIZE 128
74
75 /*-
76  * ssl3_cbc_remove_padding removes padding from the decrypted, SSLv3, CBC
77  * record in |rec| by updating |rec->length| in constant time.
78  *
79  * block_size: the block size of the cipher used to encrypt the record.
80  * returns:
81  *   0: (in non-constant time) if the record is publicly invalid.
82  *   1: if the padding was valid
83  *  -1: otherwise.
84  */
85 int ssl3_cbc_remove_padding(const SSL *s,
86                             SSL3_RECORD *rec,
87                             unsigned block_size, unsigned mac_size)
88 {
89     unsigned padding_length, good;
90     const unsigned overhead = 1 /* padding length byte */  + mac_size;
91
92     /*
93      * These lengths are all public so we can test them in non-constant time.
94      */
95     if (overhead > rec->length)
96         return 0;
97
98     padding_length = rec->data[rec->length - 1];
99     good = constant_time_ge(rec->length, padding_length + overhead);
100     /* SSLv3 requires that the padding is minimal. */
101     good &= constant_time_ge(block_size, padding_length + 1);
102     padding_length = good & (padding_length + 1);
103     rec->length -= padding_length;
104     rec->type |= padding_length << 8; /* kludge: pass padding length */
105     return constant_time_select_int(good, 1, -1);
106 }
107
108 /*-
109  * tls1_cbc_remove_padding removes the CBC padding from the decrypted, TLS, CBC
110  * record in |rec| in constant time and returns 1 if the padding is valid and
111  * -1 otherwise. It also removes any explicit IV from the start of the record
112  * without leaking any timing about whether there was enough space after the
113  * padding was removed.
114  *
115  * block_size: the block size of the cipher used to encrypt the record.
116  * returns:
117  *   0: (in non-constant time) if the record is publicly invalid.
118  *   1: if the padding was valid
119  *  -1: otherwise.
120  */
121 int tls1_cbc_remove_padding(const SSL *s,
122                             SSL3_RECORD *rec,
123                             unsigned block_size, unsigned mac_size)
124 {
125     unsigned padding_length, good, to_check, i;
126     const unsigned overhead = 1 /* padding length byte */  + mac_size;
127     /* Check if version requires explicit IV */
128     if (s->version == DTLS1_VERSION || s->version == DTLS1_BAD_VER) {
129         /*
130          * These lengths are all public so we can test them in non-constant
131          * time.
132          */
133         if (overhead + block_size > rec->length)
134             return 0;
135         /* We can now safely skip explicit IV */
136         rec->data += block_size;
137         rec->input += block_size;
138         rec->length -= block_size;
139     } else if (overhead > rec->length)
140         return 0;
141
142     padding_length = rec->data[rec->length - 1];
143
144     /*
145      * NB: if compression is in operation the first packet may not be of even
146      * length so the padding bug check cannot be performed. This bug
147      * workaround has been around since SSLeay so hopefully it is either
148      * fixed now or no buggy implementation supports compression [steve]
149      */
150     if ((s->options & SSL_OP_TLS_BLOCK_PADDING_BUG) && !s->expand) {
151         /* First packet is even in size, so check */
152         if ((memcmp(s->s3->read_sequence, "\0\0\0\0\0\0\0\0", 8) == 0) &&
153             !(padding_length & 1)) {
154             s->s3->flags |= TLS1_FLAGS_TLS_PADDING_BUG;
155         }
156         if ((s->s3->flags & TLS1_FLAGS_TLS_PADDING_BUG) && padding_length > 0) {
157             padding_length--;
158         }
159     }
160
161     good = constant_time_ge(rec->length, overhead + padding_length);
162     /*
163      * The padding consists of a length byte at the end of the record and
164      * then that many bytes of padding, all with the same value as the length
165      * byte. Thus, with the length byte included, there are i+1 bytes of
166      * padding. We can't check just |padding_length+1| bytes because that
167      * leaks decrypted information. Therefore we always have to check the
168      * maximum amount of padding possible. (Again, the length of the record
169      * is public information so we can use it.)
170      */
171     to_check = 255;             /* maximum amount of padding. */
172     if (to_check > rec->length - 1)
173         to_check = rec->length - 1;
174
175     for (i = 0; i < to_check; i++) {
176         unsigned char mask = constant_time_ge_8(padding_length, i);
177         unsigned char b = rec->data[rec->length - 1 - i];
178         /*
179          * The final |padding_length+1| bytes should all have the value
180          * |padding_length|. Therefore the XOR should be zero.
181          */
182         good &= ~(mask & (padding_length ^ b));
183     }
184
185     /*
186      * If any of the final |padding_length+1| bytes had the wrong value, one
187      * or more of the lower eight bits of |good| will be cleared.
188      */
189     good = constant_time_eq(0xff, good & 0xff);
190     padding_length = good & (padding_length + 1);
191     rec->length -= padding_length;
192     rec->type |= padding_length << 8; /* kludge: pass padding length */
193
194     return constant_time_select_int(good, 1, -1);
195 }
196
197 /*-
198  * ssl3_cbc_copy_mac copies |md_size| bytes from the end of |rec| to |out| in
199  * constant time (independent of the concrete value of rec->length, which may
200  * vary within a 256-byte window).
201  *
202  * ssl3_cbc_remove_padding or tls1_cbc_remove_padding must be called prior to
203  * this function.
204  *
205  * On entry:
206  *   rec->orig_len >= md_size
207  *   md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE
208  *
209  * If CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE is defined then the rotation is performed with
210  * variable accesses in a 64-byte-aligned buffer. Assuming that this fits into
211  * a single or pair of cache-lines, then the variable memory accesses don't
212  * actually affect the timing. CPUs with smaller cache-lines [if any] are
213  * not multi-core and are not considered vulnerable to cache-timing attacks.
214  */
215 #define CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE
216
217 void ssl3_cbc_copy_mac(unsigned char *out,
218                        const SSL3_RECORD *rec,
219                        unsigned md_size, unsigned orig_len)
220 {
221 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
222     unsigned char rotated_mac_buf[64 + EVP_MAX_MD_SIZE];
223     unsigned char *rotated_mac;
224 #else
225     unsigned char rotated_mac[EVP_MAX_MD_SIZE];
226 #endif
227
228     /*
229      * mac_end is the index of |rec->data| just after the end of the MAC.
230      */
231     unsigned mac_end = rec->length;
232     unsigned mac_start = mac_end - md_size;
233     /*
234      * scan_start contains the number of bytes that we can ignore because the
235      * MAC's position can only vary by 255 bytes.
236      */
237     unsigned scan_start = 0;
238     unsigned i, j;
239     unsigned div_spoiler;
240     unsigned rotate_offset;
241
242     OPENSSL_assert(orig_len >= md_size);
243     OPENSSL_assert(md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE);
244
245 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
246     rotated_mac = rotated_mac_buf + ((0 - (size_t)rotated_mac_buf) & 63);
247 #endif
248
249     /* This information is public so it's safe to branch based on it. */
250     if (orig_len > md_size + 255 + 1)
251         scan_start = orig_len - (md_size + 255 + 1);
252     /*
253      * div_spoiler contains a multiple of md_size that is used to cause the
254      * modulo operation to be constant time. Without this, the time varies
255      * based on the amount of padding when running on Intel chips at least.
256      * The aim of right-shifting md_size is so that the compiler doesn't
257      * figure out that it can remove div_spoiler as that would require it to
258      * prove that md_size is always even, which I hope is beyond it.
259      */
260     div_spoiler = md_size >> 1;
261     div_spoiler <<= (sizeof(div_spoiler) - 1) * 8;
262     rotate_offset = (div_spoiler + mac_start - scan_start) % md_size;
263
264     memset(rotated_mac, 0, md_size);
265     for (i = scan_start, j = 0; i < orig_len; i++) {
266         unsigned char mac_started = constant_time_ge_8(i, mac_start);
267         unsigned char mac_ended = constant_time_ge_8(i, mac_end);
268         unsigned char b = rec->data[i];
269         rotated_mac[j++] |= b & mac_started & ~mac_ended;
270         j &= constant_time_lt(j, md_size);
271     }
272
273     /* Now rotate the MAC */
274 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
275     j = 0;
276     for (i = 0; i < md_size; i++) {
277         /* in case cache-line is 32 bytes, touch second line */
278         ((volatile unsigned char *)rotated_mac)[rotate_offset ^ 32];
279         out[j++] = rotated_mac[rotate_offset++];
280         rotate_offset &= constant_time_lt(rotate_offset, md_size);
281     }
282 #else
283     memset(out, 0, md_size);
284     rotate_offset = md_size - rotate_offset;
285     rotate_offset &= constant_time_lt(rotate_offset, md_size);
286     for (i = 0; i < md_size; i++) {
287         for (j = 0; j < md_size; j++)
288             out[j] |= rotated_mac[i] & constant_time_eq_8(j, rotate_offset);
289         rotate_offset++;
290         rotate_offset &= constant_time_lt(rotate_offset, md_size);
291     }
292 #endif
293 }
294
295 /*
296  * u32toLE serialises an unsigned, 32-bit number (n) as four bytes at (p) in
297  * little-endian order. The value of p is advanced by four.
298  */
299 #define u32toLE(n, p) \
300         (*((p)++)=(unsigned char)(n), \
301          *((p)++)=(unsigned char)(n>>8), \
302          *((p)++)=(unsigned char)(n>>16), \
303          *((p)++)=(unsigned char)(n>>24))
304
305 /*
306  * These functions serialize the state of a hash and thus perform the
307  * standard "final" operation without adding the padding and length that such
308  * a function typically does.
309  */
310 static void tls1_md5_final_raw(void *ctx, unsigned char *md_out)
311 {
312     MD5_CTX *md5 = ctx;
313     u32toLE(md5->A, md_out);
314     u32toLE(md5->B, md_out);
315     u32toLE(md5->C, md_out);
316     u32toLE(md5->D, md_out);
317 }
318
319 static void tls1_sha1_final_raw(void *ctx, unsigned char *md_out)
320 {
321     SHA_CTX *sha1 = ctx;
322     l2n(sha1->h0, md_out);
323     l2n(sha1->h1, md_out);
324     l2n(sha1->h2, md_out);
325     l2n(sha1->h3, md_out);
326     l2n(sha1->h4, md_out);
327 }
328
329 #define LARGEST_DIGEST_CTX SHA_CTX
330
331 #ifndef OPENSSL_NO_SHA256
332 static void tls1_sha256_final_raw(void *ctx, unsigned char *md_out)
333 {
334     SHA256_CTX *sha256 = ctx;
335     unsigned i;
336
337     for (i = 0; i < 8; i++) {
338         l2n(sha256->h[i], md_out);
339     }
340 }
341
342 # undef  LARGEST_DIGEST_CTX
343 # define LARGEST_DIGEST_CTX SHA256_CTX
344 #endif
345
346 #ifndef OPENSSL_NO_SHA512
347 static void tls1_sha512_final_raw(void *ctx, unsigned char *md_out)
348 {
349     SHA512_CTX *sha512 = ctx;
350     unsigned i;
351
352     for (i = 0; i < 8; i++) {
353         l2n8(sha512->h[i], md_out);
354     }
355 }
356
357 # undef  LARGEST_DIGEST_CTX
358 # define LARGEST_DIGEST_CTX SHA512_CTX
359 #endif
360
361 /*
362  * ssl3_cbc_record_digest_supported returns 1 iff |ctx| uses a hash function
363  * which ssl3_cbc_digest_record supports.
364  */
365 char ssl3_cbc_record_digest_supported(const EVP_MD *digest)
366 {
367 #ifdef OPENSSL_FIPS
368     if (FIPS_mode())
369         return 0;
370 #endif
371     switch (EVP_MD_type(digest)) {
372     case NID_md5:
373     case NID_sha1:
374 #ifndef OPENSSL_NO_SHA256
375     case NID_sha224:
376     case NID_sha256:
377 #endif
378 #ifndef OPENSSL_NO_SHA512
379     case NID_sha384:
380     case NID_sha512:
381 #endif
382         return 1;
383     default:
384         return 0;
385     }
386 }
387
388 /*-
389  * ssl3_cbc_digest_record computes the MAC of a decrypted, padded SSLv3/TLS
390  * record.
391  *
392  *   ctx: the EVP_MD_CTX from which we take the hash function.
393  *     ssl3_cbc_record_digest_supported must return true for this EVP_MD_CTX.
394  *   md_out: the digest output. At most EVP_MAX_MD_SIZE bytes will be written.
395  *   md_out_size: if non-NULL, the number of output bytes is written here.
396  *   header: the 13-byte, TLS record header.
397  *   data: the record data itself, less any preceeding explicit IV.
398  *   data_plus_mac_size: the secret, reported length of the data and MAC
399  *     once the padding has been removed.
400  *   data_plus_mac_plus_padding_size: the public length of the whole
401  *     record, including padding.
402  *   is_sslv3: non-zero if we are to use SSLv3. Otherwise, TLS.
403  *
404  * On entry: by virtue of having been through one of the remove_padding
405  * functions, above, we know that data_plus_mac_size is large enough to contain
406  * a padding byte and MAC. (If the padding was invalid, it might contain the
407  * padding too. )
408  */
409 void ssl3_cbc_digest_record(const EVP_MD *digest,
410                             unsigned char *md_out,
411                             size_t *md_out_size,
412                             const unsigned char header[13],
413                             const unsigned char *data,
414                             size_t data_plus_mac_size,
415                             size_t data_plus_mac_plus_padding_size,
416                             const unsigned char *mac_secret,
417                             unsigned mac_secret_length, char is_sslv3)
418 {
419     union {
420         double align;
421         unsigned char c[sizeof(LARGEST_DIGEST_CTX)];
422     } md_state;
423     void (*md_final_raw) (void *ctx, unsigned char *md_out);
424     void (*md_transform) (void *ctx, const unsigned char *block);
425     unsigned md_size, md_block_size = 64;
426     unsigned sslv3_pad_length = 40, header_length, variance_blocks,
427         len, max_mac_bytes, num_blocks,
428         num_starting_blocks, k, mac_end_offset, c, index_a, index_b;
429     unsigned int bits;          /* at most 18 bits */
430     unsigned char length_bytes[MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES];
431     /* hmac_pad is the masked HMAC key. */
432     unsigned char hmac_pad[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
433     unsigned char first_block[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
434     unsigned char mac_out[EVP_MAX_MD_SIZE];
435     unsigned i, j, md_out_size_u;
436     EVP_MD_CTX md_ctx;
437     /*
438      * mdLengthSize is the number of bytes in the length field that
439      * terminates * the hash.
440      */
441     unsigned md_length_size = 8;
442     char length_is_big_endian = 1;
443
444     /*
445      * This is a, hopefully redundant, check that allows us to forget about
446      * many possible overflows later in this function.
447      */
448     OPENSSL_assert(data_plus_mac_plus_padding_size < 1024 * 1024);
449
450     switch (EVP_MD_type(digest)) {
451     case NID_md5:
452         MD5_Init((MD5_CTX *)md_state.c);
453         md_final_raw = tls1_md5_final_raw;
454         md_transform =
455             (void (*)(void *ctx, const unsigned char *block))MD5_Transform;
456         md_size = 16;
457         sslv3_pad_length = 48;
458         length_is_big_endian = 0;
459         break;
460     case NID_sha1:
461         SHA1_Init((SHA_CTX *)md_state.c);
462         md_final_raw = tls1_sha1_final_raw;
463         md_transform =
464             (void (*)(void *ctx, const unsigned char *block))SHA1_Transform;
465         md_size = 20;
466         break;
467 #ifndef OPENSSL_NO_SHA256
468     case NID_sha224:
469         SHA224_Init((SHA256_CTX *)md_state.c);
470         md_final_raw = tls1_sha256_final_raw;
471         md_transform =
472             (void (*)(void *ctx, const unsigned char *block))SHA256_Transform;
473         md_size = 224 / 8;
474         break;
475     case NID_sha256:
476         SHA256_Init((SHA256_CTX *)md_state.c);
477         md_final_raw = tls1_sha256_final_raw;
478         md_transform =
479             (void (*)(void *ctx, const unsigned char *block))SHA256_Transform;
480         md_size = 32;
481         break;
482 #endif
483 #ifndef OPENSSL_NO_SHA512
484     case NID_sha384:
485         SHA384_Init((SHA512_CTX *)md_state.c);
486         md_final_raw = tls1_sha512_final_raw;
487         md_transform =
488             (void (*)(void *ctx, const unsigned char *block))SHA512_Transform;
489         md_size = 384 / 8;
490         md_block_size = 128;
491         md_length_size = 16;
492         break;
493     case NID_sha512:
494         SHA512_Init((SHA512_CTX *)md_state.c);
495         md_final_raw = tls1_sha512_final_raw;
496         md_transform =
497             (void (*)(void *ctx, const unsigned char *block))SHA512_Transform;
498         md_size = 64;
499         md_block_size = 128;
500         md_length_size = 16;
501         break;
502 #endif
503     default:
504         /*
505          * ssl3_cbc_record_digest_supported should have been called first to
506          * check that the hash function is supported.
507          */
508         OPENSSL_assert(0);
509         if (md_out_size)
510             *md_out_size = -1;
511         return;
512     }
513
514     OPENSSL_assert(md_length_size <= MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES);
515     OPENSSL_assert(md_block_size <= MAX_HASH_BLOCK_SIZE);
516     OPENSSL_assert(md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE);
517
518     header_length = 13;
519     if (is_sslv3) {
520         header_length = mac_secret_length + sslv3_pad_length + 8 /* sequence
521                                                                   * number */  +
522             1 /* record type */  +
523             2 /* record length */ ;
524     }
525
526     /*
527      * variance_blocks is the number of blocks of the hash that we have to
528      * calculate in constant time because they could be altered by the
529      * padding value. In SSLv3, the padding must be minimal so the end of
530      * the plaintext varies by, at most, 15+20 = 35 bytes. (We conservatively
531      * assume that the MAC size varies from 0..20 bytes.) In case the 9 bytes
532      * of hash termination (0x80 + 64-bit length) don't fit in the final
533      * block, we say that the final two blocks can vary based on the padding.
534      * TLSv1 has MACs up to 48 bytes long (SHA-384) and the padding is not
535      * required to be minimal. Therefore we say that the final six blocks can
536      * vary based on the padding. Later in the function, if the message is
537      * short and there obviously cannot be this many blocks then
538      * variance_blocks can be reduced.
539      */
540     variance_blocks = is_sslv3 ? 2 : 6;
541     /*
542      * From now on we're dealing with the MAC, which conceptually has 13
543      * bytes of `header' before the start of the data (TLS) or 71/75 bytes
544      * (SSLv3)
545      */
546     len = data_plus_mac_plus_padding_size + header_length;
547     /*
548      * max_mac_bytes contains the maximum bytes of bytes in the MAC,
549      * including * |header|, assuming that there's no padding.
550      */
551     max_mac_bytes = len - md_size - 1;
552     /* num_blocks is the maximum number of hash blocks. */
553     num_blocks =
554         (max_mac_bytes + 1 + md_length_size + md_block_size -
555          1) / md_block_size;
556     /*
557      * In order to calculate the MAC in constant time we have to handle the
558      * final blocks specially because the padding value could cause the end
559      * to appear somewhere in the final |variance_blocks| blocks and we can't
560      * leak where. However, |num_starting_blocks| worth of data can be hashed
561      * right away because no padding value can affect whether they are
562      * plaintext.
563      */
564     num_starting_blocks = 0;
565     /*
566      * k is the starting byte offset into the conceptual header||data where
567      * we start processing.
568      */
569     k = 0;
570     /*
571      * mac_end_offset is the index just past the end of the data to be MACed.
572      */
573     mac_end_offset = data_plus_mac_size + header_length - md_size;
574     /*
575      * c is the index of the 0x80 byte in the final hash block that contains
576      * application data.
577      */
578     c = mac_end_offset % md_block_size;
579     /*
580      * index_a is the hash block number that contains the 0x80 terminating
581      * value.
582      */
583     index_a = mac_end_offset / md_block_size;
584     /*
585      * index_b is the hash block number that contains the 64-bit hash length,
586      * in bits.
587      */
588     index_b = (mac_end_offset + md_length_size) / md_block_size;
589     /*
590      * bits is the hash-length in bits. It includes the additional hash block
591      * for the masked HMAC key, or whole of |header| in the case of SSLv3.
592      */
593
594     /*
595      * For SSLv3, if we're going to have any starting blocks then we need at
596      * least two because the header is larger than a single block.
597      */
598     if (num_blocks > variance_blocks + (is_sslv3 ? 1 : 0)) {
599         num_starting_blocks = num_blocks - variance_blocks;
600         k = md_block_size * num_starting_blocks;
601     }
602
603     bits = 8 * mac_end_offset;
604     if (!is_sslv3) {
605         /*
606          * Compute the initial HMAC block. For SSLv3, the padding and secret
607          * bytes are included in |header| because they take more than a
608          * single block.
609          */
610         bits += 8 * md_block_size;
611         memset(hmac_pad, 0, md_block_size);
612         OPENSSL_assert(mac_secret_length <= sizeof(hmac_pad));
613         memcpy(hmac_pad, mac_secret, mac_secret_length);
614         for (i = 0; i < md_block_size; i++)
615             hmac_pad[i] ^= 0x36;
616
617         md_transform(md_state.c, hmac_pad);
618     }
619
620     if (length_is_big_endian) {
621         memset(length_bytes, 0, md_length_size - 4);
622         length_bytes[md_length_size - 4] = (unsigned char)(bits >> 24);
623         length_bytes[md_length_size - 3] = (unsigned char)(bits >> 16);
624         length_bytes[md_length_size - 2] = (unsigned char)(bits >> 8);
625         length_bytes[md_length_size - 1] = (unsigned char)bits;
626     } else {
627         memset(length_bytes, 0, md_length_size);
628         length_bytes[md_length_size - 5] = (unsigned char)(bits >> 24);
629         length_bytes[md_length_size - 6] = (unsigned char)(bits >> 16);
630         length_bytes[md_length_size - 7] = (unsigned char)(bits >> 8);
631         length_bytes[md_length_size - 8] = (unsigned char)bits;
632     }
633
634     if (k > 0) {
635         if (is_sslv3) {
636             /*
637              * The SSLv3 header is larger than a single block. overhang is
638              * the number of bytes beyond a single block that the header
639              * consumes: either 7 bytes (SHA1) or 11 bytes (MD5).
640              */
641             unsigned overhang = header_length - md_block_size;
642             md_transform(md_state.c, header);
643             memcpy(first_block, header + md_block_size, overhang);
644             memcpy(first_block + overhang, data, md_block_size - overhang);
645             md_transform(md_state.c, first_block);
646             for (i = 1; i < k / md_block_size - 1; i++)
647                 md_transform(md_state.c, data + md_block_size * i - overhang);
648         } else {
649             /* k is a multiple of md_block_size. */
650             memcpy(first_block, header, 13);
651             memcpy(first_block + 13, data, md_block_size - 13);
652             md_transform(md_state.c, first_block);
653             for (i = 1; i < k / md_block_size; i++)
654                 md_transform(md_state.c, data + md_block_size * i - 13);
655         }
656     }
657
658     memset(mac_out, 0, sizeof(mac_out));
659
660     /*
661      * We now process the final hash blocks. For each block, we construct it
662      * in constant time. If the |i==index_a| then we'll include the 0x80
663      * bytes and zero pad etc. For each block we selectively copy it, in
664      * constant time, to |mac_out|.
665      */
666     for (i = num_starting_blocks; i <= num_starting_blocks + variance_blocks;
667          i++) {
668         unsigned char block[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
669         unsigned char is_block_a = constant_time_eq_8(i, index_a);
670         unsigned char is_block_b = constant_time_eq_8(i, index_b);
671         for (j = 0; j < md_block_size; j++) {
672             unsigned char b = 0, is_past_c, is_past_cp1;
673             if (k < header_length)
674                 b = header[k];
675             else if (k < data_plus_mac_plus_padding_size + header_length)
676                 b = data[k - header_length];
677             k++;
678
679             is_past_c = is_block_a & constant_time_ge_8(j, c);
680             is_past_cp1 = is_block_a & constant_time_ge_8(j, c + 1);
681             /*
682              * If this is the block containing the end of the application
683              * data, and we are at the offset for the 0x80 value, then
684              * overwrite b with 0x80.
685              */
686             b = constant_time_select_8(is_past_c, 0x80, b);
687             /*
688              * If this the the block containing the end of the application
689              * data and we're past the 0x80 value then just write zero.
690              */
691             b = b & ~is_past_cp1;
692             /*
693              * If this is index_b (the final block), but not index_a (the end
694              * of the data), then the 64-bit length didn't fit into index_a
695              * and we're having to add an extra block of zeros.
696              */
697             b &= ~is_block_b | is_block_a;
698
699             /*
700              * The final bytes of one of the blocks contains the length.
701              */
702             if (j >= md_block_size - md_length_size) {
703                 /* If this is index_b, write a length byte. */
704                 b = constant_time_select_8(is_block_b,
705                                            length_bytes[j -
706                                                         (md_block_size -
707                                                          md_length_size)], b);
708             }
709             block[j] = b;
710         }
711
712         md_transform(md_state.c, block);
713         md_final_raw(md_state.c, block);
714         /* If this is index_b, copy the hash value to |mac_out|. */
715         for (j = 0; j < md_size; j++)
716             mac_out[j] |= block[j] & is_block_b;
717     }
718
719     EVP_MD_CTX_init(&md_ctx);
720     EVP_DigestInit_ex(&md_ctx, digest, NULL /* engine */ );
721     if (is_sslv3) {
722         /* We repurpose |hmac_pad| to contain the SSLv3 pad2 block. */
723         memset(hmac_pad, 0x5c, sslv3_pad_length);
724
725         EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_secret, mac_secret_length);
726         EVP_DigestUpdate(&md_ctx, hmac_pad, sslv3_pad_length);
727         EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_out, md_size);
728     } else {
729         /* Complete the HMAC in the standard manner. */
730         for (i = 0; i < md_block_size; i++)
731             hmac_pad[i] ^= 0x6a;
732
733         EVP_DigestUpdate(&md_ctx, hmac_pad, md_block_size);
734         EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_out, md_size);
735     }
736     EVP_DigestFinal(&md_ctx, md_out, &md_out_size_u);
737     if (md_out_size)
738         *md_out_size = md_out_size_u;
739     EVP_MD_CTX_cleanup(&md_ctx);
740 }
741
742 #ifdef OPENSSL_FIPS
743
744 /*
745  * Due to the need to use EVP in FIPS mode we can't reimplement digests but
746  * we can ensure the number of blocks processed is equal for all cases by
747  * digesting additional data.
748  */
749
750 void tls_fips_digest_extra(const EVP_CIPHER_CTX *cipher_ctx,
751                            const EVP_MD *hash, HMAC_CTX *hctx,
752                            const unsigned char *data, size_t data_len,
753                            size_t orig_len)
754 {
755     size_t block_size, digest_pad, blocks_data, blocks_orig;
756     if (EVP_CIPHER_CTX_mode(cipher_ctx) != EVP_CIPH_CBC_MODE)
757         return;
758     block_size = EVP_MD_block_size(hash);
759     /*
760      * We are in FIPS mode if we get this far so we know we have only SHA*
761      * digests and TLS to deal with. Minimum digest padding length is 17 for
762      * SHA384/SHA512 and 9 otherwise. Additional header is 13 bytes. To get
763      * the number of digest blocks processed round up the amount of data plus
764      * padding to the nearest block length. Block length is 128 for
765      * SHA384/SHA512 and 64 otherwise. So we have: blocks = (payload_len +
766      * digest_pad + 13 + block_size - 1)/block_size equivalently: blocks =
767      * (payload_len + digest_pad + 12)/block_size + 1 HMAC adds a constant
768      * overhead. We're ultimately only interested in differences so this
769      * becomes blocks = (payload_len + 29)/128 for SHA384/SHA512 and blocks =
770      * (payload_len + 21)/64 otherwise.
771      */
772     digest_pad = block_size == 64 ? 21 : 29;
773     blocks_orig = (orig_len + digest_pad) / block_size;
774     blocks_data = (data_len + digest_pad) / block_size;
775     /*
776      * MAC enough blocks to make up the difference between the original and
777      * actual lengths plus one extra block to ensure this is never a no op.
778      * The "data" pointer should always have enough space to perform this
779      * operation as it is large enough for a maximum length TLS buffer.
780      */
781     HMAC_Update(hctx, data, (blocks_orig - blocks_data + 1) * block_size);
782 }
783 #endif