Home | History | Annotate | Line # | Download | only in ciphers
      1 /*
      2  * Copyright 2019-2023 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
      3  *
      4  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
      5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
      6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
      7  * https://www.openssl.org/source/license.html
      8  */
      9 
     10 /*
     11  * This file uses the low level AES functions (which are deprecated for
     12  * non-internal use) in order to implement provider AES ciphers.
     13  */
     14 #include "internal/deprecated.h"
     15 
     16 #include <openssl/proverr.h>
     17 #include "cipher_aes.h"
     18 #include "prov/providercommon.h"
     19 #include "prov/implementations.h"
     20 
     21 /* AES wrap with padding has IV length of 4, without padding 8 */
     22 #define AES_WRAP_PAD_IVLEN 4
     23 #define AES_WRAP_NOPAD_IVLEN 8
     24 
     25 #define WRAP_FLAGS (PROV_CIPHER_FLAG_CUSTOM_IV)
     26 #define WRAP_FLAGS_INV (WRAP_FLAGS | PROV_CIPHER_FLAG_INVERSE_CIPHER)
     27 
     28 typedef size_t (*aeswrap_fn)(void *key, const unsigned char *iv,
     29     unsigned char *out, const unsigned char *in,
     30     size_t inlen, block128_f block);
     31 
     32 static OSSL_FUNC_cipher_encrypt_init_fn aes_wrap_einit;
     33 static OSSL_FUNC_cipher_decrypt_init_fn aes_wrap_dinit;
     34 static OSSL_FUNC_cipher_update_fn aes_wrap_cipher;
     35 static OSSL_FUNC_cipher_final_fn aes_wrap_final;
     36 static OSSL_FUNC_cipher_freectx_fn aes_wrap_freectx;
     37 static OSSL_FUNC_cipher_set_ctx_params_fn aes_wrap_set_ctx_params;
     38 
     39 typedef struct prov_aes_wrap_ctx_st {
     40     PROV_CIPHER_CTX base;
     41     union {
     42         OSSL_UNION_ALIGN;
     43         AES_KEY ks;
     44     } ks;
     45     aeswrap_fn wrapfn;
     46 
     47 } PROV_AES_WRAP_CTX;
     48 
     49 static void *aes_wrap_newctx(size_t kbits, size_t blkbits,
     50     size_t ivbits, unsigned int mode, uint64_t flags)
     51 {
     52     PROV_AES_WRAP_CTX *wctx;
     53     PROV_CIPHER_CTX *ctx;
     54 
     55     if (!ossl_prov_is_running())
     56         return NULL;
     57 
     58     wctx = OPENSSL_zalloc(sizeof(*wctx));
     59     ctx = (PROV_CIPHER_CTX *)wctx;
     60     if (ctx != NULL) {
     61         ossl_cipher_generic_initkey(ctx, kbits, blkbits, ivbits, mode, flags,
     62             NULL, NULL);
     63         ctx->pad = (ctx->ivlen == AES_WRAP_PAD_IVLEN);
     64     }
     65     return wctx;
     66 }
     67 
     68 static void *aes_wrap_dupctx(void *wctx)
     69 {
     70     PROV_AES_WRAP_CTX *ctx = wctx;
     71     PROV_AES_WRAP_CTX *dctx = wctx;
     72 
     73     if (!ossl_prov_is_running())
     74         return NULL;
     75 
     76     if (ctx == NULL)
     77         return NULL;
     78     dctx = OPENSSL_memdup(ctx, sizeof(*ctx));
     79 
     80     if (dctx != NULL && dctx->base.tlsmac != NULL && dctx->base.alloced) {
     81         dctx->base.tlsmac = OPENSSL_memdup(dctx->base.tlsmac,
     82             dctx->base.tlsmacsize);
     83         if (dctx->base.tlsmac == NULL) {
     84             OPENSSL_free(dctx);
     85             dctx = NULL;
     86         }
     87     }
     88     return dctx;
     89 }
     90 
     91 static void aes_wrap_freectx(void *vctx)
     92 {
     93     PROV_AES_WRAP_CTX *wctx = (PROV_AES_WRAP_CTX *)vctx;
     94 
     95     ossl_cipher_generic_reset_ctx((PROV_CIPHER_CTX *)vctx);
     96     OPENSSL_clear_free(wctx, sizeof(*wctx));
     97 }
     98 
     99 static int aes_wrap_init(void *vctx, const unsigned char *key,
    100     size_t keylen, const unsigned char *iv,
    101     size_t ivlen, const OSSL_PARAM params[], int enc)
    102 {
    103     PROV_CIPHER_CTX *ctx = (PROV_CIPHER_CTX *)vctx;
    104     PROV_AES_WRAP_CTX *wctx = (PROV_AES_WRAP_CTX *)vctx;
    105 
    106     if (!ossl_prov_is_running())
    107         return 0;
    108 
    109     ctx->enc = enc;
    110     if (ctx->pad)
    111         wctx->wrapfn = enc ? CRYPTO_128_wrap_pad : CRYPTO_128_unwrap_pad;
    112     else
    113         wctx->wrapfn = enc ? CRYPTO_128_wrap : CRYPTO_128_unwrap;
    114 
    115     if (iv != NULL) {
    116         if (!ossl_cipher_generic_initiv(ctx, iv, ivlen))
    117             return 0;
    118     }
    119     if (key != NULL) {
    120         int use_forward_transform;
    121 
    122         if (keylen != ctx->keylen) {
    123             ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_KEY_LENGTH);
    124             return 0;
    125         }
    126         /*
    127          * See SP800-38F : Section 5.1
    128          * The forward and inverse transformations for the AES block
    129          * ciphercalled cipher and inverse  cipher are informally known as
    130          * the AES encryption and AES decryption functions, respectively.
    131          * If the designated cipher function for a key-wrap algorithm is chosen
    132          * to be the AES decryption function, then CIPH-1K will be the AES
    133          * encryption function.
    134          */
    135         if (ctx->inverse_cipher == 0)
    136             use_forward_transform = ctx->enc;
    137         else
    138             use_forward_transform = !ctx->enc;
    139         if (use_forward_transform) {
    140             AES_set_encrypt_key(key, keylen * 8, &wctx->ks.ks);
    141             ctx->block = (block128_f)AES_encrypt;
    142         } else {
    143             AES_set_decrypt_key(key, keylen * 8, &wctx->ks.ks);
    144             ctx->block = (block128_f)AES_decrypt;
    145         }
    146     }
    147     return aes_wrap_set_ctx_params(ctx, params);
    148 }
    149 
    150 static int aes_wrap_einit(void *ctx, const unsigned char *key, size_t keylen,
    151     const unsigned char *iv, size_t ivlen,
    152     const OSSL_PARAM params[])
    153 {
    154     return aes_wrap_init(ctx, key, keylen, iv, ivlen, params, 1);
    155 }
    156 
    157 static int aes_wrap_dinit(void *ctx, const unsigned char *key, size_t keylen,
    158     const unsigned char *iv, size_t ivlen,
    159     const OSSL_PARAM params[])
    160 {
    161     return aes_wrap_init(ctx, key, keylen, iv, ivlen, params, 0);
    162 }
    163 
    164 static int aes_wrap_cipher_internal(void *vctx, unsigned char *out,
    165     const unsigned char *in, size_t inlen)
    166 {
    167     PROV_CIPHER_CTX *ctx = (PROV_CIPHER_CTX *)vctx;
    168     PROV_AES_WRAP_CTX *wctx = (PROV_AES_WRAP_CTX *)vctx;
    169     size_t rv;
    170     int pad = ctx->pad;
    171 
    172     /* No final operation so always return zero length */
    173     if (in == NULL)
    174         return 0;
    175 
    176     /* Input length must always be non-zero */
    177     if (inlen == 0) {
    178         ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_INPUT_LENGTH);
    179         return -1;
    180     }
    181 
    182     /* If decrypting need at least 16 bytes and multiple of 8 */
    183     if (!ctx->enc && (inlen < 16 || inlen & 0x7)) {
    184         ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_INPUT_LENGTH);
    185         return -1;
    186     }
    187 
    188     /* If not padding input must be multiple of 8 */
    189     if (!pad && inlen & 0x7) {
    190         ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_INPUT_LENGTH);
    191         return -1;
    192     }
    193 
    194     if (out == NULL) {
    195         if (ctx->enc) {
    196             /* If padding round up to multiple of 8 */
    197             if (pad)
    198                 inlen = (inlen + 7) / 8 * 8;
    199             /* 8 byte prefix */
    200             return inlen + 8;
    201         } else {
    202             /*
    203              * If not padding output will be exactly 8 bytes smaller than
    204              * input. If padding it will be at least 8 bytes smaller but we
    205              * don't know how much.
    206              */
    207             return inlen - 8;
    208         }
    209     }
    210 
    211     rv = wctx->wrapfn(&wctx->ks.ks, ctx->iv_set ? ctx->iv : NULL, out, in,
    212         inlen, ctx->block);
    213     if (!rv) {
    214         ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_CIPHER_OPERATION_FAILED);
    215         return -1;
    216     }
    217     if (rv > INT_MAX) {
    218         ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_OUTPUT_LENGTH);
    219         return -1;
    220     }
    221     return (int)rv;
    222 }
    223 
    224 static int aes_wrap_final(void *vctx, unsigned char *out, size_t *outl,
    225     size_t outsize)
    226 {
    227     if (!ossl_prov_is_running())
    228         return 0;
    229 
    230     *outl = 0;
    231     return 1;
    232 }
    233 
    234 static int aes_wrap_cipher(void *vctx,
    235     unsigned char *out, size_t *outl, size_t outsize,
    236     const unsigned char *in, size_t inl)
    237 {
    238     PROV_AES_WRAP_CTX *ctx = (PROV_AES_WRAP_CTX *)vctx;
    239     size_t len;
    240 
    241     if (!ossl_prov_is_running())
    242         return 0;
    243 
    244     if (inl == 0) {
    245         *outl = 0;
    246         return 1;
    247     }
    248 
    249     if (outsize < inl) {
    250         ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_OUTPUT_BUFFER_TOO_SMALL);
    251         return 0;
    252     }
    253 
    254     len = aes_wrap_cipher_internal(ctx, out, in, inl);
    255     if (len <= 0)
    256         return 0;
    257 
    258     *outl = len;
    259     return 1;
    260 }
    261 
    262 static int aes_wrap_set_ctx_params(void *vctx, const OSSL_PARAM params[])
    263 {
    264     PROV_CIPHER_CTX *ctx = (PROV_CIPHER_CTX *)vctx;
    265     const OSSL_PARAM *p;
    266     size_t keylen = 0;
    267 
    268     if (ossl_param_is_empty(params))
    269         return 1;
    270 
    271     p = OSSL_PARAM_locate_const(params, OSSL_CIPHER_PARAM_KEYLEN);
    272     if (p != NULL) {
    273         if (!OSSL_PARAM_get_size_t(p, &keylen)) {
    274             ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_FAILED_TO_GET_PARAMETER);
    275             return 0;
    276         }
    277         if (ctx->keylen != keylen) {
    278             ERR_raise(ERR_LIB_PROV, PROV_R_INVALID_KEY_LENGTH);
    279             return 0;
    280         }
    281     }
    282     return 1;
    283 }
    284 
    285 #define IMPLEMENT_cipher(mode, fname, UCMODE, flags, kbits, blkbits, ivbits)    \
    286     static OSSL_FUNC_cipher_get_params_fn aes_##kbits##_##fname##_get_params;   \
    287     static int aes_##kbits##_##fname##_get_params(OSSL_PARAM params[])          \
    288     {                                                                           \
    289         return ossl_cipher_generic_get_params(params, EVP_CIPH_##UCMODE##_MODE, \
    290             flags, kbits, blkbits, ivbits);                                     \
    291     }                                                                           \
    292     static OSSL_FUNC_cipher_newctx_fn aes_##kbits##fname##_newctx;              \
    293     static void *aes_##kbits##fname##_newctx(void *provctx)                     \
    294     {                                                                           \
    295         return aes_##mode##_newctx(kbits, blkbits, ivbits,                      \
    296             EVP_CIPH_##UCMODE##_MODE, flags);                                   \
    297     }                                                                           \
    298     const OSSL_DISPATCH ossl_##aes##kbits##fname##_functions[] = {              \
    299         { OSSL_FUNC_CIPHER_NEWCTX,                                              \
    300             (void (*)(void))aes_##kbits##fname##_newctx },                      \
    301         { OSSL_FUNC_CIPHER_ENCRYPT_INIT, (void (*)(void))aes_##mode##_einit },  \
    302         { OSSL_FUNC_CIPHER_DECRYPT_INIT, (void (*)(void))aes_##mode##_dinit },  \
    303         { OSSL_FUNC_CIPHER_UPDATE, (void (*)(void))aes_##mode##_cipher },       \
    304         { OSSL_FUNC_CIPHER_FINAL, (void (*)(void))aes_##mode##_final },         \
    305         { OSSL_FUNC_CIPHER_FREECTX, (void (*)(void))aes_##mode##_freectx },     \
    306         { OSSL_FUNC_CIPHER_DUPCTX, (void (*)(void))aes_##mode##_dupctx },       \
    307         { OSSL_FUNC_CIPHER_GET_PARAMS,                                          \
    308             (void (*)(void))aes_##kbits##_##fname##_get_params },               \
    309         { OSSL_FUNC_CIPHER_GETTABLE_PARAMS,                                     \
    310             (void (*)(void))ossl_cipher_generic_gettable_params },              \
    311         { OSSL_FUNC_CIPHER_GET_CTX_PARAMS,                                      \
    312             (void (*)(void))ossl_cipher_generic_get_ctx_params },               \
    313         { OSSL_FUNC_CIPHER_SET_CTX_PARAMS,                                      \
    314             (void (*)(void))aes_wrap_set_ctx_params },                          \
    315         { OSSL_FUNC_CIPHER_GETTABLE_CTX_PARAMS,                                 \
    316             (void (*)(void))ossl_cipher_generic_gettable_ctx_params },          \
    317         { OSSL_FUNC_CIPHER_SETTABLE_CTX_PARAMS,                                 \
    318             (void (*)(void))ossl_cipher_generic_settable_ctx_params },          \
    319         OSSL_DISPATCH_END                                                       \
    320     }
    321 
    322 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrap, WRAP, WRAP_FLAGS, 256, 64, AES_WRAP_NOPAD_IVLEN * 8);
    323 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrap, WRAP, WRAP_FLAGS, 192, 64, AES_WRAP_NOPAD_IVLEN * 8);
    324 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrap, WRAP, WRAP_FLAGS, 128, 64, AES_WRAP_NOPAD_IVLEN * 8);
    325 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrappad, WRAP, WRAP_FLAGS, 256, 64, AES_WRAP_PAD_IVLEN * 8);
    326 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrappad, WRAP, WRAP_FLAGS, 192, 64, AES_WRAP_PAD_IVLEN * 8);
    327 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrappad, WRAP, WRAP_FLAGS, 128, 64, AES_WRAP_PAD_IVLEN * 8);
    328 
    329 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrapinv, WRAP, WRAP_FLAGS_INV, 256, 64, AES_WRAP_NOPAD_IVLEN * 8);
    330 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrapinv, WRAP, WRAP_FLAGS_INV, 192, 64, AES_WRAP_NOPAD_IVLEN * 8);
    331 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrapinv, WRAP, WRAP_FLAGS_INV, 128, 64, AES_WRAP_NOPAD_IVLEN * 8);
    332 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrappadinv, WRAP, WRAP_FLAGS_INV, 256, 64, AES_WRAP_PAD_IVLEN * 8);
    333 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrappadinv, WRAP, WRAP_FLAGS_INV, 192, 64, AES_WRAP_PAD_IVLEN * 8);
    334 IMPLEMENT_cipher(wrap, wrappadinv, WRAP, WRAP_FLAGS_INV, 128, 64, AES_WRAP_PAD_IVLEN * 8);
    335