Merge tag 'block-6.1-2022-12-08' of git://git.kernel.dk/linux
[platform/kernel/linux-starfive.git] / crypto / ecdsa.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Copyright (c) 2021 IBM Corporation
4  */
5
6 #include <linux/module.h>
7 #include <crypto/internal/akcipher.h>
8 #include <crypto/internal/ecc.h>
9 #include <crypto/akcipher.h>
10 #include <crypto/ecdh.h>
11 #include <linux/asn1_decoder.h>
12 #include <linux/scatterlist.h>
13
14 #include "ecdsasignature.asn1.h"
15
16 struct ecc_ctx {
17         unsigned int curve_id;
18         const struct ecc_curve *curve;
19
20         bool pub_key_set;
21         u64 x[ECC_MAX_DIGITS]; /* pub key x and y coordinates */
22         u64 y[ECC_MAX_DIGITS];
23         struct ecc_point pub_key;
24 };
25
26 struct ecdsa_signature_ctx {
27         const struct ecc_curve *curve;
28         u64 r[ECC_MAX_DIGITS];
29         u64 s[ECC_MAX_DIGITS];
30 };
31
32 /*
33  * Get the r and s components of a signature from the X509 certificate.
34  */
35 static int ecdsa_get_signature_rs(u64 *dest, size_t hdrlen, unsigned char tag,
36                                   const void *value, size_t vlen, unsigned int ndigits)
37 {
38         size_t keylen = ndigits * sizeof(u64);
39         ssize_t diff = vlen - keylen;
40         const char *d = value;
41         u8 rs[ECC_MAX_BYTES];
42
43         if (!value || !vlen)
44                 return -EINVAL;
45
46         /* diff = 0: 'value' has exacly the right size
47          * diff > 0: 'value' has too many bytes; one leading zero is allowed that
48          *           makes the value a positive integer; error on more
49          * diff < 0: 'value' is missing leading zeros, which we add
50          */
51         if (diff > 0) {
52                 /* skip over leading zeros that make 'value' a positive int */
53                 if (*d == 0) {
54                         vlen -= 1;
55                         diff--;
56                         d++;
57                 }
58                 if (diff)
59                         return -EINVAL;
60         }
61         if (-diff >= keylen)
62                 return -EINVAL;
63
64         if (diff) {
65                 /* leading zeros not given in 'value' */
66                 memset(rs, 0, -diff);
67         }
68
69         memcpy(&rs[-diff], d, vlen);
70
71         ecc_swap_digits((u64 *)rs, dest, ndigits);
72
73         return 0;
74 }
75
76 int ecdsa_get_signature_r(void *context, size_t hdrlen, unsigned char tag,
77                           const void *value, size_t vlen)
78 {
79         struct ecdsa_signature_ctx *sig = context;
80
81         return ecdsa_get_signature_rs(sig->r, hdrlen, tag, value, vlen,
82                                       sig->curve->g.ndigits);
83 }
84
85 int ecdsa_get_signature_s(void *context, size_t hdrlen, unsigned char tag,
86                           const void *value, size_t vlen)
87 {
88         struct ecdsa_signature_ctx *sig = context;
89
90         return ecdsa_get_signature_rs(sig->s, hdrlen, tag, value, vlen,
91                                       sig->curve->g.ndigits);
92 }
93
94 static int _ecdsa_verify(struct ecc_ctx *ctx, const u64 *hash, const u64 *r, const u64 *s)
95 {
96         const struct ecc_curve *curve = ctx->curve;
97         unsigned int ndigits = curve->g.ndigits;
98         u64 s1[ECC_MAX_DIGITS];
99         u64 u1[ECC_MAX_DIGITS];
100         u64 u2[ECC_MAX_DIGITS];
101         u64 x1[ECC_MAX_DIGITS];
102         u64 y1[ECC_MAX_DIGITS];
103         struct ecc_point res = ECC_POINT_INIT(x1, y1, ndigits);
104
105         /* 0 < r < n  and 0 < s < n */
106         if (vli_is_zero(r, ndigits) || vli_cmp(r, curve->n, ndigits) >= 0 ||
107             vli_is_zero(s, ndigits) || vli_cmp(s, curve->n, ndigits) >= 0)
108                 return -EBADMSG;
109
110         /* hash is given */
111         pr_devel("hash : %016llx %016llx ... %016llx\n",
112                  hash[ndigits - 1], hash[ndigits - 2], hash[0]);
113
114         /* s1 = (s^-1) mod n */
115         vli_mod_inv(s1, s, curve->n, ndigits);
116         /* u1 = (hash * s1) mod n */
117         vli_mod_mult_slow(u1, hash, s1, curve->n, ndigits);
118         /* u2 = (r * s1) mod n */
119         vli_mod_mult_slow(u2, r, s1, curve->n, ndigits);
120         /* res = u1*G + u2 * pub_key */
121         ecc_point_mult_shamir(&res, u1, &curve->g, u2, &ctx->pub_key, curve);
122
123         /* res.x = res.x mod n (if res.x > order) */
124         if (unlikely(vli_cmp(res.x, curve->n, ndigits) == 1))
125                 /* faster alternative for NIST p384, p256 & p192 */
126                 vli_sub(res.x, res.x, curve->n, ndigits);
127
128         if (!vli_cmp(res.x, r, ndigits))
129                 return 0;
130
131         return -EKEYREJECTED;
132 }
133
134 /*
135  * Verify an ECDSA signature.
136  */
137 static int ecdsa_verify(struct akcipher_request *req)
138 {
139         struct crypto_akcipher *tfm = crypto_akcipher_reqtfm(req);
140         struct ecc_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
141         size_t keylen = ctx->curve->g.ndigits * sizeof(u64);
142         struct ecdsa_signature_ctx sig_ctx = {
143                 .curve = ctx->curve,
144         };
145         u8 rawhash[ECC_MAX_BYTES];
146         u64 hash[ECC_MAX_DIGITS];
147         unsigned char *buffer;
148         ssize_t diff;
149         int ret;
150
151         if (unlikely(!ctx->pub_key_set))
152                 return -EINVAL;
153
154         buffer = kmalloc(req->src_len + req->dst_len, GFP_KERNEL);
155         if (!buffer)
156                 return -ENOMEM;
157
158         sg_pcopy_to_buffer(req->src,
159                 sg_nents_for_len(req->src, req->src_len + req->dst_len),
160                 buffer, req->src_len + req->dst_len, 0);
161
162         ret = asn1_ber_decoder(&ecdsasignature_decoder, &sig_ctx,
163                                buffer, req->src_len);
164         if (ret < 0)
165                 goto error;
166
167         /* if the hash is shorter then we will add leading zeros to fit to ndigits */
168         diff = keylen - req->dst_len;
169         if (diff >= 0) {
170                 if (diff)
171                         memset(rawhash, 0, diff);
172                 memcpy(&rawhash[diff], buffer + req->src_len, req->dst_len);
173         } else if (diff < 0) {
174                 /* given hash is longer, we take the left-most bytes */
175                 memcpy(&rawhash, buffer + req->src_len, keylen);
176         }
177
178         ecc_swap_digits((u64 *)rawhash, hash, ctx->curve->g.ndigits);
179
180         ret = _ecdsa_verify(ctx, hash, sig_ctx.r, sig_ctx.s);
181
182 error:
183         kfree(buffer);
184
185         return ret;
186 }
187
188 static int ecdsa_ecc_ctx_init(struct ecc_ctx *ctx, unsigned int curve_id)
189 {
190         ctx->curve_id = curve_id;
191         ctx->curve = ecc_get_curve(curve_id);
192         if (!ctx->curve)
193                 return -EINVAL;
194
195         return 0;
196 }
197
198
199 static void ecdsa_ecc_ctx_deinit(struct ecc_ctx *ctx)
200 {
201         ctx->pub_key_set = false;
202 }
203
204 static int ecdsa_ecc_ctx_reset(struct ecc_ctx *ctx)
205 {
206         unsigned int curve_id = ctx->curve_id;
207         int ret;
208
209         ecdsa_ecc_ctx_deinit(ctx);
210         ret = ecdsa_ecc_ctx_init(ctx, curve_id);
211         if (ret == 0)
212                 ctx->pub_key = ECC_POINT_INIT(ctx->x, ctx->y,
213                                               ctx->curve->g.ndigits);
214         return ret;
215 }
216
217 /*
218  * Set the public key given the raw uncompressed key data from an X509
219  * certificate. The key data contain the concatenated X and Y coordinates of
220  * the public key.
221  */
222 static int ecdsa_set_pub_key(struct crypto_akcipher *tfm, const void *key, unsigned int keylen)
223 {
224         struct ecc_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
225         const unsigned char *d = key;
226         const u64 *digits = (const u64 *)&d[1];
227         unsigned int ndigits;
228         int ret;
229
230         ret = ecdsa_ecc_ctx_reset(ctx);
231         if (ret < 0)
232                 return ret;
233
234         if (keylen < 1 || (((keylen - 1) >> 1) % sizeof(u64)) != 0)
235                 return -EINVAL;
236         /* we only accept uncompressed format indicated by '4' */
237         if (d[0] != 4)
238                 return -EINVAL;
239
240         keylen--;
241         ndigits = (keylen >> 1) / sizeof(u64);
242         if (ndigits != ctx->curve->g.ndigits)
243                 return -EINVAL;
244
245         ecc_swap_digits(digits, ctx->pub_key.x, ndigits);
246         ecc_swap_digits(&digits[ndigits], ctx->pub_key.y, ndigits);
247         ret = ecc_is_pubkey_valid_full(ctx->curve, &ctx->pub_key);
248
249         ctx->pub_key_set = ret == 0;
250
251         return ret;
252 }
253
254 static void ecdsa_exit_tfm(struct crypto_akcipher *tfm)
255 {
256         struct ecc_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
257
258         ecdsa_ecc_ctx_deinit(ctx);
259 }
260
261 static unsigned int ecdsa_max_size(struct crypto_akcipher *tfm)
262 {
263         struct ecc_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
264
265         return ctx->pub_key.ndigits << ECC_DIGITS_TO_BYTES_SHIFT;
266 }
267
268 static int ecdsa_nist_p384_init_tfm(struct crypto_akcipher *tfm)
269 {
270         struct ecc_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
271
272         return ecdsa_ecc_ctx_init(ctx, ECC_CURVE_NIST_P384);
273 }
274
275 static struct akcipher_alg ecdsa_nist_p384 = {
276         .verify = ecdsa_verify,
277         .set_pub_key = ecdsa_set_pub_key,
278         .max_size = ecdsa_max_size,
279         .init = ecdsa_nist_p384_init_tfm,
280         .exit = ecdsa_exit_tfm,
281         .base = {
282                 .cra_name = "ecdsa-nist-p384",
283                 .cra_driver_name = "ecdsa-nist-p384-generic",
284                 .cra_priority = 100,
285                 .cra_module = THIS_MODULE,
286                 .cra_ctxsize = sizeof(struct ecc_ctx),
287         },
288 };
289
290 static int ecdsa_nist_p256_init_tfm(struct crypto_akcipher *tfm)
291 {
292         struct ecc_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
293
294         return ecdsa_ecc_ctx_init(ctx, ECC_CURVE_NIST_P256);
295 }
296
297 static struct akcipher_alg ecdsa_nist_p256 = {
298         .verify = ecdsa_verify,
299         .set_pub_key = ecdsa_set_pub_key,
300         .max_size = ecdsa_max_size,
301         .init = ecdsa_nist_p256_init_tfm,
302         .exit = ecdsa_exit_tfm,
303         .base = {
304                 .cra_name = "ecdsa-nist-p256",
305                 .cra_driver_name = "ecdsa-nist-p256-generic",
306                 .cra_priority = 100,
307                 .cra_module = THIS_MODULE,
308                 .cra_ctxsize = sizeof(struct ecc_ctx),
309         },
310 };
311
312 static int ecdsa_nist_p192_init_tfm(struct crypto_akcipher *tfm)
313 {
314         struct ecc_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
315
316         return ecdsa_ecc_ctx_init(ctx, ECC_CURVE_NIST_P192);
317 }
318
319 static struct akcipher_alg ecdsa_nist_p192 = {
320         .verify = ecdsa_verify,
321         .set_pub_key = ecdsa_set_pub_key,
322         .max_size = ecdsa_max_size,
323         .init = ecdsa_nist_p192_init_tfm,
324         .exit = ecdsa_exit_tfm,
325         .base = {
326                 .cra_name = "ecdsa-nist-p192",
327                 .cra_driver_name = "ecdsa-nist-p192-generic",
328                 .cra_priority = 100,
329                 .cra_module = THIS_MODULE,
330                 .cra_ctxsize = sizeof(struct ecc_ctx),
331         },
332 };
333 static bool ecdsa_nist_p192_registered;
334
335 static int __init ecdsa_init(void)
336 {
337         int ret;
338
339         /* NIST p192 may not be available in FIPS mode */
340         ret = crypto_register_akcipher(&ecdsa_nist_p192);
341         ecdsa_nist_p192_registered = ret == 0;
342
343         ret = crypto_register_akcipher(&ecdsa_nist_p256);
344         if (ret)
345                 goto nist_p256_error;
346
347         ret = crypto_register_akcipher(&ecdsa_nist_p384);
348         if (ret)
349                 goto nist_p384_error;
350
351         return 0;
352
353 nist_p384_error:
354         crypto_unregister_akcipher(&ecdsa_nist_p256);
355
356 nist_p256_error:
357         if (ecdsa_nist_p192_registered)
358                 crypto_unregister_akcipher(&ecdsa_nist_p192);
359         return ret;
360 }
361
362 static void __exit ecdsa_exit(void)
363 {
364         if (ecdsa_nist_p192_registered)
365                 crypto_unregister_akcipher(&ecdsa_nist_p192);
366         crypto_unregister_akcipher(&ecdsa_nist_p256);
367         crypto_unregister_akcipher(&ecdsa_nist_p384);
368 }
369
370 subsys_initcall(ecdsa_init);
371 module_exit(ecdsa_exit);
372
373 MODULE_LICENSE("GPL");
374 MODULE_AUTHOR("Stefan Berger <stefanb@linux.ibm.com>");
375 MODULE_DESCRIPTION("ECDSA generic algorithm");
376 MODULE_ALIAS_CRYPTO("ecdsa-generic");