dh.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*  Diffie-Hellman Key Agreement Method [RFC2631]
   3  *
   4  * Copyright (c) 2016, Intel Corporation
   5  * Authors: Salvatore Benedetto <salvatore.benedetto@intel.com>
   6  */
   7
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <crypto/internal/kpp.h>
  10 #include <crypto/kpp.h>
  11 #include <crypto/dh.h>
  12 #include <linux/fips.h>
  13 #include <linux/mpi.h>
  14
  15 struct dh_ctx {
  16         MPI p;  /* Value is guaranteed to be set. */
  17         MPI q;  /* Value is optional. */
  18         MPI g;  /* Value is guaranteed to be set. */
  19         MPI xa; /* Value is guaranteed to be set. */
  20 };
  21
  22 static inline void dh_clear_params(struct dh_ctx *ctx)
  23 {
  24         mpi_free(ctx->p);
  25         mpi_free(ctx->q);
  26         mpi_free(ctx->g);
  27 }
  28
  29 static inline void dh_clear_key(struct dh_ctx *ctx)
  30 {
  31         mpi_free(ctx->xa);
  32         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
  33 }
  34
  35 static void dh_clear_ctx(struct dh_ctx *ctx)
  36 {
  37         dh_clear_params(ctx);
  38         dh_clear_key(ctx);
  39 }
  40
  41 /*
  42  * If base is g we compute the public key
  43  *      ya = g^xa mod p; [RFC2631 sec 2.1.1]
  44  * else if base if the counterpart public key we compute the shared secret
  45  *      ZZ = yb^xa mod p; [RFC2631 sec 2.1.1]
  46  */
  47 static int _compute_val(const struct dh_ctx *ctx, MPI base, MPI val)
  48 {
  49         /* val = base^xa mod p */
  50         return mpi_powm(val, base, ctx->xa, ctx->p);
  51 }
  52
  53 static inline struct dh_ctx *dh_get_ctx(struct crypto_kpp *tfm)
  54 {
  55         return kpp_tfm_ctx(tfm);
  56 }
  57
  58 static int dh_check_params_length(unsigned int p_len)
  59 {
  60         return (p_len < 1536) ? -EINVAL : 0;
  61 }
  62
  63 static int dh_set_params(struct dh_ctx *ctx, struct dh *params)
  64 {
  65         /* If DH parameters are not given, do not check them. */
  66         if (!params->p_size && !params->g_size)
  67                 return 0;
  68
  69         if (dh_check_params_length(params->p_size << 3))
  70                 return -EINVAL;
  71
  72         ctx->p = mpi_read_raw_data(params->p, params->p_size);
  73         if (!ctx->p)
  74                 return -EINVAL;
  75
  76         if (params->q && params->q_size) {
  77                 ctx->q = mpi_read_raw_data(params->q, params->q_size);
  78                 if (!ctx->q)
  79                         return -EINVAL;
  80         }
  81
  82         ctx->g = mpi_read_raw_data(params->g, params->g_size);
  83         if (!ctx->g)
  84                 return -EINVAL;
  85
  86         return 0;
  87 }
  88
  89 static int dh_set_params_pkcs3(struct crypto_kpp *tfm, const void *param,
  90                                unsigned int param_len)
  91 {
  92         struct dh_ctx *ctx = dh_get_ctx(tfm);
  93         struct dh parsed_params;
  94         int ret;
  95
  96         /* Free the old parameter if any */
  97         dh_clear_params(ctx);
  98
  99         ret = dh_parse_params_pkcs3(&parsed_params, param, param_len);
 100         if (ret)
 101                 return ret;
 102
 103         return dh_set_params(ctx, &parsed_params);
 104 }
 105
 106 static int dh_set_secret(struct crypto_kpp *tfm, const void *buf,
 107                          unsigned int len)
 108 {
 109         struct dh_ctx *ctx = dh_get_ctx(tfm);
 110         struct dh params;
 111
 112         /* Free the old MPI key if any */
 113         dh_clear_key(ctx);
 114
 115         if (crypto_dh_decode_key(buf, len, &params) < 0)
 116                 goto err_clear_ctx;
 117
 118         if (dh_set_params(ctx, &params) < 0)
 119                 goto err_clear_ctx;
 120
 121         ctx->xa = mpi_read_raw_data(params.key, params.key_size);
 122         if (!ctx->xa)
 123                 goto err_clear_ctx;
 124
 125         return 0;
 126
 127 err_clear_ctx:
 128         dh_clear_ctx(ctx);
 129         return -EINVAL;
 130 }
 131
 132 /*
 133  * SP800-56A public key verification:
 134  *
 135  * * If Q is provided as part of the domain paramenters, a full validation
 136  *   according to SP800-56A section 5.6.2.3.1 is performed.
 137  *
 138  * * If Q is not provided, a partial validation according to SP800-56A section
 139  *   5.6.2.3.2 is performed.
 140  */
 141 static int dh_is_pubkey_valid(struct dh_ctx *ctx, MPI y)
 142 {
 143         if (unlikely(!ctx->p))
 144                 return -EINVAL;
 145
 146         /*
 147          * Step 1: Verify that 2 <= y <= p - 2.
 148          *
 149          * The upper limit check is actually y < p instead of y < p - 1
 150          * as the mpi_sub_ui function is yet missing.
 151          */
 152         if (mpi_cmp_ui(y, 1) < 1 || mpi_cmp(y, ctx->p) >= 0)
 153                 return -EINVAL;
 154
 155         /* Step 2: Verify that 1 = y^q mod p */
 156         if (ctx->q) {
 157                 MPI val = mpi_alloc(0);
 158                 int ret;
 159
 160                 if (!val)
 161                         return -ENOMEM;
 162
 163                 ret = mpi_powm(val, y, ctx->q, ctx->p);
 164
 165                 if (ret) {
 166                         mpi_free(val);
 167                         return ret;
 168                 }
 169
 170                 ret = mpi_cmp_ui(val, 1);
 171
 172                 mpi_free(val);
 173
 174                 if (ret != 0)
 175                         return -EINVAL;
 176         }
 177
 178         return 0;
 179 }
 180
 181 static int dh_compute_value(struct kpp_request *req)
 182 {
 183         struct crypto_kpp *tfm = crypto_kpp_reqtfm(req);
 184         struct dh_ctx *ctx = dh_get_ctx(tfm);
 185         MPI base, val = mpi_alloc(0);
 186         int ret = 0;
 187         int sign;
 188
 189         if (!val)
 190                 return -ENOMEM;
 191
 192         if (unlikely(!ctx->xa || !ctx->p || !ctx->g)) {
 193                 ret = -EINVAL;
 194                 goto err_free_val;
 195         }
 196
 197         if (req->src) {
 198                 base = mpi_read_raw_from_sgl(req->src, req->src_len);
 199                 if (!base) {
 200                         ret = -EINVAL;
 201                         goto err_free_val;
 202                 }
 203                 ret = dh_is_pubkey_valid(ctx, base);
 204                 if (ret)
 205                         goto err_free_base;
 206         } else {
 207                 base = ctx->g;
 208         }
 209
 210         ret = _compute_val(ctx, base, val);
 211         if (ret)
 212                 goto err_free_base;
 213
 214         if (fips_enabled) {
 215                 /* SP800-56A rev3 5.7.1.1 check: Validation of shared secret */
 216                 if (req->src) {
 217                         MPI pone;
 218
 219                         /* z <= 1 */
 220                         if (mpi_cmp_ui(val, 1) < 1) {
 221                                 ret = -EBADMSG;
 222                                 goto err_free_base;
 223                         }
 224
 225                         /* z == p - 1 */
 226                         pone = mpi_alloc(0);
 227
 228                         if (!pone) {
 229                                 ret = -ENOMEM;
 230                                 goto err_free_base;
 231                         }
 232
 233                         ret = mpi_sub_ui(pone, ctx->p, 1);
 234                         if (!ret && !mpi_cmp(pone, val))
 235                                 ret = -EBADMSG;
 236
 237                         mpi_free(pone);
 238
 239                         if (ret)
 240                                 goto err_free_base;
 241
 242                 /* SP800-56A rev 3 5.6.2.1.3 key check */
 243                 } else {
 244                         if (dh_is_pubkey_valid(ctx, val)) {
 245                                 ret = -EAGAIN;
 246                                 goto err_free_val;
 247                         }
 248                 }
 249         }
 250
 251         ret = mpi_write_to_sgl(val, req->dst, req->dst_len, &sign);
 252         if (ret)
 253                 goto err_free_base;
 254
 255         if (sign < 0)
 256                 ret = -EBADMSG;
 257 err_free_base:
 258         if (req->src)
 259                 mpi_free(base);
 260 err_free_val:
 261         mpi_free(val);
 262         return ret;
 263 }
 264
 265 static unsigned int dh_max_size(struct crypto_kpp *tfm)
 266 {
 267         struct dh_ctx *ctx = dh_get_ctx(tfm);
 268
 269         return mpi_get_size(ctx->p);
 270 }
 271
 272 static void dh_exit_tfm(struct crypto_kpp *tfm)
 273 {
 274         struct dh_ctx *ctx = dh_get_ctx(tfm);
 275
 276         dh_clear_ctx(ctx);
 277 }
 278
 279 static struct kpp_alg dh = {
 280         .set_params = dh_set_params_pkcs3,
 281         .set_secret = dh_set_secret,
 282         .generate_public_key = dh_compute_value,
 283         .compute_shared_secret = dh_compute_value,
 284         .max_size = dh_max_size,
 285         .exit = dh_exit_tfm,
 286         .base = {
 287                 .cra_name = "dh",
 288                 .cra_driver_name = "dh-generic",
 289                 .cra_priority = 100,
 290                 .cra_module = THIS_MODULE,
 291                 .cra_ctxsize = sizeof(struct dh_ctx),
 292         },
 293 };
 294
 295 static int dh_init(void)
 296 {
 297         return crypto_register_kpp(&dh);
 298 }
 299
 300 static void dh_exit(void)
 301 {
 302         crypto_unregister_kpp(&dh);
 303 }
 304
 305 subsys_initcall(dh_init);
 306 module_exit(dh_exit);
 307 MODULE_ALIAS_CRYPTO("dh");
 308 MODULE_LICENSE("GPL");
 309 MODULE_DESCRIPTION("DH generic algorithm");