lib/rsa/rsa-verify.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2013, Google Inc.
   4  */
   5
   6 #ifndef USE_HOSTCC
   7 #include <common.h>
   8 #include <fdtdec.h>
   9 #include <asm/types.h>
  10 #include <asm/byteorder.h>
  11 #include <linux/errno.h>
  12 #include <asm/types.h>
  13 #include <asm/unaligned.h>
  14 #include <dm.h>
  15 #else
  16 #include "fdt_host.h"
  17 #include "mkimage.h"
  18 #include <fdt_support.h>
  19 #endif
  20 #include <u-boot/rsa-mod-exp.h>
  21 #include <u-boot/rsa.h>
  22
  23 /* Default public exponent for backward compatibility */
  24 #define RSA_DEFAULT_PUBEXP      65537
  25
  26 /**
  27  * rsa_verify_padding() - Verify RSA message padding is valid
  28  *
  29  * Verify a RSA message's padding is consistent with PKCS1.5
  30  * padding as described in the RSA PKCS#1 v2.1 standard.
  31  *
  32  * @msg:        Padded message
  33  * @pad_len:    Number of expected padding bytes
  34  * @algo:       Checksum algo structure having information on DER encoding etc.
  35  * @return 0 on success, != 0 on failure
  36  */
  37 static int rsa_verify_padding(const uint8_t *msg, const int pad_len,
  38                               struct checksum_algo *algo)
  39 {
  40         int ff_len;
  41         int ret;
  42
  43         /* first byte must be 0x00 */
  44         ret = *msg++;
  45         /* second byte must be 0x01 */
  46         ret |= *msg++ ^ 0x01;
  47         /* next ff_len bytes must be 0xff */
  48         ff_len = pad_len - algo->der_len - 3;
  49         ret |= *msg ^ 0xff;
  50         ret |= memcmp(msg, msg+1, ff_len-1);
  51         msg += ff_len;
  52         /* next byte must be 0x00 */
  53         ret |= *msg++;
  54         /* next der_len bytes must match der_prefix */
  55         ret |= memcmp(msg, algo->der_prefix, algo->der_len);
  56
  57         return ret;
  58 }
  59
  60 int padding_pkcs_15_verify(struct image_sign_info *info,
  61                            uint8_t *msg, int msg_len,
  62                            const uint8_t *hash, int hash_len)
  63 {
  64         struct checksum_algo *checksum = info->checksum;
  65         int ret, pad_len = msg_len - checksum->checksum_len;
  66
  67         /* Check pkcs1.5 padding bytes. */
  68         ret = rsa_verify_padding(msg, pad_len, checksum);
  69         if (ret) {
  70                 debug("In RSAVerify(): Padding check failed!\n");
  71                 return -EINVAL;
  72         }
  73
  74         /* Check hash. */
  75         if (memcmp((uint8_t *)msg + pad_len, hash, msg_len - pad_len)) {
  76                 debug("In RSAVerify(): Hash check failed!\n");
  77                 return -EACCES;
  78         }
  79
  80         return 0;
  81 }
  82
  83 #ifdef CONFIG_FIT_ENABLE_RSASSA_PSS_SUPPORT
  84 static void u32_i2osp(uint32_t val, uint8_t *buf)
  85 {
  86         buf[0] = (uint8_t)((val >> 24) & 0xff);
  87         buf[1] = (uint8_t)((val >> 16) & 0xff);
  88         buf[2] = (uint8_t)((val >>  8) & 0xff);
  89         buf[3] = (uint8_t)((val >>  0) & 0xff);
  90 }
  91
  92 /**
  93  * mask_generation_function1() - generate an octet string
  94  *
  95  * Generate an octet string used to check rsa signature.
  96  * It use an input octet string and a hash function.
  97  *
  98  * @checksum:   A Hash function
  99  * @seed:       Specifies an input variable octet string
 100  * @seed_len:   Size of the input octet string
 101  * @output:     Specifies the output octet string
 102  * @output_len: Size of the output octet string
 103  * @return 0 if the octet string was correctly generated, others on error
 104  */
 105 static int mask_generation_function1(struct checksum_algo *checksum,
 106                                      uint8_t *seed, int seed_len,
 107                                      uint8_t *output, int output_len)
 108 {
 109         struct image_region region[2];
 110         int ret = 0, i, i_output = 0, region_count = 2;
 111         uint32_t counter = 0;
 112         uint8_t buf_counter[4], *tmp;
 113         int hash_len = checksum->checksum_len;
 114
 115         memset(output, 0, output_len);
 116
 117         region[0].data = seed;
 118         region[0].size = seed_len;
 119         region[1].data = &buf_counter[0];
 120         region[1].size = 4;
 121
 122         tmp = malloc(hash_len);
 123         if (!tmp) {
 124                 debug("%s: can't allocate array tmp\n", __func__);
 125                 ret = -ENOMEM;
 126                 goto out;
 127         }
 128
 129         while (i_output < output_len) {
 130                 u32_i2osp(counter, &buf_counter[0]);
 131
 132                 ret = checksum->calculate(checksum->name,
 133                                           region, region_count,
 134                                           tmp);
 135                 if (ret < 0) {
 136                         debug("%s: Error in checksum calculation\n", __func__);
 137                         goto out;
 138                 }
 139
 140                 i = 0;
 141                 while ((i_output < output_len) && (i < hash_len)) {
 142                         output[i_output] = tmp[i];
 143                         i_output++;
 144                         i++;
 145                 }
 146
 147                 counter++;
 148         }
 149
 150 out:
 151         free(tmp);
 152
 153         return ret;
 154 }
 155
 156 static int compute_hash_prime(struct checksum_algo *checksum,
 157                               uint8_t *pad, int pad_len,
 158                               uint8_t *hash, int hash_len,
 159                               uint8_t *salt, int salt_len,
 160                               uint8_t *hprime)
 161 {
 162         struct image_region region[3];
 163         int ret, region_count = 3;
 164
 165         region[0].data = pad;
 166         region[0].size = pad_len;
 167         region[1].data = hash;
 168         region[1].size = hash_len;
 169         region[2].data = salt;
 170         region[2].size = salt_len;
 171
 172         ret = checksum->calculate(checksum->name, region, region_count, hprime);
 173         if (ret < 0) {
 174                 debug("%s: Error in checksum calculation\n", __func__);
 175                 goto out;
 176         }
 177
 178 out:
 179         return ret;
 180 }
 181
 182 int padding_pss_verify(struct image_sign_info *info,
 183                        uint8_t *msg, int msg_len,
 184                        const uint8_t *hash, int hash_len)
 185 {
 186         uint8_t *masked_db = NULL;
 187         int masked_db_len = msg_len - hash_len - 1;
 188         uint8_t *h = NULL, *hprime = NULL;
 189         int h_len = hash_len;
 190         uint8_t *db_mask = NULL;
 191         int db_mask_len = masked_db_len;
 192         uint8_t *db = NULL, *salt = NULL;
 193         int db_len = masked_db_len, salt_len = msg_len - hash_len - 2;
 194         uint8_t pad_zero[8] = { 0 };
 195         int ret, i, leftmost_bits = 1;
 196         uint8_t leftmost_mask;
 197         struct checksum_algo *checksum = info->checksum;
 198
 199         /* first, allocate everything */
 200         masked_db = malloc(masked_db_len);
 201         h = malloc(h_len);
 202         db_mask = malloc(db_mask_len);
 203         db = malloc(db_len);
 204         salt = malloc(salt_len);
 205         hprime = malloc(hash_len);
 206         if (!masked_db || !h || !db_mask || !db || !salt || !hprime) {
 207                 printf("%s: can't allocate some buffer\n", __func__);
 208                 ret = -ENOMEM;
 209                 goto out;
 210         }
 211
 212         /* step 4: check if the last byte is 0xbc */
 213         if (msg[msg_len - 1] != 0xbc) {
 214                 printf("%s: invalid pss padding (0xbc is missing)\n", __func__);
 215                 ret = -EINVAL;
 216                 goto out;
 217         }
 218
 219         /* step 5 */
 220         memcpy(masked_db, msg, masked_db_len);
 221         memcpy(h, msg + masked_db_len, h_len);
 222
 223         /* step 6 */
 224         leftmost_mask = (0xff >> (8 - leftmost_bits)) << (8 - leftmost_bits);
 225         if (masked_db[0] & leftmost_mask) {
 226                 printf("%s: invalid pss padding ", __func__);
 227                 printf("(leftmost bit of maskedDB not zero)\n");
 228                 ret = -EINVAL;
 229                 goto out;
 230         }
 231
 232         /* step 7 */
 233         mask_generation_function1(checksum, h, h_len, db_mask, db_mask_len);
 234
 235         /* step 8 */
 236         for (i = 0; i < db_len; i++)
 237                 db[i] = masked_db[i] ^ db_mask[i];
 238
 239         /* step 9 */
 240         db[0] &= 0xff >> leftmost_bits;
 241
 242         /* step 10 */
 243         if (db[0] != 0x01) {
 244                 printf("%s: invalid pss padding ", __func__);
 245                 printf("(leftmost byte of db isn't 0x01)\n");
 246                 ret = EINVAL;
 247                 goto out;
 248         }
 249
 250         /* step 11 */
 251         memcpy(salt, &db[1], salt_len);
 252
 253         /* step 12 & 13 */
 254         compute_hash_prime(checksum, pad_zero, 8,
 255                            (uint8_t *)hash, hash_len,
 256                            salt, salt_len, hprime);
 257
 258         /* step 14 */
 259         ret = memcmp(h, hprime, hash_len);
 260
 261 out:
 262         free(hprime);
 263         free(salt);
 264         free(db);
 265         free(db_mask);
 266         free(h);
 267         free(masked_db);
 268
 269         return ret;
 270 }
 271 #endif
 272
 273 /**
 274  * rsa_verify_key() - Verify a signature against some data using RSA Key
 275  *
 276  * Verify a RSA PKCS1.5 signature against an expected hash using
 277  * the RSA Key properties in prop structure.
 278  *
 279  * @info:       Specifies key and FIT information
 280  * @prop:       Specifies key
 281  * @sig:        Signature
 282  * @sig_len:    Number of bytes in signature
 283  * @hash:       Pointer to the expected hash
 284  * @key_len:    Number of bytes in rsa key
 285  * @return 0 if verified, -ve on error
 286  */
 287 static int rsa_verify_key(struct image_sign_info *info,
 288                           struct key_prop *prop, const uint8_t *sig,
 289                           const uint32_t sig_len, const uint8_t *hash,
 290                           const uint32_t key_len)
 291 {
 292         int ret;
 293 #if !defined(USE_HOSTCC)
 294         struct udevice *mod_exp_dev;
 295 #endif
 296         struct checksum_algo *checksum = info->checksum;
 297         struct padding_algo *padding = info->padding;
 298         int hash_len;
 299
 300         if (!prop || !sig || !hash || !checksum)
 301                 return -EIO;
 302
 303         if (sig_len != (prop->num_bits / 8)) {
 304                 debug("Signature is of incorrect length %d\n", sig_len);
 305                 return -EINVAL;
 306         }
 307
 308         debug("Checksum algorithm: %s", checksum->name);
 309
 310         /* Sanity check for stack size */
 311         if (sig_len > RSA_MAX_SIG_BITS / 8) {
 312                 debug("Signature length %u exceeds maximum %d\n", sig_len,
 313                       RSA_MAX_SIG_BITS / 8);
 314                 return -EINVAL;
 315         }
 316
 317         uint8_t buf[sig_len];
 318         hash_len = checksum->checksum_len;
 319
 320 #if !defined(USE_HOSTCC)
 321         ret = uclass_get_device(UCLASS_MOD_EXP, 0, &mod_exp_dev);
 322         if (ret) {
 323                 printf("RSA: Can't find Modular Exp implementation\n");
 324                 return -EINVAL;
 325         }
 326
 327         ret = rsa_mod_exp(mod_exp_dev, sig, sig_len, prop, buf);
 328 #else
 329         ret = rsa_mod_exp_sw(sig, sig_len, prop, buf);
 330 #endif
 331         if (ret) {
 332                 debug("Error in Modular exponentation\n");
 333                 return ret;
 334         }
 335
 336         ret = padding->verify(info, buf, key_len, hash, hash_len);
 337         if (ret) {
 338                 debug("In RSAVerify(): padding check failed!\n");
 339                 return ret;
 340         }
 341
 342         return 0;
 343 }
 344
 345 /**
 346  * rsa_verify_with_keynode() - Verify a signature against some data using
 347  * information in node with prperties of RSA Key like modulus, exponent etc.
 348  *
 349  * Parse sign-node and fill a key_prop structure with properties of the
 350  * key.  Verify a RSA PKCS1.5 signature against an expected hash using
 351  * the properties parsed
 352  *
 353  * @info:       Specifies key and FIT information
 354  * @hash:       Pointer to the expected hash
 355  * @sig:        Signature
 356  * @sig_len:    Number of bytes in signature
 357  * @node:       Node having the RSA Key properties
 358  * @return 0 if verified, -ve on error
 359  */
 360 static int rsa_verify_with_keynode(struct image_sign_info *info,
 361                                    const void *hash, uint8_t *sig,
 362                                    uint sig_len, int node)
 363 {
 364         const void *blob = info->fdt_blob;
 365         struct key_prop prop;
 366         int length;
 367         int ret = 0;
 368
 369         if (node < 0) {
 370                 debug("%s: Skipping invalid node", __func__);
 371                 return -EBADF;
 372         }
 373
 374         prop.num_bits = fdtdec_get_int(blob, node, "rsa,num-bits", 0);
 375
 376         prop.n0inv = fdtdec_get_int(blob, node, "rsa,n0-inverse", 0);
 377
 378         prop.public_exponent = fdt_getprop(blob, node, "rsa,exponent", &length);
 379         if (!prop.public_exponent || length < sizeof(uint64_t))
 380                 prop.public_exponent = NULL;
 381
 382         prop.exp_len = sizeof(uint64_t);
 383
 384         prop.modulus = fdt_getprop(blob, node, "rsa,modulus", NULL);
 385
 386         prop.rr = fdt_getprop(blob, node, "rsa,r-squared", NULL);
 387
 388         if (!prop.num_bits || !prop.modulus) {
 389                 debug("%s: Missing RSA key info", __func__);
 390                 return -EFAULT;
 391         }
 392
 393         ret = rsa_verify_key(info, &prop, sig, sig_len, hash,
 394                              info->crypto->key_len);
 395
 396         return ret;
 397 }
 398
 399 int rsa_verify(struct image_sign_info *info,
 400                const struct image_region region[], int region_count,
 401                uint8_t *sig, uint sig_len)
 402 {
 403         const void *blob = info->fdt_blob;
 404         /* Reserve memory for maximum checksum-length */
 405         uint8_t hash[info->crypto->key_len];
 406         int ndepth, noffset;
 407         int sig_node, node;
 408         char name[100];
 409         int ret;
 410
 411         /*
 412          * Verify that the checksum-length does not exceed the
 413          * rsa-signature-length
 414          */
 415         if (info->checksum->checksum_len >
 416             info->crypto->key_len) {
 417                 debug("%s: invlaid checksum-algorithm %s for %s\n",
 418                       __func__, info->checksum->name, info->crypto->name);
 419                 return -EINVAL;
 420         }
 421
 422         sig_node = fdt_subnode_offset(blob, 0, FIT_SIG_NODENAME);
 423         if (sig_node < 0) {
 424                 debug("%s: No signature node found\n", __func__);
 425                 return -ENOENT;
 426         }
 427
 428         /* Calculate checksum with checksum-algorithm */
 429         ret = info->checksum->calculate(info->checksum->name,
 430                                         region, region_count, hash);
 431         if (ret < 0) {
 432                 debug("%s: Error in checksum calculation\n", __func__);
 433                 return -EINVAL;
 434         }
 435
 436         /* See if we must use a particular key */
 437         if (info->required_keynode != -1) {
 438                 ret = rsa_verify_with_keynode(info, hash, sig, sig_len,
 439                         info->required_keynode);
 440                 if (!ret)
 441                         return ret;
 442         }
 443
 444         /* Look for a key that matches our hint */
 445         snprintf(name, sizeof(name), "key-%s", info->keyname);
 446         node = fdt_subnode_offset(blob, sig_node, name);
 447         ret = rsa_verify_with_keynode(info, hash, sig, sig_len, node);
 448         if (!ret)
 449                 return ret;
 450
 451         /* No luck, so try each of the keys in turn */
 452         for (ndepth = 0, noffset = fdt_next_node(info->fit, sig_node, &ndepth);
 453                         (noffset >= 0) && (ndepth > 0);
 454                         noffset = fdt_next_node(info->fit, noffset, &ndepth)) {
 455                 if (ndepth == 1 && noffset != node) {
 456                         ret = rsa_verify_with_keynode(info, hash, sig, sig_len,
 457                                                       noffset);
 458                         if (!ret)
 459                                 break;
 460                 }
 461         }
 462
 463         return ret;
 464 }