src/third_party/boringssl/src/ssl/test/runner/prf.go

   1 // Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
   2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
   3 // license that can be found in the LICENSE file.
   4
   5 package main
   6
   7 import (
   8         "crypto"
   9         "crypto/hmac"
  10         "crypto/md5"
  11         "crypto/sha1"
  12         "crypto/sha256"
  13         "crypto/sha512"
  14         "errors"
  15         "hash"
  16 )
  17
  18 // Split a premaster secret in two as specified in RFC 4346, section 5.
  19 func splitPreMasterSecret(secret []byte) (s1, s2 []byte) {
  20         s1 = secret[0 : (len(secret)+1)/2]
  21         s2 = secret[len(secret)/2:]
  22         return
  23 }
  24
  25 // pHash implements the P_hash function, as defined in RFC 4346, section 5.
  26 func pHash(result, secret, seed []byte, hash func() hash.Hash) {
  27         h := hmac.New(hash, secret)
  28         h.Write(seed)
  29         a := h.Sum(nil)
  30
  31         j := 0
  32         for j < len(result) {
  33                 h.Reset()
  34                 h.Write(a)
  35                 h.Write(seed)
  36                 b := h.Sum(nil)
  37                 todo := len(b)
  38                 if j+todo > len(result) {
  39                         todo = len(result) - j
  40                 }
  41                 copy(result[j:j+todo], b)
  42                 j += todo
  43
  44                 h.Reset()
  45                 h.Write(a)
  46                 a = h.Sum(nil)
  47         }
  48 }
  49
  50 // prf10 implements the TLS 1.0 pseudo-random function, as defined in RFC 2246, section 5.
  51 func prf10(result, secret, label, seed []byte) {
  52         hashSHA1 := sha1.New
  53         hashMD5 := md5.New
  54
  55         labelAndSeed := make([]byte, len(label)+len(seed))
  56         copy(labelAndSeed, label)
  57         copy(labelAndSeed[len(label):], seed)
  58
  59         s1, s2 := splitPreMasterSecret(secret)
  60         pHash(result, s1, labelAndSeed, hashMD5)
  61         result2 := make([]byte, len(result))
  62         pHash(result2, s2, labelAndSeed, hashSHA1)
  63
  64         for i, b := range result2 {
  65                 result[i] ^= b
  66         }
  67 }
  68
  69 // prf12 implements the TLS 1.2 pseudo-random function, as defined in RFC 5246, section 5.
  70 func prf12(hashFunc func() hash.Hash) func(result, secret, label, seed []byte) {
  71         return func(result, secret, label, seed []byte) {
  72                 labelAndSeed := make([]byte, len(label)+len(seed))
  73                 copy(labelAndSeed, label)
  74                 copy(labelAndSeed[len(label):], seed)
  75
  76                 pHash(result, secret, labelAndSeed, hashFunc)
  77         }
  78 }
  79
  80 // prf30 implements the SSL 3.0 pseudo-random function, as defined in
  81 // www.mozilla.org/projects/security/pki/nss/ssl/draft302.txt section 6.
  82 func prf30(result, secret, label, seed []byte) {
  83         hashSHA1 := sha1.New()
  84         hashMD5 := md5.New()
  85
  86         done := 0
  87         i := 0
  88         // RFC5246 section 6.3 says that the largest PRF output needed is 128
  89         // bytes. Since no more ciphersuites will be added to SSLv3, this will
  90         // remain true. Each iteration gives us 16 bytes so 10 iterations will
  91         // be sufficient.
  92         var b [11]byte
  93         for done < len(result) {
  94                 for j := 0; j <= i; j++ {
  95                         b[j] = 'A' + byte(i)
  96                 }
  97
  98                 hashSHA1.Reset()
  99                 hashSHA1.Write(b[:i+1])
 100                 hashSHA1.Write(secret)
 101                 hashSHA1.Write(seed)
 102                 digest := hashSHA1.Sum(nil)
 103
 104                 hashMD5.Reset()
 105                 hashMD5.Write(secret)
 106                 hashMD5.Write(digest)
 107
 108                 done += copy(result[done:], hashMD5.Sum(nil))
 109                 i++
 110         }
 111 }
 112
 113 const (
 114         tlsRandomLength      = 32 // Length of a random nonce in TLS 1.1.
 115         masterSecretLength   = 48 // Length of a master secret in TLS 1.1.
 116         finishedVerifyLength = 12 // Length of verify_data in a Finished message.
 117 )
 118
 119 var masterSecretLabel = []byte("master secret")
 120 var keyExpansionLabel = []byte("key expansion")
 121 var clientFinishedLabel = []byte("client finished")
 122 var serverFinishedLabel = []byte("server finished")
 123
 124 func prfForVersion(version uint16, suite *cipherSuite) func(result, secret, label, seed []byte) {
 125         switch version {
 126         case VersionSSL30:
 127                 return prf30
 128         case VersionTLS10, VersionTLS11:
 129                 return prf10
 130         case VersionTLS12:
 131                 if suite.flags&suiteSHA384 != 0 {
 132                         return prf12(sha512.New384)
 133                 }
 134                 return prf12(sha256.New)
 135         default:
 136                 panic("unknown version")
 137         }
 138 }
 139
 140 // masterFromPreMasterSecret generates the master secret from the pre-master
 141 // secret. See http://tools.ietf.org/html/rfc5246#section-8.1
 142 func masterFromPreMasterSecret(version uint16, suite *cipherSuite, preMasterSecret, clientRandom, serverRandom []byte) []byte {
 143         var seed [tlsRandomLength * 2]byte
 144         copy(seed[0:len(clientRandom)], clientRandom)
 145         copy(seed[len(clientRandom):], serverRandom)
 146         masterSecret := make([]byte, masterSecretLength)
 147         prfForVersion(version, suite)(masterSecret, preMasterSecret, masterSecretLabel, seed[0:])
 148         return masterSecret
 149 }
 150
 151 // keysFromMasterSecret generates the connection keys from the master
 152 // secret, given the lengths of the MAC key, cipher key and IV, as defined in
 153 // RFC 2246, section 6.3.
 154 func keysFromMasterSecret(version uint16, suite *cipherSuite, masterSecret, clientRandom, serverRandom []byte, macLen, keyLen, ivLen int) (clientMAC, serverMAC, clientKey, serverKey, clientIV, serverIV []byte) {
 155         var seed [tlsRandomLength * 2]byte
 156         copy(seed[0:len(clientRandom)], serverRandom)
 157         copy(seed[len(serverRandom):], clientRandom)
 158
 159         n := 2*macLen + 2*keyLen + 2*ivLen
 160         keyMaterial := make([]byte, n)
 161         prfForVersion(version, suite)(keyMaterial, masterSecret, keyExpansionLabel, seed[0:])
 162         clientMAC = keyMaterial[:macLen]
 163         keyMaterial = keyMaterial[macLen:]
 164         serverMAC = keyMaterial[:macLen]
 165         keyMaterial = keyMaterial[macLen:]
 166         clientKey = keyMaterial[:keyLen]
 167         keyMaterial = keyMaterial[keyLen:]
 168         serverKey = keyMaterial[:keyLen]
 169         keyMaterial = keyMaterial[keyLen:]
 170         clientIV = keyMaterial[:ivLen]
 171         keyMaterial = keyMaterial[ivLen:]
 172         serverIV = keyMaterial[:ivLen]
 173         return
 174 }
 175
 176 func newFinishedHash(version uint16, cipherSuite *cipherSuite) finishedHash {
 177         if version >= VersionTLS12 {
 178                 newHash := sha256.New
 179                 if cipherSuite.flags&suiteSHA384 != 0 {
 180                         newHash = sha512.New384
 181                 }
 182
 183                 return finishedHash{newHash(), newHash(), nil, nil, version, prf12(newHash)}
 184         }
 185         return finishedHash{sha1.New(), sha1.New(), md5.New(), md5.New(), version, prf10}
 186 }
 187
 188 // A finishedHash calculates the hash of a set of handshake messages suitable
 189 // for including in a Finished message.
 190 type finishedHash struct {
 191         client hash.Hash
 192         server hash.Hash
 193
 194         // Prior to TLS 1.2, an additional MD5 hash is required.
 195         clientMD5 hash.Hash
 196         serverMD5 hash.Hash
 197
 198         version uint16
 199         prf     func(result, secret, label, seed []byte)
 200 }
 201
 202 func (h finishedHash) Write(msg []byte) (n int, err error) {
 203         h.client.Write(msg)
 204         h.server.Write(msg)
 205
 206         if h.version < VersionTLS12 {
 207                 h.clientMD5.Write(msg)
 208                 h.serverMD5.Write(msg)
 209         }
 210         return len(msg), nil
 211 }
 212
 213 // finishedSum30 calculates the contents of the verify_data member of a SSLv3
 214 // Finished message given the MD5 and SHA1 hashes of a set of handshake
 215 // messages.
 216 func finishedSum30(md5, sha1 hash.Hash, masterSecret []byte, magic [4]byte) []byte {
 217         md5.Write(magic[:])
 218         md5.Write(masterSecret)
 219         md5.Write(ssl30Pad1[:])
 220         md5Digest := md5.Sum(nil)
 221
 222         md5.Reset()
 223         md5.Write(masterSecret)
 224         md5.Write(ssl30Pad2[:])
 225         md5.Write(md5Digest)
 226         md5Digest = md5.Sum(nil)
 227
 228         sha1.Write(magic[:])
 229         sha1.Write(masterSecret)
 230         sha1.Write(ssl30Pad1[:40])
 231         sha1Digest := sha1.Sum(nil)
 232
 233         sha1.Reset()
 234         sha1.Write(masterSecret)
 235         sha1.Write(ssl30Pad2[:40])
 236         sha1.Write(sha1Digest)
 237         sha1Digest = sha1.Sum(nil)
 238
 239         ret := make([]byte, len(md5Digest)+len(sha1Digest))
 240         copy(ret, md5Digest)
 241         copy(ret[len(md5Digest):], sha1Digest)
 242         return ret
 243 }
 244
 245 var ssl3ClientFinishedMagic = [4]byte{0x43, 0x4c, 0x4e, 0x54}
 246 var ssl3ServerFinishedMagic = [4]byte{0x53, 0x52, 0x56, 0x52}
 247
 248 // clientSum returns the contents of the verify_data member of a client's
 249 // Finished message.
 250 func (h finishedHash) clientSum(masterSecret []byte) []byte {
 251         if h.version == VersionSSL30 {
 252                 return finishedSum30(h.clientMD5, h.client, masterSecret, ssl3ClientFinishedMagic)
 253         }
 254
 255         out := make([]byte, finishedVerifyLength)
 256         if h.version >= VersionTLS12 {
 257                 seed := h.client.Sum(nil)
 258                 h.prf(out, masterSecret, clientFinishedLabel, seed)
 259         } else {
 260                 seed := make([]byte, 0, md5.Size+sha1.Size)
 261                 seed = h.clientMD5.Sum(seed)
 262                 seed = h.client.Sum(seed)
 263                 h.prf(out, masterSecret, clientFinishedLabel, seed)
 264         }
 265         return out
 266 }
 267
 268 // serverSum returns the contents of the verify_data member of a server's
 269 // Finished message.
 270 func (h finishedHash) serverSum(masterSecret []byte) []byte {
 271         if h.version == VersionSSL30 {
 272                 return finishedSum30(h.serverMD5, h.server, masterSecret, ssl3ServerFinishedMagic)
 273         }
 274
 275         out := make([]byte, finishedVerifyLength)
 276         if h.version >= VersionTLS12 {
 277                 seed := h.server.Sum(nil)
 278                 h.prf(out, masterSecret, serverFinishedLabel, seed)
 279         } else {
 280                 seed := make([]byte, 0, md5.Size+sha1.Size)
 281                 seed = h.serverMD5.Sum(seed)
 282                 seed = h.server.Sum(seed)
 283                 h.prf(out, masterSecret, serverFinishedLabel, seed)
 284         }
 285         return out
 286 }
 287
 288 // selectClientCertSignatureAlgorithm returns a signatureAndHash to sign a
 289 // client's CertificateVerify with, or an error if none can be found.
 290 func (h finishedHash) selectClientCertSignatureAlgorithm(serverList []signatureAndHash, sigType uint8) (signatureAndHash, error) {
 291         if h.version < VersionTLS12 {
 292                 // Nothing to negotiate before TLS 1.2.
 293                 return signatureAndHash{sigType, 0}, nil
 294         }
 295
 296         for _, v := range serverList {
 297                 if v.signature == sigType && v.hash == hashSHA256 {
 298                         return v, nil
 299                 }
 300         }
 301         return signatureAndHash{}, errors.New("tls: no supported signature algorithm found for signing client certificate")
 302 }
 303
 304 // hashForClientCertificate returns a digest, hash function, and TLS 1.2 hash
 305 // id suitable for signing by a TLS client certificate.
 306 func (h finishedHash) hashForClientCertificate(signatureAndHash signatureAndHash) ([]byte, crypto.Hash, error) {
 307         if h.version >= VersionTLS12 {
 308                 if signatureAndHash.hash != hashSHA256 {
 309                         return nil, 0, errors.New("tls: unsupported hash function for client certificate")
 310                 }
 311                 digest := h.server.Sum(nil)
 312                 return digest, crypto.SHA256, nil
 313         }
 314         if signatureAndHash.signature == signatureECDSA {
 315                 digest := h.server.Sum(nil)
 316                 return digest, crypto.SHA1, nil
 317         }
 318
 319         digest := make([]byte, 0, 36)
 320         digest = h.serverMD5.Sum(digest)
 321         digest = h.server.Sum(digest)
 322         return digest, crypto.MD5SHA1, nil
 323 }