ssh-rsa.c

   1 /* $OpenBSD: ssh-rsa.c,v 1.66 2018/02/14 16:27:24 jsing Exp $ */
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2000, 2003 Markus Friedl <markus@openbsd.org>
   4  *
   5  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
   6  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
   7  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
   8  *
   9  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
  10  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
  11  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
  12  * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
  13  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
  14  * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
  15  * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
  16  */
  17
  18 #include "includes.h"
  19
  20 #ifdef WITH_OPENSSL
  21
  22 #include <sys/types.h>
  23
  24 #include <openssl/evp.h>
  25 #include <openssl/err.h>
  26
  27 #include <stdarg.h>
  28 #include <string.h>
  29
  30 #include "sshbuf.h"
  31 #include "compat.h"
  32 #include "ssherr.h"
  33 #define SSHKEY_INTERNAL
  34 #include "sshkey.h"
  35 #include "digest.h"
  36 #include "log.h"
  37
  38 static int openssh_RSA_verify(int, u_char *, size_t, u_char *, size_t, RSA *);
  39
  40 static const char *
  41 rsa_hash_alg_ident(int hash_alg)
  42 {
  43         switch (hash_alg) {
  44         case SSH_DIGEST_SHA1:
  45                 return "ssh-rsa";
  46         case SSH_DIGEST_SHA256:
  47                 return "rsa-sha2-256";
  48         case SSH_DIGEST_SHA512:
  49                 return "rsa-sha2-512";
  50         }
  51         return NULL;
  52 }
  53
  54 static int
  55 rsa_hash_alg_from_ident(const char *ident)
  56 {
  57         if (strcmp(ident, "ssh-rsa") == 0 ||
  58             strcmp(ident, "ssh-rsa-cert-v01@openssh.com") == 0)
  59                 return SSH_DIGEST_SHA1;
  60         if (strcmp(ident, "rsa-sha2-256") == 0)
  61                 return SSH_DIGEST_SHA256;
  62         if (strcmp(ident, "rsa-sha2-512") == 0)
  63                 return SSH_DIGEST_SHA512;
  64         return -1;
  65 }
  66
  67 static int
  68 rsa_hash_alg_nid(int type)
  69 {
  70         switch (type) {
  71         case SSH_DIGEST_SHA1:
  72                 return NID_sha1;
  73         case SSH_DIGEST_SHA256:
  74                 return NID_sha256;
  75         case SSH_DIGEST_SHA512:
  76                 return NID_sha512;
  77         default:
  78                 return -1;
  79         }
  80 }
  81
  82 int
  83 ssh_rsa_generate_additional_parameters(struct sshkey *key)
  84 {
  85         BIGNUM *aux = NULL;
  86         BN_CTX *ctx = NULL;
  87         int r;
  88
  89         if (key == NULL || key->rsa == NULL ||
  90             sshkey_type_plain(key->type) != KEY_RSA)
  91                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
  92
  93         if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  94                 return SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
  95         if ((aux = BN_new()) == NULL) {
  96                 r = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
  97                 goto out;
  98         }
  99         BN_set_flags(aux, BN_FLG_CONSTTIME);
 100
 101         {
 102         const BIGNUM *q, *d, *p;
 103         BIGNUM *dmq1=NULL, *dmp1=NULL;
 104         if ((dmq1 = BN_new()) == NULL ||
 105             (dmp1 = BN_new()) == NULL ) {
 106                 r = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 107                 goto out;
 108         }
 109         RSA_get0_key(key->rsa, NULL, NULL, &d);
 110         RSA_get0_factors(key->rsa, &p, &q);
 111         if ((BN_sub(aux, q, BN_value_one()) == 0) ||
 112             (BN_mod(dmq1, d, aux, ctx) == 0) ||
 113             (BN_sub(aux, p, BN_value_one()) == 0) ||
 114             (BN_mod(dmp1, d, aux, ctx) == 0) ||
 115             RSA_set0_crt_params(key->rsa, dmp1, dmq1, NULL) == 0) {
 116                 r = SSH_ERR_LIBCRYPTO_ERROR;
 117                 BN_clear_free(dmp1);
 118                 BN_clear_free(dmq1);
 119                 goto out;
 120         }
 121         }
 122         r = 0;
 123  out:
 124         BN_clear_free(aux);
 125         BN_CTX_free(ctx);
 126         return r;
 127 }
 128
 129 /* RSASSA-PKCS1-v1_5 (PKCS #1 v2.0 signature) with SHA1 */
 130 int
 131 ssh_rsa_sign(const struct sshkey *key, u_char **sigp, size_t *lenp,
 132     const u_char *data, size_t datalen, const char *alg_ident)
 133 {
 134         u_char digest[SSH_DIGEST_MAX_LENGTH], *sig = NULL;
 135         size_t slen = 0;
 136         u_int dlen, len;
 137         int nid, hash_alg, ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 138         struct sshbuf *b = NULL;
 139
 140         if (lenp != NULL)
 141                 *lenp = 0;
 142         if (sigp != NULL)
 143                 *sigp = NULL;
 144
 145         if (alg_ident == NULL || strlen(alg_ident) == 0)
 146                 hash_alg = SSH_DIGEST_SHA1;
 147         else
 148                 hash_alg = rsa_hash_alg_from_ident(alg_ident);
 149         if (key == NULL || key->rsa == NULL || hash_alg == -1 ||
 150             sshkey_type_plain(key->type) != KEY_RSA)
 151                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 152         if (RSA_bits(key->rsa) < SSH_RSA_MINIMUM_MODULUS_SIZE)
 153                 return SSH_ERR_KEY_LENGTH;
 154         slen = RSA_size(key->rsa);
 155         if (slen <= 0 || slen > SSHBUF_MAX_BIGNUM)
 156                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 157
 158         /* hash the data */
 159         nid = rsa_hash_alg_nid(hash_alg);
 160         if ((dlen = ssh_digest_bytes(hash_alg)) == 0)
 161                 return SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 162         if ((ret = ssh_digest_memory(hash_alg, data, datalen,
 163             digest, sizeof(digest))) != 0)
 164                 goto out;
 165
 166         if ((sig = malloc(slen)) == NULL) {
 167                 ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 168                 goto out;
 169         }
 170
 171         if (RSA_sign(nid, digest, dlen, sig, &len, key->rsa) != 1) {
 172                 ret = SSH_ERR_LIBCRYPTO_ERROR;
 173                 goto out;
 174         }
 175         if (len < slen) {
 176                 size_t diff = slen - len;
 177                 memmove(sig + diff, sig, len);
 178                 explicit_bzero(sig, diff);
 179         } else if (len > slen) {
 180                 ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 181                 goto out;
 182         }
 183         /* encode signature */
 184         if ((b = sshbuf_new()) == NULL) {
 185                 ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 186                 goto out;
 187         }
 188         if ((ret = sshbuf_put_cstring(b, rsa_hash_alg_ident(hash_alg))) != 0 ||
 189             (ret = sshbuf_put_string(b, sig, slen)) != 0)
 190                 goto out;
 191         len = sshbuf_len(b);
 192         if (sigp != NULL) {
 193                 if ((*sigp = malloc(len)) == NULL) {
 194                         ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 195                         goto out;
 196                 }
 197                 memcpy(*sigp, sshbuf_ptr(b), len);
 198         }
 199         if (lenp != NULL)
 200                 *lenp = len;
 201         ret = 0;
 202  out:
 203         explicit_bzero(digest, sizeof(digest));
 204         freezero(sig, slen);
 205         sshbuf_free(b);
 206         return ret;
 207 }
 208
 209 int
 210 ssh_rsa_verify(const struct sshkey *key,
 211     const u_char *sig, size_t siglen, const u_char *data, size_t datalen,
 212     const char *alg)
 213 {
 214         char *sigtype = NULL;
 215         int hash_alg, ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 216         size_t len = 0, diff, modlen, dlen;
 217         struct sshbuf *b = NULL;
 218         u_char digest[SSH_DIGEST_MAX_LENGTH], *osigblob, *sigblob = NULL;
 219
 220         if (key == NULL || key->rsa == NULL ||
 221             sshkey_type_plain(key->type) != KEY_RSA ||
 222             sig == NULL || siglen == 0)
 223                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 224         if (RSA_bits(key->rsa) < SSH_RSA_MINIMUM_MODULUS_SIZE)
 225                 return SSH_ERR_KEY_LENGTH;
 226
 227         if ((b = sshbuf_from(sig, siglen)) == NULL)
 228                 return SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 229         if (sshbuf_get_cstring(b, &sigtype, NULL) != 0) {
 230                 ret = SSH_ERR_INVALID_FORMAT;
 231                 goto out;
 232         }
 233         /* XXX djm: need cert types that reliably yield SHA-2 signatures */
 234         if (alg != NULL && strcmp(alg, sigtype) != 0 &&
 235             strcmp(alg, "ssh-rsa-cert-v01@openssh.com") != 0) {
 236                 error("%s: RSA signature type mismatch: "
 237                     "expected %s received %s", __func__, alg, sigtype);
 238                 ret = SSH_ERR_SIGNATURE_INVALID;
 239                 goto out;
 240         }
 241         if ((hash_alg = rsa_hash_alg_from_ident(sigtype)) == -1) {
 242                 ret = SSH_ERR_KEY_TYPE_MISMATCH;
 243                 goto out;
 244         }
 245         if (sshbuf_get_string(b, &sigblob, &len) != 0) {
 246                 ret = SSH_ERR_INVALID_FORMAT;
 247                 goto out;
 248         }
 249         if (sshbuf_len(b) != 0) {
 250                 ret = SSH_ERR_UNEXPECTED_TRAILING_DATA;
 251                 goto out;
 252         }
 253         /* RSA_verify expects a signature of RSA_size */
 254         modlen = RSA_size(key->rsa);
 255         if (len > modlen) {
 256                 ret = SSH_ERR_KEY_BITS_MISMATCH;
 257                 goto out;
 258         } else if (len < modlen) {
 259                 diff = modlen - len;
 260                 osigblob = sigblob;
 261                 if ((sigblob = realloc(sigblob, modlen)) == NULL) {
 262                         sigblob = osigblob; /* put it back for clear/free */
 263                         ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 264                         goto out;
 265                 }
 266                 memmove(sigblob + diff, sigblob, len);
 267                 explicit_bzero(sigblob, diff);
 268                 len = modlen;
 269         }
 270         if ((dlen = ssh_digest_bytes(hash_alg)) == 0) {
 271                 ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 272                 goto out;
 273         }
 274         if ((ret = ssh_digest_memory(hash_alg, data, datalen,
 275             digest, sizeof(digest))) != 0)
 276                 goto out;
 277
 278         ret = openssh_RSA_verify(hash_alg, digest, dlen, sigblob, len,
 279             key->rsa);
 280  out:
 281         freezero(sigblob, len);
 282         free(sigtype);
 283         sshbuf_free(b);
 284         explicit_bzero(digest, sizeof(digest));
 285         return ret;
 286 }
 287
 288 /*
 289  * See:
 290  * http://www.rsasecurity.com/rsalabs/pkcs/pkcs-1/
 291  * ftp://ftp.rsasecurity.com/pub/pkcs/pkcs-1/pkcs-1v2-1.asn
 292  */
 293
 294 /*
 295  * id-sha1 OBJECT IDENTIFIER ::= { iso(1) identified-organization(3)
 296  *      oiw(14) secsig(3) algorithms(2) 26 }
 297  */
 298 static const u_char id_sha1[] = {
 299         0x30, 0x21, /* type Sequence, length 0x21 (33) */
 300         0x30, 0x09, /* type Sequence, length 0x09 */
 301         0x06, 0x05, /* type OID, length 0x05 */
 302         0x2b, 0x0e, 0x03, 0x02, 0x1a, /* id-sha1 OID */
 303         0x05, 0x00, /* NULL */
 304         0x04, 0x14  /* Octet string, length 0x14 (20), followed by sha1 hash */
 305 };
 306
 307 /*
 308  * See http://csrc.nist.gov/groups/ST/crypto_apps_infra/csor/algorithms.html
 309  * id-sha256 OBJECT IDENTIFIER ::= { joint-iso-itu-t(2) country(16) us(840)
 310  *      organization(1) gov(101) csor(3) nistAlgorithm(4) hashAlgs(2)
 311  *      id-sha256(1) }
 312  */
 313 static const u_char id_sha256[] = {
 314         0x30, 0x31, /* type Sequence, length 0x31 (49) */
 315         0x30, 0x0d, /* type Sequence, length 0x0d (13) */
 316         0x06, 0x09, /* type OID, length 0x09 */
 317         0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x01, /* id-sha256 */
 318         0x05, 0x00, /* NULL */
 319         0x04, 0x20  /* Octet string, length 0x20 (32), followed by sha256 hash */
 320 };
 321
 322 /*
 323  * See http://csrc.nist.gov/groups/ST/crypto_apps_infra/csor/algorithms.html
 324  * id-sha512 OBJECT IDENTIFIER ::= { joint-iso-itu-t(2) country(16) us(840)
 325  *      organization(1) gov(101) csor(3) nistAlgorithm(4) hashAlgs(2)
 326  *      id-sha256(3) }
 327  */
 328 static const u_char id_sha512[] = {
 329         0x30, 0x51, /* type Sequence, length 0x51 (81) */
 330         0x30, 0x0d, /* type Sequence, length 0x0d (13) */
 331         0x06, 0x09, /* type OID, length 0x09 */
 332         0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x03, /* id-sha512 */
 333         0x05, 0x00, /* NULL */
 334         0x04, 0x40  /* Octet string, length 0x40 (64), followed by sha512 hash */
 335 };
 336
 337 static int
 338 rsa_hash_alg_oid(int hash_alg, const u_char **oidp, size_t *oidlenp)
 339 {
 340         switch (hash_alg) {
 341         case SSH_DIGEST_SHA1:
 342                 *oidp = id_sha1;
 343                 *oidlenp = sizeof(id_sha1);
 344                 break;
 345         case SSH_DIGEST_SHA256:
 346                 *oidp = id_sha256;
 347                 *oidlenp = sizeof(id_sha256);
 348                 break;
 349         case SSH_DIGEST_SHA512:
 350                 *oidp = id_sha512;
 351                 *oidlenp = sizeof(id_sha512);
 352                 break;
 353         default:
 354                 return SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 355         }
 356         return 0;
 357 }
 358
 359 static int
 360 openssh_RSA_verify(int hash_alg, u_char *hash, size_t hashlen,
 361     u_char *sigbuf, size_t siglen, RSA *rsa)
 362 {
 363         size_t rsasize = 0, oidlen = 0, hlen = 0;
 364         int ret, len, oidmatch, hashmatch;
 365         const u_char *oid = NULL;
 366         u_char *decrypted = NULL;
 367
 368         if ((ret = rsa_hash_alg_oid(hash_alg, &oid, &oidlen)) != 0)
 369                 return ret;
 370         ret = SSH_ERR_INTERNAL_ERROR;
 371         hlen = ssh_digest_bytes(hash_alg);
 372         if (hashlen != hlen) {
 373                 ret = SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 374                 goto done;
 375         }
 376         rsasize = RSA_size(rsa);
 377         if (rsasize <= 0 || rsasize > SSHBUF_MAX_BIGNUM ||
 378             siglen == 0 || siglen > rsasize) {
 379                 ret = SSH_ERR_INVALID_ARGUMENT;
 380                 goto done;
 381         }
 382         if ((decrypted = malloc(rsasize)) == NULL) {
 383                 ret = SSH_ERR_ALLOC_FAIL;
 384                 goto done;
 385         }
 386         if ((len = RSA_public_decrypt(siglen, sigbuf, decrypted, rsa,
 387             RSA_PKCS1_PADDING)) < 0) {
 388                 ret = SSH_ERR_LIBCRYPTO_ERROR;
 389                 goto done;
 390         }
 391         if (len < 0 || (size_t)len != hlen + oidlen) {
 392                 ret = SSH_ERR_INVALID_FORMAT;
 393                 goto done;
 394         }
 395         oidmatch = timingsafe_bcmp(decrypted, oid, oidlen) == 0;
 396         hashmatch = timingsafe_bcmp(decrypted + oidlen, hash, hlen) == 0;
 397         if (!oidmatch || !hashmatch) {
 398                 ret = SSH_ERR_SIGNATURE_INVALID;
 399                 goto done;
 400         }
 401         ret = 0;
 402 done:
 403         freezero(decrypted, rsasize);
 404         return ret;
 405 }
 406 #endif /* WITH_OPENSSL */