crypto/crypto.c

   1 /*
   2  * crypto - Tcl bindings for parts of the `nettle' crypto library
   3  * Copyright 2006 Ian Jackson
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
   7  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
   8  * License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this library; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA
  18  * 02110-1301, USA.
  19  */
  20
  21
  22 #include "chiark_tcl_crypto.h"
  23
  24 const PadOp cht_padop_entries[]= {
  25   { "un", 0, 0 },
  26   { "ua", 0, 1 },
  27   { "pn", 1, 0 },
  28   { "pa", 1, 1 },
  29   { 0 }
  30 };
  31
  32 typedef struct {
  33   HBytes_Value *hb;
  34   int pad, blocksize; /* 0 or 1 */
  35 } PadMethodClientData;
  36
  37 int cht_do_hbcrypto_pad(ClientData cd, Tcl_Interp *ip, const PadOp *op,
  38                   HBytes_Var v, Tcl_Obj *blocksz, const PadMethodInfo *meth,
  39                   int methargsc, Tcl_Obj *const *methargsv) {
  40   PadMethodClientData pmcd;
  41   int rc;
  42
  43   if (op->use_algname) {
  44     const BlockCipherAlgInfo *alg;
  45     alg= enum_lookup_cached(ip,blocksz, cht_blockcipheralginfo_entries,
  46                             "blockcipher alg for pad");
  47     if (!alg) return TCL_ERROR;
  48     pmcd.blocksize= alg->blocksize;
  49   } else {
  50     rc= Tcl_GetIntFromObj(ip, blocksz, &pmcd.blocksize);  if (rc) return rc;
  51     if (pmcd.blocksize < 1) cht_staticerr(ip, "block size must be at least 1", 0);
  52   }
  53
  54   pmcd.hb= v.hb;
  55   pmcd.pad= op->pad;
  56
  57   return meth->func(&pmcd,ip,methargsc,methargsv);
  58 }
  59
  60 int cht_do_padmethodinfo_rfc2406(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
  61                              Tcl_Obj *nxthdr_arg, int *ok) {
  62   const PadMethodClientData *pmcd= (const void*)cd;
  63   int i, rc, padlen, old_len;
  64
  65   if (pmcd->blocksize > 256)
  66     return cht_staticerr(ip, "block size too large for RFC2406 padding", 0);
  67
  68   if (pmcd->pad) {
  69     Byte *padding;
  70     HBytes_Value nxthdr;
  71
  72     rc= cht_pat_hb(ip,nxthdr_arg,&nxthdr);
  73     if (rc) return rc;
  74
  75     if (cht_hb_len(&nxthdr) != 1) return
  76       cht_staticerr(ip, "RFC2406 next header field must be exactly 1 byte", 0);
  77     padlen= pmcd->blocksize-1 - ((cht_hb_len(pmcd->hb)+1) % pmcd->blocksize);
  78     padding= cht_hb_append(pmcd->hb, padlen+2);
  79     for (i=1; i<=padlen; i++)
  80       *padding++ = i;
  81     *padding++ = padlen;
  82     *padding++ = cht_hb_data(&nxthdr)[0];
  83     *ok= 1;
  84
  85   } else {
  86     const Byte *padding, *trailer;
  87     HBytes_Value nxthdr;
  88     Tcl_Obj *nxthdr_valobj, *ro;
  89
  90     *ok= 0;
  91     old_len= cht_hb_len(pmcd->hb);  if (old_len % pmcd->blocksize) goto quit;
  92     trailer= cht_hb_unappend(pmcd->hb, 2); if (!trailer) goto quit;
  93
  94     padlen= trailer[0];
  95     cht_hb_array(&nxthdr,trailer+1,1);
  96     nxthdr_valobj= cht_ret_hb(ip,nxthdr);
  97     ro= Tcl_ObjSetVar2(ip,nxthdr_arg,0,nxthdr_valobj,TCL_LEAVE_ERR_MSG);
  98     if (!ro) { Tcl_DecrRefCount(nxthdr_valobj); return TCL_ERROR; }
  99
 100     padding= cht_hb_unappend(pmcd->hb, padlen);
 101     for (i=1; i<=padlen; i++)
 102       if (*padding++ != i) goto quit;
 103
 104     *ok= 1;
 105
 106   quit:;
 107
 108   }
 109
 110   return TCL_OK;
 111 }
 112
 113 int cht_do_padmethodinfo_pkcs5(ClientData cd, Tcl_Interp *ip, int *ok) {
 114   const PadMethodClientData *pmcd= (const void*)cd;
 115   int padlen, old_len, i;
 116
 117   if (pmcd->blocksize > 255)
 118     return cht_staticerr(ip, "block size too large for pkcs#5", 0);
 119
 120   if (pmcd->pad) {
 121
 122     Byte *padding;
 123
 124     padlen= pmcd->blocksize - (cht_hb_len(pmcd->hb) % pmcd->blocksize);
 125     padding= cht_hb_append(pmcd->hb, padlen);
 126     memset(padding, padlen, padlen);
 127
 128   } else {
 129
 130     const Byte *padding;
 131
 132     old_len= cht_hb_len(pmcd->hb);  if (old_len % pmcd->blocksize) goto bad;
 133     padding= cht_hb_unappend(pmcd->hb, 1);  if (!padding) goto bad;
 134     padlen= *padding;
 135     if (padlen < 1 || padlen > pmcd->blocksize) goto bad;
 136     padding= cht_hb_unappend(pmcd->hb, padlen-1);  if (!padding) goto bad;
 137
 138     for (i=0; i<padlen-1; i++, padding++) if (*padding != padlen) goto bad;
 139
 140   }
 141
 142   *ok= 1;
 143   return TCL_OK;
 144
 145  bad:
 146   *ok= 0;
 147   return TCL_OK;
 148 }
 149
 150 int cht_do_hbcrypto_hash(ClientData cd, Tcl_Interp *ip, const HashAlgInfo *alg,
 151                    HBytes_Value message, HBytes_Value *result) {
 152   Byte *dest;
 153
 154   dest= cht_hb_arrayspace(result,alg->hashsize);
 155   alg->oneshot(dest, cht_hb_data(&message), cht_hb_len(&message));
 156   return TCL_OK;
 157 }
 158
 159 #define OBJ_CIPHKEY(o) ((CiphKeyValue*)(o)->internalRep.otherValuePtr)
 160
 161 typedef struct {
 162   int valuelen, bufferslen;
 163   Byte *value, *buffers;
 164   const void *alg;
 165   void *alpha, *beta; /* key schedules etc.; each may be 0 */
 166 } CiphKeyValue;
 167
 168 static void freealg(CiphKeyValue *key) {
 169   TFREE(key->alpha);
 170   TFREE(key->beta);
 171 }
 172
 173 static void key_t_free(Tcl_Obj *obj) {
 174   CiphKeyValue *key= OBJ_CIPHKEY(obj);
 175   freealg(key);
 176   TFREE(key->value);
 177   TFREE(key->buffers);
 178 }
 179
 180 static void noalg(CiphKeyValue *key) {
 181   key->alg= 0;
 182   key->alpha= key->beta= 0;
 183 }
 184
 185 static void key_t_dup(Tcl_Obj *src_obj, Tcl_Obj *dup_obj) {
 186   CiphKeyValue *src= OBJ_CIPHKEY(src_obj);
 187   CiphKeyValue *dup= TALLOC(sizeof(*dup));
 188   dup->valuelen= src->valuelen;
 189   dup->value= src->valuelen ? TALLOC(src->valuelen) : 0;
 190   dup->buffers= 0; dup->bufferslen= 0;
 191   memcpy(dup->value, src->value, src->valuelen);
 192   noalg(dup);
 193   dup_obj->internalRep.otherValuePtr= dup;
 194   dup_obj->typePtr= &cht_blockcipherkey_type;
 195 }
 196
 197 static void key_t_ustr(Tcl_Obj *o) {
 198   obj_updatestr_array(o, OBJ_CIPHKEY(o)->value, OBJ_CIPHKEY(o)->valuelen);
 199 }
 200
 201 static int key_t_sfa(Tcl_Interp *ip, Tcl_Obj *o) {
 202   int rc, l;
 203   CiphKeyValue *val;
 204
 205   rc= Tcl_ConvertToType(ip,o,&cht_hbytes_type);  if (rc) return rc;
 206   val= TALLOC(sizeof(*val));
 207   val->valuelen= l= cht_hb_len(OBJ_HBYTES(o));
 208   val->value= TALLOC(l);
 209   val->buffers= 0;
 210   val->bufferslen= 0;
 211   memcpy(val->value, cht_hb_data(OBJ_HBYTES(o)), l);
 212   noalg(val);
 213
 214   cht_objfreeir(o);
 215   o->internalRep.otherValuePtr= val;
 216   o->typePtr= &cht_blockcipherkey_type;
 217
 218   return TCL_OK;
 219 }
 220
 221 Tcl_ObjType cht_blockcipherkey_type = {
 222   "blockcipher-key",
 223   key_t_free, key_t_dup, key_t_ustr, key_t_sfa
 224 };
 225
 226 static CiphKeyValue *get_key(Tcl_Interp *ip, Tcl_Obj *key_obj,
 227                              const void *alg, int want_bufferslen) {
 228   CiphKeyValue *key;
 229   int rc;
 230
 231   rc= Tcl_ConvertToType(ip,key_obj,&cht_blockcipherkey_type);  if (rc) return 0;
 232   key= OBJ_CIPHKEY(key_obj);
 233
 234   if (key->alg != alg) {
 235     freealg(key);
 236     noalg(key);
 237     key->alg= alg;
 238   }
 239
 240   if (key->bufferslen < want_bufferslen) {
 241     TFREE(key->buffers);
 242     key->buffers= TALLOC(want_bufferslen);
 243     key->bufferslen= want_bufferslen;
 244   }
 245   return key;
 246 }
 247
 248 int cht_do_hbcrypto_blockcipher(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 249                           const BlockCipherOp *op,
 250                           int objc, Tcl_Obj *const *objv) {
 251   return op->func((void*)op,ip,objc,objv);
 252 }
 253
 254 static int blockcipher_prep(Tcl_Interp *ip, Tcl_Obj *key_obj,
 255                             const HBytes_Value *iv, int decrypt,
 256                             const BlockCipherAlgInfo *alg,
 257                             const BlockCipherModeInfo *mode, int data_len,
 258                             const CiphKeyValue **key_r, const void **sched_r,
 259                             const Byte **iv_r, int *iv_lenbytes_r,
 260                             Byte **buffers_r, int *nblocks_r) {
 261   void *sched, **schedp;
 262   int want_bufferslen, want_iv;
 263   int rc;
 264   CiphKeyValue *key;
 265
 266   if (data_len % alg->blocksize)
 267     return cht_staticerr(ip, "block cipher input not whole number of blocks",
 268                      "HBYTES BLOCKCIPHER LENGTH");
 269
 270   want_bufferslen= alg->blocksize * (mode->buf_blocks + mode->iv_blocks);
 271   key= get_key(ip, key_obj, alg, want_bufferslen);  if (!key) return TCL_ERROR;
 272
 273   schedp= (alg->decrypt.make_schedule==alg->encrypt.make_schedule
 274            || !decrypt) ? &key->alpha : &key->beta;
 275   sched= *schedp;
 276   if (!sched) {
 277     if (key->valuelen < alg->key_min)
 278       return cht_staticerr(ip, "key too short", "HBYTES BLOCKCIPHER PARAMS");
 279     if (key->valuelen > alg->key_max)
 280       return cht_staticerr(ip, "key too long", "HBYTES BLOCKCIPHER PARAMS");
 281
 282     sched= TALLOC(alg->schedule_size);
 283     (decrypt ? &alg->decrypt : &alg->encrypt)->make_schedule
 284       (sched, key->value, key->valuelen);
 285     *schedp= sched;
 286   }
 287
 288   want_iv= alg->blocksize * mode->iv_blocks;
 289   if (!want_iv) {
 290     if (!cht_hb_issentinel(iv))
 291       return cht_staticerr(ip,"iv supplied but mode does not take one", 0);
 292   } else if (cht_hb_issentinel(iv)) {
 293     if (decrypt) return cht_staticerr(ip,"must supply iv when decrypting", 0);
 294     rc= cht_get_urandom(ip, key->buffers, want_iv);
 295     if (rc) return rc;
 296   } else {
 297     int iv_supplied= cht_hb_len(iv);
 298     if (iv_supplied > want_iv)
 299       return cht_staticerr(ip, "iv too large for algorithm and mode",
 300                        "HBYTES BLOCKCIPHER PARAMS");
 301     memcpy(key->buffers, cht_hb_data(iv), iv_supplied);
 302     memset(key->buffers + iv_supplied, 0, want_iv - iv_supplied);
 303   }
 304
 305   *key_r= key;
 306   *sched_r= sched;
 307
 308   *iv_r= key->buffers;
 309   *iv_lenbytes_r= want_iv;
 310
 311   *buffers_r= key->buffers + want_iv;
 312   *nblocks_r= data_len / alg->blocksize;
 313
 314   return TCL_OK;
 315 }
 316
 317 int cht_do_blockcipherop_d(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 318                        HBytes_Var v, const BlockCipherAlgInfo *alg,
 319                        Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
 320                        HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
 321   return cht_do_blockcipherop_e(cd,ip,v,alg,key_obj,mode,iv,result);
 322 }
 323
 324 int cht_do_blockcipherop_e(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 325                        HBytes_Var v, const BlockCipherAlgInfo *alg,
 326                        Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
 327                        HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
 328   const BlockCipherOp *op= (const void*)cd;
 329   int encrypt= op->encrypt;
 330   int rc, iv_lenbytes;
 331   const CiphKeyValue *key;
 332   const char *failure;
 333   const Byte *ivbuf;
 334   Byte *buffers;
 335   const void *sched;
 336   int nblocks;
 337
 338   if (!mode->encrypt)
 339     return cht_staticerr(ip, "mode does not support encrypt/decrypt", 0);
 340
 341   rc= blockcipher_prep(ip,key_obj,&iv,!encrypt,
 342                        alg,mode, cht_hb_len(v.hb),
 343                        &key,&sched,
 344                        &ivbuf,&iv_lenbytes,
 345                        &buffers,&nblocks);
 346   if (rc) return rc;
 347
 348   failure=
 349     (encrypt ? mode->encrypt : mode->decrypt)
 350     (cht_hb_data(v.hb), nblocks, ivbuf, buffers, alg, encrypt, sched);
 351
 352   if (failure)
 353     return cht_staticerr(ip, failure, "HBYTES BLOCKCIPHER CRYPTFAIL CRYPT");
 354
 355   cht_hb_array(result, ivbuf, iv_lenbytes);
 356
 357   return TCL_OK;
 358 }
 359
 360 int cht_do_blockcipherop_mac(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 361                          HBytes_Value msg, const BlockCipherAlgInfo *alg,
 362                          Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
 363                          HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
 364   const CiphKeyValue *key;
 365   const char *failure;
 366   const Byte *ivbuf;
 367   Byte *buffers;
 368   const void *sched;
 369   int nblocks, iv_lenbytes;
 370   int rc;
 371
 372   if (!mode->mac)
 373     return cht_staticerr(ip, "mode does not support mac generation", 0);
 374
 375   rc= blockcipher_prep(ip,key_obj,&iv,0,
 376                        alg,mode, cht_hb_len(&msg),
 377                        &key,&sched,
 378                        &ivbuf,&iv_lenbytes,
 379                        &buffers,&nblocks);
 380   if (rc) return rc;
 381
 382   failure= mode->mac(cht_hb_data(&msg), nblocks, ivbuf, buffers, alg, sched);
 383   if (failure)
 384     return cht_staticerr(ip,failure, "HBYTES BLOCKCIPHER CRYPTFAIL MAC");
 385
 386   cht_hb_array(result, buffers, alg->blocksize * mode->mac_blocks);
 387
 388   return TCL_OK;
 389 }
 390
 391 int cht_do_hbcrypto_hmac(ClientData cd, Tcl_Interp *ip, const HashAlgInfo *alg,
 392                    HBytes_Value message, Tcl_Obj *key_obj,
 393                    Tcl_Obj *maclen_obj, HBytes_Value *result) {
 394   /* key->alpha = state after H(K XOR ipad <unfinished>
 395    * key->beta = state after H(K XOR opad <unfinished>
 396    * key->buffers = room for one block, or one state
 397    */
 398   CiphKeyValue *key;
 399   Byte *dest;
 400   int i, ml, rc;
 401
 402   if (maclen_obj) {
 403     rc= Tcl_GetIntFromObj(ip, maclen_obj, &ml);  if (rc) return rc;
 404     if (ml<0 || ml>alg->hashsize)
 405       return cht_staticerr(ip, "requested hmac output size out of range",
 406                        "HBYTES HMAC PARAMS");
 407   } else {
 408     ml= alg->hashsize;
 409   }
 410
 411   key= get_key(ip, key_obj, alg,
 412                alg->blocksize > alg->statesize
 413                ? alg->blocksize : alg->statesize);
 414
 415   if (!key->alpha) {
 416     assert(!key->beta);
 417
 418     if (key->valuelen > alg->blocksize)
 419       return cht_staticerr(ip, "key to hmac longer than hash block size",
 420                        "HBYTES HMAC PARAMS");
 421
 422     memcpy(key->buffers, key->value, key->valuelen);
 423     memset(key->buffers + key->valuelen, 0, alg->blocksize - key->valuelen);
 424     for (i=0; i<alg->blocksize; i++) key->buffers[i] ^= 0x36;
 425
 426     key->alpha= TALLOC(alg->statesize);
 427     alg->init(key->alpha);
 428     alg->update(key->alpha, key->buffers, alg->blocksize);
 429
 430     key->beta= TALLOC(alg->statesize);
 431     alg->init(key->beta);
 432     for (i=0; i<alg->blocksize; i++) key->buffers[i] ^= (0x5c ^ 0x36);
 433     alg->update(key->beta, key->buffers, alg->blocksize);
 434   }
 435   assert(key->beta);
 436
 437   dest= cht_hb_arrayspace(result, alg->hashsize);
 438
 439   memcpy(key->buffers, key->alpha, alg->statesize);
 440   alg->update(key->buffers, cht_hb_data(&message), cht_hb_len(&message));
 441   alg->final(key->buffers, dest);
 442
 443   memcpy(key->buffers, key->beta, alg->statesize);
 444   alg->update(key->buffers, dest, alg->hashsize);
 445   alg->final(key->buffers, dest);
 446
 447   cht_hb_unappend(result, alg->hashsize - ml);
 448
 449   return TCL_OK;
 450 }
 451
 452 int cht_do_blockcipherop_prop(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 453                           const BlockCipherPropInfo *prop,
 454                           const BlockCipherAlgInfo *alg, int *result) {
 455   *result= *(const int*)((const char*)alg + prop->int_offset);
 456   return TCL_OK;
 457 }
 458
 459 int cht_do_hbcrypto_hash_prop(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 460                         const HashAlgPropInfo *prop,
 461                         const HashAlgInfo *alg, int *result) {
 462   *result= *(const int*)((const char*)alg + prop->int_offset);
 463   return TCL_OK;
 464 }