crypto/crypto.c

   1 /*
   2  * crypto - Tcl bindings for parts of the `nettle' crypto library
   3  * Copyright 2006-2012 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, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18
  19
  20 #include "chiark_tcl_crypto.h"
  21
  22 const PadOp cht_padop_entries[]= {
  23   { "un", 0, 0 },
  24   { "ua", 0, 1 },
  25   { "pn", 1, 0 },
  26   { "pa", 1, 1 },
  27   { 0 }
  28 };
  29
  30 typedef struct {
  31   HBytes_Value *hb;
  32   int pad, blocksize; /* 0 or 1 */
  33 } PadMethodClientData;
  34
  35 int cht_do_hbcrypto_pad(ClientData cd, Tcl_Interp *ip, const PadOp *op,
  36                   HBytes_Var v, Tcl_Obj *blocksz, const PadMethodInfo *meth,
  37                   int methargsc, Tcl_Obj *const *methargsv) {
  38   PadMethodClientData pmcd;
  39   int rc;
  40
  41   if (op->use_algname) {
  42     const BlockCipherAlgInfo *alg;
  43     alg= enum_lookup_cached(ip,blocksz, cht_blockcipheralginfo_entries,
  44                             "blockcipher alg for pad");
  45     if (!alg) return TCL_ERROR;
  46     pmcd.blocksize= alg->blocksize;
  47   } else {
  48     rc= Tcl_GetIntFromObj(ip, blocksz, &pmcd.blocksize);  if (rc) return rc;
  49     if (pmcd.blocksize < 1) cht_staticerr(ip, "block size must be at least 1", 0);
  50   }
  51
  52   pmcd.hb= v.hb;
  53   pmcd.pad= op->pad;
  54
  55   return meth->func(&pmcd,ip,methargsc,methargsv);
  56 }
  57
  58 int cht_do_padmethodinfo_rfc2406(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
  59                              Tcl_Obj *nxthdr_arg, int *ok) {
  60   const PadMethodClientData *pmcd= (const void*)cd;
  61   int i, rc, padlen, old_len;
  62
  63   if (pmcd->blocksize > 256)
  64     return cht_staticerr(ip, "block size too large for RFC2406 padding", 0);
  65
  66   if (pmcd->pad) {
  67     Byte *padding;
  68     HBytes_Value nxthdr;
  69
  70     rc= cht_pat_hb(ip,nxthdr_arg,&nxthdr);
  71     if (rc) return rc;
  72
  73     if (cht_hb_len(&nxthdr) != 1) return
  74       cht_staticerr(ip, "RFC2406 next header field must be exactly 1 byte", 0);
  75     padlen= pmcd->blocksize-1 - ((cht_hb_len(pmcd->hb)+1) % pmcd->blocksize);
  76     padding= cht_hb_append(pmcd->hb, padlen+2);
  77     for (i=1; i<=padlen; i++)
  78       *padding++ = i;
  79     *padding++ = padlen;
  80     *padding++ = cht_hb_data(&nxthdr)[0];
  81     *ok= 1;
  82
  83   } else {
  84     const Byte *padding, *trailer;
  85     HBytes_Value nxthdr;
  86     Tcl_Obj *nxthdr_valobj, *ro;
  87
  88     *ok= 0;
  89     old_len= cht_hb_len(pmcd->hb);  if (old_len % pmcd->blocksize) goto quit;
  90     trailer= cht_hb_unappend(pmcd->hb, 2); if (!trailer) goto quit;
  91
  92     padlen= trailer[0];
  93     cht_hb_array(&nxthdr,trailer+1,1);
  94     nxthdr_valobj= cht_ret_hb(ip,nxthdr);
  95     ro= Tcl_ObjSetVar2(ip,nxthdr_arg,0,nxthdr_valobj,TCL_LEAVE_ERR_MSG);
  96     if (!ro) { Tcl_DecrRefCount(nxthdr_valobj); return TCL_ERROR; }
  97
  98     padding= cht_hb_unappend(pmcd->hb, padlen);
  99     for (i=1; i<=padlen; i++)
 100       if (*padding++ != i) goto quit;
 101
 102     *ok= 1;
 103
 104   quit:;
 105
 106   }
 107
 108   return TCL_OK;
 109 }
 110
 111 int cht_do_padmethodinfo_pkcs5(ClientData cd, Tcl_Interp *ip, int *ok) {
 112   const PadMethodClientData *pmcd= (const void*)cd;
 113   int padlen, old_len, i;
 114
 115   if (pmcd->blocksize > 255)
 116     return cht_staticerr(ip, "block size too large for pkcs#5", 0);
 117
 118   if (pmcd->pad) {
 119
 120     Byte *padding;
 121
 122     padlen= pmcd->blocksize - (cht_hb_len(pmcd->hb) % pmcd->blocksize);
 123     padding= cht_hb_append(pmcd->hb, padlen);
 124     memset(padding, padlen, padlen);
 125
 126   } else {
 127
 128     const Byte *padding;
 129
 130     old_len= cht_hb_len(pmcd->hb);  if (old_len % pmcd->blocksize) goto bad;
 131     padding= cht_hb_unappend(pmcd->hb, 1);  if (!padding) goto bad;
 132     padlen= *padding;
 133     if (padlen < 1 || padlen > pmcd->blocksize) goto bad;
 134     padding= cht_hb_unappend(pmcd->hb, padlen-1);  if (!padding) goto bad;
 135
 136     for (i=0; i<padlen-1; i++, padding++) if (*padding != padlen) goto bad;
 137
 138   }
 139
 140   *ok= 1;
 141   return TCL_OK;
 142
 143  bad:
 144   *ok= 0;
 145   return TCL_OK;
 146 }
 147
 148 #define OBJ_CIPHKEY(o) ((CiphKeyValue*)(o)->internalRep.otherValuePtr)
 149
 150 typedef struct {
 151   int valuelen, bufferslen;
 152   Byte *value, *buffers;
 153   const void *alg;
 154   void *alpha, *beta; /* key schedules etc.; each may be 0 */
 155 } CiphKeyValue;
 156
 157 static void freealg(CiphKeyValue *key) {
 158   TFREE(key->alpha);
 159   TFREE(key->beta);
 160 }
 161
 162 static void key_t_free(Tcl_Obj *obj) {
 163   CiphKeyValue *key= OBJ_CIPHKEY(obj);
 164   freealg(key);
 165   TFREE(key->value);
 166   TFREE(key->buffers);
 167 }
 168
 169 static void noalg(CiphKeyValue *key) {
 170   key->alg= 0;
 171   key->alpha= key->beta= 0;
 172 }
 173
 174 static void key_t_dup(Tcl_Obj *src_obj, Tcl_Obj *dup_obj) {
 175   CiphKeyValue *src= OBJ_CIPHKEY(src_obj);
 176   CiphKeyValue *dup= TALLOC(sizeof(*dup));
 177   dup->valuelen= src->valuelen;
 178   dup->value= src->valuelen ? TALLOC(src->valuelen) : 0;
 179   dup->buffers= 0; dup->bufferslen= 0;
 180   memcpy(dup->value, src->value, src->valuelen);
 181   noalg(dup);
 182   dup_obj->internalRep.otherValuePtr= dup;
 183   dup_obj->typePtr= &cht_blockcipherkey_type;
 184 }
 185
 186 static void key_t_ustr(Tcl_Obj *o) {
 187   cht_obj_updatestr_array(o, OBJ_CIPHKEY(o)->value, OBJ_CIPHKEY(o)->valuelen);
 188 }
 189
 190 static int key_t_sfa(Tcl_Interp *ip, Tcl_Obj *o) {
 191   int rc, l;
 192   CiphKeyValue *val;
 193
 194   rc= Tcl_ConvertToType(ip,o,&cht_hbytes_type);  if (rc) return rc;
 195   val= TALLOC(sizeof(*val));
 196   val->valuelen= l= cht_hb_len(OBJ_HBYTES(o));
 197   val->value= TALLOC(l);
 198   val->buffers= 0;
 199   val->bufferslen= 0;
 200   memcpy(val->value, cht_hb_data(OBJ_HBYTES(o)), l);
 201   noalg(val);
 202
 203   cht_objfreeir(o);
 204   o->internalRep.otherValuePtr= val;
 205   o->typePtr= &cht_blockcipherkey_type;
 206
 207   return TCL_OK;
 208 }
 209
 210 Tcl_ObjType cht_blockcipherkey_type = {
 211   "blockcipher-key",
 212   key_t_free, key_t_dup, key_t_ustr, key_t_sfa
 213 };
 214
 215 static CiphKeyValue *get_key(Tcl_Interp *ip, Tcl_Obj *key_obj,
 216                              const void *alg, int want_bufferslen) {
 217   CiphKeyValue *key;
 218   int rc;
 219
 220   rc= Tcl_ConvertToType(ip,key_obj,&cht_blockcipherkey_type);  if (rc) return 0;
 221   key= OBJ_CIPHKEY(key_obj);
 222
 223   if (key->alg != alg) {
 224     freealg(key);
 225     noalg(key);
 226     key->alg= alg;
 227   }
 228
 229   if (key->bufferslen < want_bufferslen) {
 230     TFREE(key->buffers);
 231     key->buffers= TALLOC(want_bufferslen);
 232     key->bufferslen= want_bufferslen;
 233   }
 234   return key;
 235 }
 236
 237 int cht_do_hbcrypto_blockcipher(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 238                           const BlockCipherOp *op,
 239                           int objc, Tcl_Obj *const *objv) {
 240   return op->func((void*)op,ip,objc,objv);
 241 }
 242
 243 static int blockcipher_prep(Tcl_Interp *ip, Tcl_Obj *key_obj,
 244                             const HBytes_Value *iv, int decrypt,
 245                             const BlockCipherAlgInfo *alg,
 246                             const BlockCipherModeInfo *mode, int data_len,
 247                             const CiphKeyValue **key_r, const void **sched_r,
 248                             const Byte **iv_r, int *iv_lenbytes_r,
 249                             Byte **buffers_r, int *nblocks_r) {
 250   void *sched, **schedp;
 251   int want_bufferslen, want_iv;
 252   int rc;
 253   CiphKeyValue *key;
 254
 255   if (data_len % alg->blocksize)
 256     return cht_staticerr(ip, "block cipher input not whole number of blocks",
 257                      "HBYTES BLOCKCIPHER LENGTH");
 258
 259   want_bufferslen= alg->blocksize * (mode->buf_blocks + mode->iv_blocks);
 260   key= get_key(ip, key_obj, alg, want_bufferslen);  if (!key) return TCL_ERROR;
 261
 262   schedp= (alg->decrypt.make_schedule==alg->encrypt.make_schedule
 263            || !decrypt) ? &key->alpha : &key->beta;
 264   sched= *schedp;
 265   if (!sched) {
 266     if (key->valuelen < alg->key_min)
 267       return cht_staticerr(ip, "key too short", "HBYTES BLOCKCIPHER PARAMS");
 268     if (key->valuelen > alg->key_max)
 269       return cht_staticerr(ip, "key too long", "HBYTES BLOCKCIPHER PARAMS");
 270
 271     sched= TALLOC(alg->schedule_size);
 272     (decrypt ? &alg->decrypt : &alg->encrypt)->make_schedule
 273       (sched, key->value, key->valuelen);
 274     *schedp= sched;
 275   }
 276
 277   want_iv= alg->blocksize * mode->iv_blocks;
 278   if (!want_iv) {
 279     if (!cht_hb_issentinel(iv))
 280       return cht_staticerr(ip,"iv supplied but mode does not take one", 0);
 281   } else if (cht_hb_issentinel(iv)) {
 282     if (decrypt) return cht_staticerr(ip,"must supply iv when decrypting", 0);
 283     rc= cht_get_urandom(ip, key->buffers, want_iv);
 284     if (rc) return rc;
 285   } else {
 286     int iv_supplied= cht_hb_len(iv);
 287     if (iv_supplied > want_iv)
 288       return cht_staticerr(ip, "iv too large for algorithm and mode",
 289                        "HBYTES BLOCKCIPHER PARAMS");
 290     memcpy(key->buffers, cht_hb_data(iv), iv_supplied);
 291     memset(key->buffers + iv_supplied, 0, want_iv - iv_supplied);
 292   }
 293
 294   *key_r= key;
 295   *sched_r= sched;
 296
 297   *iv_r= key->buffers;
 298   *iv_lenbytes_r= want_iv;
 299
 300   *buffers_r= key->buffers + want_iv;
 301   *nblocks_r= data_len / alg->blocksize;
 302
 303   return TCL_OK;
 304 }
 305
 306 int cht_do_blockcipherop_d(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 307                        HBytes_Var v, const BlockCipherAlgInfo *alg,
 308                        Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
 309                        HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
 310   return cht_do_blockcipherop_e(cd,ip,v,alg,key_obj,mode,iv,result);
 311 }
 312
 313 int cht_do_blockcipherop_e(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 314                        HBytes_Var v, const BlockCipherAlgInfo *alg,
 315                        Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
 316                        HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
 317   const BlockCipherOp *op= (const void*)cd;
 318   int encrypt= op->encrypt;
 319   int rc, iv_lenbytes;
 320   const CiphKeyValue *key;
 321   const char *failure;
 322   const Byte *ivbuf;
 323   Byte *buffers;
 324   const void *sched;
 325   int nblocks;
 326
 327   if (!mode->encrypt)
 328     return cht_staticerr(ip, "mode does not support encrypt/decrypt", 0);
 329
 330   rc= blockcipher_prep(ip,key_obj,&iv,!encrypt,
 331                        alg,mode, cht_hb_len(v.hb),
 332                        &key,&sched,
 333                        &ivbuf,&iv_lenbytes,
 334                        &buffers,&nblocks);
 335   if (rc) return rc;
 336
 337   failure=
 338     (encrypt ? mode->encrypt : mode->decrypt)
 339     (cht_hb_data(v.hb), nblocks, ivbuf, buffers, alg, encrypt, sched);
 340
 341   if (failure)
 342     return cht_staticerr(ip, failure, "HBYTES BLOCKCIPHER CRYPTFAIL CRYPT");
 343
 344   cht_hb_array(result, ivbuf, iv_lenbytes);
 345
 346   return TCL_OK;
 347 }
 348
 349 int cht_do_blockcipherop_mac(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 350                          HBytes_Value msg, const BlockCipherAlgInfo *alg,
 351                          Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
 352                          HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
 353   const CiphKeyValue *key;
 354   const char *failure;
 355   const Byte *ivbuf;
 356   Byte *buffers;
 357   const void *sched;
 358   int nblocks, iv_lenbytes;
 359   int rc;
 360
 361   if (!mode->mac)
 362     return cht_staticerr(ip, "mode does not support mac generation", 0);
 363
 364   rc= blockcipher_prep(ip,key_obj,&iv,0,
 365                        alg,mode, cht_hb_len(&msg),
 366                        &key,&sched,
 367                        &ivbuf,&iv_lenbytes,
 368                        &buffers,&nblocks);
 369   if (rc) return rc;
 370
 371   failure= mode->mac(cht_hb_data(&msg), nblocks, ivbuf, buffers, alg, sched);
 372   if (failure)
 373     return cht_staticerr(ip,failure, "HBYTES BLOCKCIPHER CRYPTFAIL MAC");
 374
 375   cht_hb_array(result, buffers, alg->blocksize * mode->mac_blocks);
 376
 377   return TCL_OK;
 378 }
 379
 380 int cht_do_hbcrypto_hmac(ClientData cd, Tcl_Interp *ip, const HashAlgInfo *alg,
 381                    HBytes_Value message, Tcl_Obj *key_obj,
 382                    Tcl_Obj *maclen_obj, HBytes_Value *result) {
 383   /* key->alpha = state after H(K XOR ipad <unfinished>
 384    * key->beta = state after H(K XOR opad <unfinished>
 385    * key->buffers = room for one block, or one state
 386    */
 387   CiphKeyValue *key;
 388   Byte *dest;
 389   int i, ml, rc;
 390
 391   if (maclen_obj) {
 392     rc= Tcl_GetIntFromObj(ip, maclen_obj, &ml);  if (rc) return rc;
 393     if (ml<0 || ml>alg->hashsize)
 394       return cht_staticerr(ip, "requested hmac output size out of range",
 395                        "HBYTES HMAC PARAMS");
 396   } else {
 397     ml= alg->hashsize;
 398   }
 399
 400   key= get_key(ip, key_obj, alg,
 401                alg->blocksize > alg->statesize
 402                ? alg->blocksize : alg->statesize);
 403
 404   if (!key->alpha) {
 405     assert(!key->beta);
 406
 407     if (key->valuelen > alg->blocksize)
 408       return cht_staticerr(ip, "key to hmac longer than hash block size",
 409                        "HBYTES HMAC PARAMS");
 410
 411     memcpy(key->buffers, key->value, key->valuelen);
 412     memset(key->buffers + key->valuelen, 0, alg->blocksize - key->valuelen);
 413     for (i=0; i<alg->blocksize; i++) key->buffers[i] ^= 0x36;
 414
 415     key->alpha= TALLOC(alg->statesize);
 416     alg->init(key->alpha);
 417     alg->update(key->alpha, key->buffers, alg->blocksize);
 418
 419     key->beta= TALLOC(alg->statesize);
 420     alg->init(key->beta);
 421     for (i=0; i<alg->blocksize; i++) key->buffers[i] ^= (0x5c ^ 0x36);
 422     alg->update(key->beta, key->buffers, alg->blocksize);
 423   }
 424   assert(key->beta);
 425
 426   dest= cht_hb_arrayspace(result, alg->hashsize);
 427
 428   memcpy(key->buffers, key->alpha, alg->statesize);
 429   alg->update(key->buffers, cht_hb_data(&message), cht_hb_len(&message));
 430   alg->final(key->buffers, dest);
 431
 432   memcpy(key->buffers, key->beta, alg->statesize);
 433   alg->update(key->buffers, dest, alg->hashsize);
 434   alg->final(key->buffers, dest);
 435
 436   cht_hb_unappend(result, alg->hashsize - ml);
 437
 438   return TCL_OK;
 439 }
 440
 441 int cht_do_blockcipherop_prop(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 442                           const BlockCipherPropInfo *prop,
 443                           const BlockCipherAlgInfo *alg, int *result) {
 444   *result= *(const int*)((const char*)alg + prop->int_offset);
 445   return TCL_OK;
 446 }
 447
 448 int cht_do_hbcrypto_hash_prop(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
 449                         const HashAlgPropInfo *prop,
 450                         const HashAlgInfo *alg, int *result) {
 451   *result= *(const int*)((const char*)alg + prop->int_offset);
 452   return TCL_OK;
 453 }