chiark / gitweb /
sig: Move unmarshalling responsibility into algorithm
[secnet.git] / rsa.c
diff --git a/rsa.c b/rsa.c
index 0bd106ff3526935734641b239cdb3ec91649de2b..49672c2511bb26a5ed38dfb841ba4b4f1ab0b755 100644 (file)
--- a/rsa.c
+++ b/rsa.c
@@ -1,16 +1,41 @@
-/* This file is part of secnet, and is distributed under the terms of
-   the GNU General Public License version 2 or later.
+/*
+ * rsa.c: implementation of RSA with PKCS#1 padding
+ */
+/*
+ * This file is Free Software.  It was originally written for secnet.
+ *
+ * Copyright 1995-2003 Stephen Early
+ * Copyright 2002-2014 Ian Jackson
+ * Copyright 2001      Simon Tatham
+ * Copyright 2013      Mark Wooding
+ *
+ * You may redistribute secnet as a whole and/or modify it under the
+ * terms of the GNU General Public License as published by the Free
+ * Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
+ * later version.
+ *
+ * You may redistribute this file and/or modify it under the terms of
+ * the GNU General Public License as published by the Free Software
+ * Foundation; either version 2, or (at your option) any later
+ * version.
+ *
+ * This software is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this software; if not, see
+ * https://www.gnu.org/licenses/gpl.html.
+ */
 
-   Copyright (C) 1995-2002 Stephen Early
-   Copyright (C) 2001 Simon Tatham
-   Copyright (C) 2002 Ian Jackson
-   */
 
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 #include <gmp.h>
 #include "secnet.h"
 #include "util.h"
+#include "unaligned.h"
 
 #define AUTHFILE_ID_STRING "SSH PRIVATE KEY FILE FORMAT 1.1\n"
 
@@ -18,7 +43,7 @@
 
 struct rsapriv {
     closure_t cl;
-    struct rsaprivkey_if ops;
+    struct sigprivkey_if ops;
     struct cloc loc;
     MP_INT n;
     MP_INT p, dp;
@@ -27,25 +52,26 @@ struct rsapriv {
 };
 struct rsapub {
     closure_t cl;
-    struct rsapubkey_if ops;
+    struct sigpubkey_if ops;
     struct cloc loc;
     MP_INT e;
     MP_INT n;
 };
 /* Sign data. NB data must be smaller than modulus */
 
+#define RSA_MAX_MODBYTES 2048
+/* The largest modulus I've seen is 15360 bits, which works out at 1920
+ * bytes.  Using keys this big is quite implausible, but it doesn't cost us
+ * much to support them.
+ */
+
 static const char *hexchars="0123456789abcdef";
 
-static string_t rsa_sign(void *sst, uint8_t *data, int32_t datalen)
+static void emsa_pkcs1(MP_INT *n, MP_INT *m,
+                      const uint8_t *data, int32_t datalen)
 {
-    struct rsapriv *st=sst;
-    MP_INT a, b, u, v, tmp, tmp2;
-    char buff[2048];
+    char buff[2*RSA_MAX_MODBYTES + 1];
     int msize, i;
-    string_t signature;
-
-    mpz_init(&a);
-    mpz_init(&b);
 
     /* RSA PKCS#1 v1.5 signature padding:
      *
@@ -65,7 +91,7 @@ static string_t rsa_sign(void *sst, uint8_t *data, int32_t datalen)
      * -iwj 17.9.2002
      */
 
-    msize=mpz_sizeinbase(&st->n, 16);
+    msize=mpz_sizeinbase(n, 16);
 
     if (datalen*2+6>=msize) {
        fatal("rsa_sign: message too big");
@@ -86,7 +112,22 @@ static string_t rsa_sign(void *sst, uint8_t *data, int32_t datalen)
 
     buff[msize]=0;
 
-    mpz_set_str(&a, buff, 16);
+    mpz_set_str(m, buff, 16);
+}
+
+static bool_t rsa_sign(void *sst, uint8_t *data, int32_t datalen,
+                      struct buffer_if *msg)
+{
+    struct rsapriv *st=sst;
+    MP_INT a, b, u, v, tmp, tmp2;
+    string_t signature = 0;
+    bool_t ok;
+
+    mpz_init(&a);
+    mpz_init(&b);
+
+    /* Construct the message representative. */
+    emsa_pkcs1(&st->n, &a, data, datalen);
 
     /*
      * Produce an RSA signature (a^d mod n) using the Chinese
@@ -110,8 +151,8 @@ static string_t rsa_sign(void *sst, uint8_t *data, int32_t datalen)
     mpz_init(&u);
     mpz_init(&v);
 
-    mpz_powm(&u, &a, &st->dp, &st->p);
-    mpz_powm(&v, &a, &st->dq, &st->q);
+    mpz_powm_sec(&u, &a, &st->dp, &st->p);
+    mpz_powm_sec(&v, &a, &st->dq, &st->q);
     mpz_sub(&tmp, &u, &v);
     mpz_mul(&tmp2, &tmp, &st->w);
     mpz_add(&tmp, &tmp2, &v);
@@ -124,45 +165,61 @@ static string_t rsa_sign(void *sst, uint8_t *data, int32_t datalen)
 
     signature=write_mpstring(&b);
 
+    uint8_t *op = buf_append(msg,2);
+    if (!op) { ok=False; goto out; }
+    size_t l = strlen(signature);
+    assert(l < 65536);
+    put_uint16(op, l);
+    op = buf_append(msg,l);
+    if (!op) { ok=False; goto out; }
+    memcpy(op, signature, l);
+
+    ok = True;
+
+ out:
+    free(signature);
     mpz_clear(&b);
     mpz_clear(&a);
-    return signature;
+    return ok;
 }
 
-static rsa_checksig_fn rsa_sig_check;
+static bool_t rsa_sig_unpick(void *sst, struct buffer_if *msg,
+                            struct alg_msg_data *sig)
+{
+    uint8_t *lp = buf_unprepend(msg, 2);
+    if (!lp) return False;
+    sig->siglen = get_uint16(lp);
+    sig->sigstart = buf_unprepend(msg, sig->siglen);
+    if (!sig->sigstart) return False;
+
+    /* In `rsa_sig_check' below, we assume that we can write a nul
+     * terminator following the signature.  Make sure there's enough space.
+     */
+    if (msg->start >= msg->base + msg->alloclen)
+       return False;
+
+    return True;
+}
+
+static sig_checksig_fn rsa_sig_check;
 static bool_t rsa_sig_check(void *sst, uint8_t *data, int32_t datalen,
-                           cstring_t signature)
+                           const struct alg_msg_data *sig)
 {
     struct rsapub *st=sst;
     MP_INT a, b, c;
-    char buff[2048];
-    int msize, i;
     bool_t ok;
 
     mpz_init(&a);
     mpz_init(&b);
     mpz_init(&c);
 
-    msize=mpz_sizeinbase(&st->n, 16);
+    emsa_pkcs1(&st->n, &a, data, datalen);
 
-    strcpy(buff,"0001");
-
-    for (i=0; i<datalen; i++) {
-       buff[msize+(-datalen+i)*2]=hexchars[(data[i]&0xf0)>>4];
-       buff[msize+(-datalen+i)*2+1]=hexchars[data[i]&0xf];
-    }
-
-    buff[msize-datalen*2-2]= '0';
-    buff[msize-datalen*2-1]= '0';
-
-    for (i=4; i<msize-datalen*2-2; i++)
-       buff[i]='f';
-
-    buff[msize]=0;
-
-    mpz_set_str(&a, buff, 16);
-
-    mpz_set_str(&b, signature, 16);
+    /* Terminate signature with a '0' - already checked that this will fit */
+    int save = sig->sigstart[sig->siglen];
+    sig->sigstart[sig->siglen] = 0;
+    mpz_set_str(&b, sig->sigstart, 16);
+    sig->sigstart[sig->siglen] = save;
 
     mpz_powm(&c, &b, &st->e, &st->n);
 
@@ -182,12 +239,13 @@ static list_t *rsapub_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     item_t *i;
     string_t e,n;
 
-    st=safe_malloc(sizeof(*st),"rsapub_apply");
+    NEW(st);
     st->cl.description="rsapub";
-    st->cl.type=CL_RSAPUBKEY;
+    st->cl.type=CL_SIGPUBKEY;
     st->cl.apply=NULL;
     st->cl.interface=&st->ops;
     st->ops.st=st;
+    st->ops.unpick=rsa_sig_unpick;
     st->ops.check=rsa_sig_check;
     st->loc=loc;
 
@@ -204,6 +262,9 @@ static list_t *rsapub_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     } else {
        cfgfatal(loc,"rsa-public","you must provide an encryption key\n");
     }
+    if (mpz_sizeinbase(&st->e, 256) > RSA_MAX_MODBYTES) {
+       cfgfatal(loc, "rsa-public", "implausibly large public exponent\n");
+    }
     
     i=list_elem(args,1);
     if (i) {
@@ -218,6 +279,9 @@ static list_t *rsapub_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     } else {
        cfgfatal(loc,"rsa-public","you must provide a modulus\n");
     }
+    if (mpz_sizeinbase(&st->n, 256) > RSA_MAX_MODBYTES) {
+       cfgfatal(loc, "rsa-public", "implausibly large modulus\n");
+    }
     return new_closure(&st->cl);
 }
 
@@ -254,9 +318,9 @@ static list_t *rsapriv_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     MP_INT e,d,iqmp,tmp,tmp2,tmp3;
     bool_t valid;
 
-    st=safe_malloc(sizeof(*st),"rsapriv_apply");
+    NEW(st);
     st->cl.description="rsapriv";
-    st->cl.type=CL_RSAPRIVKEY;
+    st->cl.type=CL_SIGPRIVKEY;
     st->cl.apply=NULL;
     st->cl.interface=&st->ops;
     st->ops.st=st;
@@ -267,7 +331,7 @@ static list_t *rsapriv_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     i=list_elem(args,0);
     if (i) {
        if (i->type!=t_string) {
-           cfgfatal(i->loc,"rsa-public","first argument must be a string\n");
+           cfgfatal(i->loc,"rsa-private","first argument must be a string\n");
        }
        filename=i->data.string;
     } else {
@@ -307,7 +371,7 @@ static list_t *rsapriv_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     /* Read the public key */
     keyfile_get_int(loc,f); /* Not sure what this is */
     length=(keyfile_get_short(loc,f)+7)/8;
-    if (length>1024) {
+    if (length>RSA_MAX_MODBYTES) {
        cfgfatal(loc,"rsa-private","implausible length %ld for modulus\n",
                 length);
     }
@@ -319,7 +383,7 @@ static list_t *rsapriv_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     read_mpbin(&st->n,b,length);
     free(b);
     length=(keyfile_get_short(loc,f)+7)/8;
-    if (length>1024) {
+    if (length>RSA_MAX_MODBYTES) {
        cfgfatal(loc,"rsa-private","implausible length %ld for e\n",length);
     }
     b=safe_malloc(length,"rsapriv_apply");
@@ -350,7 +414,7 @@ static list_t *rsapriv_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
 
     /* Read d */
     length=(keyfile_get_short(loc,f)+7)/8;
-    if (length>1024) {
+    if (length>RSA_MAX_MODBYTES) {
        cfgfatal(loc,"rsa-private","implausibly long (%ld) decryption key\n",
                 length);
     }
@@ -364,7 +428,7 @@ static list_t *rsapriv_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     free(b);
     /* Read iqmp (inverse of q mod p) */
     length=(keyfile_get_short(loc,f)+7)/8;
-    if (length>1024) {
+    if (length>RSA_MAX_MODBYTES) {
        cfgfatal(loc,"rsa-private","implausibly long (%ld)"
                 " iqmp auxiliary value\n", length);
     }
@@ -378,7 +442,7 @@ static list_t *rsapriv_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     free(b);
     /* Read q (the smaller of the two primes) */
     length=(keyfile_get_short(loc,f)+7)/8;
-    if (length>1024) {
+    if (length>RSA_MAX_MODBYTES) {
        cfgfatal(loc,"rsa-private","implausibly long (%ld) q value\n",
                 length);
     }
@@ -392,7 +456,7 @@ static list_t *rsapriv_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
     free(b);
     /* Read p (the larger of the two primes) */
     length=(keyfile_get_short(loc,f)+7)/8;
-    if (length>1024) {
+    if (length>RSA_MAX_MODBYTES) {
        cfgfatal(loc,"rsa-private","implausibly long (%ld) p value\n",
                 length);
     }
@@ -430,8 +494,9 @@ static list_t *rsapriv_apply(closure_t *self, struct cloc loc, dict_t *context,
        /*
         * Verify that d*e is congruent to 1 mod (p-1), and mod
         * (q-1). This is equivalent to it being congruent to 1 mod
-        * lcm(p-1,q-1), i.e. congruent to 1 mod phi(n). Note that
-        * phi(n) is _not_ simply (p-1)*(q-1).
+        * lambda(n) = lcm(p-1,q-1).  The usual `textbook' condition,
+        * that d e == 1 (mod (p-1)(q-1)) is sufficient, but not
+        * actually necessary.
         */
        mpz_mul(&tmp, &d, &e);
        mpz_sub_ui(&tmp2, &st->p, 1);