chiark - git - mdw - tripe/blob - server/keymgmt.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * Key loading and storing
   4  *
   5  * (c) 2001 Straylight/Edgeware
   6  */
   7
   8 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
   9  *
  10  * This file is part of Trivial IP Encryption (TrIPE).
  11  *
  12  * TrIPE is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
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  16  *
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  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  * GNU General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23  * along with TrIPE; if not, write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
  25  */
  26
  27 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  28
  29 #include "tripe.h"
  30
  31 /*----- Global variables --------------------------------------------------*/
  32
  33 group *gg;
  34 mp *kpriv;
  35 ge *kpub;
  36 algswitch algs;
  37 size_t indexsz;
  38
  39 /*----- Static variables --------------------------------------------------*/
  40
  41 static key_file *kf_pub;
  42 static const char *kr_priv, *kr_pub, *tag_priv;
  43 static fwatch w_priv, w_pub;
  44
  45 /*----- Key groups --------------------------------------------------------*/
  46
  47 typedef struct kgops {
  48   const char *ty;
  49   const char *(*loadpriv)(key_data *, group **, mp **, dstr *);
  50   const char *(*loadpub)(key_data *, group **, ge **, dstr *);
  51 } kgops;
  52
  53 /* --- Diffie-Hellman --- */
  54
  55 static const char *kgdh_priv(key_data *kd, group **g, mp **x, dstr *t)
  56 {
  57   key_packstruct kps[DH_PRIVFETCHSZ];
  58   key_packdef *kp;
  59   dh_priv dp;
  60   const char *e;
  61   int rc;
  62
  63   kp = key_fetchinit(dh_privfetch, kps, &dp);
  64   if ((rc = key_unpack(kp, kd, t)) != 0) {
  65     e = key_strerror(rc);
  66     goto done;
  67   }
  68   *g = group_prime(&dp.dp);
  69   *x = MP_COPY(dp.x);
  70   e = 0;
  71 done:
  72   key_fetchdone(kp);
  73   return (e);
  74 }
  75
  76 static const char *kgdh_pub(key_data *kd, group **g, ge **p, dstr *t)
  77 {
  78   key_packstruct kps[DH_PUBFETCHSZ];
  79   key_packdef *kp;
  80   dh_pub dp;
  81   const char *e;
  82   int rc;
  83
  84   kp = key_fetchinit(dh_pubfetch, kps, &dp);
  85   if ((rc = key_unpack(kp, kd, t)) != 0) {
  86     e = key_strerror(rc);
  87     goto done;
  88   }
  89   *g = group_prime(&dp.dp);
  90   *p = G_CREATE(*g);
  91   if (G_FROMINT(*g, *p, dp.y)) {
  92     e = "bad public value";
  93     goto done;
  94   }
  95   e = 0;
  96 done:
  97   key_fetchdone(kp);
  98   return (e);
  99 }
 100
 101 static const kgops kgdh_ops = { "tripe-dh", kgdh_priv, kgdh_pub };
 102
 103 /* --- Elliptic curve --- */
 104
 105 static const char *kgec_priv(key_data *kd, group **g, mp **x, dstr *t)
 106 {
 107   key_packstruct kps[EC_PRIVFETCHSZ];
 108   key_packdef *kp;
 109   ec_priv ep;
 110   ec_info ei;
 111   const char *e;
 112   int rc;
 113
 114   kp = key_fetchinit(ec_privfetch, kps, &ep);
 115   if ((rc = key_unpack(kp, kd, t)) != 0) {
 116     e = key_strerror(rc);
 117     goto done;
 118   }
 119   if ((e = ec_getinfo(&ei, ep.cstr)) != 0)
 120     goto done;
 121   *g = group_ec(&ei);
 122   *x = MP_COPY(ep.x);
 123   e = 0;
 124 done:
 125   key_fetchdone(kp);
 126   return (e);
 127 }
 128
 129 static const char *kgec_pub(key_data *kd, group **g, ge **p, dstr *t)
 130 {
 131   key_packstruct kps[EC_PUBFETCHSZ];
 132   key_packdef *kp;
 133   ec_pub ep;
 134   ec_info ei;
 135   const char *e;
 136   int rc;
 137
 138   kp = key_fetchinit(ec_pubfetch, kps, &ep);
 139   if ((rc = key_unpack(kp, kd, t)) != 0) {
 140     e = key_strerror(rc);
 141     goto done;
 142   }
 143   if ((e = ec_getinfo(&ei, ep.cstr)) != 0)
 144     goto done;
 145   *g = group_ec(&ei);
 146   *p = G_CREATE(*g);
 147   if (G_FROMEC(*g, *p, &ep.p)) {
 148     e = "bad public point";
 149     goto done;
 150   }
 151   e = 0;
 152 done:
 153   key_fetchdone(kp);
 154   return (e);
 155 }
 156
 157 static const kgops kgec_ops = { "tripe-ec", kgec_priv, kgec_pub };
 158
 159 /* --- Table of supported key types --- */
 160
 161 static const kgops *kgtab[] = { &kgdh_ops, &kgec_ops, 0 };
 162
 163 /*----- Algswitch stuff ---------------------------------------------------*/
 164
 165 /* --- @algs_get@ --- *
 166  *
 167  * Arguments:   @algswitch *a@ = where to put the algorithms
 168  *              @key_file *kf@ = key file (for some stupid reason)
 169  *              @key *k@ = key to inspect
 170  *
 171  * Returns:     Null if OK, or an error message.
 172  *
 173  * Use:         Extracts an algorithm choice from a key.
 174  */
 175
 176 static const char *algs_get(algswitch *a, key_file *kf, key *k)
 177 {
 178   const char *p;
 179   char *q;
 180   dstr d = DSTR_INIT;
 181   const char *e;
 182
 183 #define FAIL(msg) do { e = msg; goto done; } while (0)
 184
 185   if ((p = key_getattr(kf, k, "cipher")) == 0)
 186     p = "blowfish-cbc";
 187   if ((a->c = gcipher_byname(p)) == 0)
 188     FAIL("unknown-cipher");
 189
 190   if ((p = key_getattr(kf, k, "hash")) == 0)
 191     p = "rmd160";
 192   if ((a->h = ghash_byname(p)) == 0)
 193     FAIL("unknown-hash");
 194
 195   if ((p = key_getattr(kf, k, "mgf")) == 0) {
 196     dstr_reset(&d);
 197     dstr_putf(&d, "%s-mgf", a->h->name);
 198     p = d.buf;
 199   }
 200   if ((a->mgf = gcipher_byname(p)) == 0)
 201     FAIL("unknown-mgf-cipher");
 202
 203   if ((p = key_getattr(kf, k, "mac")) != 0) {
 204     dstr_reset(&d);
 205     dstr_puts(&d, p);
 206     if ((q = strchr(d.buf, '/')) != 0)
 207       *q++ = 0;
 208     if ((a->m = gmac_byname(d.buf)) == 0)
 209       FAIL("unknown-mac");
 210     if (!q)
 211       a->tagsz = a->m->hashsz;
 212     else {
 213       unsigned long n = strtoul(q, &q, 0);
 214       if (*q) FAIL("bad-tag-length-string");
 215       if (n%8 || n > ~(size_t)0) FAIL("bad-tag-length");
 216       a->tagsz = n/8;
 217     }
 218   } else {
 219     dstr_reset(&d);
 220     dstr_putf(&d, "%s-hmac", a->h->name);
 221     if ((a->m = gmac_byname(d.buf)) == 0)
 222       FAIL("no-hmac-for-hash");
 223     a->tagsz = a->h->hashsz/2;
 224   }
 225
 226   e = 0;
 227 done:
 228   dstr_destroy(&d);
 229   return (e);
 230 }
 231
 232 /* --- @algs_check@ --- *
 233  *
 234  * Arguments:   @algswitch *a@ = a choice of algorithms
 235  *              @const group *g@ = the group we're working in
 236  *
 237  * Returns:     Null if OK, or an error message.
 238  *
 239  * Use:         Checks an algorithm choice for sensibleness.  This also
 240  *              derives some useful information from the choices, and you
 241  *              must call this before committing the algorithm selection
 242  *              for use by @keyset@ functions.
 243  */
 244
 245 static const char *algs_check(algswitch *a, const group *g)
 246 {
 247   /* --- Derive the key sizes --- *
 248    *
 249    * Must ensure that we have non-empty keys.  This isn't ideal, but it
 250    * provides a handy sanity check.  Also must be based on a 64- or 128-bit
 251    * block cipher or we can't do the data expiry properly.
 252    */
 253
 254   a->hashsz = a->h->hashsz;
 255   if ((a->cksz = keysz(a->hashsz, a->c->keysz)) == 0)
 256     return ("no key size found for cipher");
 257   if ((a->mksz = keysz(a->hashsz, a->m->keysz)) == 0)
 258     return ("no key size found for MAC");
 259
 260   /* --- Derive the data limit --- */
 261
 262   if (a->c->blksz < 16) a->expsz = MEG(64);
 263   else a->expsz = MEG(2048);
 264
 265   /* --- Ensure that the tag size is sane --- */
 266
 267   if (a->tagsz > a->m->hashsz) return ("tag length too large");
 268
 269   /* --- Ensure the MGF accepts hashes as keys --- */
 270
 271   if (keysz(a->hashsz, a->mgf->keysz) != a->hashsz)
 272     return ("MGF not suitable -- restrictive key schedule");
 273
 274   /* --- All ship-shape and Bristol-fashion --- */
 275
 276   return (0);
 277 }
 278
 279 /* --- @algs_samep@ --- *
 280  *
 281  * Arguments:   @const algswitch *a, *aa@ = two algorithm selections
 282  *
 283  * Returns:     Nonzero if the two selections are the same.
 284  *
 285  * Use:         Checks sameness of algorithm selections: used to ensure that
 286  *              peers are using sensible algorithms.
 287  */
 288
 289 static int algs_samep(const algswitch *a, const algswitch *aa)
 290 {
 291   return (a->c == aa->c && a->mgf == aa->mgf && a->h == aa->h &&
 292           a->m == aa->m && a->tagsz == aa->tagsz);
 293 }
 294
 295 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
 296
 297 /* --- @keymoan@ --- *
 298  *
 299  * Arguments:   @const char *file@ = name of the file
 300  *              @int line@ = line number in file
 301  *              @const char *msg@ = error message
 302  *              @void *p@ = argument pointer
 303  *
 304  * Returns:     ---
 305  *
 306  * Use:         Reports an error message about loading a key file.
 307  */
 308
 309 static void keymoan(const char *file, int line, const char *msg, void *p)
 310 {
 311   a_warn("KEYMGMT",
 312          "key-file-error",
 313          "%s:%i", file, line,
 314          "%s", msg,
 315          A_END);
 316 }
 317
 318 /* --- @loadpriv@ --- *
 319  *
 320  * Arguments:   @dstr *d@ = string to write errors in
 321  *
 322  * Returns:     Zero if OK, nonzero on error.
 323  *
 324  * Use:         Loads the private key from its keyfile.
 325  */
 326
 327 static int loadpriv(dstr *d)
 328 {
 329   key_file kf;
 330   key *k;
 331   key_data **kd;
 332   dstr t = DSTR_INIT;
 333   group *g = 0;
 334   mp *x = 0;
 335   int rc = -1;
 336   const kgops **ko;
 337   const char *e;
 338   algswitch a;
 339
 340   /* --- Open the private key file --- */
 341
 342   if (key_open(&kf, kr_priv, KOPEN_READ, keymoan, 0)) {
 343     dstr_putf(d, "error reading private keyring `%s': %s",
 344               kr_priv, strerror(errno));
 345     goto done_0;
 346   }
 347
 348   /* --- Find the private key --- */
 349
 350   if (key_qtag(&kf, tag_priv, &t, &k, &kd)) {
 351     dstr_putf(d, "private key `%s' not found in keyring `%s'",
 352               tag_priv, kr_priv);
 353     goto done_1;
 354   }
 355
 356   /* --- Look up the key type in the table --- */
 357
 358   for (ko = kgtab; *ko; ko++) {
 359     if (strcmp((*ko)->ty, k->type) == 0)
 360       goto tymatch;
 361   }
 362   dstr_putf(d, "private key `%s' has unknown type `%s'", t.buf, k->type);
 363   goto done_1;
 364 tymatch:;
 365
 366   /* --- Load the key --- */
 367
 368   if ((e = (*ko)->loadpriv(*kd, &g, &x, &t)) != 0) {
 369     dstr_putf(d, "error reading private key `%s': %s", t.buf, e);
 370     goto done_1;
 371   }
 372
 373   /* --- Check that the key is sensible --- */
 374
 375   if ((e = G_CHECK(g, &rand_global)) != 0) {
 376     dstr_putf(d, "bad group in private key `%s': %s", t.buf, e);
 377     goto done_1;
 378   }
 379
 380   /* --- Collect the algorithms --- */
 381
 382   if ((e = algs_get(&a, &kf, k)) != 0 ||
 383       (e = algs_check(&a, g)) != 0) {
 384     dstr_putf(d, "bad symmetric algorithm selection in private key `%s': %s",
 385               t.buf, e);
 386     goto done_1;
 387   }
 388
 389   /* --- Good, we're happy --- *
 390    *
 391    * Dodginess!  We change the group over here, but don't free any old group
 392    * elements.  This assumes that the new group is basically the same as the
 393    * old one, and will happily adopt the existing elements.  If it isn't,
 394    * then we lose badly.  Check this, then.
 395    */
 396
 397   if (gg) {
 398     if (!group_samep(g, gg)) {
 399       dstr_putf(d, "private key `%s' has different group", t.buf);
 400       goto done_1;
 401     }
 402     G_DESTROYGROUP(gg);
 403   }
 404   if (kpriv)
 405     mp_drop(kpriv);
 406
 407   if (kpub)
 408     G_DESTROY(g, kpub);
 409   kpub = G_CREATE(g);
 410   G_EXP(g, kpub, g->g, x);
 411   indexsz = mp_octets(g->r);
 412
 413   /* --- Dump out the group --- */
 414
 415   IF_TRACING(T_KEYMGMT, {
 416     trace(T_KEYMGMT, "keymgmt: extracted private key `%s'", t.buf);
 417     IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 418       trace(T_CRYPTO, "crypto: r = %s", mpstr(g->r));
 419       trace(T_CRYPTO, "crypto: h = %s", mpstr(g->h));
 420       trace(T_CRYPTO, "crypto: x = %s", mpstr(x));
 421       trace(T_CRYPTO, "crypto: cipher = %s", a.c->name);
 422       trace(T_CRYPTO, "crypto: mgf = %s", a.mgf->name);
 423       trace(T_CRYPTO, "crypto: hash = %s", a.h->name);
 424       trace(T_CRYPTO, "crypto: mac = %s/%lu",
 425             a.m->name, (unsigned long)a.tagsz * 8);
 426     })
 427   })
 428
 429   /* --- Success! --- */
 430
 431   gg = g; g = 0;
 432   algs = a;
 433   kpriv = x; x = 0;
 434   rc = 0;
 435
 436   /* --- Tidy up --- */
 437
 438 done_1:
 439   key_close(&kf);
 440 done_0:
 441   dstr_destroy(&t);
 442   if (x) mp_drop(x);
 443   if (g) G_DESTROYGROUP(g);
 444   return (rc);
 445 }
 446
 447 /* --- @loadpub@ --- *
 448  *
 449  * Arguments:   @dstr *d@ = string to write errors to
 450  *
 451  * Returns:     Zero if OK, nonzero on error.
 452  *
 453  * Use:         Reloads the public keyring.
 454  */
 455
 456 static int loadpub(dstr *d)
 457 {
 458   key_file *kf = CREATE(key_file);
 459
 460   if (key_open(kf, kr_pub, KOPEN_READ, keymoan, 0)) {
 461     dstr_putf(d, "error reading public keyring `%s': %s",
 462               kr_pub, strerror(errno));
 463     DESTROY(kf);
 464     return (-1);
 465   }
 466   kf_pub = kf;
 467   T( trace(T_KEYMGMT, "keymgmt: loaded public keyring `%s'", kr_pub); )
 468   return (0);
 469 }
 470
 471 /* --- @km_reload@ --- *
 472  *
 473  * Arguments:   ---
 474  *
 475  * Returns:     Zero if OK, nonzero to force reloading of keys.
 476  *
 477  * Use:         Checks the keyrings to see if they need reloading.
 478  */
 479
 480 int km_reload(void)
 481 {
 482   dstr d = DSTR_INIT;
 483   key_file *kf;
 484   int reload = 0;
 485
 486   /* --- Check the private key first --- */
 487
 488   if (fwatch_update(&w_priv, kr_priv)) {
 489     T( trace(T_KEYMGMT, "keymgmt: private keyring updated: reloading..."); )
 490     DRESET(&d);
 491     if (loadpriv(&d))
 492       a_warn("KEYMGMT", "bad-private-key", "%s", d.buf, A_END);
 493     else
 494       reload = 1;
 495   }
 496
 497   /* --- Now check the public keys --- */
 498
 499   if (fwatch_update(&w_pub, kr_pub)) {
 500     T( trace(T_KEYMGMT, "keymgmt: public keyring updated: reloading..."); )
 501     kf = kf_pub;
 502     DRESET(&d);
 503     if (loadpub(&d))
 504       a_warn("KEYMGMT", "bad-public-keyring", "%s", d.buf, A_END);
 505     else {
 506       reload = 1;
 507       key_close(kf);
 508       DESTROY(kf);
 509     }
 510   }
 511
 512   /* --- Done --- */
 513
 514   return (reload);
 515 }
 516
 517 /* --- @km_init@ --- *
 518  *
 519  * Arguments:   @const char *priv@ = private keyring file
 520  *              @const char *pub@ = public keyring file
 521  *              @const char *tag@ = tag to load
 522  *
 523  * Returns:     ---
 524  *
 525  * Use:         Initializes, and loads the private key.
 526  */
 527
 528 void km_init(const char *priv, const char *pub, const char *tag)
 529 {
 530   dstr d = DSTR_INIT;
 531   const gchash *const *hh;
 532
 533   kr_priv = priv;
 534   kr_pub = pub;
 535   tag_priv = tag;
 536   fwatch_init(&w_priv, kr_priv);
 537   fwatch_init(&w_pub, kr_pub);
 538
 539   for (hh = ghashtab; *hh; hh++) {
 540     if ((*hh)->hashsz > MAXHASHSZ) {
 541       die(EXIT_FAILURE, "INTERNAL ERROR: %s hash length %lu > MAXHASHSZ %d",
 542           (*hh)->name, (unsigned long)(*hh)->hashsz, MAXHASHSZ);
 543     }
 544   }
 545
 546   DRESET(&d);
 547   if (loadpriv(&d))
 548     die(EXIT_FAILURE, "%s", d.buf);
 549   if (loadpub(&d))
 550     die(EXIT_FAILURE, "%s", d.buf);
 551 }
 552
 553 /* --- @km_getpubkey@ --- *
 554  *
 555  * Arguments:   @const char *tag@ = public key tag to load
 556  *              @ge *kpub@ = where to put the public key
 557  *              @time_t *t_exp@ = where to put the expiry time
 558  *
 559  * Returns:     Zero if OK, nonzero if it failed.
 560  *
 561  * Use:         Fetches a public key from the keyring.
 562  */
 563
 564 int km_getpubkey(const char *tag, ge *kpub, time_t *t_exp)
 565 {
 566   key *k;
 567   key_data **kd;
 568   dstr t = DSTR_INIT;
 569   const kgops **ko;
 570   const char *e;
 571   group *g = 0;
 572   ge *p = 0;
 573   algswitch a;
 574   int rc = -1;
 575
 576   /* --- Find the key --- */
 577
 578   if (key_qtag(kf_pub, tag, &t, &k, &kd)) {
 579     a_warn("KEYMGMT", "public-key", "%s", tag, "not-found", A_END);
 580     goto done;
 581   }
 582
 583   /* --- Look up the key type in the table --- */
 584
 585   for (ko = kgtab; *ko; ko++) {
 586     if (strcmp((*ko)->ty, k->type) == 0)
 587       goto tymatch;
 588   }
 589   a_warn("KEYMGMT",
 590          "public-key", "%s", t.buf,
 591          "unknown-type", "%s", k->type,
 592          A_END);
 593   goto done;
 594 tymatch:;
 595
 596   /* --- Load the key --- */
 597
 598   if ((e = (*ko)->loadpub(*kd, &g, &p, &t)) != 0) {
 599     a_warn("KEYMGMT", "public-key", "%s", t.buf, "bad", "%s", e, A_END);
 600     goto done;
 601   }
 602
 603   /* --- Ensure that the group is correct --- *
 604    *
 605    * Dodginess!  We assume that if this works, our global group is willing to
 606    * adopt this public element.  Probably reasonable.
 607    */
 608
 609   if (!group_samep(gg, g)) {
 610     a_warn("KEYMGMT", "public-key", "%s", t.buf, "incorrect-group", A_END);
 611     goto done;
 612   }
 613
 614   /* --- Check the public group element --- */
 615
 616   if (group_check(gg, p)) {
 617     a_warn("KEYMGMT",
 618            "public-key", "%s", t.buf,
 619            "bad-public-group-element",
 620            A_END);
 621     goto done;
 622   }
 623
 624   /* --- Check the algorithms --- */
 625
 626   if ((e = algs_get(&a, kf_pub, k)) != 0) {
 627     a_warn("KEYMGMT",
 628            "public-key", "%s", t.buf,
 629            "bad-algorithm-selection", e,
 630            A_END);
 631     goto done;
 632   }
 633   if (!algs_samep(&a, &algs)) {
 634     a_warn("KEYMGMT",
 635            "public-key", "%s", t.buf,
 636            "algorithm-mismatch",
 637            A_END);
 638     goto done;
 639   }
 640
 641   /* --- Dump the public key --- */
 642
 643   IF_TRACING(T_KEYMGMT, {
 644     trace(T_KEYMGMT, "keymgmt: extracted public key `%s'", t.buf);
 645     trace(T_CRYPTO, "crypto: p = %s", gestr(gg, p));
 646   })
 647
 648   /* --- OK, accept the public key --- */
 649
 650   *t_exp = k->exp;
 651   G_COPY(gg, kpub, p);
 652   rc = 0;
 653
 654   /* --- Tidy up --- */
 655
 656 done:
 657   if (p) G_DESTROY(g, p);
 658   if (g) G_DESTROYGROUP(g);
 659   dstr_destroy(&t);
 660   return (rc);
 661 }
 662
 663 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/