chiark / gitweb /
Great reorganization.
[tripe] / keyset.c
diff --git a/keyset.c b/keyset.c
deleted file mode 100644 (file)
index bb2397f..0000000
--- a/keyset.c
+++ /dev/null
@@ -1,598 +0,0 @@
-/* -*-c-*-
- *
- * $Id$
- *
- * Handling of symmetric keysets
- *
- * (c) 2001 Straylight/Edgeware
- */
-
-/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
- *
- * This file is part of Trivial IP Encryption (TrIPE).
- *
- * TrIPE is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License as published by
- * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
- * (at your option) any later version.
- * 
- * TrIPE 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 TrIPE; if not, write to the Free Software Foundation,
- * Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
- */
-
-/*----- Header files ------------------------------------------------------*/
-
-#include "tripe.h"
-
-/*----- Tunable parameters ------------------------------------------------*/
-
-/* --- Note on size limits --- *
- *
- * For a 64-bit block cipher (e.g., Blowfish), the probability of a collision
- * occurring after 32 MB is less than %$2^{-21}$%, and the probability of a
- * collision occurring after 64 MB is less than %$2^{-19}$%.  These could be
- * adjusted dependent on the encryption scheme, but it's too much pain.
- */
-
-#define T_EXP MIN(60)                  /* Expiry time for a key */
-#define T_REGEN MIN(45)                        /* Regeneration time for a key */
-#define SZ_EXP MEG(64)                 /* Expiry data size for a key */
-#define SZ_REGEN MEG(32)               /* Data size threshold for regen */
-
-/*----- Handy macros ------------------------------------------------------*/
-
-#define KEYOK(ks, now) ((ks)->sz_exp > 0 && (ks)->t_exp > now)
-
-#define SEQSZ 4                                /* Size of sequence number packet */
-
-/*----- Low-level packet encryption and decryption ------------------------*/
-
-/* --- Encrypted data format --- *
- *
- * Let %$p_i$% be the %$i$%-th plaintext message, with type %$t$%.  We first
- * compute 
- *
- *   %$c_i = \mathcal{E}\textrm{-CBC}_{K_{\text{E}}}(p_i)$%
- *
- * as the CBC-ciphertext of %$p_i$%, and then
- *
- *   %$\sigma_i = \mathcal{T}_{K_{\text{M}}}(t, i, c_i)$%
- *
- * as a MAC on the %%\emph{ciphertext}%%.  The message sent is then the pair
- * %$(\sigma_i, c_i)$%.  This construction is provably secure in the NM-CCA
- * sense (assuming that the cipher is IND-CPA, and the MAC is SUF-CMA)
- * [Bellare and Namprempre].
- *
- * This also ensures that, assuming the key is good, we have a secure channel
- * [Krawczyk].  Actually, [Krawczyk] shows that, if the cipher is either a
- * simple stream cipher or a block cipher in CBC mode, we can use the MAC-
- * then-encrypt scheme and still have a secure channel.  However, I like the
- * NM-CCA guarantee from [Bellare and Namprempre].  I'm less worried about
- * the Horton Principle [Wagner and Schneier].
- */
-
-/* --- @doencrypt@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset *ks@ = pointer to keyset to use
- *             @unsigned ty@ = type of message this is
- *             @buf *b@ = pointer to an input buffer
- *             @buf *bb@ = pointer to an output buffer
- *
- * Returns:    Zero if OK, nonzero if a new key is required.
- *
- * Use:                Encrypts a message with the given key.  We assume that the
- *             keyset is OK to use.
- */
-
-static int doencrypt(keyset *ks, unsigned ty, buf *b, buf *bb)
-{
-  ghash *h;
-  gcipher *c = ks->cout;
-  const octet *p = BCUR(b);
-  size_t sz = BLEFT(b);
-  octet *qmac, *qseq, *qiv, *qpk;
-  uint32 oseq;
-  size_t ivsz = GC_CLASS(c)->blksz;
-  size_t tagsz = ks->tagsz;
-  size_t osz, nsz;
-  octet t[4];
-  int rc = 0;
-
-  /* --- Allocate the required buffer space --- */
-
-  if (buf_ensure(bb, tagsz + SEQSZ + ivsz + sz))
-    return (0); /* Caution! */
-  qmac = BCUR(bb); qseq = qmac + tagsz; qiv = qseq + SEQSZ; qpk = qiv + ivsz;
-  BSTEP(bb, tagsz + SEQSZ + ivsz + sz);
-  STORE32(t, ty);
-
-  oseq = ks->oseq++; STORE32(qseq, oseq);
-  IF_TRACING(T_KEYSET, {
-    trace(T_KEYSET, "keyset: encrypting packet %lu using keyset %u",
-         (unsigned long)oseq, ks->seq);
-    trace_block(T_CRYPTO, "crypto: plaintext packet", p, sz);
-  })
-
-  /* --- Encrypt the packet --- */
-
-  if (ivsz) {
-    rand_get(RAND_GLOBAL, qiv, ivsz);
-    GC_SETIV(c, qiv);
-    IF_TRACING(T_KEYSET, {
-      trace_block(T_CRYPTO, "crypto: initialization vector", qiv, ivsz);
-    })
-  }
-  GC_ENCRYPT(c, p, qpk, sz);
-  IF_TRACING(T_KEYSET, {
-    trace_block(T_CRYPTO, "crypto: encrypted packet", qpk, sz);
-  })
-
-  /* --- Now compute the MAC --- */
-
-  if (tagsz) {
-    h = GM_INIT(ks->mout);
-    GH_HASH(h, t, sizeof(t));
-    GH_HASH(h, qseq, SEQSZ + ivsz + sz);
-    memcpy(qmac, GH_DONE(h, 0), tagsz);
-    GH_DESTROY(h);
-    IF_TRACING(T_KEYSET, {
-      trace_block(T_CRYPTO, "crypto: computed MAC", qmac, tagsz);
-    })
-  }
-
-  /* --- Deduct the packet size from the key's data life --- */
-
-  osz = ks->sz_exp;
-  if (osz > sz)
-    nsz = osz - sz;
-  else
-    nsz = 0;
-  if (osz >= SZ_REGEN && nsz < SZ_REGEN) {
-    T( trace(T_KEYSET, "keyset: keyset %u data regen limit exceeded -- "
-            "forcing exchange", ks->seq); )
-    rc = -1;
-  }
-  ks->sz_exp = nsz;
-  return (rc);  
-}
-
-/* --- @dodecrypt@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset *ks@ = pointer to keyset to use
- *             @unsigned ty@ = expected type code
- *             @buf *b@ = pointer to an input buffer
- *             @buf *bb@ = pointer to an output buffer
- *             @uint32 *seq@ = where to store the sequence number
- *
- * Returns:    Zero if OK, nonzero if it failed.
- *
- * Use:                Attempts to decrypt a message with the given key.  No other
- *             checking (e.g., sequence number checks) is performed.  We
- *             assume that the keyset is OK to use, and that there is
- *             sufficient output buffer space reserved.  If the decryption
- *             is successful, the buffer pointer is moved past the decrypted
- *             packet, and the packet's sequence number is stored in @*seq@.
- */
-
-static int dodecrypt(keyset *ks, unsigned ty, buf *b, buf *bb, uint32 *seq)
-{
-  const octet *pmac, *piv, *pseq, *ppk;
-  size_t psz = BLEFT(b);
-  size_t sz;
-  octet *q = BCUR(bb);
-  ghash *h;
-  gcipher *c = ks->cin;
-  size_t ivsz = GC_CLASS(c)->blksz;
-  size_t tagsz = ks->tagsz;
-  octet *mac;
-  int eq;
-  octet t[4];
-
-  /* --- Break up the packet into its components --- */
-
-  if (psz < ivsz + SEQSZ + tagsz) {
-    T( trace(T_KEYSET, "keyset: block too small for keyset %u", ks->seq); )
-    return (-1);
-  }
-  sz = psz - ivsz - SEQSZ - tagsz;
-  pmac = BCUR(b); pseq = pmac + tagsz; piv = pseq + SEQSZ; ppk = piv + ivsz;
-  STORE32(t, ty);
-
-  IF_TRACING(T_KEYSET, {
-    trace(T_KEYSET, "keyset: decrypting using keyset %u", ks->seq);
-    trace_block(T_CRYPTO, "crypto: ciphertext packet", ppk, sz);
-  })
-
-  /* --- Verify the MAC on the packet --- */
-
-  if (tagsz) {
-    h = GM_INIT(ks->min);
-    GH_HASH(h, t, sizeof(t));
-    GH_HASH(h, pseq, SEQSZ + ivsz + sz);
-    mac = GH_DONE(h, 0);
-    eq = !memcmp(mac, pmac, tagsz);
-    IF_TRACING(T_KEYSET, {
-      trace_block(T_CRYPTO, "crypto: computed MAC", mac, tagsz);
-    })
-    GH_DESTROY(h);
-    if (!eq) {
-      IF_TRACING(T_KEYSET, {
-       trace(T_KEYSET, "keyset: incorrect MAC: decryption failed");
-       trace_block(T_CRYPTO, "crypto: expected MAC", pmac, tagsz);
-      })
-      return (-1);
-    }
-  }
-
-  /* --- Decrypt the packet --- */
-
-  if (ivsz) {
-    GC_SETIV(c, piv);
-    IF_TRACING(T_KEYSET, {
-      trace_block(T_CRYPTO, "crypto: initialization vector", piv, ivsz);
-    })
-  }
-  GC_DECRYPT(c, ppk, q, sz);
-  if (seq)
-    *seq = LOAD32(pseq);
-  IF_TRACING(T_KEYSET, {
-    trace(T_KEYSET, "keyset: decrypted OK (sequence = %lu)",
-         (unsigned long)LOAD32(pseq));
-    trace_block(T_CRYPTO, "crypto: decrypted packet", q, sz);
-  })
-  BSTEP(bb, sz);
-  return (0);
-}
-
-/*----- Operations on a single keyset -------------------------------------*/
-
-/* --- @ks_drop@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset *ks@ = pointer to a keyset
- *
- * Returns:    ---
- *
- * Use:                Decrements a keyset's reference counter.  If the counter hits
- *             zero, the keyset is freed.
- */
-
-void ks_drop(keyset *ks)
-{
-  if (--ks->ref)
-    return;
-  GC_DESTROY(ks->cin);
-  GC_DESTROY(ks->cout);
-  GM_DESTROY(ks->min);
-  GM_DESTROY(ks->mout);
-  DESTROY(ks);
-}
-
-/* --- @ks_gen@ --- *
- *
- * Arguments:  @const void *k@ = pointer to key material
- *             @size_t x, y, z@ = offsets into key material (see below)
- *             @peer *p@ = pointer to peer information 
- *
- * Returns:    A pointer to the new keyset.
- *
- * Use:                Derives a new keyset from the given key material.  The
- *             offsets @x@, @y@ and @z@ separate the key material into three
- *             parts.  Between the @k@ and @k + x@ is `my' contribution to
- *             the key material; between @k + x@ and @k + y@ is `your'
- *             contribution; and between @k + y@ and @k + z@ is a shared
- *             value we made together.  These are used to construct two
- *             pairs of symmetric keys.  Each pair consists of an encryption
- *             key and a message authentication key.  One pair is used for
- *             outgoing messages, the other for incoming messages.
- *
- *             The new key is marked so that it won't be selected for output
- *             by @ksl_encrypt@.  You can still encrypt data with it by
- *             calling @ks_encrypt@ directly.
- */
-
-keyset *ks_gen(const void *k, size_t x, size_t y, size_t z, peer *p)
-{
-  ghash *h;
-  const octet *hh;
-  keyset *ks = CREATE(keyset);
-  time_t now = time(0);
-  const octet *pp = k;
-  T( static unsigned seq = 0; )
-
-  T( trace(T_KEYSET, "keyset: adding new keyset %u", seq); )
-
-  /* --- Construct the various keys --- *
-   *
-   * This is done with macros, because it's quite tedious.
-   */
-
-#define MINE GH_HASH(h, pp, x)
-#define YOURS GH_HASH(h, pp + x, y - x)
-#define OURS GH_HASH(h, pp + y, z - y)
-
-#define HASH_in MINE; YOURS; OURS
-#define HASH_out YOURS; MINE; OURS
-#define INIT_c(k) GC_INIT(algs.c, (k), algs.cksz)
-#define INIT_m(k) GM_KEY(algs.m, (k), algs.mksz)
-#define STR_c "encryption"
-#define STR_m "integrity"
-#define STR_in "incoming"
-#define STR_out "outgoing"
-
-#define SETKEY(a, dir) do {                                            \
-  h = GH_INIT(algs.h);                                                 \
-  HASH_STRING(h, "tripe-" STR_##a);                                    \
-  HASH_##dir;                                                          \
-  hh = GH_DONE(h, 0);                                                  \
-  IF_TRACING(T_KEYSET, {                                               \
-    trace_block(T_CRYPTO, "crypto: " STR_##dir " key " STR_##a,                \
-               hh, algs.a##ksz);                                       \
-  })                                                                   \
-  ks->a##dir = INIT_##a(hh);                                           \
-  GH_DESTROY(h);                                                       \
-} while (0)
-
-  SETKEY(c, in); SETKEY(c, out);
-  SETKEY(m, in); SETKEY(m, out);
-
-#undef MINE
-#undef YOURS
-#undef OURS
-#undef STR_c
-#undef STR_m
-#undef STR_in
-#undef STR_out
-#undef INIT_c
-#undef INIT_m
-#undef HASH_in
-#undef HASH_out
-#undef SETKEY
-
-  T( ks->seq = seq++; )
-  ks->ref = 1;
-  ks->t_exp = now + T_EXP;
-  ks->sz_exp = SZ_EXP;
-  ks->oseq = 0;
-  seq_reset(&ks->iseq);
-  ks->next = 0;
-  ks->p = p;
-  ks->f = KSF_LISTEN;
-  ks->tagsz = algs.tagsz;
-  return (ks);
-}
-
-/* --- @ks_tregen@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset *ks@ = pointer to a keyset
- *
- * Returns:    The time at which moves ought to be made to replace this key.
- */
-
-time_t ks_tregen(keyset *ks) { return (ks->t_exp - T_EXP + T_REGEN); }
-
-/* --- @ks_activate@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset *ks@ = pointer to a keyset
- *
- * Returns:    ---
- *
- * Use:                Activates a keyset, so that it can be used for encrypting
- *             outgoing messages.
- */
-
-void ks_activate(keyset *ks)
-{
-  if (ks->f & KSF_LISTEN) {
-    T( trace(T_KEYSET, "keyset: activating keyset %u", ks->seq); )
-    ks->f &= ~KSF_LISTEN;
-  }
-}
-
-/* --- @ks_encrypt@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset *ks@ = pointer to a keyset
- *             @unsigned ty@ = message type
- *             @buf *b@ = pointer to input buffer
- *             @buf *bb@ = pointer to output buffer
- *
- * Returns:    Zero if OK, nonzero if the key needs replacing.  If the
- *             encryption failed, the output buffer is broken and zero is
- *             returned.
- *
- * Use:                Encrypts a block of data using the key.  Note that the `key
- *             ought to be replaced' notification is only ever given once
- *             for each key.  Also note that this call forces a keyset to be
- *             used even if it's marked as not for data output.
- */
-
-int ks_encrypt(keyset *ks, unsigned ty, buf *b, buf *bb)
-{
-  time_t now = time(0);
-
-  if (!KEYOK(ks, now)) {
-    buf_break(bb);
-    return (0);
-  }
-  return (doencrypt(ks, ty, b, bb));
-}
-
-/* --- @ks_decrypt@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset *ks@ = pointer to a keyset
- *             @unsigned ty@ = expected type code
- *             @buf *b@ = pointer to an input buffer
- *             @buf *bb@ = pointer to an output buffer
- *
- * Returns:    Zero on success, or nonzero if there was some problem.
- *
- * Use:                Attempts to decrypt a message using a given key.  Note that
- *             requesting decryption with a key directly won't clear a
- *             marking that it's not for encryption.
- */
-
-int ks_decrypt(keyset *ks, unsigned ty, buf *b, buf *bb)
-{
-  time_t now = time(0);
-  uint32 seq;
-
-  if (!KEYOK(ks, now) ||
-      buf_ensure(bb, BLEN(b)) ||
-      dodecrypt(ks, ty, b, bb, &seq) ||
-      seq_check(&ks->iseq, seq, "SYMM"))
-    return (-1);
-  return (0);
-}
-
-/*----- Keyset list handling ----------------------------------------------*/
-
-/* --- @ksl_free@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset **ksroot@ = pointer to keyset list head
- *
- * Returns:    ---
- *
- * Use:                Frees (releases references to) all of the keys in a keyset.
- */
-
-void ksl_free(keyset **ksroot)
-{
-  keyset *ks, *ksn;
-  for (ks = *ksroot; ks; ks = ksn) {
-    ksn = ks->next;
-    ks->f &= ~KSF_LINK;
-    ks_drop(ks);
-  }
-}
-
-/* --- @ksl_link@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset **ksroot@ = pointer to keyset list head
- *             @keyset *ks@ = pointer to a keyset
- *
- * Returns:    ---
- *
- * Use:                Links a keyset into a list.  A keyset can only be on one list
- *             at a time.  Bad things happen otherwise.
- */
-
-void ksl_link(keyset **ksroot, keyset *ks)
-{
-  assert(!(ks->f & KSF_LINK));
-  ks->next = *ksroot;
-  *ksroot = ks;
-  ks->f |= KSF_LINK;
-  ks->ref++;
-}
-
-/* --- @ksl_prune@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset **ksroot@ = pointer to keyset list head
- *
- * Returns:    ---
- *
- * Use:                Prunes the keyset list by removing keys which mustn't be used
- *             any more.
- */
-
-void ksl_prune(keyset **ksroot)
-{
-  time_t now = time(0);
-
-  while (*ksroot) {
-    keyset *ks = *ksroot;
-
-    if (ks->t_exp <= now) {
-      T( trace(T_KEYSET, "keyset: expiring keyset %u (time limit reached)",
-              ks->seq); )
-      goto kill;
-    } else if (ks->sz_exp == 0) {
-      T( trace(T_KEYSET, "keyset: expiring keyset %u (data limit reached)",
-              ks->seq); )
-      goto kill;
-    } else {
-      ksroot = &ks->next;
-      continue;
-    }
-
-  kill:
-    *ksroot = ks->next;
-    ks->f &= ~KSF_LINK;
-    ks_drop(ks);
-  }
-}
-
-/* --- @ksl_encrypt@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset **ksroot@ = pointer to keyset list head
- *             @unsigned ty@ = message type
- *             @buf *b@ = pointer to input buffer
- *             @buf *bb@ = pointer to output buffer
- *
- * Returns:    Nonzero if a new key is needed.
- *
- * Use:                Encrypts a packet.
- */
-
-int ksl_encrypt(keyset **ksroot, unsigned ty, buf *b, buf *bb)
-{
-  time_t now = time(0);
-  keyset *ks = *ksroot;
-
-  for (;;) {
-    if (!ks) {
-      T( trace(T_KEYSET, "keyset: no suitable keysets found"); )
-      buf_break(bb);
-      return (-1);
-    }
-    if (KEYOK(ks, now) && !(ks->f & KSF_LISTEN))
-      break;
-    ks = ks->next;
-  }
-
-  return (doencrypt(ks, ty, b, bb));
-}
-
-/* --- @ksl_decrypt@ --- *
- *
- * Arguments:  @keyset **ksroot@ = pointer to keyset list head
- *             @unsigned ty@ = expected type code
- *             @buf *b@ = pointer to input buffer
- *             @buf *bb@ = pointer to output buffer
- *
- * Returns:    Nonzero if the packet couldn't be decrypted.
- *
- * Use:                Decrypts a packet.
- */
-
-int ksl_decrypt(keyset **ksroot, unsigned ty, buf *b, buf *bb)
-{
-  time_t now = time(0);
-  keyset *ks;
-  uint32 seq;
-
-  if (buf_ensure(bb, BLEN(b)))
-    return (-1);
-
-  for (ks = *ksroot; ks; ks = ks->next) {
-    if (!KEYOK(ks, now))
-      continue;
-    if (!dodecrypt(ks, ty, b, bb, &seq)) {
-      if (ks->f & KSF_LISTEN) {
-       T( trace(T_KEYSET, "keyset: implicitly activating keyset %u",
-                ks->seq); )
-       ks->f &= ~KSF_LISTEN;
-      }
-      return (seq_check(&ks->iseq, seq, "SYMM"));
-    }
-  }
-  T( trace(T_KEYSET, "keyset: no matching keys, or incorrect MAC"); )
-  return (-1);
-}
-
-/*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/