cipher.c

   1 /* $OpenBSD: cipher.c,v 1.82 2009/01/26 09:58:15 markus Exp $ */
   2 /*
   3  * Author: Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>
   4  * Copyright (c) 1995 Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>, Espoo, Finland
   5  *                    All rights reserved
   6  *
   7  * As far as I am concerned, the code I have written for this software
   8  * can be used freely for any purpose.  Any derived versions of this
   9  * software must be clearly marked as such, and if the derived work is
  10  * incompatible with the protocol description in the RFC file, it must be
  11  * called by a name other than "ssh" or "Secure Shell".
  12  *
  13  *
  14  * Copyright (c) 1999 Niels Provos.  All rights reserved.
  15  * Copyright (c) 1999, 2000 Markus Friedl.  All rights reserved.
  16  *
  17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  18  * modification, are permitted provided that the following conditions
  19  * are met:
  20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  27  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  28  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  29  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  30  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  31  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  32  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  33  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  34  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  35  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  36  */
  37
  38 #include "includes.h"
  39
  40 #include <sys/types.h>
  41
  42 #include <openssl/md5.h>
  43
  44 #include <string.h>
  45 #include <stdarg.h>
  46
  47 #include "xmalloc.h"
  48 #include "log.h"
  49 #include "cipher.h"
  50
  51 /* compatibility with old or broken OpenSSL versions */
  52 #include "openbsd-compat/openssl-compat.h"
  53
  54 extern const EVP_CIPHER *evp_ssh1_bf(void);
  55 extern const EVP_CIPHER *evp_ssh1_3des(void);
  56 extern void ssh1_3des_iv(EVP_CIPHER_CTX *, int, u_char *, int);
  57 extern const EVP_CIPHER *evp_aes_128_ctr(void);
  58 extern void ssh_aes_ctr_iv(EVP_CIPHER_CTX *, int, u_char *, u_int);
  59
  60 struct Cipher {
  61         char    *name;
  62         int     number;         /* for ssh1 only */
  63         u_int   block_size;
  64         u_int   key_len;
  65         u_int   discard_len;
  66         u_int   cbc_mode;
  67         const EVP_CIPHER        *(*evptype)(void);
  68 } ciphers[] = {
  69         { "none",               SSH_CIPHER_NONE, 8, 0, 0, 0, EVP_enc_null },
  70         { "des",                SSH_CIPHER_DES, 8, 8, 0, 1, EVP_des_cbc },
  71         { "3des",               SSH_CIPHER_3DES, 8, 16, 0, 1, evp_ssh1_3des },
  72         { "blowfish",           SSH_CIPHER_BLOWFISH, 8, 32, 0, 1, evp_ssh1_bf },
  73
  74         { "3des-cbc",           SSH_CIPHER_SSH2, 8, 24, 0, 1, EVP_des_ede3_cbc },
  75         { "blowfish-cbc",       SSH_CIPHER_SSH2, 8, 16, 0, 1, EVP_bf_cbc },
  76         { "cast128-cbc",        SSH_CIPHER_SSH2, 8, 16, 0, 1, EVP_cast5_cbc },
  77         { "arcfour",            SSH_CIPHER_SSH2, 8, 16, 0, 0, EVP_rc4 },
  78         { "arcfour128",         SSH_CIPHER_SSH2, 8, 16, 1536, 0, EVP_rc4 },
  79         { "arcfour256",         SSH_CIPHER_SSH2, 8, 32, 1536, 0, EVP_rc4 },
  80         { "aes128-cbc",         SSH_CIPHER_SSH2, 16, 16, 0, 1, EVP_aes_128_cbc },
  81         { "aes192-cbc",         SSH_CIPHER_SSH2, 16, 24, 0, 1, EVP_aes_192_cbc },
  82         { "aes256-cbc",         SSH_CIPHER_SSH2, 16, 32, 0, 1, EVP_aes_256_cbc },
  83         { "rijndael-cbc@lysator.liu.se",
  84                                 SSH_CIPHER_SSH2, 16, 32, 0, 1, EVP_aes_256_cbc },
  85         { "aes128-ctr",         SSH_CIPHER_SSH2, 16, 16, 0, 0, evp_aes_128_ctr },
  86         { "aes192-ctr",         SSH_CIPHER_SSH2, 16, 24, 0, 0, evp_aes_128_ctr },
  87         { "aes256-ctr",         SSH_CIPHER_SSH2, 16, 32, 0, 0, evp_aes_128_ctr },
  88 #ifdef USE_CIPHER_ACSS
  89         { "acss@openssh.org",   SSH_CIPHER_SSH2, 16, 5, 0, 0, EVP_acss },
  90 #endif
  91         { NULL,                 SSH_CIPHER_INVALID, 0, 0, 0, 0, NULL }
  92 };
  93
  94 /*--*/
  95
  96 u_int
  97 cipher_blocksize(const Cipher *c)
  98 {
  99         return (c->block_size);
 100 }
 101
 102 u_int
 103 cipher_keylen(const Cipher *c)
 104 {
 105         return (c->key_len);
 106 }
 107
 108 u_int
 109 cipher_get_number(const Cipher *c)
 110 {
 111         return (c->number);
 112 }
 113
 114 u_int
 115 cipher_is_cbc(const Cipher *c)
 116 {
 117         return (c->cbc_mode);
 118 }
 119
 120 u_int
 121 cipher_mask_ssh1(int client)
 122 {
 123         u_int mask = 0;
 124         mask |= 1 << SSH_CIPHER_3DES;           /* Mandatory */
 125         mask |= 1 << SSH_CIPHER_BLOWFISH;
 126         if (client) {
 127                 mask |= 1 << SSH_CIPHER_DES;
 128         }
 129         return mask;
 130 }
 131
 132 Cipher *
 133 cipher_by_name(const char *name)
 134 {
 135         Cipher *c;
 136         for (c = ciphers; c->name != NULL; c++)
 137                 if (strcmp(c->name, name) == 0)
 138                         return c;
 139         return NULL;
 140 }
 141
 142 Cipher *
 143 cipher_by_number(int id)
 144 {
 145         Cipher *c;
 146         for (c = ciphers; c->name != NULL; c++)
 147                 if (c->number == id)
 148                         return c;
 149         return NULL;
 150 }
 151
 152 #define CIPHER_SEP      ","
 153 int
 154 ciphers_valid(const char *names)
 155 {
 156         Cipher *c;
 157         char *cipher_list, *cp;
 158         char *p;
 159
 160         if (names == NULL || strcmp(names, "") == 0)
 161                 return 0;
 162         cipher_list = cp = xstrdup(names);
 163         for ((p = strsep(&cp, CIPHER_SEP)); p && *p != '\0';
 164             (p = strsep(&cp, CIPHER_SEP))) {
 165                 c = cipher_by_name(p);
 166                 if (c == NULL || c->number != SSH_CIPHER_SSH2) {
 167                         debug("bad cipher %s [%s]", p, names);
 168                         xfree(cipher_list);
 169                         return 0;
 170                 } else {
 171                         debug3("cipher ok: %s [%s]", p, names);
 172                 }
 173         }
 174         debug3("ciphers ok: [%s]", names);
 175         xfree(cipher_list);
 176         return 1;
 177 }
 178
 179 /*
 180  * Parses the name of the cipher.  Returns the number of the corresponding
 181  * cipher, or -1 on error.
 182  */
 183
 184 int
 185 cipher_number(const char *name)
 186 {
 187         Cipher *c;
 188         if (name == NULL)
 189                 return -1;
 190         for (c = ciphers; c->name != NULL; c++)
 191                 if (strcasecmp(c->name, name) == 0)
 192                         return c->number;
 193         return -1;
 194 }
 195
 196 char *
 197 cipher_name(int id)
 198 {
 199         Cipher *c = cipher_by_number(id);
 200         return (c==NULL) ? "<unknown>" : c->name;
 201 }
 202
 203 void
 204 cipher_init(CipherContext *cc, Cipher *cipher,
 205     const u_char *key, u_int keylen, const u_char *iv, u_int ivlen,
 206     int do_encrypt)
 207 {
 208         static int dowarn = 1;
 209 #ifdef SSH_OLD_EVP
 210         EVP_CIPHER *type;
 211 #else
 212         const EVP_CIPHER *type;
 213         int klen;
 214 #endif
 215         u_char *junk, *discard;
 216
 217         if (cipher->number == SSH_CIPHER_DES) {
 218                 if (dowarn) {
 219                         error("Warning: use of DES is strongly discouraged "
 220                             "due to cryptographic weaknesses");
 221                         dowarn = 0;
 222                 }
 223                 if (keylen > 8)
 224                         keylen = 8;
 225         }
 226         cc->plaintext = (cipher->number == SSH_CIPHER_NONE);
 227
 228         if (keylen < cipher->key_len)
 229                 fatal("cipher_init: key length %d is insufficient for %s.",
 230                     keylen, cipher->name);
 231         if (iv != NULL && ivlen < cipher->block_size)
 232                 fatal("cipher_init: iv length %d is insufficient for %s.",
 233                     ivlen, cipher->name);
 234         cc->cipher = cipher;
 235
 236         type = (*cipher->evptype)();
 237
 238         EVP_CIPHER_CTX_init(&cc->evp);
 239 #ifdef SSH_OLD_EVP
 240         if (type->key_len > 0 && type->key_len != keylen) {
 241                 debug("cipher_init: set keylen (%d -> %d)",
 242                     type->key_len, keylen);
 243                 type->key_len = keylen;
 244         }
 245         EVP_CipherInit(&cc->evp, type, (u_char *)key, (u_char *)iv,
 246             (do_encrypt == CIPHER_ENCRYPT));
 247 #else
 248         if (EVP_CipherInit(&cc->evp, type, NULL, (u_char *)iv,
 249             (do_encrypt == CIPHER_ENCRYPT)) == 0)
 250                 fatal("cipher_init: EVP_CipherInit failed for %s",
 251                     cipher->name);
 252         klen = EVP_CIPHER_CTX_key_length(&cc->evp);
 253         if (klen > 0 && keylen != (u_int)klen) {
 254                 debug2("cipher_init: set keylen (%d -> %d)", klen, keylen);
 255                 if (EVP_CIPHER_CTX_set_key_length(&cc->evp, keylen) == 0)
 256                         fatal("cipher_init: set keylen failed (%d -> %d)",
 257                             klen, keylen);
 258         }
 259         if (EVP_CipherInit(&cc->evp, NULL, (u_char *)key, NULL, -1) == 0)
 260                 fatal("cipher_init: EVP_CipherInit: set key failed for %s",
 261                     cipher->name);
 262 #endif
 263
 264         if (cipher->discard_len > 0) {
 265                 junk = xmalloc(cipher->discard_len);
 266                 discard = xmalloc(cipher->discard_len);
 267                 if (EVP_Cipher(&cc->evp, discard, junk,
 268                     cipher->discard_len) == 0)
 269                         fatal("evp_crypt: EVP_Cipher failed during discard");
 270                 memset(discard, 0, cipher->discard_len);
 271                 xfree(junk);
 272                 xfree(discard);
 273         }
 274 }
 275
 276 void
 277 cipher_crypt(CipherContext *cc, u_char *dest, const u_char *src, u_int len)
 278 {
 279         if (len % cc->cipher->block_size)
 280                 fatal("cipher_encrypt: bad plaintext length %d", len);
 281         if (EVP_Cipher(&cc->evp, dest, (u_char *)src, len) == 0)
 282                 fatal("evp_crypt: EVP_Cipher failed");
 283 }
 284
 285 void
 286 cipher_cleanup(CipherContext *cc)
 287 {
 288         if (EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&cc->evp) == 0)
 289                 error("cipher_cleanup: EVP_CIPHER_CTX_cleanup failed");
 290 }
 291
 292 /*
 293  * Selects the cipher, and keys if by computing the MD5 checksum of the
 294  * passphrase and using the resulting 16 bytes as the key.
 295  */
 296
 297 void
 298 cipher_set_key_string(CipherContext *cc, Cipher *cipher,
 299     const char *passphrase, int do_encrypt)
 300 {
 301         MD5_CTX md;
 302         u_char digest[16];
 303
 304         MD5_Init(&md);
 305         MD5_Update(&md, (const u_char *)passphrase, strlen(passphrase));
 306         MD5_Final(digest, &md);
 307
 308         cipher_init(cc, cipher, digest, 16, NULL, 0, do_encrypt);
 309
 310         memset(digest, 0, sizeof(digest));
 311         memset(&md, 0, sizeof(md));
 312 }
 313
 314 /*
 315  * Exports an IV from the CipherContext required to export the key
 316  * state back from the unprivileged child to the privileged parent
 317  * process.
 318  */
 319
 320 int
 321 cipher_get_keyiv_len(const CipherContext *cc)
 322 {
 323         Cipher *c = cc->cipher;
 324         int ivlen;
 325
 326         if (c->number == SSH_CIPHER_3DES)
 327                 ivlen = 24;
 328         else
 329                 ivlen = EVP_CIPHER_CTX_iv_length(&cc->evp);
 330         return (ivlen);
 331 }
 332
 333 void
 334 cipher_get_keyiv(CipherContext *cc, u_char *iv, u_int len)
 335 {
 336         Cipher *c = cc->cipher;
 337         int evplen;
 338
 339         switch (c->number) {
 340         case SSH_CIPHER_SSH2:
 341         case SSH_CIPHER_DES:
 342         case SSH_CIPHER_BLOWFISH:
 343                 evplen = EVP_CIPHER_CTX_iv_length(&cc->evp);
 344                 if (evplen <= 0)
 345                         return;
 346                 if ((u_int)evplen != len)
 347                         fatal("%s: wrong iv length %d != %d", __func__,
 348                             evplen, len);
 349 #ifdef USE_BUILTIN_RIJNDAEL
 350                 if (c->evptype == evp_rijndael)
 351                         ssh_rijndael_iv(&cc->evp, 0, iv, len);
 352                 else
 353 #endif
 354                 if (c->evptype == evp_aes_128_ctr)
 355                         ssh_aes_ctr_iv(&cc->evp, 0, iv, len);
 356                 else
 357                         memcpy(iv, cc->evp.iv, len);
 358                 break;
 359         case SSH_CIPHER_3DES:
 360                 ssh1_3des_iv(&cc->evp, 0, iv, 24);
 361                 break;
 362         default:
 363                 fatal("%s: bad cipher %d", __func__, c->number);
 364         }
 365 }
 366
 367 void
 368 cipher_set_keyiv(CipherContext *cc, u_char *iv)
 369 {
 370         Cipher *c = cc->cipher;
 371         int evplen = 0;
 372
 373         switch (c->number) {
 374         case SSH_CIPHER_SSH2:
 375         case SSH_CIPHER_DES:
 376         case SSH_CIPHER_BLOWFISH:
 377                 evplen = EVP_CIPHER_CTX_iv_length(&cc->evp);
 378                 if (evplen == 0)
 379                         return;
 380 #ifdef USE_BUILTIN_RIJNDAEL
 381                 if (c->evptype == evp_rijndael)
 382                         ssh_rijndael_iv(&cc->evp, 1, iv, evplen);
 383                 else
 384 #endif
 385                 if (c->evptype == evp_aes_128_ctr)
 386                         ssh_aes_ctr_iv(&cc->evp, 1, iv, evplen);
 387                 else
 388                         memcpy(cc->evp.iv, iv, evplen);
 389                 break;
 390         case SSH_CIPHER_3DES:
 391                 ssh1_3des_iv(&cc->evp, 1, iv, 24);
 392                 break;
 393         default:
 394                 fatal("%s: bad cipher %d", __func__, c->number);
 395         }
 396 }
 397
 398 #if OPENSSL_VERSION_NUMBER < 0x00907000L
 399 #define EVP_X_STATE(evp)        &(evp).c
 400 #define EVP_X_STATE_LEN(evp)    sizeof((evp).c)
 401 #else
 402 #define EVP_X_STATE(evp)        (evp).cipher_data
 403 #define EVP_X_STATE_LEN(evp)    (evp).cipher->ctx_size
 404 #endif
 405
 406 int
 407 cipher_get_keycontext(const CipherContext *cc, u_char *dat)
 408 {
 409         Cipher *c = cc->cipher;
 410         int plen = 0;
 411
 412         if (c->evptype == EVP_rc4 || c->evptype == EVP_acss) {
 413                 plen = EVP_X_STATE_LEN(cc->evp);
 414                 if (dat == NULL)
 415                         return (plen);
 416                 memcpy(dat, EVP_X_STATE(cc->evp), plen);
 417         }
 418         return (plen);
 419 }
 420
 421 void
 422 cipher_set_keycontext(CipherContext *cc, u_char *dat)
 423 {
 424         Cipher *c = cc->cipher;
 425         int plen;
 426
 427         if (c->evptype == EVP_rc4 || c->evptype == EVP_acss) {
 428                 plen = EVP_X_STATE_LEN(cc->evp);
 429                 memcpy(EVP_X_STATE(cc->evp), dat, plen);
 430         }
 431 }