putty/SSHDH.C

   1 /*\r
   2  * Diffie-Hellman implementation for PuTTY.\r
   3  */\r
   4 \r
   5 #include "ssh.h"\r
   6 \r
   7 /*\r
   8  * The primes used in the group1 and group14 key exchange.\r
   9  */\r
  10 static const unsigned char P1[] = {\r
  11     0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xC9, 0x0F, 0xDA, 0xA2,\r
  12     0x21, 0x68, 0xC2, 0x34, 0xC4, 0xC6, 0x62, 0x8B, 0x80, 0xDC, 0x1C, 0xD1,\r
  13     0x29, 0x02, 0x4E, 0x08, 0x8A, 0x67, 0xCC, 0x74, 0x02, 0x0B, 0xBE, 0xA6,\r
  14     0x3B, 0x13, 0x9B, 0x22, 0x51, 0x4A, 0x08, 0x79, 0x8E, 0x34, 0x04, 0xDD,\r
  15     0xEF, 0x95, 0x19, 0xB3, 0xCD, 0x3A, 0x43, 0x1B, 0x30, 0x2B, 0x0A, 0x6D,\r
  16     0xF2, 0x5F, 0x14, 0x37, 0x4F, 0xE1, 0x35, 0x6D, 0x6D, 0x51, 0xC2, 0x45,\r
  17     0xE4, 0x85, 0xB5, 0x76, 0x62, 0x5E, 0x7E, 0xC6, 0xF4, 0x4C, 0x42, 0xE9,\r
  18     0xA6, 0x37, 0xED, 0x6B, 0x0B, 0xFF, 0x5C, 0xB6, 0xF4, 0x06, 0xB7, 0xED,\r
  19     0xEE, 0x38, 0x6B, 0xFB, 0x5A, 0x89, 0x9F, 0xA5, 0xAE, 0x9F, 0x24, 0x11,\r
  20     0x7C, 0x4B, 0x1F, 0xE6, 0x49, 0x28, 0x66, 0x51, 0xEC, 0xE6, 0x53, 0x81,\r
  21     0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF\r
  22 };\r
  23 static const unsigned char P14[] = {\r
  24     0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xC9, 0x0F, 0xDA, 0xA2,\r
  25     0x21, 0x68, 0xC2, 0x34, 0xC4, 0xC6, 0x62, 0x8B, 0x80, 0xDC, 0x1C, 0xD1,\r
  26     0x29, 0x02, 0x4E, 0x08, 0x8A, 0x67, 0xCC, 0x74, 0x02, 0x0B, 0xBE, 0xA6,\r
  27     0x3B, 0x13, 0x9B, 0x22, 0x51, 0x4A, 0x08, 0x79, 0x8E, 0x34, 0x04, 0xDD,\r
  28     0xEF, 0x95, 0x19, 0xB3, 0xCD, 0x3A, 0x43, 0x1B, 0x30, 0x2B, 0x0A, 0x6D,\r
  29     0xF2, 0x5F, 0x14, 0x37, 0x4F, 0xE1, 0x35, 0x6D, 0x6D, 0x51, 0xC2, 0x45,\r
  30     0xE4, 0x85, 0xB5, 0x76, 0x62, 0x5E, 0x7E, 0xC6, 0xF4, 0x4C, 0x42, 0xE9,\r
  31     0xA6, 0x37, 0xED, 0x6B, 0x0B, 0xFF, 0x5C, 0xB6, 0xF4, 0x06, 0xB7, 0xED,\r
  32     0xEE, 0x38, 0x6B, 0xFB, 0x5A, 0x89, 0x9F, 0xA5, 0xAE, 0x9F, 0x24, 0x11,\r
  33     0x7C, 0x4B, 0x1F, 0xE6, 0x49, 0x28, 0x66, 0x51, 0xEC, 0xE4, 0x5B, 0x3D,\r
  34     0xC2, 0x00, 0x7C, 0xB8, 0xA1, 0x63, 0xBF, 0x05, 0x98, 0xDA, 0x48, 0x36,\r
  35     0x1C, 0x55, 0xD3, 0x9A, 0x69, 0x16, 0x3F, 0xA8, 0xFD, 0x24, 0xCF, 0x5F,\r
  36     0x83, 0x65, 0x5D, 0x23, 0xDC, 0xA3, 0xAD, 0x96, 0x1C, 0x62, 0xF3, 0x56,\r
  37     0x20, 0x85, 0x52, 0xBB, 0x9E, 0xD5, 0x29, 0x07, 0x70, 0x96, 0x96, 0x6D,\r
  38     0x67, 0x0C, 0x35, 0x4E, 0x4A, 0xBC, 0x98, 0x04, 0xF1, 0x74, 0x6C, 0x08,\r
  39     0xCA, 0x18, 0x21, 0x7C, 0x32, 0x90, 0x5E, 0x46, 0x2E, 0x36, 0xCE, 0x3B,\r
  40     0xE3, 0x9E, 0x77, 0x2C, 0x18, 0x0E, 0x86, 0x03, 0x9B, 0x27, 0x83, 0xA2,\r
  41     0xEC, 0x07, 0xA2, 0x8F, 0xB5, 0xC5, 0x5D, 0xF0, 0x6F, 0x4C, 0x52, 0xC9,\r
  42     0xDE, 0x2B, 0xCB, 0xF6, 0x95, 0x58, 0x17, 0x18, 0x39, 0x95, 0x49, 0x7C,\r
  43     0xEA, 0x95, 0x6A, 0xE5, 0x15, 0xD2, 0x26, 0x18, 0x98, 0xFA, 0x05, 0x10,\r
  44     0x15, 0x72, 0x8E, 0x5A, 0x8A, 0xAC, 0xAA, 0x68, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,\r
  45     0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF\r
  46 };\r
  47 \r
  48 /*\r
  49  * The generator g = 2 (used for both group1 and group14).\r
  50  */\r
  51 static const unsigned char G[] = { 2 };\r
  52 \r
  53 static const struct ssh_kex ssh_diffiehellman_group1_sha1 = {\r
  54     "diffie-hellman-group1-sha1", "group1",\r
  55     KEXTYPE_DH, P1, G, lenof(P1), lenof(G), &ssh_sha1\r
  56 };\r
  57 \r
  58 static const struct ssh_kex *const group1_list[] = {\r
  59     &ssh_diffiehellman_group1_sha1\r
  60 };\r
  61 \r
  62 const struct ssh_kexes ssh_diffiehellman_group1 = {\r
  63     sizeof(group1_list) / sizeof(*group1_list),\r
  64     group1_list\r
  65 };\r
  66 \r
  67 static const struct ssh_kex ssh_diffiehellman_group14_sha1 = {\r
  68     "diffie-hellman-group14-sha1", "group14",\r
  69     KEXTYPE_DH, P14, G, lenof(P14), lenof(G), &ssh_sha1\r
  70 };\r
  71 \r
  72 static const struct ssh_kex *const group14_list[] = {\r
  73     &ssh_diffiehellman_group14_sha1\r
  74 };\r
  75 \r
  76 const struct ssh_kexes ssh_diffiehellman_group14 = {\r
  77     sizeof(group14_list) / sizeof(*group14_list),\r
  78     group14_list\r
  79 };\r
  80 \r
  81 static const struct ssh_kex ssh_diffiehellman_gex_sha256 = {\r
  82     "diffie-hellman-group-exchange-sha256", NULL,\r
  83     KEXTYPE_DH, NULL, NULL, 0, 0, &ssh_sha256\r
  84 };\r
  85 \r
  86 static const struct ssh_kex ssh_diffiehellman_gex_sha1 = {\r
  87     "diffie-hellman-group-exchange-sha1", NULL,\r
  88     KEXTYPE_DH, NULL, NULL, 0, 0, &ssh_sha1\r
  89 };\r
  90 \r
  91 static const struct ssh_kex *const gex_list[] = {\r
  92     &ssh_diffiehellman_gex_sha256,\r
  93     &ssh_diffiehellman_gex_sha1\r
  94 };\r
  95 \r
  96 const struct ssh_kexes ssh_diffiehellman_gex = {\r
  97     sizeof(gex_list) / sizeof(*gex_list),\r
  98     gex_list\r
  99 };\r
 100 \r
 101 /*\r
 102  * Variables.\r
 103  */\r
 104 struct dh_ctx {\r
 105     Bignum x, e, p, q, qmask, g;\r
 106 };\r
 107 \r
 108 /*\r
 109  * Common DH initialisation.\r
 110  */\r
 111 static void dh_init(struct dh_ctx *ctx)\r
 112 {\r
 113     ctx->q = bignum_rshift(ctx->p, 1);\r
 114     ctx->qmask = bignum_bitmask(ctx->q);\r
 115     ctx->x = ctx->e = NULL;\r
 116 }\r
 117 \r
 118 /*\r
 119  * Initialise DH for a standard group.\r
 120  */\r
 121 void *dh_setup_group(const struct ssh_kex *kex)\r
 122 {\r
 123     struct dh_ctx *ctx = snew(struct dh_ctx);\r
 124     ctx->p = bignum_from_bytes(kex->pdata, kex->plen);\r
 125     ctx->g = bignum_from_bytes(kex->gdata, kex->glen);\r
 126     dh_init(ctx);\r
 127     return ctx;\r
 128 }\r
 129 \r
 130 /*\r
 131  * Initialise DH for a server-supplied group.\r
 132  */\r
 133 void *dh_setup_gex(Bignum pval, Bignum gval)\r
 134 {\r
 135     struct dh_ctx *ctx = snew(struct dh_ctx);\r
 136     ctx->p = copybn(pval);\r
 137     ctx->g = copybn(gval);\r
 138     dh_init(ctx);\r
 139     return ctx;\r
 140 }\r
 141 \r
 142 /*\r
 143  * Clean up and free a context.\r
 144  */\r
 145 void dh_cleanup(void *handle)\r
 146 {\r
 147     struct dh_ctx *ctx = (struct dh_ctx *)handle;\r
 148     freebn(ctx->x);\r
 149     freebn(ctx->e);\r
 150     freebn(ctx->p);\r
 151     freebn(ctx->g);\r
 152     freebn(ctx->q);\r
 153     freebn(ctx->qmask);\r
 154     sfree(ctx);\r
 155 }\r
 156 \r
 157 /*\r
 158  * DH stage 1: invent a number x between 1 and q, and compute e =\r
 159  * g^x mod p. Return e.\r
 160  * \r
 161  * If `nbits' is greater than zero, it is used as an upper limit\r
 162  * for the number of bits in x. This is safe provided that (a) you\r
 163  * use twice as many bits in x as the number of bits you expect to\r
 164  * use in your session key, and (b) the DH group is a safe prime\r
 165  * (which SSH demands that it must be).\r
 166  * \r
 167  * P. C. van Oorschot, M. J. Wiener\r
 168  * "On Diffie-Hellman Key Agreement with Short Exponents".\r
 169  * Advances in Cryptology: Proceedings of Eurocrypt '96\r
 170  * Springer-Verlag, May 1996.\r
 171  */\r
 172 Bignum dh_create_e(void *handle, int nbits)\r
 173 {\r
 174     struct dh_ctx *ctx = (struct dh_ctx *)handle;\r
 175     int i;\r
 176 \r
 177     int nbytes;\r
 178     unsigned char *buf;\r
 179 \r
 180     nbytes = ssh1_bignum_length(ctx->qmask);\r
 181     buf = snewn(nbytes, unsigned char);\r
 182 \r
 183     do {\r
 184         /*\r
 185          * Create a potential x, by ANDing a string of random bytes\r
 186          * with qmask.\r
 187          */\r
 188         if (ctx->x)\r
 189             freebn(ctx->x);\r
 190         if (nbits == 0 || nbits > bignum_bitcount(ctx->qmask)) {\r
 191             ssh1_write_bignum(buf, ctx->qmask);\r
 192             for (i = 2; i < nbytes; i++)\r
 193                 buf[i] &= random_byte();\r
 194             ssh1_read_bignum(buf, nbytes, &ctx->x);   /* can't fail */\r
 195         } else {\r
 196             int b, nb;\r
 197             ctx->x = bn_power_2(nbits);\r
 198             b = nb = 0;\r
 199             for (i = 0; i < nbits; i++) {\r
 200                 if (nb == 0) {\r
 201                     nb = 8;\r
 202                     b = random_byte();\r
 203                 }\r
 204                 bignum_set_bit(ctx->x, i, b & 1);\r
 205                 b >>= 1;\r
 206                 nb--;\r
 207             }\r
 208         }\r
 209     } while (bignum_cmp(ctx->x, One) <= 0 || bignum_cmp(ctx->x, ctx->q) >= 0);\r
 210 \r
 211     sfree(buf);\r
 212 \r
 213     /*\r
 214      * Done. Now compute e = g^x mod p.\r
 215      */\r
 216     ctx->e = modpow(ctx->g, ctx->x, ctx->p);\r
 217 \r
 218     return ctx->e;\r
 219 }\r
 220 \r
 221 /*\r
 222  * DH stage 2: given a number f, compute K = f^x mod p.\r
 223  */\r
 224 Bignum dh_find_K(void *handle, Bignum f)\r
 225 {\r
 226     struct dh_ctx *ctx = (struct dh_ctx *)handle;\r
 227     Bignum ret;\r
 228     ret = modpow(f, ctx->x, ctx->p);\r
 229     return ret;\r
 230 }\r