putty/SSHRSA.C

   1 /*\r
   2  * RSA implementation for PuTTY.\r
   3  */\r
   4 \r
   5 #include <stdio.h>\r
   6 #include <stdlib.h>\r
   7 #include <string.h>\r
   8 #include <assert.h>\r
   9 \r
  10 #include "ssh.h"\r
  11 #include "misc.h"\r
  12 \r
  13 int makekey(unsigned char *data, int len, struct RSAKey *result,\r
  14             unsigned char **keystr, int order)\r
  15 {\r
  16     unsigned char *p = data;\r
  17     int i, n;\r
  18 \r
  19     if (len < 4)\r
  20         return -1;\r
  21 \r
  22     if (result) {\r
  23         result->bits = 0;\r
  24         for (i = 0; i < 4; i++)\r
  25             result->bits = (result->bits << 8) + *p++;\r
  26     } else\r
  27         p += 4;\r
  28 \r
  29     len -= 4;\r
  30 \r
  31     /*\r
  32      * order=0 means exponent then modulus (the keys sent by the\r
  33      * server). order=1 means modulus then exponent (the keys\r
  34      * stored in a keyfile).\r
  35      */\r
  36 \r
  37     if (order == 0) {\r
  38         n = ssh1_read_bignum(p, len, result ? &result->exponent : NULL);\r
  39         if (n < 0) return -1;\r
  40         p += n;\r
  41         len -= n;\r
  42     }\r
  43 \r
  44     n = ssh1_read_bignum(p, len, result ? &result->modulus : NULL);\r
  45     if (n < 0 || (result && bignum_bitcount(result->modulus) == 0)) return -1;\r
  46     if (result)\r
  47         result->bytes = n - 2;\r
  48     if (keystr)\r
  49         *keystr = p + 2;\r
  50     p += n;\r
  51     len -= n;\r
  52 \r
  53     if (order == 1) {\r
  54         n = ssh1_read_bignum(p, len, result ? &result->exponent : NULL);\r
  55         if (n < 0) return -1;\r
  56         p += n;\r
  57         len -= n;\r
  58     }\r
  59     return p - data;\r
  60 }\r
  61 \r
  62 int makeprivate(unsigned char *data, int len, struct RSAKey *result)\r
  63 {\r
  64     return ssh1_read_bignum(data, len, &result->private_exponent);\r
  65 }\r
  66 \r
  67 int rsaencrypt(unsigned char *data, int length, struct RSAKey *key)\r
  68 {\r
  69     Bignum b1, b2;\r
  70     int i;\r
  71     unsigned char *p;\r
  72 \r
  73     if (key->bytes < length + 4)\r
  74         return 0;                      /* RSA key too short! */\r
  75 \r
  76     memmove(data + key->bytes - length, data, length);\r
  77     data[0] = 0;\r
  78     data[1] = 2;\r
  79 \r
  80     for (i = 2; i < key->bytes - length - 1; i++) {\r
  81         do {\r
  82             data[i] = random_byte();\r
  83         } while (data[i] == 0);\r
  84     }\r
  85     data[key->bytes - length - 1] = 0;\r
  86 \r
  87     b1 = bignum_from_bytes(data, key->bytes);\r
  88 \r
  89     b2 = modpow(b1, key->exponent, key->modulus);\r
  90 \r
  91     p = data;\r
  92     for (i = key->bytes; i--;) {\r
  93         *p++ = bignum_byte(b2, i);\r
  94     }\r
  95 \r
  96     freebn(b1);\r
  97     freebn(b2);\r
  98 \r
  99     return 1;\r
 100 }\r
 101 \r
 102 static void sha512_mpint(SHA512_State * s, Bignum b)\r
 103 {\r
 104     unsigned char lenbuf[4];\r
 105     int len;\r
 106     len = (bignum_bitcount(b) + 8) / 8;\r
 107     PUT_32BIT(lenbuf, len);\r
 108     SHA512_Bytes(s, lenbuf, 4);\r
 109     while (len-- > 0) {\r
 110         lenbuf[0] = bignum_byte(b, len);\r
 111         SHA512_Bytes(s, lenbuf, 1);\r
 112     }\r
 113     memset(lenbuf, 0, sizeof(lenbuf));\r
 114 }\r
 115 \r
 116 /*\r
 117  * Compute (base ^ exp) % mod, provided mod == p * q, with p,q\r
 118  * distinct primes, and iqmp is the multiplicative inverse of q mod p.\r
 119  * Uses Chinese Remainder Theorem to speed computation up over the\r
 120  * obvious implementation of a single big modpow.\r
 121  */\r
 122 Bignum crt_modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod,\r
 123                   Bignum p, Bignum q, Bignum iqmp)\r
 124 {\r
 125     Bignum pm1, qm1, pexp, qexp, presult, qresult, diff, multiplier, ret0, ret;\r
 126 \r
 127     /*\r
 128      * Reduce the exponent mod phi(p) and phi(q), to save time when\r
 129      * exponentiating mod p and mod q respectively. Of course, since p\r
 130      * and q are prime, phi(p) == p-1 and similarly for q.\r
 131      */\r
 132     pm1 = copybn(p);\r
 133     decbn(pm1);\r
 134     qm1 = copybn(q);\r
 135     decbn(qm1);\r
 136     pexp = bigmod(exp, pm1);\r
 137     qexp = bigmod(exp, qm1);\r
 138 \r
 139     /*\r
 140      * Do the two modpows.\r
 141      */\r
 142     presult = modpow(base, pexp, p);\r
 143     qresult = modpow(base, qexp, q);\r
 144 \r
 145     /*\r
 146      * Recombine the results. We want a value which is congruent to\r
 147      * qresult mod q, and to presult mod p.\r
 148      *\r
 149      * We know that iqmp * q is congruent to 1 * mod p (by definition\r
 150      * of iqmp) and to 0 mod q (obviously). So we start with qresult\r
 151      * (which is congruent to qresult mod both primes), and add on\r
 152      * (presult-qresult) * (iqmp * q) which adjusts it to be congruent\r
 153      * to presult mod p without affecting its value mod q.\r
 154      */\r
 155     if (bignum_cmp(presult, qresult) < 0) {\r
 156         /*\r
 157          * Can't subtract presult from qresult without first adding on\r
 158          * p.\r
 159          */\r
 160         Bignum tmp = presult;\r
 161         presult = bigadd(presult, p);\r
 162         freebn(tmp);\r
 163     }\r
 164     diff = bigsub(presult, qresult);\r
 165     multiplier = bigmul(iqmp, q);\r
 166     ret0 = bigmuladd(multiplier, diff, qresult);\r
 167 \r
 168     /*\r
 169      * Finally, reduce the result mod n.\r
 170      */\r
 171     ret = bigmod(ret0, mod);\r
 172 \r
 173     /*\r
 174      * Free all the intermediate results before returning.\r
 175      */\r
 176     freebn(pm1);\r
 177     freebn(qm1);\r
 178     freebn(pexp);\r
 179     freebn(qexp);\r
 180     freebn(presult);\r
 181     freebn(qresult);\r
 182     freebn(diff);\r
 183     freebn(multiplier);\r
 184     freebn(ret0);\r
 185 \r
 186     return ret;\r
 187 }\r
 188 \r
 189 /*\r
 190  * This function is a wrapper on modpow(). It has the same effect as\r
 191  * modpow(), but employs RSA blinding to protect against timing\r
 192  * attacks and also uses the Chinese Remainder Theorem (implemented\r
 193  * above, in crt_modpow()) to speed up the main operation.\r
 194  */\r
 195 static Bignum rsa_privkey_op(Bignum input, struct RSAKey *key)\r
 196 {\r
 197     Bignum random, random_encrypted, random_inverse;\r
 198     Bignum input_blinded, ret_blinded;\r
 199     Bignum ret;\r
 200 \r
 201     SHA512_State ss;\r
 202     unsigned char digest512[64];\r
 203     int digestused = lenof(digest512);\r
 204     int hashseq = 0;\r
 205 \r
 206     /*\r
 207      * Start by inventing a random number chosen uniformly from the\r
 208      * range 2..modulus-1. (We do this by preparing a random number\r
 209      * of the right length and retrying if it's greater than the\r
 210      * modulus, to prevent any potential Bleichenbacher-like\r
 211      * attacks making use of the uneven distribution within the\r
 212      * range that would arise from just reducing our number mod n.\r
 213      * There are timing implications to the potential retries, of\r
 214      * course, but all they tell you is the modulus, which you\r
 215      * already knew.)\r
 216      * \r
 217      * To preserve determinism and avoid Pageant needing to share\r
 218      * the random number pool, we actually generate this `random'\r
 219      * number by hashing stuff with the private key.\r
 220      */\r
 221     while (1) {\r
 222         int bits, byte, bitsleft, v;\r
 223         random = copybn(key->modulus);\r
 224         /*\r
 225          * Find the topmost set bit. (This function will return its\r
 226          * index plus one.) Then we'll set all bits from that one\r
 227          * downwards randomly.\r
 228          */\r
 229         bits = bignum_bitcount(random);\r
 230         byte = 0;\r
 231         bitsleft = 0;\r
 232         while (bits--) {\r
 233             if (bitsleft <= 0) {\r
 234                 bitsleft = 8;\r
 235                 /*\r
 236                  * Conceptually the following few lines are equivalent to\r
 237                  *    byte = random_byte();\r
 238                  */\r
 239                 if (digestused >= lenof(digest512)) {\r
 240                     unsigned char seqbuf[4];\r
 241                     PUT_32BIT(seqbuf, hashseq);\r
 242                     SHA512_Init(&ss);\r
 243                     SHA512_Bytes(&ss, "RSA deterministic blinding", 26);\r
 244                     SHA512_Bytes(&ss, seqbuf, sizeof(seqbuf));\r
 245                     sha512_mpint(&ss, key->private_exponent);\r
 246                     SHA512_Final(&ss, digest512);\r
 247                     hashseq++;\r
 248 \r
 249                     /*\r
 250                      * Now hash that digest plus the signature\r
 251                      * input.\r
 252                      */\r
 253                     SHA512_Init(&ss);\r
 254                     SHA512_Bytes(&ss, digest512, sizeof(digest512));\r
 255                     sha512_mpint(&ss, input);\r
 256                     SHA512_Final(&ss, digest512);\r
 257 \r
 258                     digestused = 0;\r
 259                 }\r
 260                 byte = digest512[digestused++];\r
 261             }\r
 262             v = byte & 1;\r
 263             byte >>= 1;\r
 264             bitsleft--;\r
 265             bignum_set_bit(random, bits, v);\r
 266         }\r
 267 \r
 268         /*\r
 269          * Now check that this number is strictly greater than\r
 270          * zero, and strictly less than modulus.\r
 271          */\r
 272         if (bignum_cmp(random, Zero) <= 0 ||\r
 273             bignum_cmp(random, key->modulus) >= 0) {\r
 274             freebn(random);\r
 275             continue;\r
 276         } else {\r
 277             break;\r
 278         }\r
 279     }\r
 280 \r
 281     /*\r
 282      * RSA blinding relies on the fact that (xy)^d mod n is equal\r
 283      * to (x^d mod n) * (y^d mod n) mod n. We invent a random pair\r
 284      * y and y^d; then we multiply x by y, raise to the power d mod\r
 285      * n as usual, and divide by y^d to recover x^d. Thus an\r
 286      * attacker can't correlate the timing of the modpow with the\r
 287      * input, because they don't know anything about the number\r
 288      * that was input to the actual modpow.\r
 289      * \r
 290      * The clever bit is that we don't have to do a huge modpow to\r
 291      * get y and y^d; we will use the number we just invented as\r
 292      * _y^d_, and use the _public_ exponent to compute (y^d)^e = y\r
 293      * from it, which is much faster to do.\r
 294      */\r
 295     random_encrypted = crt_modpow(random, key->exponent,\r
 296                                   key->modulus, key->p, key->q, key->iqmp);\r
 297     random_inverse = modinv(random, key->modulus);\r
 298     input_blinded = modmul(input, random_encrypted, key->modulus);\r
 299     ret_blinded = crt_modpow(input_blinded, key->private_exponent,\r
 300                              key->modulus, key->p, key->q, key->iqmp);\r
 301     ret = modmul(ret_blinded, random_inverse, key->modulus);\r
 302 \r
 303     freebn(ret_blinded);\r
 304     freebn(input_blinded);\r
 305     freebn(random_inverse);\r
 306     freebn(random_encrypted);\r
 307     freebn(random);\r
 308 \r
 309     return ret;\r
 310 }\r
 311 \r
 312 Bignum rsadecrypt(Bignum input, struct RSAKey *key)\r
 313 {\r
 314     return rsa_privkey_op(input, key);\r
 315 }\r
 316 \r
 317 int rsastr_len(struct RSAKey *key)\r
 318 {\r
 319     Bignum md, ex;\r
 320     int mdlen, exlen;\r
 321 \r
 322     md = key->modulus;\r
 323     ex = key->exponent;\r
 324     mdlen = (bignum_bitcount(md) + 15) / 16;\r
 325     exlen = (bignum_bitcount(ex) + 15) / 16;\r
 326     return 4 * (mdlen + exlen) + 20;\r
 327 }\r
 328 \r
 329 void rsastr_fmt(char *str, struct RSAKey *key)\r
 330 {\r
 331     Bignum md, ex;\r
 332     int len = 0, i, nibbles;\r
 333     static const char hex[] = "0123456789abcdef";\r
 334 \r
 335     md = key->modulus;\r
 336     ex = key->exponent;\r
 337 \r
 338     len += sprintf(str + len, "0x");\r
 339 \r
 340     nibbles = (3 + bignum_bitcount(ex)) / 4;\r
 341     if (nibbles < 1)\r
 342         nibbles = 1;\r
 343     for (i = nibbles; i--;)\r
 344         str[len++] = hex[(bignum_byte(ex, i / 2) >> (4 * (i % 2))) & 0xF];\r
 345 \r
 346     len += sprintf(str + len, ",0x");\r
 347 \r
 348     nibbles = (3 + bignum_bitcount(md)) / 4;\r
 349     if (nibbles < 1)\r
 350         nibbles = 1;\r
 351     for (i = nibbles; i--;)\r
 352         str[len++] = hex[(bignum_byte(md, i / 2) >> (4 * (i % 2))) & 0xF];\r
 353 \r
 354     str[len] = '\0';\r
 355 }\r
 356 \r
 357 /*\r
 358  * Generate a fingerprint string for the key. Compatible with the\r
 359  * OpenSSH fingerprint code.\r
 360  */\r
 361 void rsa_fingerprint(char *str, int len, struct RSAKey *key)\r
 362 {\r
 363     struct MD5Context md5c;\r
 364     unsigned char digest[16];\r
 365     char buffer[16 * 3 + 40];\r
 366     int numlen, slen, i;\r
 367 \r
 368     MD5Init(&md5c);\r
 369     numlen = ssh1_bignum_length(key->modulus) - 2;\r
 370     for (i = numlen; i--;) {\r
 371         unsigned char c = bignum_byte(key->modulus, i);\r
 372         MD5Update(&md5c, &c, 1);\r
 373     }\r
 374     numlen = ssh1_bignum_length(key->exponent) - 2;\r
 375     for (i = numlen; i--;) {\r
 376         unsigned char c = bignum_byte(key->exponent, i);\r
 377         MD5Update(&md5c, &c, 1);\r
 378     }\r
 379     MD5Final(digest, &md5c);\r
 380 \r
 381     sprintf(buffer, "%d ", bignum_bitcount(key->modulus));\r
 382     for (i = 0; i < 16; i++)\r
 383         sprintf(buffer + strlen(buffer), "%s%02x", i ? ":" : "",\r
 384                 digest[i]);\r
 385     strncpy(str, buffer, len);\r
 386     str[len - 1] = '\0';\r
 387     slen = strlen(str);\r
 388     if (key->comment && slen < len - 1) {\r
 389         str[slen] = ' ';\r
 390         strncpy(str + slen + 1, key->comment, len - slen - 1);\r
 391         str[len - 1] = '\0';\r
 392     }\r
 393 }\r
 394 \r
 395 /*\r
 396  * Verify that the public data in an RSA key matches the private\r
 397  * data. We also check the private data itself: we ensure that p >\r
 398  * q and that iqmp really is the inverse of q mod p.\r
 399  */\r
 400 int rsa_verify(struct RSAKey *key)\r
 401 {\r
 402     Bignum n, ed, pm1, qm1;\r
 403     int cmp;\r
 404 \r
 405     /* n must equal pq. */\r
 406     n = bigmul(key->p, key->q);\r
 407     cmp = bignum_cmp(n, key->modulus);\r
 408     freebn(n);\r
 409     if (cmp != 0)\r
 410         return 0;\r
 411 \r
 412     /* e * d must be congruent to 1, modulo (p-1) and modulo (q-1). */\r
 413     pm1 = copybn(key->p);\r
 414     decbn(pm1);\r
 415     ed = modmul(key->exponent, key->private_exponent, pm1);\r
 416     cmp = bignum_cmp(ed, One);\r
 417     sfree(ed);\r
 418     if (cmp != 0)\r
 419         return 0;\r
 420 \r
 421     qm1 = copybn(key->q);\r
 422     decbn(qm1);\r
 423     ed = modmul(key->exponent, key->private_exponent, qm1);\r
 424     cmp = bignum_cmp(ed, One);\r
 425     sfree(ed);\r
 426     if (cmp != 0)\r
 427         return 0;\r
 428 \r
 429     /*\r
 430      * Ensure p > q.\r
 431      *\r
 432      * I have seen key blobs in the wild which were generated with\r
 433      * p < q, so instead of rejecting the key in this case we\r
 434      * should instead flip them round into the canonical order of\r
 435      * p > q. This also involves regenerating iqmp.\r
 436      */\r
 437     if (bignum_cmp(key->p, key->q) <= 0) {\r
 438         Bignum tmp = key->p;\r
 439         key->p = key->q;\r
 440         key->q = tmp;\r
 441 \r
 442         freebn(key->iqmp);\r
 443         key->iqmp = modinv(key->q, key->p);\r
 444     }\r
 445 \r
 446     /*\r
 447      * Ensure iqmp * q is congruent to 1, modulo p.\r
 448      */\r
 449     n = modmul(key->iqmp, key->q, key->p);\r
 450     cmp = bignum_cmp(n, One);\r
 451     sfree(n);\r
 452     if (cmp != 0)\r
 453         return 0;\r
 454 \r
 455     return 1;\r
 456 }\r
 457 \r
 458 /* Public key blob as used by Pageant: exponent before modulus. */\r
 459 unsigned char *rsa_public_blob(struct RSAKey *key, int *len)\r
 460 {\r
 461     int length, pos;\r
 462     unsigned char *ret;\r
 463 \r
 464     length = (ssh1_bignum_length(key->modulus) +\r
 465               ssh1_bignum_length(key->exponent) + 4);\r
 466     ret = snewn(length, unsigned char);\r
 467 \r
 468     PUT_32BIT(ret, bignum_bitcount(key->modulus));\r
 469     pos = 4;\r
 470     pos += ssh1_write_bignum(ret + pos, key->exponent);\r
 471     pos += ssh1_write_bignum(ret + pos, key->modulus);\r
 472 \r
 473     *len = length;\r
 474     return ret;\r
 475 }\r
 476 \r
 477 /* Given a public blob, determine its length. */\r
 478 int rsa_public_blob_len(void *data, int maxlen)\r
 479 {\r
 480     unsigned char *p = (unsigned char *)data;\r
 481     int n;\r
 482 \r
 483     if (maxlen < 4)\r
 484         return -1;\r
 485     p += 4;                            /* length word */\r
 486     maxlen -= 4;\r
 487 \r
 488     n = ssh1_read_bignum(p, maxlen, NULL);    /* exponent */\r
 489     if (n < 0)\r
 490         return -1;\r
 491     p += n;\r
 492 \r
 493     n = ssh1_read_bignum(p, maxlen, NULL);    /* modulus */\r
 494     if (n < 0)\r
 495         return -1;\r
 496     p += n;\r
 497 \r
 498     return p - (unsigned char *)data;\r
 499 }\r
 500 \r
 501 void freersakey(struct RSAKey *key)\r
 502 {\r
 503     if (key->modulus)\r
 504         freebn(key->modulus);\r
 505     if (key->exponent)\r
 506         freebn(key->exponent);\r
 507     if (key->private_exponent)\r
 508         freebn(key->private_exponent);\r
 509     if (key->p)\r
 510         freebn(key->p);\r
 511     if (key->q)\r
 512         freebn(key->q);\r
 513     if (key->iqmp)\r
 514         freebn(key->iqmp);\r
 515     if (key->comment)\r
 516         sfree(key->comment);\r
 517 }\r
 518 \r
 519 /* ----------------------------------------------------------------------\r
 520  * Implementation of the ssh-rsa signing key type. \r
 521  */\r
 522 \r
 523 static void getstring(char **data, int *datalen, char **p, int *length)\r
 524 {\r
 525     *p = NULL;\r
 526     if (*datalen < 4)\r
 527         return;\r
 528     *length = GET_32BIT(*data);\r
 529     *datalen -= 4;\r
 530     *data += 4;\r
 531     if (*datalen < *length)\r
 532         return;\r
 533     *p = *data;\r
 534     *data += *length;\r
 535     *datalen -= *length;\r
 536 }\r
 537 static Bignum getmp(char **data, int *datalen)\r
 538 {\r
 539     char *p;\r
 540     int length;\r
 541     Bignum b;\r
 542 \r
 543     getstring(data, datalen, &p, &length);\r
 544     if (!p)\r
 545         return NULL;\r
 546     b = bignum_from_bytes((unsigned char *)p, length);\r
 547     return b;\r
 548 }\r
 549 \r
 550 static void *rsa2_newkey(char *data, int len)\r
 551 {\r
 552     char *p;\r
 553     int slen;\r
 554     struct RSAKey *rsa;\r
 555 \r
 556     rsa = snew(struct RSAKey);\r
 557     if (!rsa)\r
 558         return NULL;\r
 559     getstring(&data, &len, &p, &slen);\r
 560 \r
 561     if (!p || slen != 7 || memcmp(p, "ssh-rsa", 7)) {\r
 562         sfree(rsa);\r
 563         return NULL;\r
 564     }\r
 565     rsa->exponent = getmp(&data, &len);\r
 566     rsa->modulus = getmp(&data, &len);\r
 567     rsa->private_exponent = NULL;\r
 568     rsa->p = rsa->q = rsa->iqmp = NULL;\r
 569     rsa->comment = NULL;\r
 570 \r
 571     return rsa;\r
 572 }\r
 573 \r
 574 static void rsa2_freekey(void *key)\r
 575 {\r
 576     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 577     freersakey(rsa);\r
 578     sfree(rsa);\r
 579 }\r
 580 \r
 581 static char *rsa2_fmtkey(void *key)\r
 582 {\r
 583     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 584     char *p;\r
 585     int len;\r
 586 \r
 587     len = rsastr_len(rsa);\r
 588     p = snewn(len, char);\r
 589     rsastr_fmt(p, rsa);\r
 590     return p;\r
 591 }\r
 592 \r
 593 static unsigned char *rsa2_public_blob(void *key, int *len)\r
 594 {\r
 595     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 596     int elen, mlen, bloblen;\r
 597     int i;\r
 598     unsigned char *blob, *p;\r
 599 \r
 600     elen = (bignum_bitcount(rsa->exponent) + 8) / 8;\r
 601     mlen = (bignum_bitcount(rsa->modulus) + 8) / 8;\r
 602 \r
 603     /*\r
 604      * string "ssh-rsa", mpint exp, mpint mod. Total 19+elen+mlen.\r
 605      * (three length fields, 12+7=19).\r
 606      */\r
 607     bloblen = 19 + elen + mlen;\r
 608     blob = snewn(bloblen, unsigned char);\r
 609     p = blob;\r
 610     PUT_32BIT(p, 7);\r
 611     p += 4;\r
 612     memcpy(p, "ssh-rsa", 7);\r
 613     p += 7;\r
 614     PUT_32BIT(p, elen);\r
 615     p += 4;\r
 616     for (i = elen; i--;)\r
 617         *p++ = bignum_byte(rsa->exponent, i);\r
 618     PUT_32BIT(p, mlen);\r
 619     p += 4;\r
 620     for (i = mlen; i--;)\r
 621         *p++ = bignum_byte(rsa->modulus, i);\r
 622     assert(p == blob + bloblen);\r
 623     *len = bloblen;\r
 624     return blob;\r
 625 }\r
 626 \r
 627 static unsigned char *rsa2_private_blob(void *key, int *len)\r
 628 {\r
 629     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 630     int dlen, plen, qlen, ulen, bloblen;\r
 631     int i;\r
 632     unsigned char *blob, *p;\r
 633 \r
 634     dlen = (bignum_bitcount(rsa->private_exponent) + 8) / 8;\r
 635     plen = (bignum_bitcount(rsa->p) + 8) / 8;\r
 636     qlen = (bignum_bitcount(rsa->q) + 8) / 8;\r
 637     ulen = (bignum_bitcount(rsa->iqmp) + 8) / 8;\r
 638 \r
 639     /*\r
 640      * mpint private_exp, mpint p, mpint q, mpint iqmp. Total 16 +\r
 641      * sum of lengths.\r
 642      */\r
 643     bloblen = 16 + dlen + plen + qlen + ulen;\r
 644     blob = snewn(bloblen, unsigned char);\r
 645     p = blob;\r
 646     PUT_32BIT(p, dlen);\r
 647     p += 4;\r
 648     for (i = dlen; i--;)\r
 649         *p++ = bignum_byte(rsa->private_exponent, i);\r
 650     PUT_32BIT(p, plen);\r
 651     p += 4;\r
 652     for (i = plen; i--;)\r
 653         *p++ = bignum_byte(rsa->p, i);\r
 654     PUT_32BIT(p, qlen);\r
 655     p += 4;\r
 656     for (i = qlen; i--;)\r
 657         *p++ = bignum_byte(rsa->q, i);\r
 658     PUT_32BIT(p, ulen);\r
 659     p += 4;\r
 660     for (i = ulen; i--;)\r
 661         *p++ = bignum_byte(rsa->iqmp, i);\r
 662     assert(p == blob + bloblen);\r
 663     *len = bloblen;\r
 664     return blob;\r
 665 }\r
 666 \r
 667 static void *rsa2_createkey(unsigned char *pub_blob, int pub_len,\r
 668                             unsigned char *priv_blob, int priv_len)\r
 669 {\r
 670     struct RSAKey *rsa;\r
 671     char *pb = (char *) priv_blob;\r
 672 \r
 673     rsa = rsa2_newkey((char *) pub_blob, pub_len);\r
 674     rsa->private_exponent = getmp(&pb, &priv_len);\r
 675     rsa->p = getmp(&pb, &priv_len);\r
 676     rsa->q = getmp(&pb, &priv_len);\r
 677     rsa->iqmp = getmp(&pb, &priv_len);\r
 678 \r
 679     if (!rsa_verify(rsa)) {\r
 680         rsa2_freekey(rsa);\r
 681         return NULL;\r
 682     }\r
 683 \r
 684     return rsa;\r
 685 }\r
 686 \r
 687 static void *rsa2_openssh_createkey(unsigned char **blob, int *len)\r
 688 {\r
 689     char **b = (char **) blob;\r
 690     struct RSAKey *rsa;\r
 691 \r
 692     rsa = snew(struct RSAKey);\r
 693     if (!rsa)\r
 694         return NULL;\r
 695     rsa->comment = NULL;\r
 696 \r
 697     rsa->modulus = getmp(b, len);\r
 698     rsa->exponent = getmp(b, len);\r
 699     rsa->private_exponent = getmp(b, len);\r
 700     rsa->iqmp = getmp(b, len);\r
 701     rsa->p = getmp(b, len);\r
 702     rsa->q = getmp(b, len);\r
 703 \r
 704     if (!rsa->modulus || !rsa->exponent || !rsa->private_exponent ||\r
 705         !rsa->iqmp || !rsa->p || !rsa->q) {\r
 706         sfree(rsa->modulus);\r
 707         sfree(rsa->exponent);\r
 708         sfree(rsa->private_exponent);\r
 709         sfree(rsa->iqmp);\r
 710         sfree(rsa->p);\r
 711         sfree(rsa->q);\r
 712         sfree(rsa);\r
 713         return NULL;\r
 714     }\r
 715 \r
 716     return rsa;\r
 717 }\r
 718 \r
 719 static int rsa2_openssh_fmtkey(void *key, unsigned char *blob, int len)\r
 720 {\r
 721     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 722     int bloblen, i;\r
 723 \r
 724     bloblen =\r
 725         ssh2_bignum_length(rsa->modulus) +\r
 726         ssh2_bignum_length(rsa->exponent) +\r
 727         ssh2_bignum_length(rsa->private_exponent) +\r
 728         ssh2_bignum_length(rsa->iqmp) +\r
 729         ssh2_bignum_length(rsa->p) + ssh2_bignum_length(rsa->q);\r
 730 \r
 731     if (bloblen > len)\r
 732         return bloblen;\r
 733 \r
 734     bloblen = 0;\r
 735 #define ENC(x) \\r
 736     PUT_32BIT(blob+bloblen, ssh2_bignum_length((x))-4); bloblen += 4; \\r
 737     for (i = ssh2_bignum_length((x))-4; i-- ;) blob[bloblen++]=bignum_byte((x),i);\r
 738     ENC(rsa->modulus);\r
 739     ENC(rsa->exponent);\r
 740     ENC(rsa->private_exponent);\r
 741     ENC(rsa->iqmp);\r
 742     ENC(rsa->p);\r
 743     ENC(rsa->q);\r
 744 \r
 745     return bloblen;\r
 746 }\r
 747 \r
 748 static int rsa2_pubkey_bits(void *blob, int len)\r
 749 {\r
 750     struct RSAKey *rsa;\r
 751     int ret;\r
 752 \r
 753     rsa = rsa2_newkey((char *) blob, len);\r
 754     ret = bignum_bitcount(rsa->modulus);\r
 755     rsa2_freekey(rsa);\r
 756 \r
 757     return ret;\r
 758 }\r
 759 \r
 760 static char *rsa2_fingerprint(void *key)\r
 761 {\r
 762     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 763     struct MD5Context md5c;\r
 764     unsigned char digest[16], lenbuf[4];\r
 765     char buffer[16 * 3 + 40];\r
 766     char *ret;\r
 767     int numlen, i;\r
 768 \r
 769     MD5Init(&md5c);\r
 770     MD5Update(&md5c, (unsigned char *)"\0\0\0\7ssh-rsa", 11);\r
 771 \r
 772 #define ADD_BIGNUM(bignum) \\r
 773     numlen = (bignum_bitcount(bignum)+8)/8; \\r
 774     PUT_32BIT(lenbuf, numlen); MD5Update(&md5c, lenbuf, 4); \\r
 775     for (i = numlen; i-- ;) { \\r
 776         unsigned char c = bignum_byte(bignum, i); \\r
 777         MD5Update(&md5c, &c, 1); \\r
 778     }\r
 779     ADD_BIGNUM(rsa->exponent);\r
 780     ADD_BIGNUM(rsa->modulus);\r
 781 #undef ADD_BIGNUM\r
 782 \r
 783     MD5Final(digest, &md5c);\r
 784 \r
 785     sprintf(buffer, "ssh-rsa %d ", bignum_bitcount(rsa->modulus));\r
 786     for (i = 0; i < 16; i++)\r
 787         sprintf(buffer + strlen(buffer), "%s%02x", i ? ":" : "",\r
 788                 digest[i]);\r
 789     ret = snewn(strlen(buffer) + 1, char);\r
 790     if (ret)\r
 791         strcpy(ret, buffer);\r
 792     return ret;\r
 793 }\r
 794 \r
 795 /*\r
 796  * This is the magic ASN.1/DER prefix that goes in the decoded\r
 797  * signature, between the string of FFs and the actual SHA hash\r
 798  * value. The meaning of it is:\r
 799  * \r
 800  * 00 -- this marks the end of the FFs; not part of the ASN.1 bit itself\r
 801  * \r
 802  * 30 21 -- a constructed SEQUENCE of length 0x21\r
 803  *    30 09 -- a constructed sub-SEQUENCE of length 9\r
 804  *       06 05 -- an object identifier, length 5\r
 805  *          2B 0E 03 02 1A -- object id { 1 3 14 3 2 26 }\r
 806  *                            (the 1,3 comes from 0x2B = 43 = 40*1+3)\r
 807  *       05 00 -- NULL\r
 808  *    04 14 -- a primitive OCTET STRING of length 0x14\r
 809  *       [0x14 bytes of hash data follows]\r
 810  * \r
 811  * The object id in the middle there is listed as `id-sha1' in\r
 812  * ftp://ftp.rsasecurity.com/pub/pkcs/pkcs-1/pkcs-1v2-1d2.asn (the\r
 813  * ASN module for PKCS #1) and its expanded form is as follows:\r
 814  * \r
 815  * id-sha1                OBJECT IDENTIFIER ::= {\r
 816  *    iso(1) identified-organization(3) oiw(14) secsig(3)\r
 817  *    algorithms(2) 26 }\r
 818  */\r
 819 static const unsigned char asn1_weird_stuff[] = {\r
 820     0x00, 0x30, 0x21, 0x30, 0x09, 0x06, 0x05, 0x2B,\r
 821     0x0E, 0x03, 0x02, 0x1A, 0x05, 0x00, 0x04, 0x14,\r
 822 };\r
 823 \r
 824 #define ASN1_LEN ( (int) sizeof(asn1_weird_stuff) )\r
 825 \r
 826 static int rsa2_verifysig(void *key, char *sig, int siglen,\r
 827                           char *data, int datalen)\r
 828 {\r
 829     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 830     Bignum in, out;\r
 831     char *p;\r
 832     int slen;\r
 833     int bytes, i, j, ret;\r
 834     unsigned char hash[20];\r
 835 \r
 836     getstring(&sig, &siglen, &p, &slen);\r
 837     if (!p || slen != 7 || memcmp(p, "ssh-rsa", 7)) {\r
 838         return 0;\r
 839     }\r
 840     in = getmp(&sig, &siglen);\r
 841     out = modpow(in, rsa->exponent, rsa->modulus);\r
 842     freebn(in);\r
 843 \r
 844     ret = 1;\r
 845 \r
 846     bytes = (bignum_bitcount(rsa->modulus)+7) / 8;\r
 847     /* Top (partial) byte should be zero. */\r
 848     if (bignum_byte(out, bytes - 1) != 0)\r
 849         ret = 0;\r
 850     /* First whole byte should be 1. */\r
 851     if (bignum_byte(out, bytes - 2) != 1)\r
 852         ret = 0;\r
 853     /* Most of the rest should be FF. */\r
 854     for (i = bytes - 3; i >= 20 + ASN1_LEN; i--) {\r
 855         if (bignum_byte(out, i) != 0xFF)\r
 856             ret = 0;\r
 857     }\r
 858     /* Then we expect to see the asn1_weird_stuff. */\r
 859     for (i = 20 + ASN1_LEN - 1, j = 0; i >= 20; i--, j++) {\r
 860         if (bignum_byte(out, i) != asn1_weird_stuff[j])\r
 861             ret = 0;\r
 862     }\r
 863     /* Finally, we expect to see the SHA-1 hash of the signed data. */\r
 864     SHA_Simple(data, datalen, hash);\r
 865     for (i = 19, j = 0; i >= 0; i--, j++) {\r
 866         if (bignum_byte(out, i) != hash[j])\r
 867             ret = 0;\r
 868     }\r
 869     freebn(out);\r
 870 \r
 871     return ret;\r
 872 }\r
 873 \r
 874 static unsigned char *rsa2_sign(void *key, char *data, int datalen,\r
 875                                 int *siglen)\r
 876 {\r
 877     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 878     unsigned char *bytes;\r
 879     int nbytes;\r
 880     unsigned char hash[20];\r
 881     Bignum in, out;\r
 882     int i, j;\r
 883 \r
 884     SHA_Simple(data, datalen, hash);\r
 885 \r
 886     nbytes = (bignum_bitcount(rsa->modulus) - 1) / 8;\r
 887     assert(1 <= nbytes - 20 - ASN1_LEN);\r
 888     bytes = snewn(nbytes, unsigned char);\r
 889 \r
 890     bytes[0] = 1;\r
 891     for (i = 1; i < nbytes - 20 - ASN1_LEN; i++)\r
 892         bytes[i] = 0xFF;\r
 893     for (i = nbytes - 20 - ASN1_LEN, j = 0; i < nbytes - 20; i++, j++)\r
 894         bytes[i] = asn1_weird_stuff[j];\r
 895     for (i = nbytes - 20, j = 0; i < nbytes; i++, j++)\r
 896         bytes[i] = hash[j];\r
 897 \r
 898     in = bignum_from_bytes(bytes, nbytes);\r
 899     sfree(bytes);\r
 900 \r
 901     out = rsa_privkey_op(in, rsa);\r
 902     freebn(in);\r
 903 \r
 904     nbytes = (bignum_bitcount(out) + 7) / 8;\r
 905     bytes = snewn(4 + 7 + 4 + nbytes, unsigned char);\r
 906     PUT_32BIT(bytes, 7);\r
 907     memcpy(bytes + 4, "ssh-rsa", 7);\r
 908     PUT_32BIT(bytes + 4 + 7, nbytes);\r
 909     for (i = 0; i < nbytes; i++)\r
 910         bytes[4 + 7 + 4 + i] = bignum_byte(out, nbytes - 1 - i);\r
 911     freebn(out);\r
 912 \r
 913     *siglen = 4 + 7 + 4 + nbytes;\r
 914     return bytes;\r
 915 }\r
 916 \r
 917 const struct ssh_signkey ssh_rsa = {\r
 918     rsa2_newkey,\r
 919     rsa2_freekey,\r
 920     rsa2_fmtkey,\r
 921     rsa2_public_blob,\r
 922     rsa2_private_blob,\r
 923     rsa2_createkey,\r
 924     rsa2_openssh_createkey,\r
 925     rsa2_openssh_fmtkey,\r
 926     rsa2_pubkey_bits,\r
 927     rsa2_fingerprint,\r
 928     rsa2_verifysig,\r
 929     rsa2_sign,\r
 930     "ssh-rsa",\r
 931     "rsa2"\r
 932 };\r
 933 \r
 934 void *ssh_rsakex_newkey(char *data, int len)\r
 935 {\r
 936     return rsa2_newkey(data, len);\r
 937 }\r
 938 \r
 939 void ssh_rsakex_freekey(void *key)\r
 940 {\r
 941     rsa2_freekey(key);\r
 942 }\r
 943 \r
 944 int ssh_rsakex_klen(void *key)\r
 945 {\r
 946     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 947 \r
 948     return bignum_bitcount(rsa->modulus);\r
 949 }\r
 950 \r
 951 static void oaep_mask(const struct ssh_hash *h, void *seed, int seedlen,\r
 952                       void *vdata, int datalen)\r
 953 {\r
 954     unsigned char *data = (unsigned char *)vdata;\r
 955     unsigned count = 0;\r
 956 \r
 957     while (datalen > 0) {\r
 958         int i, max = (datalen > h->hlen ? h->hlen : datalen);\r
 959         void *s;\r
 960         unsigned char counter[4], hash[SSH2_KEX_MAX_HASH_LEN];\r
 961 \r
 962         assert(h->hlen <= SSH2_KEX_MAX_HASH_LEN);\r
 963         PUT_32BIT(counter, count);\r
 964         s = h->init();\r
 965         h->bytes(s, seed, seedlen);\r
 966         h->bytes(s, counter, 4);\r
 967         h->final(s, hash);\r
 968         count++;\r
 969 \r
 970         for (i = 0; i < max; i++)\r
 971             data[i] ^= hash[i];\r
 972 \r
 973         data += max;\r
 974         datalen -= max;\r
 975     }\r
 976 }\r
 977 \r
 978 void ssh_rsakex_encrypt(const struct ssh_hash *h, unsigned char *in, int inlen,\r
 979                         unsigned char *out, int outlen,\r
 980                         void *key)\r
 981 {\r
 982     Bignum b1, b2;\r
 983     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
 984     int k, i;\r
 985     char *p;\r
 986     const int HLEN = h->hlen;\r
 987 \r
 988     /*\r
 989      * Here we encrypt using RSAES-OAEP. Essentially this means:\r
 990      * \r
 991      *  - we have a SHA-based `mask generation function' which\r
 992      *    creates a pseudo-random stream of mask data\r
 993      *    deterministically from an input chunk of data.\r
 994      * \r
 995      *  - we have a random chunk of data called a seed.\r
 996      * \r
 997      *  - we use the seed to generate a mask which we XOR with our\r
 998      *    plaintext.\r
 999      * \r
1000      *  - then we use _the masked plaintext_ to generate a mask\r
1001      *    which we XOR with the seed.\r
1002      * \r
1003      *  - then we concatenate the masked seed and the masked\r
1004      *    plaintext, and RSA-encrypt that lot.\r
1005      * \r
1006      * The result is that the data input to the encryption function\r
1007      * is random-looking and (hopefully) contains no exploitable\r
1008      * structure such as PKCS1-v1_5 does.\r
1009      * \r
1010      * For a precise specification, see RFC 3447, section 7.1.1.\r
1011      * Some of the variable names below are derived from that, so\r
1012      * it'd probably help to read it anyway.\r
1013      */\r
1014 \r
1015     /* k denotes the length in octets of the RSA modulus. */\r
1016     k = (7 + bignum_bitcount(rsa->modulus)) / 8;\r
1017 \r
1018     /* The length of the input data must be at most k - 2hLen - 2. */\r
1019     assert(inlen > 0 && inlen <= k - 2*HLEN - 2);\r
1020 \r
1021     /* The length of the output data wants to be precisely k. */\r
1022     assert(outlen == k);\r
1023 \r
1024     /*\r
1025      * Now perform EME-OAEP encoding. First set up all the unmasked\r
1026      * output data.\r
1027      */\r
1028     /* Leading byte zero. */\r
1029     out[0] = 0;\r
1030     /* At position 1, the seed: HLEN bytes of random data. */\r
1031     for (i = 0; i < HLEN; i++)\r
1032         out[i + 1] = random_byte();\r
1033     /* At position 1+HLEN, the data block DB, consisting of: */\r
1034     /* The hash of the label (we only support an empty label here) */\r
1035     h->final(h->init(), out + HLEN + 1);\r
1036     /* A bunch of zero octets */\r
1037     memset(out + 2*HLEN + 1, 0, outlen - (2*HLEN + 1));\r
1038     /* A single 1 octet, followed by the input message data. */\r
1039     out[outlen - inlen - 1] = 1;\r
1040     memcpy(out + outlen - inlen, in, inlen);\r
1041 \r
1042     /*\r
1043      * Now use the seed data to mask the block DB.\r
1044      */\r
1045     oaep_mask(h, out+1, HLEN, out+HLEN+1, outlen-HLEN-1);\r
1046 \r
1047     /*\r
1048      * And now use the masked DB to mask the seed itself.\r
1049      */\r
1050     oaep_mask(h, out+HLEN+1, outlen-HLEN-1, out+1, HLEN);\r
1051 \r
1052     /*\r
1053      * Now `out' contains precisely the data we want to\r
1054      * RSA-encrypt.\r
1055      */\r
1056     b1 = bignum_from_bytes(out, outlen);\r
1057     b2 = modpow(b1, rsa->exponent, rsa->modulus);\r
1058     p = (char *)out;\r
1059     for (i = outlen; i--;) {\r
1060         *p++ = bignum_byte(b2, i);\r
1061     }\r
1062     freebn(b1);\r
1063     freebn(b2);\r
1064 \r
1065     /*\r
1066      * And we're done.\r
1067      */\r
1068 }\r
1069 \r
1070 static const struct ssh_kex ssh_rsa_kex_sha1 = {\r
1071     "rsa1024-sha1", NULL, KEXTYPE_RSA, NULL, NULL, 0, 0, &ssh_sha1\r
1072 };\r
1073 \r
1074 static const struct ssh_kex ssh_rsa_kex_sha256 = {\r
1075     "rsa2048-sha256", NULL, KEXTYPE_RSA, NULL, NULL, 0, 0, &ssh_sha256\r
1076 };\r
1077 \r
1078 static const struct ssh_kex *const rsa_kex_list[] = {\r
1079     &ssh_rsa_kex_sha256,\r
1080     &ssh_rsa_kex_sha1\r
1081 };\r
1082 \r
1083 const struct ssh_kexes ssh_rsa_kex = {\r
1084     sizeof(rsa_kex_list) / sizeof(*rsa_kex_list),\r
1085     rsa_kex_list\r
1086 };\r