Quelle  rsa.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/* RSA asymmetric public-key algorithm [RFC3447]
 *
 * Copyright (c) 2015, Intel Corporation
 * Authors: Tadeusz Struk <tadeusz.struk@intel.com>
 */

#include <linux/fips.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/mpi.h>
#include <crypto/internal/rsa.h>
#include <crypto/internal/akcipher.h>
#include <crypto/akcipher.h>
#include <crypto/algapi.h>

struct rsa_mpi_key {
 MPI n;
 MPI e;
 MPI d;
 MPI p;
 MPI q;
 MPI dp;
 MPI dq;
 MPI qinv;
};

static int rsa_check_payload(MPI x, MPI n)
{
 MPI n1;

 if (mpi_cmp_ui(x, 1) <= 0)
  return -EINVAL;

 n1 = mpi_alloc(0);
 if (!n1)
  return -ENOMEM;

 if (mpi_sub_ui(n1, n, 1) || mpi_cmp(x, n1) >= 0) {
  mpi_free(n1);
  return -EINVAL;
 }

 mpi_free(n1);
 return 0;
}

/*
 * RSAEP function [RFC3447 sec 5.1.1]
 * c = m^e mod n;
 */
static int _rsa_enc(const struct rsa_mpi_key *key, MPI c, MPI m)
{
 /*
 * Even though (1) in RFC3447 only requires 0 <= m <= n - 1, we are
 * slightly more conservative and require 1 < m < n - 1. This is in line
 * with SP 800-56Br2, Section 7.1.1.
 */
 if (rsa_check_payload(m, key->n))
  return -EINVAL;

 /* (2) c = m^e mod n */
 return mpi_powm(c, m, key->e, key->n);
}

/*
 * RSADP function [RFC3447 sec 5.1.2]
 * m_1 = c^dP mod p;
 * m_2 = c^dQ mod q;
 * h = (m_1 - m_2) * qInv mod p;
 * m = m_2 + q * h;
 */
static int _rsa_dec_crt(const struct rsa_mpi_key *key, MPI m_or_m1_or_h, MPI c)
{
 MPI m2, m12_or_qh;
 int ret = -ENOMEM;

 /*
 * Even though (1) in RFC3447 only requires 0 <= c <= n - 1, we are
 * slightly more conservative and require 1 < c < n - 1. This is in line
 * with SP 800-56Br2, Section 7.1.2.
 */
 if (rsa_check_payload(c, key->n))
  return -EINVAL;

 m2 = mpi_alloc(0);
 m12_or_qh = mpi_alloc(0);
 if (!m2 || !m12_or_qh)
  goto err_free_mpi;

 /* (2i) m_1 = c^dP mod p */
 ret = mpi_powm(m_or_m1_or_h, c, key->dp, key->p);
 if (ret)
  goto err_free_mpi;

 /* (2i) m_2 = c^dQ mod q */
 ret = mpi_powm(m2, c, key->dq, key->q);
 if (ret)
  goto err_free_mpi;

 /* (2iii) h = (m_1 - m_2) * qInv mod p */
 ret = mpi_sub(m12_or_qh, m_or_m1_or_h, m2) ?:
       mpi_mulm(m_or_m1_or_h, m12_or_qh, key->qinv, key->p);

 /* (2iv) m = m_2 + q * h */
 ret = ret ?:
       mpi_mul(m12_or_qh, key->q, m_or_m1_or_h) ?:
       mpi_addm(m_or_m1_or_h, m2, m12_or_qh, key->n);

err_free_mpi:
 mpi_free(m12_or_qh);
 mpi_free(m2);
 return ret;
}

static inline struct rsa_mpi_key *rsa_get_key(struct crypto_akcipher *tfm)
{
 return akcipher_tfm_ctx(tfm);
}

static int rsa_enc(struct akcipher_request *req)
{
 struct crypto_akcipher *tfm = crypto_akcipher_reqtfm(req);
 const struct rsa_mpi_key *pkey = rsa_get_key(tfm);
 MPI m, c = mpi_alloc(0);
 int ret = 0;
 int sign;

 if (!c)
  return -ENOMEM;

 if (unlikely(!pkey->n || !pkey->e)) {
  ret = -EINVAL;
  goto err_free_c;
 }

 ret = -ENOMEM;
 m = mpi_read_raw_from_sgl(req->src, req->src_len);
 if (!m)
  goto err_free_c;

 ret = _rsa_enc(pkey, c, m);
 if (ret)
  goto err_free_m;

 ret = mpi_write_to_sgl(c, req->dst, req->dst_len, &sign);
 if (ret)
  goto err_free_m;

 if (sign < 0)
  ret = -EBADMSG;

err_free_m:
 mpi_free(m);
err_free_c:
 mpi_free(c);
 return ret;
}

static int rsa_dec(struct akcipher_request *req)
{
 struct crypto_akcipher *tfm = crypto_akcipher_reqtfm(req);
 const struct rsa_mpi_key *pkey = rsa_get_key(tfm);
 MPI c, m = mpi_alloc(0);
 int ret = 0;
 int sign;

 if (!m)
  return -ENOMEM;

 if (unlikely(!pkey->n || !pkey->d)) {
  ret = -EINVAL;
  goto err_free_m;
 }

 ret = -ENOMEM;
 c = mpi_read_raw_from_sgl(req->src, req->src_len);
 if (!c)
  goto err_free_m;

 ret = _rsa_dec_crt(pkey, m, c);
 if (ret)
  goto err_free_c;

 ret = mpi_write_to_sgl(m, req->dst, req->dst_len, &sign);
 if (ret)
  goto err_free_c;

 if (sign < 0)
  ret = -EBADMSG;
err_free_c:
 mpi_free(c);
err_free_m:
 mpi_free(m);
 return ret;
}

static void rsa_free_mpi_key(struct rsa_mpi_key *key)
{
 mpi_free(key->d);
 mpi_free(key->e);
 mpi_free(key->n);
 mpi_free(key->p);
 mpi_free(key->q);
 mpi_free(key->dp);
 mpi_free(key->dq);
 mpi_free(key->qinv);
 key->d = NULL;
 key->e = NULL;
 key->n = NULL;
 key->p = NULL;
 key->q = NULL;
 key->dp = NULL;
 key->dq = NULL;
 key->qinv = NULL;
}

static int rsa_check_key_length(unsigned int len)
{
 switch (len) {
 case 512:
 case 1024:
 case 1536:
  if (fips_enabled)
   return -EINVAL;
  fallthrough;
 case 2048:
 case 3072:
 case 4096:
  return 0;
 }

 return -EINVAL;
}

static int rsa_check_exponent_fips(MPI e)
{
 MPI e_max = NULL;
 int err;

 /* check if odd */
 if (!mpi_test_bit(e, 0)) {
  return -EINVAL;
 }

 /* check if 2^16 < e < 2^256. */
 if (mpi_cmp_ui(e, 65536) <= 0) {
  return -EINVAL;
 }

 e_max = mpi_alloc(0);
 if (!e_max)
  return -ENOMEM;

 err = mpi_set_bit(e_max, 256);
 if (err) {
  mpi_free(e_max);
  return err;
 }

 if (mpi_cmp(e, e_max) >= 0) {
  mpi_free(e_max);
  return -EINVAL;
 }

 mpi_free(e_max);
 return 0;
}

static int rsa_set_pub_key(struct crypto_akcipher *tfm, const void *key,
      unsigned int keylen)
{
 struct rsa_mpi_key *mpi_key = akcipher_tfm_ctx(tfm);
 struct rsa_key raw_key = {0};
 int ret;

 /* Free the old MPI key if any */
 rsa_free_mpi_key(mpi_key);

 ret = rsa_parse_pub_key(&raw_key, key, keylen);
 if (ret)
  return ret;

 mpi_key->e = mpi_read_raw_data(raw_key.e, raw_key.e_sz);
 if (!mpi_key->e)
  goto err;

 mpi_key->n = mpi_read_raw_data(raw_key.n, raw_key.n_sz);
 if (!mpi_key->n)
  goto err;

 if (rsa_check_key_length(mpi_get_size(mpi_key->n) << 3)) {
  rsa_free_mpi_key(mpi_key);
  return -EINVAL;
 }

 if (fips_enabled && rsa_check_exponent_fips(mpi_key->e)) {
  rsa_free_mpi_key(mpi_key);
  return -EINVAL;
 }

 return 0;

err:
 rsa_free_mpi_key(mpi_key);
 return -ENOMEM;
}

static int rsa_set_priv_key(struct crypto_akcipher *tfm, const void *key,
       unsigned int keylen)
{
 struct rsa_mpi_key *mpi_key = akcipher_tfm_ctx(tfm);
 struct rsa_key raw_key = {0};
 int ret;

 /* Free the old MPI key if any */
 rsa_free_mpi_key(mpi_key);

 ret = rsa_parse_priv_key(&raw_key, key, keylen);
 if (ret)
  return ret;

 mpi_key->d = mpi_read_raw_data(raw_key.d, raw_key.d_sz);
 if (!mpi_key->d)
  goto err;

 mpi_key->e = mpi_read_raw_data(raw_key.e, raw_key.e_sz);
 if (!mpi_key->e)
  goto err;

 mpi_key->n = mpi_read_raw_data(raw_key.n, raw_key.n_sz);
 if (!mpi_key->n)
  goto err;

 mpi_key->p = mpi_read_raw_data(raw_key.p, raw_key.p_sz);
 if (!mpi_key->p)
  goto err;

 mpi_key->q = mpi_read_raw_data(raw_key.q, raw_key.q_sz);
 if (!mpi_key->q)
  goto err;

 mpi_key->dp = mpi_read_raw_data(raw_key.dp, raw_key.dp_sz);
 if (!mpi_key->dp)
  goto err;

 mpi_key->dq = mpi_read_raw_data(raw_key.dq, raw_key.dq_sz);
 if (!mpi_key->dq)
  goto err;

 mpi_key->qinv = mpi_read_raw_data(raw_key.qinv, raw_key.qinv_sz);
 if (!mpi_key->qinv)
  goto err;

 if (rsa_check_key_length(mpi_get_size(mpi_key->n) << 3)) {
  rsa_free_mpi_key(mpi_key);
  return -EINVAL;
 }

 if (fips_enabled && rsa_check_exponent_fips(mpi_key->e)) {
  rsa_free_mpi_key(mpi_key);
  return -EINVAL;
 }

 return 0;

err:
 rsa_free_mpi_key(mpi_key);
 return -ENOMEM;
}

static unsigned int rsa_max_size(struct crypto_akcipher *tfm)
{
 struct rsa_mpi_key *pkey = akcipher_tfm_ctx(tfm);

 return mpi_get_size(pkey->n);
}

static void rsa_exit_tfm(struct crypto_akcipher *tfm)
{
 struct rsa_mpi_key *pkey = akcipher_tfm_ctx(tfm);

 rsa_free_mpi_key(pkey);
}

static struct akcipher_alg rsa = {
 .encrypt = rsa_enc,
 .decrypt = rsa_dec,
 .set_priv_key = rsa_set_priv_key,
 .set_pub_key = rsa_set_pub_key,
 .max_size = rsa_max_size,
 .exit = rsa_exit_tfm,
 .base = {
  .cra_name = "rsa",
  .cra_driver_name = "rsa-generic",
  .cra_priority = 100,
  .cra_module = THIS_MODULE,
  .cra_ctxsize = sizeof(struct rsa_mpi_key),
 },
};

static int __init rsa_init(void)
{
 int err;

 err = crypto_register_akcipher(&rsa);
 if (err)
  return err;

 err = crypto_register_template(&rsa_pkcs1pad_tmpl);
 if (err)
  goto err_unregister_rsa;

 err = crypto_register_template(&rsassa_pkcs1_tmpl);
 if (err)
  goto err_unregister_rsa_pkcs1pad;

 return 0;

err_unregister_rsa_pkcs1pad:
 crypto_unregister_template(&rsa_pkcs1pad_tmpl);
err_unregister_rsa:
 crypto_unregister_akcipher(&rsa);
 return err;
}

static void __exit rsa_exit(void)
{
 crypto_unregister_template(&rsassa_pkcs1_tmpl);
 crypto_unregister_template(&rsa_pkcs1pad_tmpl);
 crypto_unregister_akcipher(&rsa);
}

module_init(rsa_init);
module_exit(rsa_exit);
MODULE_ALIAS_CRYPTO("rsa");
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("RSA generic algorithm");