Quelle  rsassa-pkcs1.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*
 * RSA Signature Scheme with Appendix - PKCS #1 v1.5 (RFC 8017 sec 8.2)
 *
 * https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc8017#section-8.2
 *
 * Copyright (c) 2015 - 2024 Intel Corporation
 */

#include <linux/module.h>
#include <linux/scatterlist.h>
#include <crypto/akcipher.h>
#include <crypto/algapi.h>
#include <crypto/hash.h>
#include <crypto/sig.h>
#include <crypto/internal/akcipher.h>
#include <crypto/internal/rsa.h>
#include <crypto/internal/sig.h>

/*
 * Full Hash Prefix for EMSA-PKCS1-v1_5 encoding method (RFC 9580 table 24)
 *
 * RSA keys are usually much larger than the hash of the message to be signed.
 * The hash is therefore prepended by the Full Hash Prefix and a 0xff padding.
 * The Full Hash Prefix is an ASN.1 SEQUENCE containing the hash algorithm OID.
 *
 * https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc9580#table-24
 */

static const u8 hash_prefix_none[] = { };

static const u8 hash_prefix_md5[] = {
 0x30, 0x20, 0x30, 0x0c, 0x06, 0x08,   /* SEQUENCE (SEQUENCE (OID */
 0x2a, 0x86, 0x48, 0x86, 0xf7, 0x0d, 0x02, 0x05, /* <algorithm>, */
 0x05, 0x00, 0x04, 0x10        /* NULL), OCTET STRING <hash>) */
};

static const u8 hash_prefix_sha1[] = {
 0x30, 0x21, 0x30, 0x09, 0x06, 0x05,
 0x2b, 0x0e, 0x03, 0x02, 0x1a,
 0x05, 0x00, 0x04, 0x14
};

static const u8 hash_prefix_rmd160[] = {
 0x30, 0x21, 0x30, 0x09, 0x06, 0x05,
 0x2b, 0x24, 0x03, 0x02, 0x01,
 0x05, 0x00, 0x04, 0x14
};

static const u8 hash_prefix_sha224[] = {
 0x30, 0x2d, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09,
 0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x04,
 0x05, 0x00, 0x04, 0x1c
};

static const u8 hash_prefix_sha256[] = {
 0x30, 0x31, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09,
 0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x01,
 0x05, 0x00, 0x04, 0x20
};

static const u8 hash_prefix_sha384[] = {
 0x30, 0x41, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09,
 0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x02,
 0x05, 0x00, 0x04, 0x30
};

static const u8 hash_prefix_sha512[] = {
 0x30, 0x51, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09,
 0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x03,
 0x05, 0x00, 0x04, 0x40
};

static const u8 hash_prefix_sha3_256[] = {
 0x30, 0x31, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09,
 0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x08,
 0x05, 0x00, 0x04, 0x20
};

static const u8 hash_prefix_sha3_384[] = {
 0x30, 0x41, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09,
 0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x09,
 0x05, 0x00, 0x04, 0x30
};

static const u8 hash_prefix_sha3_512[] = {
 0x30, 0x51, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09,
 0x60, 0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x0a,
 0x05, 0x00, 0x04, 0x40
};

static const struct hash_prefix {
 const char *name;
 const u8 *data;
 size_t  size;
} hash_prefixes[] = {
#define _(X) { #X, hash_prefix_##X, sizeof(hash_prefix_##X) }
 _(none),
 _(md5),
 _(sha1),
 _(rmd160),
 _(sha256),
 _(sha384),
 _(sha512),
 _(sha224),
#undef _
#define _(X) { "sha3-" #X, hash_prefix_sha3_##X, sizeof(hash_prefix_sha3_##X) }
 _(256),
 _(384),
 _(512),
#undef _
 { NULL }
};

static const struct hash_prefix *rsassa_pkcs1_find_hash_prefix(const char *name)
{
 const struct hash_prefix *p;

 for (p = hash_prefixes; p->name; p++)
  if (strcmp(name, p->name) == 0)
   return p;
 return NULL;
}

static bool rsassa_pkcs1_invalid_hash_len(unsigned int len,
       const struct hash_prefix *p)
{
 /*
 * Legacy protocols such as TLS 1.1 or earlier and IKE version 1
 * do not prepend a Full Hash Prefix to the hash.  In that case,
 * the size of the Full Hash Prefix is zero.
 */
 if (p->data == hash_prefix_none)
  return false;

 /*
 * The final byte of the Full Hash Prefix encodes the hash length.
 *
 * This needs to be revisited should hash algorithms with more than
 * 1016 bits (127 bytes * 8) ever be added.  The length would then
 * be encoded into more than one byte by ASN.1.
 */
 static_assert(HASH_MAX_DIGESTSIZE <= 127);

 return len != p->data[p->size - 1];
}

struct rsassa_pkcs1_ctx {
 struct crypto_akcipher *child;
 unsigned int key_size;
};

struct rsassa_pkcs1_inst_ctx {
 struct crypto_akcipher_spawn spawn;
 const struct hash_prefix *hash_prefix;
};

static int rsassa_pkcs1_sign(struct crypto_sig *tfm,
        const void *src, unsigned int slen,
        void *dst, unsigned int dlen)
{
 struct sig_instance *inst = sig_alg_instance(tfm);
 struct rsassa_pkcs1_inst_ctx *ictx = sig_instance_ctx(inst);
 const struct hash_prefix *hash_prefix = ictx->hash_prefix;
 struct rsassa_pkcs1_ctx *ctx = crypto_sig_ctx(tfm);
 unsigned int pad_len;
 unsigned int ps_end;
 unsigned int len;
 u8 *in_buf;
 int err;

 if (!ctx->key_size)
  return -EINVAL;

 if (dlen < ctx->key_size)
  return -EOVERFLOW;

 if (rsassa_pkcs1_invalid_hash_len(slen, hash_prefix))
  return -EINVAL;

 if (slen + hash_prefix->size > ctx->key_size - 11)
  return -EOVERFLOW;

 pad_len = ctx->key_size - slen - hash_prefix->size - 1;

 /* RFC 8017 sec 8.2.1 step 1 - EMSA-PKCS1-v1_5 encoding generation */
 in_buf = dst;
 memmove(in_buf + pad_len + hash_prefix->size, src, slen);
 memcpy(in_buf + pad_len, hash_prefix->data, hash_prefix->size);

 ps_end = pad_len - 1;
 in_buf[0] = 0x01;
 memset(in_buf + 1, 0xff, ps_end - 1);
 in_buf[ps_end] = 0x00;


 /* RFC 8017 sec 8.2.1 step 2 - RSA signature */
 err = crypto_akcipher_sync_decrypt(ctx->child, in_buf,
        ctx->key_size - 1, in_buf,
        ctx->key_size);
 if (err < 0)
  return err;

 len = err;
 pad_len = ctx->key_size - len;

 /* Four billion to one */
 if (unlikely(pad_len)) {
  memmove(dst + pad_len, dst, len);
  memset(dst, 0, pad_len);
 }

 return ctx->key_size;
}

static int rsassa_pkcs1_verify(struct crypto_sig *tfm,
          const void *src, unsigned int slen,
          const void *digest, unsigned int dlen)
{
 struct sig_instance *inst = sig_alg_instance(tfm);
 struct rsassa_pkcs1_inst_ctx *ictx = sig_instance_ctx(inst);
 const struct hash_prefix *hash_prefix = ictx->hash_prefix;
 struct rsassa_pkcs1_ctx *ctx = crypto_sig_ctx(tfm);
 unsigned int child_reqsize = crypto_akcipher_reqsize(ctx->child);
 struct akcipher_request *child_req __free(kfree_sensitive) = NULL;
 struct crypto_wait cwait;
 struct scatterlist sg;
 unsigned int dst_len;
 unsigned int pos;
 u8 *out_buf;
 int err;

 /* RFC 8017 sec 8.2.2 step 1 - length checking */
 if (!ctx->key_size ||
     slen != ctx->key_size ||
     rsassa_pkcs1_invalid_hash_len(dlen, hash_prefix))
  return -EINVAL;

 /* RFC 8017 sec 8.2.2 step 2 - RSA verification */
 child_req = kmalloc(sizeof(*child_req) + child_reqsize + ctx->key_size,
       GFP_KERNEL);
 if (!child_req)
  return -ENOMEM;

 out_buf = (u8 *)(child_req + 1) + child_reqsize;
 memcpy(out_buf, src, slen);

 crypto_init_wait(&cwait);
 sg_init_one(&sg, out_buf, slen);
 akcipher_request_set_tfm(child_req, ctx->child);
 akcipher_request_set_crypt(child_req, &sg, &sg, slen, slen);
 akcipher_request_set_callback(child_req, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
          crypto_req_done, &cwait);

 err = crypto_akcipher_encrypt(child_req);
 err = crypto_wait_req(err, &cwait);
 if (err)
  return err;

 /* RFC 8017 sec 8.2.2 step 3 - EMSA-PKCS1-v1_5 encoding verification */
 dst_len = child_req->dst_len;
 if (dst_len < ctx->key_size - 1)
  return -EINVAL;

 if (dst_len == ctx->key_size) {
  if (out_buf[0] != 0x00)
   /* Encrypted value had no leading 0 byte */
   return -EINVAL;

  dst_len--;
  out_buf++;
 }

 if (out_buf[0] != 0x01)
  return -EBADMSG;

 for (pos = 1; pos < dst_len; pos++)
  if (out_buf[pos] != 0xff)
   break;

 if (pos < 9 || pos == dst_len || out_buf[pos] != 0x00)
  return -EBADMSG;
 pos++;

 if (hash_prefix->size > dst_len - pos)
  return -EBADMSG;
 if (crypto_memneq(out_buf + pos, hash_prefix->data, hash_prefix->size))
  return -EBADMSG;
 pos += hash_prefix->size;

 /* RFC 8017 sec 8.2.2 step 4 - comparison of digest with out_buf */
 if (dlen != dst_len - pos)
  return -EKEYREJECTED;
 if (memcmp(digest, out_buf + pos, dlen) != 0)
  return -EKEYREJECTED;

 return 0;
}

static unsigned int rsassa_pkcs1_key_size(struct crypto_sig *tfm)
{
 struct rsassa_pkcs1_ctx *ctx = crypto_sig_ctx(tfm);

 return ctx->key_size * BITS_PER_BYTE;
}

static int rsassa_pkcs1_set_pub_key(struct crypto_sig *tfm,
        const void *key, unsigned int keylen)
{
 struct rsassa_pkcs1_ctx *ctx = crypto_sig_ctx(tfm);

 return rsa_set_key(ctx->child, &ctx->key_size, RSA_PUB, key, keylen);
}

static int rsassa_pkcs1_set_priv_key(struct crypto_sig *tfm,
         const void *key, unsigned int keylen)
{
 struct rsassa_pkcs1_ctx *ctx = crypto_sig_ctx(tfm);

 return rsa_set_key(ctx->child, &ctx->key_size, RSA_PRIV, key, keylen);
}

static int rsassa_pkcs1_init_tfm(struct crypto_sig *tfm)
{
 struct sig_instance *inst = sig_alg_instance(tfm);
 struct rsassa_pkcs1_inst_ctx *ictx = sig_instance_ctx(inst);
 struct rsassa_pkcs1_ctx *ctx = crypto_sig_ctx(tfm);
 struct crypto_akcipher *child_tfm;

 child_tfm = crypto_spawn_akcipher(&ictx->spawn);
 if (IS_ERR(child_tfm))
  return PTR_ERR(child_tfm);

 ctx->child = child_tfm;

 return 0;
}

static void rsassa_pkcs1_exit_tfm(struct crypto_sig *tfm)
{
 struct rsassa_pkcs1_ctx *ctx = crypto_sig_ctx(tfm);

 crypto_free_akcipher(ctx->child);
}

static void rsassa_pkcs1_free(struct sig_instance *inst)
{
 struct rsassa_pkcs1_inst_ctx *ctx = sig_instance_ctx(inst);
 struct crypto_akcipher_spawn *spawn = &ctx->spawn;

 crypto_drop_akcipher(spawn);
 kfree(inst);
}

static int rsassa_pkcs1_create(struct crypto_template *tmpl, struct rtattr **tb)
{
 struct rsassa_pkcs1_inst_ctx *ctx;
 struct akcipher_alg *rsa_alg;
 struct sig_instance *inst;
 const char *hash_name;
 u32 mask;
 int err;

 err = crypto_check_attr_type(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_SIG, &mask);
 if (err)
  return err;

 inst = kzalloc(sizeof(*inst) + sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
 if (!inst)
  return -ENOMEM;

 ctx = sig_instance_ctx(inst);

 err = crypto_grab_akcipher(&ctx->spawn, sig_crypto_instance(inst),
       crypto_attr_alg_name(tb[1]), 0, mask);
 if (err)
  goto err_free_inst;

 rsa_alg = crypto_spawn_akcipher_alg(&ctx->spawn);

 if (strcmp(rsa_alg->base.cra_name, "rsa") != 0) {
  err = -EINVAL;
  goto err_free_inst;
 }

 hash_name = crypto_attr_alg_name(tb[2]);
 if (IS_ERR(hash_name)) {
  err = PTR_ERR(hash_name);
  goto err_free_inst;
 }

 ctx->hash_prefix = rsassa_pkcs1_find_hash_prefix(hash_name);
 if (!ctx->hash_prefix) {
  err = -EINVAL;
  goto err_free_inst;
 }

 err = -ENAMETOOLONG;
 if (snprintf(inst->alg.base.cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
       "pkcs1(%s,%s)", rsa_alg->base.cra_name,
       hash_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
  goto err_free_inst;

 if (snprintf(inst->alg.base.cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
       "pkcs1(%s,%s)", rsa_alg->base.cra_driver_name,
       hash_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
  goto err_free_inst;

 inst->alg.base.cra_priority = rsa_alg->base.cra_priority;
 inst->alg.base.cra_ctxsize = sizeof(struct rsassa_pkcs1_ctx);

 inst->alg.init = rsassa_pkcs1_init_tfm;
 inst->alg.exit = rsassa_pkcs1_exit_tfm;

 inst->alg.sign = rsassa_pkcs1_sign;
 inst->alg.verify = rsassa_pkcs1_verify;
 inst->alg.key_size = rsassa_pkcs1_key_size;
 inst->alg.set_pub_key = rsassa_pkcs1_set_pub_key;
 inst->alg.set_priv_key = rsassa_pkcs1_set_priv_key;

 inst->free = rsassa_pkcs1_free;

 err = sig_register_instance(tmpl, inst);
 if (err) {
err_free_inst:
  rsassa_pkcs1_free(inst);
 }
 return err;
}

struct crypto_template rsassa_pkcs1_tmpl = {
 .name = "pkcs1",
 .create = rsassa_pkcs1_create,
 .module = THIS_MODULE,
};

MODULE_ALIAS_CRYPTO("pkcs1");