avoid use of OpenSSL BIGNUM type and functions for KEX with
authordjm <djm@openbsd.org>
Sun, 12 Jan 2014 08:13:13 +0000 (08:13 +0000)
committerdjm <djm@openbsd.org>
Sun, 12 Jan 2014 08:13:13 +0000 (08:13 +0000)
Curve25519 by adding a buffer_put_bignum2_from_string() that stores
a string using the bignum encoding rules. Will make it easier to
build a reduced-feature OpenSSH without OpenSSL in the future;
ok markus@

13 files changed:
usr.bin/ssh/bufaux.c
usr.bin/ssh/buffer.h
usr.bin/ssh/kex.c
usr.bin/ssh/kex.h
usr.bin/ssh/kexc25519.c
usr.bin/ssh/kexc25519c.c
usr.bin/ssh/kexc25519s.c
usr.bin/ssh/kexdhc.c
usr.bin/ssh/kexdhs.c
usr.bin/ssh/kexecdhc.c
usr.bin/ssh/kexecdhs.c
usr.bin/ssh/kexgexc.c
usr.bin/ssh/kexgexs.c

index 6238f98..011722b 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: bufaux.c,v 1.53 2013/11/08 11:15:19 dtucker Exp $ */
+/* $OpenBSD: bufaux.c,v 1.54 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Author: Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>
  * Copyright (c) 1995 Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>, Espoo, Finland
@@ -313,3 +313,76 @@ buffer_put_char(Buffer *buffer, int value)
 
        buffer_append(buffer, &ch, 1);
 }
+
+/* Pseudo bignum functions */
+
+void *
+buffer_get_bignum2_as_string_ret(Buffer *buffer, u_int *length_ptr)
+{
+       u_int len;
+       u_char *bin, *p, *ret;
+
+       if ((p = bin = buffer_get_string_ret(buffer, &len)) == NULL) {
+               error("%s: invalid bignum", __func__);
+               return NULL;
+       }
+
+       if (len > 0 && (bin[0] & 0x80)) {
+               error("%s: negative numbers not supported", __func__);
+               free(bin);
+               return NULL;
+       }
+       if (len > 8 * 1024) {
+               error("%s: cannot handle BN of size %d", __func__, len);
+               free(bin);
+               return NULL;
+       }
+       /* Skip zero prefix on numbers with the MSB set */
+       if (len > 1 && bin[0] == 0x00 && (bin[1] & 0x80) != 0) {
+               p++;
+               len--;
+       }
+       ret = xmalloc(len);
+       memcpy(ret, p, len);
+       memset(p, '\0', len);
+       free(bin);
+       return ret;
+}
+
+void *
+buffer_get_bignum2_as_string(Buffer *buffer, u_int *l)
+{
+       void *ret = buffer_get_bignum2_as_string_ret(buffer, l);
+
+       if (ret == NULL)
+               fatal("%s: buffer error", __func__);
+       return ret;
+}
+
+/*
+ * Stores a string using the bignum encoding rules (\0 pad if MSB set).
+ */
+void
+buffer_put_bignum2_from_string(Buffer *buffer, const u_char *s, u_int l)
+{
+       u_char *buf, *p;
+       int pad = 0;
+
+       if (l > 8 * 1024)
+               fatal("%s: length %u too long", __func__, l);
+       p = buf = xmalloc(l + 1);
+       /*
+        * If most significant bit is set then prepend a zero byte to
+        * avoid interpretation as a negative number.
+        */
+       if (l > 0 && (s[0] & 0x80) != 0) {
+               *p++ = '\0';
+               pad = 1;
+       }
+       memcpy(p, s, l);
+       buffer_put_string(buffer, buf, l + pad);
+       memset(buf, '\0', l + pad);
+       free(buf);
+}
+
+
index d047de6..23ec43c 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: buffer.h,v 1.22 2013/07/12 00:19:58 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: buffer.h,v 1.23 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 
 /*
  * Author: Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>
@@ -86,6 +86,10 @@ char *buffer_get_cstring_ret(Buffer *, u_int *);
 void   *buffer_get_string_ptr_ret(Buffer *, u_int *);
 int    buffer_get_char_ret(u_char *, Buffer *);
 
+void *buffer_get_bignum2_as_string_ret(Buffer *, u_int *);
+void *buffer_get_bignum2_as_string(Buffer *, u_int *);
+void  buffer_put_bignum2_from_string(Buffer *, const u_char *, u_int);
+
 #include <openssl/ec.h>
 
 int    buffer_put_ecpoint_ret(Buffer *, const EC_GROUP *, const EC_POINT *);
index a853476..389f606 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kex.c,v 1.94 2014/01/09 23:20:00 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kex.c,v 1.95 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2000, 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
  *
@@ -514,7 +514,7 @@ kex_choose_conf(Kex *kex)
 
 static u_char *
 derive_key(Kex *kex, int id, u_int need, u_char *hash, u_int hashlen,
-    BIGNUM *shared_secret)
+    const u_char *shared_secret, u_int slen)
 {
        Buffer b;
        struct ssh_digest_ctx *hashctx;
@@ -528,7 +528,7 @@ derive_key(Kex *kex, int id, u_int need, u_char *hash, u_int hashlen,
        digest = xmalloc(roundup(need, mdsz));
 
        buffer_init(&b);
-       buffer_put_bignum2(&b, shared_secret);
+       buffer_append(&b, shared_secret, slen);
 
        /* K1 = HASH(K || H || "A" || session_id) */
        if ((hashctx = ssh_digest_start(kex->hash_alg)) == NULL)
@@ -571,14 +571,15 @@ Newkeys *current_keys[MODE_MAX];
 
 #define NKEYS  6
 void
-kex_derive_keys(Kex *kex, u_char *hash, u_int hashlen, BIGNUM *shared_secret)
+kex_derive_keys(Kex *kex, u_char *hash, u_int hashlen,
+    const u_char *shared_secret, u_int slen)
 {
        u_char *keys[NKEYS];
        u_int i, mode, ctos;
 
        for (i = 0; i < NKEYS; i++) {
                keys[i] = derive_key(kex, 'A'+i, kex->we_need, hash, hashlen,
-                   shared_secret);
+                   shared_secret, slen);
        }
 
        debug2("kex_derive_keys");
@@ -593,6 +594,18 @@ kex_derive_keys(Kex *kex, u_char *hash, u_int hashlen, BIGNUM *shared_secret)
        }
 }
 
+void
+kex_derive_keys_bn(Kex *kex, u_char *hash, u_int hashlen, const BIGNUM *secret)
+{
+       Buffer shared_secret;
+
+       buffer_init(&shared_secret);
+       buffer_put_bignum2(&shared_secret, secret);
+       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen,
+           buffer_ptr(&shared_secret), buffer_len(&shared_secret));
+       buffer_free(&shared_secret);
+}
+
 Newkeys *
 kex_get_newkeys(int mode)
 {
index 612b950..f52848e 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kex.h,v 1.59 2014/01/09 23:20:00 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kex.h,v 1.60 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 
 /*
  * Copyright (c) 2000, 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
@@ -150,7 +150,8 @@ void         kex_finish(Kex *);
 
 void    kex_send_kexinit(Kex *);
 void    kex_input_kexinit(int, u_int32_t, void *);
-void    kex_derive_keys(Kex *, u_char *, u_int, BIGNUM *);
+void    kex_derive_keys(Kex *, u_char *, u_int, const u_char *, u_int);
+void    kex_derive_keys_bn(Kex *, u_char *, u_int, const BIGNUM *);
 
 Newkeys *kex_get_newkeys(int);
 
@@ -177,14 +178,14 @@ kex_ecdh_hash(int, const EC_GROUP *, char *, char *, char *, int,
 void
 kex_c25519_hash(int, char *, char *, char *, int,
     char *, int, u_char *, int, const u_char *, const u_char *,
-    const BIGNUM *, u_char **, u_int *);
+    const u_char *, u_int, u_char **, u_int *);
 
 #define CURVE25519_SIZE 32
 void   kexc25519_keygen(u_char[CURVE25519_SIZE], u_char[CURVE25519_SIZE])
        __attribute__((__bounded__(__minbytes__, 1, CURVE25519_SIZE)))
        __attribute__((__bounded__(__minbytes__, 2, CURVE25519_SIZE)));
-BIGNUM *kexc25519_shared_key(const u_char[CURVE25519_SIZE],
-    const u_char[CURVE25519_SIZE])
+void kexc25519_shared_key(const u_char key[CURVE25519_SIZE],
+    const u_char pub[CURVE25519_SIZE], Buffer *out)
        __attribute__((__bounded__(__minbytes__, 1, CURVE25519_SIZE)))
        __attribute__((__bounded__(__minbytes__, 2, CURVE25519_SIZE)));
 
index 22c7052..019534a 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kexc25519.c,v 1.3 2014/01/09 23:20:00 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kexc25519.c,v 1.4 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2001, 2013 Markus Friedl.  All rights reserved.
  * Copyright (c) 2010 Damien Miller.  All rights reserved.
@@ -56,23 +56,19 @@ kexc25519_keygen(u_char key[CURVE25519_SIZE], u_char pub[CURVE25519_SIZE])
        crypto_scalarmult_curve25519(pub, key, basepoint);
 }
 
-BIGNUM *
+void
 kexc25519_shared_key(const u_char key[CURVE25519_SIZE],
-    const u_char pub[CURVE25519_SIZE])
+    const u_char pub[CURVE25519_SIZE], Buffer *out)
 {
        u_char shared_key[CURVE25519_SIZE];
-       BIGNUM *shared_secret;
 
        crypto_scalarmult_curve25519(shared_key, key, pub);
 #ifdef DEBUG_KEXECDH
        dump_digest("shared secret", shared_key, CURVE25519_SIZE);
 #endif
-       if ((shared_secret = BN_new()) == NULL)
-               fatal("%s: BN_new failed", __func__);
-       if (BN_bin2bn(shared_key, sizeof(shared_key), shared_secret) == NULL)
-               fatal("%s: BN_bin2bn failed", __func__);
+       buffer_clear(out);
+       buffer_put_bignum2_from_string(out, shared_key, CURVE25519_SIZE);
        memset(shared_key, 0, CURVE25519_SIZE); /* XXX explicit_bzero() */
-       return (shared_secret);
 }
 
 void
@@ -85,7 +81,7 @@ kex_c25519_hash(
     u_char *serverhostkeyblob, int sbloblen,
     const u_char client_dh_pub[CURVE25519_SIZE],
     const u_char server_dh_pub[CURVE25519_SIZE],
-    const BIGNUM *shared_secret,
+    const u_char *shared_secret, u_int secretlen,
     u_char **hash, u_int *hashlen)
 {
        Buffer b;
@@ -106,7 +102,7 @@ kex_c25519_hash(
        buffer_put_string(&b, serverhostkeyblob, sbloblen);
        buffer_put_string(&b, client_dh_pub, CURVE25519_SIZE);
        buffer_put_string(&b, server_dh_pub, CURVE25519_SIZE);
-       buffer_put_bignum2(&b, shared_secret);
+       buffer_append(&b, shared_secret, secretlen);
 
 #ifdef DEBUG_KEX
        buffer_dump(&b);
index 5d7d31e..42c39f3 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kexc25519c.c,v 1.3 2014/01/09 23:20:00 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kexc25519c.c,v 1.4 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
  * Copyright (c) 2010 Damien Miller.  All rights reserved.
@@ -43,7 +43,6 @@
 void
 kexc25519_client(Kex *kex)
 {
-       BIGNUM *shared_secret;
        Key *server_host_key;
        u_char client_key[CURVE25519_SIZE];
        u_char client_pubkey[CURVE25519_SIZE];
@@ -51,6 +50,7 @@ kexc25519_client(Kex *kex)
        u_char *server_host_key_blob = NULL, *signature = NULL;
        u_char *hash;
        u_int slen, sbloblen, hashlen;
+       Buffer shared_secret;
 
        kexc25519_keygen(client_key, client_pubkey);
 
@@ -91,7 +91,8 @@ kexc25519_client(Kex *kex)
        signature = packet_get_string(&slen);
        packet_check_eom();
 
-       shared_secret = kexc25519_shared_key(client_key, server_pubkey);
+       buffer_init(&shared_secret);
+       kexc25519_shared_key(client_key, server_pubkey, &shared_secret);
 
        /* calc and verify H */
        kex_c25519_hash(
@@ -103,7 +104,7 @@ kexc25519_client(Kex *kex)
            server_host_key_blob, sbloblen,
            client_pubkey,
            server_pubkey,
-           shared_secret,
+           buffer_ptr(&shared_secret), buffer_len(&shared_secret),
            &hash, &hashlen
        );
        free(server_host_key_blob);
@@ -119,8 +120,8 @@ kexc25519_client(Kex *kex)
                kex->session_id = xmalloc(kex->session_id_len);
                memcpy(kex->session_id, hash, kex->session_id_len);
        }
-
-       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen, shared_secret);
-       BN_clear_free(shared_secret);
+       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen,
+           buffer_ptr(&shared_secret), buffer_len(&shared_secret));
+       buffer_free(&shared_secret);
        kex_finish(kex);
 }
index 8de3f0a..5720441 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kexc25519s.c,v 1.3 2014/01/09 23:20:00 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kexc25519s.c,v 1.4 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
  * Copyright (c) 2010 Damien Miller.  All rights reserved.
@@ -40,7 +40,6 @@
 void
 kexc25519_server(Kex *kex)
 {
-       BIGNUM *shared_secret;
        Key *server_host_private, *server_host_public;
        u_char *server_host_key_blob = NULL, *signature = NULL;
        u_char server_key[CURVE25519_SIZE];
@@ -48,6 +47,7 @@ kexc25519_server(Kex *kex)
        u_char server_pubkey[CURVE25519_SIZE];
        u_char *hash;
        u_int slen, sbloblen, hashlen;
+       Buffer shared_secret;
 
        /* generate private key */
        kexc25519_keygen(server_key, server_pubkey);
@@ -74,7 +74,8 @@ kexc25519_server(Kex *kex)
        dump_digest("client public key:", client_pubkey, CURVE25519_SIZE);
 #endif
 
-       shared_secret = kexc25519_shared_key(server_key, client_pubkey);
+       buffer_init(&shared_secret);
+       kexc25519_shared_key(server_key, client_pubkey, &shared_secret);
 
        /* calc H */
        key_to_blob(server_host_public, &server_host_key_blob, &sbloblen);
@@ -87,7 +88,7 @@ kexc25519_server(Kex *kex)
            server_host_key_blob, sbloblen,
            client_pubkey,
            server_pubkey,
-           shared_secret,
+           buffer_ptr(&shared_secret), buffer_len(&shared_secret),
            &hash, &hashlen
        );
 
@@ -115,7 +116,9 @@ kexc25519_server(Kex *kex)
        free(server_host_key_blob);
        /* have keys, free server key */
        free(client_pubkey);
-       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen, shared_secret);
-       BN_clear_free(shared_secret);
+
+       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen,
+           buffer_ptr(&shared_secret), buffer_len(&shared_secret));
+       buffer_free(&shared_secret);
        kex_finish(kex);
 }
index 312302c..308c0bc 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kexdhc.c,v 1.13 2013/05/17 00:13:13 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kexdhc.c,v 1.14 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
  *
@@ -152,7 +152,7 @@ kexdh_client(Kex *kex)
                memcpy(kex->session_id, hash, kex->session_id_len);
        }
 
-       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen, shared_secret);
+       kex_derive_keys_bn(kex, hash, hashlen, shared_secret);
        BN_clear_free(shared_secret);
        kex_finish(kex);
 }
index 9141c23..db19f47 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kexdhs.c,v 1.16 2013/11/02 22:24:24 markus Exp $ */
+/* $OpenBSD: kexdhs.c,v 1.17 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
  *
@@ -151,7 +151,7 @@ kexdh_server(Kex *kex)
        /* have keys, free DH */
        DH_free(dh);
 
-       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen, shared_secret);
+       kex_derive_keys_bn(kex, hash, hashlen, shared_secret);
        BN_clear_free(shared_secret);
        kex_finish(kex);
 }
index a7b0b87..20a373c 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kexecdhc.c,v 1.5 2014/01/09 23:20:00 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kexecdhc.c,v 1.6 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
  * Copyright (c) 2010 Damien Miller.  All rights reserved.
@@ -148,7 +148,7 @@ kexecdh_client(Kex *kex)
                memcpy(kex->session_id, hash, kex->session_id_len);
        }
 
-       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen, shared_secret);
+       kex_derive_keys_bn(kex, hash, hashlen, shared_secret);
        BN_clear_free(shared_secret);
        kex_finish(kex);
 }
index 3342762..f0a7575 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kexecdhs.c,v 1.8 2014/01/09 23:20:00 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kexecdhs.c,v 1.9 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
  * Copyright (c) 2010 Damien Miller.  All rights reserved.
@@ -144,7 +144,7 @@ kexecdh_server(Kex *kex)
        /* have keys, free server key */
        EC_KEY_free(server_key);
 
-       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen, shared_secret);
+       kex_derive_keys_bn(kex, hash, hashlen, shared_secret);
        BN_clear_free(shared_secret);
        kex_finish(kex);
 }
index 160b655..21d2261 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kexgexc.c,v 1.14 2014/01/09 23:20:00 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kexgexc.c,v 1.15 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2000 Niels Provos.  All rights reserved.
  * Copyright (c) 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
@@ -197,7 +197,7 @@ kexgex_client(Kex *kex)
                kex->session_id = xmalloc(kex->session_id_len);
                memcpy(kex->session_id, hash, kex->session_id_len);
        }
-       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen, shared_secret);
+       kex_derive_keys_bn(kex, hash, hashlen, shared_secret);
        BN_clear_free(shared_secret);
 
        kex_finish(kex);
index 415d8c7..67d295c 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: kexgexs.c,v 1.17 2014/01/09 23:20:00 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: kexgexs.c,v 1.18 2014/01/12 08:13:13 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright (c) 2000 Niels Provos.  All rights reserved.
  * Copyright (c) 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
@@ -198,7 +198,7 @@ kexgex_server(Kex *kex)
        /* have keys, free DH */
        DH_free(dh);
 
-       kex_derive_keys(kex, hash, hashlen, shared_secret);
+       kex_derive_keys_bn(kex, hash, hashlen, shared_secret);
        BN_clear_free(shared_secret);
 
        kex_finish(kex);