sys/opencrypto/xform.c

   1 /*      $FreeBSD: src/sys/opencrypto/xform.c,v 1.1.2.1 2002/11/21 23:34:23 sam Exp $    */
   2 /*      $OpenBSD: xform.c,v 1.16 2001/08/28 12:20:43 ben Exp $  */
   3 /*
   4  * The authors of this code are John Ioannidis (ji@tla.org),
   5  * Angelos D. Keromytis (kermit@csd.uch.gr) and
   6  * Niels Provos (provos@physnet.uni-hamburg.de).
   7  *
   8  * This code was written by John Ioannidis for BSD/OS in Athens, Greece,
   9  * in November 1995.
  10  *
  11  * Ported to OpenBSD and NetBSD, with additional transforms, in December 1996,
  12  * by Angelos D. Keromytis.
  13  *
  14  * Additional transforms and features in 1997 and 1998 by Angelos D. Keromytis
  15  * and Niels Provos.
  16  *
  17  * Additional features in 1999 by Angelos D. Keromytis.
  18  *
  19  * Copyright (C) 1995, 1996, 1997, 1998, 1999 by John Ioannidis,
  20  * Angelos D. Keromytis and Niels Provos.
  21  *
  22  * Copyright (C) 2001, Angelos D. Keromytis.
  23  *
  24  * Permission to use, copy, and modify this software with or without fee
  25  * is hereby granted, provided that this entire notice is included in
  26  * all copies of any software which is or includes a copy or
  27  * modification of this software.
  28  * You may use this code under the GNU public license if you so wish. Please
  29  * contribute changes back to the authors under this freer than GPL license
  30  * so that we may further the use of strong encryption without limitations to
  31  * all.
  32  *
  33  * THIS SOFTWARE IS BEING PROVIDED "AS IS", WITHOUT ANY EXPRESS OR
  34  * IMPLIED WARRANTY. IN PARTICULAR, NONE OF THE AUTHORS MAKES ANY
  35  * REPRESENTATION OR WARRANTY OF ANY KIND CONCERNING THE
  36  * MERCHANTABILITY OF THIS SOFTWARE OR ITS FITNESS FOR ANY PARTICULAR
  37  * PURPOSE.
  38  */
  39
  40 #include <sys/param.h>
  41 #include <sys/systm.h>
  42 #include <sys/malloc.h>
  43 #include <sys/sysctl.h>
  44 #include <sys/errno.h>
  45 #include <sys/time.h>
  46 #include <sys/kernel.h>
  47 #include <machine/cpu.h>
  48
  49 #include <crypto/blowfish/blowfish.h>
  50 #include <crypto/des/des.h>
  51 #include <crypto/sha1.h>
  52
  53 #include <opencrypto/cast.h>
  54 #include <opencrypto/deflate.h>
  55 #include <opencrypto/rijndael.h>
  56 #include <opencrypto/rmd160.h>
  57 #include <opencrypto/skipjack.h>
  58
  59 #include <sys/md5.h>
  60
  61 #include <opencrypto/cryptodev.h>
  62 #include <opencrypto/xform.h>
  63
  64 static void null_encrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  65 static void null_decrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  66 static int null_setkey(u_int8_t **, u_int8_t *, int);
  67 static void null_zerokey(u_int8_t **);
  68
  69 static  int des1_setkey(u_int8_t **, u_int8_t *, int);
  70 static  int des3_setkey(u_int8_t **, u_int8_t *, int);
  71 static  int blf_setkey(u_int8_t **, u_int8_t *, int);
  72 static  int cast5_setkey(u_int8_t **, u_int8_t *, int);
  73 static  int skipjack_setkey(u_int8_t **, u_int8_t *, int);
  74 static  int rijndael128_setkey(u_int8_t **, u_int8_t *, int);
  75 static  void des1_encrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  76 static  void des3_encrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  77 static  void blf_encrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  78 static  void cast5_encrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  79 static  void skipjack_encrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  80 static  void rijndael128_encrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  81 static  void des1_decrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  82 static  void des3_decrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  83 static  void blf_decrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  84 static  void cast5_decrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  85 static  void skipjack_decrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  86 static  void rijndael128_decrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  87 static  void des1_zerokey(u_int8_t **);
  88 static  void des3_zerokey(u_int8_t **);
  89 static  void blf_zerokey(u_int8_t **);
  90 static  void cast5_zerokey(u_int8_t **);
  91 static  void skipjack_zerokey(u_int8_t **);
  92 static  void rijndael128_zerokey(u_int8_t **);
  93
  94 static  void null_init(void *);
  95 static  int null_update(void *, u_int8_t *, u_int16_t);
  96 static  void null_final(u_int8_t *, void *);
  97 static  int MD5Update_int(void *, u_int8_t *, u_int16_t);
  98 static  void SHA1Init_int(void *);
  99 static  int SHA1Update_int(void *, u_int8_t *, u_int16_t);
 100 static  void SHA1Final_int(u_int8_t *, void *);
 101 static  int RMD160Update_int(void *, u_int8_t *, u_int16_t);
 102 static  int SHA256Update_int(void *, u_int8_t *, u_int16_t);
 103 static  int SHA384Update_int(void *, u_int8_t *, u_int16_t);
 104 static  int SHA512Update_int(void *, u_int8_t *, u_int16_t);
 105
 106 static  u_int32_t deflate_compress(u_int8_t *, u_int32_t, u_int8_t **);
 107 static  u_int32_t deflate_decompress(u_int8_t *, u_int32_t, u_int8_t **);
 108
 109 MALLOC_DEFINE(M_XDATA, "xform", "xform data buffers");
 110
 111 /* Encryption instances */
 112 struct enc_xform enc_xform_null = {
 113         CRYPTO_NULL_CBC, "NULL",
 114         /* NB: blocksize of 4 is to generate a properly aligned ESP header */
 115         4, 0, 256, /* 2048 bits, max key */
 116         null_encrypt,
 117         null_decrypt,
 118         null_setkey,
 119         null_zerokey,
 120 };
 121
 122 struct enc_xform enc_xform_des = {
 123         CRYPTO_DES_CBC, "DES",
 124         8, 8, 8,
 125         des1_encrypt,
 126         des1_decrypt,
 127         des1_setkey,
 128         des1_zerokey,
 129 };
 130
 131 struct enc_xform enc_xform_3des = {
 132         CRYPTO_3DES_CBC, "3DES",
 133         8, 24, 24,
 134         des3_encrypt,
 135         des3_decrypt,
 136         des3_setkey,
 137         des3_zerokey
 138 };
 139
 140 struct enc_xform enc_xform_blf = {
 141         CRYPTO_BLF_CBC, "Blowfish",
 142         8, 5, 56 /* 448 bits, max key */,
 143         blf_encrypt,
 144         blf_decrypt,
 145         blf_setkey,
 146         blf_zerokey
 147 };
 148
 149 struct enc_xform enc_xform_cast5 = {
 150         CRYPTO_CAST_CBC, "CAST-128",
 151         8, 5, 16,
 152         cast5_encrypt,
 153         cast5_decrypt,
 154         cast5_setkey,
 155         cast5_zerokey
 156 };
 157
 158 struct enc_xform enc_xform_skipjack = {
 159         CRYPTO_SKIPJACK_CBC, "Skipjack",
 160         8, 10, 10,
 161         skipjack_encrypt,
 162         skipjack_decrypt,
 163         skipjack_setkey,
 164         skipjack_zerokey
 165 };
 166
 167 struct enc_xform enc_xform_rijndael128 = {
 168         CRYPTO_RIJNDAEL128_CBC, "Rijndael-128/AES",
 169         16, 8, 32,
 170         rijndael128_encrypt,
 171         rijndael128_decrypt,
 172         rijndael128_setkey,
 173         rijndael128_zerokey,
 174 };
 175
 176 struct enc_xform enc_xform_arc4 = {
 177         CRYPTO_ARC4, "ARC4",
 178         1, 1, 32,
 179         NULL,
 180         NULL,
 181         NULL,
 182         NULL,
 183 };
 184
 185 /* Authentication instances */
 186 struct auth_hash auth_hash_null = {
 187         CRYPTO_NULL_HMAC, "NULL-HMAC",
 188         0, 0, 12, sizeof(int),                  /* NB: context isn't used */
 189         null_init, null_update, null_final
 190 };
 191
 192 struct auth_hash auth_hash_hmac_md5_96 = {
 193         CRYPTO_MD5_HMAC, "HMAC-MD5",
 194         16, 16, 12, sizeof(MD5_CTX),
 195         (void (*) (void *)) MD5Init, MD5Update_int,
 196         (void (*) (u_int8_t *, void *)) MD5Final
 197 };
 198
 199 struct auth_hash auth_hash_hmac_sha1_96 = {
 200         CRYPTO_SHA1_HMAC, "HMAC-SHA1",
 201         20, 20, 12, sizeof(SHA1_CTX),
 202         SHA1Init_int, SHA1Update_int, SHA1Final_int
 203 };
 204
 205 struct auth_hash auth_hash_hmac_ripemd_160_96 = {
 206         CRYPTO_RIPEMD160_HMAC, "HMAC-RIPEMD-160",
 207         20, 20, 12, sizeof(RMD160_CTX),
 208         (void (*)(void *)) RMD160Init, RMD160Update_int,
 209         (void (*)(u_int8_t *, void *)) RMD160Final
 210 };
 211
 212 struct auth_hash auth_hash_key_md5 = {
 213         CRYPTO_MD5_KPDK, "Keyed MD5",
 214         0, 16, 12, sizeof(MD5_CTX),
 215         (void (*)(void *)) MD5Init, MD5Update_int,
 216         (void (*)(u_int8_t *, void *)) MD5Final
 217 };
 218
 219 struct auth_hash auth_hash_key_sha1 = {
 220         CRYPTO_SHA1_KPDK, "Keyed SHA1",
 221         0, 20, 12, sizeof(SHA1_CTX),
 222         SHA1Init_int, SHA1Update_int, SHA1Final_int
 223 };
 224
 225 struct auth_hash auth_hash_hmac_sha2_256 = {
 226         CRYPTO_SHA2_HMAC, "HMAC-SHA2",
 227         32, 32, 12, sizeof(SHA256_CTX),
 228         (void (*)(void *)) SHA256_Init, SHA256Update_int,
 229         (void (*)(u_int8_t *, void *)) SHA256_Final
 230 };
 231
 232 struct auth_hash auth_hash_hmac_sha2_384 = {
 233         CRYPTO_SHA2_HMAC, "HMAC-SHA2-384",
 234         48, 48, 12, sizeof(SHA384_CTX),
 235         (void (*)(void *)) SHA384_Init, SHA384Update_int,
 236         (void (*)(u_int8_t *, void *)) SHA384_Final
 237 };
 238
 239 struct auth_hash auth_hash_hmac_sha2_512 = {
 240         CRYPTO_SHA2_HMAC, "HMAC-SHA2-512",
 241         64, 64, 12, sizeof(SHA512_CTX),
 242         (void (*)(void *)) SHA512_Init, SHA512Update_int,
 243         (void (*)(u_int8_t *, void *)) SHA512_Final
 244 };
 245
 246 /* Compression instance */
 247 struct comp_algo comp_algo_deflate = {
 248         CRYPTO_DEFLATE_COMP, "Deflate",
 249         90, deflate_compress,
 250         deflate_decompress
 251 };
 252
 253 /*
 254  * Encryption wrapper routines.
 255  */
 256 static void
 257 null_encrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 258 {
 259 }
 260 static void
 261 null_decrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 262 {
 263 }
 264 static int
 265 null_setkey(u_int8_t **sched, u_int8_t *key, int len)
 266 {
 267         *sched = NULL;
 268         return 0;
 269 }
 270 static void
 271 null_zerokey(u_int8_t **sched)
 272 {
 273         *sched = NULL;
 274 }
 275
 276 static void
 277 des1_encrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 278 {
 279         des_cblock *cb = (des_cblock *) blk;
 280         des_key_schedule *p = (des_key_schedule *) key;
 281
 282         des_ecb_encrypt(cb, cb, p[0], DES_ENCRYPT);
 283 }
 284
 285 static void
 286 des1_decrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 287 {
 288         des_cblock *cb = (des_cblock *) blk;
 289         des_key_schedule *p = (des_key_schedule *) key;
 290
 291         des_ecb_encrypt(cb, cb, p[0], DES_DECRYPT);
 292 }
 293
 294 static int
 295 des1_setkey(u_int8_t **sched, u_int8_t *key, int len)
 296 {
 297         des_key_schedule *p;
 298         int err;
 299
 300         MALLOC(p, des_key_schedule *, sizeof (des_key_schedule),
 301                 M_CRYPTO_DATA, M_NOWAIT|M_ZERO);
 302         if (p != NULL) {
 303                 des_set_key((des_cblock *) key, p[0]);
 304                 err = 0;
 305         } else
 306                 err = ENOMEM;
 307         *sched = (u_int8_t *) p;
 308         return err;
 309 }
 310
 311 static void
 312 des1_zerokey(u_int8_t **sched)
 313 {
 314         bzero(*sched, sizeof (des_key_schedule));
 315         FREE(*sched, M_CRYPTO_DATA);
 316         *sched = NULL;
 317 }
 318
 319 static void
 320 des3_encrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 321 {
 322         des_cblock *cb = (des_cblock *) blk;
 323         des_key_schedule *p = (des_key_schedule *) key;
 324
 325         des_ecb3_encrypt(cb, cb, p[0], p[1], p[2], DES_ENCRYPT);
 326 }
 327
 328 static void
 329 des3_decrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 330 {
 331         des_cblock *cb = (des_cblock *) blk;
 332         des_key_schedule *p = (des_key_schedule *) key;
 333
 334         des_ecb3_encrypt(cb, cb, p[0], p[1], p[2], DES_DECRYPT);
 335 }
 336
 337 static int
 338 des3_setkey(u_int8_t **sched, u_int8_t *key, int len)
 339 {
 340         des_key_schedule *p;
 341         int err;
 342
 343         MALLOC(p, des_key_schedule *, 3*sizeof (des_key_schedule),
 344                 M_CRYPTO_DATA, M_NOWAIT|M_ZERO);
 345         if (p != NULL) {
 346                 des_set_key((des_cblock *)(key +  0), p[0]);
 347                 des_set_key((des_cblock *)(key +  8), p[1]);
 348                 des_set_key((des_cblock *)(key + 16), p[2]);
 349                 err = 0;
 350         } else
 351                 err = ENOMEM;
 352         *sched = (u_int8_t *) p;
 353         return err;
 354 }
 355
 356 static void
 357 des3_zerokey(u_int8_t **sched)
 358 {
 359         bzero(*sched, 3*sizeof (des_key_schedule));
 360         FREE(*sched, M_CRYPTO_DATA);
 361         *sched = NULL;
 362 }
 363
 364 static void
 365 blf_encrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 366 {
 367         BF_LONG t[2];
 368
 369         memcpy(t, blk, sizeof (t));
 370         t[0] = ntohl(t[0]);
 371         t[1] = ntohl(t[1]);
 372         /* NB: BF_encrypt expects the block in host order! */
 373         BF_encrypt(t, (BF_KEY *) key);
 374         t[0] = htonl(t[0]);
 375         t[1] = htonl(t[1]);
 376         memcpy(blk, t, sizeof (t));
 377 }
 378
 379 static void
 380 blf_decrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 381 {
 382         BF_LONG t[2];
 383
 384         memcpy(t, blk, sizeof (t));
 385         t[0] = ntohl(t[0]);
 386         t[1] = ntohl(t[1]);
 387         /* NB: BF_decrypt expects the block in host order! */
 388         BF_decrypt(t, (BF_KEY *) key);
 389         t[0] = htonl(t[0]);
 390         t[1] = htonl(t[1]);
 391         memcpy(blk, t, sizeof (t));
 392 }
 393
 394 static int
 395 blf_setkey(u_int8_t **sched, u_int8_t *key, int len)
 396 {
 397         int err;
 398
 399         MALLOC(*sched, u_int8_t *, sizeof(BF_KEY),
 400                 M_CRYPTO_DATA, M_NOWAIT|M_ZERO);
 401         if (*sched != NULL) {
 402                 BF_set_key((BF_KEY *) *sched, len, key);
 403                 err = 0;
 404         } else
 405                 err = ENOMEM;
 406         return err;
 407 }
 408
 409 static void
 410 blf_zerokey(u_int8_t **sched)
 411 {
 412         bzero(*sched, sizeof(BF_KEY));
 413         FREE(*sched, M_CRYPTO_DATA);
 414         *sched = NULL;
 415 }
 416
 417 static void
 418 cast5_encrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 419 {
 420         cast_encrypt((cast_key *) key, blk, blk);
 421 }
 422
 423 static void
 424 cast5_decrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 425 {
 426         cast_decrypt((cast_key *) key, blk, blk);
 427 }
 428
 429 static int
 430 cast5_setkey(u_int8_t **sched, u_int8_t *key, int len)
 431 {
 432         int err;
 433
 434         MALLOC(*sched, u_int8_t *, sizeof(cast_key), M_CRYPTO_DATA, M_NOWAIT|M_ZERO);
 435         if (*sched != NULL) {
 436                 cast_setkey((cast_key *)*sched, key, len);
 437                 err = 0;
 438         } else
 439                 err = ENOMEM;
 440         return err;
 441 }
 442
 443 static void
 444 cast5_zerokey(u_int8_t **sched)
 445 {
 446         bzero(*sched, sizeof(cast_key));
 447         FREE(*sched, M_CRYPTO_DATA);
 448         *sched = NULL;
 449 }
 450
 451 static void
 452 skipjack_encrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 453 {
 454         skipjack_forwards(blk, blk, (u_int8_t **) key);
 455 }
 456
 457 static void
 458 skipjack_decrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 459 {
 460         skipjack_backwards(blk, blk, (u_int8_t **) key);
 461 }
 462
 463 static int
 464 skipjack_setkey(u_int8_t **sched, u_int8_t *key, int len)
 465 {
 466         int err;
 467
 468         /* NB: allocate all the memory that's needed at once */
 469         MALLOC(*sched, u_int8_t *, 10 * (sizeof(u_int8_t *) + 0x100),
 470                 M_CRYPTO_DATA, M_NOWAIT|M_ZERO);
 471         if (*sched != NULL) {
 472                 u_int8_t** key_tables = (u_int8_t**) *sched;
 473                 u_int8_t* table = (u_int8_t*) &key_tables[10];
 474                 int k;
 475
 476                 for (k = 0; k < 10; k++) {
 477                         key_tables[k] = table;
 478                         table += 0x100;
 479                 }
 480                 subkey_table_gen(key, (u_int8_t **) *sched);
 481                 err = 0;
 482         } else
 483                 err = ENOMEM;
 484         return err;
 485 }
 486
 487 static void
 488 skipjack_zerokey(u_int8_t **sched)
 489 {
 490         bzero(*sched, 10 * (sizeof(u_int8_t *) + 0x100));
 491         FREE(*sched, M_CRYPTO_DATA);
 492         *sched = NULL;
 493 }
 494
 495 static void
 496 rijndael128_encrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 497 {
 498         rijndael_encrypt((rijndael_ctx *) key, (u_char *) blk, (u_char *) blk);
 499 }
 500
 501 static void
 502 rijndael128_decrypt(caddr_t key, u_int8_t *blk)
 503 {
 504         rijndael_decrypt(((rijndael_ctx *) key) + 1, (u_char *) blk,
 505             (u_char *) blk);
 506 }
 507
 508 static int
 509 rijndael128_setkey(u_int8_t **sched, u_int8_t *key, int len)
 510 {
 511         int err;
 512
 513         MALLOC(*sched, u_int8_t *, 2 * sizeof(rijndael_ctx), M_CRYPTO_DATA,
 514             M_NOWAIT|M_ZERO);
 515         if (*sched != NULL) {
 516                 rijndael_set_key((rijndael_ctx *) *sched, (u_char *) key, len * 8, 1);
 517                 rijndael_set_key(((rijndael_ctx *) *sched) + 1, (u_char *) key,
 518                     len * 8, 0);
 519                 err = 0;
 520         } else
 521                 err = ENOMEM;
 522         return err;
 523 }
 524
 525 static void
 526 rijndael128_zerokey(u_int8_t **sched)
 527 {
 528         bzero(*sched, 2 * sizeof(rijndael_ctx));
 529         FREE(*sched, M_CRYPTO_DATA);
 530         *sched = NULL;
 531 }
 532
 533 /*
 534  * And now for auth.
 535  */
 536
 537 static void
 538 null_init(void *ctx)
 539 {
 540 }
 541
 542 static int
 543 null_update(void *ctx, u_int8_t *buf, u_int16_t len)
 544 {
 545         return 0;
 546 }
 547
 548 static void
 549 null_final(u_int8_t *buf, void *ctx)
 550 {
 551         if (buf != (u_int8_t *) 0)
 552                 bzero(buf, 12);
 553 }
 554
 555 static int
 556 RMD160Update_int(void *ctx, u_int8_t *buf, u_int16_t len)
 557 {
 558         RMD160Update(ctx, buf, len);
 559         return 0;
 560 }
 561
 562 static int
 563 MD5Update_int(void *ctx, u_int8_t *buf, u_int16_t len)
 564 {
 565         MD5Update(ctx, buf, len);
 566         return 0;
 567 }
 568
 569 static void
 570 SHA1Init_int(void *ctx)
 571 {
 572         SHA1Init(ctx);
 573 }
 574
 575 static int
 576 SHA1Update_int(void *ctx, u_int8_t *buf, u_int16_t len)
 577 {
 578         SHA1Update(ctx, buf, len);
 579         return 0;
 580 }
 581
 582 static void
 583 SHA1Final_int(u_int8_t *blk, void *ctx)
 584 {
 585         SHA1Final(blk, ctx);
 586 }
 587
 588 static int
 589 SHA256Update_int(void *ctx, u_int8_t *buf, u_int16_t len)
 590 {
 591         SHA256_Update(ctx, buf, len);
 592         return 0;
 593 }
 594
 595 static int
 596 SHA384Update_int(void *ctx, u_int8_t *buf, u_int16_t len)
 597 {
 598         SHA384_Update(ctx, buf, len);
 599         return 0;
 600 }
 601
 602 static int
 603 SHA512Update_int(void *ctx, u_int8_t *buf, u_int16_t len)
 604 {
 605         SHA512_Update(ctx, buf, len);
 606         return 0;
 607 }
 608
 609 /*
 610  * And compression
 611  */
 612
 613 static u_int32_t
 614 deflate_compress(data, size, out)
 615         u_int8_t *data;
 616         u_int32_t size;
 617         u_int8_t **out;
 618 {
 619         return deflate_global(data, size, 0, out);
 620 }
 621
 622 static u_int32_t
 623 deflate_decompress(data, size, out)
 624         u_int8_t *data;
 625         u_int32_t size;
 626         u_int8_t **out;
 627 {
 628         return deflate_global(data, size, 1, out);
 629 }