binutils221: final solution to start/stop label generation
[dragonfly.git] / crypto / openssh / kex.c
1 /* $OpenBSD: kex.c,v 1.82 2009/10/24 11:13:54 andreas Exp $ */
2 /*
3  * Copyright (c) 2000, 2001 Markus Friedl.  All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
15  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
16  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
17  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
18  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
19  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
20  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
21  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
22  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
23  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
24  */
25
26 #include "includes.h"
27
28 #include <sys/param.h>
29
30 #include <signal.h>
31 #include <stdarg.h>
32 #include <stdio.h>
33 #include <stdlib.h>
34 #include <string.h>
35
36 #include <openssl/crypto.h>
37
38 #include "xmalloc.h"
39 #include "ssh2.h"
40 #include "buffer.h"
41 #include "packet.h"
42 #include "compat.h"
43 #include "cipher.h"
44 #include "key.h"
45 #include "kex.h"
46 #include "log.h"
47 #include "mac.h"
48 #include "match.h"
49 #include "dispatch.h"
50 #include "monitor.h"
51 #include "roaming.h"
52 #include "canohost.h"
53
54 #if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x00907000L
55 # if defined(HAVE_EVP_SHA256)
56 # define evp_ssh_sha256 EVP_sha256
57 # else
58 extern const EVP_MD *evp_ssh_sha256(void);
59 # endif
60 #endif
61
62 /* prototype */
63 static void kex_kexinit_finish(Kex *);
64 static void kex_choose_conf(Kex *);
65
66 /* put algorithm proposal into buffer */
67 /* used in sshconnect.c as well as kex.c */
68 void
69 kex_prop2buf(Buffer *b, char *proposal[PROPOSAL_MAX])
70 {
71         u_int i;
72
73         buffer_clear(b);
74         /*
75          * add a dummy cookie, the cookie will be overwritten by
76          * kex_send_kexinit(), each time a kexinit is set
77          */
78         for (i = 0; i < KEX_COOKIE_LEN; i++)
79                 buffer_put_char(b, 0);
80         for (i = 0; i < PROPOSAL_MAX; i++)
81                 buffer_put_cstring(b, proposal[i]);
82         buffer_put_char(b, 0);                  /* first_kex_packet_follows */
83         buffer_put_int(b, 0);                   /* uint32 reserved */
84 }
85
86 /* parse buffer and return algorithm proposal */
87 static char **
88 kex_buf2prop(Buffer *raw, int *first_kex_follows)
89 {
90         Buffer b;
91         u_int i;
92         char **proposal;
93
94         proposal = xcalloc(PROPOSAL_MAX, sizeof(char *));
95
96         buffer_init(&b);
97         buffer_append(&b, buffer_ptr(raw), buffer_len(raw));
98         /* skip cookie */
99         for (i = 0; i < KEX_COOKIE_LEN; i++)
100                 buffer_get_char(&b);
101         /* extract kex init proposal strings */
102         for (i = 0; i < PROPOSAL_MAX; i++) {
103                 proposal[i] = buffer_get_string(&b,NULL);
104                 debug2("kex_parse_kexinit: %s", proposal[i]);
105         }
106         /* first kex follows / reserved */
107         i = buffer_get_char(&b);
108         if (first_kex_follows != NULL)
109                 *first_kex_follows = i;
110         debug2("kex_parse_kexinit: first_kex_follows %d ", i);
111         i = buffer_get_int(&b);
112         debug2("kex_parse_kexinit: reserved %u ", i);
113         buffer_free(&b);
114         return proposal;
115 }
116
117 static void
118 kex_prop_free(char **proposal)
119 {
120         u_int i;
121
122         for (i = 0; i < PROPOSAL_MAX; i++)
123                 xfree(proposal[i]);
124         xfree(proposal);
125 }
126
127 /* ARGSUSED */
128 static void
129 kex_protocol_error(int type, u_int32_t seq, void *ctxt)
130 {
131         error("Hm, kex protocol error: type %d seq %u", type, seq);
132 }
133
134 static void
135 kex_reset_dispatch(void)
136 {
137         dispatch_range(SSH2_MSG_TRANSPORT_MIN,
138             SSH2_MSG_TRANSPORT_MAX, &kex_protocol_error);
139         dispatch_set(SSH2_MSG_KEXINIT, &kex_input_kexinit);
140 }
141
142 void
143 kex_finish(Kex *kex)
144 {
145         kex_reset_dispatch();
146
147         packet_start(SSH2_MSG_NEWKEYS);
148         packet_send();
149         /* packet_write_wait(); */
150         debug("SSH2_MSG_NEWKEYS sent");
151
152         debug("expecting SSH2_MSG_NEWKEYS");
153         packet_read_expect(SSH2_MSG_NEWKEYS);
154         packet_check_eom();
155         debug("SSH2_MSG_NEWKEYS received");
156
157         kex->done = 1;
158         buffer_clear(&kex->peer);
159         /* buffer_clear(&kex->my); */
160         kex->flags &= ~KEX_INIT_SENT;
161         xfree(kex->name);
162         kex->name = NULL;
163 }
164
165 void
166 kex_send_kexinit(Kex *kex)
167 {
168         u_int32_t rnd = 0;
169         u_char *cookie;
170         u_int i;
171
172         if (kex == NULL) {
173                 error("kex_send_kexinit: no kex, cannot rekey");
174                 return;
175         }
176         if (kex->flags & KEX_INIT_SENT) {
177                 debug("KEX_INIT_SENT");
178                 return;
179         }
180         kex->done = 0;
181
182         /* generate a random cookie */
183         if (buffer_len(&kex->my) < KEX_COOKIE_LEN)
184                 fatal("kex_send_kexinit: kex proposal too short");
185         cookie = buffer_ptr(&kex->my);
186         for (i = 0; i < KEX_COOKIE_LEN; i++) {
187                 if (i % 4 == 0)
188                         rnd = arc4random();
189                 cookie[i] = rnd;
190                 rnd >>= 8;
191         }
192         packet_start(SSH2_MSG_KEXINIT);
193         packet_put_raw(buffer_ptr(&kex->my), buffer_len(&kex->my));
194         packet_send();
195         debug("SSH2_MSG_KEXINIT sent");
196         kex->flags |= KEX_INIT_SENT;
197 }
198
199 /* ARGSUSED */
200 void
201 kex_input_kexinit(int type, u_int32_t seq, void *ctxt)
202 {
203         char *ptr;
204         u_int i, dlen;
205         Kex *kex = (Kex *)ctxt;
206
207         debug("SSH2_MSG_KEXINIT received");
208         if (kex == NULL)
209                 fatal("kex_input_kexinit: no kex, cannot rekey");
210
211         ptr = packet_get_raw(&dlen);
212         buffer_append(&kex->peer, ptr, dlen);
213
214         /* discard packet */
215         for (i = 0; i < KEX_COOKIE_LEN; i++)
216                 packet_get_char();
217         for (i = 0; i < PROPOSAL_MAX; i++)
218                 xfree(packet_get_string(NULL));
219         (void) packet_get_char();
220         (void) packet_get_int();
221         packet_check_eom();
222
223         kex_kexinit_finish(kex);
224 }
225
226 Kex *
227 kex_setup(char *proposal[PROPOSAL_MAX])
228 {
229         Kex *kex;
230
231         kex = xcalloc(1, sizeof(*kex));
232         buffer_init(&kex->peer);
233         buffer_init(&kex->my);
234         kex_prop2buf(&kex->my, proposal);
235         kex->done = 0;
236
237         kex_send_kexinit(kex);                                  /* we start */
238         kex_reset_dispatch();
239
240         return kex;
241 }
242
243 static void
244 kex_kexinit_finish(Kex *kex)
245 {
246         if (!(kex->flags & KEX_INIT_SENT))
247                 kex_send_kexinit(kex);
248
249         kex_choose_conf(kex);
250
251         if (kex->kex_type >= 0 && kex->kex_type < KEX_MAX &&
252             kex->kex[kex->kex_type] != NULL) {
253                 (kex->kex[kex->kex_type])(kex);
254         } else {
255                 fatal("Unsupported key exchange %d", kex->kex_type);
256         }
257 }
258
259 static void
260 choose_enc(Enc *enc, char *client, char *server)
261 {
262         char *name = match_list(client, server, NULL);
263         if (name == NULL)
264                 fatal("no matching cipher found: client %s server %s",
265                     client, server);
266         if ((enc->cipher = cipher_by_name(name)) == NULL)
267                 fatal("matching cipher is not supported: %s", name);
268         enc->name = name;
269         enc->enabled = 0;
270         enc->iv = NULL;
271         enc->key = NULL;
272         enc->key_len = cipher_keylen(enc->cipher);
273         enc->block_size = cipher_blocksize(enc->cipher);
274 }
275
276 static void
277 choose_mac(Mac *mac, char *client, char *server)
278 {
279         char *name = match_list(client, server, NULL);
280         if (name == NULL)
281                 fatal("no matching mac found: client %s server %s",
282                     client, server);
283         if (mac_setup(mac, name) < 0)
284                 fatal("unsupported mac %s", name);
285         /* truncate the key */
286         if (datafellows & SSH_BUG_HMAC)
287                 mac->key_len = 16;
288         mac->name = name;
289         mac->key = NULL;
290         mac->enabled = 0;
291 }
292
293 static void
294 choose_comp(Comp *comp, char *client, char *server)
295 {
296         char *name = match_list(client, server, NULL);
297         if (name == NULL)
298                 fatal("no matching comp found: client %s server %s", client, server);
299         if (strcmp(name, "zlib@openssh.com") == 0) {
300                 comp->type = COMP_DELAYED;
301         } else if (strcmp(name, "zlib") == 0) {
302                 comp->type = COMP_ZLIB;
303         } else if (strcmp(name, "none") == 0) {
304                 comp->type = COMP_NONE;
305         } else {
306                 fatal("unsupported comp %s", name);
307         }
308         comp->name = name;
309 }
310
311 static void
312 choose_kex(Kex *k, char *client, char *server)
313 {
314         k->name = match_list(client, server, NULL);
315         if (k->name == NULL)
316                 fatal("Unable to negotiate a key exchange method");
317         if (strcmp(k->name, KEX_DH1) == 0) {
318                 k->kex_type = KEX_DH_GRP1_SHA1;
319                 k->evp_md = EVP_sha1();
320         } else if (strcmp(k->name, KEX_DH14) == 0) {
321                 k->kex_type = KEX_DH_GRP14_SHA1;
322                 k->evp_md = EVP_sha1();
323         } else if (strcmp(k->name, KEX_DHGEX_SHA1) == 0) {
324                 k->kex_type = KEX_DH_GEX_SHA1;
325                 k->evp_md = EVP_sha1();
326 #if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x00907000L
327         } else if (strcmp(k->name, KEX_DHGEX_SHA256) == 0) {
328                 k->kex_type = KEX_DH_GEX_SHA256;
329                 k->evp_md = evp_ssh_sha256();
330 #endif
331         } else
332                 fatal("bad kex alg %s", k->name);
333 }
334
335 static void
336 choose_hostkeyalg(Kex *k, char *client, char *server)
337 {
338         char *hostkeyalg = match_list(client, server, NULL);
339         if (hostkeyalg == NULL)
340                 fatal("no hostkey alg");
341         k->hostkey_type = key_type_from_name(hostkeyalg);
342         if (k->hostkey_type == KEY_UNSPEC)
343                 fatal("bad hostkey alg '%s'", hostkeyalg);
344         xfree(hostkeyalg);
345 }
346
347 static int
348 proposals_match(char *my[PROPOSAL_MAX], char *peer[PROPOSAL_MAX])
349 {
350         static int check[] = {
351                 PROPOSAL_KEX_ALGS, PROPOSAL_SERVER_HOST_KEY_ALGS, -1
352         };
353         int *idx;
354         char *p;
355
356         for (idx = &check[0]; *idx != -1; idx++) {
357                 if ((p = strchr(my[*idx], ',')) != NULL)
358                         *p = '\0';
359                 if ((p = strchr(peer[*idx], ',')) != NULL)
360                         *p = '\0';
361                 if (strcmp(my[*idx], peer[*idx]) != 0) {
362                         debug2("proposal mismatch: my %s peer %s",
363                             my[*idx], peer[*idx]);
364                         return (0);
365                 }
366         }
367         debug2("proposals match");
368         return (1);
369 }
370
371 static void
372 kex_choose_conf(Kex *kex)
373 {
374         Newkeys *newkeys;
375         char **my, **peer;
376         char **cprop, **sprop;
377         int nenc, nmac, ncomp;
378         u_int mode, ctos, need;
379         int first_kex_follows, type;
380         int log_flag = 0;
381
382         int auth_flag;
383
384         auth_flag = packet_authentication_state();
385
386         debug ("AUTH STATE IS %d", auth_flag);
387
388         my   = kex_buf2prop(&kex->my, NULL);
389         peer = kex_buf2prop(&kex->peer, &first_kex_follows);
390
391         if (kex->server) {
392                 cprop=peer;
393                 sprop=my;
394         } else {
395                 cprop=my;
396                 sprop=peer;
397         }
398
399         /* Check whether server offers roaming */
400         if (!kex->server) {
401                 char *roaming;
402                 roaming = match_list(KEX_RESUME, peer[PROPOSAL_KEX_ALGS], NULL);
403                 if (roaming) {
404                         kex->roaming = 1;
405                         xfree(roaming);
406                 }
407         }
408
409         /* Algorithm Negotiation */
410         for (mode = 0; mode < MODE_MAX; mode++) {
411                 newkeys = xcalloc(1, sizeof(*newkeys));
412                 kex->newkeys[mode] = newkeys;
413                 ctos = (!kex->server && mode == MODE_OUT) ||
414                     (kex->server && mode == MODE_IN);
415                 nenc  = ctos ? PROPOSAL_ENC_ALGS_CTOS  : PROPOSAL_ENC_ALGS_STOC;
416                 nmac  = ctos ? PROPOSAL_MAC_ALGS_CTOS  : PROPOSAL_MAC_ALGS_STOC;
417                 ncomp = ctos ? PROPOSAL_COMP_ALGS_CTOS : PROPOSAL_COMP_ALGS_STOC;
418                 choose_enc (&newkeys->enc,  cprop[nenc],  sprop[nenc]);
419                 choose_mac (&newkeys->mac,  cprop[nmac],  sprop[nmac]);
420                 choose_comp(&newkeys->comp, cprop[ncomp], sprop[ncomp]);
421                 debug("REQUESTED ENC.NAME is '%s'", newkeys->enc.name);
422                 if (strcmp(newkeys->enc.name, "none") == 0) {
423                                 debug("Requesting NONE. Authflag is %d", auth_flag);
424                         if (auth_flag == 1) {
425                                 debug("None requested post authentication.");
426                         } else {
427                                 fatal("Pre-authentication none cipher requests are not allowed.");
428                         }
429                 }
430                 debug("kex: %s %s %s %s",
431                     ctos ? "client->server" : "server->client",
432                     newkeys->enc.name,
433                     newkeys->mac.name,
434                     newkeys->comp.name);
435                 /* client starts withctos = 0 && log flag = 0 and no log*/
436                 /* 2nd client pass ctos=1 and flag = 1 so no log*/
437                 /* server starts with ctos =1 && log_flag = 0 so log */
438                 /* 2nd sever pass ctos = 1 && log flag = 1 so no log*/
439                 /* -cjr*/
440                 if (ctos && !log_flag) {
441                         logit("SSH: Server;Ltype: Kex;Remote: %s-%d;Enc: %s;MAC: %s;Comp: %s",
442                               get_remote_ipaddr(),
443                               get_remote_port(),
444                               newkeys->enc.name,
445                               newkeys->mac.name,
446                               newkeys->comp.name);
447                 }
448                 log_flag = 1;
449         }
450         choose_kex(kex, cprop[PROPOSAL_KEX_ALGS], sprop[PROPOSAL_KEX_ALGS]);
451         choose_hostkeyalg(kex, cprop[PROPOSAL_SERVER_HOST_KEY_ALGS],
452             sprop[PROPOSAL_SERVER_HOST_KEY_ALGS]);
453         need = 0;
454         for (mode = 0; mode < MODE_MAX; mode++) {
455                 newkeys = kex->newkeys[mode];
456                 if (need < newkeys->enc.key_len)
457                         need = newkeys->enc.key_len;
458                 if (need < newkeys->enc.block_size)
459                         need = newkeys->enc.block_size;
460                 if (need < newkeys->mac.key_len)
461                         need = newkeys->mac.key_len;
462         }
463         /* XXX need runden? */
464         kex->we_need = need;
465
466         /* ignore the next message if the proposals do not match */
467         if (first_kex_follows && !proposals_match(my, peer) &&
468             !(datafellows & SSH_BUG_FIRSTKEX)) {
469                 type = packet_read();
470                 debug2("skipping next packet (type %u)", type);
471         }
472
473         kex_prop_free(my);
474         kex_prop_free(peer);
475 }
476
477 static u_char *
478 derive_key(Kex *kex, int id, u_int need, u_char *hash, u_int hashlen,
479     BIGNUM *shared_secret)
480 {
481         Buffer b;
482         EVP_MD_CTX md;
483         char c = id;
484         u_int have;
485         int mdsz;
486         u_char *digest;
487
488         if ((mdsz = EVP_MD_size(kex->evp_md)) <= 0)
489                 fatal("bad kex md size %d", mdsz);
490         digest = xmalloc(roundup(need, mdsz));
491
492         buffer_init(&b);
493         buffer_put_bignum2(&b, shared_secret);
494
495         /* K1 = HASH(K || H || "A" || session_id) */
496         EVP_DigestInit(&md, kex->evp_md);
497         if (!(datafellows & SSH_BUG_DERIVEKEY))
498                 EVP_DigestUpdate(&md, buffer_ptr(&b), buffer_len(&b));
499         EVP_DigestUpdate(&md, hash, hashlen);
500         EVP_DigestUpdate(&md, &c, 1);
501         EVP_DigestUpdate(&md, kex->session_id, kex->session_id_len);
502         EVP_DigestFinal(&md, digest, NULL);
503
504         /*
505          * expand key:
506          * Kn = HASH(K || H || K1 || K2 || ... || Kn-1)
507          * Key = K1 || K2 || ... || Kn
508          */
509         for (have = mdsz; need > have; have += mdsz) {
510                 EVP_DigestInit(&md, kex->evp_md);
511                 if (!(datafellows & SSH_BUG_DERIVEKEY))
512                         EVP_DigestUpdate(&md, buffer_ptr(&b), buffer_len(&b));
513                 EVP_DigestUpdate(&md, hash, hashlen);
514                 EVP_DigestUpdate(&md, digest, have);
515                 EVP_DigestFinal(&md, digest + have, NULL);
516         }
517         buffer_free(&b);
518 #ifdef DEBUG_KEX
519         fprintf(stderr, "key '%c'== ", c);
520         dump_digest("key", digest, need);
521 #endif
522         return digest;
523 }
524
525 Newkeys *current_keys[MODE_MAX];
526
527 #define NKEYS   6
528 void
529 kex_derive_keys(Kex *kex, u_char *hash, u_int hashlen, BIGNUM *shared_secret)
530 {
531         u_char *keys[NKEYS];
532         u_int i, mode, ctos;
533
534         for (i = 0; i < NKEYS; i++) {
535                 keys[i] = derive_key(kex, 'A'+i, kex->we_need, hash, hashlen,
536                     shared_secret);
537         }
538
539         debug2("kex_derive_keys");
540         for (mode = 0; mode < MODE_MAX; mode++) {
541                 current_keys[mode] = kex->newkeys[mode];
542                 kex->newkeys[mode] = NULL;
543                 ctos = (!kex->server && mode == MODE_OUT) ||
544                     (kex->server && mode == MODE_IN);
545                 current_keys[mode]->enc.iv  = keys[ctos ? 0 : 1];
546                 current_keys[mode]->enc.key = keys[ctos ? 2 : 3];
547                 current_keys[mode]->mac.key = keys[ctos ? 4 : 5];
548         }
549 }
550
551 Newkeys *
552 kex_get_newkeys(int mode)
553 {
554         Newkeys *ret;
555
556         ret = current_keys[mode];
557         current_keys[mode] = NULL;
558         return ret;
559 }
560
561 void
562 derive_ssh1_session_id(BIGNUM *host_modulus, BIGNUM *server_modulus,
563     u_int8_t cookie[8], u_int8_t id[16])
564 {
565         const EVP_MD *evp_md = EVP_md5();
566         EVP_MD_CTX md;
567         u_int8_t nbuf[2048], obuf[EVP_MAX_MD_SIZE];
568         int len;
569
570         EVP_DigestInit(&md, evp_md);
571
572         len = BN_num_bytes(host_modulus);
573         if (len < (512 / 8) || (u_int)len > sizeof(nbuf))
574                 fatal("%s: bad host modulus (len %d)", __func__, len);
575         BN_bn2bin(host_modulus, nbuf);
576         EVP_DigestUpdate(&md, nbuf, len);
577
578         len = BN_num_bytes(server_modulus);
579         if (len < (512 / 8) || (u_int)len > sizeof(nbuf))
580                 fatal("%s: bad server modulus (len %d)", __func__, len);
581         BN_bn2bin(server_modulus, nbuf);
582         EVP_DigestUpdate(&md, nbuf, len);
583
584         EVP_DigestUpdate(&md, cookie, 8);
585
586         EVP_DigestFinal(&md, obuf, NULL);
587         memcpy(id, obuf, 16);
588
589         memset(nbuf, 0, sizeof(nbuf));
590         memset(obuf, 0, sizeof(obuf));
591         memset(&md, 0, sizeof(md));
592 }
593
594 #if defined(DEBUG_KEX) || defined(DEBUG_KEXDH)
595 void
596 dump_digest(char *msg, u_char *digest, int len)
597 {
598         u_int i;
599
600         fprintf(stderr, "%s\n", msg);
601         for (i = 0; i < len; i++) {
602                 fprintf(stderr, "%02x", digest[i]);
603                 if (i%32 == 31)
604                         fprintf(stderr, "\n");
605                 else if (i%8 == 7)
606                         fprintf(stderr, " ");
607         }
608         fprintf(stderr, "\n");
609 }
610 #endif