crypto/telnet/libtelnet/pk.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1991, 1993
   3  *      Dave Safford.  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  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  14  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  15  *    without specific prior written permission.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  *
  29  *
  30  * $FreeBSD: src/crypto/telnet/libtelnet/pk.c,v 1.2.2.4 2002/08/24 07:28:35 nsayer Exp $
  31  * $DragonFly: src/crypto/telnet/libtelnet/pk.c,v 1.3 2005/01/11 13:22:41 joerg Exp $
  32  */
  33
  34 /* public key routines */
  35 /* functions:
  36         genkeys(char *public, char *secret)
  37         common_key(char *secret, char *public, desData *deskey)
  38         pk_encode(char *in, *out, DesData *deskey);
  39         pk_decode(char *in, *out, DesData *deskey);
  40       where
  41         char public[HEXKEYBYTES + 1];
  42         char secret[HEXKEYBYTES + 1];
  43  */
  44
  45 #include <sys/time.h>
  46 #include <err.h>
  47 #include <fcntl.h>
  48 #include <stdio.h>
  49 #include <stdlib.h>
  50 #include <string.h>
  51
  52 #include <openssl/bn.h>
  53 #include <openssl/crypto.h>
  54 #include <openssl/des.h>
  55 #include <openssl/err.h>
  56
  57 #include "pk.h"
  58
  59 static void adjust(char keyout[HEXKEYBYTES+1], char *keyin);
  60
  61 /*
  62  * Choose top 128 bits of the common key to use as our idea key.
  63  */
  64 static void
  65 extractideakey(BIGNUM *ck, IdeaData *ideakey)
  66 {
  67         BIGNUM *a, *z;
  68         int i;
  69         BN_ULONG r, base = (1 << 8);
  70         char *k;
  71
  72         if ((z = BN_new()) == NULL)
  73                 errx(1, "could not create BIGNUM");
  74         BN_zero(z);
  75         if ((a = BN_new()) == NULL)
  76                 errx(1, "could not create BIGNUM");
  77         BN_zero(a);
  78         BN_add(a, ck, z);
  79         for (i = 0; i < ((KEYSIZE - 128) / 8); i++) {
  80                 r = BN_div_word(a, base);
  81         }
  82         k = (char *)ideakey;
  83         for (i = 0; i < 16; i++) {
  84                 r = BN_div_word(a, base);
  85                 *k++ = r;
  86         }
  87         BN_free(z);
  88         BN_free(a);
  89 }
  90
  91 /*
  92  * Choose middle 64 bits of the common key to use as our des key, possibly
  93  * overwriting the lower order bits by setting parity.
  94  */
  95 static void
  96 extractdeskey(BIGNUM *ck, DesData *deskey)
  97 {
  98         BIGNUM *a, *z;
  99         int i;
 100         BN_ULONG r, base = (1 << 8);
 101         char *k;
 102
 103         if ((z = BN_new()) == NULL)
 104                 errx(1, "could not create BIGNUM");
 105         BN_zero(z);
 106         if ((a = BN_new()) == NULL)
 107                 errx(1, "could not create BIGNUM");
 108         BN_zero(a);
 109         BN_add(a, ck, z);
 110         for (i = 0; i < ((KEYSIZE - 64) / 2) / 8; i++) {
 111                 r = BN_div_word(a, base);
 112         }
 113         k = (char *)deskey;
 114         for (i = 0; i < 8; i++) {
 115                 r = BN_div_word(a, base);
 116                 *k++ = r;
 117         }
 118         BN_free(z);
 119         BN_free(a);
 120 }
 121
 122 /*
 123  * get common key from my secret key and his public key
 124  */
 125 void
 126 common_key(char *xsecret, char *xpublic, IdeaData *ideakey, DesData *deskey)
 127 {
 128         BIGNUM *public, *secret, *common, *modulus;
 129         BN_CTX *ctx;
 130
 131         if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 132                 errx(1, "could not create BN_CTX");
 133         if (BN_hex2bn(&modulus, HEXMODULUS) == NULL)
 134                 errx(1, "could not convert modulus");
 135         if (BN_hex2bn(&public, xpublic) == NULL)
 136                 errx(1, "could not convert public");
 137         if (BN_hex2bn(&secret, xsecret) == NULL)
 138                 errx(1, "could not convert secret");
 139
 140         if ((common = BN_new()) == NULL)
 141                 errx(1, "could not create BIGNUM");
 142         BN_zero(common);
 143         BN_mod_exp(common, public, secret, modulus, ctx);
 144         extractdeskey(common, deskey);
 145         extractideakey(common, ideakey);
 146         des_set_odd_parity(deskey);
 147         BN_free(common);
 148         BN_free(secret);
 149         BN_free(public);
 150         BN_free(modulus);
 151         BN_CTX_free(ctx);
 152 }
 153
 154 /*
 155  * Generate a seed
 156  */
 157 static void
 158 getseed(char *seed, int seedsize)
 159 {
 160         int i;
 161
 162         for (i = 0; i < seedsize; i++) {
 163                 seed[i] = arc4random() & 0xff;
 164         }
 165 }
 166
 167 static BIGNUM *
 168 itobn(long i)
 169 {
 170         BIGNUM *n = 0;
 171
 172         if ((n = BN_new()) == NULL)
 173                 errx(1, "could not create BIGNUM: %s",
 174                      ERR_error_string(ERR_get_error(), 0));
 175         BN_init(n);
 176         if (i > 0)
 177                 BN_add_word(n, (u_long)i);
 178         else
 179                 BN_sub_word(n, (u_long)(-i));
 180         return(n);
 181 }
 182
 183 /*
 184  * Generate a random public/secret key pair
 185  */
 186 void
 187 genkeys(char *public, char *secret)
 188 {
 189 #define BASEBITS (8*sizeof (short) - 1)
 190 #define BASE (short)(1 << BASEBITS)
 191
 192         unsigned int i;
 193         short r;
 194         unsigned short seed[KEYSIZE/BASEBITS + 1];
 195         char *xkey;
 196
 197         BN_CTX *ctx;
 198         BIGNUM *pk, *sk, *tmp, *base, *root, *modulus;
 199
 200         pk = itobn(0);
 201         sk = itobn(0);
 202         tmp = itobn(0);
 203         base = itobn(BASE);
 204         root = itobn(PROOT);
 205         modulus = NULL;
 206         if (BN_hex2bn(&modulus, HEXMODULUS) == NULL)
 207                 errx(1, "could not convert modulus to BIGNUM: %s",
 208                      ERR_error_string(ERR_get_error(), 0));
 209
 210         if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 211                 errx(1, "could not create BN_CTX: %s",
 212                      ERR_error_string(ERR_get_error(), 0));
 213
 214         getseed((char *)seed, sizeof (seed));
 215         for (i = 0; i < KEYSIZE/BASEBITS + 1; i++) {
 216                 r = seed[i] % BASE;
 217                 BN_zero(tmp);
 218                 BN_add_word(tmp, r);
 219                 BN_mul(sk, base, sk, ctx);
 220                 BN_add(sk, tmp, sk);
 221         }
 222         BN_zero(tmp);
 223         BN_div(tmp, sk, sk, modulus, ctx);
 224         BN_mod_exp(pk, root, sk, modulus, ctx);
 225
 226         if ((xkey = BN_bn2hex(sk)) == NULL)
 227                 errx(1, "could convert sk to hex: %s",
 228                      ERR_error_string(ERR_get_error(), 0));
 229         adjust(secret, xkey);
 230         OPENSSL_free(xkey);
 231
 232         if ((xkey = BN_bn2hex(pk)) == NULL)
 233                 errx(1, "could convert pk to hex: %s",
 234                      ERR_error_string(ERR_get_error(), 0));
 235         adjust(public, xkey);
 236         OPENSSL_free(xkey);
 237
 238         BN_free(base);
 239         BN_free(modulus);
 240         BN_free(pk);
 241         BN_free(sk);
 242         BN_free(root);
 243         BN_free(tmp);
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Adjust the input key so that it is 0-filled on the left
 248  */
 249 static void
 250 adjust(char keyout[HEXKEYBYTES+1], char *keyin)
 251 {
 252         char *p;
 253         char *s;
 254
 255         for (p = keyin; *p; p++)
 256                 ;
 257         for (s = keyout + HEXKEYBYTES; p >= keyin; p--, s--) {
 258                 *s = *p;
 259         }
 260         while (s >= keyout) {
 261                 *s-- = '0';
 262         }
 263 }
 264
 265 static char hextab[17] = "0123456789ABCDEF";
 266
 267 /* given a DES key, cbc encrypt and translate input to terminated hex */
 268 void
 269 pk_encode(char *in, char *out, DesData *key)
 270 {
 271         char buf[256];
 272         DesData i;
 273         des_key_schedule k;
 274         int l,op,deslen;
 275
 276         memset(&i,0,sizeof(i));
 277         memset(buf,0,sizeof(buf));
 278         deslen = ((strlen(in) + 7)/8)*8;
 279         des_key_sched(key, k);
 280         des_cbc_encrypt(in,buf,deslen, k,&i,DES_ENCRYPT);
 281         for (l=0,op=0;l<deslen;l++) {
 282                 out[op++] = hextab[(buf[l] & 0xf0) >> 4];
 283                 out[op++] = hextab[(buf[l] & 0x0f)];
 284         }
 285         out[op] = '\0';
 286 }
 287
 288 /* given a DES key, translate input from hex and decrypt */
 289 void
 290 pk_decode(char *in, char *out, DesData *key)
 291 {
 292         char buf[256];
 293         DesData i;
 294         des_key_schedule k;
 295         int n1,n2,op;
 296         size_t l;
 297
 298         memset(&i,0,sizeof(i));
 299         memset(buf,0,sizeof(buf));
 300         for (l=0,op=0;l<strlen(in)/2;l++,op+=2) {
 301                 if (in[op] > '9')
 302                         n1 = in[op] - 'A' + 10;
 303                 else
 304                         n1 = in[op] - '0';
 305                 if (in[op+1] > '9')
 306                         n2 = in[op+1] - 'A' + 10;
 307                 else
 308                         n2 = in[op+1] - '0';
 309                 buf[l] = n1*16 +n2;
 310         }
 311         des_key_sched(key, k);
 312         des_cbc_encrypt(buf,out,strlen(in)/2, k,&i,DES_DECRYPT);
 313         out[strlen(in)/2] = '\0';
 314 }