crypto/openssh/kexgex.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2000 Niels Provos.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 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 RCSID("$OpenBSD: kexgex.c,v 1.22 2002/03/24 17:27:03 stevesk Exp $");
  28
  29 #include <openssl/bn.h>
  30
  31 #include "xmalloc.h"
  32 #include "buffer.h"
  33 #include "bufaux.h"
  34 #include "key.h"
  35 #include "kex.h"
  36 #include "log.h"
  37 #include "packet.h"
  38 #include "dh.h"
  39 #include "ssh2.h"
  40 #include "compat.h"
  41 #include "monitor_wrap.h"
  42
  43 static u_char *
  44 kexgex_hash(
  45     char *client_version_string,
  46     char *server_version_string,
  47     char *ckexinit, int ckexinitlen,
  48     char *skexinit, int skexinitlen,
  49     u_char *serverhostkeyblob, int sbloblen,
  50     int min, int wantbits, int max, BIGNUM *prime, BIGNUM *gen,
  51     BIGNUM *client_dh_pub,
  52     BIGNUM *server_dh_pub,
  53     BIGNUM *shared_secret)
  54 {
  55         Buffer b;
  56         static u_char digest[EVP_MAX_MD_SIZE];
  57         const EVP_MD *evp_md = EVP_sha1();
  58         EVP_MD_CTX md;
  59
  60         buffer_init(&b);
  61         buffer_put_cstring(&b, client_version_string);
  62         buffer_put_cstring(&b, server_version_string);
  63
  64         /* kexinit messages: fake header: len+SSH2_MSG_KEXINIT */
  65         buffer_put_int(&b, ckexinitlen+1);
  66         buffer_put_char(&b, SSH2_MSG_KEXINIT);
  67         buffer_append(&b, ckexinit, ckexinitlen);
  68         buffer_put_int(&b, skexinitlen+1);
  69         buffer_put_char(&b, SSH2_MSG_KEXINIT);
  70         buffer_append(&b, skexinit, skexinitlen);
  71
  72         buffer_put_string(&b, serverhostkeyblob, sbloblen);
  73         if (min == -1 || max == -1)
  74                 buffer_put_int(&b, wantbits);
  75         else {
  76                 buffer_put_int(&b, min);
  77                 buffer_put_int(&b, wantbits);
  78                 buffer_put_int(&b, max);
  79         }
  80         buffer_put_bignum2(&b, prime);
  81         buffer_put_bignum2(&b, gen);
  82         buffer_put_bignum2(&b, client_dh_pub);
  83         buffer_put_bignum2(&b, server_dh_pub);
  84         buffer_put_bignum2(&b, shared_secret);
  85
  86 #ifdef DEBUG_KEXDH
  87         buffer_dump(&b);
  88 #endif
  89         EVP_DigestInit(&md, evp_md);
  90         EVP_DigestUpdate(&md, buffer_ptr(&b), buffer_len(&b));
  91         EVP_DigestFinal(&md, digest, NULL);
  92
  93         buffer_free(&b);
  94
  95 #ifdef DEBUG_KEXDH
  96         dump_digest("hash", digest, EVP_MD_size(evp_md));
  97 #endif
  98         return digest;
  99 }
 100
 101 /* client */
 102
 103 static void
 104 kexgex_client(Kex *kex)
 105 {
 106         BIGNUM *dh_server_pub = NULL, *shared_secret = NULL;
 107         BIGNUM *p = NULL, *g = NULL;
 108         Key *server_host_key;
 109         u_char *kbuf, *hash, *signature = NULL, *server_host_key_blob = NULL;
 110         u_int klen, kout, slen, sbloblen;
 111         int min, max, nbits;
 112         DH *dh;
 113
 114         nbits = dh_estimate(kex->we_need * 8);
 115
 116         if (datafellows & SSH_OLD_DHGEX) {
 117                 debug("SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REQUEST_OLD sent");
 118
 119                 /* Old GEX request */
 120                 packet_start(SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REQUEST_OLD);
 121                 packet_put_int(nbits);
 122                 min = DH_GRP_MIN;
 123                 max = DH_GRP_MAX;
 124         } else {
 125                 debug("SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REQUEST sent");
 126
 127                 /* New GEX request */
 128                 min = DH_GRP_MIN;
 129                 max = DH_GRP_MAX;
 130                 packet_start(SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REQUEST);
 131                 packet_put_int(min);
 132                 packet_put_int(nbits);
 133                 packet_put_int(max);
 134         }
 135 #ifdef DEBUG_KEXDH
 136         fprintf(stderr, "\nmin = %d, nbits = %d, max = %d\n",
 137             min, nbits, max);
 138 #endif
 139         packet_send();
 140
 141         debug("expecting SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_GROUP");
 142         packet_read_expect(SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_GROUP);
 143
 144         if ((p = BN_new()) == NULL)
 145                 fatal("BN_new");
 146         packet_get_bignum2(p);
 147         if ((g = BN_new()) == NULL)
 148                 fatal("BN_new");
 149         packet_get_bignum2(g);
 150         packet_check_eom();
 151
 152         if (BN_num_bits(p) < min || BN_num_bits(p) > max)
 153                 fatal("DH_GEX group out of range: %d !< %d !< %d",
 154                     min, BN_num_bits(p), max);
 155
 156         dh = dh_new_group(g, p);
 157         dh_gen_key(dh, kex->we_need * 8);
 158
 159 #ifdef DEBUG_KEXDH
 160         DHparams_print_fp(stderr, dh);
 161         fprintf(stderr, "pub= ");
 162         BN_print_fp(stderr, dh->pub_key);
 163         fprintf(stderr, "\n");
 164 #endif
 165
 166         debug("SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_INIT sent");
 167         /* generate and send 'e', client DH public key */
 168         packet_start(SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_INIT);
 169         packet_put_bignum2(dh->pub_key);
 170         packet_send();
 171
 172         debug("expecting SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REPLY");
 173         packet_read_expect(SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REPLY);
 174
 175         /* key, cert */
 176         server_host_key_blob = packet_get_string(&sbloblen);
 177         server_host_key = key_from_blob(server_host_key_blob, sbloblen);
 178         if (server_host_key == NULL)
 179                 fatal("cannot decode server_host_key_blob");
 180         if (server_host_key->type != kex->hostkey_type)
 181                 fatal("type mismatch for decoded server_host_key_blob");
 182         if (kex->verify_host_key == NULL)
 183                 fatal("cannot verify server_host_key");
 184         if (kex->verify_host_key(server_host_key) == -1)
 185                 fatal("server_host_key verification failed");
 186
 187         /* DH paramter f, server public DH key */
 188         if ((dh_server_pub = BN_new()) == NULL)
 189                 fatal("dh_server_pub == NULL");
 190         packet_get_bignum2(dh_server_pub);
 191
 192 #ifdef DEBUG_KEXDH
 193         fprintf(stderr, "dh_server_pub= ");
 194         BN_print_fp(stderr, dh_server_pub);
 195         fprintf(stderr, "\n");
 196         debug("bits %d", BN_num_bits(dh_server_pub));
 197 #endif
 198
 199         /* signed H */
 200         signature = packet_get_string(&slen);
 201         packet_check_eom();
 202
 203         if (!dh_pub_is_valid(dh, dh_server_pub))
 204                 packet_disconnect("bad server public DH value");
 205
 206         klen = DH_size(dh);
 207         kbuf = xmalloc(klen);
 208         kout = DH_compute_key(kbuf, dh_server_pub, dh);
 209 #ifdef DEBUG_KEXDH
 210         dump_digest("shared secret", kbuf, kout);
 211 #endif
 212         if ((shared_secret = BN_new()) == NULL)
 213                 fatal("kexgex_client: BN_new failed");
 214         BN_bin2bn(kbuf, kout, shared_secret);
 215         memset(kbuf, 0, klen);
 216         xfree(kbuf);
 217
 218         if (datafellows & SSH_OLD_DHGEX)
 219                 min = max = -1;
 220
 221         /* calc and verify H */
 222         hash = kexgex_hash(
 223             kex->client_version_string,
 224             kex->server_version_string,
 225             buffer_ptr(&kex->my), buffer_len(&kex->my),
 226             buffer_ptr(&kex->peer), buffer_len(&kex->peer),
 227             server_host_key_blob, sbloblen,
 228             min, nbits, max,
 229             dh->p, dh->g,
 230             dh->pub_key,
 231             dh_server_pub,
 232             shared_secret
 233         );
 234         /* have keys, free DH */
 235         DH_free(dh);
 236         xfree(server_host_key_blob);
 237         BN_clear_free(dh_server_pub);
 238
 239         if (key_verify(server_host_key, signature, slen, hash, 20) != 1)
 240                 fatal("key_verify failed for server_host_key");
 241         key_free(server_host_key);
 242         xfree(signature);
 243
 244         /* save session id */
 245         if (kex->session_id == NULL) {
 246                 kex->session_id_len = 20;
 247                 kex->session_id = xmalloc(kex->session_id_len);
 248                 memcpy(kex->session_id, hash, kex->session_id_len);
 249         }
 250         kex_derive_keys(kex, hash, shared_secret);
 251         BN_clear_free(shared_secret);
 252
 253         kex_finish(kex);
 254 }
 255
 256 /* server */
 257
 258 static void
 259 kexgex_server(Kex *kex)
 260 {
 261         BIGNUM *shared_secret = NULL, *dh_client_pub = NULL;
 262         Key *server_host_key;
 263         DH *dh;
 264         u_char *kbuf, *hash, *signature = NULL, *server_host_key_blob = NULL;
 265         u_int sbloblen, klen, kout, slen;
 266         int min = -1, max = -1, nbits = -1, type;
 267
 268         if (kex->load_host_key == NULL)
 269                 fatal("Cannot load hostkey");
 270         server_host_key = kex->load_host_key(kex->hostkey_type);
 271         if (server_host_key == NULL)
 272                 fatal("Unsupported hostkey type %d", kex->hostkey_type);
 273
 274         type = packet_read();
 275         switch (type) {
 276         case SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REQUEST:
 277                 debug("SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REQUEST received");
 278                 min = packet_get_int();
 279                 nbits = packet_get_int();
 280                 max = packet_get_int();
 281                 min = MAX(DH_GRP_MIN, min);
 282                 max = MIN(DH_GRP_MAX, max);
 283                 break;
 284         case SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REQUEST_OLD:
 285                 debug("SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REQUEST_OLD received");
 286                 nbits = packet_get_int();
 287                 min = DH_GRP_MIN;
 288                 max = DH_GRP_MAX;
 289                 /* unused for old GEX */
 290                 break;
 291         default:
 292                 fatal("protocol error during kex, no DH_GEX_REQUEST: %d", type);
 293         }
 294         packet_check_eom();
 295
 296         if (max < min || nbits < min || max < nbits)
 297                 fatal("DH_GEX_REQUEST, bad parameters: %d !< %d !< %d",
 298                     min, nbits, max);
 299
 300         /* Contact privileged parent */
 301         dh = PRIVSEP(choose_dh(min, nbits, max));
 302         if (dh == NULL)
 303                 packet_disconnect("Protocol error: no matching DH grp found");
 304
 305         debug("SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_GROUP sent");
 306         packet_start(SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_GROUP);
 307         packet_put_bignum2(dh->p);
 308         packet_put_bignum2(dh->g);
 309         packet_send();
 310
 311         /* flush */
 312         packet_write_wait();
 313
 314         /* Compute our exchange value in parallel with the client */
 315         dh_gen_key(dh, kex->we_need * 8);
 316
 317         debug("expecting SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_INIT");
 318         packet_read_expect(SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_INIT);
 319
 320         /* key, cert */
 321         if ((dh_client_pub = BN_new()) == NULL)
 322                 fatal("dh_client_pub == NULL");
 323         packet_get_bignum2(dh_client_pub);
 324         packet_check_eom();
 325
 326 #ifdef DEBUG_KEXDH
 327         fprintf(stderr, "dh_client_pub= ");
 328         BN_print_fp(stderr, dh_client_pub);
 329         fprintf(stderr, "\n");
 330         debug("bits %d", BN_num_bits(dh_client_pub));
 331 #endif
 332
 333 #ifdef DEBUG_KEXDH
 334         DHparams_print_fp(stderr, dh);
 335         fprintf(stderr, "pub= ");
 336         BN_print_fp(stderr, dh->pub_key);
 337         fprintf(stderr, "\n");
 338 #endif
 339         if (!dh_pub_is_valid(dh, dh_client_pub))
 340                 packet_disconnect("bad client public DH value");
 341
 342         klen = DH_size(dh);
 343         kbuf = xmalloc(klen);
 344         kout = DH_compute_key(kbuf, dh_client_pub, dh);
 345 #ifdef DEBUG_KEXDH
 346         dump_digest("shared secret", kbuf, kout);
 347 #endif
 348         if ((shared_secret = BN_new()) == NULL)
 349                 fatal("kexgex_server: BN_new failed");
 350         BN_bin2bn(kbuf, kout, shared_secret);
 351         memset(kbuf, 0, klen);
 352         xfree(kbuf);
 353
 354         key_to_blob(server_host_key, &server_host_key_blob, &sbloblen);
 355
 356         if (type == SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REQUEST_OLD)
 357                 min = max = -1;
 358
 359         /* calc H */                    /* XXX depends on 'kex' */
 360         hash = kexgex_hash(
 361             kex->client_version_string,
 362             kex->server_version_string,
 363             buffer_ptr(&kex->peer), buffer_len(&kex->peer),
 364             buffer_ptr(&kex->my), buffer_len(&kex->my),
 365             server_host_key_blob, sbloblen,
 366             min, nbits, max,
 367             dh->p, dh->g,
 368             dh_client_pub,
 369             dh->pub_key,
 370             shared_secret
 371         );
 372         BN_clear_free(dh_client_pub);
 373
 374         /* save session id := H */
 375         /* XXX hashlen depends on KEX */
 376         if (kex->session_id == NULL) {
 377                 kex->session_id_len = 20;
 378                 kex->session_id = xmalloc(kex->session_id_len);
 379                 memcpy(kex->session_id, hash, kex->session_id_len);
 380         }
 381
 382         /* sign H */
 383         /* XXX hashlen depends on KEX */
 384         PRIVSEP(key_sign(server_host_key, &signature, &slen, hash, 20));
 385
 386         /* destroy_sensitive_data(); */
 387
 388         /* send server hostkey, DH pubkey 'f' and singed H */
 389         debug("SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REPLY sent");
 390         packet_start(SSH2_MSG_KEX_DH_GEX_REPLY);
 391         packet_put_string(server_host_key_blob, sbloblen);
 392         packet_put_bignum2(dh->pub_key);        /* f */
 393         packet_put_string(signature, slen);
 394         packet_send();
 395
 396         xfree(signature);
 397         xfree(server_host_key_blob);
 398         /* have keys, free DH */
 399         DH_free(dh);
 400
 401         kex_derive_keys(kex, hash, shared_secret);
 402         BN_clear_free(shared_secret);
 403
 404         kex_finish(kex);
 405 }
 406
 407 void
 408 kexgex(Kex *kex)
 409 {
 410         if (kex->server)
 411                 kexgex_server(kex);
 412         else
 413                 kexgex_client(kex);
 414 }