~bibledit/bibledit/client

« back to all changes in this revision

Viewing changes to mbedtls/ssl_tls13_keys.c

  • Committer: teusjannette at gmail
  • Date: 2021-10-15 18:20:48 UTC
  • Revision ID: teusjannette@gmail.com-20211015182048-jxzor4v0vphq2avn
new upstream version

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
1
 
/*
2
 
 *  TLS 1.3 key schedule
3
 
 *
4
 
 *  Copyright The Mbed TLS Contributors
5
 
 *  SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
6
 
 *
7
 
 *  Licensed under the Apache License, Version 2.0 ( the "License" ); you may
8
 
 *  not use this file except in compliance with the License.
9
 
 *  You may obtain a copy of the License at
10
 
 *
11
 
 *  http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
12
 
 *
13
 
 *  Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
14
 
 *  distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT
15
 
 *  WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
16
 
 *  See the License for the specific language governing permissions and
17
 
 *  limitations under the License.
18
 
 */
19
 
 
20
 
#include "common.h"
21
 
 
22
 
#if defined(MBEDTLS_SSL_PROTO_TLS1_3_EXPERIMENTAL)
23
 
 
24
 
#include "mbedtls/hkdf.h"
25
 
#include "mbedtls/ssl_internal.h"
26
 
#include "ssl_tls13_keys.h"
27
 
 
28
 
#include <stdint.h>
29
 
#include <string.h>
30
 
 
31
 
#define MBEDTLS_SSL_TLS1_3_LABEL( name, string )       \
32
 
    .name = string,
33
 
 
34
 
struct mbedtls_ssl_tls1_3_labels_struct const mbedtls_ssl_tls1_3_labels =
35
 
{
36
 
    /* This seems to work in C, despite the string literal being one
37
 
     * character too long due to the 0-termination. */
38
 
    MBEDTLS_SSL_TLS1_3_LABEL_LIST
39
 
};
40
 
 
41
 
#undef MBEDTLS_SSL_TLS1_3_LABEL
42
 
 
43
 
/*
44
 
 * This function creates a HkdfLabel structure used in the TLS 1.3 key schedule.
45
 
 *
46
 
 * The HkdfLabel is specified in RFC 8446 as follows:
47
 
 *
48
 
 * struct HkdfLabel {
49
 
 *   uint16 length;            // Length of expanded key material
50
 
 *   opaque label<7..255>;     // Always prefixed by "tls13 "
51
 
 *   opaque context<0..255>;   // Usually a communication transcript hash
52
 
 * };
53
 
 *
54
 
 * Parameters:
55
 
 * - desired_length: Length of expanded key material
56
 
 *                   Even though the standard allows expansion to up to
57
 
 *                   2**16 Bytes, TLS 1.3 never uses expansion to more than
58
 
 *                   255 Bytes, so we require `desired_length` to be at most
59
 
 *                   255. This allows us to save a few Bytes of code by
60
 
 *                   hardcoding the writing of the high bytes.
61
 
 * - (label, llen): label + label length, without "tls13 " prefix
62
 
 *                  The label length MUST be less than or equal to
63
 
 *                  MBEDTLS_SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_LABEL_LEN
64
 
 *                  It is the caller's responsibility to ensure this.
65
 
 *                  All (label, label length) pairs used in TLS 1.3
66
 
 *                  can be obtained via MBEDTLS_SSL_TLS1_3_LBL_WITH_LEN().
67
 
 * - (ctx, clen): context + context length
68
 
 *                The context length MUST be less than or equal to
69
 
 *                MBEDTLS_SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_CONTEXT_LEN
70
 
 *                It is the caller's responsibility to ensure this.
71
 
 * - dst: Target buffer for HkdfLabel structure,
72
 
 *        This MUST be a writable buffer of size
73
 
 *        at least SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_HKDF_LABEL_LEN Bytes.
74
 
 * - dlen: Pointer at which to store the actual length of
75
 
 *         the HkdfLabel structure on success.
76
 
 */
77
 
 
78
 
static const char tls1_3_label_prefix[6] = "tls13 ";
79
 
 
80
 
#define SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_HKDF_LABEL_LEN( label_len, context_len ) \
81
 
    (   2                  /* expansion length           */ \
82
 
      + 1                  /* label length               */ \
83
 
      + label_len                                           \
84
 
      + 1                  /* context length             */ \
85
 
      + context_len )
86
 
 
87
 
#define SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_HKDF_LABEL_LEN                      \
88
 
    SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_HKDF_LABEL_LEN(                             \
89
 
                     sizeof(tls1_3_label_prefix) +                      \
90
 
                     MBEDTLS_SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_LABEL_LEN,     \
91
 
                     MBEDTLS_SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_CONTEXT_LEN )
92
 
 
93
 
static void ssl_tls1_3_hkdf_encode_label(
94
 
                            size_t desired_length,
95
 
                            const unsigned char *label, size_t llen,
96
 
                            const unsigned char *ctx, size_t clen,
97
 
                            unsigned char *dst, size_t *dlen )
98
 
{
99
 
    size_t total_label_len =
100
 
        sizeof(tls1_3_label_prefix) + llen;
101
 
    size_t total_hkdf_lbl_len =
102
 
        SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_HKDF_LABEL_LEN( total_label_len, clen );
103
 
 
104
 
    unsigned char *p = dst;
105
 
 
106
 
    /* Add the size of the expanded key material.
107
 
     * We're hardcoding the high byte to 0 here assuming that we never use
108
 
     * TLS 1.3 HKDF key expansion to more than 255 Bytes. */
109
 
#if MBEDTLS_SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_EXPANSION_LEN > 255
110
 
#error "The implementation of ssl_tls1_3_hkdf_encode_label() is not fit for the \
111
 
        value of MBEDTLS_SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_EXPANSION_LEN"
112
 
#endif
113
 
 
114
 
    *p++ = 0;
115
 
    *p++ = (unsigned char)( ( desired_length >> 0 ) & 0xFF );
116
 
 
117
 
    /* Add label incl. prefix */
118
 
    *p++ = (unsigned char)( total_label_len & 0xFF );
119
 
    memcpy( p, tls1_3_label_prefix, sizeof(tls1_3_label_prefix) );
120
 
    p += sizeof(tls1_3_label_prefix);
121
 
    memcpy( p, label, llen );
122
 
    p += llen;
123
 
 
124
 
    /* Add context value */
125
 
    *p++ = (unsigned char)( clen & 0xFF );
126
 
    if( clen != 0 )
127
 
        memcpy( p, ctx, clen );
128
 
 
129
 
    /* Return total length to the caller.  */
130
 
    *dlen = total_hkdf_lbl_len;
131
 
}
132
 
 
133
 
int mbedtls_ssl_tls1_3_hkdf_expand_label(
134
 
                     mbedtls_md_type_t hash_alg,
135
 
                     const unsigned char *secret, size_t slen,
136
 
                     const unsigned char *label, size_t llen,
137
 
                     const unsigned char *ctx, size_t clen,
138
 
                     unsigned char *buf, size_t blen )
139
 
{
140
 
    const mbedtls_md_info_t *md;
141
 
    unsigned char hkdf_label[ SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_HKDF_LABEL_LEN ];
142
 
    size_t hkdf_label_len;
143
 
 
144
 
    if( llen > MBEDTLS_SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_LABEL_LEN )
145
 
    {
146
 
        /* Should never happen since this is an internal
147
 
         * function, and we know statically which labels
148
 
         * are allowed. */
149
 
        return( MBEDTLS_ERR_SSL_INTERNAL_ERROR );
150
 
    }
151
 
 
152
 
    if( clen > MBEDTLS_SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_CONTEXT_LEN )
153
 
    {
154
 
        /* Should not happen, as above. */
155
 
        return( MBEDTLS_ERR_SSL_INTERNAL_ERROR );
156
 
    }
157
 
 
158
 
    if( blen > MBEDTLS_SSL_TLS1_3_KEY_SCHEDULE_MAX_EXPANSION_LEN )
159
 
    {
160
 
        /* Should not happen, as above. */
161
 
        return( MBEDTLS_ERR_SSL_INTERNAL_ERROR );
162
 
    }
163
 
 
164
 
    md = mbedtls_md_info_from_type( hash_alg );
165
 
    if( md == NULL )
166
 
        return( MBEDTLS_ERR_SSL_BAD_INPUT_DATA );
167
 
 
168
 
    ssl_tls1_3_hkdf_encode_label( blen,
169
 
                                  label, llen,
170
 
                                  ctx, clen,
171
 
                                  hkdf_label,
172
 
                                  &hkdf_label_len );
173
 
 
174
 
    return( mbedtls_hkdf_expand( md,
175
 
                                 secret, slen,
176
 
                                 hkdf_label, hkdf_label_len,
177
 
                                 buf, blen ) );
178
 
}
179
 
 
180
 
/*
181
 
 * The traffic keying material is generated from the following inputs:
182
 
 *
183
 
 *  - One secret value per sender.
184
 
 *  - A purpose value indicating the specific value being generated
185
 
 *  - The desired lengths of key and IV.
186
 
 *
187
 
 * The expansion itself is based on HKDF:
188
 
 *
189
 
 *   [sender]_write_key = HKDF-Expand-Label( Secret, "key", "", key_length )
190
 
 *   [sender]_write_iv  = HKDF-Expand-Label( Secret, "iv" , "", iv_length )
191
 
 *
192
 
 * [sender] denotes the sending side and the Secret value is provided
193
 
 * by the function caller. Note that we generate server and client side
194
 
 * keys in a single function call.
195
 
 */
196
 
int mbedtls_ssl_tls1_3_make_traffic_keys(
197
 
                     mbedtls_md_type_t hash_alg,
198
 
                     const unsigned char *client_secret,
199
 
                     const unsigned char *server_secret,
200
 
                     size_t slen, size_t key_len, size_t iv_len,
201
 
                     mbedtls_ssl_key_set *keys )
202
 
{
203
 
    int ret = 0;
204
 
 
205
 
    ret = mbedtls_ssl_tls1_3_hkdf_expand_label( hash_alg,
206
 
                    client_secret, slen,
207
 
                    MBEDTLS_SSL_TLS1_3_LBL_WITH_LEN( key ),
208
 
                    NULL, 0,
209
 
                    keys->client_write_key, key_len );
210
 
    if( ret != 0 )
211
 
        return( ret );
212
 
 
213
 
    ret = mbedtls_ssl_tls1_3_hkdf_expand_label( hash_alg,
214
 
                    server_secret, slen,
215
 
                    MBEDTLS_SSL_TLS1_3_LBL_WITH_LEN( key ),
216
 
                    NULL, 0,
217
 
                    keys->server_write_key, key_len );
218
 
    if( ret != 0 )
219
 
        return( ret );
220
 
 
221
 
    ret = mbedtls_ssl_tls1_3_hkdf_expand_label( hash_alg,
222
 
                    client_secret, slen,
223
 
                    MBEDTLS_SSL_TLS1_3_LBL_WITH_LEN( iv ),
224
 
                    NULL, 0,
225
 
                    keys->client_write_iv, iv_len );
226
 
    if( ret != 0 )
227
 
        return( ret );
228
 
 
229
 
    ret = mbedtls_ssl_tls1_3_hkdf_expand_label( hash_alg,
230
 
                    server_secret, slen,
231
 
                    MBEDTLS_SSL_TLS1_3_LBL_WITH_LEN( iv ),
232
 
                    NULL, 0,
233
 
                    keys->server_write_iv, iv_len );
234
 
    if( ret != 0 )
235
 
        return( ret );
236
 
 
237
 
    keys->key_len = key_len;
238
 
    keys->iv_len = iv_len;
239
 
 
240
 
    return( 0 );
241
 
}
242
 
 
243
 
int mbedtls_ssl_tls1_3_derive_secret(
244
 
                   mbedtls_md_type_t hash_alg,
245
 
                   const unsigned char *secret, size_t slen,
246
 
                   const unsigned char *label, size_t llen,
247
 
                   const unsigned char *ctx, size_t clen,
248
 
                   int ctx_hashed,
249
 
                   unsigned char *dstbuf, size_t buflen )
250
 
{
251
 
    int ret;
252
 
    unsigned char hashed_context[ MBEDTLS_MD_MAX_SIZE ];
253
 
 
254
 
    const mbedtls_md_info_t *md;
255
 
    md = mbedtls_md_info_from_type( hash_alg );
256
 
    if( md == NULL )
257
 
        return( MBEDTLS_ERR_SSL_BAD_INPUT_DATA );
258
 
 
259
 
    if( ctx_hashed == MBEDTLS_SSL_TLS1_3_CONTEXT_UNHASHED )
260
 
    {
261
 
        ret = mbedtls_md( md, ctx, clen, hashed_context );
262
 
        if( ret != 0 )
263
 
            return( ret );
264
 
        clen = mbedtls_md_get_size( md );
265
 
    }
266
 
    else
267
 
    {
268
 
        if( clen > sizeof(hashed_context) )
269
 
        {
270
 
            /* This should never happen since this function is internal
271
 
             * and the code sets `ctx_hashed` correctly.
272
 
             * Let's double-check nonetheless to not run at the risk
273
 
             * of getting a stack overflow. */
274
 
            return( MBEDTLS_ERR_SSL_INTERNAL_ERROR );
275
 
        }
276
 
 
277
 
        memcpy( hashed_context, ctx, clen );
278
 
    }
279
 
 
280
 
    return( mbedtls_ssl_tls1_3_hkdf_expand_label( hash_alg,
281
 
                                                  secret, slen,
282
 
                                                  label, llen,
283
 
                                                  hashed_context, clen,
284
 
                                                  dstbuf, buflen ) );
285
 
}
286
 
 
287
 
int mbedtls_ssl_tls1_3_evolve_secret(
288
 
                   mbedtls_md_type_t hash_alg,
289
 
                   const unsigned char *secret_old,
290
 
                   const unsigned char *input, size_t input_len,
291
 
                   unsigned char *secret_new )
292
 
{
293
 
    int ret = MBEDTLS_ERR_SSL_INTERNAL_ERROR;
294
 
    size_t hlen, ilen;
295
 
    unsigned char tmp_secret[ MBEDTLS_MD_MAX_SIZE ] = { 0 };
296
 
    unsigned char tmp_input [ MBEDTLS_MD_MAX_SIZE ] = { 0 };
297
 
 
298
 
    const mbedtls_md_info_t *md;
299
 
    md = mbedtls_md_info_from_type( hash_alg );
300
 
    if( md == NULL )
301
 
        return( MBEDTLS_ERR_SSL_BAD_INPUT_DATA );
302
 
 
303
 
    hlen = mbedtls_md_get_size( md );
304
 
 
305
 
    /* For non-initial runs, call Derive-Secret( ., "derived", "")
306
 
     * on the old secret. */
307
 
    if( secret_old != NULL )
308
 
    {
309
 
        ret = mbedtls_ssl_tls1_3_derive_secret(
310
 
                   hash_alg,
311
 
                   secret_old, hlen,
312
 
                   MBEDTLS_SSL_TLS1_3_LBL_WITH_LEN( derived ),
313
 
                   NULL, 0, /* context */
314
 
                   MBEDTLS_SSL_TLS1_3_CONTEXT_UNHASHED,
315
 
                   tmp_secret, hlen );
316
 
        if( ret != 0 )
317
 
            goto cleanup;
318
 
    }
319
 
 
320
 
    if( input != NULL )
321
 
    {
322
 
        memcpy( tmp_input, input, input_len );
323
 
        ilen = input_len;
324
 
    }
325
 
    else
326
 
    {
327
 
        ilen = hlen;
328
 
    }
329
 
 
330
 
    /* HKDF-Extract takes a salt and input key material.
331
 
     * The salt is the old secret, and the input key material
332
 
     * is the input secret (PSK / ECDHE). */
333
 
    ret = mbedtls_hkdf_extract( md,
334
 
                    tmp_secret, hlen,
335
 
                    tmp_input, ilen,
336
 
                    secret_new );
337
 
    if( ret != 0 )
338
 
        goto cleanup;
339
 
 
340
 
    ret = 0;
341
 
 
342
 
 cleanup:
343
 
 
344
 
    mbedtls_platform_zeroize( tmp_secret, sizeof(tmp_secret) );
345
 
    mbedtls_platform_zeroize( tmp_input,  sizeof(tmp_input)  );
346
 
    return( ret );
347
 
}
348
 
 
349
 
#endif /* MBEDTLS_SSL_PROTO_TLS1_3_EXPERIMENTAL */