Branch data Line data Source code
1 : : /*
2 : : * EAP server/peer: EAP-pwd shared routines
3 : : * Copyright (c) 2010, Dan Harkins <dharkins@lounge.org>
4 : : *
5 : : * This software may be distributed under the terms of the BSD license.
6 : : * See README for more details.
7 : : */
8 : :
9 : : #include "includes.h"
10 : : #include "common.h"
11 : : #include "crypto/sha256.h"
12 : : #include "crypto/crypto.h"
13 : : #include "eap_defs.h"
14 : : #include "eap_pwd_common.h"
15 : :
16 : : /* The random function H(x) = HMAC-SHA256(0^32, x) */
17 : 5 : struct crypto_hash * eap_pwd_h_init(void)
18 : : {
19 : : u8 allzero[SHA256_MAC_LEN];
20 : 5 : os_memset(allzero, 0, SHA256_MAC_LEN);
21 : 5 : return crypto_hash_init(CRYPTO_HASH_ALG_HMAC_SHA256, allzero,
22 : : SHA256_MAC_LEN);
23 : : }
24 : :
25 : :
26 : 27 : void eap_pwd_h_update(struct crypto_hash *hash, const u8 *data, size_t len)
27 : : {
28 : 27 : crypto_hash_update(hash, data, len);
29 : 27 : }
30 : :
31 : :
32 : 5 : void eap_pwd_h_final(struct crypto_hash *hash, u8 *digest)
33 : : {
34 : 5 : size_t len = SHA256_MAC_LEN;
35 : 5 : crypto_hash_finish(hash, digest, &len);
36 : 5 : }
37 : :
38 : :
39 : : /* a counter-based KDF based on NIST SP800-108 */
40 : 2 : static int eap_pwd_kdf(const u8 *key, size_t keylen, const u8 *label,
41 : : size_t labellen, u8 *result, size_t resultbitlen)
42 : : {
43 : : struct crypto_hash *hash;
44 : : u8 digest[SHA256_MAC_LEN];
45 : : u16 i, ctr, L;
46 : 2 : size_t resultbytelen, len = 0, mdlen;
47 : :
48 : 2 : resultbytelen = (resultbitlen + 7) / 8;
49 : 2 : ctr = 0;
50 : 2 : L = htons(resultbitlen);
51 [ + + ]: 7 : while (len < resultbytelen) {
52 : 5 : ctr++;
53 : 5 : i = htons(ctr);
54 : 5 : hash = crypto_hash_init(CRYPTO_HASH_ALG_HMAC_SHA256,
55 : : key, keylen);
56 [ - + ]: 5 : if (hash == NULL)
57 : 0 : return -1;
58 [ + + ]: 5 : if (ctr > 1)
59 : 3 : crypto_hash_update(hash, digest, SHA256_MAC_LEN);
60 : 5 : crypto_hash_update(hash, (u8 *) &i, sizeof(u16));
61 : 5 : crypto_hash_update(hash, label, labellen);
62 : 5 : crypto_hash_update(hash, (u8 *) &L, sizeof(u16));
63 : 5 : mdlen = SHA256_MAC_LEN;
64 [ - + ]: 5 : if (crypto_hash_finish(hash, digest, &mdlen) < 0)
65 : 0 : return -1;
66 [ - + ]: 5 : if ((len + mdlen) > resultbytelen)
67 : 0 : os_memcpy(result + len, digest, resultbytelen - len);
68 : : else
69 : 5 : os_memcpy(result + len, digest, mdlen);
70 : 5 : len += mdlen;
71 : : }
72 : :
73 : : /* since we're expanding to a bit length, mask off the excess */
74 [ - + ]: 2 : if (resultbitlen % 8) {
75 : 0 : u8 mask = 0xff;
76 : 0 : mask <<= (8 - (resultbitlen % 8));
77 : 0 : result[resultbytelen - 1] &= mask;
78 : : }
79 : :
80 : 2 : return 0;
81 : : }
82 : :
83 : :
84 : : /*
85 : : * compute a "random" secret point on an elliptic curve based
86 : : * on the password and identities.
87 : : */
88 : 1 : int compute_password_element(EAP_PWD_group *grp, u16 num,
89 : : u8 *password, int password_len,
90 : : u8 *id_server, int id_server_len,
91 : : u8 *id_peer, int id_peer_len, u8 *token)
92 : : {
93 : 1 : BIGNUM *x_candidate = NULL, *rnd = NULL, *cofactor = NULL;
94 : : struct crypto_hash *hash;
95 : 1 : unsigned char pwe_digest[SHA256_MAC_LEN], *prfbuf = NULL, ctr;
96 : 1 : int nid, is_odd, ret = 0;
97 : : size_t primebytelen, primebitlen;
98 : :
99 [ + - - - : 1 : switch (num) { /* from IANA registry for IKE D-H groups */
- - ]
100 : : case 19:
101 : 1 : nid = NID_X9_62_prime256v1;
102 : 1 : break;
103 : : case 20:
104 : 0 : nid = NID_secp384r1;
105 : 0 : break;
106 : : case 21:
107 : 0 : nid = NID_secp521r1;
108 : 0 : break;
109 : : case 25:
110 : 0 : nid = NID_X9_62_prime192v1;
111 : 0 : break;
112 : : case 26:
113 : 0 : nid = NID_secp224r1;
114 : 0 : break;
115 : : default:
116 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: unsupported group %d", num);
117 : 0 : return -1;
118 : : }
119 : :
120 : 1 : grp->pwe = NULL;
121 : 1 : grp->order = NULL;
122 : 1 : grp->prime = NULL;
123 : :
124 [ - + ]: 1 : if ((grp->group = EC_GROUP_new_by_curve_name(nid)) == NULL) {
125 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: unable to create EC_GROUP");
126 : 0 : goto fail;
127 : : }
128 : :
129 [ + - ][ + - ]: 1 : if (((rnd = BN_new()) == NULL) ||
130 [ + - ]: 1 : ((cofactor = BN_new()) == NULL) ||
131 [ + - ]: 2 : ((grp->pwe = EC_POINT_new(grp->group)) == NULL) ||
132 [ + - ]: 2 : ((grp->order = BN_new()) == NULL) ||
133 [ - + ]: 2 : ((grp->prime = BN_new()) == NULL) ||
134 : : ((x_candidate = BN_new()) == NULL)) {
135 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: unable to create bignums");
136 : 0 : goto fail;
137 : : }
138 : :
139 [ - + ]: 1 : if (!EC_GROUP_get_curve_GFp(grp->group, grp->prime, NULL, NULL, NULL))
140 : : {
141 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: unable to get prime for GFp "
142 : : "curve");
143 : 0 : goto fail;
144 : : }
145 [ - + ]: 1 : if (!EC_GROUP_get_order(grp->group, grp->order, NULL)) {
146 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: unable to get order for curve");
147 : 0 : goto fail;
148 : : }
149 [ - + ]: 1 : if (!EC_GROUP_get_cofactor(grp->group, cofactor, NULL)) {
150 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: unable to get cofactor for "
151 : : "curve");
152 : 0 : goto fail;
153 : : }
154 : 1 : primebitlen = BN_num_bits(grp->prime);
155 : 1 : primebytelen = BN_num_bytes(grp->prime);
156 [ - + ]: 1 : if ((prfbuf = os_malloc(primebytelen)) == NULL) {
157 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: unable to malloc space for prf "
158 : : "buffer");
159 : 0 : goto fail;
160 : : }
161 : 1 : os_memset(prfbuf, 0, primebytelen);
162 : 1 : ctr = 0;
163 : : while (1) {
164 [ - + ]: 1 : if (ctr > 30) {
165 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: unable to find random "
166 : : "point on curve for group %d, something's "
167 : : "fishy", num);
168 : 0 : goto fail;
169 : : }
170 : 1 : ctr++;
171 : :
172 : : /*
173 : : * compute counter-mode password value and stretch to prime
174 : : * pwd-seed = H(token | peer-id | server-id | password |
175 : : * counter)
176 : : */
177 : 1 : hash = eap_pwd_h_init();
178 [ - + ]: 1 : if (hash == NULL)
179 : 0 : goto fail;
180 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, token, sizeof(u32));
181 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, id_peer, id_peer_len);
182 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, id_server, id_server_len);
183 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, password, password_len);
184 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, &ctr, sizeof(ctr));
185 : 1 : eap_pwd_h_final(hash, pwe_digest);
186 : :
187 : 1 : BN_bin2bn(pwe_digest, SHA256_MAC_LEN, rnd);
188 : :
189 [ - + ]: 1 : if (eap_pwd_kdf(pwe_digest, SHA256_MAC_LEN,
190 : : (u8 *) "EAP-pwd Hunting And Pecking",
191 : : os_strlen("EAP-pwd Hunting And Pecking"),
192 : : prfbuf, primebitlen) < 0)
193 : 0 : goto fail;
194 : :
195 : 1 : BN_bin2bn(prfbuf, primebytelen, x_candidate);
196 : :
197 : : /*
198 : : * eap_pwd_kdf() returns a string of bits 0..primebitlen but
199 : : * BN_bin2bn will treat that string of bits as a big endian
200 : : * number. If the primebitlen is not an even multiple of 8
201 : : * then excessive bits-- those _after_ primebitlen-- so now
202 : : * we have to shift right the amount we masked off.
203 : : */
204 [ - + ]: 1 : if (primebitlen % 8)
205 : 0 : BN_rshift(x_candidate, x_candidate,
206 : : (8 - (primebitlen % 8)));
207 : :
208 [ - + ]: 1 : if (BN_ucmp(x_candidate, grp->prime) >= 0)
209 : 0 : continue;
210 : :
211 : 1 : wpa_hexdump(MSG_DEBUG, "EAP-pwd: x_candidate",
212 : : prfbuf, primebytelen);
213 : :
214 : : /*
215 : : * need to unambiguously identify the solution, if there is
216 : : * one...
217 : : */
218 [ + - ][ + - ]: 1 : if (BN_is_odd(rnd))
219 : 1 : is_odd = 1;
220 : : else
221 : 0 : is_odd = 0;
222 : :
223 : : /*
224 : : * solve the quadratic equation, if it's not solvable then we
225 : : * don't have a point
226 : : */
227 [ - + ]: 1 : if (!EC_POINT_set_compressed_coordinates_GFp(grp->group,
228 : : grp->pwe,
229 : : x_candidate,
230 : : is_odd, NULL))
231 : 0 : continue;
232 : : /*
233 : : * If there's a solution to the equation then the point must be
234 : : * on the curve so why check again explicitly? OpenSSL code
235 : : * says this is required by X9.62. We're not X9.62 but it can't
236 : : * hurt just to be sure.
237 : : */
238 [ - + ]: 1 : if (!EC_POINT_is_on_curve(grp->group, grp->pwe, NULL)) {
239 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: point is not on curve");
240 : 0 : continue;
241 : : }
242 : :
243 [ - + ]: 1 : if (BN_cmp(cofactor, BN_value_one())) {
244 : : /* make sure the point is not in a small sub-group */
245 [ # # ]: 0 : if (!EC_POINT_mul(grp->group, grp->pwe, NULL, grp->pwe,
246 : : cofactor, NULL)) {
247 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: cannot "
248 : : "multiply generator by order");
249 : 0 : continue;
250 : : }
251 [ # # ]: 0 : if (EC_POINT_is_at_infinity(grp->group, grp->pwe)) {
252 : 0 : wpa_printf(MSG_INFO, "EAP-pwd: point is at "
253 : : "infinity");
254 : 0 : continue;
255 : : }
256 : : }
257 : : /* if we got here then we have a new generator. */
258 : 1 : break;
259 : 0 : }
260 : 1 : wpa_printf(MSG_DEBUG, "EAP-pwd: found a PWE in %d tries", ctr);
261 : 1 : grp->group_num = num;
262 : : if (0) {
263 : : fail:
264 : 0 : EC_GROUP_free(grp->group);
265 : 0 : grp->group = NULL;
266 : 0 : EC_POINT_free(grp->pwe);
267 : 0 : grp->pwe = NULL;
268 : 0 : BN_free(grp->order);
269 : 0 : grp->order = NULL;
270 : 0 : BN_free(grp->prime);
271 : 0 : grp->prime = NULL;
272 : 0 : ret = 1;
273 : : }
274 : : /* cleanliness and order.... */
275 : 1 : BN_free(cofactor);
276 : 1 : BN_free(x_candidate);
277 : 1 : BN_free(rnd);
278 : 1 : os_free(prfbuf);
279 : :
280 : 1 : return ret;
281 : : }
282 : :
283 : :
284 : 1 : int compute_keys(EAP_PWD_group *grp, BN_CTX *bnctx, BIGNUM *k,
285 : : BIGNUM *peer_scalar, BIGNUM *server_scalar,
286 : : u8 *confirm_peer, u8 *confirm_server,
287 : : u32 *ciphersuite, u8 *msk, u8 *emsk)
288 : : {
289 : : struct crypto_hash *hash;
290 : : u8 mk[SHA256_MAC_LEN], *cruft;
291 : : u8 session_id[SHA256_MAC_LEN + 1];
292 : : u8 msk_emsk[EAP_MSK_LEN + EAP_EMSK_LEN];
293 : : int offset;
294 : :
295 [ - + ]: 1 : if ((cruft = os_malloc(BN_num_bytes(grp->prime))) == NULL)
296 : 0 : return -1;
297 : :
298 : : /*
299 : : * first compute the session-id = TypeCode | H(ciphersuite | scal_p |
300 : : * scal_s)
301 : : */
302 : 1 : session_id[0] = EAP_TYPE_PWD;
303 : 1 : hash = eap_pwd_h_init();
304 [ - + ]: 1 : if (hash == NULL) {
305 : 0 : os_free(cruft);
306 : 0 : return -1;
307 : : }
308 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, (u8 *) ciphersuite, sizeof(u32));
309 : 1 : offset = BN_num_bytes(grp->order) - BN_num_bytes(peer_scalar);
310 : 1 : os_memset(cruft, 0, BN_num_bytes(grp->prime));
311 : 1 : BN_bn2bin(peer_scalar, cruft + offset);
312 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, cruft, BN_num_bytes(grp->order));
313 : 1 : offset = BN_num_bytes(grp->order) - BN_num_bytes(server_scalar);
314 : 1 : os_memset(cruft, 0, BN_num_bytes(grp->prime));
315 : 1 : BN_bn2bin(server_scalar, cruft + offset);
316 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, cruft, BN_num_bytes(grp->order));
317 : 1 : eap_pwd_h_final(hash, &session_id[1]);
318 : :
319 : : /* then compute MK = H(k | confirm-peer | confirm-server) */
320 : 1 : hash = eap_pwd_h_init();
321 [ - + ]: 1 : if (hash == NULL) {
322 : 0 : os_free(cruft);
323 : 0 : return -1;
324 : : }
325 : 1 : offset = BN_num_bytes(grp->prime) - BN_num_bytes(k);
326 : 1 : os_memset(cruft, 0, BN_num_bytes(grp->prime));
327 : 1 : BN_bn2bin(k, cruft + offset);
328 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, cruft, BN_num_bytes(grp->prime));
329 : 1 : os_free(cruft);
330 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, confirm_peer, SHA256_MAC_LEN);
331 : 1 : eap_pwd_h_update(hash, confirm_server, SHA256_MAC_LEN);
332 : 1 : eap_pwd_h_final(hash, mk);
333 : :
334 : : /* stretch the mk with the session-id to get MSK | EMSK */
335 [ - + ]: 1 : if (eap_pwd_kdf(mk, SHA256_MAC_LEN,
336 : : session_id, SHA256_MAC_LEN + 1,
337 : : msk_emsk, (EAP_MSK_LEN + EAP_EMSK_LEN) * 8) < 0) {
338 : 0 : return -1;
339 : : }
340 : :
341 : 1 : os_memcpy(msk, msk_emsk, EAP_MSK_LEN);
342 : 1 : os_memcpy(emsk, msk_emsk + EAP_MSK_LEN, EAP_EMSK_LEN);
343 : :
344 : 1 : return 1;
345 : : }
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