auth-rsa.c

   1 /*
   2  * Author: Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>
   3  * Copyright (c) 1995 Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>, Espoo, Finland
   4  *                    All rights reserved
   5  * RSA-based authentication.  This code determines whether to admit a login
   6  * based on RSA authentication.  This file also contains functions to check
   7  * validity of the host key.
   8  *
   9  * As far as I am concerned, the code I have written for this software
  10  * can be used freely for any purpose.  Any derived versions of this
  11  * software must be clearly marked as such, and if the derived work is
  12  * incompatible with the protocol description in the RFC file, it must be
  13  * called by a name other than "ssh" or "Secure Shell".
  14  */
  15
  16 #include "includes.h"
  17 RCSID("$OpenBSD: auth-rsa.c,v 1.64 2006/02/20 17:19:53 stevesk Exp $");
  18
  19 #include <sys/types.h>
  20 #include <sys/stat.h>
  21
  22 #include <openssl/rsa.h>
  23 #include <openssl/md5.h>
  24
  25 #include "rsa.h"
  26 #include "packet.h"
  27 #include "xmalloc.h"
  28 #include "ssh1.h"
  29 #include "uidswap.h"
  30 #include "match.h"
  31 #include "auth-options.h"
  32 #include "pathnames.h"
  33 #include "log.h"
  34 #include "servconf.h"
  35 #include "auth.h"
  36 #include "hostfile.h"
  37 #include "monitor_wrap.h"
  38 #include "ssh.h"
  39 #include "misc.h"
  40
  41 /* import */
  42 extern ServerOptions options;
  43
  44 /*
  45  * Session identifier that is used to bind key exchange and authentication
  46  * responses to a particular session.
  47  */
  48 extern u_char session_id[16];
  49
  50 /*
  51  * The .ssh/authorized_keys file contains public keys, one per line, in the
  52  * following format:
  53  *   options bits e n comment
  54  * where bits, e and n are decimal numbers,
  55  * and comment is any string of characters up to newline.  The maximum
  56  * length of a line is SSH_MAX_PUBKEY_BYTES characters.  See sshd(8) for a
  57  * description of the options.
  58  */
  59
  60 BIGNUM *
  61 auth_rsa_generate_challenge(Key *key)
  62 {
  63         BIGNUM *challenge;
  64         BN_CTX *ctx;
  65
  66         if ((challenge = BN_new()) == NULL)
  67                 fatal("auth_rsa_generate_challenge: BN_new() failed");
  68         /* Generate a random challenge. */
  69         BN_rand(challenge, 256, 0, 0);
  70         if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  71                 fatal("auth_rsa_generate_challenge: BN_CTX_new() failed");
  72         BN_mod(challenge, challenge, key->rsa->n, ctx);
  73         BN_CTX_free(ctx);
  74
  75         return challenge;
  76 }
  77
  78 int
  79 auth_rsa_verify_response(Key *key, BIGNUM *challenge, u_char response[16])
  80 {
  81         u_char buf[32], mdbuf[16];
  82         MD5_CTX md;
  83         int len;
  84
  85         /* don't allow short keys */
  86         if (BN_num_bits(key->rsa->n) < SSH_RSA_MINIMUM_MODULUS_SIZE) {
  87                 error("auth_rsa_verify_response: RSA modulus too small: %d < minimum %d bits",
  88                     BN_num_bits(key->rsa->n), SSH_RSA_MINIMUM_MODULUS_SIZE);
  89                 return (0);
  90         }
  91
  92         /* The response is MD5 of decrypted challenge plus session id. */
  93         len = BN_num_bytes(challenge);
  94         if (len <= 0 || len > 32)
  95                 fatal("auth_rsa_verify_response: bad challenge length %d", len);
  96         memset(buf, 0, 32);
  97         BN_bn2bin(challenge, buf + 32 - len);
  98         MD5_Init(&md);
  99         MD5_Update(&md, buf, 32);
 100         MD5_Update(&md, session_id, 16);
 101         MD5_Final(mdbuf, &md);
 102
 103         /* Verify that the response is the original challenge. */
 104         if (memcmp(response, mdbuf, 16) != 0) {
 105                 /* Wrong answer. */
 106                 return (0);
 107         }
 108         /* Correct answer. */
 109         return (1);
 110 }
 111
 112 /*
 113  * Performs the RSA authentication challenge-response dialog with the client,
 114  * and returns true (non-zero) if the client gave the correct answer to
 115  * our challenge; returns zero if the client gives a wrong answer.
 116  */
 117
 118 int
 119 auth_rsa_challenge_dialog(Key *key)
 120 {
 121         BIGNUM *challenge, *encrypted_challenge;
 122         u_char response[16];
 123         int i, success;
 124
 125         if ((encrypted_challenge = BN_new()) == NULL)
 126                 fatal("auth_rsa_challenge_dialog: BN_new() failed");
 127
 128         challenge = PRIVSEP(auth_rsa_generate_challenge(key));
 129
 130         /* Encrypt the challenge with the public key. */
 131         rsa_public_encrypt(encrypted_challenge, challenge, key->rsa);
 132
 133         /* Send the encrypted challenge to the client. */
 134         packet_start(SSH_SMSG_AUTH_RSA_CHALLENGE);
 135         packet_put_bignum(encrypted_challenge);
 136         packet_send();
 137         BN_clear_free(encrypted_challenge);
 138         packet_write_wait();
 139
 140         /* Wait for a response. */
 141         packet_read_expect(SSH_CMSG_AUTH_RSA_RESPONSE);
 142         for (i = 0; i < 16; i++)
 143                 response[i] = packet_get_char();
 144         packet_check_eom();
 145
 146         success = PRIVSEP(auth_rsa_verify_response(key, challenge, response));
 147         BN_clear_free(challenge);
 148         return (success);
 149 }
 150
 151 /*
 152  * check if there's user key matching client_n,
 153  * return key if login is allowed, NULL otherwise
 154  */
 155
 156 int
 157 auth_rsa_key_allowed(struct passwd *pw, BIGNUM *client_n, Key **rkey)
 158 {
 159         char line[SSH_MAX_PUBKEY_BYTES], *file;
 160         int allowed = 0;
 161         u_int bits;
 162         FILE *f;
 163         u_long linenum = 0;
 164         struct stat st;
 165         Key *key;
 166
 167         /* Temporarily use the user's uid. */
 168         temporarily_use_uid(pw);
 169
 170         /* The authorized keys. */
 171         file = authorized_keys_file(pw);
 172         debug("trying public RSA key file %s", file);
 173
 174         /* Fail quietly if file does not exist */
 175         if (stat(file, &st) < 0) {
 176                 /* Restore the privileged uid. */
 177                 restore_uid();
 178                 xfree(file);
 179                 return (0);
 180         }
 181         /* Open the file containing the authorized keys. */
 182         f = fopen(file, "r");
 183         if (!f) {
 184                 /* Restore the privileged uid. */
 185                 restore_uid();
 186                 xfree(file);
 187                 return (0);
 188         }
 189         if (options.strict_modes &&
 190             secure_filename(f, file, pw, line, sizeof(line)) != 0) {
 191                 xfree(file);
 192                 fclose(f);
 193                 logit("Authentication refused: %s", line);
 194                 restore_uid();
 195                 return (0);
 196         }
 197
 198         /* Flag indicating whether the key is allowed. */
 199         allowed = 0;
 200
 201         key = key_new(KEY_RSA1);
 202
 203         /*
 204          * Go though the accepted keys, looking for the current key.  If
 205          * found, perform a challenge-response dialog to verify that the
 206          * user really has the corresponding private key.
 207          */
 208         while (read_keyfile_line(f, file, line, sizeof(line), &linenum) != -1) {
 209                 char *cp;
 210                 char *key_options;
 211                 int keybits;
 212
 213                 /* Skip leading whitespace, empty and comment lines. */
 214                 for (cp = line; *cp == ' ' || *cp == '\t'; cp++)
 215                         ;
 216                 if (!*cp || *cp == '\n' || *cp == '#')
 217                         continue;
 218
 219                 /*
 220                  * Check if there are options for this key, and if so,
 221                  * save their starting address and skip the option part
 222                  * for now.  If there are no options, set the starting
 223                  * address to NULL.
 224                  */
 225                 if (*cp < '0' || *cp > '9') {
 226                         int quoted = 0;
 227                         key_options = cp;
 228                         for (; *cp && (quoted || (*cp != ' ' && *cp != '\t')); cp++) {
 229                                 if (*cp == '\\' && cp[1] == '"')
 230                                         cp++;   /* Skip both */
 231                                 else if (*cp == '"')
 232                                         quoted = !quoted;
 233                         }
 234                 } else
 235                         key_options = NULL;
 236
 237                 /* Parse the key from the line. */
 238                 if (hostfile_read_key(&cp, &bits, key) == 0) {
 239                         debug("%.100s, line %lu: non ssh1 key syntax",
 240                             file, linenum);
 241                         continue;
 242                 }
 243                 /* cp now points to the comment part. */
 244
 245                 /* Check if the we have found the desired key (identified by its modulus). */
 246                 if (BN_cmp(key->rsa->n, client_n) != 0)
 247                         continue;
 248
 249                 /* check the real bits  */
 250                 keybits = BN_num_bits(key->rsa->n);
 251                 if (keybits < 0 || bits != (u_int)keybits)
 252                         logit("Warning: %s, line %lu: keysize mismatch: "
 253                             "actual %d vs. announced %d.",
 254                             file, linenum, BN_num_bits(key->rsa->n), bits);
 255
 256                 /* We have found the desired key. */
 257                 /*
 258                  * If our options do not allow this key to be used,
 259                  * do not send challenge.
 260                  */
 261                 if (!auth_parse_options(pw, key_options, file, linenum))
 262                         continue;
 263
 264                 /* break out, this key is allowed */
 265                 allowed = 1;
 266                 break;
 267         }
 268
 269         /* Restore the privileged uid. */
 270         restore_uid();
 271
 272         /* Close the file. */
 273         xfree(file);
 274         fclose(f);
 275
 276         /* return key if allowed */
 277         if (allowed && rkey != NULL)
 278                 *rkey = key;
 279         else
 280                 key_free(key);
 281         return (allowed);
 282 }
 283
 284 /*
 285  * Performs the RSA authentication dialog with the client.  This returns
 286  * 0 if the client could not be authenticated, and 1 if authentication was
 287  * successful.  This may exit if there is a serious protocol violation.
 288  */
 289 int
 290 auth_rsa(Authctxt *authctxt, BIGNUM *client_n)
 291 {
 292         Key *key;
 293         char *fp;
 294         struct passwd *pw = authctxt->pw;
 295
 296         /* no user given */
 297         if (!authctxt->valid)
 298                 return 0;
 299
 300         if (!PRIVSEP(auth_rsa_key_allowed(pw, client_n, &key))) {
 301                 auth_clear_options();
 302                 return (0);
 303         }
 304
 305         /* Perform the challenge-response dialog for this key. */
 306         if (!auth_rsa_challenge_dialog(key)) {
 307                 /* Wrong response. */
 308                 verbose("Wrong response to RSA authentication challenge.");
 309                 packet_send_debug("Wrong response to RSA authentication challenge.");
 310                 /*
 311                  * Break out of the loop. Otherwise we might send
 312                  * another challenge and break the protocol.
 313                  */
 314                 key_free(key);
 315                 return (0);
 316         }
 317         /*
 318          * Correct response.  The client has been successfully
 319          * authenticated. Note that we have not yet processed the
 320          * options; this will be reset if the options cause the
 321          * authentication to be rejected.
 322          */
 323         fp = key_fingerprint(key, SSH_FP_MD5, SSH_FP_HEX);
 324         verbose("Found matching %s key: %s",
 325             key_type(key), fp);
 326         xfree(fp);
 327         key_free(key);
 328
 329         packet_send_debug("RSA authentication accepted.");
 330         return (1);
 331 }