cipher.c

   1 /*
   2  *
   3  * cipher.c
   4  *
   5  * Author: Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>
   6  *
   7  * Copyright (c) 1995 Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>, Espoo, Finland
   8  *                    All rights reserved
   9  *
  10  * Created: Wed Apr 19 17:41:39 1995 ylo
  11  *
  12  */
  13
  14 #include "includes.h"
  15 RCSID("$Id$");
  16
  17 #include "ssh.h"
  18 #include "cipher.h"
  19 #include "xmalloc.h"
  20
  21 #ifdef HAVE_OPENSSL
  22 #include <openssl/md5.h>
  23 #endif
  24 #ifdef HAVE_SSL
  25 #include <ssl/md5.h>
  26 #endif
  27
  28 /*
  29  * This is used by SSH1:
  30  *
  31  * What kind of triple DES are these 2 routines?
  32  *
  33  * Why is there a redundant initialization vector?
  34  *
  35  * If only iv3 was used, then, this would till effect have been
  36  * outer-cbc. However, there is also a private iv1 == iv2 which
  37  * perhaps makes differential analysis easier. On the other hand, the
  38  * private iv1 probably makes the CRC-32 attack ineffective. This is a
  39  * result of that there is no longer any known iv1 to use when
  40  * choosing the X block.
  41  */
  42 void
  43 SSH_3CBC_ENCRYPT(des_key_schedule ks1,
  44                  des_key_schedule ks2, des_cblock * iv2,
  45                  des_key_schedule ks3, des_cblock * iv3,
  46                  unsigned char *dest, unsigned char *src,
  47                  unsigned int len)
  48 {
  49         des_cblock iv1;
  50
  51         memcpy(&iv1, iv2, 8);
  52
  53         des_cbc_encrypt(src, dest, len, ks1, &iv1, DES_ENCRYPT);
  54         memcpy(&iv1, dest + len - 8, 8);
  55
  56         des_cbc_encrypt(dest, dest, len, ks2, iv2, DES_DECRYPT);
  57         memcpy(iv2, &iv1, 8);   /* Note how iv1 == iv2 on entry and exit. */
  58
  59         des_cbc_encrypt(dest, dest, len, ks3, iv3, DES_ENCRYPT);
  60         memcpy(iv3, dest + len - 8, 8);
  61 }
  62
  63 void
  64 SSH_3CBC_DECRYPT(des_key_schedule ks1,
  65                  des_key_schedule ks2, des_cblock * iv2,
  66                  des_key_schedule ks3, des_cblock * iv3,
  67                  unsigned char *dest, unsigned char *src,
  68                  unsigned int len)
  69 {
  70         des_cblock iv1;
  71
  72         memcpy(&iv1, iv2, 8);
  73
  74         des_cbc_encrypt(src, dest, len, ks3, iv3, DES_DECRYPT);
  75         memcpy(iv3, src + len - 8, 8);
  76
  77         des_cbc_encrypt(dest, dest, len, ks2, iv2, DES_ENCRYPT);
  78         memcpy(iv2, dest + len - 8, 8);
  79
  80         des_cbc_encrypt(dest, dest, len, ks1, &iv1, DES_DECRYPT);
  81         /* memcpy(&iv1, iv2, 8); */
  82         /* Note how iv1 == iv2 on entry and exit. */
  83 }
  84
  85 /*
  86  * SSH1 uses a variation on Blowfish, all bytes must be swapped before
  87  * and after encryption/decryption. Thus the swap_bytes stuff (yuk).
  88  */
  89 static void
  90 swap_bytes(const unsigned char *src, unsigned char *dst_, int n)
  91 {
  92         /* dst must be properly aligned. */
  93         u_int32_t *dst = (u_int32_t *) dst_;
  94         union {
  95                 u_int32_t i;
  96                 char c[4];
  97         } t;
  98
  99         /* Process 8 bytes every lap. */
 100         for (n = n / 8; n > 0; n--) {
 101                 t.c[3] = *src++;
 102                 t.c[2] = *src++;
 103                 t.c[1] = *src++;
 104                 t.c[0] = *src++;
 105                 *dst++ = t.i;
 106
 107                 t.c[3] = *src++;
 108                 t.c[2] = *src++;
 109                 t.c[1] = *src++;
 110                 t.c[0] = *src++;
 111                 *dst++ = t.i;
 112         }
 113 }
 114
 115 /*
 116  * Names of all encryption algorithms.
 117  * These must match the numbers defined in cipher.h.
 118  */
 119 static char *cipher_names[] =
 120 {
 121         "none",
 122         "idea",
 123         "des",
 124         "3des",
 125         "tss",
 126         "rc4",
 127         "blowfish",
 128         "reserved",
 129         "blowfish-cbc",
 130         "3des-cbc",
 131         "arcfour",
 132         "cast128-cbc"
 133 };
 134
 135 /*
 136  * Returns a bit mask indicating which ciphers are supported by this
 137  * implementation.  The bit mask has the corresponding bit set of each
 138  * supported cipher.
 139  */
 140
 141 unsigned int
 142 cipher_mask1()
 143 {
 144         unsigned int mask = 0;
 145         mask |= 1 << SSH_CIPHER_3DES;           /* Mandatory */
 146         mask |= 1 << SSH_CIPHER_BLOWFISH;
 147         return mask;
 148 }
 149 unsigned int
 150 cipher_mask2()
 151 {
 152         unsigned int mask = 0;
 153         mask |= 1 << SSH_CIPHER_BLOWFISH_CBC;
 154         mask |= 1 << SSH_CIPHER_3DES_CBC;
 155         mask |= 1 << SSH_CIPHER_ARCFOUR;
 156         mask |= 1 << SSH_CIPHER_CAST128_CBC;
 157         return mask;
 158 }
 159 unsigned int
 160 cipher_mask()
 161 {
 162         return cipher_mask1() | cipher_mask2();
 163 }
 164
 165 /* Returns the name of the cipher. */
 166
 167 const char *
 168 cipher_name(int cipher)
 169 {
 170         if (cipher < 0 || cipher >= sizeof(cipher_names) / sizeof(cipher_names[0]) ||
 171             cipher_names[cipher] == NULL)
 172                 fatal("cipher_name: bad cipher name: %d", cipher);
 173         return cipher_names[cipher];
 174 }
 175
 176 /* Returns 1 if the name of the ciphers are valid. */
 177
 178 #define CIPHER_SEP      ","
 179 int
 180 ciphers_valid(const char *names)
 181 {
 182         char *ciphers;
 183         char *p;
 184         int i;
 185
 186         if (strcmp(names, "") == 0)
 187                 return 0;
 188         ciphers = xstrdup(names);
 189         for ((p = strtok(ciphers, CIPHER_SEP)); p; (p = strtok(NULL, CIPHER_SEP))) {
 190                 i = cipher_number(p);
 191                 if (i == -1 || !(cipher_mask2() & (1 << i))) {
 192                         xfree(ciphers);
 193                         return 0;
 194                 }
 195         }
 196         xfree(ciphers);
 197         return 1;
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Parses the name of the cipher.  Returns the number of the corresponding
 202  * cipher, or -1 on error.
 203  */
 204
 205 int
 206 cipher_number(const char *name)
 207 {
 208         int i;
 209         for (i = 0; i < sizeof(cipher_names) / sizeof(cipher_names[0]); i++)
 210                 if (strcmp(cipher_names[i], name) == 0 &&
 211                     (cipher_mask() & (1 << i)))
 212                         return i;
 213         return -1;
 214 }
 215
 216 /*
 217  * Selects the cipher, and keys if by computing the MD5 checksum of the
 218  * passphrase and using the resulting 16 bytes as the key.
 219  */
 220
 221 void
 222 cipher_set_key_string(CipherContext *context, int cipher, const char *passphrase)
 223 {
 224         MD5_CTX md;
 225         unsigned char digest[16];
 226
 227         MD5_Init(&md);
 228         MD5_Update(&md, (const unsigned char *) passphrase, strlen(passphrase));
 229         MD5_Final(digest, &md);
 230
 231         cipher_set_key(context, cipher, digest, 16);
 232
 233         memset(digest, 0, sizeof(digest));
 234         memset(&md, 0, sizeof(md));
 235 }
 236
 237 /* Selects the cipher to use and sets the key. */
 238
 239 void
 240 cipher_set_key(CipherContext *context, int cipher, const unsigned char *key,
 241     int keylen)
 242 {
 243         unsigned char padded[32];
 244
 245         /* Set cipher type. */
 246         context->type = cipher;
 247
 248         /* Get 32 bytes of key data.  Pad if necessary.  (So that code
 249            below does not need to worry about key size). */
 250         memset(padded, 0, sizeof(padded));
 251         memcpy(padded, key, keylen < sizeof(padded) ? keylen : sizeof(padded));
 252
 253         /* Initialize the initialization vector. */
 254         switch (cipher) {
 255         case SSH_CIPHER_NONE:
 256                 /*
 257                  * Has to stay for authfile saving of private key with no
 258                  * passphrase
 259                  */
 260                 break;
 261
 262         case SSH_CIPHER_3DES:
 263                 /*
 264                  * Note: the least significant bit of each byte of key is
 265                  * parity, and must be ignored by the implementation.  16
 266                  * bytes of key are used (first and last keys are the same).
 267                  */
 268                 if (keylen < 16)
 269                         error("Key length %d is insufficient for 3DES.", keylen);
 270                 des_set_key((void *) padded, context->u.des3.key1);
 271                 des_set_key((void *) (padded + 8), context->u.des3.key2);
 272                 if (keylen <= 16)
 273                         des_set_key((void *) padded, context->u.des3.key3);
 274                 else
 275                         des_set_key((void *) (padded + 16), context->u.des3.key3);
 276                 memset(context->u.des3.iv2, 0, sizeof(context->u.des3.iv2));
 277                 memset(context->u.des3.iv3, 0, sizeof(context->u.des3.iv3));
 278                 break;
 279
 280         case SSH_CIPHER_BLOWFISH:
 281                 if (keylen < 16)
 282                         error("Key length %d is insufficient for blowfish.", keylen);
 283                 BF_set_key(&context->u.bf.key, keylen, padded);
 284                 memset(context->u.bf.iv, 0, 8);
 285                 break;
 286
 287         case SSH_CIPHER_3DES_CBC:
 288         case SSH_CIPHER_BLOWFISH_CBC:
 289         case SSH_CIPHER_ARCFOUR:
 290         case SSH_CIPHER_CAST128_CBC:
 291                 fatal("cipher_set_key: illegal cipher: %s", cipher_name(cipher));
 292                 break;
 293
 294         default:
 295                 fatal("cipher_set_key: unknown cipher: %s", cipher_name(cipher));
 296         }
 297         memset(padded, 0, sizeof(padded));
 298 }
 299
 300 void
 301 cipher_set_key_iv(CipherContext * context, int cipher,
 302     const unsigned char *key, int keylen,
 303     const unsigned char *iv, int ivlen)
 304 {
 305         /* Set cipher type. */
 306         context->type = cipher;
 307
 308         /* Initialize the initialization vector. */
 309         switch (cipher) {
 310         case SSH_CIPHER_NONE:
 311                 break;
 312
 313         case SSH_CIPHER_3DES:
 314         case SSH_CIPHER_BLOWFISH:
 315                 fatal("cipher_set_key_iv: illegal cipher: %s", cipher_name(cipher));
 316                 break;
 317
 318         case SSH_CIPHER_3DES_CBC:
 319                 if (keylen < 24)
 320                         error("Key length %d is insufficient for 3des-cbc.", keylen);
 321                 des_set_key((void *) key, context->u.des3.key1);
 322                 des_set_key((void *) (key+8), context->u.des3.key2);
 323                 des_set_key((void *) (key+16), context->u.des3.key3);
 324                 if (ivlen < 8)
 325                         error("IV length %d is insufficient for 3des-cbc.", ivlen);
 326                 memcpy(context->u.des3.iv3, (char *)iv, 8);
 327                 break;
 328
 329         case SSH_CIPHER_BLOWFISH_CBC:
 330                 if (keylen < 16)
 331                         error("Key length %d is insufficient for blowfish.", keylen);
 332                 if (ivlen < 8)
 333                         error("IV length %d is insufficient for blowfish.", ivlen);
 334                 BF_set_key(&context->u.bf.key, keylen, (unsigned char *)key);
 335                 memcpy(context->u.bf.iv, (char *)iv, 8);
 336                 break;
 337
 338         case SSH_CIPHER_ARCFOUR:
 339                 if (keylen < 16)
 340                         error("Key length %d is insufficient for arcfour.", keylen);
 341                 RC4_set_key(&context->u.rc4, keylen, (unsigned char *)key);
 342                 break;
 343
 344         case SSH_CIPHER_CAST128_CBC:
 345                 if (keylen < 16)
 346                         error("Key length %d is insufficient for cast128.", keylen);
 347                 if (ivlen < 8)
 348                         error("IV length %d is insufficient for cast128.", ivlen);
 349                 CAST_set_key(&context->u.cast.key, keylen, (unsigned char *) key);
 350                 memcpy(context->u.cast.iv, (char *)iv, 8);
 351                 break;
 352
 353         default:
 354                 fatal("cipher_set_key: unknown cipher: %s", cipher_name(cipher));
 355         }
 356 }
 357
 358 /* Encrypts data using the cipher. */
 359
 360 void
 361 cipher_encrypt(CipherContext *context, unsigned char *dest,
 362                const unsigned char *src, unsigned int len)
 363 {
 364         if ((len & 7) != 0)
 365                 fatal("cipher_encrypt: bad plaintext length %d", len);
 366
 367         switch (context->type) {
 368         case SSH_CIPHER_NONE:
 369                 memcpy(dest, src, len);
 370                 break;
 371
 372         case SSH_CIPHER_3DES:
 373                 SSH_3CBC_ENCRYPT(context->u.des3.key1,
 374                                  context->u.des3.key2, &context->u.des3.iv2,
 375                                  context->u.des3.key3, &context->u.des3.iv3,
 376                                  dest, (unsigned char *) src, len);
 377                 break;
 378
 379         case SSH_CIPHER_BLOWFISH:
 380                 swap_bytes(src, dest, len);
 381                 BF_cbc_encrypt(dest, dest, len,
 382                                &context->u.bf.key, context->u.bf.iv,
 383                                BF_ENCRYPT);
 384                 swap_bytes(dest, dest, len);
 385                 break;
 386
 387         case SSH_CIPHER_BLOWFISH_CBC:
 388                 BF_cbc_encrypt((void *)src, dest, len,
 389                                &context->u.bf.key, context->u.bf.iv,
 390                                BF_ENCRYPT);
 391                 break;
 392
 393         case SSH_CIPHER_3DES_CBC:
 394                 des_ede3_cbc_encrypt(src, dest, len,
 395                     context->u.des3.key1, context->u.des3.key2,
 396                     context->u.des3.key3, &context->u.des3.iv3, DES_ENCRYPT);
 397                 break;
 398
 399         case SSH_CIPHER_ARCFOUR:
 400                 RC4(&context->u.rc4, len, (unsigned char *)src, dest);
 401                 break;
 402
 403         case SSH_CIPHER_CAST128_CBC:
 404                 CAST_cbc_encrypt(src, dest, len,
 405                     &context->u.cast.key, context->u.cast.iv, CAST_ENCRYPT);
 406                 break;
 407
 408         default:
 409                 fatal("cipher_encrypt: unknown cipher: %s", cipher_name(context->type));
 410         }
 411 }
 412
 413 /* Decrypts data using the cipher. */
 414
 415 void
 416 cipher_decrypt(CipherContext *context, unsigned char *dest,
 417                const unsigned char *src, unsigned int len)
 418 {
 419         if ((len & 7) != 0)
 420                 fatal("cipher_decrypt: bad ciphertext length %d", len);
 421
 422         switch (context->type) {
 423         case SSH_CIPHER_NONE:
 424                 memcpy(dest, src, len);
 425                 break;
 426
 427         case SSH_CIPHER_3DES:
 428                 SSH_3CBC_DECRYPT(context->u.des3.key1,
 429                                  context->u.des3.key2, &context->u.des3.iv2,
 430                                  context->u.des3.key3, &context->u.des3.iv3,
 431                                  dest, (unsigned char *) src, len);
 432                 break;
 433
 434         case SSH_CIPHER_BLOWFISH:
 435                 swap_bytes(src, dest, len);
 436                 BF_cbc_encrypt((void *) dest, dest, len,
 437                                &context->u.bf.key, context->u.bf.iv,
 438                                BF_DECRYPT);
 439                 swap_bytes(dest, dest, len);
 440                 break;
 441
 442         case SSH_CIPHER_BLOWFISH_CBC:
 443                 BF_cbc_encrypt((void *) src, dest, len,
 444                                &context->u.bf.key, context->u.bf.iv,
 445                                BF_DECRYPT);
 446                 break;
 447
 448         case SSH_CIPHER_3DES_CBC:
 449                 des_ede3_cbc_encrypt(src, dest, len,
 450                     context->u.des3.key1, context->u.des3.key2,
 451                     context->u.des3.key3, &context->u.des3.iv3, DES_DECRYPT);
 452                 break;
 453
 454         case SSH_CIPHER_ARCFOUR:
 455                 RC4(&context->u.rc4, len, (unsigned char *)src, dest);
 456                 break;
 457
 458         case SSH_CIPHER_CAST128_CBC:
 459                 CAST_cbc_encrypt(src, dest, len,
 460                     &context->u.cast.key, context->u.cast.iv, CAST_DECRYPT);
 461                 break;
 462
 463         default:
 464                 fatal("cipher_decrypt: unknown cipher: %s", cipher_name(context->type));
 465         }
 466 }