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