auth-rsa.c

   1 /* $OpenBSD: auth-rsa.c,v 1.70 2006/08/01 23:22:47 stevesk Exp $ */
   2 /*
   3  * Author: Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>
   4  * Copyright (c) 1995 Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>, Espoo, Finland
   5  *                    All rights reserved
   6  * RSA-based authentication.  This code determines whether to admit a login
   7  * based on RSA authentication.  This file also contains functions to check
   8  * validity of the host key.
   9  *
  10  * As far as I am concerned, the code I have written for this software
  11  * can be used freely for any purpose.  Any derived versions of this
  12  * software must be clearly marked as such, and if the derived work is
  13  * incompatible with the protocol description in the RFC file, it must be
  14  * called by a name other than "ssh" or "Secure Shell".
  15  */
  16
  17 #include "includes.h"
  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 <pwd.h>
  26 #include <stdio.h>
  27 #include <string.h>
  28
  29 #include "rsa.h"
  30 #include "packet.h"
  31 #include "xmalloc.h"
  32 #include "ssh1.h"
  33 #include "uidswap.h"
  34 #include "match.h"
  35 #include "auth-options.h"
  36 #include "pathnames.h"
  37 #include "log.h"
  38 #include "servconf.h"
  39 #include "auth.h"
  40 #include "hostfile.h"
  41 #include "monitor_wrap.h"
  42 #include "ssh.h"
  43 #include "misc.h"
  44
  45 /* import */
  46 extern ServerOptions options;
  47
  48 /*
  49  * Session identifier that is used to bind key exchange and authentication
  50  * responses to a particular session.
  51  */
  52 extern u_char session_id[16];
  53
  54 /*
  55  * The .ssh/authorized_keys file contains public keys, one per line, in the
  56  * following format:
  57  *   options bits e n comment
  58  * where bits, e and n are decimal numbers,
  59  * and comment is any string of characters up to newline.  The maximum
  60  * length of a line is SSH_MAX_PUBKEY_BYTES characters.  See sshd(8) for a
  61  * description of the options.
  62  */
  63
  64 BIGNUM *
  65 auth_rsa_generate_challenge(Key *key)
  66 {
  67         BIGNUM *challenge;
  68         BN_CTX *ctx;
  69
  70         if ((challenge = BN_new()) == NULL)
  71                 fatal("auth_rsa_generate_challenge: BN_new() failed");
  72         /* Generate a random challenge. */
  73         BN_rand(challenge, 256, 0, 0);
  74         if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  75                 fatal("auth_rsa_generate_challenge: BN_CTX_new() failed");
  76         BN_mod(challenge, challenge, key->rsa->n, ctx);
  77         BN_CTX_free(ctx);
  78
  79         return challenge;
  80 }
  81
  82 int
  83 auth_rsa_verify_response(Key *key, BIGNUM *challenge, u_char response[16])
  84 {
  85         u_char buf[32], mdbuf[16];
  86         MD5_CTX md;
  87         int len;
  88
  89         /* don't allow short keys */
  90         if (BN_num_bits(key->rsa->n) < SSH_RSA_MINIMUM_MODULUS_SIZE) {
  91                 error("auth_rsa_verify_response: RSA modulus too small: %d < minimum %d bits",
  92                     BN_num_bits(key->rsa->n), SSH_RSA_MINIMUM_MODULUS_SIZE);
  93                 return (0);
  94         }
  95
  96         /* The response is MD5 of decrypted challenge plus session id. */
  97         len = BN_num_bytes(challenge);
  98         if (len <= 0 || len > 32)
  99                 fatal("auth_rsa_verify_response: bad challenge length %d", len);
 100         memset(buf, 0, 32);
 101         BN_bn2bin(challenge, buf + 32 - len);
 102         MD5_Init(&md);
 103         MD5_Update(&md, buf, 32);
 104         MD5_Update(&md, session_id, 16);
 105         MD5_Final(mdbuf, &md);
 106
 107         /* Verify that the response is the original challenge. */
 108         if (memcmp(response, mdbuf, 16) != 0) {
 109                 /* Wrong answer. */
 110                 return (0);
 111         }
 112         /* Correct answer. */
 113         return (1);
 114 }
 115
 116 /*
 117  * Performs the RSA authentication challenge-response dialog with the client,
 118  * and returns true (non-zero) if the client gave the correct answer to
 119  * our challenge; returns zero if the client gives a wrong answer.
 120  */
 121
 122 int
 123 auth_rsa_challenge_dialog(Key *key)
 124 {
 125         BIGNUM *challenge, *encrypted_challenge;
 126         u_char response[16];
 127         int i, success;
 128
 129         if ((encrypted_challenge = BN_new()) == NULL)
 130                 fatal("auth_rsa_challenge_dialog: BN_new() failed");
 131
 132         challenge = PRIVSEP(auth_rsa_generate_challenge(key));
 133
 134         /* Encrypt the challenge with the public key. */
 135         rsa_public_encrypt(encrypted_challenge, challenge, key->rsa);
 136
 137         /* Send the encrypted challenge to the client. */
 138         packet_start(SSH_SMSG_AUTH_RSA_CHALLENGE);
 139         packet_put_bignum(encrypted_challenge);
 140         packet_send();
 141         BN_clear_free(encrypted_challenge);
 142         packet_write_wait();
 143
 144         /* Wait for a response. */
 145         packet_read_expect(SSH_CMSG_AUTH_RSA_RESPONSE);
 146         for (i = 0; i < 16; i++)
 147                 response[i] = (u_char)packet_get_char();
 148         packet_check_eom();
 149
 150         success = PRIVSEP(auth_rsa_verify_response(key, challenge, response));
 151         BN_clear_free(challenge);
 152         return (success);
 153 }
 154
 155 /*
 156  * check if there's user key matching client_n,
 157  * return key if login is allowed, NULL otherwise
 158  */
 159
 160 int
 161 auth_rsa_key_allowed(struct passwd *pw, BIGNUM *client_n, Key **rkey)
 162 {
 163         char line[SSH_MAX_PUBKEY_BYTES], *file;
 164         int allowed = 0;
 165         u_int bits;
 166         FILE *f;
 167         u_long linenum = 0;
 168         struct stat st;
 169         Key *key;
 170
 171         /* Temporarily use the user's uid. */
 172         temporarily_use_uid(pw);
 173
 174         /* The authorized keys. */
 175         file = authorized_keys_file(pw);
 176         debug("trying public RSA key file %s", file);
 177
 178         /* Fail quietly if file does not exist */
 179         if (stat(file, &st) < 0) {
 180                 /* Restore the privileged uid. */
 181                 restore_uid();
 182                 xfree(file);
 183                 return (0);
 184         }
 185         /* Open the file containing the authorized keys. */
 186         f = fopen(file, "r");
 187         if (!f) {
 188                 /* Restore the privileged uid. */
 189                 restore_uid();
 190                 xfree(file);
 191                 return (0);
 192         }
 193         if (options.strict_modes &&
 194             secure_filename(f, file, pw, line, sizeof(line)) != 0) {
 195                 xfree(file);
 196                 fclose(f);
 197                 logit("Authentication refused: %s", line);
 198                 restore_uid();
 199                 return (0);
 200         }
 201
 202         /* Flag indicating whether the key is allowed. */
 203         allowed = 0;
 204
 205         key = key_new(KEY_RSA1);
 206
 207         /*
 208          * Go though the accepted keys, looking for the current key.  If
 209          * found, perform a challenge-response dialog to verify that the
 210          * user really has the corresponding private key.
 211          */
 212         while (read_keyfile_line(f, file, line, sizeof(line), &linenum) != -1) {
 213                 char *cp;
 214                 char *key_options;
 215                 int keybits;
 216
 217                 /* Skip leading whitespace, empty and comment lines. */
 218                 for (cp = line; *cp == ' ' || *cp == '\t'; cp++)
 219                         ;
 220                 if (!*cp || *cp == '\n' || *cp == '#')
 221                         continue;
 222
 223                 /*
 224                  * Check if there are options for this key, and if so,
 225                  * save their starting address and skip the option part
 226                  * for now.  If there are no options, set the starting
 227                  * address to NULL.
 228                  */
 229                 if (*cp < '0' || *cp > '9') {
 230                         int quoted = 0;
 231                         key_options = cp;
 232                         for (; *cp && (quoted || (*cp != ' ' && *cp != '\t')); cp++) {
 233                                 if (*cp == '\\' && cp[1] == '"')
 234                                         cp++;   /* Skip both */
 235                                 else if (*cp == '"')
 236                                         quoted = !quoted;
 237                         }
 238                 } else
 239                         key_options = NULL;
 240
 241                 /* Parse the key from the line. */
 242                 if (hostfile_read_key(&cp, &bits, key) == 0) {
 243                         debug("%.100s, line %lu: non ssh1 key syntax",
 244                             file, linenum);
 245                         continue;
 246                 }
 247                 /* cp now points to the comment part. */
 248
 249                 /* Check if the we have found the desired key (identified by its modulus). */
 250                 if (BN_cmp(key->rsa->n, client_n) != 0)
 251                         continue;
 252
 253                 /* check the real bits  */
 254                 keybits = BN_num_bits(key->rsa->n);
 255                 if (keybits < 0 || bits != (u_int)keybits)
 256                         logit("Warning: %s, line %lu: keysize mismatch: "
 257                             "actual %d vs. announced %d.",
 258                             file, linenum, BN_num_bits(key->rsa->n), bits);
 259
 260                 /* We have found the desired key. */
 261                 /*
 262                  * If our options do not allow this key to be used,
 263                  * do not send challenge.
 264                  */
 265                 if (!auth_parse_options(pw, key_options, file, linenum))
 266                         continue;
 267
 268                 /* break out, this key is allowed */
 269                 allowed = 1;
 270                 break;
 271         }
 272
 273         /* Restore the privileged uid. */
 274         restore_uid();
 275
 276         /* Close the file. */
 277         xfree(file);
 278         fclose(f);
 279
 280         /* return key if allowed */
 281         if (allowed && rkey != NULL)
 282                 *rkey = key;
 283         else
 284                 key_free(key);
 285         return (allowed);
 286 }
 287
 288 /*
 289  * Performs the RSA authentication dialog with the client.  This returns
 290  * 0 if the client could not be authenticated, and 1 if authentication was
 291  * successful.  This may exit if there is a serious protocol violation.
 292  */
 293 int
 294 auth_rsa(Authctxt *authctxt, BIGNUM *client_n)
 295 {
 296         Key *key;
 297         char *fp;
 298         struct passwd *pw = authctxt->pw;
 299
 300         /* no user given */
 301         if (!authctxt->valid)
 302                 return 0;
 303
 304         if (!PRIVSEP(auth_rsa_key_allowed(pw, client_n, &key))) {
 305                 auth_clear_options();
 306                 return (0);
 307         }
 308
 309         /* Perform the challenge-response dialog for this key. */
 310         if (!auth_rsa_challenge_dialog(key)) {
 311                 /* Wrong response. */
 312                 verbose("Wrong response to RSA authentication challenge.");
 313                 packet_send_debug("Wrong response to RSA authentication challenge.");
 314                 /*
 315                  * Break out of the loop. Otherwise we might send
 316                  * another challenge and break the protocol.
 317                  */
 318                 key_free(key);
 319                 return (0);
 320         }
 321         /*
 322          * Correct response.  The client has been successfully
 323          * authenticated. Note that we have not yet processed the
 324          * options; this will be reset if the options cause the
 325          * authentication to be rejected.
 326          */
 327         fp = key_fingerprint(key, SSH_FP_MD5, SSH_FP_HEX);
 328         verbose("Found matching %s key: %s",
 329             key_type(key), fp);
 330         xfree(fp);
 331         key_free(key);
 332
 333         packet_send_debug("RSA authentication accepted.");
 334         return (1);
 335 }