crypto/cipher-gnutls.c.inc

   1 /*
   2  * QEMU Crypto cipher gnutls algorithms
   3  *
   4  * Copyright (c) 2021 Red Hat, Inc.
   5  *
   6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with this library; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  *
  19  */
  20
  21 #include "qemu/osdep.h"
  22 #include "cipherpriv.h"
  23
  24 #include <gnutls/crypto.h>
  25
  26 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x030608
  27 #define QEMU_GNUTLS_XTS
  28 #endif
  29
  30 bool qcrypto_cipher_supports(QCryptoCipherAlgorithm alg,
  31                              QCryptoCipherMode mode)
  32 {
  33
  34     switch (mode) {
  35     case QCRYPTO_CIPHER_MODE_ECB:
  36     case QCRYPTO_CIPHER_MODE_CBC:
  37         switch (alg) {
  38         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_128:
  39         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_192:
  40         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_256:
  41         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_DES:
  42         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_3DES:
  43             return true;
  44         default:
  45             return false;
  46         }
  47 #ifdef QEMU_GNUTLS_XTS
  48     case QCRYPTO_CIPHER_MODE_XTS:
  49         switch (alg) {
  50         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_128:
  51         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_256:
  52             return true;
  53         default:
  54             return false;
  55         }
  56 #endif
  57     default:
  58         return false;
  59     }
  60 }
  61
  62 typedef struct QCryptoCipherGnutls QCryptoCipherGnutls;
  63 struct QCryptoCipherGnutls {
  64     QCryptoCipher base;
  65     gnutls_cipher_hd_t handle; /* XTS & CBC mode */
  66     gnutls_cipher_algorithm_t galg; /* ECB mode */
  67     guint8 *key; /* ECB mode */
  68     size_t nkey; /* ECB mode */
  69     size_t blocksize;
  70 };
  71
  72
  73 static void
  74 qcrypto_gnutls_cipher_free(QCryptoCipher *cipher)
  75 {
  76     QCryptoCipherGnutls *ctx = container_of(cipher, QCryptoCipherGnutls, base);
  77
  78     g_free(ctx->key);
  79     if (ctx->handle) {
  80         gnutls_cipher_deinit(ctx->handle);
  81     }
  82     g_free(ctx);
  83 }
  84
  85
  86 static int
  87 qcrypto_gnutls_cipher_encrypt(QCryptoCipher *cipher,
  88                               const void *in,
  89                               void *out,
  90                               size_t len,
  91                               Error **errp)
  92 {
  93     QCryptoCipherGnutls *ctx = container_of(cipher, QCryptoCipherGnutls, base);
  94     int err;
  95
  96     if (len % ctx->blocksize) {
  97         error_setg(errp, "Length %zu must be a multiple of block size %zu",
  98                    len, ctx->blocksize);
  99         return -1;
 100     }
 101
 102     if (ctx->handle) { /* CBC / XTS mode */
 103         err = gnutls_cipher_encrypt2(ctx->handle,
 104                                      in, len,
 105                                      out, len);
 106         if (err != 0) {
 107             error_setg(errp, "Cannot encrypt data: %s",
 108                        gnutls_strerror(err));
 109             return -1;
 110         }
 111     } else { /* ECB mode very inefficiently faked with CBC */
 112         g_autofree unsigned char *iv = g_new0(unsigned char, ctx->blocksize);
 113         while (len) {
 114             gnutls_cipher_hd_t handle;
 115             gnutls_datum_t gkey = { (unsigned char *)ctx->key, ctx->nkey };
 116             err = gnutls_cipher_init(&handle, ctx->galg, &gkey, NULL);
 117             if (err != 0) {
 118                 error_setg(errp, "Cannot initialize cipher: %s",
 119                            gnutls_strerror(err));
 120                 return -1;
 121             }
 122
 123             gnutls_cipher_set_iv(handle, iv, ctx->blocksize);
 124
 125             err = gnutls_cipher_encrypt2(handle,
 126                                          in, ctx->blocksize,
 127                                          out, ctx->blocksize);
 128             if (err != 0) {
 129                 gnutls_cipher_deinit(handle);
 130                 error_setg(errp, "Cannot encrypt data: %s",
 131                            gnutls_strerror(err));
 132                 return -1;
 133             }
 134             gnutls_cipher_deinit(handle);
 135
 136             len -= ctx->blocksize;
 137             in += ctx->blocksize;
 138             out += ctx->blocksize;
 139         }
 140     }
 141
 142     return 0;
 143 }
 144
 145
 146 static int
 147 qcrypto_gnutls_cipher_decrypt(QCryptoCipher *cipher,
 148                               const void *in,
 149                               void *out,
 150                               size_t len,
 151                               Error **errp)
 152 {
 153     QCryptoCipherGnutls *ctx = container_of(cipher, QCryptoCipherGnutls, base);
 154     int err;
 155
 156     if (len % ctx->blocksize) {
 157         error_setg(errp, "Length %zu must be a multiple of block size %zu",
 158                    len, ctx->blocksize);
 159         return -1;
 160     }
 161
 162     if (ctx->handle) { /* CBC / XTS mode */
 163         err = gnutls_cipher_decrypt2(ctx->handle,
 164                                      in, len,
 165                                      out, len);
 166
 167         if (err != 0) {
 168             error_setg(errp, "Cannot decrypt data: %s",
 169                        gnutls_strerror(err));
 170             return -1;
 171         }
 172     } else { /* ECB mode very inefficiently faked with CBC */
 173         g_autofree unsigned char *iv = g_new0(unsigned char, ctx->blocksize);
 174         while (len) {
 175             gnutls_cipher_hd_t handle;
 176             gnutls_datum_t gkey = { (unsigned char *)ctx->key, ctx->nkey };
 177             err = gnutls_cipher_init(&handle, ctx->galg, &gkey, NULL);
 178             if (err != 0) {
 179                 error_setg(errp, "Cannot initialize cipher: %s",
 180                            gnutls_strerror(err));
 181                 return -1;
 182             }
 183
 184             gnutls_cipher_set_iv(handle, iv, ctx->blocksize);
 185
 186             err = gnutls_cipher_decrypt2(handle,
 187                                          in, ctx->blocksize,
 188                                          out, ctx->blocksize);
 189             if (err != 0) {
 190                 gnutls_cipher_deinit(handle);
 191                 error_setg(errp, "Cannot encrypt data: %s",
 192                            gnutls_strerror(err));
 193                 return -1;
 194             }
 195             gnutls_cipher_deinit(handle);
 196
 197             len -= ctx->blocksize;
 198             in += ctx->blocksize;
 199             out += ctx->blocksize;
 200         }
 201     }
 202
 203     return 0;
 204 }
 205
 206 static int
 207 qcrypto_gnutls_cipher_setiv(QCryptoCipher *cipher,
 208                             const uint8_t *iv, size_t niv,
 209                             Error **errp)
 210 {
 211     QCryptoCipherGnutls *ctx = container_of(cipher, QCryptoCipherGnutls, base);
 212
 213     if (niv != ctx->blocksize) {
 214         error_setg(errp, "Expected IV size %zu not %zu",
 215                    ctx->blocksize, niv);
 216         return -1;
 217     }
 218
 219     gnutls_cipher_set_iv(ctx->handle, (unsigned char *)iv, niv);
 220
 221     return 0;
 222 }
 223
 224
 225 static struct QCryptoCipherDriver gnutls_driver = {
 226     .cipher_encrypt = qcrypto_gnutls_cipher_encrypt,
 227     .cipher_decrypt = qcrypto_gnutls_cipher_decrypt,
 228     .cipher_setiv = qcrypto_gnutls_cipher_setiv,
 229     .cipher_free = qcrypto_gnutls_cipher_free,
 230 };
 231
 232 static QCryptoCipher *qcrypto_cipher_ctx_new(QCryptoCipherAlgorithm alg,
 233                                              QCryptoCipherMode mode,
 234                                              const uint8_t *key,
 235                                              size_t nkey,
 236                                              Error **errp)
 237 {
 238     QCryptoCipherGnutls *ctx;
 239     gnutls_datum_t gkey = { (unsigned char *)key, nkey };
 240     gnutls_cipher_algorithm_t galg = GNUTLS_CIPHER_UNKNOWN;
 241     int err;
 242
 243     switch (mode) {
 244 #ifdef QEMU_GNUTLS_XTS
 245     case QCRYPTO_CIPHER_MODE_XTS:
 246         switch (alg) {
 247         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_128:
 248             galg = GNUTLS_CIPHER_AES_128_XTS;
 249             break;
 250         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_256:
 251             galg = GNUTLS_CIPHER_AES_256_XTS;
 252             break;
 253         default:
 254             break;
 255         }
 256         break;
 257 #endif
 258
 259     case QCRYPTO_CIPHER_MODE_ECB:
 260     case QCRYPTO_CIPHER_MODE_CBC:
 261         switch (alg) {
 262         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_128:
 263             galg = GNUTLS_CIPHER_AES_128_CBC;
 264             break;
 265         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_192:
 266             galg = GNUTLS_CIPHER_AES_192_CBC;
 267             break;
 268         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_AES_256:
 269             galg = GNUTLS_CIPHER_AES_256_CBC;
 270             break;
 271         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_DES:
 272             galg = GNUTLS_CIPHER_DES_CBC;
 273             break;
 274         case QCRYPTO_CIPHER_ALG_3DES:
 275             galg = GNUTLS_CIPHER_3DES_CBC;
 276             break;
 277         default:
 278             break;
 279         }
 280         break;
 281     default:
 282         break;
 283     }
 284
 285     if (galg == GNUTLS_CIPHER_UNKNOWN) {
 286         error_setg(errp, "Unsupported cipher algorithm %s with %s mode",
 287                    QCryptoCipherAlgorithm_str(alg),
 288                    QCryptoCipherMode_str(mode));
 289         return NULL;
 290     }
 291
 292     if (!qcrypto_cipher_validate_key_length(alg, mode, nkey, errp)) {
 293         return NULL;
 294     }
 295
 296     ctx = g_new0(QCryptoCipherGnutls, 1);
 297     ctx->base.driver = &gnutls_driver;
 298
 299     if (mode == QCRYPTO_CIPHER_MODE_ECB) {
 300         ctx->key = g_new0(guint8, nkey);
 301         memcpy(ctx->key, key, nkey);
 302         ctx->nkey = nkey;
 303         ctx->galg = galg;
 304     } else {
 305         err = gnutls_cipher_init(&ctx->handle, galg, &gkey, NULL);
 306         if (err != 0) {
 307             error_setg(errp, "Cannot initialize cipher: %s",
 308                        gnutls_strerror(err));
 309             goto error;
 310         }
 311     }
 312
 313     if (alg == QCRYPTO_CIPHER_ALG_DES ||
 314         alg == QCRYPTO_CIPHER_ALG_3DES)
 315         ctx->blocksize = 8;
 316     else
 317         ctx->blocksize = 16;
 318
 319     /*
 320      * Our API contract for requires iv to be optional
 321      * but nettle gets unhappy when called by gnutls
 322      * in this case, so we just force set a default
 323      * all-zeros IV, to match behaviour of other backends.
 324      */
 325     if (mode != QCRYPTO_CIPHER_MODE_ECB) {
 326         g_autofree unsigned char *iv = g_new0(unsigned char, ctx->blocksize);
 327         gnutls_cipher_set_iv(ctx->handle, iv, ctx->blocksize);
 328     }
 329
 330     return &ctx->base;
 331
 332  error:
 333     qcrypto_gnutls_cipher_free(&ctx->base);
 334     return NULL;
 335 }