src/cipher.cpp

   1 /*
   2  *  anytun
   3  *
   4  *  The secure anycast tunneling protocol (satp) defines a protocol used
   5  *  for communication between any combination of unicast and anycast
   6  *  tunnel endpoints.  It has less protocol overhead than IPSec in Tunnel
   7  *  mode and allows tunneling of every ETHER TYPE protocol (e.g.
   8  *  ethernet, ip, arp ...). satp directly includes cryptography and
   9  *  message authentication based on the methods used by SRTP.  It is
  10  *  intended to deliver a generic, scaleable and secure solution for
  11  *  tunneling and relaying of packets of any protocol.
  12  *
  13  *
  14  *  Copyright (C) 2007-2014 Markus Grüneis, Othmar Gsenger, Erwin Nindl,
  15  *                          Christian Pointner <satp@wirdorange.org>
  16  *
  17  *  This file is part of Anytun.
  18  *
  19  *  Anytun is free software: you can redistribute it and/or modify
  20  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  21  *  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  22  *  any later version.
  23  *
  24  *  Anytun is distributed in the hope that it will be useful,
  25  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  26  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  27  *  GNU General Public License for more details.
  28  *
  29  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  30  *  along with Anytun.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  31  *
  32  *  In addition, as a special exception, the copyright holders give
  33  *  permission to link the code of portions of this program with the
  34  *  OpenSSL library under certain conditions as described in each
  35  *  individual source file, and distribute linked combinations
  36  *  including the two.
  37  *  You must obey the GNU General Public License in all respects
  38  *  for all of the code used other than OpenSSL.  If you modify
  39  *  file(s) with this exception, you may extend this exception to your
  40  *  version of the file(s), but you are not obligated to do so.  If you
  41  *  do not wish to do so, delete this exception statement from your
  42  *  version.  If you delete this exception statement from all source
  43  *  files in the program, then also delete it here.
  44  */
  45
  46 #include <stdexcept>
  47 #include <iostream>
  48 #include <string>
  49 #include <cstdio>
  50 #include <cstring>
  51
  52 #include "endian.h"
  53
  54 #include "cipher.h"
  55 #if defined(USE_NETTLE)
  56 #include <nettle/ctr.h>
  57 #endif
  58
  59 #include "log.h"
  60 #include "anytunError.h"
  61
  62 void Cipher::encrypt(KeyDerivation& kd, PlainPacket& in, EncryptedPacket& out, seq_nr_t seq_nr, sender_id_t sender_id, mux_t mux)
  63 {
  64   uint32_t len = cipher(kd, in, in.getLength(), out.getPayload(), out.getPayloadLength(), seq_nr, sender_id, mux);
  65   out.setSenderId(sender_id);
  66   out.setSeqNr(seq_nr);
  67   out.setMux(mux);
  68   out.setPayloadLength(len);
  69 }
  70
  71 void Cipher::decrypt(KeyDerivation& kd, EncryptedPacket& in, PlainPacket& out)
  72 {
  73   uint32_t len = decipher(kd, in.getPayload() , in.getPayloadLength(), out, out.getLength(), in.getSeqNr(), in.getSenderId(), in.getMux());
  74   out.setLength(len);
  75 }
  76
  77
  78 //******* NullCipher *******
  79
  80 uint32_t NullCipher::cipher(KeyDerivation& kd, uint8_t* in, uint32_t ilen, uint8_t* out, uint32_t olen, seq_nr_t seq_nr, sender_id_t sender_id, mux_t mux)
  81 {
  82   std::memcpy(out, in, (ilen < olen) ? ilen : olen);
  83   return (ilen < olen) ? ilen : olen;
  84 }
  85
  86 uint32_t NullCipher::decipher(KeyDerivation& kd, uint8_t* in, uint32_t ilen, uint8_t* out, uint32_t olen, seq_nr_t seq_nr, sender_id_t sender_id, mux_t mux)
  87 {
  88   std::memcpy(out, in, (ilen < olen) ? ilen : olen);
  89   return (ilen < olen) ? ilen : olen;
  90 }
  91
  92 #ifndef NO_CRYPT
  93 //****** AesIcmCipher ******
  94
  95 AesIcmCipher::AesIcmCipher(kd_dir_t d) : Cipher(d), key_(uint32_t(DEFAULT_KEY_LENGTH/8)), salt_(uint32_t(SALT_LENGTH))
  96 {
  97   init();
  98 }
  99
 100 AesIcmCipher::AesIcmCipher(kd_dir_t d, uint16_t key_length) : Cipher(d), key_(uint32_t(key_length/8)), salt_(uint32_t(SALT_LENGTH))
 101 {
 102   init(key_length);
 103 }
 104
 105 void AesIcmCipher::init(uint16_t key_length)
 106 {
 107 #if defined(USE_SSL_CRYPTO)
 108     // nothing here
 109 #elif defined(USE_NETTLE)
 110     // nothing here
 111 #else  // USE_GCRYPT is the default
 112   handle_ = NULL;
 113   int algo;
 114   switch(key_length) {
 115   case 128:
 116     algo = GCRY_CIPHER_AES128;
 117     break;
 118   case 192:
 119     algo = GCRY_CIPHER_AES192;
 120     break;
 121   case 256:
 122     algo = GCRY_CIPHER_AES256;
 123     break;
 124   default: {
 125     cLog.msg(Log::PRIO_ERROR) << "AesIcmCipher::AesIcmCipher: cipher key length of " << key_length << " Bits is not supported";
 126     return;
 127   }
 128   }
 129
 130   gcry_error_t err = gcry_cipher_open(&handle_, algo, GCRY_CIPHER_MODE_CTR, 0);
 131   if(err) {
 132     cLog.msg(Log::PRIO_ERROR) << "AesIcmCipher::AesIcmCipher: Failed to open cipher" << AnytunGpgError(err);
 133   }
 134 #endif
 135 }
 136
 137
 138 AesIcmCipher::~AesIcmCipher()
 139 {
 140 #if defined(USE_SSL_CRYPTO)
 141     // nothing here
 142 #elif defined(USE_NETTLE)
 143     // nothing here
 144 #else  // USE_GCRYPT is the default
 145   if(handle_) {
 146     gcry_cipher_close(handle_);
 147   }
 148 #endif
 149 }
 150
 151 uint32_t AesIcmCipher::cipher(KeyDerivation& kd, uint8_t* in, uint32_t ilen, uint8_t* out, uint32_t olen, seq_nr_t seq_nr, sender_id_t sender_id, mux_t mux)
 152 {
 153   calc(kd, in, ilen, out, olen, seq_nr, sender_id, mux);
 154   return (ilen < olen) ? ilen : olen;
 155 }
 156
 157 uint32_t AesIcmCipher::decipher(KeyDerivation& kd, uint8_t* in, uint32_t ilen, uint8_t* out, uint32_t olen, seq_nr_t seq_nr, sender_id_t sender_id, mux_t mux)
 158 {
 159   calc(kd, in, ilen, out, olen, seq_nr, sender_id, mux);
 160   return (ilen < olen) ? ilen : olen;
 161 }
 162
 163 void AesIcmCipher::calcCtr(KeyDerivation& kd, seq_nr_t seq_nr, sender_id_t sender_id, mux_t mux)
 164 {
 165   kd.generate(dir_, LABEL_SALT, seq_nr, salt_);
 166
 167   std::memcpy(ctr_.salt_.buf_, salt_.getBuf(), SALT_LENGTH);
 168   ctr_.salt_.zero_ = 0;
 169   ctr_.params_.mux_ ^= MUX_T_HTON(mux);
 170   ctr_.params_.sender_id_ ^= SENDER_ID_T_HTON(sender_id);
 171   ctr_.params_.seq_nr_ ^= SEQ_NR_T_HTON(seq_nr);
 172
 173   return;
 174 }
 175
 176 void AesIcmCipher::calc(KeyDerivation& kd, uint8_t* in, uint32_t ilen, uint8_t* out, uint32_t olen, seq_nr_t seq_nr, sender_id_t sender_id, mux_t mux)
 177 {
 178 #if defined(USE_GCRYPT)
 179   if(!handle_) {
 180     return;
 181   }
 182 #endif
 183
 184   kd.generate(dir_, LABEL_ENC, seq_nr, key_);
 185 #if defined(USE_SSL_CRYPTO)
 186   int ret = AES_set_encrypt_key(key_.getBuf(), key_.getLength()*8, &aes_key_);
 187   if(ret) {
 188     cLog.msg(Log::PRIO_ERROR) << "AesIcmCipher: Failed to set cipher ssl key (code: " << ret << ")";
 189     return;
 190   }
 191 #elif defined(USE_NETTLE)
 192   aes_set_encrypt_key(&ctx_, key_.getLength(), key_.getBuf());
 193 #else  // USE_GCRYPT is the default
 194   gcry_error_t err = gcry_cipher_setkey(handle_, key_.getBuf(), key_.getLength());
 195   if(err) {
 196     cLog.msg(Log::PRIO_ERROR) << "AesIcmCipher: Failed to set cipher key: " << AnytunGpgError(err);
 197     return;
 198   }
 199 #endif
 200
 201   calcCtr(kd, seq_nr, sender_id, mux);
 202
 203 #if defined(USE_SSL_CRYPTO)
 204   if(CTR_LENGTH != AES_BLOCK_SIZE) {
 205     cLog.msg(Log::PRIO_ERROR) << "AesIcmCipher: Failed to set cipher CTR: size doesn't fit";
 206     return;
 207   }
 208   unsigned int num = 0;
 209   std::memset(ecount_buf_, 0, AES_BLOCK_SIZE);
 210   AES_ctr128_encrypt(in, out, (ilen < olen) ? ilen : olen, &aes_key_, ctr_.buf_, ecount_buf_, &num);
 211 #elif defined(USE_NETTLE)
 212   if(CTR_LENGTH != AES_BLOCK_SIZE) {
 213     cLog.msg(Log::PRIO_ERROR) << "AesIcmCipher: Failed to set cipher CTR: size doesn't fit";
 214     return;
 215   }
 216   ctr_crypt(&ctx_, (nettle_crypt_func *)(aes_encrypt), AES_BLOCK_SIZE, ctr_.buf_, (ilen < olen) ? ilen : olen, out, in);
 217 #else  // USE_GCRYPT is the default
 218   err = gcry_cipher_setctr(handle_, ctr_.buf_, CTR_LENGTH);
 219   if(err) {
 220     cLog.msg(Log::PRIO_ERROR) << "AesIcmCipher: Failed to set cipher CTR: " << AnytunGpgError(err);
 221     return;
 222   }
 223
 224   err = gcry_cipher_encrypt(handle_, out, olen, in, ilen);
 225   if(err) {
 226     cLog.msg(Log::PRIO_ERROR) << "AesIcmCipher: Failed to de/encrypt packet: " << AnytunGpgError(err);
 227     return;
 228   }
 229 #endif
 230 }
 231 #endif
 232