git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/rtmpdh.c

   1 /*
   2  * RTMP Diffie-Hellmann utilities
   3  * Copyright (c) 2009 Andrej Stepanchuk
   4  * Copyright (c) 2009-2010 Howard Chu
   5  * Copyright (c) 2012 Samuel Pitoiset
   6  *
   7  * This file is part of Libav.
   8  *
   9  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * RTMP Diffie-Hellmann utilities
  27  */
  28
  29 #include <stdint.h>
  30 #include <string.h>
  31
  32 #include "config.h"
  33
  34 #include "libavutil/attributes.h"
  35 #include "libavutil/error.h"
  36 #include "libavutil/mem.h"
  37 #include "libavutil/random_seed.h"
  38
  39 #include "rtmpdh.h"
  40
  41 #define P1024                                          \
  42     "FFFFFFFFFFFFFFFFC90FDAA22168C234C4C6628B80DC1CD1" \
  43     "29024E088A67CC74020BBEA63B139B22514A08798E3404DD" \
  44     "EF9519B3CD3A431B302B0A6DF25F14374FE1356D6D51C245" \
  45     "E485B576625E7EC6F44C42E9A637ED6B0BFF5CB6F406B7ED" \
  46     "EE386BFB5A899FA5AE9F24117C4B1FE649286651ECE65381" \
  47     "FFFFFFFFFFFFFFFF"
  48
  49 #define Q1024                                          \
  50     "7FFFFFFFFFFFFFFFE487ED5110B4611A62633145C06E0E68" \
  51     "948127044533E63A0105DF531D89CD9128A5043CC71A026E" \
  52     "F7CA8CD9E69D218D98158536F92F8A1BA7F09AB6B6A8E122" \
  53     "F242DABB312F3F637A262174D31BF6B585FFAE5B7A035BF6" \
  54     "F71C35FDAD44CFD2D74F9208BE258FF324943328F67329C0" \
  55     "FFFFFFFFFFFFFFFF"
  56
  57 #if CONFIG_GMP
  58 #define bn_new(bn)                      \
  59     do {                                \
  60         bn = av_malloc(sizeof(*bn));    \
  61         if (bn)                         \
  62             mpz_init2(bn, 1);           \
  63     } while (0)
  64 #define bn_free(bn)     \
  65     do {                \
  66         mpz_clear(bn);  \
  67         av_free(bn);    \
  68     } while (0)
  69 #define bn_set_word(bn, w)          mpz_set_ui(bn, w)
  70 #define bn_cmp(a, b)                mpz_cmp(a, b)
  71 #define bn_copy(to, from)           mpz_set(to, from)
  72 #define bn_sub_word(bn, w)          mpz_sub_ui(bn, bn, w)
  73 #define bn_cmp_1(bn)                mpz_cmp_ui(bn, 1)
  74 #define bn_num_bytes(bn)            (mpz_sizeinbase(bn, 2) + 7) / 8
  75 #define bn_bn2bin(bn, buf, len)                     \
  76     do {                                            \
  77         memset(buf, 0, len);                        \
  78         if (bn_num_bytes(bn) <= len)                \
  79             mpz_export(buf, NULL, 1, 1, 0, 0, bn);  \
  80     } while (0)
  81 #define bn_bin2bn(bn, buf, len)                     \
  82     do {                                            \
  83         bn_new(bn);                                 \
  84         if (bn)                                     \
  85             mpz_import(bn, len, 1, 1, 0, 0, buf);   \
  86     } while (0)
  87 #define bn_hex2bn(bn, buf, ret)                     \
  88     do {                                            \
  89         bn_new(bn);                                 \
  90         if (bn)                                     \
  91             ret = (mpz_set_str(bn, buf, 16) == 0);  \
  92         else                                        \
  93             ret = 1;                                \
  94     } while (0)
  95 #define bn_random(bn, num_bits)                       \
  96     do {                                              \
  97         int bits = num_bits;                          \
  98         mpz_set_ui(bn, 0);                            \
  99         for (bits = num_bits; bits > 0; bits -= 32) { \
 100             mpz_mul_2exp(bn, bn, 32);                 \
 101             mpz_add_ui(bn, bn, av_get_random_seed()); \
 102         }                                             \
 103         mpz_fdiv_r_2exp(bn, bn, num_bits);            \
 104     } while (0)
 105 static int bn_modexp(FFBigNum bn, FFBigNum y, FFBigNum q, FFBigNum p)
 106 {
 107     mpz_powm(bn, y, q, p);
 108     return 0;
 109 }
 110 #elif CONFIG_OPENSSL
 111 #define bn_new(bn)                  bn = BN_new()
 112 #define bn_free(bn)                 BN_free(bn)
 113 #define bn_set_word(bn, w)          BN_set_word(bn, w)
 114 #define bn_cmp(a, b)                BN_cmp(a, b)
 115 #define bn_copy(to, from)           BN_copy(to, from)
 116 #define bn_sub_word(bn, w)          BN_sub_word(bn, w)
 117 #define bn_cmp_1(bn)                BN_cmp(bn, BN_value_one())
 118 #define bn_num_bytes(bn)            BN_num_bytes(bn)
 119 #define bn_bn2bin(bn, buf, len)     BN_bn2bin(bn, buf)
 120 #define bn_bin2bn(bn, buf, len)     bn = BN_bin2bn(buf, len, 0)
 121 #define bn_hex2bn(bn, buf, ret)     ret = BN_hex2bn(&bn, buf)
 122 #define bn_random(bn, num_bits)     BN_rand(bn, num_bits, 0, 0)
 123 static int bn_modexp(FFBigNum bn, FFBigNum y, FFBigNum q, FFBigNum p)
 124 {
 125     BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
 126     if (!ctx)
 127         return AVERROR(ENOMEM);
 128     if (!BN_mod_exp(bn, y, q, p, ctx)) {
 129         BN_CTX_free(ctx);
 130         return AVERROR(EINVAL);
 131     }
 132     BN_CTX_free(ctx);
 133     return 0;
 134 }
 135 #endif
 136
 137 #define MAX_BYTES 18000
 138
 139 #define dh_new()                    av_mallocz(sizeof(FF_DH))
 140
 141 static FFBigNum dh_generate_key(FF_DH *dh)
 142 {
 143     int num_bytes;
 144
 145     num_bytes = bn_num_bytes(dh->p) - 1;
 146     if (num_bytes <= 0 || num_bytes > MAX_BYTES)
 147         return NULL;
 148
 149     bn_new(dh->priv_key);
 150     if (!dh->priv_key)
 151         return NULL;
 152     bn_random(dh->priv_key, 8 * num_bytes);
 153
 154     bn_new(dh->pub_key);
 155     if (!dh->pub_key) {
 156         bn_free(dh->priv_key);
 157         return NULL;
 158     }
 159
 160     if (bn_modexp(dh->pub_key, dh->g, dh->priv_key, dh->p) < 0)
 161         return NULL;
 162
 163     return dh->pub_key;
 164 }
 165
 166 static int dh_compute_key(FF_DH *dh, FFBigNum pub_key_bn,
 167                           uint32_t secret_key_len, uint8_t *secret_key)
 168 {
 169     FFBigNum k;
 170     int ret;
 171
 172     bn_new(k);
 173     if (!k)
 174         return -1;
 175
 176     if ((ret = bn_modexp(k, pub_key_bn, dh->priv_key, dh->p)) < 0) {
 177         bn_free(k);
 178         return ret;
 179     }
 180     bn_bn2bin(k, secret_key, secret_key_len);
 181     bn_free(k);
 182
 183     /* return the length of the shared secret key like DH_compute_key */
 184     return secret_key_len;
 185 }
 186
 187 void ff_dh_free(FF_DH *dh)
 188 {
 189     if (!dh)
 190         return;
 191     bn_free(dh->p);
 192     bn_free(dh->g);
 193     bn_free(dh->pub_key);
 194     bn_free(dh->priv_key);
 195     av_free(dh);
 196 }
 197
 198 static int dh_is_valid_public_key(FFBigNum y, FFBigNum p, FFBigNum q)
 199 {
 200     FFBigNum bn = NULL;
 201     int ret = AVERROR(EINVAL);
 202
 203     bn_new(bn);
 204     if (!bn)
 205         return AVERROR(ENOMEM);
 206
 207     /* y must lie in [2, p - 1] */
 208     bn_set_word(bn, 1);
 209     if (!bn_cmp(y, bn))
 210         goto fail;
 211
 212     /* bn = p - 2 */
 213     bn_copy(bn, p);
 214     bn_sub_word(bn, 1);
 215     if (!bn_cmp(y, bn))
 216         goto fail;
 217
 218     /* Verify with Sophie-Germain prime
 219      *
 220      * This is a nice test to make sure the public key position is calculated
 221      * correctly. This test will fail in about 50% of the cases if applied to
 222      * random data.
 223      */
 224     /* y must fulfill y^q mod p = 1 */
 225     if ((ret = bn_modexp(bn, y, q, p)) < 0)
 226         goto fail;
 227
 228     ret = AVERROR(EINVAL);
 229     if (bn_cmp_1(bn))
 230         goto fail;
 231
 232     ret = 0;
 233 fail:
 234     bn_free(bn);
 235
 236     return ret;
 237 }
 238
 239 av_cold FF_DH *ff_dh_init(int key_len)
 240 {
 241     FF_DH *dh;
 242     int ret;
 243
 244     if (!(dh = dh_new()))
 245         return NULL;
 246
 247     bn_new(dh->g);
 248     if (!dh->g)
 249         goto fail;
 250
 251     bn_hex2bn(dh->p, P1024, ret);
 252     if (!ret)
 253         goto fail;
 254
 255     bn_set_word(dh->g, 2);
 256     dh->length = key_len;
 257
 258     return dh;
 259
 260 fail:
 261     ff_dh_free(dh);
 262
 263     return NULL;
 264 }
 265
 266 int ff_dh_generate_public_key(FF_DH *dh)
 267 {
 268     int ret = 0;
 269
 270     while (!ret) {
 271         FFBigNum q1 = NULL;
 272
 273         if (!dh_generate_key(dh))
 274             return AVERROR(EINVAL);
 275
 276         bn_hex2bn(q1, Q1024, ret);
 277         if (!ret)
 278             return AVERROR(ENOMEM);
 279
 280         ret = dh_is_valid_public_key(dh->pub_key, dh->p, q1);
 281         bn_free(q1);
 282
 283         if (!ret) {
 284             /* the public key is valid */
 285             break;
 286         }
 287     }
 288
 289     return ret;
 290 }
 291
 292 int ff_dh_write_public_key(FF_DH *dh, uint8_t *pub_key, int pub_key_len)
 293 {
 294     int len;
 295
 296     /* compute the length of the public key */
 297     len = bn_num_bytes(dh->pub_key);
 298     if (len <= 0 || len > pub_key_len)
 299         return AVERROR(EINVAL);
 300
 301     /* convert the public key value into big-endian form */
 302     memset(pub_key, 0, pub_key_len);
 303     bn_bn2bin(dh->pub_key, pub_key + pub_key_len - len, len);
 304
 305     return 0;
 306 }
 307
 308 int ff_dh_compute_shared_secret_key(FF_DH *dh, const uint8_t *pub_key,
 309                                     int pub_key_len, uint8_t *secret_key,
 310                                     int secret_key_len)
 311 {
 312     FFBigNum q1 = NULL, pub_key_bn = NULL;
 313     int ret;
 314
 315     /* convert the big-endian form of the public key into a bignum */
 316     bn_bin2bn(pub_key_bn, pub_key, pub_key_len);
 317     if (!pub_key_bn)
 318         return AVERROR(ENOMEM);
 319
 320     /* convert the string containing a hexadecimal number into a bignum */
 321     bn_hex2bn(q1, Q1024, ret);
 322     if (!ret) {
 323         ret = AVERROR(ENOMEM);
 324         goto fail;
 325     }
 326
 327     /* when the public key is valid we have to compute the shared secret key */
 328     if ((ret = dh_is_valid_public_key(pub_key_bn, dh->p, q1)) < 0) {
 329         goto fail;
 330     } else if ((ret = dh_compute_key(dh, pub_key_bn, secret_key_len,
 331                                      secret_key)) < 0) {
 332         ret = AVERROR(EINVAL);
 333         goto fail;
 334     }
 335
 336 fail:
 337     bn_free(pub_key_bn);
 338     bn_free(q1);
 339
 340     return ret;
 341 }