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 "config.h"
  30 #include "rtmpdh.h"
  31 #include "libavutil/random_seed.h"
  32
  33 #define P1024                                          \
  34     "FFFFFFFFFFFFFFFFC90FDAA22168C234C4C6628B80DC1CD1" \
  35     "29024E088A67CC74020BBEA63B139B22514A08798E3404DD" \
  36     "EF9519B3CD3A431B302B0A6DF25F14374FE1356D6D51C245" \
  37     "E485B576625E7EC6F44C42E9A637ED6B0BFF5CB6F406B7ED" \
  38     "EE386BFB5A899FA5AE9F24117C4B1FE649286651ECE65381" \
  39     "FFFFFFFFFFFFFFFF"
  40
  41 #define Q1024                                          \
  42     "7FFFFFFFFFFFFFFFE487ED5110B4611A62633145C06E0E68" \
  43     "948127044533E63A0105DF531D89CD9128A5043CC71A026E" \
  44     "F7CA8CD9E69D218D98158536F92F8A1BA7F09AB6B6A8E122" \
  45     "F242DABB312F3F637A262174D31BF6B585FFAE5B7A035BF6" \
  46     "F71C35FDAD44CFD2D74F9208BE258FF324943328F67329C0" \
  47     "FFFFFFFFFFFFFFFF"
  48
  49 #if CONFIG_NETTLE || CONFIG_GCRYPT
  50 #if CONFIG_NETTLE
  51 #define bn_new(bn)                      \
  52     do {                                \
  53         bn = av_malloc(sizeof(*bn));    \
  54         if (bn)                         \
  55             mpz_init2(bn, 1);           \
  56     } while (0)
  57 #define bn_free(bn)     \
  58     do {                \
  59         mpz_clear(bn);  \
  60         av_free(bn);    \
  61     } while (0)
  62 #define bn_set_word(bn, w)          mpz_set_ui(bn, w)
  63 #define bn_cmp(a, b)                mpz_cmp(a, b)
  64 #define bn_copy(to, from)           mpz_set(to, from)
  65 #define bn_sub_word(bn, w)          mpz_sub_ui(bn, bn, w)
  66 #define bn_cmp_1(bn)                mpz_cmp_ui(bn, 1)
  67 #define bn_num_bytes(bn)            (mpz_sizeinbase(bn, 2) + 7) / 8
  68 #define bn_bn2bin(bn, buf, len)     nettle_mpz_get_str_256(len, buf, bn)
  69 #define bn_bin2bn(bn, buf, len)                     \
  70     do {                                            \
  71         bn_new(bn);                                 \
  72         if (bn)                                     \
  73             nettle_mpz_set_str_256_u(bn, len, buf); \
  74     } while (0)
  75 #define bn_hex2bn(bn, buf, ret)                     \
  76     do {                                            \
  77         bn_new(bn);                                 \
  78         if (bn)                                     \
  79             ret = (mpz_set_str(bn, buf, 16) == 0);  \
  80         else                                        \
  81             ret = 1;                                \
  82     } while (0)
  83 #define bn_modexp(bn, y, q, p)      mpz_powm(bn, y, q, p)
  84 #define bn_random(bn, num_bytes)                    \
  85     do {                                            \
  86         gmp_randstate_t rs;                         \
  87         gmp_randinit_mt(rs);                        \
  88         gmp_randseed_ui(rs, av_get_random_seed());  \
  89         mpz_urandomb(bn, rs, num_bytes);            \
  90         gmp_randclear(rs);                          \
  91     } while (0)
  92 #elif CONFIG_GCRYPT
  93 #define bn_new(bn)                  bn = gcry_mpi_new(1)
  94 #define bn_free(bn)                 gcry_mpi_release(bn)
  95 #define bn_set_word(bn, w)          gcry_mpi_set_ui(bn, w)
  96 #define bn_cmp(a, b)                gcry_mpi_cmp(a, b)
  97 #define bn_copy(to, from)           gcry_mpi_set(to, from)
  98 #define bn_sub_word(bn, w)          gcry_mpi_sub_ui(bn, bn, w)
  99 #define bn_cmp_1(bn)                gcry_mpi_cmp_ui(bn, 1)
 100 #define bn_num_bytes(bn)            (gcry_mpi_get_nbits(bn) + 7) / 8
 101 #define bn_bn2bin(bn, buf, len)     gcry_mpi_print(GCRYMPI_FMT_USG, buf, len, NULL, bn)
 102 #define bn_bin2bn(bn, buf, len)     gcry_mpi_scan(&bn, GCRYMPI_FMT_USG, buf, len, NULL)
 103 #define bn_hex2bn(bn, buf, ret)     ret = (gcry_mpi_scan(&bn, GCRYMPI_FMT_HEX, buf, 0, 0) == 0)
 104 #define bn_modexp(bn, y, q, p)      gcry_mpi_powm(bn, y, q, p)
 105 #define bn_random(bn, num_bytes)    gcry_mpi_randomize(bn, num_bytes, GCRY_WEAK_RANDOM)
 106 #endif
 107
 108 #define MAX_BYTES 18000
 109
 110 #define dh_new()                    av_malloc(sizeof(FF_DH))
 111
 112 static FFBigNum dh_generate_key(FF_DH *dh)
 113 {
 114     int num_bytes;
 115
 116     num_bytes = bn_num_bytes(dh->p) - 1;
 117     if (num_bytes <= 0 || num_bytes > MAX_BYTES)
 118         return NULL;
 119
 120     bn_new(dh->priv_key);
 121     if (!dh->priv_key)
 122         return NULL;
 123     bn_random(dh->priv_key, num_bytes);
 124
 125     bn_new(dh->pub_key);
 126     if (!dh->pub_key) {
 127         bn_free(dh->priv_key);
 128         return NULL;
 129     }
 130
 131     bn_modexp(dh->pub_key, dh->g, dh->priv_key, dh->p);
 132
 133     return dh->pub_key;
 134 }
 135
 136 static int dh_compute_key(FF_DH *dh, FFBigNum pub_key_bn,
 137                           uint32_t pub_key_len, uint8_t *secret_key)
 138 {
 139     FFBigNum k;
 140     int num_bytes;
 141
 142     num_bytes = bn_num_bytes(dh->p);
 143     if (num_bytes <= 0 || num_bytes > MAX_BYTES)
 144         return -1;
 145
 146     bn_new(k);
 147     if (!k)
 148         return -1;
 149
 150     bn_modexp(k, pub_key_bn, dh->priv_key, dh->p);
 151     bn_bn2bin(k, secret_key, pub_key_len);
 152     bn_free(k);
 153
 154     /* return the length of the shared secret key like DH_compute_key */
 155     return pub_key_len;
 156 }
 157
 158 void ff_dh_free(FF_DH *dh)
 159 {
 160     bn_free(dh->p);
 161     bn_free(dh->g);
 162     bn_free(dh->pub_key);
 163     bn_free(dh->priv_key);
 164     av_free(dh);
 165 }
 166 #elif CONFIG_OPENSSL
 167 #define bn_new(bn)                  bn = BN_new()
 168 #define bn_free(bn)                 BN_free(bn)
 169 #define bn_set_word(bn, w)          BN_set_word(bn, w)
 170 #define bn_cmp(a, b)                BN_cmp(a, b)
 171 #define bn_copy(to, from)           BN_copy(to, from)
 172 #define bn_sub_word(bn, w)          BN_sub_word(bn, w)
 173 #define bn_cmp_1(bn)                BN_cmp(bn, BN_value_one())
 174 #define bn_num_bytes(bn)            BN_num_bytes(bn)
 175 #define bn_bn2bin(bn, buf, len)     BN_bn2bin(bn, buf)
 176 #define bn_bin2bn(bn, buf, len)     bn = BN_bin2bn(buf, len, 0)
 177 #define bn_hex2bn(bn, buf, ret)     ret = BN_hex2bn(&bn, buf)
 178 #define bn_modexp(bn, y, q, p)               \
 179     do {                                     \
 180         BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();          \
 181         if (!ctx)                            \
 182             return AVERROR(ENOMEM);          \
 183         if (!BN_mod_exp(bn, y, q, p, ctx)) { \
 184             BN_CTX_free(ctx);                \
 185             return AVERROR(EINVAL);          \
 186         }                                    \
 187         BN_CTX_free(ctx);                    \
 188     } while (0)
 189
 190 #define dh_new()                                DH_new()
 191 #define dh_generate_key(dh)                     DH_generate_key(dh)
 192 #define dh_compute_key(dh, pub, len, secret)    DH_compute_key(secret, pub, dh)
 193
 194 void ff_dh_free(FF_DH *dh)
 195 {
 196     DH_free(dh);
 197 }
 198 #endif
 199
 200 static int dh_is_valid_public_key(FFBigNum y, FFBigNum p, FFBigNum q)
 201 {
 202     FFBigNum bn = NULL;
 203     int ret = AVERROR(EINVAL);
 204
 205     bn_new(bn);
 206     if (!bn)
 207         return AVERROR(ENOMEM);
 208
 209     /* y must lie in [2, p - 1] */
 210     bn_set_word(bn, 1);
 211     if (!bn_cmp(y, bn))
 212         goto fail;
 213
 214     /* bn = p - 2 */
 215     bn_copy(bn, p);
 216     bn_sub_word(bn, 1);
 217     if (!bn_cmp(y, bn))
 218         goto fail;
 219
 220     /* Verify with Sophie-Germain prime
 221      *
 222      * This is a nice test to make sure the public key position is calculated
 223      * correctly. This test will fail in about 50% of the cases if applied to
 224      * random data.
 225      */
 226     /* y must fulfill y^q mod p = 1 */
 227     bn_modexp(bn, y, q, p);
 228
 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 {
 311     FFBigNum q1 = NULL, pub_key_bn = NULL;
 312     int ret;
 313
 314     /* convert the big-endian form of the public key into a bignum */
 315     bn_bin2bn(pub_key_bn, pub_key, pub_key_len);
 316     if (!pub_key_bn)
 317         return AVERROR(ENOMEM);
 318
 319     /* convert the string containing a hexadecimal number into a bignum */
 320     bn_hex2bn(q1, Q1024, ret);
 321     if (!ret) {
 322         ret = AVERROR(ENOMEM);
 323         goto fail;
 324     }
 325
 326     /* when the public key is valid we have to compute the shared secret key */
 327     if ((ret = dh_is_valid_public_key(pub_key_bn, dh->p, q1)) < 0) {
 328         goto fail;
 329     } else if ((ret = dh_compute_key(dh, pub_key_bn, pub_key_len,
 330                                      secret_key)) < 0) {
 331         ret = AVERROR(EINVAL);
 332         goto fail;
 333     }
 334
 335 fail:
 336     bn_free(pub_key_bn);
 337     bn_free(q1);
 338
 339     return ret;
 340 }
 341