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Annotation of src/usr.bin/signify/signify.c, Revision 1.16

1.16    ! tedu        1: /* $OpenBSD: signify.c,v 1.15 2014/01/08 07:04:29 espie Exp $ */
1.1       tedu        2: /*
                      3:  * Copyright (c) 2013 Ted Unangst <tedu@openbsd.org>
                      4:  *
                      5:  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
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                     16:  */
                     17: #include <sys/stat.h>
                     18:
                     19: #include <netinet/in.h>
                     20: #include <resolv.h>
                     21:
                     22: #include <stdint.h>
                     23: #include <fcntl.h>
                     24: #include <string.h>
                     25: #include <stdio.h>
                     26: #include <err.h>
                     27: #include <unistd.h>
                     28: #include <readpassphrase.h>
                     29: #include <util.h>
                     30: #include <sha2.h>
                     31:
                     32: #include "crypto_api.h"
                     33:
                     34: #define SIGBYTES crypto_sign_ed25519_BYTES
                     35: #define SECRETBYTES crypto_sign_ed25519_SECRETKEYBYTES
                     36: #define PUBLICBYTES crypto_sign_ed25519_PUBLICKEYBYTES
                     37:
                     38: #define PKALG "Ed"
                     39: #define KDFALG "BK"
1.13      tedu       40: #define FPLEN 8
                     41:
                     42: #define COMMENTHDR "untrusted comment:"
                     43: #define COMMENTHDRLEN 18
1.1       tedu       44:
                     45: struct enckey {
                     46:        uint8_t pkalg[2];
                     47:        uint8_t kdfalg[2];
                     48:        uint32_t kdfrounds;
                     49:        uint8_t salt[16];
                     50:        uint8_t checksum[8];
1.13      tedu       51:        uint8_t fingerprint[FPLEN];
1.1       tedu       52:        uint8_t seckey[SECRETBYTES];
                     53: };
                     54:
                     55: struct pubkey {
                     56:        uint8_t pkalg[2];
1.13      tedu       57:        uint8_t fingerprint[FPLEN];
1.1       tedu       58:        uint8_t pubkey[PUBLICBYTES];
                     59: };
                     60:
                     61: struct sig {
                     62:        uint8_t pkalg[2];
1.13      tedu       63:        uint8_t fingerprint[FPLEN];
1.1       tedu       64:        uint8_t sig[SIGBYTES];
                     65: };
                     66:
                     67: extern char *__progname;
                     68:
                     69: static void
                     70: usage(void)
                     71: {
1.9       espie      72:        fprintf(stderr, "usage:"
1.15      espie      73: #ifndef VERIFYONLY
1.9       espie      74:            "\t%s [-n] -p pubkey -s seckey -G\n"
1.16    ! tedu       75:            "\t%s [-e] [-o output] -s seckey -S input\n"
1.15      espie      76: #endif
1.16    ! tedu       77:            "\t%s [-e] [-o output] -p pubkey -V input\n",
1.15      espie      78: #ifndef VERIFYONLY
                     79:            __progname, __progname,
                     80: #endif
                     81:            __progname);
1.1       tedu       82:        exit(1);
                     83: }
                     84:
                     85: static int
                     86: xopen(const char *fname, int flags, mode_t mode)
                     87: {
                     88:        int fd;
                     89:
                     90:        fd = open(fname, flags, mode);
                     91:        if (fd == -1)
                     92:                err(1, "open %s", fname);
                     93:        return fd;
                     94: }
                     95:
                     96: static void *
                     97: xmalloc(size_t len)
                     98: {
                     99:        void *p;
                    100:
                    101:        p = malloc(len);
                    102:        if (!p)
                    103:                err(1, "malloc %zu", len);
                    104:        return p;
                    105: }
                    106:
                    107: static void
1.7       espie     108: readall(int fd, void *buf, size_t len, const char *filename)
1.1       tedu      109: {
1.11      tedu      110:        ssize_t x;
                    111:
                    112:        x = read(fd, buf, len);
1.7       espie     113:        if (x == -1) {
                    114:                err(1, "read from %s", filename);
                    115:        } else if (x != len) {
                    116:                errx(1, "short read from %s", filename);
                    117:        }
1.1       tedu      118: }
                    119:
1.16    ! tedu      120: static size_t
        !           121: parseb64file(const char *filename, char *b64, void *buf, size_t len)
        !           122: {
        !           123:        int rv;
        !           124:        char *commentend, *b64end;
        !           125:
        !           126:        commentend = strchr(b64, '\n');
        !           127:        if (!commentend || commentend - b64 <= COMMENTHDRLEN ||
        !           128:            memcmp(b64, COMMENTHDR, COMMENTHDRLEN))
        !           129:                errx(1, "invalid comment in %s; must start with '%s'",
        !           130:                    filename, COMMENTHDR);
        !           131:        b64end = strchr(commentend + 1, '\n');
        !           132:        if (!b64end)
        !           133:                errx(1, "missing new line after b64 in %s", filename);
        !           134:        *b64end = 0;
        !           135:        rv = b64_pton(commentend + 1, buf, len);
        !           136:        if (rv != len)
        !           137:                errx(1, "invalid b64 encoding in %s", filename);
        !           138:        if (memcmp(buf, PKALG, 2))
        !           139:                errx(1, "unsupported file %s", filename);
        !           140:        return b64end - b64 + 1;
        !           141: }
        !           142:
1.1       tedu      143: static void
                    144: readb64file(const char *filename, void *buf, size_t len)
                    145: {
                    146:        char b64[2048];
1.10      tedu      147:        int rv, fd;
1.1       tedu      148:
                    149:        fd = xopen(filename, O_RDONLY | O_NOFOLLOW, 0);
                    150:        memset(b64, 0, sizeof(b64));
                    151:        rv = read(fd, b64, sizeof(b64) - 1);
                    152:        if (rv == -1)
1.7       espie     153:                err(1, "read from %s", filename);
1.16    ! tedu      154:        parseb64file(filename, b64, buf, len);
1.1       tedu      155:        memset(b64, 0, sizeof(b64));
                    156:        close(fd);
                    157: }
                    158:
                    159: uint8_t *
                    160: readmsg(const char *filename, unsigned long long *msglenp)
                    161: {
                    162:        unsigned long long msglen;
                    163:        uint8_t *msg;
                    164:        struct stat sb;
                    165:        int fd;
                    166:
                    167:        fd = xopen(filename, O_RDONLY | O_NOFOLLOW, 0);
                    168:        fstat(fd, &sb);
                    169:        msglen = sb.st_size;
                    170:        if (msglen > (1UL << 30))
                    171:                errx(1, "msg too large in %s", filename);
                    172:        msg = xmalloc(msglen);
1.7       espie     173:        readall(fd, msg, msglen, filename);
1.1       tedu      174:        close(fd);
                    175:
                    176:        *msglenp = msglen;
                    177:        return msg;
                    178: }
                    179:
1.14      tedu      180: #ifndef VERIFYONLY
1.1       tedu      181: static void
1.7       espie     182: writeall(int fd, const void *buf, size_t len, const char *filename)
1.1       tedu      183: {
1.11      tedu      184:        ssize_t x;
                    185:
                    186:        x = write(fd, buf, len);
1.7       espie     187:        if (x == -1) {
                    188:                err(1, "write to %s", filename);
                    189:        } else if (x != len) {
                    190:                errx(1, "short write to %s", filename);
                    191:        }
1.1       tedu      192: }
                    193:
                    194: static void
1.16    ! tedu      195: appendall(const char *filename, const void *buf, size_t len)
        !           196: {
        !           197:        int fd;
        !           198:
        !           199:        fd = xopen(filename, O_NOFOLLOW | O_RDWR | O_APPEND, 0);
        !           200:        writeall(fd, buf, len, filename);
        !           201:        close(fd);
        !           202: }
        !           203:
        !           204: static void
1.1       tedu      205: writeb64file(const char *filename, const char *comment, const void *buf,
                    206:     size_t len, mode_t mode)
                    207: {
                    208:        char header[1024];
                    209:        char b64[1024];
                    210:        int fd, rv;
                    211:
                    212:        fd = xopen(filename, O_CREAT|O_EXCL|O_NOFOLLOW|O_RDWR, mode);
1.13      tedu      213:        snprintf(header, sizeof(header), "%s signify %s\n", COMMENTHDR,
                    214:            comment);
1.7       espie     215:        writeall(fd, header, strlen(header), filename);
1.8       espie     216:        if ((rv = b64_ntop(buf, len, b64, sizeof(b64)-1)) == -1)
1.1       tedu      217:                errx(1, "b64 encode failed");
1.8       espie     218:        b64[rv++] = '\n';
1.7       espie     219:        writeall(fd, b64, rv, filename);
1.1       tedu      220:        memset(b64, 0, sizeof(b64));
                    221:        close(fd);
                    222: }
                    223:
                    224: static void
                    225: kdf(uint8_t *salt, size_t saltlen, int rounds, uint8_t *key, size_t keylen)
                    226: {
                    227:        char pass[1024];
                    228:
                    229:        if (rounds == 0) {
                    230:                memset(key, 0, keylen);
                    231:                return;
                    232:        }
                    233:
                    234:        if (!readpassphrase("passphrase: ", pass, sizeof(pass), 0))
                    235:                errx(1, "readpassphrase");
                    236:        if (bcrypt_pbkdf(pass, strlen(pass), salt, saltlen, key,
                    237:            keylen, rounds) == -1)
                    238:                errx(1, "bcrypt pbkdf");
                    239:        memset(pass, 0, sizeof(pass));
                    240: }
                    241:
                    242: static void
                    243: signmsg(uint8_t *seckey, uint8_t *msg, unsigned long long msglen,
                    244:     uint8_t *sig)
                    245: {
                    246:        unsigned long long siglen;
                    247:        uint8_t *sigbuf;
                    248:
                    249:        sigbuf = xmalloc(msglen + SIGBYTES);
                    250:        crypto_sign_ed25519(sigbuf, &siglen, msg, msglen, seckey);
                    251:        memcpy(sig, sigbuf, SIGBYTES);
                    252:        free(sigbuf);
                    253: }
                    254:
                    255: static void
                    256: generate(const char *pubkeyfile, const char *seckeyfile, int rounds)
                    257: {
                    258:        uint8_t digest[SHA512_DIGEST_LENGTH];
                    259:        struct pubkey pubkey;
                    260:        struct enckey enckey;
                    261:        uint8_t xorkey[sizeof(enckey.seckey)];
1.13      tedu      262:        uint8_t fingerprint[FPLEN];
1.1       tedu      263:        SHA2_CTX ctx;
                    264:        int i;
                    265:
                    266:        crypto_sign_ed25519_keypair(pubkey.pubkey, enckey.seckey);
1.13      tedu      267:        arc4random_buf(fingerprint, sizeof(fingerprint));
1.1       tedu      268:
                    269:        SHA512Init(&ctx);
                    270:        SHA512Update(&ctx, enckey.seckey, sizeof(enckey.seckey));
                    271:        SHA512Final(digest, &ctx);
                    272:
                    273:        memcpy(enckey.pkalg, PKALG, 2);
                    274:        memcpy(enckey.kdfalg, KDFALG, 2);
                    275:        enckey.kdfrounds = htonl(rounds);
1.13      tedu      276:        memcpy(enckey.fingerprint, fingerprint, FPLEN);
1.1       tedu      277:        arc4random_buf(enckey.salt, sizeof(enckey.salt));
                    278:        kdf(enckey.salt, sizeof(enckey.salt), rounds, xorkey, sizeof(xorkey));
                    279:        memcpy(enckey.checksum, digest, sizeof(enckey.checksum));
                    280:        for (i = 0; i < sizeof(enckey.seckey); i++)
                    281:                enckey.seckey[i] ^= xorkey[i];
                    282:        memset(digest, 0, sizeof(digest));
                    283:        memset(xorkey, 0, sizeof(xorkey));
                    284:
                    285:        writeb64file(seckeyfile, "secret key", &enckey,
                    286:            sizeof(enckey), 0600);
                    287:        memset(&enckey, 0, sizeof(enckey));
                    288:
                    289:        memcpy(pubkey.pkalg, PKALG, 2);
1.13      tedu      290:        memcpy(pubkey.fingerprint, fingerprint, FPLEN);
1.1       tedu      291:        writeb64file(pubkeyfile, "public key", &pubkey,
                    292:            sizeof(pubkey), 0666);
                    293: }
                    294:
                    295: static void
1.16    ! tedu      296: sign(const char *seckeyfile, const char *msgfile, const char *sigfile,
        !           297:     int embedded)
1.1       tedu      298: {
                    299:        struct sig sig;
                    300:        uint8_t digest[SHA512_DIGEST_LENGTH];
                    301:        struct enckey enckey;
                    302:        uint8_t xorkey[sizeof(enckey.seckey)];
                    303:        uint8_t *msg;
                    304:        unsigned long long msglen;
                    305:        int i, rounds;
                    306:        SHA2_CTX ctx;
                    307:
                    308:        readb64file(seckeyfile, &enckey, sizeof(enckey));
                    309:
                    310:        if (memcmp(enckey.kdfalg, KDFALG, 2))
                    311:                errx(1, "unsupported KDF");
                    312:        rounds = ntohl(enckey.kdfrounds);
                    313:        kdf(enckey.salt, sizeof(enckey.salt), rounds, xorkey, sizeof(xorkey));
                    314:        for (i = 0; i < sizeof(enckey.seckey); i++)
                    315:                enckey.seckey[i] ^= xorkey[i];
                    316:        memset(xorkey, 0, sizeof(xorkey));
                    317:        SHA512Init(&ctx);
                    318:        SHA512Update(&ctx, enckey.seckey, sizeof(enckey.seckey));
                    319:        SHA512Final(digest, &ctx);
                    320:        if (memcmp(enckey.checksum, digest, sizeof(enckey.checksum)))
                    321:            errx(1, "incorrect passphrase");
                    322:        memset(digest, 0, sizeof(digest));
                    323:
1.16    ! tedu      324:        msg = readmsg(msgfile, &msglen);
1.1       tedu      325:
                    326:        signmsg(enckey.seckey, msg, msglen, sig.sig);
1.13      tedu      327:        memcpy(sig.fingerprint, enckey.fingerprint, FPLEN);
1.1       tedu      328:        memset(&enckey, 0, sizeof(enckey));
                    329:
                    330:        memcpy(sig.pkalg, PKALG, 2);
                    331:        writeb64file(sigfile, "signature", &sig, sizeof(sig), 0666);
1.16    ! tedu      332:        if (embedded)
        !           333:                appendall(sigfile, msg, msglen);
1.1       tedu      334:
                    335:        free(msg);
                    336: }
1.14      tedu      337: #endif
1.1       tedu      338:
                    339: static void
1.13      tedu      340: verifymsg(uint8_t *pubkey, uint8_t *msg, unsigned long long msglen,
                    341:     uint8_t *sig)
                    342: {
                    343:        uint8_t *sigbuf, *dummybuf;
                    344:        unsigned long long siglen, dummylen;
                    345:
                    346:        siglen = SIGBYTES + msglen;
                    347:        sigbuf = xmalloc(siglen);
                    348:        dummybuf = xmalloc(siglen);
                    349:        memcpy(sigbuf, sig, SIGBYTES);
                    350:        memcpy(sigbuf + SIGBYTES, msg, msglen);
                    351:        if (crypto_sign_ed25519_open(dummybuf, &dummylen, sigbuf, siglen,
                    352:            pubkey) == -1)
                    353:                errx(1, "signature verification failed");
                    354:        free(sigbuf);
                    355:        free(dummybuf);
                    356: }
                    357:
                    358:
                    359: static void
1.16    ! tedu      360: verify(const char *pubkeyfile, const char *msgfile, const char *sigfile,
        !           361:     int embedded)
1.1       tedu      362: {
                    363:        struct sig sig;
                    364:        struct pubkey pubkey;
1.16    ! tedu      365:        unsigned long long msglen, siglen = 0;
1.1       tedu      366:        uint8_t *msg;
1.16    ! tedu      367:        int fd;
        !           368:
        !           369:        msg = readmsg(embedded ? sigfile : msgfile, &msglen);
1.1       tedu      370:
                    371:        readb64file(pubkeyfile, &pubkey, sizeof(pubkey));
1.16    ! tedu      372:        if (embedded) {
        !           373:                siglen = parseb64file(sigfile, msg, &sig, sizeof(sig));
        !           374:                msg += siglen;
        !           375:                msglen -= siglen;
        !           376:        } else {
        !           377:                readb64file(sigfile, &sig, sizeof(sig));
        !           378:        }
1.13      tedu      379:
                    380:        if (memcmp(pubkey.fingerprint, sig.fingerprint, FPLEN))
                    381:                errx(1, "verification failed: checked against wrong key");
1.1       tedu      382:
1.16    ! tedu      383:        verifymsg(pubkey.pubkey, msg, msglen, sig.sig);
        !           384:        if (embedded) {
        !           385:                fd = xopen(msgfile, O_CREAT|O_EXCL|O_NOFOLLOW|O_RDWR, 0666);
        !           386:                writeall(fd, msg, msglen, msgfile);
        !           387:                close(fd);
        !           388:        }
1.1       tedu      389:
                    390:        printf("verified\n");
                    391:
1.16    ! tedu      392:        free(msg - siglen);
1.1       tedu      393: }
                    394:
                    395: int
                    396: main(int argc, char **argv)
                    397: {
1.16    ! tedu      398:        const char *pubkeyfile = NULL, *seckeyfile = NULL, *msgfile = NULL,
1.1       tedu      399:            *sigfile = NULL;
                    400:        char sigfilebuf[1024];
                    401:        int ch, rounds;
1.16    ! tedu      402:        int embedded = 0;
1.6       tedu      403:        enum {
                    404:                NONE,
                    405:                GENERATE,
                    406:                SIGN,
                    407:                VERIFY
                    408:        } verb = NONE;
                    409:
1.1       tedu      410:
                    411:        rounds = 42;
                    412:
1.16    ! tedu      413:        while ((ch = getopt(argc, argv, "GSVeno:p:s:")) != -1) {
1.1       tedu      414:                switch (ch) {
1.14      tedu      415: #ifndef VERIFYONLY
1.6       tedu      416:                case 'G':
                    417:                        if (verb)
                    418:                                usage();
                    419:                        verb = GENERATE;
                    420:                        break;
                    421:                case 'S':
                    422:                        if (verb)
                    423:                                usage();
                    424:                        verb = SIGN;
                    425:                        break;
1.14      tedu      426: #endif
1.6       tedu      427:                case 'V':
                    428:                        if (verb)
                    429:                                usage();
                    430:                        verb = VERIFY;
                    431:                        break;
1.16    ! tedu      432:                case 'e':
        !           433:                        embedded = 1;
        !           434:                        break;
1.6       tedu      435:                case 'n':
1.1       tedu      436:                        rounds = 0;
                    437:                        break;
1.6       tedu      438:                case 'o':
1.1       tedu      439:                        sigfile = optarg;
                    440:                        break;
1.6       tedu      441:                case 'p':
1.1       tedu      442:                        pubkeyfile = optarg;
                    443:                        break;
1.6       tedu      444:                case 's':
1.1       tedu      445:                        seckeyfile = optarg;
                    446:                        break;
                    447:                default:
                    448:                        usage();
                    449:                        break;
                    450:                }
                    451:        }
1.2       tedu      452:        argc -= optind;
1.9       espie     453:        argv += optind;
                    454:
1.15      espie     455: #ifdef VERIFYONLY
                    456:        if (verb != VERIFY)
                    457: #else
1.9       espie     458:        if (verb == NONE)
1.15      espie     459: #endif
1.1       tedu      460:                usage();
                    461:
1.14      tedu      462: #ifndef VERIFYONLY
1.6       tedu      463:        if (verb == GENERATE) {
1.9       espie     464:                if (!pubkeyfile || !seckeyfile || argc != 0)
1.1       tedu      465:                        usage();
                    466:                generate(pubkeyfile, seckeyfile, rounds);
1.14      tedu      467:        } else
                    468: #endif
                    469:        {
1.9       espie     470:                if (argc != 1)
1.1       tedu      471:                        usage();
1.9       espie     472:
1.16    ! tedu      473:                msgfile = argv[0];
1.9       espie     474:
                    475:                if (!sigfile) {
                    476:                        if (snprintf(sigfilebuf, sizeof(sigfilebuf), "%s.sig",
1.16    ! tedu      477:                            msgfile) >= sizeof(sigfilebuf))
1.9       espie     478:                                errx(1, "path too long");
                    479:                        sigfile = sigfilebuf;
                    480:                }
1.14      tedu      481: #ifndef VERIFYONLY
1.9       espie     482:                if (verb == SIGN) {
                    483:                        if (!seckeyfile)
                    484:                                usage();
1.16    ! tedu      485:                        sign(seckeyfile, msgfile, sigfile, embedded);
1.14      tedu      486:                } else
                    487: #endif
                    488:                if (verb == VERIFY) {
1.9       espie     489:                        if (!pubkeyfile)
                    490:                                usage();
1.16    ! tedu      491:                        verify(pubkeyfile, msgfile, sigfile, embedded);
1.9       espie     492:                }
1.1       tedu      493:        }
1.9       espie     494:
1.1       tedu      495:        return 0;
                    496: }