xref: /linux/crypto/rsa.c (revision aa23aa55166c2865ac430168c4b9d405cf8c6980)
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /* RSA asymmetric public-key algorithm [RFC3447]
3  *
4  * Copyright (c) 2015, Intel Corporation
5  * Authors: Tadeusz Struk <tadeusz.struk@intel.com>
6  */
7 
8 #include <linux/module.h>
9 #include <linux/mpi.h>
10 #include <crypto/internal/rsa.h>
11 #include <crypto/internal/akcipher.h>
12 #include <crypto/akcipher.h>
13 #include <crypto/algapi.h>
14 
15 struct rsa_mpi_key {
16 	MPI n;
17 	MPI e;
18 	MPI d;
19 };
20 
21 /*
22  * RSAEP function [RFC3447 sec 5.1.1]
23  * c = m^e mod n;
24  */
25 static int _rsa_enc(const struct rsa_mpi_key *key, MPI c, MPI m)
26 {
27 	/* (1) Validate 0 <= m < n */
28 	if (mpi_cmp_ui(m, 0) < 0 || mpi_cmp(m, key->n) >= 0)
29 		return -EINVAL;
30 
31 	/* (2) c = m^e mod n */
32 	return mpi_powm(c, m, key->e, key->n);
33 }
34 
35 /*
36  * RSADP function [RFC3447 sec 5.1.2]
37  * m = c^d mod n;
38  */
39 static int _rsa_dec(const struct rsa_mpi_key *key, MPI m, MPI c)
40 {
41 	/* (1) Validate 0 <= c < n */
42 	if (mpi_cmp_ui(c, 0) < 0 || mpi_cmp(c, key->n) >= 0)
43 		return -EINVAL;
44 
45 	/* (2) m = c^d mod n */
46 	return mpi_powm(m, c, key->d, key->n);
47 }
48 
49 static inline struct rsa_mpi_key *rsa_get_key(struct crypto_akcipher *tfm)
50 {
51 	return akcipher_tfm_ctx(tfm);
52 }
53 
54 static int rsa_enc(struct akcipher_request *req)
55 {
56 	struct crypto_akcipher *tfm = crypto_akcipher_reqtfm(req);
57 	const struct rsa_mpi_key *pkey = rsa_get_key(tfm);
58 	MPI m, c = mpi_alloc(0);
59 	int ret = 0;
60 	int sign;
61 
62 	if (!c)
63 		return -ENOMEM;
64 
65 	if (unlikely(!pkey->n || !pkey->e)) {
66 		ret = -EINVAL;
67 		goto err_free_c;
68 	}
69 
70 	ret = -ENOMEM;
71 	m = mpi_read_raw_from_sgl(req->src, req->src_len);
72 	if (!m)
73 		goto err_free_c;
74 
75 	ret = _rsa_enc(pkey, c, m);
76 	if (ret)
77 		goto err_free_m;
78 
79 	ret = mpi_write_to_sgl(c, req->dst, req->dst_len, &sign);
80 	if (ret)
81 		goto err_free_m;
82 
83 	if (sign < 0)
84 		ret = -EBADMSG;
85 
86 err_free_m:
87 	mpi_free(m);
88 err_free_c:
89 	mpi_free(c);
90 	return ret;
91 }
92 
93 static int rsa_dec(struct akcipher_request *req)
94 {
95 	struct crypto_akcipher *tfm = crypto_akcipher_reqtfm(req);
96 	const struct rsa_mpi_key *pkey = rsa_get_key(tfm);
97 	MPI c, m = mpi_alloc(0);
98 	int ret = 0;
99 	int sign;
100 
101 	if (!m)
102 		return -ENOMEM;
103 
104 	if (unlikely(!pkey->n || !pkey->d)) {
105 		ret = -EINVAL;
106 		goto err_free_m;
107 	}
108 
109 	ret = -ENOMEM;
110 	c = mpi_read_raw_from_sgl(req->src, req->src_len);
111 	if (!c)
112 		goto err_free_m;
113 
114 	ret = _rsa_dec(pkey, m, c);
115 	if (ret)
116 		goto err_free_c;
117 
118 	ret = mpi_write_to_sgl(m, req->dst, req->dst_len, &sign);
119 	if (ret)
120 		goto err_free_c;
121 
122 	if (sign < 0)
123 		ret = -EBADMSG;
124 err_free_c:
125 	mpi_free(c);
126 err_free_m:
127 	mpi_free(m);
128 	return ret;
129 }
130 
131 static void rsa_free_mpi_key(struct rsa_mpi_key *key)
132 {
133 	mpi_free(key->d);
134 	mpi_free(key->e);
135 	mpi_free(key->n);
136 	key->d = NULL;
137 	key->e = NULL;
138 	key->n = NULL;
139 }
140 
141 static int rsa_check_key_length(unsigned int len)
142 {
143 	switch (len) {
144 	case 512:
145 	case 1024:
146 	case 1536:
147 	case 2048:
148 	case 3072:
149 	case 4096:
150 		return 0;
151 	}
152 
153 	return -EINVAL;
154 }
155 
156 static int rsa_set_pub_key(struct crypto_akcipher *tfm, const void *key,
157 			   unsigned int keylen)
158 {
159 	struct rsa_mpi_key *mpi_key = akcipher_tfm_ctx(tfm);
160 	struct rsa_key raw_key = {0};
161 	int ret;
162 
163 	/* Free the old MPI key if any */
164 	rsa_free_mpi_key(mpi_key);
165 
166 	ret = rsa_parse_pub_key(&raw_key, key, keylen);
167 	if (ret)
168 		return ret;
169 
170 	mpi_key->e = mpi_read_raw_data(raw_key.e, raw_key.e_sz);
171 	if (!mpi_key->e)
172 		goto err;
173 
174 	mpi_key->n = mpi_read_raw_data(raw_key.n, raw_key.n_sz);
175 	if (!mpi_key->n)
176 		goto err;
177 
178 	if (rsa_check_key_length(mpi_get_size(mpi_key->n) << 3)) {
179 		rsa_free_mpi_key(mpi_key);
180 		return -EINVAL;
181 	}
182 
183 	return 0;
184 
185 err:
186 	rsa_free_mpi_key(mpi_key);
187 	return -ENOMEM;
188 }
189 
190 static int rsa_set_priv_key(struct crypto_akcipher *tfm, const void *key,
191 			    unsigned int keylen)
192 {
193 	struct rsa_mpi_key *mpi_key = akcipher_tfm_ctx(tfm);
194 	struct rsa_key raw_key = {0};
195 	int ret;
196 
197 	/* Free the old MPI key if any */
198 	rsa_free_mpi_key(mpi_key);
199 
200 	ret = rsa_parse_priv_key(&raw_key, key, keylen);
201 	if (ret)
202 		return ret;
203 
204 	mpi_key->d = mpi_read_raw_data(raw_key.d, raw_key.d_sz);
205 	if (!mpi_key->d)
206 		goto err;
207 
208 	mpi_key->e = mpi_read_raw_data(raw_key.e, raw_key.e_sz);
209 	if (!mpi_key->e)
210 		goto err;
211 
212 	mpi_key->n = mpi_read_raw_data(raw_key.n, raw_key.n_sz);
213 	if (!mpi_key->n)
214 		goto err;
215 
216 	if (rsa_check_key_length(mpi_get_size(mpi_key->n) << 3)) {
217 		rsa_free_mpi_key(mpi_key);
218 		return -EINVAL;
219 	}
220 
221 	return 0;
222 
223 err:
224 	rsa_free_mpi_key(mpi_key);
225 	return -ENOMEM;
226 }
227 
228 static unsigned int rsa_max_size(struct crypto_akcipher *tfm)
229 {
230 	struct rsa_mpi_key *pkey = akcipher_tfm_ctx(tfm);
231 
232 	return mpi_get_size(pkey->n);
233 }
234 
235 static void rsa_exit_tfm(struct crypto_akcipher *tfm)
236 {
237 	struct rsa_mpi_key *pkey = akcipher_tfm_ctx(tfm);
238 
239 	rsa_free_mpi_key(pkey);
240 }
241 
242 static struct akcipher_alg rsa = {
243 	.encrypt = rsa_enc,
244 	.decrypt = rsa_dec,
245 	.set_priv_key = rsa_set_priv_key,
246 	.set_pub_key = rsa_set_pub_key,
247 	.max_size = rsa_max_size,
248 	.exit = rsa_exit_tfm,
249 	.base = {
250 		.cra_name = "rsa",
251 		.cra_driver_name = "rsa-generic",
252 		.cra_priority = 100,
253 		.cra_module = THIS_MODULE,
254 		.cra_ctxsize = sizeof(struct rsa_mpi_key),
255 	},
256 };
257 
258 static int rsa_init(void)
259 {
260 	int err;
261 
262 	err = crypto_register_akcipher(&rsa);
263 	if (err)
264 		return err;
265 
266 	err = crypto_register_template(&rsa_pkcs1pad_tmpl);
267 	if (err) {
268 		crypto_unregister_akcipher(&rsa);
269 		return err;
270 	}
271 
272 	return 0;
273 }
274 
275 static void rsa_exit(void)
276 {
277 	crypto_unregister_template(&rsa_pkcs1pad_tmpl);
278 	crypto_unregister_akcipher(&rsa);
279 }
280 
281 subsys_initcall(rsa_init);
282 module_exit(rsa_exit);
283 MODULE_ALIAS_CRYPTO("rsa");
284 MODULE_LICENSE("GPL");
285 MODULE_DESCRIPTION("RSA generic algorithm");
286