Implemented encryption in server mode.
[gnupg.git] / sm / encrypt.c
1 /* encrypt.c - Encrypt a message
2  *      Copyright (C) 2001 Free Software Foundation, Inc.
3  *
4  * This file is part of GnuPG.
5  *
6  * GnuPG is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  * (at your option) any later version.
10  *
11  * GnuPG is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * along with this program; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA
19  */
20
21 #include <config.h>
22 #include <stdio.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include <string.h>
25 #include <errno.h>
26 #include <unistd.h> 
27 #include <time.h>
28 #include <assert.h>
29
30 #include <gcrypt.h>
31 #include <ksba.h>
32
33 #include "gpgsm.h"
34 #include "keydb.h"
35 #include "i18n.h"
36
37
38 struct dek_s {
39   const char *algoid;
40   int algo;
41   GCRY_CIPHER_HD chd;
42   char key[32];
43   int keylen;
44   char iv[32];
45   int ivlen;
46 };
47 typedef struct dek_s *DEK;
48
49 struct encrypt_cb_parm_s {
50   FILE *fp;
51   DEK dek;
52   int eof_seen;
53   int ready;
54   int readerror;
55   int bufsize;
56   unsigned char *buffer;
57   int buflen;
58 };
59
60
61 static KsbaCert
62 get_default_recipient (void)
63 {
64   const char key[] =
65     "/CN=test cert 1,OU=Aegypten Project,O=g10 Code GmbH,L=#44FC7373656C646F7266#,C=DE";
66
67   KEYDB_SEARCH_DESC desc;
68   KsbaCert cert = NULL;
69   KEYDB_HANDLE kh = NULL;
70   int rc;
71
72   rc = keydb_classify_name (key, &desc);
73   if (rc)
74     {
75       log_error ("failed to find recipient: %s\n", gnupg_strerror (rc));
76       return NULL;
77     }
78
79   kh = keydb_new (0);
80   if (!kh)
81     return NULL;
82
83   rc = keydb_search (kh, &desc, 1);
84   if (rc)
85     {
86       log_debug ("failed to find default certificate: rc=%d\n", rc);
87     }
88   else 
89     {
90       rc = keydb_get_cert (kh, &cert);
91       if (rc)
92         {
93           log_debug ("failed to get cert: rc=%d\n", rc);
94         }
95     }
96
97   keydb_release (kh);
98   return cert;
99 }
100
101
102 \f
103 /* initialize the data encryptionkey (session key) */
104 static int
105 init_dek (DEK dek)
106 {
107   int rc=0, mode, i;
108
109   dek->algo = gcry_cipher_map_name (dek->algoid);
110   mode = gcry_cipher_mode_from_oid (dek->algoid);
111   if (!dek->algo || !mode)
112     {
113       log_error ("unsupported algorithm `%s'\n", dek->algoid);
114       return GNUPG_Unsupported_Algorithm;
115     }
116
117   dek->keylen = gcry_cipher_get_algo_keylen (dek->algo);
118   if (!dek->keylen || dek->keylen > sizeof (dek->key))
119     return GNUPG_Bug;
120
121   dek->ivlen = gcry_cipher_get_algo_blklen (dek->algo);
122   if (!dek->ivlen || dek->ivlen > sizeof (dek->iv))
123     return GNUPG_Bug;
124
125   if (dek->keylen < 100/8)
126     { /* make sure we don't use weak keys */
127       log_error ("key length of `%s' too small\n", dek->algoid);
128       return GNUPG_Unsupported_Algorithm;
129     }
130   
131   dek->chd = gcry_cipher_open (dek->algo, mode, GCRY_CIPHER_SECURE);
132   if (!dek->chd)
133     {
134       log_error ("failed to create cipher context: %s\n", gcry_strerror (-1));
135       return GNUPG_General_Error;
136     }
137   
138   for (i=0; i < 8; i++)
139     {
140       gcry_randomize (dek->key, dek->keylen, GCRY_STRONG_RANDOM );
141       rc = gcry_cipher_setkey (dek->chd, dek->key, dek->keylen);
142       if (rc != GCRYERR_WEAK_KEY)
143         break;
144       log_info(_("weak key created - retrying\n") );
145     }
146   if (rc)
147     {
148       log_error ("failed to set the key: %s\n", gcry_strerror (rc));
149       gcry_cipher_close (dek->chd);
150       dek->chd = NULL;
151       return map_gcry_err (rc);
152     }
153
154   gcry_randomize (dek->iv, dek->ivlen, GCRY_STRONG_RANDOM);
155   rc = gcry_cipher_setiv (dek->chd, dek->iv, dek->ivlen);
156   if (rc)
157     {
158       log_error ("failed to set the IV: %s\n", gcry_strerror (rc));
159       gcry_cipher_close (dek->chd);
160       dek->chd = NULL;
161       return map_gcry_err (rc);
162     }
163   
164   return 0;
165 }
166
167
168 /* Encode the session key. NBITS is the number of bits which should be
169    used for packing the session key.  returns: An mpi with the session
170    key (caller must free) */
171 static GCRY_MPI
172 encode_session_key (DEK dek, unsigned int nbits)
173 {
174   int nframe = (nbits+7) / 8;
175   byte *p;
176   byte *frame;
177   int i,n;
178   MPI a;
179
180   if (dek->keylen + 7 > nframe || !nframe)
181     log_bug ("can't encode a %d bit key in a %d bits frame\n",
182              dek->keylen*8, nbits );
183
184   /* We encode the session key in this way:
185    *
186    *       0  2  RND(n bytes)  0  KEY(k bytes)
187    *
188    * (But how can we store the leading 0 - the external representaion
189    *    of MPIs doesn't allow leading zeroes =:-)
190    *
191    * RND are non-zero random bytes.
192    * KEY is the encryption key (session key) 
193    */
194
195   frame = gcry_xmalloc_secure (nframe);
196   n = 0;
197   frame[n++] = 0;
198   frame[n++] = 2;
199   i = nframe - 3 - dek->keylen;
200   assert (i > 0);
201   p = gcry_random_bytes_secure (i, GCRY_STRONG_RANDOM);
202   /* replace zero bytes by new values */
203   for (;;)
204     {
205       int j, k;
206       byte *pp;
207
208       /* count the zero bytes */
209       for(j=k=0; j < i; j++ )
210         {
211           if( !p[j] )
212             k++;
213         }
214       if( !k )
215         break; /* okay: no zero bytes */
216
217       k += k/128; /* better get some more */
218       pp = gcry_random_bytes_secure (k, GCRY_STRONG_RANDOM);
219       for (j=0; j < i && k; j++)
220         {
221           if( !p[j] )
222             p[j] = pp[--k];
223         }
224       xfree (pp);
225     }
226   memcpy (frame+n, p, i);
227   xfree (p);
228
229   n += i;
230   frame[n++] = 0;
231   memcpy (frame+n, dek->key, dek->keylen);
232   n += dek->keylen;
233   assert (n == nframe);
234   if (gcry_mpi_scan (&a, GCRYMPI_FMT_USG, frame, &nframe) )
235     BUG ();
236   gcry_free(frame);
237
238   return a;
239 }
240
241
242
243 /* encrypt the DEK under the key contained in CERT and return it as a
244    canonical S-Exp in encval */
245 static int
246 encrypt_dek (const DEK dek, KsbaCert cert, char **encval)
247 {
248   GCRY_SEXP s_ciph, s_data, s_pkey;
249   int rc;
250   char *buf;
251   size_t len;
252
253   *encval = NULL;
254
255   /* get the key from the cert */
256   buf = ksba_cert_get_public_key (cert);
257   if (!buf)
258     {
259       log_error ("no public key for recipient\n");
260       return GNUPG_No_Public_Key;
261     }
262   rc = gcry_sexp_sscan (&s_pkey, NULL, buf, strlen(buf));
263   xfree (buf); buf = NULL;
264   if (rc)
265     {
266       log_error ("gcry_sexp_scan failed: %s\n", gcry_strerror (rc));
267       return map_gcry_err (rc);
268     }
269
270   /* put the encoded cleartext into a simple list */
271   {
272     /* fixme: actually the pkcs-1 encoding should go into libgcrypt */
273     GCRY_MPI data = encode_session_key (dek, gcry_pk_get_nbits (s_pkey));
274     if (!data)
275       {
276         gcry_mpi_release (data);
277         return GNUPG_General_Error;
278       }
279     if (gcry_sexp_build (&s_data, NULL, "%m", data))
280       BUG ();
281     gcry_mpi_release (data);
282   }
283
284   /* pass it to libgcrypt */
285   rc = gcry_pk_encrypt (&s_ciph, s_data, s_pkey);
286   gcry_sexp_release (s_data);
287   gcry_sexp_release (s_pkey);
288   
289   /* reformat it */
290   len = gcry_sexp_sprint (s_ciph, GCRYSEXP_FMT_CANON, NULL, 0);
291   assert (len); 
292   buf = xtrymalloc (len);
293   if (!buf)
294     {
295       gcry_sexp_release (s_ciph);
296       return GNUPG_Out_Of_Core;
297     }
298   len = gcry_sexp_sprint (s_ciph, GCRYSEXP_FMT_CANON, buf, len);
299   assert (len);
300
301   *encval = buf;
302   return 0;
303 }
304
305
306 \f
307 /* do the actual encryption */
308 static int
309 encrypt_cb (void *cb_value, char *buffer, size_t count, size_t *nread)
310 {
311   struct encrypt_cb_parm_s *parm = cb_value;
312   int blklen = parm->dek->ivlen;
313   unsigned char *p;
314   size_t n;
315
316   *nread = 0;
317   if (!buffer)
318     return -1; /* not supported */
319
320   if (parm->ready)
321     return -1;
322
323   if (count < blklen)
324     BUG ();
325      
326   if (!parm->eof_seen)
327     { /* fillup the buffer */
328       p = parm->buffer;
329       for (n=parm->buflen; n < parm->bufsize; n++)
330         {
331           int c = getc (parm->fp);
332           if (c == EOF)
333             {
334               if (ferror (parm->fp))
335                 {
336                   parm->readerror = errno;
337                   return -1;
338                 }
339               parm->eof_seen = 1;
340               break; 
341             }
342           p[n] = c;
343         }
344       parm->buflen = n;
345     }
346   
347   n = parm->buflen < count? parm->buflen : count;
348   n = n/blklen * blklen;
349   if (n)
350     { /* encrypt the stuff */
351       gcry_cipher_encrypt (parm->dek->chd, buffer, n, parm->buffer, n);
352       *nread = n;
353       /* Who cares about cycles, take the easy way and shift the buffer */
354       parm->buflen -= n;
355       memmove (parm->buffer, parm->buffer+n, parm->buflen);
356     }
357   else if (parm->eof_seen)
358     { /* no complete block but eof: add padding */
359       /* fixme: we should try to do this also in the above code path */
360       int i, npad = blklen - (parm->buflen % blklen);
361       p = parm->buffer;
362       for (n=parm->buflen, i=0; n < parm->bufsize && i < npad; n++, i++)
363         p[n] = npad;
364       gcry_cipher_encrypt (parm->dek->chd, buffer, n, parm->buffer, n);
365       *nread = n;
366       parm->ready = 1;
367     }
368
369   return 0;
370 }
371
372
373
374 \f
375 /* Perform an encrypt operation.  
376
377    Encrypt the data received on DATA-FD and write it to OUT_FP.  The
378    recipients are take from the certificate given in recplist; if this
379    is NULL it will be encrypted for a default recipient */
380 int
381 gpgsm_encrypt (CTRL ctrl, CERTLIST recplist, int data_fd, FILE *out_fp)
382 {
383   int rc = 0;
384   Base64Context b64writer = NULL;
385   KsbaError err;
386   KsbaWriter writer;
387   KsbaReader reader = NULL;
388   KsbaCMS cms = NULL;
389   KsbaStopReason stopreason;
390   KEYDB_HANDLE kh = NULL;
391   struct encrypt_cb_parm_s encparm;
392   DEK dek = NULL;
393   int recpno;
394   FILE *data_fp = NULL;
395   struct certlist_s help_recplist;
396   CERTLIST cl;
397
398   memset (&encparm, 0, sizeof encparm);
399   help_recplist.next = NULL;
400   help_recplist.cert = NULL;
401   kh = keydb_new (0);
402   if (!kh)
403     {
404       log_error (_("failed to allocated keyDB handle\n"));
405       rc = GNUPG_General_Error;
406       goto leave;
407     }
408
409   /* If no recipient list is given, use a default one */
410   if (!recplist)
411     {
412       help_recplist.cert = get_default_recipient ();
413       if (!help_recplist.cert)
414         {
415           log_error ("no default recipient found\n");
416           rc = seterr (General_Error);
417           goto leave;
418         }
419       recplist = &help_recplist;
420     }
421
422   data_fp = fdopen ( dup (data_fd), "rb");
423   if (!data_fp)
424     {
425       log_error ("fdopen() failed: %s\n", strerror (errno));
426       rc = seterr (IO_Error);
427       goto leave;
428     }
429
430   reader = ksba_reader_new ();
431   if (!reader)
432       rc = KSBA_Out_Of_Core;
433   if (!rc)
434     rc = ksba_reader_set_cb (reader, encrypt_cb, &encparm);
435   if (rc)
436     {
437       rc = map_ksba_err (rc);
438       goto leave;
439     }
440   encparm.fp = data_fp;
441
442   rc = gpgsm_create_writer (&b64writer, ctrl, out_fp, &writer);
443   if (rc)
444     {
445       log_error ("can't create writer: %s\n", gnupg_strerror (rc));
446       goto leave;
447     }
448
449   cms = ksba_cms_new ();
450   if (!cms)
451     {
452       rc = seterr (Out_Of_Core);
453       goto leave;
454     }
455
456   err = ksba_cms_set_reader_writer (cms, reader, writer);
457   if (err)
458     {
459       log_debug ("ksba_cms_set_reader_writer failed: %s\n",
460                  ksba_strerror (err));
461       rc = map_ksba_err (err);
462       goto leave;
463     }
464
465   /* We are going to create enveloped data with uninterpreted data as
466      inner content */
467   err = ksba_cms_set_content_type (cms, 0, KSBA_CT_ENVELOPED_DATA);
468   if (!err)
469     err = ksba_cms_set_content_type (cms, 1, KSBA_CT_DATA);
470   if (err)
471     {
472       log_debug ("ksba_cms_set_content_type failed: %s\n",
473                  ksba_strerror (err));
474       rc = map_ksba_err (err);
475       goto leave;
476     }
477
478   /* create a session key */
479   dek = xtrycalloc (1, sizeof *dek); /* hmmm: should we put it into secmem?*/
480   if (!dek)
481     rc = GNUPG_Out_Of_Core;
482   else
483   {
484     dek->algoid = opt.def_cipher_algoid;
485     rc = init_dek (dek);
486   }
487   if (rc)
488     {
489       log_error ("failed to create the session key: %s\n",
490                  gnupg_strerror (rc));
491       goto leave;
492     }
493
494   err = ksba_cms_set_content_enc_algo (cms, dek->algoid, dek->iv, dek->ivlen);
495   if (err)
496     {
497       log_error ("ksba_cms_set_content_enc_algo failed: %s\n",
498                  ksba_strerror (err));
499       rc = map_ksba_err (err);
500       goto leave;
501     }
502
503   encparm.dek = dek;
504   /* fixme: we should use a larger buffer - the small one is better
505      for testing */
506   encparm.bufsize = 10 * dek->ivlen;
507   encparm.buffer = xtrymalloc (encparm.bufsize);
508   if (!encparm.buffer)
509     {
510       rc = seterr (Out_Of_Core);
511       goto leave;
512     }
513
514   /* gather certificates of recipients, encrypt the session key for
515      each and store them in the CMS object */
516   for (recpno = 0, cl = recplist; cl; recpno++, cl = cl->next)
517     {
518       char *encval;
519       
520       rc = encrypt_dek (dek, cl->cert, &encval);
521       if (rc)
522         {
523           log_error ("encryption failed for recipient no. %d: %s\n",
524                      recpno, gnupg_strerror (rc));
525           goto leave;
526         }
527       
528       err = ksba_cms_add_recipient (cms, cl->cert);
529       if (err)
530         {
531           log_error ("ksba_cms_add_recipient failed: %s\n",
532                      ksba_strerror (err));
533           rc = map_ksba_err (err);
534           xfree (encval);
535           goto leave;
536         }
537       
538       err = ksba_cms_set_enc_val (cms, recpno, encval);
539       xfree (encval);
540       if (err)
541         {
542           log_error ("ksba_cms_set_enc_val failed: %s\n",
543                      ksba_strerror (err));
544           rc = map_ksba_err (err);
545           goto leave;
546         }
547   }
548
549   /* main control loop for encryption */
550   recpno = 0;
551   do 
552     {
553       err = ksba_cms_build (cms, &stopreason);
554       if (err)
555         {
556           log_debug ("ksba_cms_build failed: %s\n", ksba_strerror (err));
557           rc = map_ksba_err (err);
558           goto leave;
559         }
560     }
561   while (stopreason != KSBA_SR_READY);   
562
563   if (encparm.readerror)
564     {
565       log_error ("error reading input: %s\n", strerror (encparm.readerror));
566       rc = seterr (Read_Error);
567       goto leave;
568     }
569
570
571   rc = gpgsm_finish_writer (b64writer);
572   if (rc) 
573     {
574       log_error ("write failed: %s\n", gnupg_strerror (rc));
575       goto leave;
576     }
577   log_info ("encrypted data created\n");
578
579  leave:
580   ksba_cms_release (cms);
581   gpgsm_destroy_writer (b64writer);
582   ksba_reader_release (reader);
583   keydb_release (kh); 
584   xfree (dek);
585   if (data_fp)
586     fclose (data_fp);
587   xfree (encparm.buffer);
588   if (help_recplist.cert)
589     ksba_cert_release (help_recplist.cert);
590   return rc;
591 }