image: Add RSA support for image signing
authorSimon Glass <sjg@chromium.org>
Thu, 13 Jun 2013 22:10:02 +0000 (15:10 -0700)
committerTom Rini <trini@ti.com>
Wed, 26 Jun 2013 14:18:56 +0000 (10:18 -0400)
RSA provides a public key encryption facility which is ideal for image
signing and verification.

Images are signed using a private key by mkimage. Then at run-time, the
images are verified using a private key.

This implementation uses openssl for the host part (mkimage). To avoid
bringing large libraries into the U-Boot binary, the RSA public key
is encoded using a simple numeric representation in the device tree.

Signed-off-by: Simon Glass <sjg@chromium.org>
Makefile
README
common/image-sig.c
config.mk
include/rsa.h [new file with mode: 0644]
lib/rsa/Makefile [new file with mode: 0644]
lib/rsa/rsa-sign.c [new file with mode: 0644]
lib/rsa/rsa-verify.c [new file with mode: 0644]
tools/Makefile

index 47ffb44f0131bcdd54e8cc4cebbd213384f313f8..fed766ce6b81de8d8dba330cd3242a853ef11d75 100644 (file)
--- a/Makefile
+++ b/Makefile
@@ -247,6 +247,7 @@ OBJS := $(addprefix $(obj),$(OBJS))
 HAVE_VENDOR_COMMON_LIB = $(if $(wildcard board/$(VENDOR)/common/Makefile),y,n)
 
 LIBS-y += lib/libgeneric.o
+LIBS-y += lib/rsa/librsa.o
 LIBS-y += lib/lzma/liblzma.o
 LIBS-y += lib/lzo/liblzo.o
 LIBS-y += lib/zlib/libz.o
diff --git a/README b/README
index d3e03d797fc7726acda4ee4001d7d17a6507791d..0f417b599d2407fb30764428d668e4cc23fb9a03 100644 (file)
--- a/README
+++ b/README
@@ -2581,6 +2581,16 @@ CBFS (Coreboot Filesystem) support
                Note: There is also a sha1sum command, which should perhaps
                be deprecated in favour of 'hash sha1'.
 
+- Signing support:
+               CONFIG_RSA
+
+               This enables the RSA algorithm used for FIT image verification
+               in U-Boot. See doc/uImage/signature for more information.
+
+               The signing part is build into mkimage regardless of this
+               option.
+
+
 - Show boot progress:
                CONFIG_SHOW_BOOT_PROGRESS
 
index 9b222daa0fd1dc2fcb90df721cde96f1c8e2f56b..9928bfcecafb03f08afe1ebf0d77490a848b0f50 100644 (file)
@@ -27,8 +27,15 @@ DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
 #endif /* !USE_HOSTCC*/
 #include <errno.h>
 #include <image.h>
+#include <rsa.h>
 
 struct image_sig_algo image_sig_algos[] = {
+       {
+               "sha1,rsa2048",
+               rsa_sign,
+               rsa_add_verify_data,
+               rsa_verify,
+       }
 };
 
 struct image_sig_algo *image_get_sig_algo(const char *name)
index 63d25ac61f3d0a2581738c39066d5f0f99cf630e..5a91203b53772ee4dfb302da29ab1213b6616d4f 100644 (file)
--- a/config.mk
+++ b/config.mk
@@ -96,6 +96,7 @@ HOSTCFLAGS    += $(call os_x_before, 10, 4, "-traditional-cpp")
 HOSTLDFLAGS    += $(call os_x_before, 10, 5, "-multiply_defined suppress")
 else
 HOSTCC         = gcc
+HOSTLIBS       += -lssl -lcrypto
 endif
 
 ifeq ($(HOSTOS),cygwin)
diff --git a/include/rsa.h b/include/rsa.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a5dd676
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,108 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2013, Google Inc.
+ *
+ * (C) Copyright 2008 Semihalf
+ *
+ * (C) Copyright 2000-2006
+ * Wolfgang Denk, DENX Software Engineering, wd@denx.de.
+ *
+ * See file CREDITS for list of people who contributed to this
+ * project.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License as
+ * published by the Free Software Foundation; either version 2 of
+ * the License, or (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
+ * MA 02111-1307 USA
+ */
+
+#ifndef _RSA_H
+#define _RSA_H
+
+#include <errno.h>
+#include <image.h>
+
+#if IMAGE_ENABLE_SIGN
+/**
+ * sign() - calculate and return signature for given input data
+ *
+ * @info:      Specifies key and FIT information
+ * @data:      Pointer to the input data
+ * @data_len:  Data length
+ * @sigp:      Set to an allocated buffer holding the signature
+ * @sig_len:   Set to length of the calculated hash
+ *
+ * This computes input data signature according to selected algorithm.
+ * Resulting signature value is placed in an allocated buffer, the
+ * pointer is returned as *sigp. The length of the calculated
+ * signature is returned via the sig_len pointer argument. The caller
+ * should free *sigp.
+ *
+ * @return: 0, on success, -ve on error
+ */
+int rsa_sign(struct image_sign_info *info,
+            const struct image_region region[],
+            int region_count, uint8_t **sigp, uint *sig_len);
+
+/**
+ * add_verify_data() - Add verification information to FDT
+ *
+ * Add public key information to the FDT node, suitable for
+ * verification at run-time. The information added depends on the
+ * algorithm being used.
+ *
+ * @info:      Specifies key and FIT information
+ * @keydest:   Destination FDT blob for public key data
+ * @return: 0, on success, -ve on error
+*/
+int rsa_add_verify_data(struct image_sign_info *info, void *keydest);
+#else
+static inline int rsa_sign(struct image_sign_info *info,
+               const struct image_region region[], int region_count,
+               uint8_t **sigp, uint *sig_len)
+{
+       return -ENXIO;
+}
+
+static inline int rsa_add_verify_data(struct image_sign_info *info,
+                                     void *keydest)
+{
+       return -ENXIO;
+}
+#endif
+
+#if IMAGE_ENABLE_VERIFY
+/**
+ * rsa_verify() - Verify a signature against some data
+ *
+ * Verify a RSA PKCS1.5 signature against an expected hash.
+ *
+ * @info:      Specifies key and FIT information
+ * @data:      Pointer to the input data
+ * @data_len:  Data length
+ * @sig:       Signature
+ * @sig_len:   Number of bytes in signature
+ * @return 0 if verified, -ve on error
+ */
+int rsa_verify(struct image_sign_info *info,
+              const struct image_region region[], int region_count,
+              uint8_t *sig, uint sig_len);
+#else
+static inline int rsa_verify(struct image_sign_info *info,
+               const struct image_region region[], int region_count,
+               uint8_t *sig, uint sig_len)
+{
+       return -ENXIO;
+}
+#endif
+
+#endif
diff --git a/lib/rsa/Makefile b/lib/rsa/Makefile
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9eb3e40
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,48 @@
+#
+# Copyright (c) 2013, Google Inc.
+#
+# (C) Copyright 2000-2007
+# Wolfgang Denk, DENX Software Engineering, wd@denx.de.
+#
+# See file CREDITS for list of people who contributed to this
+# project.
+#
+# This program is free software; you can redistribute it and/or
+# modify it under the terms of the GNU General Public License as
+# published by the Free Software Foundation; either version 2 of
+# the License, or (at your option) any later version.
+#
+# This program is distributed in the hope that it will be useful,
+# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+# GNU General Public License for more details.
+#
+# You should have received a copy of the GNU General Public License
+# along with this program; if not, write to the Free Software
+# Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
+# MA 02111-1307 USA
+#
+
+include $(TOPDIR)/config.mk
+
+LIB    = $(obj)librsa.o
+
+ifdef CONFIG_FIT_SIGNATURE
+COBJS-$(CONFIG_RSA) += rsa-verify.o
+endif
+
+COBJS  := $(sort $(COBJS-y))
+SRCS   := $(COBJS:.o=.c)
+OBJS   := $(addprefix $(obj),$(COBJS))
+
+$(LIB):        $(obj).depend $(OBJS)
+       $(call cmd_link_o_target, $(OBJS))
+
+#########################################################################
+
+# defines $(obj).depend target
+include $(SRCTREE)/rules.mk
+
+sinclude $(obj).depend
+
+#########################################################################
diff --git a/lib/rsa/rsa-sign.c b/lib/rsa/rsa-sign.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a75ae24
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,460 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2013, Google Inc.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License as
+ * published by the Free Software Foundation; either version 2 of
+ * the License, or (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
+ * MA 02111-1307 USA
+ */
+
+#include "mkimage.h"
+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <error.h>
+#include <image.h>
+#include <time.h>
+#include <openssl/rsa.h>
+#include <openssl/pem.h>
+#include <openssl/err.h>
+#include <openssl/ssl.h>
+#include <openssl/evp.h>
+
+#if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x10000000L
+#define HAVE_ERR_REMOVE_THREAD_STATE
+#endif
+
+static int rsa_err(const char *msg)
+{
+       unsigned long sslErr = ERR_get_error();
+
+       fprintf(stderr, "%s", msg);
+       fprintf(stderr, ": %s\n",
+               ERR_error_string(sslErr, 0));
+
+       return -1;
+}
+
+/**
+ * rsa_get_pub_key() - read a public key from a .crt file
+ *
+ * @keydir:    Directory containins the key
+ * @name       Name of key file (will have a .crt extension)
+ * @rsap       Returns RSA object, or NULL on failure
+ * @return 0 if ok, -ve on error (in which case *rsap will be set to NULL)
+ */
+static int rsa_get_pub_key(const char *keydir, const char *name, RSA **rsap)
+{
+       char path[1024];
+       EVP_PKEY *key;
+       X509 *cert;
+       RSA *rsa;
+       FILE *f;
+       int ret;
+
+       *rsap = NULL;
+       snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.crt", keydir, name);
+       f = fopen(path, "r");
+       if (!f) {
+               fprintf(stderr, "Couldn't open RSA certificate: '%s': %s\n",
+                       path, strerror(errno));
+               return -EACCES;
+       }
+
+       /* Read the certificate */
+       cert = NULL;
+       if (!PEM_read_X509(f, &cert, NULL, NULL)) {
+               rsa_err("Couldn't read certificate");
+               ret = -EINVAL;
+               goto err_cert;
+       }
+
+       /* Get the public key from the certificate. */
+       key = X509_get_pubkey(cert);
+       if (!key) {
+               rsa_err("Couldn't read public key\n");
+               ret = -EINVAL;
+               goto err_pubkey;
+       }
+
+       /* Convert to a RSA_style key. */
+       rsa = EVP_PKEY_get1_RSA(key);
+       if (!rsa) {
+               rsa_err("Couldn't convert to a RSA style key");
+               goto err_rsa;
+       }
+       fclose(f);
+       EVP_PKEY_free(key);
+       X509_free(cert);
+       *rsap = rsa;
+
+       return 0;
+
+err_rsa:
+       EVP_PKEY_free(key);
+err_pubkey:
+       X509_free(cert);
+err_cert:
+       fclose(f);
+       return ret;
+}
+
+/**
+ * rsa_get_priv_key() - read a private key from a .key file
+ *
+ * @keydir:    Directory containins the key
+ * @name       Name of key file (will have a .key extension)
+ * @rsap       Returns RSA object, or NULL on failure
+ * @return 0 if ok, -ve on error (in which case *rsap will be set to NULL)
+ */
+static int rsa_get_priv_key(const char *keydir, const char *name, RSA **rsap)
+{
+       char path[1024];
+       RSA *rsa;
+       FILE *f;
+
+       *rsap = NULL;
+       snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s.key", keydir, name);
+       f = fopen(path, "r");
+       if (!f) {
+               fprintf(stderr, "Couldn't open RSA private key: '%s': %s\n",
+                       path, strerror(errno));
+               return -ENOENT;
+       }
+
+       rsa = PEM_read_RSAPrivateKey(f, 0, NULL, path);
+       if (!rsa) {
+               rsa_err("Failure reading private key");
+               fclose(f);
+               return -EPROTO;
+       }
+       fclose(f);
+       *rsap = rsa;
+
+       return 0;
+}
+
+static int rsa_init(void)
+{
+       int ret;
+
+       ret = SSL_library_init();
+       if (!ret) {
+               fprintf(stderr, "Failure to init SSL library\n");
+               return -1;
+       }
+       SSL_load_error_strings();
+
+       OpenSSL_add_all_algorithms();
+       OpenSSL_add_all_digests();
+       OpenSSL_add_all_ciphers();
+
+       return 0;
+}
+
+static void rsa_remove(void)
+{
+       CRYPTO_cleanup_all_ex_data();
+       ERR_free_strings();
+#ifdef HAVE_ERR_REMOVE_THREAD_STATE
+       ERR_remove_thread_state(NULL);
+#else
+       ERR_remove_state(0);
+#endif
+       EVP_cleanup();
+}
+
+static int rsa_sign_with_key(RSA *rsa, const struct image_region region[],
+               int region_count, uint8_t **sigp, uint *sig_size)
+{
+       EVP_PKEY *key;
+       EVP_MD_CTX *context;
+       int size, ret = 0;
+       uint8_t *sig;
+       int i;
+
+       key = EVP_PKEY_new();
+       if (!key)
+               return rsa_err("EVP_PKEY object creation failed");
+
+       if (!EVP_PKEY_set1_RSA(key, rsa)) {
+               ret = rsa_err("EVP key setup failed");
+               goto err_set;
+       }
+
+       size = EVP_PKEY_size(key);
+       sig = malloc(size);
+       if (!sig) {
+               fprintf(stderr, "Out of memory for signature (%d bytes)\n",
+                       size);
+               ret = -ENOMEM;
+               goto err_alloc;
+       }
+
+       context = EVP_MD_CTX_create();
+       if (!context) {
+               ret = rsa_err("EVP context creation failed");
+               goto err_create;
+       }
+       EVP_MD_CTX_init(context);
+       if (!EVP_SignInit(context, EVP_sha1())) {
+               ret = rsa_err("Signer setup failed");
+               goto err_sign;
+       }
+
+       for (i = 0; i < region_count; i++) {
+               if (!EVP_SignUpdate(context, region[i].data, region[i].size)) {
+                       ret = rsa_err("Signing data failed");
+                       goto err_sign;
+               }
+       }
+
+       if (!EVP_SignFinal(context, sig, sig_size, key)) {
+               ret = rsa_err("Could not obtain signature");
+               goto err_sign;
+       }
+       EVP_MD_CTX_cleanup(context);
+       EVP_MD_CTX_destroy(context);
+       EVP_PKEY_free(key);
+
+       debug("Got signature: %d bytes, expected %d\n", *sig_size, size);
+       *sigp = sig;
+       *sig_size = size;
+
+       return 0;
+
+err_sign:
+       EVP_MD_CTX_destroy(context);
+err_create:
+       free(sig);
+err_alloc:
+err_set:
+       EVP_PKEY_free(key);
+       return ret;
+}
+
+int rsa_sign(struct image_sign_info *info,
+            const struct image_region region[], int region_count,
+            uint8_t **sigp, uint *sig_len)
+{
+       RSA *rsa;
+       int ret;
+
+       ret = rsa_init();
+       if (ret)
+               return ret;
+
+       ret = rsa_get_priv_key(info->keydir, info->keyname, &rsa);
+       if (ret)
+               goto err_priv;
+       ret = rsa_sign_with_key(rsa, region, region_count, sigp, sig_len);
+       if (ret)
+               goto err_sign;
+
+       RSA_free(rsa);
+       rsa_remove();
+
+       return ret;
+
+err_sign:
+       RSA_free(rsa);
+err_priv:
+       rsa_remove();
+       return ret;
+}
+
+/*
+ * rsa_get_params(): - Get the important parameters of an RSA public key
+ */
+int rsa_get_params(RSA *key, uint32_t *n0_invp, BIGNUM **modulusp,
+                  BIGNUM **r_squaredp)
+{
+       BIGNUM *big1, *big2, *big32, *big2_32;
+       BIGNUM *n, *r, *r_squared, *tmp;
+       BN_CTX *bn_ctx = BN_CTX_new();
+       int ret = 0;
+
+       /* Initialize BIGNUMs */
+       big1 = BN_new();
+       big2 = BN_new();
+       big32 = BN_new();
+       r = BN_new();
+       r_squared = BN_new();
+       tmp = BN_new();
+       big2_32 = BN_new();
+       n = BN_new();
+       if (!big1 || !big2 || !big32 || !r || !r_squared || !tmp || !big2_32 ||
+           !n) {
+               fprintf(stderr, "Out of memory (bignum)\n");
+               return -ENOMEM;
+       }
+
+       if (!BN_copy(n, key->n) || !BN_set_word(big1, 1L) ||
+           !BN_set_word(big2, 2L) || !BN_set_word(big32, 32L))
+               ret = -1;
+
+       /* big2_32 = 2^32 */
+       if (!BN_exp(big2_32, big2, big32, bn_ctx))
+               ret = -1;
+
+       /* Calculate n0_inv = -1 / n[0] mod 2^32 */
+       if (!BN_mod_inverse(tmp, n, big2_32, bn_ctx) ||
+           !BN_sub(tmp, big2_32, tmp))
+               ret = -1;
+       *n0_invp = BN_get_word(tmp);
+
+       /* Calculate R = 2^(# of key bits) */
+       if (!BN_set_word(tmp, BN_num_bits(n)) ||
+           !BN_exp(r, big2, tmp, bn_ctx))
+               ret = -1;
+
+       /* Calculate r_squared = R^2 mod n */
+       if (!BN_copy(r_squared, r) ||
+           !BN_mul(tmp, r_squared, r, bn_ctx) ||
+           !BN_mod(r_squared, tmp, n, bn_ctx))
+               ret = -1;
+
+       *modulusp = n;
+       *r_squaredp = r_squared;
+
+       BN_free(big1);
+       BN_free(big2);
+       BN_free(big32);
+       BN_free(r);
+       BN_free(tmp);
+       BN_free(big2_32);
+       if (ret) {
+               fprintf(stderr, "Bignum operations failed\n");
+               return -ENOMEM;
+       }
+
+       return ret;
+}
+
+static int fdt_add_bignum(void *blob, int noffset, const char *prop_name,
+                         BIGNUM *num, int num_bits)
+{
+       int nwords = num_bits / 32;
+       int size;
+       uint32_t *buf, *ptr;
+       BIGNUM *tmp, *big2, *big32, *big2_32;
+       BN_CTX *ctx;
+       int ret;
+
+       tmp = BN_new();
+       big2 = BN_new();
+       big32 = BN_new();
+       big2_32 = BN_new();
+       if (!tmp || !big2 || !big32 || !big2_32) {
+               fprintf(stderr, "Out of memory (bignum)\n");
+               return -ENOMEM;
+       }
+       ctx = BN_CTX_new();
+       if (!tmp) {
+               fprintf(stderr, "Out of memory (bignum context)\n");
+               return -ENOMEM;
+       }
+       BN_set_word(big2, 2L);
+       BN_set_word(big32, 32L);
+       BN_exp(big2_32, big2, big32, ctx); /* B = 2^32 */
+
+       size = nwords * sizeof(uint32_t);
+       buf = malloc(size);
+       if (!buf) {
+               fprintf(stderr, "Out of memory (%d bytes)\n", size);
+               return -ENOMEM;
+       }
+
+       /* Write out modulus as big endian array of integers */
+       for (ptr = buf + nwords - 1; ptr >= buf; ptr--) {
+               BN_mod(tmp, num, big2_32, ctx); /* n = N mod B */
+               *ptr = cpu_to_fdt32(BN_get_word(tmp));
+               BN_rshift(num, num, 32); /*  N = N/B */
+       }
+
+       ret = fdt_setprop(blob, noffset, prop_name, buf, size);
+       if (ret) {
+               fprintf(stderr, "Failed to write public key to FIT\n");
+               return -ENOSPC;
+       }
+       free(buf);
+       BN_free(tmp);
+       BN_free(big2);
+       BN_free(big32);
+       BN_free(big2_32);
+
+       return ret;
+}
+
+int rsa_add_verify_data(struct image_sign_info *info, void *keydest)
+{
+       BIGNUM *modulus, *r_squared;
+       uint32_t n0_inv;
+       int parent, node;
+       char name[100];
+       int ret;
+       int bits;
+       RSA *rsa;
+
+       debug("%s: Getting verification data\n", __func__);
+       ret = rsa_get_pub_key(info->keydir, info->keyname, &rsa);
+       if (ret)
+               return ret;
+       ret = rsa_get_params(rsa, &n0_inv, &modulus, &r_squared);
+       if (ret)
+               return ret;
+       bits = BN_num_bits(modulus);
+       parent = fdt_subnode_offset(keydest, 0, FIT_SIG_NODENAME);
+       if (parent == -FDT_ERR_NOTFOUND) {
+               parent = fdt_add_subnode(keydest, 0, FIT_SIG_NODENAME);
+               if (parent < 0) {
+                       fprintf(stderr, "Couldn't create signature node: %s\n",
+                               fdt_strerror(parent));
+                       return -EINVAL;
+               }
+       }
+
+       /* Either create or overwrite the named key node */
+       snprintf(name, sizeof(name), "key-%s", info->keyname);
+       node = fdt_subnode_offset(keydest, parent, name);
+       if (node == -FDT_ERR_NOTFOUND) {
+               node = fdt_add_subnode(keydest, parent, name);
+               if (node < 0) {
+                       fprintf(stderr, "Could not create key subnode: %s\n",
+                               fdt_strerror(node));
+                       return -EINVAL;
+               }
+       } else if (node < 0) {
+               fprintf(stderr, "Cannot select keys parent: %s\n",
+                       fdt_strerror(node));
+               return -ENOSPC;
+       }
+
+       ret = fdt_setprop_string(keydest, node, "key-name-hint",
+                                info->keyname);
+       ret |= fdt_setprop_u32(keydest, node, "rsa,num-bits", bits);
+       ret |= fdt_setprop_u32(keydest, node, "rsa,n0-inverse", n0_inv);
+       ret |= fdt_add_bignum(keydest, node, "rsa,modulus", modulus, bits);
+       ret |= fdt_add_bignum(keydest, node, "rsa,r-squared", r_squared, bits);
+       ret |= fdt_setprop_string(keydest, node, FIT_ALGO_PROP,
+                                 info->algo->name);
+       if (info->require_keys) {
+               fdt_setprop_string(keydest, node, "required",
+                                  info->require_keys);
+       }
+       BN_free(modulus);
+       BN_free(r_squared);
+       if (ret)
+               return -EIO;
+
+       return 0;
+}
diff --git a/lib/rsa/rsa-verify.c b/lib/rsa/rsa-verify.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..6a02689
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,385 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2013, Google Inc.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License as
+ * published by the Free Software Foundation; either version 2 of
+ * the License, or (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
+ * MA 02111-1307 USA
+ */
+
+#include <common.h>
+#include <fdtdec.h>
+#include <rsa.h>
+#include <sha1.h>
+#include <asm/byteorder.h>
+#include <asm/errno.h>
+#include <asm/unaligned.h>
+
+/**
+ * struct rsa_public_key - holder for a public key
+ *
+ * An RSA public key consists of a modulus (typically called N), the inverse
+ * and R^2, where R is 2^(# key bits).
+ */
+struct rsa_public_key {
+       uint len;               /* Length of modulus[] in number of uint32_t */
+       uint32_t n0inv;         /* -1 / modulus[0] mod 2^32 */
+       uint32_t *modulus;      /* modulus as little endian array */
+       uint32_t *rr;           /* R^2 as little endian array */
+};
+
+#define UINT64_MULT32(v, multby)  (((uint64_t)(v)) * ((uint32_t)(multby)))
+
+#define RSA2048_BYTES  (2048 / 8)
+
+/* This is the minimum/maximum key size we support, in bits */
+#define RSA_MIN_KEY_BITS       2048
+#define RSA_MAX_KEY_BITS       2048
+
+/* This is the maximum signature length that we support, in bits */
+#define RSA_MAX_SIG_BITS       2048
+
+static const uint8_t padding_sha1_rsa2048[RSA2048_BYTES - SHA1_SUM_LEN] = {
+       0x00, 0x01, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x30, 0x21, 0x30,
+       0x09, 0x06, 0x05, 0x2b, 0x0e, 0x03, 0x02, 0x1a,
+       0x05, 0x00, 0x04, 0x14
+};
+
+/**
+ * subtract_modulus() - subtract modulus from the given value
+ *
+ * @key:       Key containing modulus to subtract
+ * @num:       Number to subtract modulus from, as little endian word array
+ */
+static void subtract_modulus(const struct rsa_public_key *key, uint32_t num[])
+{
+       int64_t acc = 0;
+       uint i;
+
+       for (i = 0; i < key->len; i++) {
+               acc += (uint64_t)num[i] - key->modulus[i];
+               num[i] = (uint32_t)acc;
+               acc >>= 32;
+       }
+}
+
+/**
+ * greater_equal_modulus() - check if a value is >= modulus
+ *
+ * @key:       Key containing modulus to check
+ * @num:       Number to check against modulus, as little endian word array
+ * @return 0 if num < modulus, 1 if num >= modulus
+ */
+static int greater_equal_modulus(const struct rsa_public_key *key,
+                                uint32_t num[])
+{
+       uint32_t i;
+
+       for (i = key->len - 1; i >= 0; i--) {
+               if (num[i] < key->modulus[i])
+                       return 0;
+               if (num[i] > key->modulus[i])
+                       return 1;
+       }
+
+       return 1;  /* equal */
+}
+
+/**
+ * montgomery_mul_add_step() - Perform montgomery multiply-add step
+ *
+ * Operation: montgomery result[] += a * b[] / n0inv % modulus
+ *
+ * @key:       RSA key
+ * @result:    Place to put result, as little endian word array
+ * @a:         Multiplier
+ * @b:         Multiplicand, as little endian word array
+ */
+static void montgomery_mul_add_step(const struct rsa_public_key *key,
+               uint32_t result[], const uint32_t a, const uint32_t b[])
+{
+       uint64_t acc_a, acc_b;
+       uint32_t d0;
+       uint i;
+
+       acc_a = (uint64_t)a * b[0] + result[0];
+       d0 = (uint32_t)acc_a * key->n0inv;
+       acc_b = (uint64_t)d0 * key->modulus[0] + (uint32_t)acc_a;
+       for (i = 1; i < key->len; i++) {
+               acc_a = (acc_a >> 32) + (uint64_t)a * b[i] + result[i];
+               acc_b = (acc_b >> 32) + (uint64_t)d0 * key->modulus[i] +
+                               (uint32_t)acc_a;
+               result[i - 1] = (uint32_t)acc_b;
+       }
+
+       acc_a = (acc_a >> 32) + (acc_b >> 32);
+
+       result[i - 1] = (uint32_t)acc_a;
+
+       if (acc_a >> 32)
+               subtract_modulus(key, result);
+}
+
+/**
+ * montgomery_mul() - Perform montgomery mutitply
+ *
+ * Operation: montgomery result[] = a[] * b[] / n0inv % modulus
+ *
+ * @key:       RSA key
+ * @result:    Place to put result, as little endian word array
+ * @a:         Multiplier, as little endian word array
+ * @b:         Multiplicand, as little endian word array
+ */
+static void montgomery_mul(const struct rsa_public_key *key,
+               uint32_t result[], uint32_t a[], const uint32_t b[])
+{
+       uint i;
+
+       for (i = 0; i < key->len; ++i)
+               result[i] = 0;
+       for (i = 0; i < key->len; ++i)
+               montgomery_mul_add_step(key, result, a[i], b);
+}
+
+/**
+ * pow_mod() - in-place public exponentiation
+ *
+ * @key:       RSA key
+ * @inout:     Big-endian word array containing value and result
+ */
+static int pow_mod(const struct rsa_public_key *key, uint32_t *inout)
+{
+       uint32_t *result, *ptr;
+       uint i;
+
+       /* Sanity check for stack size - key->len is in 32-bit words */
+       if (key->len > RSA_MAX_KEY_BITS / 32) {
+               debug("RSA key words %u exceeds maximum %d\n", key->len,
+                     RSA_MAX_KEY_BITS / 32);
+               return -EINVAL;
+       }
+
+       uint32_t val[key->len], acc[key->len], tmp[key->len];
+       result = tmp;  /* Re-use location. */
+
+       /* Convert from big endian byte array to little endian word array. */
+       for (i = 0, ptr = inout + key->len - 1; i < key->len; i++, ptr--)
+               val[i] = get_unaligned_be32(ptr);
+
+       montgomery_mul(key, acc, val, key->rr);  /* axx = a * RR / R mod M */
+       for (i = 0; i < 16; i += 2) {
+               montgomery_mul(key, tmp, acc, acc); /* tmp = acc^2 / R mod M */
+               montgomery_mul(key, acc, tmp, tmp); /* acc = tmp^2 / R mod M */
+       }
+       montgomery_mul(key, result, acc, val);  /* result = XX * a / R mod M */
+
+       /* Make sure result < mod; result is at most 1x mod too large. */
+       if (greater_equal_modulus(key, result))
+               subtract_modulus(key, result);
+
+       /* Convert to bigendian byte array */
+       for (i = key->len - 1, ptr = inout; (int)i >= 0; i--, ptr++)
+               put_unaligned_be32(result[i], ptr);
+
+       return 0;
+}
+
+static int rsa_verify_key(const struct rsa_public_key *key, const uint8_t *sig,
+               const uint32_t sig_len, const uint8_t *hash)
+{
+       const uint8_t *padding;
+       int pad_len;
+       int ret;
+
+       if (!key || !sig || !hash)
+               return -EIO;
+
+       if (sig_len != (key->len * sizeof(uint32_t))) {
+               debug("Signature is of incorrect length %d\n", sig_len);
+               return -EINVAL;
+       }
+
+       /* Sanity check for stack size */
+       if (sig_len > RSA_MAX_SIG_BITS / 8) {
+               debug("Signature length %u exceeds maximum %d\n", sig_len,
+                     RSA_MAX_SIG_BITS / 8);
+               return -EINVAL;
+       }
+
+       uint32_t buf[sig_len / sizeof(uint32_t)];
+
+       memcpy(buf, sig, sig_len);
+
+       ret = pow_mod(key, buf);
+       if (ret)
+               return ret;
+
+       /* Determine padding to use depending on the signature type. */
+       padding = padding_sha1_rsa2048;
+       pad_len = RSA2048_BYTES - SHA1_SUM_LEN;
+
+       /* Check pkcs1.5 padding bytes. */
+       if (memcmp(buf, padding, pad_len)) {
+               debug("In RSAVerify(): Padding check failed!\n");
+               return -EINVAL;
+       }
+
+       /* Check hash. */
+       if (memcmp((uint8_t *)buf + pad_len, hash, sig_len - pad_len)) {
+               debug("In RSAVerify(): Hash check failed!\n");
+               return -EACCES;
+       }
+
+       return 0;
+}
+
+static void rsa_convert_big_endian(uint32_t *dst, const uint32_t *src, int len)
+{
+       int i;
+
+       for (i = 0; i < len; i++)
+               dst[i] = fdt32_to_cpu(src[len - 1 - i]);
+}
+
+static int rsa_verify_with_keynode(struct image_sign_info *info,
+               const void *hash, uint8_t *sig, uint sig_len, int node)
+{
+       const void *blob = info->fdt_blob;
+       struct rsa_public_key key;
+       const void *modulus, *rr;
+       int ret;
+
+       if (node < 0) {
+               debug("%s: Skipping invalid node", __func__);
+               return -EBADF;
+       }
+       if (!fdt_getprop(blob, node, "rsa,n0-inverse", NULL)) {
+               debug("%s: Missing rsa,n0-inverse", __func__);
+               return -EFAULT;
+       }
+       key.len = fdtdec_get_int(blob, node, "rsa,num-bits", 0);
+       key.n0inv = fdtdec_get_int(blob, node, "rsa,n0-inverse", 0);
+       modulus = fdt_getprop(blob, node, "rsa,modulus", NULL);
+       rr = fdt_getprop(blob, node, "rsa,r-squared", NULL);
+       if (!key.len || !modulus || !rr) {
+               debug("%s: Missing RSA key info", __func__);
+               return -EFAULT;
+       }
+
+       /* Sanity check for stack size */
+       if (key.len > RSA_MAX_KEY_BITS || key.len < RSA_MIN_KEY_BITS) {
+               debug("RSA key bits %u outside allowed range %d..%d\n",
+                     key.len, RSA_MIN_KEY_BITS, RSA_MAX_KEY_BITS);
+               return -EFAULT;
+       }
+       key.len /= sizeof(uint32_t) * 8;
+       uint32_t key1[key.len], key2[key.len];
+
+       key.modulus = key1;
+       key.rr = key2;
+       rsa_convert_big_endian(key.modulus, modulus, key.len);
+       rsa_convert_big_endian(key.rr, rr, key.len);
+       if (!key.modulus || !key.rr) {
+               debug("%s: Out of memory", __func__);
+               return -ENOMEM;
+       }
+
+       debug("key length %d\n", key.len);
+       ret = rsa_verify_key(&key, sig, sig_len, hash);
+       if (ret) {
+               printf("%s: RSA failed to verify: %d\n", __func__, ret);
+               return ret;
+       }
+
+       return 0;
+}
+
+int rsa_verify(struct image_sign_info *info,
+              const struct image_region region[], int region_count,
+              uint8_t *sig, uint sig_len)
+{
+       const void *blob = info->fdt_blob;
+       uint8_t hash[SHA1_SUM_LEN];
+       int ndepth, noffset;
+       int sig_node, node;
+       char name[100];
+       sha1_context ctx;
+       int ret, i;
+
+       sig_node = fdt_subnode_offset(blob, 0, FIT_SIG_NODENAME);
+       if (sig_node < 0) {
+               debug("%s: No signature node found\n", __func__);
+               return -ENOENT;
+       }
+
+       sha1_starts(&ctx);
+       for (i = 0; i < region_count; i++)
+               sha1_update(&ctx, region[i].data, region[i].size);
+       sha1_finish(&ctx, hash);
+
+       /* See if we must use a particular key */
+       if (info->required_keynode != -1) {
+               ret = rsa_verify_with_keynode(info, hash, sig, sig_len,
+                       info->required_keynode);
+               if (!ret)
+                       return ret;
+       }
+
+       /* Look for a key that matches our hint */
+       snprintf(name, sizeof(name), "key-%s", info->keyname);
+       node = fdt_subnode_offset(blob, sig_node, name);
+       ret = rsa_verify_with_keynode(info, hash, sig, sig_len, node);
+       if (!ret)
+               return ret;
+
+       /* No luck, so try each of the keys in turn */
+       for (ndepth = 0, noffset = fdt_next_node(info->fit, sig_node, &ndepth);
+                       (noffset >= 0) && (ndepth > 0);
+                       noffset = fdt_next_node(info->fit, noffset, &ndepth)) {
+               if (ndepth == 1 && noffset != node) {
+                       ret = rsa_verify_with_keynode(info, hash, sig, sig_len,
+                                                     noffset);
+                       if (!ret)
+                               break;
+               }
+       }
+
+       return ret;
+}
index e3cb3bf5bb78b0cce78523ccf85915f98ee9a88d..cc912fb0665ce7aea0cdaf0583807b308fc63706 100644 (file)
@@ -125,6 +125,9 @@ LIBFDT_OBJ_FILES-y += fdt_rw.o
 LIBFDT_OBJ_FILES-y += fdt_strerror.o
 LIBFDT_OBJ_FILES-y += fdt_wip.o
 
+# RSA objects
+RSA_OBJ_FILES-y += rsa-sign.o
+
 # Generated LCD/video logo
 LOGO_H = $(OBJTREE)/include/bmp_logo.h
 LOGO_DATA_H = $(OBJTREE)/include/bmp_logo_data.h
@@ -152,8 +155,10 @@ endif # !LOGO_BMP
 HOSTSRCS += $(addprefix $(SRCTREE)/,$(EXT_OBJ_FILES-y:.o=.c))
 HOSTSRCS += $(addprefix $(SRCTREE)/tools/,$(OBJ_FILES-y:.o=.c))
 HOSTSRCS += $(addprefix $(SRCTREE)/lib/libfdt/,$(LIBFDT_OBJ_FILES-y:.o=.c))
+HOSTSRCS += $(addprefix $(SRCTREE)/lib/rsa/,$(RSA_OBJ_FILES-y:.o=.c))
 BINS   := $(addprefix $(obj),$(sort $(BIN_FILES-y)))
 LIBFDT_OBJS    := $(addprefix $(obj),$(LIBFDT_OBJ_FILES-y))
+RSA_OBJS       := $(addprefix $(obj),$(RSA_OBJ_FILES-y))
 
 # We cannot check CONFIG_FIT_SIGNATURE here since it is not set on the host
 FIT_SIG_OBJ_FILES      := image-sig.o
@@ -228,8 +233,9 @@ $(obj)mkimage$(SFX):        $(obj)aisimage.o \
                        $(obj)omapimage.o \
                        $(obj)sha1.o \
                        $(obj)ublimage.o \
-                       $(LIBFDT_OBJS)
-       $(HOSTCC) $(HOSTCFLAGS) $(HOSTLDFLAGS) -o $@ $^
+                       $(LIBFDT_OBJS) \
+                       $(RSA_OBJS)
+       $(HOSTCC) $(HOSTCFLAGS) $(HOSTLDFLAGS) -o $@ $^ $(HOSTLIBS)
        $(HOSTSTRIP) $@
 
 $(obj)mk$(BOARD)spl$(SFX):     $(obj)mkexynosspl.o
@@ -265,6 +271,9 @@ $(obj)%.o: $(SRCTREE)/lib/%.c
 $(obj)%.o: $(SRCTREE)/lib/libfdt/%.c
        $(HOSTCC) -g $(HOSTCFLAGS_NOPED) -c -o $@ $<
 
+$(obj)%.o: $(SRCTREE)/lib/rsa/%.c
+       $(HOSTCC) -g $(HOSTCFLAGS_NOPED) -c -o $@ $<
+
 subdirs:
 ifeq ($(TOOLSUBDIRS),)
        @: