]> Cypherpunks.ru repositories - govpn.git/blobdiff - src/cypherpunks.ru/govpn/handshake.go
Stylistic fixes
[govpn.git] / src / cypherpunks.ru / govpn / handshake.go
index fb486f592aa86ff76417a4dcad8e732cd843878c..c310fded72b7fa0806075667c78248856a30f62a 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /*
 GoVPN -- simple secure free software virtual private network daemon
-Copyright (C) 2014-2016 Sergey Matveev <stargrave@stargrave.org>
+Copyright (C) 2014-2017 Sergey Matveev <stargrave@stargrave.org>
 
 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
@@ -22,21 +22,27 @@ import (
        "crypto/subtle"
        "encoding/binary"
        "io"
-       "log"
        "time"
 
+       "chacha20"
+       "github.com/Sirupsen/logrus"
        "github.com/agl/ed25519"
        "github.com/agl/ed25519/extra25519"
+       "github.com/pkg/errors"
        "golang.org/x/crypto/blake2b"
        "golang.org/x/crypto/curve25519"
-       "golang.org/x/crypto/salsa20"
 )
 
 const (
+       // RSize is size in bytes of channel binding random value
        RSize = 8
+       // SSize is size in bytes of shared secret half
        SSize = 32
+
+       wrapIDTag = "idTag id:%q timeSync:%d"
 )
 
+// Handshake is state of a handshake/negotiation between client and server
 type Handshake struct {
        addr     string
        conn     io.Writer
@@ -44,7 +50,7 @@ type Handshake struct {
        Conf     *PeerConf
        dsaPubH  *[ed25519.PublicKeySize]byte
        key      *[32]byte
-       rNonce   *[RSize]byte
+       rNonce   *[16]byte
        dhPriv   *[32]byte    // own private DH key
        rServer  *[RSize]byte // random string for authentication
        rClient  *[RSize]byte
@@ -52,6 +58,16 @@ type Handshake struct {
        sClient  *[SSize]byte
 }
 
+// LogFields return a logrus compatible logging context
+func (h *Handshake) LogFields() logrus.Fields {
+       const prefix = "hs_"
+       return logrus.Fields{
+               prefix + "remote":    h.addr,
+               prefix + "last_ping": h.LastPing.String(),
+               prefix + "id":        h.Conf.ID.String(),
+       }
+}
+
 func keyFromSecrets(server, client []byte) *[SSize]byte {
        k := new([SSize]byte)
        for i := 0; i < SSize; i++ {
@@ -88,25 +104,25 @@ func (h *Handshake) Zero() {
        }
 }
 
-func (h *Handshake) rNonceNext(count uint64) []byte {
-       nonce := make([]byte, RSize)
-       nonceCurrent, _ := binary.Uvarint(h.rNonce[:])
-       binary.PutUvarint(nonce, nonceCurrent+count)
+func (h *Handshake) rNonceNext(count uint64) *[16]byte {
+       nonce := new([16]byte)
+       nonceCurrent, _ := binary.Uvarint(h.rNonce[8:])
+       binary.PutUvarint(nonce[8:], nonceCurrent+count)
        return nonce
 }
 
-func dhKeypairGen() (*[32]byte, *[32]byte) {
+func dhKeypairGen() (*[32]byte, *[32]byte, error) {
        priv := new([32]byte)
        pub := new([32]byte)
        repr := new([32]byte)
        reprFound := false
        for !reprFound {
                if _, err := io.ReadFull(Rand, priv[:]); err != nil {
-                       log.Fatalln("Error reading random for DH private key:", err)
+                       return nil, nil, errors.Wrapf(err, wrapIoReadFull, "Rand")
                }
                reprFound = extra25519.ScalarBaseMult(pub, repr, priv)
        }
-       return priv, repr
+       return priv, repr, nil
 }
 
 func dhKeyGen(priv, pub *[32]byte) *[32]byte {
@@ -116,7 +132,7 @@ func dhKeyGen(priv, pub *[32]byte) *[32]byte {
        return &hashed
 }
 
-// Create new handshake state.
+// NewHandshake creates new handshake state.
 func NewHandshake(addr string, conn io.Writer, conf *PeerConf) *Handshake {
        state := Handshake{
                addr:     addr,
@@ -132,30 +148,35 @@ func NewHandshake(addr string, conn io.Writer, conf *PeerConf) *Handshake {
 }
 
 // Generate ID tag from client identification and data.
-func idTag(id *PeerId, timeSync int, data []byte) []byte {
+func idTag(id *PeerID, timeSync int, data []byte) ([]byte, error) {
        enc := make([]byte, 8)
        copy(enc, data)
        AddTimeSync(timeSync, enc)
        mac, err := blake2b.New256(id[:])
        if err != nil {
-               panic(err)
+               return nil, errors.Wrap(err, wrapBlake2bNew256)
        }
-       mac.Write(enc)
-       mac.Sum(enc[:0])
-       return enc
+       if _, err = mac.Write(enc); err != nil {
+               return nil, errors.Wrap(err, "mac.Write")
+       }
+       sum := mac.Sum(nil)
+       return sum[len(sum)-8:], nil
 }
 
-// Start handshake's procedure from the client. It is the entry point
-// for starting the handshake procedure. // First handshake packet
-// will be sent immediately.
-func HandshakeStart(addr string, conn io.Writer, conf *PeerConf) *Handshake {
+// HandshakeStarts starts handshake's procedure from the client.
+// It is the entry point for starting the handshake procedure.
+// First handshake packet will be sent immediately.
+func HandshakeStart(addr string, conn io.Writer, conf *PeerConf) (*Handshake, error) {
        state := NewHandshake(addr, conn, conf)
        var dhPubRepr *[32]byte
-       state.dhPriv, dhPubRepr = dhKeypairGen()
+       var err error
+       if state.dhPriv, dhPubRepr, err = dhKeypairGen(); err != nil {
+               return nil, errors.Wrap(err, "dhKeypairGen")
+       }
 
-       state.rNonce = new([RSize]byte)
-       if _, err := io.ReadFull(Rand, state.rNonce[:]); err != nil {
-               log.Fatalln("Error reading random for nonce:", err)
+       state.rNonce = new([16]byte)
+       if _, err := io.ReadFull(Rand, state.rNonce[8:]); err != nil {
+               return nil, errors.Wrapf(err, wrapIoReadFull, "Rand")
        }
        var enc []byte
        if conf.Noise {
@@ -165,52 +186,58 @@ func HandshakeStart(addr string, conn io.Writer, conf *PeerConf) *Handshake {
        }
        copy(enc, dhPubRepr[:])
        if conf.Encless {
-               var err error
-               enc, err = EnclessEncode(state.dsaPubH, state.rNonce[:], enc)
+               enc, err = EnclessEncode(state.dsaPubH, state.rNonce, enc)
                if err != err {
-                       panic(err)
+                       return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessDecode)
                }
        } else {
-               salsa20.XORKeyStream(enc, enc, state.rNonce[:], state.dsaPubH)
+               chacha20.XORKeyStream(enc, enc, state.rNonce, state.dsaPubH)
+       }
+       tag, err := idTag(state.Conf.ID, state.Conf.TimeSync, state.rNonce[8:])
+       if err != nil {
+               return nil, errors.Wrapf(err, wrapIDTag, state.Conf.ID.String(), state.Conf.TimeSync)
+       }
+       data := append(state.rNonce[8:], enc...)
+       data = append(data, tag...)
+       if _, err = state.conn.Write(data); err != nil {
+               return nil, errors.Wrap(err, "state.conn.Write")
        }
-       data := append(state.rNonce[:], enc...)
-       data = append(data, idTag(state.Conf.Id, state.Conf.TimeSync, state.rNonce[:])...)
-       state.conn.Write(data)
-       return state
+       return state, nil
 }
 
-// Process handshake message on the server side.
+// Server processes handshake message on the server side.
 // This function is intended to be called on server's side.
 // If this is the final handshake message, then new Peer object
-// will be created and used as a transport. If no mutually
-// authenticated Peer is ready, then return nil.
-func (h *Handshake) Server(data []byte) *Peer {
+// will be created and used as a transport.
+func (h *Handshake) Server(data []byte) (*Peer, error) {
        // R + ENC(H(DSAPub), R, El(CDHPub)) + IDtag
        if h.rNonce == nil && ((!h.Conf.Encless && len(data) >= 48) ||
                (h.Conf.Encless && len(data) == EnclessEnlargeSize+h.Conf.MTU)) {
-               h.rNonce = new([RSize]byte)
-               copy(h.rNonce[:], data[:RSize])
+               h.rNonce = new([16]byte)
+               copy(h.rNonce[8:], data[:RSize])
 
                // Decrypt remote public key
                cDHRepr := new([32]byte)
                if h.Conf.Encless {
                        out, err := EnclessDecode(
                                h.dsaPubH,
-                               h.rNonce[:],
+                               h.rNonce,
                                data[RSize:len(data)-8],
                        )
                        if err != nil {
-                               log.Println("Unable to decode packet from", h.addr, err)
-                               return nil
+                               return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessDecode)
                        }
                        copy(cDHRepr[:], out)
                } else {
-                       salsa20.XORKeyStream(cDHRepr[:], data[RSize:RSize+32], h.rNonce[:], h.dsaPubH)
+                       chacha20.XORKeyStream(cDHRepr[:], data[RSize:RSize+32], h.rNonce, h.dsaPubH)
                }
 
                // Generate DH keypair
                var dhPubRepr *[32]byte
-               h.dhPriv, dhPubRepr = dhKeypairGen()
+               var err error
+               if h.dhPriv, dhPubRepr, err = dhKeypairGen(); err != nil {
+                       return nil, errors.Wrap(err, "dhKeypairGen")
+               }
 
                // Compute shared key
                cDH := new([32]byte)
@@ -218,27 +245,26 @@ func (h *Handshake) Server(data []byte) *Peer {
                h.key = dhKeyGen(h.dhPriv, cDH)
 
                var encPub []byte
-               var err error
                if h.Conf.Encless {
                        encPub = make([]byte, h.Conf.MTU)
                        copy(encPub, dhPubRepr[:])
                        encPub, err = EnclessEncode(h.dsaPubH, h.rNonceNext(1), encPub)
                        if err != nil {
-                               panic(err)
+                               return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessEncode)
                        }
                } else {
                        encPub = make([]byte, 32)
-                       salsa20.XORKeyStream(encPub, dhPubRepr[:], h.rNonceNext(1), h.dsaPubH)
+                       chacha20.XORKeyStream(encPub, dhPubRepr[:], h.rNonceNext(1), h.dsaPubH)
                }
 
                // Generate R* and encrypt them
                h.rServer = new([RSize]byte)
                if _, err = io.ReadFull(Rand, h.rServer[:]); err != nil {
-                       log.Fatalln("Error reading random for R:", err)
+                       return nil, errors.Wrapf(err, wrapIoReadFull, "Rand")
                }
                h.sServer = new([SSize]byte)
                if _, err = io.ReadFull(Rand, h.sServer[:]); err != nil {
-                       log.Fatalln("Error reading random for S:", err)
+                       return nil, errors.Wrapf(err, wrapIoReadFull, "Rand")
                }
                var encRs []byte
                if h.Conf.Noise && !h.Conf.Encless {
@@ -250,18 +276,26 @@ func (h *Handshake) Server(data []byte) *Peer {
                }
                copy(encRs, append(h.rServer[:], h.sServer[:]...))
                if h.Conf.Encless {
-                       encRs, err = EnclessEncode(h.key, h.rNonce[:], encRs)
+                       encRs, err = EnclessEncode(h.key, h.rNonce, encRs)
                        if err != nil {
-                               panic(err)
+                               return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessEncode)
                        }
                } else {
-                       salsa20.XORKeyStream(encRs, encRs, h.rNonce[:], h.key)
+                       chacha20.XORKeyStream(encRs, encRs, h.rNonce, h.key)
+               }
+
+               tag, err := idTag(h.Conf.ID, h.Conf.TimeSync, encPub)
+               if err != nil {
+                       return nil, errors.Wrapf(err, wrapIDTag, h.Conf.ID.String(), h.Conf.TimeSync)
                }
 
                // Send that to client
-               h.conn.Write(append(encPub, append(
-                       encRs, idTag(h.Conf.Id, h.Conf.TimeSync, encPub)...,
+               _, err = h.conn.Write(append(encPub, append(
+                       encRs, tag...,
                )...))
+               if err != nil {
+                       return nil, errors.Wrap(err, "conn.Write")
+               }
                h.LastPing = time.Now()
        } else
        // ENC(K, R+1, RS + RC + SC + Sign(DSAPriv, K)) + IDtag
@@ -276,13 +310,12 @@ func (h *Handshake) Server(data []byte) *Peer {
                                data[:len(data)-8],
                        )
                        if err != nil {
-                               log.Println("Unable to decode packet from", h.addr, err)
-                               return nil
+                               return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessDecode)
                        }
                        dec = dec[:RSize+RSize+SSize+ed25519.SignatureSize]
                } else {
                        dec = make([]byte, RSize+RSize+SSize+ed25519.SignatureSize)
-                       salsa20.XORKeyStream(
+                       chacha20.XORKeyStream(
                                dec,
                                data[:RSize+RSize+SSize+ed25519.SignatureSize],
                                h.rNonceNext(1),
@@ -290,14 +323,12 @@ func (h *Handshake) Server(data []byte) *Peer {
                        )
                }
                if subtle.ConstantTimeCompare(dec[:RSize], h.rServer[:]) != 1 {
-                       log.Println("Invalid server's random number with", h.addr)
-                       return nil
+                       return nil, errors.New("Invalid server's random number")
                }
                sign := new([ed25519.SignatureSize]byte)
                copy(sign[:], dec[RSize+RSize+SSize:])
                if !ed25519.Verify(h.Conf.Verifier.Pub, h.key[:], sign) {
-                       log.Println("Invalid signature from", h.addr)
-                       return nil
+                       return nil, errors.New("Invalid signature")
                }
 
                // Send final answer to client
@@ -311,34 +342,41 @@ func (h *Handshake) Server(data []byte) *Peer {
                if h.Conf.Encless {
                        enc, err = EnclessEncode(h.key, h.rNonceNext(2), enc)
                        if err != nil {
-                               panic(err)
+                               return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessEncode)
                        }
                } else {
-                       salsa20.XORKeyStream(enc, enc, h.rNonceNext(2), h.key)
+                       chacha20.XORKeyStream(enc, enc, h.rNonceNext(2), h.key)
+               }
+               tag, err := idTag(h.Conf.ID, h.Conf.TimeSync, enc)
+               if err != nil {
+                       return nil, errors.Wrapf(err, wrapIDTag, h.Conf.ID.String(), h.Conf.TimeSync)
+               }
+               if _, err = h.conn.Write(append(enc, tag...)); err != nil {
+                       return nil, errors.Wrap(err, "conn.Write")
                }
-               h.conn.Write(append(enc, idTag(h.Conf.Id, h.Conf.TimeSync, enc)...))
 
                // Switch peer
-               peer := newPeer(
+               peer, err := newPeer(
                        false,
                        h.addr,
                        h.conn,
                        h.Conf,
                        keyFromSecrets(h.sServer[:], dec[RSize+RSize:RSize+RSize+SSize]))
+               if err != nil {
+                       return nil, errors.Wrap(err, "newPeer")
+               }
                h.LastPing = time.Now()
-               return peer
-       } else {
-               log.Println("Invalid handshake message from", h.addr)
+               return peer, nil
        }
-       return nil
+       return nil, nil
 }
 
-// Process handshake message on the client side.
+// Client processes handshake message on the client side.
 // This function is intended to be called on client's side.
 // If this is the final handshake message, then new Peer object
 // will be created and used as a transport. If no mutually
 // authenticated Peer is ready, then return nil.
-func (h *Handshake) Client(data []byte) *Peer {
+func (h *Handshake) Client(data []byte) (*Peer, error) {
        // ENC(H(DSAPub), R+1, El(SDHPub)) + ENC(K, R, RS + SS) + IDtag
        if h.rServer == nil && h.key == nil &&
                ((!h.Conf.Encless && len(data) >= 80) ||
@@ -354,12 +392,11 @@ func (h *Handshake) Client(data []byte) *Peer {
                                data[:len(data)/2],
                        )
                        if err != nil {
-                               log.Println("Unable to decode packet from", h.addr, err)
-                               return nil
+                               return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessDecode)
                        }
                        copy(sDHRepr[:], tmp[:32])
                } else {
-                       salsa20.XORKeyStream(sDHRepr[:], data[:32], h.rNonceNext(1), h.dsaPubH)
+                       chacha20.XORKeyStream(sDHRepr[:], data[:32], h.rNonceNext(1), h.dsaPubH)
                }
 
                // Compute shared key
@@ -371,20 +408,15 @@ func (h *Handshake) Client(data []byte) *Peer {
                h.rServer = new([RSize]byte)
                h.sServer = new([SSize]byte)
                if h.Conf.Encless {
-                       tmp, err = EnclessDecode(
-                               h.key,
-                               h.rNonce[:],
-                               data[len(data)/2:len(data)-8],
-                       )
+                       tmp, err = EnclessDecode(h.key, h.rNonce, data[len(data)/2:len(data)-8])
                        if err != nil {
-                               log.Println("Unable to decode packet from", h.addr, err)
-                               return nil
+                               return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessDecode)
                        }
                        copy(h.rServer[:], tmp[:RSize])
                        copy(h.sServer[:], tmp[RSize:RSize+SSize])
                } else {
                        decRs := make([]byte, RSize+SSize)
-                       salsa20.XORKeyStream(decRs, data[SSize:SSize+RSize+SSize], h.rNonce[:], h.key)
+                       chacha20.XORKeyStream(decRs, data[SSize:SSize+RSize+SSize], h.rNonce, h.key)
                        copy(h.rServer[:], decRs[:RSize])
                        copy(h.sServer[:], decRs[RSize:])
                }
@@ -392,11 +424,11 @@ func (h *Handshake) Client(data []byte) *Peer {
                // Generate R* and signature and encrypt them
                h.rClient = new([RSize]byte)
                if _, err = io.ReadFull(Rand, h.rClient[:]); err != nil {
-                       log.Fatalln("Error reading random for R:", err)
+                       return nil, errors.Wrapf(err, wrapIoReadFull, "Rand")
                }
                h.sClient = new([SSize]byte)
                if _, err = io.ReadFull(Rand, h.sClient[:]); err != nil {
-                       log.Fatalln("Error reading random for S:", err)
+                       return nil, errors.Wrapf(err, wrapIoReadFull, "Rand")
                }
                sign := ed25519.Sign(h.Conf.DSAPriv, h.key[:])
 
@@ -413,14 +445,21 @@ func (h *Handshake) Client(data []byte) *Peer {
                if h.Conf.Encless {
                        enc, err = EnclessEncode(h.key, h.rNonceNext(1), enc)
                        if err != nil {
-                               panic(err)
+                               return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessEncode)
                        }
                } else {
-                       salsa20.XORKeyStream(enc, enc, h.rNonceNext(1), h.key)
+                       chacha20.XORKeyStream(enc, enc, h.rNonceNext(1), h.key)
+               }
+
+               tag, err := idTag(h.Conf.ID, h.Conf.TimeSync, enc)
+               if err != nil {
+                       return nil, errors.Wrapf(err, wrapIDTag, h.Conf.ID.String(), h.Conf.TimeSync)
                }
 
                // Send that to server
-               h.conn.Write(append(enc, idTag(h.Conf.Id, h.Conf.TimeSync, enc)...))
+               if _, err = h.conn.Write(append(enc, tag...)); err != nil {
+                       return nil, errors.Wrap(err, "conn.Write")
+               }
                h.LastPing = time.Now()
        } else
        // ENC(K, R+2, RC) + IDtag
@@ -432,31 +471,32 @@ func (h *Handshake) Client(data []byte) *Peer {
                if h.Conf.Encless {
                        dec, err = EnclessDecode(h.key, h.rNonceNext(2), data[:len(data)-8])
                        if err != nil {
-                               log.Println("Unable to decode packet from", h.addr, err)
-                               return nil
+                               return nil, errors.Wrap(err, wrapEnclessDecode)
                        }
                        dec = dec[:RSize]
                } else {
                        dec = make([]byte, RSize)
-                       salsa20.XORKeyStream(dec, data[:RSize], h.rNonceNext(2), h.key)
+                       chacha20.XORKeyStream(dec, data[:RSize], h.rNonceNext(2), h.key)
                }
                if subtle.ConstantTimeCompare(dec, h.rClient[:]) != 1 {
-                       log.Println("Invalid client's random number with", h.addr)
-                       return nil
+                       return nil, errors.New("Invalid client's random number")
                }
 
                // Switch peer
-               peer := newPeer(
+               peer, err := newPeer(
                        true,
                        h.addr,
                        h.conn,
                        h.Conf,
                        keyFromSecrets(h.sServer[:], h.sClient[:]),
                )
+               if err != nil {
+                       return nil, errors.Wrap(err, "newPeer")
+               }
                h.LastPing = time.Now()
-               return peer
-       } else {
-               log.Println("Invalid handshake stage from", h.addr)
+               return peer, nil
        }
-       return nil
+
+       // no peer yet, no error
+       return nil, nil
 }