Added generic HKDF implementation.
[BearSSL] / inc / bearssl_kdf.h
diff --git a/inc/bearssl_kdf.h b/inc/bearssl_kdf.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f018d7e
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,185 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2018 Thomas Pornin <pornin@bolet.org>
+ *
+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining 
+ * a copy of this software and associated documentation files (the
+ * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
+ * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
+ * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
+ * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
+ * the following conditions:
+ *
+ * The above copyright notice and this permission notice shall be 
+ * included in all copies or substantial portions of the Software.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, 
+ * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND 
+ * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
+ * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
+ * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
+ * SOFTWARE.
+ */
+
+#ifndef BR_BEARSSL_KDF_H__
+#define BR_BEARSSL_KDF_H__
+
+#include <stddef.h>
+#include <stdint.h>
+
+#include "bearssl_hash.h"
+#include "bearssl_hmac.h"
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+/** \file bearssl_kdf.h
+ *
+ * # Key Derivation Functions
+ *
+ * KDF are functions that takes a variable length input, and provide a
+ * variable length output, meant to be used to derive subkeys from a
+ * master key.
+ *
+ * ## HKDF
+ *
+ * HKDF is a KDF defined by [RFC 5869](https://tools.ietf.org/html/rfc5869).
+ * It is based on HMAC, itself using an underlying hash function. Any
+ * hash function can be used, as long as it is compatible with the rules
+ * for the HMAC implementation (i.e. output size is 64 bytes or less, hash
+ * internal state size is 64 bytes or less, and the internal block length is
+ * a power of 2 between 16 and 256 bytes). HKDF has two phases:
+ *
+ *  - HKDF-Extract: the input data in ingested, along with a "salt" value.
+ *
+ *  - HKDF-Expand: the output is produced, from the result of processing
+ *    the input and salt, and using an extra non-secret parameter called
+ *    "info".
+ *
+ * The "salt" and "info" strings are non-secret and can be empty. Their role
+ * is normally to bind the input and output, respectively, to conventional
+ * identifiers that qualifu them within the used protocol or application.
+ *
+ * The implementation defined in this file uses the following functions:
+ *
+ *  - `br_hkdf_init()`: initialize an HKDF context, with a hash function,
+ *    and the salt. This starts the HKDF-Extract process.
+ *
+ *  - `br_hkdf_inject()`: inject more input bytes. This function may be
+ *    called repeatedly if the input data is provided by chunks.
+ *
+ *  - `br_hkdf_flip()`: end the HKDF-Extract process, and start the
+ *    HKDF-Expand process.
+ *
+ *  - `br_hkdf_produce()`: get the next bytes of output. This function
+ *    may be called several times to obtain the full output by chunks.
+ *    For correct HKDF processing, the same "info" string must be
+ *    provided for each call.
+ *
+ * Note that the HKDF total output size (the number of bytes that
+ * HKDF-Expand is willing to produce) is limited: if the hash output size
+ * is _n_ bytes, then the maximum output size is _255*n_.
+ */
+
+/**
+ * \brief HKDF context.
+ *
+ * The HKDF context is initialized with a hash function implementation
+ * and a salt value. Contents are opaque (callers should not access them
+ * directly). The caller is responsible for allocating the context where
+ * appropriate. Context initialisation and usage incurs no dynamic
+ * allocation, so there is no release function.
+ */
+typedef struct {
+#ifndef BR_DOXYGEN_IGNORE
+       union {
+               br_hmac_context hmac_ctx;
+               br_hmac_key_context prk_ctx;
+       } u;
+       unsigned char buf[64];
+       size_t ptr;
+       size_t dig_len;
+       unsigned chunk_num;
+#endif
+} br_hkdf_context;
+
+/**
+ * \brief HKDF context initialization.
+ *
+ * The underlying hash function and salt value are provided. Arbitrary
+ * salt lengths can be used.
+ *
+ * HKDF makes a difference between a salt of length zero, and an
+ * absent salt (the latter being equivalent to a salt consisting of
+ * bytes of value zero, of the same length as the hash function output).
+ * If `salt_len` is zero, then this function assumes that the salt is
+ * present but of length zero. To specify an _absent_ salt, use
+ * `BR_HKDF_NO_SALT` as `salt` parameter (`salt_len` is then ignored).
+ *
+ * \param hc              HKDF context to initialise.
+ * \param digest_vtable   pointer to the hash function implementation vtable.
+ * \param salt            HKDF-Extract salt.
+ * \param salt_len        HKDF-Extract salt length (in bytes).
+ */
+void br_hkdf_init(br_hkdf_context *hc, const br_hash_class *digest_vtable,
+       const void *salt, size_t salt_len);
+
+/**
+ * \brief The special "absent salt" value for HKDF.
+ */
+#define BR_HKDF_NO_SALT   (&br_hkdf_no_salt)
+
+#ifndef BR_DOXYGEN_IGNORE
+extern const unsigned char br_hkdf_no_salt;
+#endif
+
+/**
+ * \brief HKDF input injection (HKDF-Extract).
+ *
+ * This function injects some more input bytes ("key material") into
+ * HKDF. This function may be called several times, after `br_hkdf_init()`
+ * but before `br_hkdf_flip()`.
+ *
+ * \param hc        HKDF context.
+ * \param ikm       extra input bytes.
+ * \param ikm_len   number of extra input bytes.
+ */
+void br_hkdf_inject(br_hkdf_context *hc, const void *ikm, size_t ikm_len);
+
+/**
+ * \brief HKDF switch to the HKDF-Expand phase.
+ *
+ * This call terminates the HKDF-Extract process (input injection), and
+ * starts the HKDF-Expand process (output production).
+ *
+ * \param hc   HKDF context.
+ */
+void br_hkdf_flip(br_hkdf_context *hc);
+
+/**
+ * \brief HKDF output production (HKDF-Expand).
+ *
+ * Produce more output bytes from the current state. This function may be
+ * called several times, but only after `br_hkdf_flip()`.
+ *
+ * Returned value is the number of actually produced bytes. The total
+ * output length is limited to 255 times the output length of the
+ * underlying hash function.
+ *
+ * \param hc         HKDF context.
+ * \param info       application specific information string.
+ * \param info_len   application specific information string length (in bytes).
+ * \param out        destination buffer for the HKDF output.
+ * \param out_len    the length of the requested output (in bytes).
+ * \return  the produced output length (in bytes).
+ */
+size_t br_hkdf_produce(br_hkdf_context *hc,
+       const void *info, size_t info_len, void *out, size_t out_len);
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
+
+#endif