]> git.ipfire.org Git - thirdparty/openvpn.git/commitdiff
Introduce and use secure_memzero() to erase secrets
authorSteffan Karger <steffan@karger.me>
Mon, 28 Nov 2016 22:14:12 +0000 (23:14 +0100)
committerGert Doering <gert@greenie.muc.de>
Tue, 29 Nov 2016 21:07:02 +0000 (22:07 +0100)
As described in trac #751, and shortly after reported by Zhaomo Yang, of
the University of California, San Diego, we use memset() (often through
the CLEAR() macro) to erase secrets after use.  In some cases however, the
compiler might optimize these calls away.

This patch replaces these memset() calls on secrets by calls to a new
secure_memzero() function, that will not be optimized away.

Since we use CLEAR() a LOT of times, I'm not changing that to use
secure_memzero() to prevent performance impact.  I did annotate the macro
to point people at secure_memzero().

This patch also replaces some CLEAR() or memset() calls with a zero-
initialization using "= { 0 }" if that has the same effect, because that
better captures the intend of that code.

Trac: #751

Signed-off-by: Steffan Karger <steffan.karger@fox-it.com>
Acked-by: Selva Nair <selva.nair@gmail.com>
Acked-by: Gert Doering <gert@greenie.muc.de>
Message-Id: <1480371252-3880-1-git-send-email-steffan@karger.me>
URL: https://www.mail-archive.com/openvpn-devel@lists.sourceforge.net/msg13278.html
Signed-off-by: Gert Doering <gert@greenie.muc.de>
src/openvpn/basic.h
src/openvpn/buffer.c
src/openvpn/buffer.h
src/openvpn/console_builtin.c
src/openvpn/crypto.c
src/openvpn/manage.c
src/openvpn/misc.c
src/openvpn/options.c
src/openvpn/ssl.c
src/openvpn/ssl_verify.c
src/openvpn/ssl_verify_mbedtls.c

index 298cf10373489b51ee8d6156309fd2c63282cb01..48d4d9bd6e665ca553d0494bfeef20fe01c7441a 100644 (file)
@@ -30,7 +30,7 @@
 /* size of an array */
 #define SIZE(x) (sizeof(x)/sizeof(x[0]))
 
-/* clear an object */
+/* clear an object (may be optimized away, use secure_memzero() to erase secrets) */
 #define CLEAR(x) memset(&(x), 0, sizeof(x))
 
 #define IPV4_NETMASK_HOST 0xffffffffU
index 5341d35e25f5c226153aeb62388ba7ce740a4b54..6af8dbb037fd659500bd0655021f84aa84c5caa8 100644 (file)
@@ -155,7 +155,9 @@ void
 buf_clear (struct buffer *buf)
 {
   if (buf->capacity > 0)
-    memset (buf->data, 0, buf->capacity);
+    {
+      secure_memzero (buf->data, buf->capacity);
+    }
   buf->len = 0;
   buf->offset = 0;
 }
@@ -619,9 +621,7 @@ string_clear (char *str)
 {
   if (str)
     {
-      const int len = strlen (str);
-      if (len > 0)
-       memset (str, 0, len);
+      secure_memzero (str, strlen (str));
     }
 }
 
index 8070439a5d8ada7cfe2e58e1d49fc3cdf25a2ce6..7747003f2c8b0b5a36f66673b81e56d8cdeb6b93 100644 (file)
@@ -328,6 +328,49 @@ has_digit (const unsigned char* src)
   return false;
 }
 
+/**
+ * Securely zeroise memory.
+ *
+ * This code and description are based on code supplied by Zhaomo Yang, of the
+ * University of California, San Diego (which was released into the public
+ * domain).
+ *
+ * The secure_memzero function attempts to ensure that an optimizing compiler
+ * does not remove the intended operation if cleared memory is not accessed
+ * again by the program. This code has been tested under Clang 3.9.0 and GCC
+ * 6.2 with optimization flags -O, -Os, -O0, -O1, -O2, and -O3 on
+ * Ubuntu 16.04.1 LTS; under Clang 3.9.0 with optimization flags -O, -Os,
+ * -O0, -O1, -O2, and -O3 on FreeBSD 10.2-RELEASE; under Microsoft Visual Studio
+ * 2015 with optimization flags /O1, /O2 and /Ox on Windows 10.
+ *
+ * Theory of operation:
+ *
+ * 1. On Windows, use the SecureZeroMemory which ensures that data is
+ *    overwritten.
+ * 2. Under GCC or Clang, use a memory barrier, which forces the preceding
+ *    memset to be carried out. The overhead of a memory barrier is usually
+ *    negligible.
+ * 3. If none of the above are available, use the volatile pointer
+ *    technique to zero memory one byte at a time.
+ *
+ * @param data Pointer to data to zeroise.
+ * @param len  Length of data, in bytes.
+ */
+static inline void
+secure_memzero (void *data, size_t len)
+{
+#if defined(_WIN32)
+  SecureZeroMemory (data, len);
+#elif defined(__GNUC__) || defined(__clang__)
+  memset(data, 0, len);
+  __asm__ __volatile__("" : : "r"(data) : "memory");
+#else
+  volatile char *p = (volatile char *) data;
+  while (len--)
+    *p++ = 0;
+#endif
+}
+
 /*
  * printf append to a buffer with overflow check,
  * due to usage of vsnprintf, it will leave space for
index 6b0211d9eb9dcdd344bb55c336a56c112ab7ba59..06994fd5af5257062293513ba271e995833a9e0d 100644 (file)
@@ -218,7 +218,7 @@ static bool get_console_input (const char *prompt, const bool echo, char *input,
         if (gp)
         {
             strncpynt (input, gp, capacity);
-            memset (gp, 0, strlen (gp));
+            secure_memzero (gp, strlen (gp));
             ret = true;
         }
     }
index 05622ceea48efbf89e244df21c0835c6ebc2e75a..708cc9240e0a27bd65678388f0b711b921321557 100644 (file)
@@ -86,12 +86,11 @@ openvpn_encrypt_aead (struct buffer *buf, struct buffer work,
   {
     struct buffer iv_buffer;
     struct packet_id_net pin;
-    uint8_t iv[OPENVPN_MAX_IV_LENGTH];
+    uint8_t iv[OPENVPN_MAX_IV_LENGTH] = {0};
     const int iv_len = cipher_ctx_iv_length (ctx->cipher);
 
     ASSERT (iv_len >= OPENVPN_AEAD_MIN_IV_LEN && iv_len <= OPENVPN_MAX_IV_LENGTH);
 
-    memset(iv, 0, sizeof(iv));
     buf_set_write (&iv_buffer, iv, iv_len);
 
     /* IV starts with packet id to make the IV unique for packet */
@@ -175,7 +174,7 @@ openvpn_encrypt_v1 (struct buffer *buf, struct buffer work,
       /* Do Encrypt from buf -> work */
       if (ctx->cipher)
        {
-         uint8_t iv_buf[OPENVPN_MAX_IV_LENGTH];
+         uint8_t iv_buf[OPENVPN_MAX_IV_LENGTH] = {0};
          const int iv_size = cipher_ctx_iv_length (ctx->cipher);
          const cipher_kt_t *cipher_kt = cipher_ctx_get_cipher_kt (ctx->cipher);
          int outlen;
@@ -190,8 +189,6 @@ openvpn_encrypt_v1 (struct buffer *buf, struct buffer work,
 
          if (cipher_kt_mode_cbc(cipher_kt))
            {
-             CLEAR (iv_buf);
-
              /* generate pseudo-random IV */
              if (opt->flags & CO_USE_IV)
                prng_bytes (iv_buf, iv_size);
@@ -214,7 +211,6 @@ openvpn_encrypt_v1 (struct buffer *buf, struct buffer work,
              ASSERT (packet_id_initialized(&opt->packet_id));
 
              packet_id_alloc_outgoing (&opt->packet_id.send, &pin, true);
-             memset (iv_buf, 0, iv_size);
              buf_set_write (&b, iv_buf, iv_size);
              ASSERT (packet_id_write (&pin, &b, true, false));
            }
@@ -550,14 +546,13 @@ openvpn_decrypt_v1 (struct buffer *buf, struct buffer work,
        {
          const int iv_size = cipher_ctx_iv_length (ctx->cipher);
          const cipher_kt_t *cipher_kt = cipher_ctx_get_cipher_kt (ctx->cipher);
-         uint8_t iv_buf[OPENVPN_MAX_IV_LENGTH];
+         uint8_t iv_buf[OPENVPN_MAX_IV_LENGTH] = { 0 };
          int outlen;
 
          /* initialize work buffer with FRAME_HEADROOM bytes of prepend capacity */
          ASSERT (buf_init (&work, FRAME_HEADROOM_ADJ (frame, FRAME_HEADROOM_MARKER_DECRYPT)));
 
          /* use IV if user requested it */
-         CLEAR (iv_buf);
          if (opt->flags & CO_USE_IV)
            {
              if (buf->len < iv_size)
@@ -1128,7 +1123,7 @@ crypto_read_openvpn_key (const struct key_type *key_type,
   init_key_ctx (&ctx->decrypt, &key2.keys[kds.in_key], key_type,
                OPENVPN_OP_DECRYPT, log_prefix);
 
-  CLEAR (key2);
+  secure_memzero (&key2, sizeof (key2));
 }
 
 /* header and footer for static key file */
@@ -1380,8 +1375,8 @@ write_key_file (const int nkeys, const char *filename)
       buf_printf (&out, "%s\n", fmt);
 
       /* zero memory which held key component (will be freed by GC) */
-      memset (fmt, 0, strlen(fmt));
-      CLEAR (key);
+      secure_memzero (fmt, strlen (fmt));
+      secure_memzero (&key, sizeof (key));
     }
 
   buf_printf (&out, "%s\n", static_key_foot);
index 77a80061e5d82fb75029ed6a2b4b02ecc5ba9dcd..4918ed2caf7641333c4b72c43d132ff0d2a7e91b 100644 (file)
@@ -3154,7 +3154,7 @@ management_query_user_pass (struct management *man,
          man->connection.up_query.nocache = up->nocache; /* preserve caller's nocache setting */
          *up = man->connection.up_query;
        }
-      CLEAR (man->connection.up_query);
+      secure_memzero (&man->connection.up_query, sizeof (man->connection.up_query));
     }
 
   gc_free (&gc);
index 56d43e0a6370248b169284f5162feeda5336181b..4e06c91d531cc2236d5859f4005db8a42bd2785e 100644 (file)
@@ -501,7 +501,7 @@ remove_env_item (const char *str, const bool do_free, struct env_item **list)
            *list = current->next;
          if (do_free)
            {
-             memset (current->string, 0, strlen (current->string));
+             secure_memzero (current->string, strlen (current->string));
              free (current->string);
              free (current);
            }
@@ -1342,7 +1342,7 @@ purge_user_pass (struct user_pass *up, const bool force)
   static bool warn_shown = false;
   if (nocache || force)
     {
-      CLEAR (*up);
+      secure_memzero (up, sizeof(*up));
       up->nocache = nocache;
     }
   else if (!warn_shown)
index 63dcc24270649f8bb9e8b7b71eef5ef35f4e1103..a7a1f9a4c865c2414cfc2ad4cadb7e59f4e2a8b4 100644 (file)
@@ -3968,7 +3968,7 @@ read_inline_file (struct in_src *is, const char *close_tag, struct gc_arena *gc)
   ret = string_alloc (BSTR (&buf), gc);
   buf_clear (&buf);
   free_buf (&buf);
-  CLEAR (line);
+  secure_memzero (line, sizeof (line));
   return ret;
 }
 
@@ -4083,7 +4083,7 @@ read_config_file (struct options *options,
     {
       msg (msglevel, "In %s:%d: Maximum recursive include levels exceeded in include attempt of file %s -- probably you have a configuration file that tries to include itself.", top_file, top_line, file);
     }
-  CLEAR (line);
+  secure_memzero (line, sizeof (line));
   CLEAR (p);
 }
 
@@ -4115,7 +4115,7 @@ read_config_string (const char *prefix,
        }
       CLEAR (p);
     }
-  CLEAR (line);
+  secure_memzero (line, sizeof (line));
 }
 
 void
index 4885031730e49508d1687a560b925385e6debf8b..14d13312982ba7391dc0c8fb08c72108e61c7b76 100644 (file)
@@ -894,7 +894,7 @@ key_state_free (struct key_state *ks, bool clear)
 #endif
 
   if (clear)
-    CLEAR (*ks);
+    secure_memzero (ks, sizeof (*ks));
 }
 
 /** @} name Functions for initialization and cleanup of key_state structures */
@@ -1024,7 +1024,7 @@ tls_session_free (struct tls_session *session, bool clear)
   cert_hash_free (session->cert_hash_set);
 
   if (clear)
-    CLEAR (*session);
+    secure_memzero (session, sizeof (*session));
 }
 
 /** @} name Functions for initialization and cleanup of tls_session structures */
@@ -1048,7 +1048,7 @@ move_session (struct tls_multi* multi, int dest, int src, bool reinit_src)
   if (reinit_src)
     tls_session_init (multi, &multi->session[src]);
   else
-    CLEAR (multi->session[src]);
+    secure_memzero (&multi->session[src], sizeof (multi->session[src]));
 
   dmsg (D_TLS_DEBUG, "TLS: move_session: exit");
 }
@@ -1212,7 +1212,7 @@ tls_multi_free (struct tls_multi *multi, bool clear)
 
   if (multi->auth_token)
     {
-      memset (multi->auth_token, 0, AUTH_TOKEN_SIZE);
+      secure_memzero (multi->auth_token, AUTH_TOKEN_SIZE);
       free (multi->auth_token);
     }
 
@@ -1222,7 +1222,7 @@ tls_multi_free (struct tls_multi *multi, bool clear)
     tls_session_free (&multi->session[i], false);
 
   if (clear)
-    CLEAR (*multi);
+    secure_memzero (multi, sizeof (*multi));
 
   free(multi);
 }
@@ -1512,7 +1512,7 @@ tls1_P_hash(const md_kt_t *md_kt,
     }
   hmac_ctx_cleanup(&ctx);
   hmac_ctx_cleanup(&ctx_tmp);
-  CLEAR (A1);
+  secure_memzero (A1, sizeof (A1));
 
   dmsg (D_SHOW_KEY_SOURCE, "tls1_P_hash out: %s", format_hex (out_orig, olen_orig, 0, &gc));
   gc_free (&gc);
@@ -1565,7 +1565,7 @@ tls1_PRF(const uint8_t *label,
   for (i=0; i<olen; i++)
     out1[i]^=out2[i];
 
-  memset (out2, 0, olen);
+  secure_memzero (out2, olen);
 
   dmsg (D_SHOW_KEY_SOURCE, "tls1_PRF out[%d]: %s", olen, format_hex (out1, olen, 0, &gc));
 
@@ -1702,8 +1702,8 @@ generate_key_expansion (struct key_ctx_bi *key,
   ret = true;
 
  exit:
-  CLEAR (master);
-  CLEAR (key2);
+  secure_memzero (&master, sizeof (master));
+  secure_memzero (&key2, sizeof (key2));
 
   return ret;
 }
@@ -1787,7 +1787,7 @@ tls_session_generate_data_channel_keys(struct tls_session *session)
 
   ret = true;
 cleanup:
-  CLEAR (*ks->key_src);
+  secure_memzero (ks->key_src, sizeof (*ks->key_src));
   return ret;
 }
 
@@ -2017,7 +2017,7 @@ key_method_1_write (struct buffer *buf, struct tls_session *session)
   init_key_ctx (&ks->crypto_options.key_ctx_bi.encrypt, &key,
                &session->opt->key_type, OPENVPN_OP_ENCRYPT,
                "Data Channel Encrypt");
-  CLEAR (key);
+  secure_memzero (&key, sizeof (key));
 
   /* send local options string */
   {
@@ -2202,7 +2202,7 @@ key_method_2_write (struct buffer *buf, struct tls_session *session)
 
  error:
   msg (D_TLS_ERRORS, "TLS Error: Key Method #2 write failed");
-  CLEAR (*ks->key_src);
+  secure_memzero (ks->key_src, sizeof (*ks->key_src));
   return false;
 }
 
@@ -2257,13 +2257,13 @@ key_method_1_read (struct buffer *buf, struct tls_session *session)
   init_key_ctx (&ks->crypto_options.key_ctx_bi.decrypt, &key,
                &session->opt->key_type, OPENVPN_OP_DECRYPT,
                "Data Channel Decrypt");
-  CLEAR (key);
+  secure_memzero (&key, sizeof (key));
   ks->authenticated = true;
   return true;
 
  error:
   buf_clear (buf);
-  CLEAR (key);
+  secure_memzero (&key, sizeof (key));
   return false;
 }
 
@@ -2377,7 +2377,7 @@ key_method_2_read (struct buffer *buf, struct tls_multi *multi, struct tls_sessi
     }
 
   /* clear username and password from memory */
-  CLEAR (*up);
+  secure_memzero (up, sizeof (*up));
 
   /* Perform final authentication checks */
   if (ks->authenticated)
@@ -2433,7 +2433,7 @@ key_method_2_read (struct buffer *buf, struct tls_multi *multi, struct tls_sessi
   return true;
 
  error:
-  CLEAR (*ks->key_src);
+  secure_memzero (ks->key_src, sizeof (*ks->key_src));
   buf_clear (buf);
   gc_free (&gc);
   return false;
index a099776fdc4ba39829fddd290eaacb425af229c7..4328828bed211fd40ea4b9fbb94a8b3ff6aff1ad 100644 (file)
@@ -1176,7 +1176,7 @@ verify_user_pass(struct user_pass *up, struct tls_multi *multi,
       if (memcmp_constant_time(multi->auth_token, up->password,
                  strlen(multi->auth_token)) != 0)
         {
-          memset (multi->auth_token, 0, AUTH_TOKEN_SIZE);
+          secure_memzero (multi->auth_token, AUTH_TOKEN_SIZE);
           free (multi->auth_token);
           multi->auth_token = NULL;
           multi->auth_token_sent = false;
@@ -1262,7 +1262,7 @@ verify_user_pass(struct user_pass *up, struct tls_multi *multi,
                   "No auth-token will be activated now");
              if (multi->auth_token)
                {
-                 memset (multi->auth_token, 0, AUTH_TOKEN_SIZE);
+                 secure_memzero (multi->auth_token, AUTH_TOKEN_SIZE);
                  free (multi->auth_token);
                  multi->auth_token = NULL;
                }
index 332f04bafbadc1606587005d412003827cc5c815..42608235359157c4594e563a0b54c5693bf4afbf 100644 (file)
@@ -348,12 +348,10 @@ x509_setenv (struct env_set *es, int cert_depth, mbedtls_x509_crt *cert)
   int i;
   unsigned char c;
   const mbedtls_x509_name *name;
-  char s[128];
+  char s[128] = { 0 };
 
   name = &cert->subject;
 
-  memset( s, 0, sizeof( s ) );
-
   while( name != NULL )
     {
       char name_expand[64+8];