huangcm
2024-10-12 d3acb07ae52cd1e07661d853cb07895d324a847f
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
//
// Copyright (C) 2011 The Android Open Source Project
//
// Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
// you may not use this file except in compliance with the License.
// You may obtain a copy of the License at
//
//      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
//
// Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
// distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
// WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
// See the License for the specific language governing permissions and
// limitations under the License.
//
 
#include "update_engine/payload_generator/payload_signer.h"
 
#include <endian.h>
 
#include <utility>
 
#include <base/logging.h>
#include <base/strings/string_number_conversions.h>
#include <base/strings/string_split.h>
#include <base/strings/string_util.h>
#include <brillo/data_encoding.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/pem.h>
 
#include "update_engine/common/constants.h"
#include "update_engine/common/hash_calculator.h"
#include "update_engine/common/subprocess.h"
#include "update_engine/common/utils.h"
#include "update_engine/payload_consumer/delta_performer.h"
#include "update_engine/payload_consumer/payload_constants.h"
#include "update_engine/payload_consumer/payload_metadata.h"
#include "update_engine/payload_consumer/payload_verifier.h"
#include "update_engine/payload_generator/delta_diff_generator.h"
#include "update_engine/payload_generator/payload_file.h"
#include "update_engine/update_metadata.pb.h"
 
using std::string;
using std::vector;
 
namespace chromeos_update_engine {
 
namespace {
 
// The payload verifier will check all the signatures included in the payload
// regardless of the version field. Old version of the verifier require the
// version field to be included and be 1.
const uint32_t kSignatureMessageLegacyVersion = 1;
 
// Given raw |signatures|, packs them into a protobuf and serializes it into a
// string. Returns true on success, false otherwise.
bool ConvertSignaturesToProtobuf(const vector<brillo::Blob>& signatures,
                                 string* out_serialized_signature) {
  // Pack it into a protobuf
  Signatures out_message;
  for (const brillo::Blob& signature : signatures) {
    Signatures::Signature* sig_message = out_message.add_signatures();
    // Set all the signatures with the same version number.
    sig_message->set_version(kSignatureMessageLegacyVersion);
    sig_message->set_data(signature.data(), signature.size());
  }
 
  // Serialize protobuf
  TEST_AND_RETURN_FALSE(
      out_message.SerializeToString(out_serialized_signature));
  LOG(INFO) << "Signature blob size: " << out_serialized_signature->size();
  return true;
}
 
// Given an unsigned payload under |payload_path| and the |payload_signature|
// and |metadata_signature| generates an updated payload that includes the
// signatures. It populates |out_metadata_size| with the size of the final
// manifest after adding the dummy signature operation, and
// |out_signatures_offset| with the expected offset for the new blob, and
// |out_metadata_signature_size| which will be size of |metadata_signature|
// if the payload major version supports metadata signature, 0 otherwise.
// Returns true on success, false otherwise.
bool AddSignatureBlobToPayload(const string& payload_path,
                               const string& payload_signature,
                               const string& metadata_signature,
                               brillo::Blob* out_payload,
                               uint64_t* out_metadata_size,
                               uint32_t* out_metadata_signature_size,
                               uint64_t* out_signatures_offset) {
  uint64_t manifest_offset = 20;
  const int kProtobufSizeOffset = 12;
 
  brillo::Blob payload;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(utils::ReadFile(payload_path, &payload));
  PayloadMetadata payload_metadata;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(payload_metadata.ParsePayloadHeader(payload));
  uint64_t metadata_size = payload_metadata.GetMetadataSize();
  uint32_t metadata_signature_size =
      payload_metadata.GetMetadataSignatureSize();
  if (payload_metadata.GetMajorVersion() == kBrilloMajorPayloadVersion) {
    // Write metadata signature size in header.
    uint32_t metadata_signature_size_be = htobe32(metadata_signature.size());
    memcpy(payload.data() + manifest_offset,
           &metadata_signature_size_be,
           sizeof(metadata_signature_size_be));
    manifest_offset += sizeof(metadata_signature_size_be);
    // Replace metadata signature.
    payload.erase(payload.begin() + metadata_size,
                  payload.begin() + metadata_size + metadata_signature_size);
    payload.insert(payload.begin() + metadata_size,
                   metadata_signature.begin(),
                   metadata_signature.end());
    metadata_signature_size = metadata_signature.size();
    LOG(INFO) << "Metadata signature size: " << metadata_signature_size;
  }
 
  DeltaArchiveManifest manifest;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(payload_metadata.GetManifest(payload, &manifest));
 
  // Is there already a signature op in place?
  if (manifest.has_signatures_size()) {
    // The signature op is tied to the size of the signature blob, but not it's
    // contents. We don't allow the manifest to change if there is already an op
    // present, because that might invalidate previously generated
    // hashes/signatures.
    if (manifest.signatures_size() != payload_signature.size()) {
      LOG(ERROR) << "Attempt to insert different signature sized blob. "
                 << "(current:" << manifest.signatures_size()
                 << "new:" << payload_signature.size() << ")";
      return false;
    }
 
    LOG(INFO) << "Matching signature sizes already present.";
  } else {
    // Updates the manifest to include the signature operation.
    PayloadSigner::AddSignatureToManifest(
        payload.size() - metadata_size - metadata_signature_size,
        payload_signature.size(),
        payload_metadata.GetMajorVersion() == kChromeOSMajorPayloadVersion,
        &manifest);
 
    // Updates the payload to include the new manifest.
    string serialized_manifest;
    TEST_AND_RETURN_FALSE(manifest.AppendToString(&serialized_manifest));
    LOG(INFO) << "Updated protobuf size: " << serialized_manifest.size();
    payload.erase(payload.begin() + manifest_offset,
                  payload.begin() + metadata_size);
    payload.insert(payload.begin() + manifest_offset,
                   serialized_manifest.begin(),
                   serialized_manifest.end());
 
    // Updates the protobuf size.
    uint64_t size_be = htobe64(serialized_manifest.size());
    memcpy(&payload[kProtobufSizeOffset], &size_be, sizeof(size_be));
    metadata_size = serialized_manifest.size() + manifest_offset;
 
    LOG(INFO) << "Updated payload size: " << payload.size();
    LOG(INFO) << "Updated metadata size: " << metadata_size;
  }
  uint64_t signatures_offset =
      metadata_size + metadata_signature_size + manifest.signatures_offset();
  LOG(INFO) << "Signature Blob Offset: " << signatures_offset;
  payload.resize(signatures_offset);
  payload.insert(payload.begin() + signatures_offset,
                 payload_signature.begin(),
                 payload_signature.end());
 
  *out_payload = std::move(payload);
  *out_metadata_size = metadata_size;
  *out_metadata_signature_size = metadata_signature_size;
  *out_signatures_offset = signatures_offset;
  return true;
}
 
// Given a |payload| with correct signature op and metadata signature size in
// header and |metadata_size|, |metadata_signature_size|, |signatures_offset|,
// calculate hash for payload and metadata, save it to |out_hash_data| and
// |out_metadata_hash|.
bool CalculateHashFromPayload(const brillo::Blob& payload,
                              const uint64_t metadata_size,
                              const uint32_t metadata_signature_size,
                              const uint64_t signatures_offset,
                              brillo::Blob* out_hash_data,
                              brillo::Blob* out_metadata_hash) {
  if (out_metadata_hash) {
    // Calculates the hash on the manifest.
    TEST_AND_RETURN_FALSE(HashCalculator::RawHashOfBytes(
        payload.data(), metadata_size, out_metadata_hash));
  }
  if (out_hash_data) {
    // Calculates the hash on the updated payload. Note that we skip metadata
    // signature and payload signature.
    HashCalculator calc;
    TEST_AND_RETURN_FALSE(calc.Update(payload.data(), metadata_size));
    TEST_AND_RETURN_FALSE(signatures_offset >=
                          metadata_size + metadata_signature_size);
    TEST_AND_RETURN_FALSE(calc.Update(
        payload.data() + metadata_size + metadata_signature_size,
        signatures_offset - metadata_size - metadata_signature_size));
    TEST_AND_RETURN_FALSE(calc.Finalize());
    *out_hash_data = calc.raw_hash();
  }
  return true;
}
 
}  // namespace
 
void PayloadSigner::AddSignatureToManifest(uint64_t signature_blob_offset,
                                           uint64_t signature_blob_length,
                                           bool add_dummy_op,
                                           DeltaArchiveManifest* manifest) {
  LOG(INFO) << "Making room for signature in file";
  manifest->set_signatures_offset(signature_blob_offset);
  LOG(INFO) << "set? " << manifest->has_signatures_offset();
  manifest->set_signatures_offset(signature_blob_offset);
  manifest->set_signatures_size(signature_blob_length);
  // Add a dummy op at the end to appease older clients
  if (add_dummy_op) {
    InstallOperation* dummy_op = manifest->add_kernel_install_operations();
    dummy_op->set_type(InstallOperation::REPLACE);
    dummy_op->set_data_offset(signature_blob_offset);
    dummy_op->set_data_length(signature_blob_length);
    Extent* dummy_extent = dummy_op->add_dst_extents();
    // Tell the dummy op to write this data to a big sparse hole
    dummy_extent->set_start_block(kSparseHole);
    dummy_extent->set_num_blocks(
        utils::DivRoundUp(signature_blob_length, kBlockSize));
  }
}
 
bool PayloadSigner::VerifySignedPayload(const string& payload_path,
                                        const string& public_key_path) {
  brillo::Blob payload;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(utils::ReadFile(payload_path, &payload));
  PayloadMetadata payload_metadata;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(payload_metadata.ParsePayloadHeader(payload));
  DeltaArchiveManifest manifest;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(payload_metadata.GetManifest(payload, &manifest));
  TEST_AND_RETURN_FALSE(manifest.has_signatures_offset() &&
                        manifest.has_signatures_size());
  uint64_t metadata_size = payload_metadata.GetMetadataSize();
  uint32_t metadata_signature_size =
      payload_metadata.GetMetadataSignatureSize();
  uint64_t signatures_offset =
      metadata_size + metadata_signature_size + manifest.signatures_offset();
  CHECK_EQ(payload.size(), signatures_offset + manifest.signatures_size());
  brillo::Blob payload_hash, metadata_hash;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(CalculateHashFromPayload(payload,
                                                 metadata_size,
                                                 metadata_signature_size,
                                                 signatures_offset,
                                                 &payload_hash,
                                                 &metadata_hash));
  string signature(payload.begin() + signatures_offset, payload.end());
  string public_key;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(utils::ReadFile(public_key_path, &public_key));
  TEST_AND_RETURN_FALSE(payload_hash.size() == kSHA256Size);
  TEST_AND_RETURN_FALSE(
      PayloadVerifier::VerifySignature(signature, public_key, payload_hash));
  if (metadata_signature_size) {
    signature.assign(payload.begin() + metadata_size,
                     payload.begin() + metadata_size + metadata_signature_size);
    TEST_AND_RETURN_FALSE(metadata_hash.size() == kSHA256Size);
    TEST_AND_RETURN_FALSE(
        PayloadVerifier::VerifySignature(signature, public_key, metadata_hash));
  }
  return true;
}
 
bool PayloadSigner::SignHash(const brillo::Blob& hash,
                             const string& private_key_path,
                             brillo::Blob* out_signature) {
  LOG(INFO) << "Signing hash with private key: " << private_key_path;
  // We expect unpadded SHA256 hash coming in
  TEST_AND_RETURN_FALSE(hash.size() == kSHA256Size);
  // The code below executes the equivalent of:
  //
  // openssl rsautl -raw -sign -inkey |private_key_path|
  //   -in |padded_hash| -out |out_signature|
 
  FILE* fprikey = fopen(private_key_path.c_str(), "rb");
  TEST_AND_RETURN_FALSE(fprikey != nullptr);
  RSA* rsa = PEM_read_RSAPrivateKey(fprikey, nullptr, nullptr, nullptr);
  fclose(fprikey);
  TEST_AND_RETURN_FALSE(rsa != nullptr);
 
  brillo::Blob padded_hash = hash;
  PayloadVerifier::PadRSASHA256Hash(&padded_hash, RSA_size(rsa));
 
  brillo::Blob signature(RSA_size(rsa));
  ssize_t signature_size = RSA_private_encrypt(padded_hash.size(),
                                               padded_hash.data(),
                                               signature.data(),
                                               rsa,
                                               RSA_NO_PADDING);
  RSA_free(rsa);
  if (signature_size < 0) {
    LOG(ERROR) << "Signing hash failed: "
               << ERR_error_string(ERR_get_error(), nullptr);
    return false;
  }
  TEST_AND_RETURN_FALSE(static_cast<size_t>(signature_size) ==
                        signature.size());
  out_signature->swap(signature);
  return true;
}
 
bool PayloadSigner::SignHashWithKeys(const brillo::Blob& hash_data,
                                     const vector<string>& private_key_paths,
                                     string* out_serialized_signature) {
  vector<brillo::Blob> signatures;
  for (const string& path : private_key_paths) {
    brillo::Blob signature;
    TEST_AND_RETURN_FALSE(SignHash(hash_data, path, &signature));
    signatures.push_back(signature);
  }
  TEST_AND_RETURN_FALSE(
      ConvertSignaturesToProtobuf(signatures, out_serialized_signature));
  return true;
}
 
bool PayloadSigner::SignPayload(const string& unsigned_payload_path,
                                const vector<string>& private_key_paths,
                                const uint64_t metadata_size,
                                const uint32_t metadata_signature_size,
                                const uint64_t signatures_offset,
                                string* out_serialized_signature) {
  brillo::Blob payload;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(utils::ReadFile(unsigned_payload_path, &payload));
  brillo::Blob hash_data;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(CalculateHashFromPayload(payload,
                                                 metadata_size,
                                                 metadata_signature_size,
                                                 signatures_offset,
                                                 &hash_data,
                                                 nullptr));
  TEST_AND_RETURN_FALSE(
      SignHashWithKeys(hash_data, private_key_paths, out_serialized_signature));
  return true;
}
 
bool PayloadSigner::SignatureBlobLength(const vector<string>& private_key_paths,
                                        uint64_t* out_length) {
  DCHECK(out_length);
  brillo::Blob hash_blob;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(HashCalculator::RawHashOfData({'x'}, &hash_blob));
  string sig_blob;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(
      SignHashWithKeys(hash_blob, private_key_paths, &sig_blob));
  *out_length = sig_blob.size();
  return true;
}
 
bool PayloadSigner::HashPayloadForSigning(const string& payload_path,
                                          const vector<int>& signature_sizes,
                                          brillo::Blob* out_payload_hash_data,
                                          brillo::Blob* out_metadata_hash) {
  // Create a signature blob with signatures filled with 0.
  // Will be used for both payload signature and metadata signature.
  vector<brillo::Blob> signatures;
  for (int signature_size : signature_sizes) {
    signatures.emplace_back(signature_size, 0);
  }
  string signature;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(ConvertSignaturesToProtobuf(signatures, &signature));
 
  brillo::Blob payload;
  uint64_t metadata_size, signatures_offset;
  uint32_t metadata_signature_size;
  // Prepare payload for hashing.
  TEST_AND_RETURN_FALSE(AddSignatureBlobToPayload(payload_path,
                                                  signature,
                                                  signature,
                                                  &payload,
                                                  &metadata_size,
                                                  &metadata_signature_size,
                                                  &signatures_offset));
  TEST_AND_RETURN_FALSE(CalculateHashFromPayload(payload,
                                                 metadata_size,
                                                 metadata_signature_size,
                                                 signatures_offset,
                                                 out_payload_hash_data,
                                                 out_metadata_hash));
  return true;
}
 
bool PayloadSigner::AddSignatureToPayload(
    const string& payload_path,
    const vector<brillo::Blob>& payload_signatures,
    const vector<brillo::Blob>& metadata_signatures,
    const string& signed_payload_path,
    uint64_t* out_metadata_size) {
  // TODO(petkov): Reduce memory usage -- the payload is manipulated in memory.
 
  // Loads the payload and adds the signature op to it.
  string payload_signature, metadata_signature;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(
      ConvertSignaturesToProtobuf(payload_signatures, &payload_signature));
  if (!metadata_signatures.empty()) {
    TEST_AND_RETURN_FALSE(
        ConvertSignaturesToProtobuf(metadata_signatures, &metadata_signature));
  }
  brillo::Blob payload;
  uint64_t signatures_offset;
  uint32_t metadata_signature_size;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(AddSignatureBlobToPayload(payload_path,
                                                  payload_signature,
                                                  metadata_signature,
                                                  &payload,
                                                  out_metadata_size,
                                                  &metadata_signature_size,
                                                  &signatures_offset));
 
  LOG(INFO) << "Signed payload size: " << payload.size();
  TEST_AND_RETURN_FALSE(utils::WriteFile(
      signed_payload_path.c_str(), payload.data(), payload.size()));
  return true;
}
 
bool PayloadSigner::GetMetadataSignature(const void* const metadata,
                                         size_t metadata_size,
                                         const string& private_key_path,
                                         string* out_signature) {
  // Calculates the hash on the updated payload. Note that the payload includes
  // the signature op but doesn't include the signature blob at the end.
  brillo::Blob metadata_hash;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(
      HashCalculator::RawHashOfBytes(metadata, metadata_size, &metadata_hash));
 
  brillo::Blob signature;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(SignHash(metadata_hash, private_key_path, &signature));
 
  *out_signature = brillo::data_encoding::Base64Encode(signature);
  return true;
}
 
bool PayloadSigner::ExtractPayloadProperties(
    const string& payload_path, brillo::KeyValueStore* properties) {
  brillo::Blob payload;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(
      utils::ReadFileChunk(payload_path, 0, kMaxPayloadHeaderSize, &payload));
 
  PayloadMetadata payload_metadata;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(payload_metadata.ParsePayloadHeader(payload));
  uint64_t metadata_size = payload_metadata.GetMetadataSize();
 
  uint64_t file_size = utils::FileSize(payload_path);
  properties->SetString(kPayloadPropertyFileSize, std::to_string(file_size));
  properties->SetString(kPayloadPropertyMetadataSize,
                        std::to_string(metadata_size));
 
  brillo::Blob file_hash, metadata_hash;
  TEST_AND_RETURN_FALSE(
      HashCalculator::RawHashOfFile(payload_path, file_size, &file_hash) ==
      static_cast<off_t>(file_size));
 
  TEST_AND_RETURN_FALSE(HashCalculator::RawHashOfFile(
                            payload_path, metadata_size, &metadata_hash) ==
                        static_cast<off_t>(metadata_size));
 
  properties->SetString(kPayloadPropertyFileHash,
                        brillo::data_encoding::Base64Encode(file_hash));
  properties->SetString(kPayloadPropertyMetadataHash,
                        brillo::data_encoding::Base64Encode(metadata_hash));
  return true;
}
 
}  // namespace chromeos_update_engine