crypto/openssh/moduli.c

   1 /* $OpenBSD: moduli.c,v 1.37 2019/11/15 06:00:20 djm Exp $ */
   2 /*
   3  * Copyright 1994 Phil Karn <karn@qualcomm.com>
   4  * Copyright 1996-1998, 2003 William Allen Simpson <wsimpson@greendragon.com>
   5  * Copyright 2000 Niels Provos <provos@citi.umich.edu>
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  27  */
  28
  29 /*
  30  * Two-step process to generate safe primes for DHGEX
  31  *
  32  *  Sieve candidates for "safe" primes,
  33  *  suitable for use as Diffie-Hellman moduli;
  34  *  that is, where q = (p-1)/2 is also prime.
  35  *
  36  * First step: generate candidate primes (memory intensive)
  37  * Second step: test primes' safety (processor intensive)
  38  */
  39
  40 #include "includes.h"
  41
  42 #ifdef WITH_OPENSSL
  43
  44 #include <sys/types.h>
  45
  46 #include <openssl/bn.h>
  47 #include <openssl/dh.h>
  48
  49 #include <errno.h>
  50 #include <stdio.h>
  51 #include <stdlib.h>
  52 #include <string.h>
  53 #include <stdarg.h>
  54 #include <time.h>
  55 #include <unistd.h>
  56 #include <limits.h>
  57
  58 #include "xmalloc.h"
  59 #include "dh.h"
  60 #include "log.h"
  61 #include "misc.h"
  62
  63 #include "openbsd-compat/openssl-compat.h"
  64
  65 /*
  66  * File output defines
  67  */
  68
  69 /* need line long enough for largest moduli plus headers */
  70 #define QLINESIZE               (100+8192)
  71
  72 /*
  73  * Size: decimal.
  74  * Specifies the number of the most significant bit (0 to M).
  75  * WARNING: internally, usually 1 to N.
  76  */
  77 #define QSIZE_MINIMUM           (511)
  78
  79 /*
  80  * Prime sieving defines
  81  */
  82
  83 /* Constant: assuming 8 bit bytes and 32 bit words */
  84 #define SHIFT_BIT       (3)
  85 #define SHIFT_BYTE      (2)
  86 #define SHIFT_WORD      (SHIFT_BIT+SHIFT_BYTE)
  87 #define SHIFT_MEGABYTE  (20)
  88 #define SHIFT_MEGAWORD  (SHIFT_MEGABYTE-SHIFT_BYTE)
  89
  90 /*
  91  * Using virtual memory can cause thrashing.  This should be the largest
  92  * number that is supported without a large amount of disk activity --
  93  * that would increase the run time from hours to days or weeks!
  94  */
  95 #define LARGE_MINIMUM   (8UL)   /* megabytes */
  96
  97 /*
  98  * Do not increase this number beyond the unsigned integer bit size.
  99  * Due to a multiple of 4, it must be LESS than 128 (yielding 2**30 bits).
 100  */
 101 #define LARGE_MAXIMUM   (127UL) /* megabytes */
 102
 103 /*
 104  * Constant: when used with 32-bit integers, the largest sieve prime
 105  * has to be less than 2**32.
 106  */
 107 #define SMALL_MAXIMUM   (0xffffffffUL)
 108
 109 /* Constant: can sieve all primes less than 2**32, as 65537**2 > 2**32-1. */
 110 #define TINY_NUMBER     (1UL<<16)
 111
 112 /* Ensure enough bit space for testing 2*q. */
 113 #define TEST_MAXIMUM    (1UL<<16)
 114 #define TEST_MINIMUM    (QSIZE_MINIMUM + 1)
 115 /* real TEST_MINIMUM    (1UL << (SHIFT_WORD - TEST_POWER)) */
 116 #define TEST_POWER      (3)     /* 2**n, n < SHIFT_WORD */
 117
 118 /* bit operations on 32-bit words */
 119 #define BIT_CLEAR(a,n)  ((a)[(n)>>SHIFT_WORD] &= ~(1L << ((n) & 31)))
 120 #define BIT_SET(a,n)    ((a)[(n)>>SHIFT_WORD] |= (1L << ((n) & 31)))
 121 #define BIT_TEST(a,n)   ((a)[(n)>>SHIFT_WORD] & (1L << ((n) & 31)))
 122
 123 /*
 124  * Prime testing defines
 125  */
 126
 127 /* Minimum number of primality tests to perform */
 128 #define TRIAL_MINIMUM   (4)
 129
 130 /*
 131  * Sieving data (XXX - move to struct)
 132  */
 133
 134 /* sieve 2**16 */
 135 static u_int32_t *TinySieve, tinybits;
 136
 137 /* sieve 2**30 in 2**16 parts */
 138 static u_int32_t *SmallSieve, smallbits, smallbase;
 139
 140 /* sieve relative to the initial value */
 141 static u_int32_t *LargeSieve, largewords, largetries, largenumbers;
 142 static u_int32_t largebits, largememory;        /* megabytes */
 143 static BIGNUM *largebase;
 144
 145 int gen_candidates(FILE *, u_int32_t, u_int32_t, BIGNUM *);
 146 int prime_test(FILE *, FILE *, u_int32_t, u_int32_t, char *, unsigned long,
 147     unsigned long);
 148
 149 /*
 150  * print moduli out in consistent form,
 151  */
 152 static int
 153 qfileout(FILE * ofile, u_int32_t otype, u_int32_t otests, u_int32_t otries,
 154     u_int32_t osize, u_int32_t ogenerator, BIGNUM * omodulus)
 155 {
 156         struct tm *gtm;
 157         time_t time_now;
 158         int res;
 159
 160         time(&time_now);
 161         gtm = gmtime(&time_now);
 162         if (gtm == NULL)
 163                 return -1;
 164
 165         res = fprintf(ofile, "%04d%02d%02d%02d%02d%02d %u %u %u %u %x ",
 166             gtm->tm_year + 1900, gtm->tm_mon + 1, gtm->tm_mday,
 167             gtm->tm_hour, gtm->tm_min, gtm->tm_sec,
 168             otype, otests, otries, osize, ogenerator);
 169
 170         if (res < 0)
 171                 return (-1);
 172
 173         if (BN_print_fp(ofile, omodulus) < 1)
 174                 return (-1);
 175
 176         res = fprintf(ofile, "\n");
 177         fflush(ofile);
 178
 179         return (res > 0 ? 0 : -1);
 180 }
 181
 182
 183 /*
 184  ** Sieve p's and q's with small factors
 185  */
 186 static void
 187 sieve_large(u_int32_t s)
 188 {
 189         u_int32_t r, u;
 190
 191         debug3("sieve_large %u", s);
 192         largetries++;
 193         /* r = largebase mod s */
 194         r = BN_mod_word(largebase, s);
 195         if (r == 0)
 196                 u = 0; /* s divides into largebase exactly */
 197         else
 198                 u = s - r; /* largebase+u is first entry divisible by s */
 199
 200         if (u < largebits * 2) {
 201                 /*
 202                  * The sieve omits p's and q's divisible by 2, so ensure that
 203                  * largebase+u is odd. Then, step through the sieve in
 204                  * increments of 2*s
 205                  */
 206                 if (u & 0x1)
 207                         u += s; /* Make largebase+u odd, and u even */
 208
 209                 /* Mark all multiples of 2*s */
 210                 for (u /= 2; u < largebits; u += s)
 211                         BIT_SET(LargeSieve, u);
 212         }
 213
 214         /* r = p mod s */
 215         r = (2 * r + 1) % s;
 216         if (r == 0)
 217                 u = 0; /* s divides p exactly */
 218         else
 219                 u = s - r; /* p+u is first entry divisible by s */
 220
 221         if (u < largebits * 4) {
 222                 /*
 223                  * The sieve omits p's divisible by 4, so ensure that
 224                  * largebase+u is not. Then, step through the sieve in
 225                  * increments of 4*s
 226                  */
 227                 while (u & 0x3) {
 228                         if (SMALL_MAXIMUM - u < s)
 229                                 return;
 230                         u += s;
 231                 }
 232
 233                 /* Mark all multiples of 4*s */
 234                 for (u /= 4; u < largebits; u += s)
 235                         BIT_SET(LargeSieve, u);
 236         }
 237 }
 238
 239 /*
 240  * list candidates for Sophie-Germain primes (where q = (p-1)/2)
 241  * to standard output.
 242  * The list is checked against small known primes (less than 2**30).
 243  */
 244 int
 245 gen_candidates(FILE *out, u_int32_t memory, u_int32_t power, BIGNUM *start)
 246 {
 247         BIGNUM *q;
 248         u_int32_t j, r, s, t;
 249         u_int32_t smallwords = TINY_NUMBER >> 6;
 250         u_int32_t tinywords = TINY_NUMBER >> 6;
 251         time_t time_start, time_stop;
 252         u_int32_t i;
 253         int ret = 0;
 254
 255         largememory = memory;
 256
 257         if (memory != 0 &&
 258             (memory < LARGE_MINIMUM || memory > LARGE_MAXIMUM)) {
 259                 error("Invalid memory amount (min %ld, max %ld)",
 260                     LARGE_MINIMUM, LARGE_MAXIMUM);
 261                 return (-1);
 262         }
 263
 264         /*
 265          * Set power to the length in bits of the prime to be generated.
 266          * This is changed to 1 less than the desired safe prime moduli p.
 267          */
 268         if (power > TEST_MAXIMUM) {
 269                 error("Too many bits: %u > %lu", power, TEST_MAXIMUM);
 270                 return (-1);
 271         } else if (power < TEST_MINIMUM) {
 272                 error("Too few bits: %u < %u", power, TEST_MINIMUM);
 273                 return (-1);
 274         }
 275         power--; /* decrement before squaring */
 276
 277         /*
 278          * The density of ordinary primes is on the order of 1/bits, so the
 279          * density of safe primes should be about (1/bits)**2. Set test range
 280          * to something well above bits**2 to be reasonably sure (but not
 281          * guaranteed) of catching at least one safe prime.
 282          */
 283         largewords = ((power * power) >> (SHIFT_WORD - TEST_POWER));
 284
 285         /*
 286          * Need idea of how much memory is available. We don't have to use all
 287          * of it.
 288          */
 289         if (largememory > LARGE_MAXIMUM) {
 290                 logit("Limited memory: %u MB; limit %lu MB",
 291                     largememory, LARGE_MAXIMUM);
 292                 largememory = LARGE_MAXIMUM;
 293         }
 294
 295         if (largewords <= (largememory << SHIFT_MEGAWORD)) {
 296                 logit("Increased memory: %u MB; need %u bytes",
 297                     largememory, (largewords << SHIFT_BYTE));
 298                 largewords = (largememory << SHIFT_MEGAWORD);
 299         } else if (largememory > 0) {
 300                 logit("Decreased memory: %u MB; want %u bytes",
 301                     largememory, (largewords << SHIFT_BYTE));
 302                 largewords = (largememory << SHIFT_MEGAWORD);
 303         }
 304
 305         TinySieve = xcalloc(tinywords, sizeof(u_int32_t));
 306         tinybits = tinywords << SHIFT_WORD;
 307
 308         SmallSieve = xcalloc(smallwords, sizeof(u_int32_t));
 309         smallbits = smallwords << SHIFT_WORD;
 310
 311         /*
 312          * dynamically determine available memory
 313          */
 314         while ((LargeSieve = calloc(largewords, sizeof(u_int32_t))) == NULL)
 315                 largewords -= (1L << (SHIFT_MEGAWORD - 2)); /* 1/4 MB chunks */
 316
 317         largebits = largewords << SHIFT_WORD;
 318         largenumbers = largebits * 2;   /* even numbers excluded */
 319
 320         /* validation check: count the number of primes tried */
 321         largetries = 0;
 322         if ((q = BN_new()) == NULL)
 323                 fatal("BN_new failed");
 324
 325         /*
 326          * Generate random starting point for subprime search, or use
 327          * specified parameter.
 328          */
 329         if ((largebase = BN_new()) == NULL)
 330                 fatal("BN_new failed");
 331         if (start == NULL) {
 332                 if (BN_rand(largebase, power, 1, 1) == 0)
 333                         fatal("BN_rand failed");
 334         } else {
 335                 if (BN_copy(largebase, start) == NULL)
 336                         fatal("BN_copy: failed");
 337         }
 338
 339         /* ensure odd */
 340         if (BN_set_bit(largebase, 0) == 0)
 341                 fatal("BN_set_bit: failed");
 342
 343         time(&time_start);
 344
 345         logit("%.24s Sieve next %u plus %u-bit", ctime(&time_start),
 346             largenumbers, power);
 347         debug2("start point: 0x%s", BN_bn2hex(largebase));
 348
 349         /*
 350          * TinySieve
 351          */
 352         for (i = 0; i < tinybits; i++) {
 353                 if (BIT_TEST(TinySieve, i))
 354                         continue; /* 2*i+3 is composite */
 355
 356                 /* The next tiny prime */
 357                 t = 2 * i + 3;
 358
 359                 /* Mark all multiples of t */
 360                 for (j = i + t; j < tinybits; j += t)
 361                         BIT_SET(TinySieve, j);
 362
 363                 sieve_large(t);
 364         }
 365
 366         /*
 367          * Start the small block search at the next possible prime. To avoid
 368          * fencepost errors, the last pass is skipped.
 369          */
 370         for (smallbase = TINY_NUMBER + 3;
 371             smallbase < (SMALL_MAXIMUM - TINY_NUMBER);
 372             smallbase += TINY_NUMBER) {
 373                 for (i = 0; i < tinybits; i++) {
 374                         if (BIT_TEST(TinySieve, i))
 375                                 continue; /* 2*i+3 is composite */
 376
 377                         /* The next tiny prime */
 378                         t = 2 * i + 3;
 379                         r = smallbase % t;
 380
 381                         if (r == 0) {
 382                                 s = 0; /* t divides into smallbase exactly */
 383                         } else {
 384                                 /* smallbase+s is first entry divisible by t */
 385                                 s = t - r;
 386                         }
 387
 388                         /*
 389                          * The sieve omits even numbers, so ensure that
 390                          * smallbase+s is odd. Then, step through the sieve
 391                          * in increments of 2*t
 392                          */
 393                         if (s & 1)
 394                                 s += t; /* Make smallbase+s odd, and s even */
 395
 396                         /* Mark all multiples of 2*t */
 397                         for (s /= 2; s < smallbits; s += t)
 398                                 BIT_SET(SmallSieve, s);
 399                 }
 400
 401                 /*
 402                  * SmallSieve
 403                  */
 404                 for (i = 0; i < smallbits; i++) {
 405                         if (BIT_TEST(SmallSieve, i))
 406                                 continue; /* 2*i+smallbase is composite */
 407
 408                         /* The next small prime */
 409                         sieve_large((2 * i) + smallbase);
 410                 }
 411
 412                 memset(SmallSieve, 0, smallwords << SHIFT_BYTE);
 413         }
 414
 415         time(&time_stop);
 416
 417         logit("%.24s Sieved with %u small primes in %lld seconds",
 418             ctime(&time_stop), largetries, (long long)(time_stop - time_start));
 419
 420         for (j = r = 0; j < largebits; j++) {
 421                 if (BIT_TEST(LargeSieve, j))
 422                         continue; /* Definitely composite, skip */
 423
 424                 debug2("test q = largebase+%u", 2 * j);
 425                 if (BN_set_word(q, 2 * j) == 0)
 426                         fatal("BN_set_word failed");
 427                 if (BN_add(q, q, largebase) == 0)
 428                         fatal("BN_add failed");
 429                 if (qfileout(out, MODULI_TYPE_SOPHIE_GERMAIN,
 430                     MODULI_TESTS_SIEVE, largetries,
 431                     (power - 1) /* MSB */, (0), q) == -1) {
 432                         ret = -1;
 433                         break;
 434                 }
 435
 436                 r++; /* count q */
 437         }
 438
 439         time(&time_stop);
 440
 441         free(LargeSieve);
 442         free(SmallSieve);
 443         free(TinySieve);
 444
 445         logit("%.24s Found %u candidates", ctime(&time_stop), r);
 446
 447         return (ret);
 448 }
 449
 450 static void
 451 write_checkpoint(char *cpfile, u_int32_t lineno)
 452 {
 453         FILE *fp;
 454         char tmp[PATH_MAX];
 455         int r;
 456
 457         r = snprintf(tmp, sizeof(tmp), "%s.XXXXXXXXXX", cpfile);
 458         if (r < 0 || r >= PATH_MAX) {
 459                 logit("write_checkpoint: temp pathname too long");
 460                 return;
 461         }
 462         if ((r = mkstemp(tmp)) == -1) {
 463                 logit("mkstemp(%s): %s", tmp, strerror(errno));
 464                 return;
 465         }
 466         if ((fp = fdopen(r, "w")) == NULL) {
 467                 logit("write_checkpoint: fdopen: %s", strerror(errno));
 468                 unlink(tmp);
 469                 close(r);
 470                 return;
 471         }
 472         if (fprintf(fp, "%lu\n", (unsigned long)lineno) > 0 && fclose(fp) == 0
 473             && rename(tmp, cpfile) == 0)
 474                 debug3("wrote checkpoint line %lu to '%s'",
 475                     (unsigned long)lineno, cpfile);
 476         else
 477                 logit("failed to write to checkpoint file '%s': %s", cpfile,
 478                     strerror(errno));
 479 }
 480
 481 static unsigned long
 482 read_checkpoint(char *cpfile)
 483 {
 484         FILE *fp;
 485         unsigned long lineno = 0;
 486
 487         if ((fp = fopen(cpfile, "r")) == NULL)
 488                 return 0;
 489         if (fscanf(fp, "%lu\n", &lineno) < 1)
 490                 logit("Failed to load checkpoint from '%s'", cpfile);
 491         else
 492                 logit("Loaded checkpoint from '%s' line %lu", cpfile, lineno);
 493         fclose(fp);
 494         return lineno;
 495 }
 496
 497 static unsigned long
 498 count_lines(FILE *f)
 499 {
 500         unsigned long count = 0;
 501         char lp[QLINESIZE + 1];
 502
 503         if (fseek(f, 0, SEEK_SET) != 0) {
 504                 debug("input file is not seekable");
 505                 return ULONG_MAX;
 506         }
 507         while (fgets(lp, QLINESIZE + 1, f) != NULL)
 508                 count++;
 509         rewind(f);
 510         debug("input file has %lu lines", count);
 511         return count;
 512 }
 513
 514 static char *
 515 fmt_time(time_t seconds)
 516 {
 517         int day, hr, min;
 518         static char buf[128];
 519
 520         min = (seconds / 60) % 60;
 521         hr = (seconds / 60 / 60) % 24;
 522         day = seconds / 60 / 60 / 24;
 523         if (day > 0)
 524                 snprintf(buf, sizeof buf, "%dd %d:%02d", day, hr, min);
 525         else
 526                 snprintf(buf, sizeof buf, "%d:%02d", hr, min);
 527         return buf;
 528 }
 529
 530 static void
 531 print_progress(unsigned long start_lineno, unsigned long current_lineno,
 532     unsigned long end_lineno)
 533 {
 534         static time_t time_start, time_prev;
 535         time_t time_now, elapsed;
 536         unsigned long num_to_process, processed, remaining, percent, eta;
 537         double time_per_line;
 538         char *eta_str;
 539
 540         time_now = monotime();
 541         if (time_start == 0) {
 542                 time_start = time_prev = time_now;
 543                 return;
 544         }
 545         /* print progress after 1m then once per 5m */
 546         if (time_now - time_prev < 5 * 60)
 547                 return;
 548         time_prev = time_now;
 549         elapsed = time_now - time_start;
 550         processed = current_lineno - start_lineno;
 551         remaining = end_lineno - current_lineno;
 552         num_to_process = end_lineno - start_lineno;
 553         time_per_line = (double)elapsed / processed;
 554         /* if we don't know how many we're processing just report count+time */
 555         time(&time_now);
 556         if (end_lineno == ULONG_MAX) {
 557                 logit("%.24s processed %lu in %s", ctime(&time_now),
 558                     processed, fmt_time(elapsed));
 559                 return;
 560         }
 561         percent = 100 * processed / num_to_process;
 562         eta = time_per_line * remaining;
 563         eta_str = xstrdup(fmt_time(eta));
 564         logit("%.24s processed %lu of %lu (%lu%%) in %s, ETA %s",
 565             ctime(&time_now), processed, num_to_process, percent,
 566             fmt_time(elapsed), eta_str);
 567         free(eta_str);
 568 }
 569
 570 /*
 571  * perform a Miller-Rabin primality test
 572  * on the list of candidates
 573  * (checking both q and p)
 574  * The result is a list of so-call "safe" primes
 575  */
 576 int
 577 prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials, u_int32_t generator_wanted,
 578     char *checkpoint_file, unsigned long start_lineno, unsigned long num_lines)
 579 {
 580         BIGNUM *q, *p, *a;
 581         char *cp, *lp;
 582         u_int32_t count_in = 0, count_out = 0, count_possible = 0;
 583         u_int32_t generator_known, in_tests, in_tries, in_type, in_size;
 584         unsigned long last_processed = 0, end_lineno;
 585         time_t time_start, time_stop;
 586         int res, is_prime;
 587
 588         if (trials < TRIAL_MINIMUM) {
 589                 error("Minimum primality trials is %d", TRIAL_MINIMUM);
 590                 return (-1);
 591         }
 592
 593         if (num_lines == 0)
 594                 end_lineno = count_lines(in);
 595         else
 596                 end_lineno = start_lineno + num_lines;
 597
 598         time(&time_start);
 599
 600         if ((p = BN_new()) == NULL)
 601                 fatal("BN_new failed");
 602         if ((q = BN_new()) == NULL)
 603                 fatal("BN_new failed");
 604
 605         debug2("%.24s Final %u Miller-Rabin trials (%x generator)",
 606             ctime(&time_start), trials, generator_wanted);
 607
 608         if (checkpoint_file != NULL)
 609                 last_processed = read_checkpoint(checkpoint_file);
 610         last_processed = start_lineno = MAXIMUM(last_processed, start_lineno);
 611         if (end_lineno == ULONG_MAX)
 612                 debug("process from line %lu from pipe", last_processed);
 613         else
 614                 debug("process from line %lu to line %lu", last_processed,
 615                     end_lineno);
 616
 617         res = 0;
 618         lp = xmalloc(QLINESIZE + 1);
 619         while (fgets(lp, QLINESIZE + 1, in) != NULL && count_in < end_lineno) {
 620                 count_in++;
 621                 if (count_in <= last_processed) {
 622                         debug3("skipping line %u, before checkpoint or "
 623                             "specified start line", count_in);
 624                         continue;
 625                 }
 626                 if (checkpoint_file != NULL)
 627                         write_checkpoint(checkpoint_file, count_in);
 628                 print_progress(start_lineno, count_in, end_lineno);
 629                 if (strlen(lp) < 14 || *lp == '!' || *lp == '#') {
 630                         debug2("%10u: comment or short line", count_in);
 631                         continue;
 632                 }
 633
 634                 /* XXX - fragile parser */
 635                 /* time */
 636                 cp = &lp[14];   /* (skip) */
 637
 638                 /* type */
 639                 in_type = strtoul(cp, &cp, 10);
 640
 641                 /* tests */
 642                 in_tests = strtoul(cp, &cp, 10);
 643
 644                 if (in_tests & MODULI_TESTS_COMPOSITE) {
 645                         debug2("%10u: known composite", count_in);
 646                         continue;
 647                 }
 648
 649                 /* tries */
 650                 in_tries = strtoul(cp, &cp, 10);
 651
 652                 /* size (most significant bit) */
 653                 in_size = strtoul(cp, &cp, 10);
 654
 655                 /* generator (hex) */
 656                 generator_known = strtoul(cp, &cp, 16);
 657
 658                 /* Skip white space */
 659                 cp += strspn(cp, " ");
 660
 661                 /* modulus (hex) */
 662                 switch (in_type) {
 663                 case MODULI_TYPE_SOPHIE_GERMAIN:
 664                         debug2("%10u: (%u) Sophie-Germain", count_in, in_type);
 665                         a = q;
 666                         if (BN_hex2bn(&a, cp) == 0)
 667                                 fatal("BN_hex2bn failed");
 668                         /* p = 2*q + 1 */
 669                         if (BN_lshift(p, q, 1) == 0)
 670                                 fatal("BN_lshift failed");
 671                         if (BN_add_word(p, 1) == 0)
 672                                 fatal("BN_add_word failed");
 673                         in_size += 1;
 674                         generator_known = 0;
 675                         break;
 676                 case MODULI_TYPE_UNSTRUCTURED:
 677                 case MODULI_TYPE_SAFE:
 678                 case MODULI_TYPE_SCHNORR:
 679                 case MODULI_TYPE_STRONG:
 680                 case MODULI_TYPE_UNKNOWN:
 681                         debug2("%10u: (%u)", count_in, in_type);
 682                         a = p;
 683                         if (BN_hex2bn(&a, cp) == 0)
 684                                 fatal("BN_hex2bn failed");
 685                         /* q = (p-1) / 2 */
 686                         if (BN_rshift(q, p, 1) == 0)
 687                                 fatal("BN_rshift failed");
 688                         break;
 689                 default:
 690                         debug2("Unknown prime type");
 691                         break;
 692                 }
 693
 694                 /*
 695                  * due to earlier inconsistencies in interpretation, check
 696                  * the proposed bit size.
 697                  */
 698                 if ((u_int32_t)BN_num_bits(p) != (in_size + 1)) {
 699                         debug2("%10u: bit size %u mismatch", count_in, in_size);
 700                         continue;
 701                 }
 702                 if (in_size < QSIZE_MINIMUM) {
 703                         debug2("%10u: bit size %u too short", count_in, in_size);
 704                         continue;
 705                 }
 706
 707                 if (in_tests & MODULI_TESTS_MILLER_RABIN)
 708                         in_tries += trials;
 709                 else
 710                         in_tries = trials;
 711
 712                 /*
 713                  * guess unknown generator
 714                  */
 715                 if (generator_known == 0) {
 716                         if (BN_mod_word(p, 24) == 11)
 717                                 generator_known = 2;
 718                         else {
 719                                 u_int32_t r = BN_mod_word(p, 10);
 720
 721                                 if (r == 3 || r == 7)
 722                                         generator_known = 5;
 723                         }
 724                 }
 725                 /*
 726                  * skip tests when desired generator doesn't match
 727                  */
 728                 if (generator_wanted > 0 &&
 729                     generator_wanted != generator_known) {
 730                         debug2("%10u: generator %d != %d",
 731                             count_in, generator_known, generator_wanted);
 732                         continue;
 733                 }
 734
 735                 /*
 736                  * Primes with no known generator are useless for DH, so
 737                  * skip those.
 738                  */
 739                 if (generator_known == 0) {
 740                         debug2("%10u: no known generator", count_in);
 741                         continue;
 742                 }
 743
 744                 count_possible++;
 745
 746                 /*
 747                  * The (1/4)^N performance bound on Miller-Rabin is
 748                  * extremely pessimistic, so don't spend a lot of time
 749                  * really verifying that q is prime until after we know
 750                  * that p is also prime. A single pass will weed out the
 751                  * vast majority of composite q's.
 752                  */
 753                 is_prime = BN_is_prime_ex(q, 1, NULL, NULL);
 754                 if (is_prime < 0)
 755                         fatal("BN_is_prime_ex failed");
 756                 if (is_prime == 0) {
 757                         debug("%10u: q failed first possible prime test",
 758                             count_in);
 759                         continue;
 760                 }
 761
 762                 /*
 763                  * q is possibly prime, so go ahead and really make sure
 764                  * that p is prime. If it is, then we can go back and do
 765                  * the same for q. If p is composite, chances are that
 766                  * will show up on the first Rabin-Miller iteration so it
 767                  * doesn't hurt to specify a high iteration count.
 768                  */
 769                 is_prime = BN_is_prime_ex(p, trials, NULL, NULL);
 770                 if (is_prime < 0)
 771                         fatal("BN_is_prime_ex failed");
 772                 if (is_prime == 0) {
 773                         debug("%10u: p is not prime", count_in);
 774                         continue;
 775                 }
 776                 debug("%10u: p is almost certainly prime", count_in);
 777
 778                 /* recheck q more rigorously */
 779                 is_prime = BN_is_prime_ex(q, trials - 1, NULL, NULL);
 780                 if (is_prime < 0)
 781                         fatal("BN_is_prime_ex failed");
 782                 if (is_prime == 0) {
 783                         debug("%10u: q is not prime", count_in);
 784                         continue;
 785                 }
 786                 debug("%10u: q is almost certainly prime", count_in);
 787
 788                 if (qfileout(out, MODULI_TYPE_SAFE,
 789                     in_tests | MODULI_TESTS_MILLER_RABIN,
 790                     in_tries, in_size, generator_known, p)) {
 791                         res = -1;
 792                         break;
 793                 }
 794
 795                 count_out++;
 796         }
 797
 798         time(&time_stop);
 799         free(lp);
 800         BN_free(p);
 801         BN_free(q);
 802
 803         if (checkpoint_file != NULL)
 804                 unlink(checkpoint_file);
 805
 806         logit("%.24s Found %u safe primes of %u candidates in %ld seconds",
 807             ctime(&time_stop), count_out, count_possible,
 808             (long) (time_stop - time_start));
 809
 810         return (res);
 811 }
 812
 813 #endif /* WITH_OPENSSL */