crypto/openssl/crypto/dsa/dsa_ossl.c

   1 /* crypto/dsa/dsa_ossl.c */
   2 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This package is an SSL implementation written
   6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   8  *
   9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
  10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  15  *
  16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  17  * the code are not to be removed.
  18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  19  * as the author of the parts of the library used.
  20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  22  *
  23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  24  * modification, are permitted provided that the following conditions
  25  * are met:
  26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  32  *    must display the following acknowledgement:
  33  *    "This product includes cryptographic software written by
  34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  36  *    being used are not cryptographic related :-).
  37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  40  *
  41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  51  * SUCH DAMAGE.
  52  *
  53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  55  * copied and put under another distribution licence
  56  * [including the GNU Public Licence.]
  57  */
  58
  59 /* Original version from Steven Schoch <schoch@sheba.arc.nasa.gov> */
  60
  61 #include <stdio.h>
  62 #include "cryptlib.h"
  63 #include <openssl/bn.h>
  64 #include <openssl/dsa.h>
  65 #include <openssl/rand.h>
  66 #include <openssl/asn1.h>
  67
  68 #ifndef OPENSSL_FIPS
  69
  70 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa);
  71 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp);
  72 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
  73                   DSA *dsa);
  74 static int dsa_init(DSA *dsa);
  75 static int dsa_finish(DSA *dsa);
  76
  77 static DSA_METHOD openssl_dsa_meth = {
  78 "OpenSSL DSA method",
  79 dsa_do_sign,
  80 dsa_sign_setup,
  81 dsa_do_verify,
  82 NULL, /* dsa_mod_exp, */
  83 NULL, /* dsa_bn_mod_exp, */
  84 dsa_init,
  85 dsa_finish,
  86 0,
  87 NULL,
  88 NULL,
  89 NULL
  90 };
  91
  92 /* These macro wrappers replace attempts to use the dsa_mod_exp() and
  93  * bn_mod_exp() handlers in the DSA_METHOD structure. We avoid the problem of
  94  * having a the macro work as an expression by bundling an "err_instr". So;
  95  *
  96  *     if (!dsa->meth->bn_mod_exp(dsa, r,dsa->g,&k,dsa->p,ctx,
  97  *                 dsa->method_mont_p)) goto err;
  98  *
  99  * can be replaced by;
 100  *
 101  *     DSA_BN_MOD_EXP(goto err, dsa, r, dsa->g, &k, dsa->p, ctx,
 102  *                 dsa->method_mont_p);
 103  */
 104
 105 #define DSA_MOD_EXP(err_instr,dsa,rr,a1,p1,a2,p2,m,ctx,in_mont) \
 106         do { \
 107         int _tmp_res53; \
 108         if((dsa)->meth->dsa_mod_exp) \
 109                 _tmp_res53 = (dsa)->meth->dsa_mod_exp((dsa), (rr), (a1), (p1), \
 110                                 (a2), (p2), (m), (ctx), (in_mont)); \
 111         else \
 112                 _tmp_res53 = BN_mod_exp2_mont((rr), (a1), (p1), (a2), (p2), \
 113                                 (m), (ctx), (in_mont)); \
 114         if(!_tmp_res53) err_instr; \
 115         } while(0)
 116 #define DSA_BN_MOD_EXP(err_instr,dsa,r,a,p,m,ctx,m_ctx) \
 117         do { \
 118         int _tmp_res53; \
 119         if((dsa)->meth->bn_mod_exp) \
 120                 _tmp_res53 = (dsa)->meth->bn_mod_exp((dsa), (r), (a), (p), \
 121                                 (m), (ctx), (m_ctx)); \
 122         else \
 123                 _tmp_res53 = BN_mod_exp_mont((r), (a), (p), (m), (ctx), (m_ctx)); \
 124         if(!_tmp_res53) err_instr; \
 125         } while(0)
 126
 127 const DSA_METHOD *DSA_OpenSSL(void)
 128 {
 129         return &openssl_dsa_meth;
 130 }
 131
 132 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa)
 133         {
 134         BIGNUM *kinv=NULL,*r=NULL,*s=NULL;
 135         BIGNUM m;
 136         BIGNUM xr;
 137         BN_CTX *ctx=NULL;
 138         int i,reason=ERR_R_BN_LIB;
 139         DSA_SIG *ret=NULL;
 140
 141         BN_init(&m);
 142         BN_init(&xr);
 143
 144         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 145                 {
 146                 reason=DSA_R_MISSING_PARAMETERS;
 147                 goto err;
 148                 }
 149
 150         s=BN_new();
 151         if (s == NULL) goto err;
 152
 153         i=BN_num_bytes(dsa->q); /* should be 20 */
 154         if ((dlen > i) || (dlen > 50))
 155                 {
 156                 reason=DSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE;
 157                 goto err;
 158                 }
 159
 160         ctx=BN_CTX_new();
 161         if (ctx == NULL) goto err;
 162
 163         if ((dsa->kinv == NULL) || (dsa->r == NULL))
 164                 {
 165                 if (!DSA_sign_setup(dsa,ctx,&kinv,&r)) goto err;
 166                 }
 167         else
 168                 {
 169                 kinv=dsa->kinv;
 170                 dsa->kinv=NULL;
 171                 r=dsa->r;
 172                 dsa->r=NULL;
 173                 }
 174
 175         if (BN_bin2bn(dgst,dlen,&m) == NULL) goto err;
 176
 177         /* Compute  s = inv(k) (m + xr) mod q */
 178         if (!BN_mod_mul(&xr,dsa->priv_key,r,dsa->q,ctx)) goto err;/* s = xr */
 179         if (!BN_add(s, &xr, &m)) goto err;              /* s = m + xr */
 180         if (BN_cmp(s,dsa->q) > 0)
 181                 BN_sub(s,s,dsa->q);
 182         if (!BN_mod_mul(s,s,kinv,dsa->q,ctx)) goto err;
 183
 184         ret=DSA_SIG_new();
 185         if (ret == NULL) goto err;
 186         ret->r = r;
 187         ret->s = s;
 188
 189 err:
 190         if (!ret)
 191                 {
 192                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_SIGN,reason);
 193                 BN_free(r);
 194                 BN_free(s);
 195                 }
 196         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 197         BN_clear_free(&m);
 198         BN_clear_free(&xr);
 199         if (kinv != NULL) /* dsa->kinv is NULL now if we used it */
 200             BN_clear_free(kinv);
 201         return(ret);
 202         }
 203
 204 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp)
 205         {
 206         BN_CTX *ctx;
 207         BIGNUM k,kq,*K,*kinv=NULL,*r=NULL;
 208         int ret=0;
 209
 210         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 211                 {
 212                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 213                 return 0;
 214                 }
 215
 216         BN_init(&k);
 217         BN_init(&kq);
 218
 219         if (ctx_in == NULL)
 220                 {
 221                 if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 222                 }
 223         else
 224                 ctx=ctx_in;
 225
 226         if ((r=BN_new()) == NULL) goto err;
 227
 228         /* Get random k */
 229         do
 230                 if (!BN_rand_range(&k, dsa->q)) goto err;
 231         while (BN_is_zero(&k));
 232         if ((dsa->flags & DSA_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 233                 {
 234                 BN_set_flags(&k, BN_FLG_CONSTTIME);
 235                 }
 236
 237         if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P)
 238                 {
 239                 if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&dsa->method_mont_p,
 240                                                 CRYPTO_LOCK_DSA,
 241                                                 dsa->p, ctx))
 242                         goto err;
 243                 }
 244
 245         /* Compute r = (g^k mod p) mod q */
 246
 247         if ((dsa->flags & DSA_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 248                 {
 249                 if (!BN_copy(&kq, &k)) goto err;
 250
 251                 /* We do not want timing information to leak the length of k,
 252                  * so we compute g^k using an equivalent exponent of fixed length.
 253                  *
 254                  * (This is a kludge that we need because the BN_mod_exp_mont()
 255                  * does not let us specify the desired timing behaviour.) */
 256
 257                 if (!BN_add(&kq, &kq, dsa->q)) goto err;
 258                 if (BN_num_bits(&kq) <= BN_num_bits(dsa->q))
 259                         {
 260                         if (!BN_add(&kq, &kq, dsa->q)) goto err;
 261                         }
 262
 263                 K = &kq;
 264                 }
 265         else
 266                 {
 267                 K = &k;
 268                 }
 269         DSA_BN_MOD_EXP(goto err, dsa, r, dsa->g, K, dsa->p, ctx,
 270                         dsa->method_mont_p);
 271         if (!BN_mod(r,r,dsa->q,ctx)) goto err;
 272
 273         /* Compute  part of 's = inv(k) (m + xr) mod q' */
 274         if ((kinv=BN_mod_inverse(NULL,&k,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 275
 276         if (*kinvp != NULL) BN_clear_free(*kinvp);
 277         *kinvp=kinv;
 278         kinv=NULL;
 279         if (*rp != NULL) BN_clear_free(*rp);
 280         *rp=r;
 281         ret=1;
 282 err:
 283         if (!ret)
 284                 {
 285                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,ERR_R_BN_LIB);
 286                 if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 287                 if (r != NULL) BN_clear_free(r);
 288                 }
 289         if (ctx_in == NULL) BN_CTX_free(ctx);
 290         if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 291         BN_clear_free(&k);
 292         BN_clear_free(&kq);
 293         return(ret);
 294         }
 295
 296 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
 297                   DSA *dsa)
 298         {
 299         BN_CTX *ctx;
 300         BIGNUM u1,u2,t1;
 301         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 302         int ret = -1;
 303         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 304                 {
 305                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 306                 return -1;
 307                 }
 308
 309         if (BN_num_bits(dsa->q) != 160)
 310                 {
 311                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_BAD_Q_VALUE);
 312                 return -1;
 313                 }
 314
 315         if (BN_num_bits(dsa->p) > OPENSSL_DSA_MAX_MODULUS_BITS)
 316                 {
 317                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_MODULUS_TOO_LARGE);
 318                 return -1;
 319                 }
 320
 321         BN_init(&u1);
 322         BN_init(&u2);
 323         BN_init(&t1);
 324
 325         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 326
 327         if (BN_is_zero(sig->r) || BN_is_negative(sig->r) ||
 328             BN_ucmp(sig->r, dsa->q) >= 0)
 329                 {
 330                 ret = 0;
 331                 goto err;
 332                 }
 333         if (BN_is_zero(sig->s) || BN_is_negative(sig->s) ||
 334             BN_ucmp(sig->s, dsa->q) >= 0)
 335                 {
 336                 ret = 0;
 337                 goto err;
 338                 }
 339
 340         /* Calculate W = inv(S) mod Q
 341          * save W in u2 */
 342         if ((BN_mod_inverse(&u2,sig->s,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 343
 344         /* save M in u1 */
 345         if (BN_bin2bn(dgst,dgst_len,&u1) == NULL) goto err;
 346
 347         /* u1 = M * w mod q */
 348         if (!BN_mod_mul(&u1,&u1,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 349
 350         /* u2 = r * w mod q */
 351         if (!BN_mod_mul(&u2,sig->r,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 352
 353
 354         if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P)
 355                 {
 356                 mont = BN_MONT_CTX_set_locked(&dsa->method_mont_p,
 357                                         CRYPTO_LOCK_DSA, dsa->p, ctx);
 358                 if (!mont)
 359                         goto err;
 360                 }
 361
 362
 363         DSA_MOD_EXP(goto err, dsa, &t1, dsa->g, &u1, dsa->pub_key, &u2, dsa->p, ctx, mont);
 364         /* BN_copy(&u1,&t1); */
 365         /* let u1 = u1 mod q */
 366         if (!BN_mod(&u1,&t1,dsa->q,ctx)) goto err;
 367
 368         /* V is now in u1.  If the signature is correct, it will be
 369          * equal to R. */
 370         ret=(BN_ucmp(&u1, sig->r) == 0);
 371
 372         err:
 373         /* XXX: surely this is wrong - if ret is 0, it just didn't verify;
 374            there is no error in BN. Test should be ret == -1 (Ben) */
 375         if (ret != 1) DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,ERR_R_BN_LIB);
 376         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 377         BN_free(&u1);
 378         BN_free(&u2);
 379         BN_free(&t1);
 380         return(ret);
 381         }
 382
 383 static int dsa_init(DSA *dsa)
 384 {
 385         dsa->flags|=DSA_FLAG_CACHE_MONT_P;
 386         return(1);
 387 }
 388
 389 static int dsa_finish(DSA *dsa)
 390 {
 391         if(dsa->method_mont_p)
 392                 BN_MONT_CTX_free(dsa->method_mont_p);
 393         return(1);
 394 }
 395
 396 #endif