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                 if (!BN_sub(s,s,dsa->q))
 182                         goto err;
 183         if (!BN_mod_mul(s,s,kinv,dsa->q,ctx)) goto err;
 184
 185         ret=DSA_SIG_new();
 186         if (ret == NULL) goto err;
 187         ret->r = r;
 188         ret->s = s;
 189
 190 err:
 191         if (!ret)
 192                 {
 193                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_SIGN,reason);
 194                 BN_free(r);
 195                 BN_free(s);
 196                 }
 197         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 198         BN_clear_free(&m);
 199         BN_clear_free(&xr);
 200         if (kinv != NULL) /* dsa->kinv is NULL now if we used it */
 201             BN_clear_free(kinv);
 202         return(ret);
 203         }
 204
 205 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp)
 206         {
 207         BN_CTX *ctx;
 208         BIGNUM k,kq,*K,*kinv=NULL,*r=NULL;
 209         int ret=0;
 210
 211         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 212                 {
 213                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 214                 return 0;
 215                 }
 216
 217         BN_init(&k);
 218         BN_init(&kq);
 219
 220         if (ctx_in == NULL)
 221                 {
 222                 if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 223                 }
 224         else
 225                 ctx=ctx_in;
 226
 227         if ((r=BN_new()) == NULL) goto err;
 228
 229         /* Get random k */
 230         do
 231                 if (!BN_rand_range(&k, dsa->q)) goto err;
 232         while (BN_is_zero(&k));
 233         if ((dsa->flags & DSA_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 234                 {
 235                 BN_set_flags(&k, BN_FLG_CONSTTIME);
 236                 }
 237
 238         if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P)
 239                 {
 240                 if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&dsa->method_mont_p,
 241                                                 CRYPTO_LOCK_DSA,
 242                                                 dsa->p, ctx))
 243                         goto err;
 244                 }
 245
 246         /* Compute r = (g^k mod p) mod q */
 247
 248         if ((dsa->flags & DSA_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 249                 {
 250                 if (!BN_copy(&kq, &k)) goto err;
 251
 252                 /* We do not want timing information to leak the length of k,
 253                  * so we compute g^k using an equivalent exponent of fixed length.
 254                  *
 255                  * (This is a kludge that we need because the BN_mod_exp_mont()
 256                  * does not let us specify the desired timing behaviour.) */
 257
 258                 if (!BN_add(&kq, &kq, dsa->q)) goto err;
 259                 if (BN_num_bits(&kq) <= BN_num_bits(dsa->q))
 260                         {
 261                         if (!BN_add(&kq, &kq, dsa->q)) goto err;
 262                         }
 263
 264                 K = &kq;
 265                 }
 266         else
 267                 {
 268                 K = &k;
 269                 }
 270         DSA_BN_MOD_EXP(goto err, dsa, r, dsa->g, K, dsa->p, ctx,
 271                         dsa->method_mont_p);
 272         if (!BN_mod(r,r,dsa->q,ctx)) goto err;
 273
 274         /* Compute  part of 's = inv(k) (m + xr) mod q' */
 275         if ((kinv=BN_mod_inverse(NULL,&k,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 276
 277         if (*kinvp != NULL) BN_clear_free(*kinvp);
 278         *kinvp=kinv;
 279         kinv=NULL;
 280         if (*rp != NULL) BN_clear_free(*rp);
 281         *rp=r;
 282         ret=1;
 283 err:
 284         if (!ret)
 285                 {
 286                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,ERR_R_BN_LIB);
 287                 if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 288                 if (r != NULL) BN_clear_free(r);
 289                 }
 290         if (ctx_in == NULL) BN_CTX_free(ctx);
 291         if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 292         BN_clear_free(&k);
 293         BN_clear_free(&kq);
 294         return(ret);
 295         }
 296
 297 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
 298                   DSA *dsa)
 299         {
 300         BN_CTX *ctx;
 301         BIGNUM u1,u2,t1;
 302         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 303         int ret = -1;
 304         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 305                 {
 306                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 307                 return -1;
 308                 }
 309
 310         if (BN_num_bits(dsa->q) != 160)
 311                 {
 312                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_BAD_Q_VALUE);
 313                 return -1;
 314                 }
 315
 316         if (BN_num_bits(dsa->p) > OPENSSL_DSA_MAX_MODULUS_BITS)
 317                 {
 318                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_MODULUS_TOO_LARGE);
 319                 return -1;
 320                 }
 321
 322         BN_init(&u1);
 323         BN_init(&u2);
 324         BN_init(&t1);
 325
 326         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 327
 328         if (BN_is_zero(sig->r) || BN_is_negative(sig->r) ||
 329             BN_ucmp(sig->r, dsa->q) >= 0)
 330                 {
 331                 ret = 0;
 332                 goto err;
 333                 }
 334         if (BN_is_zero(sig->s) || BN_is_negative(sig->s) ||
 335             BN_ucmp(sig->s, dsa->q) >= 0)
 336                 {
 337                 ret = 0;
 338                 goto err;
 339                 }
 340
 341         /* Calculate W = inv(S) mod Q
 342          * save W in u2 */
 343         if ((BN_mod_inverse(&u2,sig->s,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 344
 345         /* save M in u1 */
 346         if (BN_bin2bn(dgst,dgst_len,&u1) == NULL) goto err;
 347
 348         /* u1 = M * w mod q */
 349         if (!BN_mod_mul(&u1,&u1,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 350
 351         /* u2 = r * w mod q */
 352         if (!BN_mod_mul(&u2,sig->r,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 353
 354
 355         if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P)
 356                 {
 357                 mont = BN_MONT_CTX_set_locked(&dsa->method_mont_p,
 358                                         CRYPTO_LOCK_DSA, dsa->p, ctx);
 359                 if (!mont)
 360                         goto err;
 361                 }
 362
 363
 364         DSA_MOD_EXP(goto err, dsa, &t1, dsa->g, &u1, dsa->pub_key, &u2, dsa->p, ctx, mont);
 365         /* BN_copy(&u1,&t1); */
 366         /* let u1 = u1 mod q */
 367         if (!BN_mod(&u1,&t1,dsa->q,ctx)) goto err;
 368
 369         /* V is now in u1.  If the signature is correct, it will be
 370          * equal to R. */
 371         ret=(BN_ucmp(&u1, sig->r) == 0);
 372
 373         err:
 374         /* XXX: surely this is wrong - if ret is 0, it just didn't verify;
 375            there is no error in BN. Test should be ret == -1 (Ben) */
 376         if (ret != 1) DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,ERR_R_BN_LIB);
 377         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 378         BN_free(&u1);
 379         BN_free(&u2);
 380         BN_free(&t1);
 381         return(ret);
 382         }
 383
 384 static int dsa_init(DSA *dsa)
 385 {
 386         dsa->flags|=DSA_FLAG_CACHE_MONT_P;
 387         return(1);
 388 }
 389
 390 static int dsa_finish(DSA *dsa)
 391 {
 392         if(dsa->method_mont_p)
 393                 BN_MONT_CTX_free(dsa->method_mont_p);
 394         return(1);
 395 }
 396
 397 #endif