crypto/openssl/fips/dsa/fips_dsa_gen.c

   1 /* crypto/dsa/dsa_gen.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 #undef GENUINE_DSA
  60
  61 #ifdef GENUINE_DSA
  62 /* Parameter generation follows the original release of FIPS PUB 186,
  63  * Appendix 2.2 (i.e. use SHA as defined in FIPS PUB 180) */
  64 #define HASH    EVP_sha()
  65 #else
  66 /* Parameter generation follows the updated Appendix 2.2 for FIPS PUB 186,
  67  * also Appendix 2.2 of FIPS PUB 186-1 (i.e. use SHA as defined in
  68  * FIPS PUB 180-1) */
  69 #define HASH    EVP_sha1()
  70 #endif
  71
  72 #include <openssl/opensslconf.h> /* To see if OPENSSL_NO_SHA is defined */
  73
  74 #ifndef OPENSSL_NO_SHA
  75
  76 #include <stdio.h>
  77 #include <time.h>
  78 #include <string.h>
  79 #include <openssl/evp.h>
  80 #include <openssl/bn.h>
  81 #include <openssl/dsa.h>
  82 #include <openssl/rand.h>
  83 #include <openssl/sha.h>
  84 #include <openssl/err.h>
  85
  86 #ifdef OPENSSL_FIPS
  87
  88 static int dsa_builtin_paramgen(DSA *ret, int bits,
  89                 unsigned char *seed_in, int seed_len,
  90                 int *counter_ret, unsigned long *h_ret, BN_GENCB *cb);
  91
  92 int DSA_generate_parameters_ex(DSA *ret, int bits,
  93                 unsigned char *seed_in, int seed_len,
  94                 int *counter_ret, unsigned long *h_ret, BN_GENCB *cb)
  95         {
  96         if(ret->meth->dsa_paramgen)
  97                 return ret->meth->dsa_paramgen(ret, bits, seed_in, seed_len,
  98                                 counter_ret, h_ret, cb);
  99         return dsa_builtin_paramgen(ret, bits, seed_in, seed_len,
 100                         counter_ret, h_ret, cb);
 101         }
 102
 103 static int dsa_builtin_paramgen(DSA *ret, int bits,
 104                 unsigned char *seed_in, int seed_len,
 105                 int *counter_ret, unsigned long *h_ret, BN_GENCB *cb)
 106         {
 107         int ok=0;
 108         unsigned char seed[SHA_DIGEST_LENGTH];
 109         unsigned char md[SHA_DIGEST_LENGTH];
 110         unsigned char buf[SHA_DIGEST_LENGTH],buf2[SHA_DIGEST_LENGTH];
 111         BIGNUM *r0,*W,*X,*c,*test;
 112         BIGNUM *g=NULL,*q=NULL,*p=NULL;
 113         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 114         int k,n=0,i,b,m=0;
 115         int counter=0;
 116         int r=0;
 117         BN_CTX *ctx=NULL;
 118         unsigned int h=2;
 119
 120         if(FIPS_selftest_failed())
 121             {
 122             FIPSerr(FIPS_F_DSA_BUILTIN_PARAMGEN,
 123                     FIPS_R_FIPS_SELFTEST_FAILED);
 124             goto err;
 125             }
 126
 127         if (FIPS_mode() && (bits < OPENSSL_DSA_FIPS_MIN_MODULUS_BITS))
 128                 {
 129                 DSAerr(DSA_F_DSA_BUILTIN_PARAMGEN, DSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
 130                 goto err;
 131                 }
 132
 133         if (bits < 512) bits=512;
 134         bits=(bits+63)/64*64;
 135
 136         /* NB: seed_len == 0 is special case: copy generated seed to
 137          * seed_in if it is not NULL.
 138          */
 139         if (seed_len && (seed_len < 20))
 140                 seed_in = NULL; /* seed buffer too small -- ignore */
 141         if (seed_len > 20)
 142                 seed_len = 20; /* App. 2.2 of FIPS PUB 186 allows larger SEED,
 143                                 * but our internal buffers are restricted to 160 bits*/
 144         if ((seed_in != NULL) && (seed_len == 20))
 145                 {
 146                 memcpy(seed,seed_in,seed_len);
 147                 /* set seed_in to NULL to avoid it being copied back */
 148                 seed_in = NULL;
 149                 }
 150
 151         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 152
 153         if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
 154
 155         BN_CTX_start(ctx);
 156         r0 = BN_CTX_get(ctx);
 157         g = BN_CTX_get(ctx);
 158         W = BN_CTX_get(ctx);
 159         q = BN_CTX_get(ctx);
 160         X = BN_CTX_get(ctx);
 161         c = BN_CTX_get(ctx);
 162         p = BN_CTX_get(ctx);
 163         test = BN_CTX_get(ctx);
 164
 165         if (!BN_lshift(test,BN_value_one(),bits-1))
 166                 goto err;
 167
 168         for (;;)
 169                 {
 170                 for (;;) /* find q */
 171                         {
 172                         int seed_is_random;
 173
 174                         /* step 1 */
 175                         if(!BN_GENCB_call(cb, 0, m++))
 176                                 goto err;
 177
 178                         if (!seed_len)
 179                                 {
 180                                 RAND_pseudo_bytes(seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 181                                 seed_is_random = 1;
 182                                 }
 183                         else
 184                                 {
 185                                 seed_is_random = 0;
 186                                 seed_len=0; /* use random seed if 'seed_in' turns out to be bad*/
 187                                 }
 188                         memcpy(buf,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 189                         memcpy(buf2,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 190                         /* precompute "SEED + 1" for step 7: */
 191                         for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
 192                                 {
 193                                 buf[i]++;
 194                                 if (buf[i] != 0) break;
 195                                 }
 196
 197                         /* step 2 */
 198                         EVP_Digest(seed,SHA_DIGEST_LENGTH,md,NULL,HASH, NULL);
 199                         EVP_Digest(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,buf2,NULL,HASH, NULL);
 200                         for (i=0; i<SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
 201                                 md[i]^=buf2[i];
 202
 203                         /* step 3 */
 204                         md[0]|=0x80;
 205                         md[SHA_DIGEST_LENGTH-1]|=0x01;
 206                         if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,q)) goto err;
 207
 208                         /* step 4 */
 209                         r = BN_is_prime_fasttest_ex(q, DSS_prime_checks, ctx,
 210                                         seed_is_random, cb);
 211                         if (r > 0)
 212                                 break;
 213                         if (r != 0)
 214                                 goto err;
 215
 216                         /* do a callback call */
 217                         /* step 5 */
 218                         }
 219
 220                 if(!BN_GENCB_call(cb, 2, 0)) goto err;
 221                 if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 0)) goto err;
 222
 223                 /* step 6 */
 224                 counter=0;
 225                 /* "offset = 2" */
 226
 227                 n=(bits-1)/160;
 228                 b=(bits-1)-n*160;
 229
 230                 for (;;)
 231                         {
 232                         if ((counter != 0) && !BN_GENCB_call(cb, 0, counter))
 233                                 goto err;
 234
 235                         /* step 7 */
 236                         BN_zero(W);
 237                         /* now 'buf' contains "SEED + offset - 1" */
 238                         for (k=0; k<=n; k++)
 239                                 {
 240                                 /* obtain "SEED + offset + k" by incrementing: */
 241                                 for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
 242                                         {
 243                                         buf[i]++;
 244                                         if (buf[i] != 0) break;
 245                                         }
 246
 247                                 EVP_Digest(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,md,NULL,HASH, NULL);
 248
 249                                 /* step 8 */
 250                                 if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,r0))
 251                                         goto err;
 252                                 if (!BN_lshift(r0,r0,160*k)) goto err;
 253                                 if (!BN_add(W,W,r0)) goto err;
 254                                 }
 255
 256                         /* more of step 8 */
 257                         if (!BN_mask_bits(W,bits-1)) goto err;
 258                         if (!BN_copy(X,W)) goto err;
 259                         if (!BN_add(X,X,test)) goto err;
 260
 261                         /* step 9 */
 262                         if (!BN_lshift1(r0,q)) goto err;
 263                         if (!BN_mod(c,X,r0,ctx)) goto err;
 264                         if (!BN_sub(r0,c,BN_value_one())) goto err;
 265                         if (!BN_sub(p,X,r0)) goto err;
 266
 267                         /* step 10 */
 268                         if (BN_cmp(p,test) >= 0)
 269                                 {
 270                                 /* step 11 */
 271                                 r = BN_is_prime_fasttest_ex(p, DSS_prime_checks,
 272                                                 ctx, 1, cb);
 273                                 if (r > 0)
 274                                                 goto end; /* found it */
 275                                 if (r != 0)
 276                                         goto err;
 277                                 }
 278
 279                         /* step 13 */
 280                         counter++;
 281                         /* "offset = offset + n + 1" */
 282
 283                         /* step 14 */
 284                         if (counter >= 4096) break;
 285                         }
 286                 }
 287 end:
 288         if(!BN_GENCB_call(cb, 2, 1))
 289                 goto err;
 290
 291         /* We now need to generate g */
 292         /* Set r0=(p-1)/q */
 293         if (!BN_sub(test,p,BN_value_one())) goto err;
 294         if (!BN_div(r0,NULL,test,q,ctx)) goto err;
 295
 296         if (!BN_set_word(test,h)) goto err;
 297         if (!BN_MONT_CTX_set(mont,p,ctx)) goto err;
 298
 299         for (;;)
 300                 {
 301                 /* g=test^r0%p */
 302                 if (!BN_mod_exp_mont(g,test,r0,p,ctx,mont)) goto err;
 303                 if (!BN_is_one(g)) break;
 304                 if (!BN_add(test,test,BN_value_one())) goto err;
 305                 h++;
 306                 }
 307
 308         if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
 309                 goto err;
 310
 311         ok=1;
 312 err:
 313         if (ok)
 314                 {
 315                 if(ret->p) BN_free(ret->p);
 316                 if(ret->q) BN_free(ret->q);
 317                 if(ret->g) BN_free(ret->g);
 318                 ret->p=BN_dup(p);
 319                 ret->q=BN_dup(q);
 320                 ret->g=BN_dup(g);
 321                 if (ret->p == NULL || ret->q == NULL || ret->g == NULL)
 322                         {
 323                         ok=0;
 324                         goto err;
 325                         }
 326                 if (seed_in != NULL) memcpy(seed_in,seed,20);
 327                 if (counter_ret != NULL) *counter_ret=counter;
 328                 if (h_ret != NULL) *h_ret=h;
 329                 }
 330         if(ctx)
 331                 {
 332                 BN_CTX_end(ctx);
 333                 BN_CTX_free(ctx);
 334                 }
 335         if (mont != NULL) BN_MONT_CTX_free(mont);
 336         return ok;
 337         }
 338 #endif
 339 #endif