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,
  72                           BIGNUM **rp);
  73 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len,
  74                          DSA_SIG *sig, DSA *dsa);
  75 static int dsa_init(DSA *dsa);
  76 static int dsa_finish(DSA *dsa);
  77
  78 static DSA_METHOD openssl_dsa_meth = {
  79     "OpenSSL DSA method",
  80     dsa_do_sign,
  81     dsa_sign_setup,
  82     dsa_do_verify,
  83     NULL,                       /* dsa_mod_exp, */
  84     NULL,                       /* dsa_bn_mod_exp, */
  85     dsa_init,
  86     dsa_finish,
  87     0,
  88     NULL,
  89     NULL,
  90     NULL
  91 };
  92
  93 /*-
  94  * These macro wrappers replace attempts to use the dsa_mod_exp() and
  95  * bn_mod_exp() handlers in the DSA_METHOD structure. We avoid the problem of
  96  * having a the macro work as an expression by bundling an "err_instr". So;
  97  *
  98  *     if (!dsa->meth->bn_mod_exp(dsa, r,dsa->g,&k,dsa->p,ctx,
  99  *                 dsa->method_mont_p)) goto err;
 100  *
 101  * can be replaced by;
 102  *
 103  *     DSA_BN_MOD_EXP(goto err, dsa, r, dsa->g, &k, dsa->p, ctx,
 104  *                 dsa->method_mont_p);
 105  */
 106
 107 # define DSA_MOD_EXP(err_instr,dsa,rr,a1,p1,a2,p2,m,ctx,in_mont) \
 108         do { \
 109         int _tmp_res53; \
 110         if ((dsa)->meth->dsa_mod_exp) \
 111                 _tmp_res53 = (dsa)->meth->dsa_mod_exp((dsa), (rr), (a1), (p1), \
 112                                 (a2), (p2), (m), (ctx), (in_mont)); \
 113         else \
 114                 _tmp_res53 = BN_mod_exp2_mont((rr), (a1), (p1), (a2), (p2), \
 115                                 (m), (ctx), (in_mont)); \
 116         if (!_tmp_res53) err_instr; \
 117         } while(0)
 118 # define DSA_BN_MOD_EXP(err_instr,dsa,r,a,p,m,ctx,m_ctx) \
 119         do { \
 120         int _tmp_res53; \
 121         if ((dsa)->meth->bn_mod_exp) \
 122                 _tmp_res53 = (dsa)->meth->bn_mod_exp((dsa), (r), (a), (p), \
 123                                 (m), (ctx), (m_ctx)); \
 124         else \
 125                 _tmp_res53 = BN_mod_exp_mont((r), (a), (p), (m), (ctx), (m_ctx)); \
 126         if (!_tmp_res53) err_instr; \
 127         } while(0)
 128
 129 const DSA_METHOD *DSA_OpenSSL(void)
 130 {
 131     return &openssl_dsa_meth;
 132 }
 133
 134 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa)
 135 {
 136     BIGNUM *kinv = NULL, *r = NULL, *s = NULL;
 137     BIGNUM m;
 138     BIGNUM xr;
 139     BN_CTX *ctx = NULL;
 140     int i, reason = ERR_R_BN_LIB;
 141     DSA_SIG *ret = NULL;
 142
 143     BN_init(&m);
 144     BN_init(&xr);
 145
 146     if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g) {
 147         reason = DSA_R_MISSING_PARAMETERS;
 148         goto err;
 149     }
 150
 151     s = BN_new();
 152     if (s == NULL)
 153         goto err;
 154
 155     i = BN_num_bytes(dsa->q);   /* should be 20 */
 156     if ((dlen > i) || (dlen > 50)) {
 157         reason = DSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE;
 158         goto err;
 159     }
 160
 161     ctx = BN_CTX_new();
 162     if (ctx == NULL)
 163         goto err;
 164
 165     if ((dsa->kinv == NULL) || (dsa->r == NULL)) {
 166         if (!DSA_sign_setup(dsa, ctx, &kinv, &r))
 167             goto err;
 168     } else {
 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)
 176         goto err;
 177
 178     /* Compute  s = inv(k) (m + xr) mod q */
 179     if (!BN_mod_mul(&xr, dsa->priv_key, r, dsa->q, ctx))
 180         goto err;               /* s = xr */
 181     if (!BN_add(s, &xr, &m))
 182         goto err;               /* s = m + xr */
 183     if (BN_cmp(s, dsa->q) > 0)
 184         if (!BN_sub(s, s, dsa->q))
 185             goto err;
 186     if (!BN_mod_mul(s, s, kinv, dsa->q, ctx))
 187         goto err;
 188
 189     ret = DSA_SIG_new();
 190     if (ret == NULL)
 191         goto err;
 192     ret->r = r;
 193     ret->s = s;
 194
 195  err:
 196     if (!ret) {
 197         DSAerr(DSA_F_DSA_DO_SIGN, reason);
 198         BN_free(r);
 199         BN_free(s);
 200     }
 201     if (ctx != NULL)
 202         BN_CTX_free(ctx);
 203     BN_clear_free(&m);
 204     BN_clear_free(&xr);
 205     if (kinv != NULL)           /* dsa->kinv is NULL now if we used it */
 206         BN_clear_free(kinv);
 207     return (ret);
 208 }
 209
 210 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp,
 211                           BIGNUM **rp)
 212 {
 213     BN_CTX *ctx;
 214     BIGNUM k, kq, *K, *kinv = NULL, *r = NULL;
 215     int ret = 0;
 216
 217     if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g) {
 218         DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP, DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 219         return 0;
 220     }
 221
 222     BN_init(&k);
 223     BN_init(&kq);
 224
 225     if (ctx_in == NULL) {
 226         if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 227             goto err;
 228     } else
 229         ctx = ctx_in;
 230
 231     if ((r = BN_new()) == NULL)
 232         goto err;
 233
 234     /* Get random k */
 235     do
 236         if (!BN_rand_range(&k, dsa->q))
 237             goto err;
 238     while (BN_is_zero(&k)) ;
 239     if ((dsa->flags & DSA_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0) {
 240         BN_set_flags(&k, BN_FLG_CONSTTIME);
 241     }
 242
 243     if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P) {
 244         if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&dsa->method_mont_p,
 245                                     CRYPTO_LOCK_DSA, dsa->p, ctx))
 246             goto err;
 247     }
 248
 249     /* Compute r = (g^k mod p) mod q */
 250
 251     if ((dsa->flags & DSA_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0) {
 252         if (!BN_copy(&kq, &k))
 253             goto err;
 254
 255         /*
 256          * We do not want timing information to leak the length of k, so we
 257          * compute g^k using an equivalent exponent of fixed length. (This
 258          * is a kludge that we need because the BN_mod_exp_mont() does not
 259          * let us specify the desired timing behaviour.)
 260          */
 261
 262         if (!BN_add(&kq, &kq, dsa->q))
 263             goto err;
 264         if (BN_num_bits(&kq) <= BN_num_bits(dsa->q)) {
 265             if (!BN_add(&kq, &kq, dsa->q))
 266                 goto err;
 267         }
 268
 269         K = &kq;
 270     } else {
 271         K = &k;
 272     }
 273     DSA_BN_MOD_EXP(goto err, dsa, r, dsa->g, K, dsa->p, ctx,
 274                    dsa->method_mont_p);
 275     if (!BN_mod(r, r, dsa->q, ctx))
 276         goto err;
 277
 278     /* Compute  part of 's = inv(k) (m + xr) mod q' */
 279     if ((kinv = BN_mod_inverse(NULL, &k, dsa->q, ctx)) == NULL)
 280         goto err;
 281
 282     if (*kinvp != NULL)
 283         BN_clear_free(*kinvp);
 284     *kinvp = kinv;
 285     kinv = NULL;
 286     if (*rp != NULL)
 287         BN_clear_free(*rp);
 288     *rp = r;
 289     ret = 1;
 290  err:
 291     if (!ret) {
 292         DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP, ERR_R_BN_LIB);
 293         if (kinv != NULL)
 294             BN_clear_free(kinv);
 295         if (r != NULL)
 296             BN_clear_free(r);
 297     }
 298     if (ctx_in == NULL)
 299         BN_CTX_free(ctx);
 300     if (kinv != NULL)
 301         BN_clear_free(kinv);
 302     BN_clear_free(&k);
 303     BN_clear_free(&kq);
 304     return (ret);
 305 }
 306
 307 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len,
 308                          DSA_SIG *sig, DSA *dsa)
 309 {
 310     BN_CTX *ctx;
 311     BIGNUM u1, u2, t1;
 312     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
 313     int ret = -1;
 314     if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g) {
 315         DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY, DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 316         return -1;
 317     }
 318
 319     if (BN_num_bits(dsa->q) != 160) {
 320         DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY, DSA_R_BAD_Q_VALUE);
 321         return -1;
 322     }
 323
 324     if (BN_num_bits(dsa->p) > OPENSSL_DSA_MAX_MODULUS_BITS) {
 325         DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY, DSA_R_MODULUS_TOO_LARGE);
 326         return -1;
 327     }
 328
 329     BN_init(&u1);
 330     BN_init(&u2);
 331     BN_init(&t1);
 332
 333     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 334         goto err;
 335
 336     if (BN_is_zero(sig->r) || BN_is_negative(sig->r) ||
 337         BN_ucmp(sig->r, dsa->q) >= 0) {
 338         ret = 0;
 339         goto err;
 340     }
 341     if (BN_is_zero(sig->s) || BN_is_negative(sig->s) ||
 342         BN_ucmp(sig->s, dsa->q) >= 0) {
 343         ret = 0;
 344         goto err;
 345     }
 346
 347     /*
 348      * Calculate W = inv(S) mod Q save W in u2
 349      */
 350     if ((BN_mod_inverse(&u2, sig->s, dsa->q, ctx)) == NULL)
 351         goto err;
 352
 353     /* save M in u1 */
 354     if (BN_bin2bn(dgst, dgst_len, &u1) == NULL)
 355         goto err;
 356
 357     /* u1 = M * w mod q */
 358     if (!BN_mod_mul(&u1, &u1, &u2, dsa->q, ctx))
 359         goto err;
 360
 361     /* u2 = r * w mod q */
 362     if (!BN_mod_mul(&u2, sig->r, &u2, dsa->q, ctx))
 363         goto err;
 364
 365     if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P) {
 366         mont = BN_MONT_CTX_set_locked(&dsa->method_mont_p,
 367                                       CRYPTO_LOCK_DSA, dsa->p, ctx);
 368         if (!mont)
 369             goto err;
 370     }
 371
 372     DSA_MOD_EXP(goto err, dsa, &t1, dsa->g, &u1, dsa->pub_key, &u2, dsa->p,
 373                 ctx, mont);
 374     /* BN_copy(&u1,&t1); */
 375     /* let u1 = u1 mod q */
 376     if (!BN_mod(&u1, &t1, dsa->q, ctx))
 377         goto err;
 378
 379     /*
 380      * V is now in u1.  If the signature is correct, it will be equal to R.
 381      */
 382     ret = (BN_ucmp(&u1, sig->r) == 0);
 383
 384  err:
 385     /*
 386      * XXX: surely this is wrong - if ret is 0, it just didn't verify; there
 387      * is no error in BN. Test should be ret == -1 (Ben)
 388      */
 389     if (ret != 1)
 390         DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY, ERR_R_BN_LIB);
 391     if (ctx != NULL)
 392         BN_CTX_free(ctx);
 393     BN_free(&u1);
 394     BN_free(&u2);
 395     BN_free(&t1);
 396     return (ret);
 397 }
 398
 399 static int dsa_init(DSA *dsa)
 400 {
 401     dsa->flags |= DSA_FLAG_CACHE_MONT_P;
 402     return (1);
 403 }
 404
 405 static int dsa_finish(DSA *dsa)
 406 {
 407     if (dsa->method_mont_p)
 408         BN_MONT_CTX_free(dsa->method_mont_p);
 409     return (1);
 410 }
 411
 412 #endif