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 /*
  63  * Parameter generation follows the original release of FIPS PUB 186,
  64  * Appendix 2.2 (i.e. use SHA as defined in FIPS PUB 180)
  65  */
  66 # define HASH    EVP_sha()
  67 #else
  68 /*
  69  * Parameter generation follows the updated Appendix 2.2 for FIPS PUB 186,
  70  * also Appendix 2.2 of FIPS PUB 186-1 (i.e. use SHA as defined in FIPS PUB
  71  * 180-1)
  72  */
  73 # define HASH    EVP_sha1()
  74 #endif
  75
  76 #include <openssl/opensslconf.h> /* To see if OPENSSL_NO_SHA is defined */
  77
  78 #ifndef OPENSSL_NO_SHA
  79
  80 # include <stdio.h>
  81 # include <time.h>
  82 # include <string.h>
  83 # include <openssl/evp.h>
  84 # include <openssl/bn.h>
  85 # include <openssl/dsa.h>
  86 # include <openssl/rand.h>
  87 # include <openssl/sha.h>
  88 # include <openssl/err.h>
  89
  90 # ifdef OPENSSL_FIPS
  91
  92 static int dsa_builtin_paramgen(DSA *ret, int bits,
  93                                 unsigned char *seed_in, int seed_len,
  94                                 int *counter_ret, unsigned long *h_ret,
  95                                 BN_GENCB *cb);
  96
  97 int DSA_generate_parameters_ex(DSA *ret, int bits,
  98                                unsigned char *seed_in, int seed_len,
  99                                int *counter_ret, unsigned long *h_ret,
 100                                BN_GENCB *cb)
 101 {
 102     if (ret->meth->dsa_paramgen)
 103         return ret->meth->dsa_paramgen(ret, bits, seed_in, seed_len,
 104                                        counter_ret, h_ret, cb);
 105     return dsa_builtin_paramgen(ret, bits, seed_in, seed_len,
 106                                 counter_ret, h_ret, cb);
 107 }
 108
 109 static int dsa_builtin_paramgen(DSA *ret, int bits,
 110                                 unsigned char *seed_in, int seed_len,
 111                                 int *counter_ret, unsigned long *h_ret,
 112                                 BN_GENCB *cb)
 113 {
 114     int ok = 0;
 115     unsigned char seed[SHA_DIGEST_LENGTH];
 116     unsigned char md[SHA_DIGEST_LENGTH];
 117     unsigned char buf[SHA_DIGEST_LENGTH], buf2[SHA_DIGEST_LENGTH];
 118     BIGNUM *r0, *W, *X, *c, *test;
 119     BIGNUM *g = NULL, *q = NULL, *p = NULL;
 120     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
 121     int k, n = 0, i, b, m = 0;
 122     int counter = 0;
 123     int r = 0;
 124     BN_CTX *ctx = NULL;
 125     unsigned int h = 2;
 126
 127     if (FIPS_selftest_failed()) {
 128         FIPSerr(FIPS_F_DSA_BUILTIN_PARAMGEN, FIPS_R_FIPS_SELFTEST_FAILED);
 129         goto err;
 130     }
 131
 132     if (FIPS_mode() && (bits < OPENSSL_DSA_FIPS_MIN_MODULUS_BITS)) {
 133         DSAerr(DSA_F_DSA_BUILTIN_PARAMGEN, DSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
 134         goto err;
 135     }
 136
 137     if (bits < 512)
 138         bits = 512;
 139     bits = (bits + 63) / 64 * 64;
 140
 141     /*
 142      * NB: seed_len == 0 is special case: copy generated seed to seed_in if
 143      * it is not NULL.
 144      */
 145     if (seed_len && (seed_len < 20))
 146         seed_in = NULL;         /* seed buffer too small -- ignore */
 147     if (seed_len > 20)
 148         seed_len = 20;          /* App. 2.2 of FIPS PUB 186 allows larger
 149                                  * SEED, but our internal buffers are
 150                                  * restricted to 160 bits */
 151     if ((seed_in != NULL) && (seed_len == 20)) {
 152         memcpy(seed, seed_in, seed_len);
 153         /* set seed_in to NULL to avoid it being copied back */
 154         seed_in = NULL;
 155     }
 156
 157     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 158         goto err;
 159
 160     if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL)
 161         goto err;
 162
 163     BN_CTX_start(ctx);
 164     r0 = BN_CTX_get(ctx);
 165     g = BN_CTX_get(ctx);
 166     W = BN_CTX_get(ctx);
 167     q = BN_CTX_get(ctx);
 168     X = BN_CTX_get(ctx);
 169     c = BN_CTX_get(ctx);
 170     p = BN_CTX_get(ctx);
 171     test = BN_CTX_get(ctx);
 172
 173     if (!BN_lshift(test, BN_value_one(), bits - 1))
 174         goto err;
 175
 176     for (;;) {
 177         for (;;) {              /* find q */
 178             int seed_is_random;
 179
 180             /* step 1 */
 181             if (!BN_GENCB_call(cb, 0, m++))
 182                 goto err;
 183
 184             if (!seed_len) {
 185                 RAND_pseudo_bytes(seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
 186                 seed_is_random = 1;
 187             } else {
 188                 seed_is_random = 0;
 189                 seed_len = 0;   /* use random seed if 'seed_in' turns out to
 190                                  * be bad */
 191             }
 192             memcpy(buf, seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
 193             memcpy(buf2, seed, SHA_DIGEST_LENGTH);
 194             /* precompute "SEED + 1" for step 7: */
 195             for (i = SHA_DIGEST_LENGTH - 1; i >= 0; i--) {
 196                 buf[i]++;
 197                 if (buf[i] != 0)
 198                     break;
 199             }
 200
 201             /* step 2 */
 202             EVP_Digest(seed, SHA_DIGEST_LENGTH, md, NULL, HASH, NULL);
 203             EVP_Digest(buf, SHA_DIGEST_LENGTH, buf2, NULL, HASH, NULL);
 204             for (i = 0; i < SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
 205                 md[i] ^= buf2[i];
 206
 207             /* step 3 */
 208             md[0] |= 0x80;
 209             md[SHA_DIGEST_LENGTH - 1] |= 0x01;
 210             if (!BN_bin2bn(md, SHA_DIGEST_LENGTH, q))
 211                 goto err;
 212
 213             /* step 4 */
 214             r = BN_is_prime_fasttest_ex(q, DSS_prime_checks, ctx,
 215                                         seed_is_random, cb);
 216             if (r > 0)
 217                 break;
 218             if (r != 0)
 219                 goto err;
 220
 221             /* do a callback call */
 222             /* step 5 */
 223         }
 224
 225         if (!BN_GENCB_call(cb, 2, 0))
 226             goto err;
 227         if (!BN_GENCB_call(cb, 3, 0))
 228             goto err;
 229
 230         /* step 6 */
 231         counter = 0;
 232         /* "offset = 2" */
 233
 234         n = (bits - 1) / 160;
 235         b = (bits - 1) - n * 160;
 236
 237         for (;;) {
 238             if ((counter != 0) && !BN_GENCB_call(cb, 0, counter))
 239                 goto err;
 240
 241             /* step 7 */
 242             BN_zero(W);
 243             /* now 'buf' contains "SEED + offset - 1" */
 244             for (k = 0; k <= n; k++) {
 245                 /*
 246                  * obtain "SEED + offset + k" by incrementing:
 247                  */
 248                 for (i = SHA_DIGEST_LENGTH - 1; i >= 0; i--) {
 249                     buf[i]++;
 250                     if (buf[i] != 0)
 251                         break;
 252                 }
 253
 254                 EVP_Digest(buf, SHA_DIGEST_LENGTH, md, NULL, HASH, NULL);
 255
 256                 /* step 8 */
 257                 if (!BN_bin2bn(md, SHA_DIGEST_LENGTH, r0))
 258                     goto err;
 259                 if (!BN_lshift(r0, r0, 160 * k))
 260                     goto err;
 261                 if (!BN_add(W, W, r0))
 262                     goto err;
 263             }
 264
 265             /* more of step 8 */
 266             if (!BN_mask_bits(W, bits - 1))
 267                 goto err;
 268             if (!BN_copy(X, W))
 269                 goto err;
 270             if (!BN_add(X, X, test))
 271                 goto err;
 272
 273             /* step 9 */
 274             if (!BN_lshift1(r0, q))
 275                 goto err;
 276             if (!BN_mod(c, X, r0, ctx))
 277                 goto err;
 278             if (!BN_sub(r0, c, BN_value_one()))
 279                 goto err;
 280             if (!BN_sub(p, X, r0))
 281                 goto err;
 282
 283             /* step 10 */
 284             if (BN_cmp(p, test) >= 0) {
 285                 /* step 11 */
 286                 r = BN_is_prime_fasttest_ex(p, DSS_prime_checks, ctx, 1, cb);
 287                 if (r > 0)
 288                     goto end;   /* found it */
 289                 if (r != 0)
 290                     goto err;
 291             }
 292
 293             /* step 13 */
 294             counter++;
 295             /* "offset = offset + n + 1" */
 296
 297             /* step 14 */
 298             if (counter >= 4096)
 299                 break;
 300         }
 301     }
 302  end:
 303     if (!BN_GENCB_call(cb, 2, 1))
 304         goto err;
 305
 306     /* We now need to generate g */
 307     /* Set r0=(p-1)/q */
 308     if (!BN_sub(test, p, BN_value_one()))
 309         goto err;
 310     if (!BN_div(r0, NULL, test, q, ctx))
 311         goto err;
 312
 313     if (!BN_set_word(test, h))
 314         goto err;
 315     if (!BN_MONT_CTX_set(mont, p, ctx))
 316         goto err;
 317
 318     for (;;) {
 319         /* g=test^r0%p */
 320         if (!BN_mod_exp_mont(g, test, r0, p, ctx, mont))
 321             goto err;
 322         if (!BN_is_one(g))
 323             break;
 324         if (!BN_add(test, test, BN_value_one()))
 325             goto err;
 326         h++;
 327     }
 328
 329     if (!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
 330         goto err;
 331
 332     ok = 1;
 333  err:
 334     if (ok) {
 335         if (ret->p)
 336             BN_free(ret->p);
 337         if (ret->q)
 338             BN_free(ret->q);
 339         if (ret->g)
 340             BN_free(ret->g);
 341         ret->p = BN_dup(p);
 342         ret->q = BN_dup(q);
 343         ret->g = BN_dup(g);
 344         if (ret->p == NULL || ret->q == NULL || ret->g == NULL) {
 345             ok = 0;
 346             goto err;
 347         }
 348         if (seed_in != NULL)
 349             memcpy(seed_in, seed, 20);
 350         if (counter_ret != NULL)
 351             *counter_ret = counter;
 352         if (h_ret != NULL)
 353             *h_ret = h;
 354     }
 355     if (ctx) {
 356         BN_CTX_end(ctx);
 357         BN_CTX_free(ctx);
 358     }
 359     if (mont != NULL)
 360         BN_MONT_CTX_free(mont);
 361     return ok;
 362 }
 363 # endif
 364 #endif