crypto/openssl/crypto/dsa/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 "cryptlib.h"
  82 # include <openssl/evp.h>
  83 # include <openssl/bn.h>
  84 # include <openssl/rand.h>
  85 # include <openssl/sha.h>
  86 # include "dsa_locl.h"
  87
  88 # ifdef OPENSSL_FIPS
  89 #  include <openssl/fips.h>
  90 # endif
  91
  92 int DSA_generate_parameters_ex(DSA *ret, int bits,
  93                                const unsigned char *seed_in, int seed_len,
  94                                int *counter_ret, unsigned long *h_ret,
  95                                BN_GENCB *cb)
  96 {
  97 # ifdef OPENSSL_FIPS
  98     if (FIPS_mode() && !(ret->meth->flags & DSA_FLAG_FIPS_METHOD)
  99         && !(ret->flags & DSA_FLAG_NON_FIPS_ALLOW)) {
 100         DSAerr(DSA_F_DSA_GENERATE_PARAMETERS_EX, DSA_R_NON_FIPS_DSA_METHOD);
 101         return 0;
 102     }
 103 # endif
 104     if (ret->meth->dsa_paramgen)
 105         return ret->meth->dsa_paramgen(ret, bits, seed_in, seed_len,
 106                                        counter_ret, h_ret, cb);
 107 # ifdef OPENSSL_FIPS
 108     else if (FIPS_mode()) {
 109         return FIPS_dsa_generate_parameters_ex(ret, bits,
 110                                                seed_in, seed_len,
 111                                                counter_ret, h_ret, cb);
 112     }
 113 # endif
 114     else {
 115         const EVP_MD *evpmd = bits >= 2048 ? EVP_sha256() : EVP_sha1();
 116         size_t qbits = EVP_MD_size(evpmd) * 8;
 117
 118         return dsa_builtin_paramgen(ret, bits, qbits, evpmd,
 119                                     seed_in, seed_len, NULL, counter_ret,
 120                                     h_ret, cb);
 121     }
 122 }
 123
 124 int dsa_builtin_paramgen(DSA *ret, size_t bits, size_t qbits,
 125                          const EVP_MD *evpmd, const unsigned char *seed_in,
 126                          size_t seed_len, unsigned char *seed_out,
 127                          int *counter_ret, unsigned long *h_ret, BN_GENCB *cb)
 128 {
 129     int ok = 0;
 130     unsigned char seed[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 131     unsigned char md[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 132     unsigned char buf[SHA256_DIGEST_LENGTH], buf2[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 133     BIGNUM *r0, *W, *X, *c, *test;
 134     BIGNUM *g = NULL, *q = NULL, *p = NULL;
 135     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
 136     int i, k, n = 0, m = 0, qsize = qbits >> 3;
 137     int counter = 0;
 138     int r = 0;
 139     BN_CTX *ctx = NULL;
 140     unsigned int h = 2;
 141
 142     if (qsize != SHA_DIGEST_LENGTH && qsize != SHA224_DIGEST_LENGTH &&
 143         qsize != SHA256_DIGEST_LENGTH)
 144         /* invalid q size */
 145         return 0;
 146
 147     if (evpmd == NULL)
 148         /* use SHA1 as default */
 149         evpmd = EVP_sha1();
 150
 151     if (bits < 512)
 152         bits = 512;
 153
 154     bits = (bits + 63) / 64 * 64;
 155
 156     /*
 157      * NB: seed_len == 0 is special case: copy generated seed to seed_in if
 158      * it is not NULL.
 159      */
 160     if (seed_len && (seed_len < (size_t)qsize))
 161         seed_in = NULL;         /* seed buffer too small -- ignore */
 162     if (seed_len > (size_t)qsize)
 163         seed_len = qsize;       /* App. 2.2 of FIPS PUB 186 allows larger
 164                                  * SEED, but our internal buffers are
 165                                  * restricted to 160 bits */
 166     if (seed_in != NULL)
 167         memcpy(seed, seed_in, seed_len);
 168
 169     if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL)
 170         goto err;
 171
 172     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 173         goto err;
 174
 175     BN_CTX_start(ctx);
 176
 177     r0 = BN_CTX_get(ctx);
 178     g = BN_CTX_get(ctx);
 179     W = BN_CTX_get(ctx);
 180     q = BN_CTX_get(ctx);
 181     X = BN_CTX_get(ctx);
 182     c = BN_CTX_get(ctx);
 183     p = BN_CTX_get(ctx);
 184     test = BN_CTX_get(ctx);
 185
 186     if (!BN_lshift(test, BN_value_one(), bits - 1))
 187         goto err;
 188
 189     for (;;) {
 190         for (;;) {              /* find q */
 191             int seed_is_random;
 192
 193             /* step 1 */
 194             if (!BN_GENCB_call(cb, 0, m++))
 195                 goto err;
 196
 197             if (!seed_len || !seed_in) {
 198                 if (RAND_bytes(seed, qsize) <= 0)
 199                     goto err;
 200                 seed_is_random = 1;
 201             } else {
 202                 seed_is_random = 0;
 203                 seed_len = 0;   /* use random seed if 'seed_in' turns out to
 204                                  * be bad */
 205             }
 206             memcpy(buf, seed, qsize);
 207             memcpy(buf2, seed, qsize);
 208             /* precompute "SEED + 1" for step 7: */
 209             for (i = qsize - 1; i >= 0; i--) {
 210                 buf[i]++;
 211                 if (buf[i] != 0)
 212                     break;
 213             }
 214
 215             /* step 2 */
 216             if (!EVP_Digest(seed, qsize, md, NULL, evpmd, NULL))
 217                 goto err;
 218             if (!EVP_Digest(buf, qsize, buf2, NULL, evpmd, NULL))
 219                 goto err;
 220             for (i = 0; i < qsize; i++)
 221                 md[i] ^= buf2[i];
 222
 223             /* step 3 */
 224             md[0] |= 0x80;
 225             md[qsize - 1] |= 0x01;
 226             if (!BN_bin2bn(md, qsize, q))
 227                 goto err;
 228
 229             /* step 4 */
 230             r = BN_is_prime_fasttest_ex(q, DSS_prime_checks, ctx,
 231                                         seed_is_random, cb);
 232             if (r > 0)
 233                 break;
 234             if (r != 0)
 235                 goto err;
 236
 237             /* do a callback call */
 238             /* step 5 */
 239         }
 240
 241         if (!BN_GENCB_call(cb, 2, 0))
 242             goto err;
 243         if (!BN_GENCB_call(cb, 3, 0))
 244             goto err;
 245
 246         /* step 6 */
 247         counter = 0;
 248         /* "offset = 2" */
 249
 250         n = (bits - 1) / 160;
 251
 252         for (;;) {
 253             if ((counter != 0) && !BN_GENCB_call(cb, 0, counter))
 254                 goto err;
 255
 256             /* step 7 */
 257             BN_zero(W);
 258             /* now 'buf' contains "SEED + offset - 1" */
 259             for (k = 0; k <= n; k++) {
 260                 /*
 261                  * obtain "SEED + offset + k" by incrementing:
 262                  */
 263                 for (i = qsize - 1; i >= 0; i--) {
 264                     buf[i]++;
 265                     if (buf[i] != 0)
 266                         break;
 267                 }
 268
 269                 if (!EVP_Digest(buf, qsize, md, NULL, evpmd, NULL))
 270                     goto err;
 271
 272                 /* step 8 */
 273                 if (!BN_bin2bn(md, qsize, r0))
 274                     goto err;
 275                 if (!BN_lshift(r0, r0, (qsize << 3) * k))
 276                     goto err;
 277                 if (!BN_add(W, W, r0))
 278                     goto err;
 279             }
 280
 281             /* more of step 8 */
 282             if (!BN_mask_bits(W, bits - 1))
 283                 goto err;
 284             if (!BN_copy(X, W))
 285                 goto err;
 286             if (!BN_add(X, X, test))
 287                 goto err;
 288
 289             /* step 9 */
 290             if (!BN_lshift1(r0, q))
 291                 goto err;
 292             if (!BN_mod(c, X, r0, ctx))
 293                 goto err;
 294             if (!BN_sub(r0, c, BN_value_one()))
 295                 goto err;
 296             if (!BN_sub(p, X, r0))
 297                 goto err;
 298
 299             /* step 10 */
 300             if (BN_cmp(p, test) >= 0) {
 301                 /* step 11 */
 302                 r = BN_is_prime_fasttest_ex(p, DSS_prime_checks, ctx, 1, cb);
 303                 if (r > 0)
 304                     goto end;   /* found it */
 305                 if (r != 0)
 306                     goto err;
 307             }
 308
 309             /* step 13 */
 310             counter++;
 311             /* "offset = offset + n + 1" */
 312
 313             /* step 14 */
 314             if (counter >= 4096)
 315                 break;
 316         }
 317     }
 318  end:
 319     if (!BN_GENCB_call(cb, 2, 1))
 320         goto err;
 321
 322     /* We now need to generate g */
 323     /* Set r0=(p-1)/q */
 324     if (!BN_sub(test, p, BN_value_one()))
 325         goto err;
 326     if (!BN_div(r0, NULL, test, q, ctx))
 327         goto err;
 328
 329     if (!BN_set_word(test, h))
 330         goto err;
 331     if (!BN_MONT_CTX_set(mont, p, ctx))
 332         goto err;
 333
 334     for (;;) {
 335         /* g=test^r0%p */
 336         if (!BN_mod_exp_mont(g, test, r0, p, ctx, mont))
 337             goto err;
 338         if (!BN_is_one(g))
 339             break;
 340         if (!BN_add(test, test, BN_value_one()))
 341             goto err;
 342         h++;
 343     }
 344
 345     if (!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
 346         goto err;
 347
 348     ok = 1;
 349  err:
 350     if (ok) {
 351         if (ret->p)
 352             BN_free(ret->p);
 353         if (ret->q)
 354             BN_free(ret->q);
 355         if (ret->g)
 356             BN_free(ret->g);
 357         ret->p = BN_dup(p);
 358         ret->q = BN_dup(q);
 359         ret->g = BN_dup(g);
 360         if (ret->p == NULL || ret->q == NULL || ret->g == NULL) {
 361             ok = 0;
 362             goto err;
 363         }
 364         if (counter_ret != NULL)
 365             *counter_ret = counter;
 366         if (h_ret != NULL)
 367             *h_ret = h;
 368         if (seed_out)
 369             memcpy(seed_out, seed, qsize);
 370     }
 371     if (ctx) {
 372         BN_CTX_end(ctx);
 373         BN_CTX_free(ctx);
 374     }
 375     if (mont != NULL)
 376         BN_MONT_CTX_free(mont);
 377     return ok;
 378 }
 379 #endif