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