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 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa);
  70 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp);
  71 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
  72                   DSA *dsa);
  73 static int dsa_init(DSA *dsa);
  74 static int dsa_finish(DSA *dsa);
  75 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
  76                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  77                 BN_MONT_CTX *in_mont);
  78 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
  79                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  80                                 BN_MONT_CTX *m_ctx);
  81
  82 static DSA_METHOD openssl_dsa_meth = {
  83 "OpenSSL DSA method",
  84 dsa_do_sign,
  85 dsa_sign_setup,
  86 dsa_do_verify,
  87 dsa_mod_exp,
  88 dsa_bn_mod_exp,
  89 dsa_init,
  90 dsa_finish,
  91 0,
  92 NULL
  93 };
  94
  95 const DSA_METHOD *DSA_OpenSSL(void)
  96 {
  97         return &openssl_dsa_meth;
  98 }
  99
 100 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa)
 101         {
 102         BIGNUM *kinv=NULL,*r=NULL,*s=NULL;
 103         BIGNUM m;
 104         BIGNUM xr;
 105         BN_CTX *ctx=NULL;
 106         int i,reason=ERR_R_BN_LIB;
 107         DSA_SIG *ret=NULL;
 108
 109         BN_init(&m);
 110         BN_init(&xr);
 111
 112         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 113                 {
 114                 reason=DSA_R_MISSING_PARAMETERS;
 115                 goto err;
 116                 }
 117
 118         s=BN_new();
 119         if (s == NULL) goto err;
 120
 121         i=BN_num_bytes(dsa->q); /* should be 20 */
 122         if ((dlen > i) || (dlen > 50))
 123                 {
 124                 reason=DSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE;
 125                 goto err;
 126                 }
 127
 128         ctx=BN_CTX_new();
 129         if (ctx == NULL) goto err;
 130
 131         if ((dsa->kinv == NULL) || (dsa->r == NULL))
 132                 {
 133                 if (!DSA_sign_setup(dsa,ctx,&kinv,&r)) goto err;
 134                 }
 135         else
 136                 {
 137                 kinv=dsa->kinv;
 138                 dsa->kinv=NULL;
 139                 r=dsa->r;
 140                 dsa->r=NULL;
 141                 }
 142
 143         if (BN_bin2bn(dgst,dlen,&m) == NULL) goto err;
 144
 145         /* Compute  s = inv(k) (m + xr) mod q */
 146         if (!BN_mod_mul(&xr,dsa->priv_key,r,dsa->q,ctx)) goto err;/* s = xr */
 147         if (!BN_add(s, &xr, &m)) goto err;              /* s = m + xr */
 148         if (BN_cmp(s,dsa->q) > 0)
 149                 BN_sub(s,s,dsa->q);
 150         if (!BN_mod_mul(s,s,kinv,dsa->q,ctx)) goto err;
 151
 152         ret=DSA_SIG_new();
 153         if (ret == NULL) goto err;
 154         ret->r = r;
 155         ret->s = s;
 156
 157 err:
 158         if (!ret)
 159                 {
 160                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_SIGN,reason);
 161                 BN_free(r);
 162                 BN_free(s);
 163                 }
 164         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 165         BN_clear_free(&m);
 166         BN_clear_free(&xr);
 167         if (kinv != NULL) /* dsa->kinv is NULL now if we used it */
 168             BN_clear_free(kinv);
 169         return(ret);
 170         }
 171
 172 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp)
 173         {
 174         BN_CTX *ctx;
 175         BIGNUM k,kq,*K,*kinv=NULL,*r=NULL;
 176         int ret=0;
 177
 178         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 179                 {
 180                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 181                 return 0;
 182                 }
 183
 184         BN_init(&k);
 185         BN_init(&kq);
 186
 187         if (ctx_in == NULL)
 188                 {
 189                 if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 190                 }
 191         else
 192                 ctx=ctx_in;
 193
 194         if ((r=BN_new()) == NULL) goto err;
 195
 196         /* Get random k */
 197         do
 198                 if (!BN_rand_range(&k, dsa->q)) goto err;
 199         while (BN_is_zero(&k));
 200         if ((dsa->flags & DSA_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 201                 {
 202                 BN_set_flags(&k, BN_FLG_EXP_CONSTTIME);
 203                 }
 204
 205         if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P)
 206                 {
 207                 if (!BN_MONT_CTX_set_locked((BN_MONT_CTX **)&dsa->method_mont_p,
 208                                                 CRYPTO_LOCK_DSA,
 209                                                 dsa->p, ctx))
 210                         goto err;
 211                 }
 212
 213         /* Compute r = (g^k mod p) mod q */
 214
 215         if ((dsa->flags & DSA_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 216                 {
 217                 if (!BN_copy(&kq, &k)) goto err;
 218
 219                 /* We do not want timing information to leak the length of k,
 220                  * so we compute g^k using an equivalent exponent of fixed length.
 221                  *
 222                  * (This is a kludge that we need because the BN_mod_exp_mont()
 223                  * does not let us specify the desired timing behaviour.) */
 224
 225                 if (!BN_add(&kq, &kq, dsa->q)) goto err;
 226                 if (BN_num_bits(&kq) <= BN_num_bits(dsa->q))
 227                         {
 228                         if (!BN_add(&kq, &kq, dsa->q)) goto err;
 229                         }
 230
 231                 K = &kq;
 232                 }
 233         else
 234                 {
 235                 K = &k;
 236                 }
 237         if (!dsa->meth->bn_mod_exp(dsa, r,dsa->g,K,dsa->p,ctx,
 238                 (BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p)) goto err;
 239         if (!BN_mod(r,r,dsa->q,ctx)) goto err;
 240
 241         /* Compute  part of 's = inv(k) (m + xr) mod q' */
 242         if ((kinv=BN_mod_inverse(NULL,&k,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 243
 244         if (*kinvp != NULL) BN_clear_free(*kinvp);
 245         *kinvp=kinv;
 246         kinv=NULL;
 247         if (*rp != NULL) BN_clear_free(*rp);
 248         *rp=r;
 249         ret=1;
 250 err:
 251         if (!ret)
 252                 {
 253                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,ERR_R_BN_LIB);
 254                 if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 255                 if (r != NULL) BN_clear_free(r);
 256                 }
 257         if (ctx_in == NULL) BN_CTX_free(ctx);
 258         if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 259         BN_clear_free(&k);
 260         BN_clear_free(&kq);
 261         return(ret);
 262         }
 263
 264 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
 265                   DSA *dsa)
 266         {
 267         BN_CTX *ctx;
 268         BIGNUM u1,u2,t1;
 269         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 270         int ret = -1;
 271         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 272                 {
 273                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 274                 return -1;
 275                 }
 276
 277         if (BN_num_bits(dsa->q) != 160)
 278                 {
 279                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_BAD_Q_VALUE);
 280                 return -1;
 281                 }
 282
 283         if (BN_num_bits(dsa->p) > OPENSSL_DSA_MAX_MODULUS_BITS)
 284                 {
 285                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_MODULUS_TOO_LARGE);
 286                 return -1;
 287                 }
 288
 289         BN_init(&u1);
 290         BN_init(&u2);
 291         BN_init(&t1);
 292
 293         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 294
 295         if (BN_is_zero(sig->r) || sig->r->neg || BN_ucmp(sig->r, dsa->q) >= 0)
 296                 {
 297                 ret = 0;
 298                 goto err;
 299                 }
 300         if (BN_is_zero(sig->s) || sig->s->neg || BN_ucmp(sig->s, dsa->q) >= 0)
 301                 {
 302                 ret = 0;
 303                 goto err;
 304                 }
 305
 306         /* Calculate W = inv(S) mod Q
 307          * save W in u2 */
 308         if ((BN_mod_inverse(&u2,sig->s,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 309
 310         /* save M in u1 */
 311         if (BN_bin2bn(dgst,dgst_len,&u1) == NULL) goto err;
 312
 313         /* u1 = M * w mod q */
 314         if (!BN_mod_mul(&u1,&u1,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 315
 316         /* u2 = r * w mod q */
 317         if (!BN_mod_mul(&u2,sig->r,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 318
 319
 320         if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P)
 321                 {
 322                 mont = BN_MONT_CTX_set_locked(
 323                                         (BN_MONT_CTX **)&dsa->method_mont_p,
 324                                         CRYPTO_LOCK_DSA, dsa->p, ctx);
 325                 if (!mont)
 326                         goto err;
 327                 }
 328
 329 #if 0
 330         {
 331         BIGNUM t2;
 332
 333         BN_init(&t2);
 334         /* v = ( g^u1 * y^u2 mod p ) mod q */
 335         /* let t1 = g ^ u1 mod p */
 336         if (!BN_mod_exp_mont(&t1,dsa->g,&u1,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 337         /* let t2 = y ^ u2 mod p */
 338         if (!BN_mod_exp_mont(&t2,dsa->pub_key,&u2,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 339         /* let u1 = t1 * t2 mod p */
 340         if (!BN_mod_mul(&u1,&t1,&t2,dsa->p,ctx)) goto err_bn;
 341         BN_free(&t2);
 342         }
 343         /* let u1 = u1 mod q */
 344         if (!BN_mod(&u1,&u1,dsa->q,ctx)) goto err;
 345 #else
 346         {
 347         if (!dsa->meth->dsa_mod_exp(dsa, &t1,dsa->g,&u1,dsa->pub_key,&u2,
 348                                                 dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 349         /* BN_copy(&u1,&t1); */
 350         /* let u1 = u1 mod q */
 351         if (!BN_mod(&u1,&t1,dsa->q,ctx)) goto err;
 352         }
 353 #endif
 354         /* V is now in u1.  If the signature is correct, it will be
 355          * equal to R. */
 356         ret=(BN_ucmp(&u1, sig->r) == 0);
 357
 358         err:
 359         if (ret != 1) DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,ERR_R_BN_LIB);
 360         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 361         BN_free(&u1);
 362         BN_free(&u2);
 363         BN_free(&t1);
 364         return(ret);
 365         }
 366
 367 static int dsa_init(DSA *dsa)
 368 {
 369         dsa->flags|=DSA_FLAG_CACHE_MONT_P;
 370         return(1);
 371 }
 372
 373 static int dsa_finish(DSA *dsa)
 374 {
 375         if(dsa->method_mont_p)
 376                 BN_MONT_CTX_free((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p);
 377         return(1);
 378 }
 379
 380 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
 381                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 382                 BN_MONT_CTX *in_mont)
 383 {
 384         return BN_mod_exp2_mont(rr, a1, p1, a2, p2, m, ctx, in_mont);
 385 }
 386
 387 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 388                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 389                                 BN_MONT_CTX *m_ctx)
 390 {
 391         return BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, ctx, m_ctx);
 392 }
 393 #endif