apps/ecparam.c

   1 /*
   2  * Copyright 2002-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 /* ====================================================================
  11  * Copyright 2002 Sun Microsystems, Inc. ALL RIGHTS RESERVED.
  12  *
  13  * Portions of the attached software ("Contribution") are developed by
  14  * SUN MICROSYSTEMS, INC., and are contributed to the OpenSSL project.
  15  *
  16  * The Contribution is licensed pursuant to the OpenSSL open source
  17  * license provided above.
  18  *
  19  * The elliptic curve binary polynomial software is originally written by
  20  * Sheueling Chang Shantz and Douglas Stebila of Sun Microsystems Laboratories.
  21  *
  22  */
  23
  24 #include <openssl/opensslconf.h>
  25 #ifdef OPENSSL_NO_EC
  26 NON_EMPTY_TRANSLATION_UNIT
  27 #else
  28
  29 # include <stdio.h>
  30 # include <stdlib.h>
  31 # include <time.h>
  32 # include <string.h>
  33 # include "apps.h"
  34 # include <openssl/bio.h>
  35 # include <openssl/err.h>
  36 # include <openssl/bn.h>
  37 # include <openssl/ec.h>
  38 # include <openssl/x509.h>
  39 # include <openssl/pem.h>
  40
  41 typedef enum OPTION_choice {
  42     OPT_ERR = -1, OPT_EOF = 0, OPT_HELP,
  43     OPT_INFORM, OPT_OUTFORM, OPT_IN, OPT_OUT, OPT_TEXT, OPT_C,
  44     OPT_CHECK, OPT_LIST_CURVES, OPT_NO_SEED, OPT_NOOUT, OPT_NAME,
  45     OPT_CONV_FORM, OPT_PARAM_ENC, OPT_GENKEY, OPT_RAND, OPT_ENGINE
  46 } OPTION_CHOICE;
  47
  48 OPTIONS ecparam_options[] = {
  49     {"help", OPT_HELP, '-', "Display this summary"},
  50     {"inform", OPT_INFORM, 'F', "Input format - default PEM (DER or PEM)"},
  51     {"outform", OPT_OUTFORM, 'F', "Output format - default PEM"},
  52     {"in", OPT_IN, '<', "Input file  - default stdin"},
  53     {"out", OPT_OUT, '>', "Output file - default stdout"},
  54     {"text", OPT_TEXT, '-', "Print the ec parameters in text form"},
  55     {"C", OPT_C, '-', "Print a 'C' function creating the parameters"},
  56     {"check", OPT_CHECK, '-', "Validate the ec parameters"},
  57     {"list_curves", OPT_LIST_CURVES, '-',
  58      "Prints a list of all curve 'short names'"},
  59     {"no_seed", OPT_NO_SEED, '-',
  60      "If 'explicit' parameters are chosen do not use the seed"},
  61     {"noout", OPT_NOOUT, '-', "Do not print the ec parameter"},
  62     {"name", OPT_NAME, 's',
  63      "Use the ec parameters with specified 'short name'"},
  64     {"conv_form", OPT_CONV_FORM, 's', "Specifies the point conversion form "},
  65     {"param_enc", OPT_PARAM_ENC, 's',
  66      "Specifies the way the ec parameters are encoded"},
  67     {"genkey", OPT_GENKEY, '-', "Generate ec key"},
  68     {"rand", OPT_RAND, 's', "Files to use for random number input"},
  69 # ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
  70     {"engine", OPT_ENGINE, 's', "Use engine, possibly a hardware device"},
  71 # endif
  72     {NULL}
  73 };
  74
  75 static OPT_PAIR forms[] = {
  76     {"compressed", POINT_CONVERSION_COMPRESSED},
  77     {"uncompressed", POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED},
  78     {"hybrid", POINT_CONVERSION_HYBRID},
  79     {NULL}
  80 };
  81
  82 static OPT_PAIR encodings[] = {
  83     {"named_curve", OPENSSL_EC_NAMED_CURVE},
  84     {"explicit", 0},
  85     {NULL}
  86 };
  87
  88 int ecparam_main(int argc, char **argv)
  89 {
  90     BIGNUM *ec_gen = NULL, *ec_order = NULL, *ec_cofactor = NULL;
  91     BIGNUM *ec_p = NULL, *ec_a = NULL, *ec_b = NULL;
  92     BIO *in = NULL, *out = NULL;
  93     EC_GROUP *group = NULL;
  94     point_conversion_form_t form = POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED;
  95     char *curve_name = NULL, *inrand = NULL;
  96     char *infile = NULL, *outfile = NULL, *prog;
  97     unsigned char *buffer = NULL;
  98     OPTION_CHOICE o;
  99     int asn1_flag = OPENSSL_EC_NAMED_CURVE, new_asn1_flag = 0;
 100     int informat = FORMAT_PEM, outformat = FORMAT_PEM, noout = 0, C = 0;
 101     int ret = 1, private = 0;
 102     int list_curves = 0, no_seed = 0, check = 0, new_form = 0;
 103     int text = 0, i, need_rand = 0, genkey = 0;
 104
 105     prog = opt_init(argc, argv, ecparam_options);
 106     while ((o = opt_next()) != OPT_EOF) {
 107         switch (o) {
 108         case OPT_EOF:
 109         case OPT_ERR:
 110  opthelp:
 111             BIO_printf(bio_err, "%s: Use -help for summary.\n", prog);
 112             goto end;
 113         case OPT_HELP:
 114             opt_help(ecparam_options);
 115             ret = 0;
 116             goto end;
 117         case OPT_INFORM:
 118             if (!opt_format(opt_arg(), OPT_FMT_PEMDER, &informat))
 119                 goto opthelp;
 120             break;
 121         case OPT_IN:
 122             infile = opt_arg();
 123             break;
 124         case OPT_OUTFORM:
 125             if (!opt_format(opt_arg(), OPT_FMT_PEMDER, &outformat))
 126                 goto opthelp;
 127             break;
 128         case OPT_OUT:
 129             outfile = opt_arg();
 130             break;
 131         case OPT_TEXT:
 132             text = 1;
 133             break;
 134         case OPT_C:
 135             C = 1;
 136             break;
 137         case OPT_CHECK:
 138             check = 1;
 139             break;
 140         case OPT_LIST_CURVES:
 141             list_curves = 1;
 142             break;
 143         case OPT_NO_SEED:
 144             no_seed = 1;
 145             break;
 146         case OPT_NOOUT:
 147             noout = 1;
 148             break;
 149         case OPT_NAME:
 150             curve_name = opt_arg();
 151             break;
 152         case OPT_CONV_FORM:
 153             if (!opt_pair(opt_arg(), forms, &new_form))
 154                 goto opthelp;
 155             form = new_form;
 156             new_form = 1;
 157             break;
 158         case OPT_PARAM_ENC:
 159             if (!opt_pair(opt_arg(), encodings, &asn1_flag))
 160                 goto opthelp;
 161             new_asn1_flag = 1;
 162             break;
 163         case OPT_GENKEY:
 164             genkey = need_rand = 1;
 165             break;
 166         case OPT_RAND:
 167             inrand = opt_arg();
 168             need_rand = 1;
 169             break;
 170         case OPT_ENGINE:
 171             (void)setup_engine(opt_arg(), 0);
 172             break;
 173         }
 174     }
 175     argc = opt_num_rest();
 176     if (argc != 0)
 177         goto opthelp;
 178
 179     private = genkey ? 1 : 0;
 180
 181     in = bio_open_default(infile, 'r', informat);
 182     if (in == NULL)
 183         goto end;
 184     out = bio_open_owner(outfile, outformat, private);
 185     if (out == NULL)
 186         goto end;
 187
 188     if (list_curves) {
 189         EC_builtin_curve *curves = NULL;
 190         size_t crv_len = EC_get_builtin_curves(NULL, 0);
 191         size_t n;
 192
 193         curves = app_malloc((int)sizeof(*curves) * crv_len, "list curves");
 194         if (!EC_get_builtin_curves(curves, crv_len)) {
 195             OPENSSL_free(curves);
 196             goto end;
 197         }
 198
 199         for (n = 0; n < crv_len; n++) {
 200             const char *comment;
 201             const char *sname;
 202             comment = curves[n].comment;
 203             sname = OBJ_nid2sn(curves[n].nid);
 204             if (comment == NULL)
 205                 comment = "CURVE DESCRIPTION NOT AVAILABLE";
 206             if (sname == NULL)
 207                 sname = "";
 208
 209             BIO_printf(out, "  %-10s: ", sname);
 210             BIO_printf(out, "%s\n", comment);
 211         }
 212
 213         OPENSSL_free(curves);
 214         ret = 0;
 215         goto end;
 216     }
 217
 218     if (curve_name != NULL) {
 219         int nid;
 220
 221         /*
 222          * workaround for the SECG curve names secp192r1 and secp256r1 (which
 223          * are the same as the curves prime192v1 and prime256v1 defined in
 224          * X9.62)
 225          */
 226         if (strcmp(curve_name, "secp192r1") == 0) {
 227             BIO_printf(bio_err, "using curve name prime192v1 "
 228                        "instead of secp192r1\n");
 229             nid = NID_X9_62_prime192v1;
 230         } else if (strcmp(curve_name, "secp256r1") == 0) {
 231             BIO_printf(bio_err, "using curve name prime256v1 "
 232                        "instead of secp256r1\n");
 233             nid = NID_X9_62_prime256v1;
 234         } else
 235             nid = OBJ_sn2nid(curve_name);
 236
 237         if (nid == 0)
 238             nid = EC_curve_nist2nid(curve_name);
 239
 240         if (nid == 0) {
 241             BIO_printf(bio_err, "unknown curve name (%s)\n", curve_name);
 242             goto end;
 243         }
 244
 245         group = EC_GROUP_new_by_curve_name(nid);
 246         if (group == NULL) {
 247             BIO_printf(bio_err, "unable to create curve (%s)\n", curve_name);
 248             goto end;
 249         }
 250         EC_GROUP_set_asn1_flag(group, asn1_flag);
 251         EC_GROUP_set_point_conversion_form(group, form);
 252     } else if (informat == FORMAT_ASN1)
 253         group = d2i_ECPKParameters_bio(in, NULL);
 254     else
 255         group = PEM_read_bio_ECPKParameters(in, NULL, NULL, NULL);
 256     if (group == NULL) {
 257         BIO_printf(bio_err, "unable to load elliptic curve parameters\n");
 258         ERR_print_errors(bio_err);
 259         goto end;
 260     }
 261
 262     if (new_form)
 263         EC_GROUP_set_point_conversion_form(group, form);
 264
 265     if (new_asn1_flag)
 266         EC_GROUP_set_asn1_flag(group, asn1_flag);
 267
 268     if (no_seed) {
 269         EC_GROUP_set_seed(group, NULL, 0);
 270     }
 271
 272     if (text) {
 273         if (!ECPKParameters_print(out, group, 0))
 274             goto end;
 275     }
 276
 277     if (check) {
 278         BIO_printf(bio_err, "checking elliptic curve parameters: ");
 279         if (!EC_GROUP_check(group, NULL)) {
 280             BIO_printf(bio_err, "failed\n");
 281             ERR_print_errors(bio_err);
 282             goto end;
 283         }
 284         BIO_printf(bio_err, "ok\n");
 285
 286     }
 287
 288     if (C) {
 289         size_t buf_len = 0, tmp_len = 0;
 290         const EC_POINT *point;
 291         int is_prime, len = 0;
 292         const EC_METHOD *meth = EC_GROUP_method_of(group);
 293
 294         if ((ec_p = BN_new()) == NULL
 295                 || (ec_a = BN_new()) == NULL
 296                 || (ec_b = BN_new()) == NULL
 297                 || (ec_gen = BN_new()) == NULL
 298                 || (ec_order = BN_new()) == NULL
 299                 || (ec_cofactor = BN_new()) == NULL) {
 300             perror("Can't allocate BN");
 301             goto end;
 302         }
 303
 304         is_prime = (EC_METHOD_get_field_type(meth) == NID_X9_62_prime_field);
 305         if (!is_prime) {
 306             BIO_printf(bio_err, "Can only handle X9.62 prime fields\n");
 307             goto end;
 308         }
 309
 310         if (!EC_GROUP_get_curve_GFp(group, ec_p, ec_a, ec_b, NULL))
 311             goto end;
 312
 313         if ((point = EC_GROUP_get0_generator(group)) == NULL)
 314             goto end;
 315         if (!EC_POINT_point2bn(group, point,
 316                                EC_GROUP_get_point_conversion_form(group),
 317                                ec_gen, NULL))
 318             goto end;
 319         if (!EC_GROUP_get_order(group, ec_order, NULL))
 320             goto end;
 321         if (!EC_GROUP_get_cofactor(group, ec_cofactor, NULL))
 322             goto end;
 323
 324         if (!ec_p || !ec_a || !ec_b || !ec_gen || !ec_order || !ec_cofactor)
 325             goto end;
 326
 327         len = BN_num_bits(ec_order);
 328
 329         if ((tmp_len = (size_t)BN_num_bytes(ec_p)) > buf_len)
 330             buf_len = tmp_len;
 331         if ((tmp_len = (size_t)BN_num_bytes(ec_a)) > buf_len)
 332             buf_len = tmp_len;
 333         if ((tmp_len = (size_t)BN_num_bytes(ec_b)) > buf_len)
 334             buf_len = tmp_len;
 335         if ((tmp_len = (size_t)BN_num_bytes(ec_gen)) > buf_len)
 336             buf_len = tmp_len;
 337         if ((tmp_len = (size_t)BN_num_bytes(ec_order)) > buf_len)
 338             buf_len = tmp_len;
 339         if ((tmp_len = (size_t)BN_num_bytes(ec_cofactor)) > buf_len)
 340             buf_len = tmp_len;
 341
 342         buffer = app_malloc(buf_len, "BN buffer");
 343
 344         BIO_printf(out, "EC_GROUP *get_ec_group_%d(void)\n{\n", len);
 345         print_bignum_var(out, ec_p, "ec_p", len, buffer);
 346         print_bignum_var(out, ec_a, "ec_a", len, buffer);
 347         print_bignum_var(out, ec_b, "ec_b", len, buffer);
 348         print_bignum_var(out, ec_gen, "ec_gen", len, buffer);
 349         print_bignum_var(out, ec_order, "ec_order", len, buffer);
 350         print_bignum_var(out, ec_cofactor, "ec_cofactor", len, buffer);
 351         BIO_printf(out, "    int ok = 0;\n"
 352                         "    EC_GROUP *group = NULL;\n"
 353                         "    EC_POINT *point = NULL;\n"
 354                         "    BIGNUM *tmp_1 = NULL;\n"
 355                         "    BIGNUM *tmp_2 = NULL;\n"
 356                         "    BIGNUM *tmp_3 = NULL;\n"
 357                         "\n");
 358
 359         BIO_printf(out, "    if ((tmp_1 = BN_bin2bn(ec_p_%d, sizeof (ec_p_%d), NULL)) == NULL)\n"
 360                         "        goto err;\n", len, len);
 361         BIO_printf(out, "    if ((tmp_2 = BN_bin2bn(ec_a_%d, sizeof (ec_a_%d), NULL)) == NULL)\n"
 362                         "        goto err;\n", len, len);
 363         BIO_printf(out, "    if ((tmp_3 = BN_bin2bn(ec_b_%d, sizeof (ec_b_%d), NULL)) == NULL)\n"
 364                         "        goto err;\n", len, len);
 365         BIO_printf(out, "    if ((group = EC_GROUP_new_curve_GFp(tmp_1, tmp_2, tmp_3, NULL)) == NULL)\n"
 366                         "        goto err;\n"
 367                         "\n");
 368         BIO_printf(out, "    /* build generator */\n");
 369         BIO_printf(out, "    if ((tmp_1 = BN_bin2bn(ec_gen_%d, sizeof (ec_gen_%d), tmp_1)) == NULL)\n"
 370                         "        goto err;\n", len, len);
 371         BIO_printf(out, "    point = EC_POINT_bn2point(group, tmp_1, NULL, NULL);\n");
 372         BIO_printf(out, "    if (point == NULL)\n"
 373                         "        goto err;\n");
 374         BIO_printf(out, "    if ((tmp_2 = BN_bin2bn(ec_order_%d, sizeof (ec_order_%d), tmp_2)) == NULL)\n"
 375                         "        goto err;\n", len, len);
 376         BIO_printf(out, "    if ((tmp_3 = BN_bin2bn(ec_cofactor_%d, sizeof (ec_cofactor_%d), tmp_3)) == NULL)\n"
 377                         "        goto err;\n", len, len);
 378         BIO_printf(out, "    if (!EC_GROUP_set_generator(group, point, tmp_2, tmp_3))\n"
 379                         "        goto err;\n"
 380                         "ok = 1;"
 381                         "\n");
 382         BIO_printf(out, "err:\n"
 383                         "    BN_free(tmp_1);\n"
 384                         "    BN_free(tmp_2);\n"
 385                         "    BN_free(tmp_3);\n"
 386                         "    EC_POINT_free(point);\n"
 387                         "    if (!ok) {\n"
 388                         "        EC_GROUP_free(group);\n"
 389                         "        return NULL;\n"
 390                         "    }\n"
 391                         "    return (group);\n"
 392                         "}\n");
 393     }
 394
 395     if (!noout) {
 396         if (outformat == FORMAT_ASN1)
 397             i = i2d_ECPKParameters_bio(out, group);
 398         else
 399             i = PEM_write_bio_ECPKParameters(out, group);
 400         if (!i) {
 401             BIO_printf(bio_err, "unable to write elliptic "
 402                        "curve parameters\n");
 403             ERR_print_errors(bio_err);
 404             goto end;
 405         }
 406     }
 407
 408     if (need_rand) {
 409         app_RAND_load_file(NULL, (inrand != NULL));
 410         if (inrand != NULL)
 411             BIO_printf(bio_err, "%ld semi-random bytes loaded\n",
 412                        app_RAND_load_files(inrand));
 413     }
 414
 415     if (genkey) {
 416         EC_KEY *eckey = EC_KEY_new();
 417
 418         if (eckey == NULL)
 419             goto end;
 420
 421         assert(need_rand);
 422
 423         if (EC_KEY_set_group(eckey, group) == 0) {
 424             BIO_printf(bio_err, "unable to set group when generating key\n");
 425             EC_KEY_free(eckey);
 426             ERR_print_errors(bio_err);
 427             goto end;
 428         }
 429
 430         if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 431             BIO_printf(bio_err, "unable to generate key\n");
 432             EC_KEY_free(eckey);
 433             ERR_print_errors(bio_err);
 434             goto end;
 435         }
 436         assert(private);
 437         if (outformat == FORMAT_ASN1)
 438             i = i2d_ECPrivateKey_bio(out, eckey);
 439         else
 440             i = PEM_write_bio_ECPrivateKey(out, eckey, NULL,
 441                                            NULL, 0, NULL, NULL);
 442         EC_KEY_free(eckey);
 443     }
 444
 445     if (need_rand)
 446         app_RAND_write_file(NULL);
 447
 448     ret = 0;
 449  end:
 450     BN_free(ec_p);
 451     BN_free(ec_a);
 452     BN_free(ec_b);
 453     BN_free(ec_gen);
 454     BN_free(ec_order);
 455     BN_free(ec_cofactor);
 456     OPENSSL_free(buffer);
 457     BIO_free(in);
 458     BIO_free_all(out);
 459     EC_GROUP_free(group);
 460     return (ret);
 461 }
 462
 463 #endif