15ba41dce3647640b40f01e1668b1b2070a87349
[openssl.git] / crypto / bn / bn_x931p.c
1 /* bn_x931p.c */
2 /*
3  * Written by Dr Stephen N Henson (steve@openssl.org) for the OpenSSL project
4  * 2005.
5  */
6 /* ====================================================================
7  * Copyright (c) 2005 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  *
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  *
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
18  *    the documentation and/or other materials provided with the
19  *    distribution.
20  *
21  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
22  *    software must display the following acknowledgment:
23  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
24  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.OpenSSL.org/)"
25  *
26  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
27  *    endorse or promote products derived from this software without
28  *    prior written permission. For written permission, please contact
29  *    licensing@OpenSSL.org.
30  *
31  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
32  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
33  *    permission of the OpenSSL Project.
34  *
35  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
36  *    acknowledgment:
37  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
38  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.OpenSSL.org/)"
39  *
40  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
41  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
42  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
43  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
44  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
45  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
46  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
47  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
49  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
50  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
51  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
52  * ====================================================================
53  *
54  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
55  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
56  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
57  *
58  */
59
60 #include <stdio.h>
61 #include <openssl/bn.h>
62 #include "bn_lcl.h"
63
64 /* X9.31 routines for prime derivation */
65
66 /*
67  * X9.31 prime derivation. This is used to generate the primes pi (p1, p2,
68  * q1, q2) from a parameter Xpi by checking successive odd integers.
69  */
70
71 static int bn_x931_derive_pi(BIGNUM *pi, const BIGNUM *Xpi, BN_CTX *ctx,
72                              BN_GENCB *cb)
73 {
74     int i = 0;
75     if (!BN_copy(pi, Xpi))
76         return 0;
77     if (!BN_is_odd(pi) && !BN_add_word(pi, 1))
78         return 0;
79     for (;;) {
80         i++;
81         BN_GENCB_call(cb, 0, i);
82         /* NB 27 MR is specificed in X9.31 */
83         if (BN_is_prime_fasttest_ex(pi, 27, ctx, 1, cb))
84             break;
85         if (!BN_add_word(pi, 2))
86             return 0;
87     }
88     BN_GENCB_call(cb, 2, i);
89     return 1;
90 }
91
92 /*
93  * This is the main X9.31 prime derivation function. From parameters Xp1, Xp2
94  * and Xp derive the prime p. If the parameters p1 or p2 are not NULL they
95  * will be returned too: this is needed for testing.
96  */
97
98 int BN_X931_derive_prime_ex(BIGNUM *p, BIGNUM *p1, BIGNUM *p2,
99                             const BIGNUM *Xp, const BIGNUM *Xp1,
100                             const BIGNUM *Xp2, const BIGNUM *e, BN_CTX *ctx,
101                             BN_GENCB *cb)
102 {
103     int ret = 0;
104
105     BIGNUM *t, *p1p2, *pm1;
106
107     /* Only even e supported */
108     if (!BN_is_odd(e))
109         return 0;
110
111     BN_CTX_start(ctx);
112     if (!p1)
113         p1 = BN_CTX_get(ctx);
114
115     if (!p2)
116         p2 = BN_CTX_get(ctx);
117
118     t = BN_CTX_get(ctx);
119
120     p1p2 = BN_CTX_get(ctx);
121
122     pm1 = BN_CTX_get(ctx);
123
124     if (!bn_x931_derive_pi(p1, Xp1, ctx, cb))
125         goto err;
126
127     if (!bn_x931_derive_pi(p2, Xp2, ctx, cb))
128         goto err;
129
130     if (!BN_mul(p1p2, p1, p2, ctx))
131         goto err;
132
133     /* First set p to value of Rp */
134
135     if (!BN_mod_inverse(p, p2, p1, ctx))
136         goto err;
137
138     if (!BN_mul(p, p, p2, ctx))
139         goto err;
140
141     if (!BN_mod_inverse(t, p1, p2, ctx))
142         goto err;
143
144     if (!BN_mul(t, t, p1, ctx))
145         goto err;
146
147     if (!BN_sub(p, p, t))
148         goto err;
149
150     if (p->neg && !BN_add(p, p, p1p2))
151         goto err;
152
153     /* p now equals Rp */
154
155     if (!BN_mod_sub(p, p, Xp, p1p2, ctx))
156         goto err;
157
158     if (!BN_add(p, p, Xp))
159         goto err;
160
161     /* p now equals Yp0 */
162
163     for (;;) {
164         int i = 1;
165         BN_GENCB_call(cb, 0, i++);
166         if (!BN_copy(pm1, p))
167             goto err;
168         if (!BN_sub_word(pm1, 1))
169             goto err;
170         if (!BN_gcd(t, pm1, e, ctx))
171             goto err;
172         if (BN_is_one(t)
173             /*
174              * X9.31 specifies 8 MR and 1 Lucas test or any prime test
175              * offering similar or better guarantees 50 MR is considerably
176              * better.
177              */
178             && BN_is_prime_fasttest_ex(p, 50, ctx, 1, cb))
179             break;
180         if (!BN_add(p, p, p1p2))
181             goto err;
182     }
183
184     BN_GENCB_call(cb, 3, 0);
185
186     ret = 1;
187
188  err:
189
190     BN_CTX_end(ctx);
191
192     return ret;
193 }
194
195 /*
196  * Generate pair of parameters Xp, Xq for X9.31 prime generation. Note: nbits
197  * parameter is sum of number of bits in both.
198  */
199
200 int BN_X931_generate_Xpq(BIGNUM *Xp, BIGNUM *Xq, int nbits, BN_CTX *ctx)
201 {
202     BIGNUM *t;
203     int i;
204     /*
205      * Number of bits for each prime is of the form 512+128s for s = 0, 1,
206      * ...
207      */
208     if ((nbits < 1024) || (nbits & 0xff))
209         return 0;
210     nbits >>= 1;
211     /*
212      * The random value Xp must be between sqrt(2) * 2^(nbits-1) and 2^nbits
213      * - 1. By setting the top two bits we ensure that the lower bound is
214      * exceeded.
215      */
216     if (!BN_rand(Xp, nbits, 1, 0))
217         return 0;
218
219     BN_CTX_start(ctx);
220     t = BN_CTX_get(ctx);
221
222     for (i = 0; i < 1000; i++) {
223         if (!BN_rand(Xq, nbits, 1, 0))
224             return 0;
225         /* Check that |Xp - Xq| > 2^(nbits - 100) */
226         BN_sub(t, Xp, Xq);
227         if (BN_num_bits(t) > (nbits - 100))
228             break;
229     }
230
231     BN_CTX_end(ctx);
232
233     if (i < 1000)
234         return 1;
235
236     return 0;
237
238 }
239
240 /*
241  * Generate primes using X9.31 algorithm. Of the values p, p1, p2, Xp1 and
242  * Xp2 only 'p' needs to be non-NULL. If any of the others are not NULL the
243  * relevant parameter will be stored in it. Due to the fact that |Xp - Xq| >
244  * 2^(nbits - 100) must be satisfied Xp and Xq are generated using the
245  * previous function and supplied as input.
246  */
247
248 int BN_X931_generate_prime_ex(BIGNUM *p, BIGNUM *p1, BIGNUM *p2,
249                               BIGNUM *Xp1, BIGNUM *Xp2,
250                               const BIGNUM *Xp,
251                               const BIGNUM *e, BN_CTX *ctx, BN_GENCB *cb)
252 {
253     int ret = 0;
254
255     BN_CTX_start(ctx);
256     if (!Xp1)
257         Xp1 = BN_CTX_get(ctx);
258     if (!Xp2)
259         Xp2 = BN_CTX_get(ctx);
260
261     if (!BN_rand(Xp1, 101, 0, 0))
262         goto error;
263     if (!BN_rand(Xp2, 101, 0, 0))
264         goto error;
265     if (!BN_X931_derive_prime_ex(p, p1, p2, Xp, Xp1, Xp2, e, ctx, cb))
266         goto error;
267
268     ret = 1;
269
270  error:
271     BN_CTX_end(ctx);
272
273     return ret;
274
275 }