4f677d5b937e3330046f31db38e1b99175830dec
[openssl.git] / 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 #define HASH    SHA
63 #else
64 #define HASH    SHA1
65 #endif 
66
67 #include <stdio.h>
68 #include <time.h>
69 #include "cryptlib.h"
70 #include "sha.h"
71 #include "bn.h"
72 #include "dsa.h"
73 #include "rand.h"
74
75 DSA *DSA_generate_parameters(int bits, unsigned char *seed_in, int seed_len,
76              int *counter_ret, unsigned long *h_ret, void (*callback)(),
77              char *cb_arg)
78         {
79         int ok=0;
80         unsigned char seed[SHA_DIGEST_LENGTH];
81         unsigned char md[SHA_DIGEST_LENGTH];
82         unsigned char buf[SHA_DIGEST_LENGTH],buf2[SHA_DIGEST_LENGTH];
83         BIGNUM *r0,*W,*X,*c,*test;
84         BIGNUM *g=NULL,*q=NULL,*p=NULL;
85         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
86         int k,n=0,i,b,m=0;
87         int counter=0;
88         BN_CTX *ctx=NULL,*ctx2=NULL;
89         unsigned int h=2;
90         DSA *ret=NULL;
91
92         if (bits < 512) bits=512;
93         bits=(bits+63)/64*64;
94
95         if ((seed_in != NULL) && (seed_len == 20))
96                 memcpy(seed,seed_in,seed_len);
97
98         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
99         if ((ctx2=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
100         if ((ret=DSA_new()) == NULL) goto err;
101
102         if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
103
104         r0= &(ctx2->bn[0]);
105         g= &(ctx2->bn[1]);
106         W= &(ctx2->bn[2]);
107         q= &(ctx2->bn[3]);
108         X= &(ctx2->bn[4]);
109         c= &(ctx2->bn[5]);
110         p= &(ctx2->bn[6]);
111         test= &(ctx2->bn[7]);
112
113         BN_lshift(test,BN_value_one(),bits-1);
114
115         for (;;)
116                 {
117                 for (;;)
118                         {
119                         /* step 1 */
120                         if (callback != NULL) callback(0,m++,cb_arg);
121
122                         if (!seed_len)
123                                 RAND_bytes(seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
124                         else
125                                 seed_len=0;
126
127                         memcpy(buf,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
128                         memcpy(buf2,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
129                         for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
130                                 {
131                                 buf[i]++;
132                                 if (buf[i] != 0) break;
133                                 }
134
135                         /* step 2 */
136                         HASH(seed,SHA_DIGEST_LENGTH,md);
137                         HASH(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,buf2);
138                         for (i=0; i<SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
139                                 md[i]^=buf2[i];
140
141                         /* step 3 */
142                         md[0]|=0x80;
143                         md[SHA_DIGEST_LENGTH-1]|=0x01;
144                         if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,q)) abort();
145
146                         /* step 4 */
147                         if (DSA_is_prime(q,callback,cb_arg) > 0) break;
148                         /* do a callback call */
149                         /* step 5 */
150                         }
151
152                 if (callback != NULL) callback(2,0,cb_arg);
153                 if (callback != NULL) callback(3,0,cb_arg);
154
155                 /* step 6 */
156                 counter=0;
157
158                 n=(bits-1)/160;
159                 b=(bits-1)-n*160;
160
161                 for (;;)
162                         {
163                         /* step 7 */
164                         BN_zero(W);
165                         for (k=0; k<=n; k++)
166                                 {
167                                 for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
168                                         {
169                                         buf[i]++;
170                                         if (buf[i] != 0) break;
171                                         }
172
173                                 HASH(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,md);
174
175                                 /* step 8 */
176                                 if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,r0)) abort();
177                                 BN_lshift(r0,r0,160*k);
178                                 BN_add(W,W,r0);
179                                 }
180
181                         /* more of step 8 */
182                         BN_mask_bits(W,bits-1);
183                         BN_copy(X,W); /* this should be ok */
184                         BN_add(X,X,test); /* this should be ok */
185
186                         /* step 9 */
187                         BN_lshift1(r0,q);
188                         BN_mod(c,X,r0,ctx);
189                         BN_sub(r0,c,BN_value_one());
190                         BN_sub(p,X,r0);
191
192                         /* step 10 */
193                         if (BN_cmp(p,test) >= 0)
194                                 {
195                                 /* step 11 */
196                                 if (DSA_is_prime(p,callback,cb_arg) > 0)
197                                         goto end;
198                                 }
199
200                         /* step 13 */
201                         counter++;
202
203                         /* step 14 */
204                         if (counter >= 4096) break;
205
206                         if (callback != NULL) callback(0,counter,cb_arg);
207                         }
208                 }
209 end:
210         if (callback != NULL) callback(2,1,cb_arg);
211
212         /* We now need to gernerate g */
213         /* Set r0=(p-1)/q */
214         BN_sub(test,p,BN_value_one());
215         BN_div(r0,NULL,test,q,ctx);
216
217         BN_set_word(test,h);
218         BN_MONT_CTX_set(mont,p,ctx);
219
220         for (;;)
221                 {
222                 /* g=test^r0%p */
223                 BN_mod_exp_mont(g,test,r0,p,ctx,mont);
224                 if (!BN_is_one(g)) break;
225                 BN_add(test,test,BN_value_one());
226                 h++;
227                 }
228
229         if (callback != NULL) callback(3,1,cb_arg);
230
231         ok=1;
232 err:
233         if (!ok)
234                 {
235                 if (ret != NULL) DSA_free(ret);
236                 }
237         else
238                 {
239                 ret->p=BN_dup(p);
240                 ret->q=BN_dup(q);
241                 ret->g=BN_dup(g);
242                 if ((m > 1) && (seed_in != NULL)) memcpy(seed_in,seed,20);
243                 if (counter_ret != NULL) *counter_ret=counter;
244                 if (h_ret != NULL) *h_ret=h;
245                 }
246         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
247         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx2);
248         if (mont != NULL) BN_MONT_CTX_free(mont);
249         return(ok?ret:NULL);
250         }
251
252 int DSA_is_prime(BIGNUM *w, void (*callback)(), char *cb_arg)
253         {
254         int ok= -1,j,i,n;
255         BN_CTX *ctx=NULL,*ctx2=NULL;
256         BIGNUM *w_1,*b,*m,*z,*tmp,*mont_1;
257         int a;
258         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
259
260         if (!BN_is_bit_set(w,0)) return(0);
261
262         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
263         if ((ctx2=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
264         if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
265
266         m=   &(ctx2->bn[2]);
267         b=   &(ctx2->bn[3]);
268         z=   &(ctx2->bn[4]);
269         w_1= &(ctx2->bn[5]);
270         tmp= &(ctx2->bn[6]);
271         mont_1= &(ctx2->bn[7]);
272
273         /* step 1 */
274         n=50;
275
276         /* step 2 */
277         if (!BN_sub(w_1,w,BN_value_one())) goto err;
278         for (a=1; !BN_is_bit_set(w_1,a); a++)
279                 ;
280         if (!BN_rshift(m,w_1,a)) goto err;
281
282         BN_MONT_CTX_set(mont,w,ctx);
283         BN_to_montgomery(mont_1,BN_value_one(),mont,ctx);
284         BN_to_montgomery(w_1,w_1,mont,ctx);
285         for (i=1; i < n; i++)
286                 {
287                 /* step 3 */
288                 BN_rand(b,BN_num_bits(w)-2/*-1*/,0,0);
289                 /* BN_set_word(b,0x10001L); */
290
291                 /* step 4 */
292                 j=0;
293                 if (!BN_mod_exp_mont(z,b,m,w,ctx,mont)) goto err;
294
295                 if (!BN_to_montgomery(z,z,mont,ctx)) goto err;
296
297                 /* step 5 */
298                 for (;;)
299                         {
300                         if (((j == 0) && (BN_cmp(z,mont_1) == 0)) ||
301                                 (BN_cmp(z,w_1) == 0))
302                                 break;
303
304                         /* step 6 */
305                         if ((j > 0) && (BN_cmp(z,mont_1) == 0))
306                                 {
307                                 ok=0;
308                                 goto err;
309                                 }
310
311                         j++;
312                         if (j >= a)
313                                 {
314                                 ok=0;
315                                 goto err;
316                                 }
317
318                         if (!BN_mod_mul_montgomery(z,z,z,mont,ctx)) goto err;
319                         if (callback != NULL) callback(1,j,cb_arg);
320                         }
321                 }
322
323         ok=1;
324 err:
325         if (ok == -1) DSAerr(DSA_F_DSA_IS_PRIME,ERR_R_BN_LIB);
326         BN_CTX_free(ctx);
327         BN_CTX_free(ctx2);
328         
329         return(ok);
330         }
331