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