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 /*
  63  * Parameter generation follows the original release of FIPS PUB 186,
  64  * Appendix 2.2 (i.e. use SHA as defined in FIPS PUB 180)
  65  */
  66 # define HASH    EVP_sha()
  67 #else
  68 /*
  69  * Parameter generation follows the updated Appendix 2.2 for FIPS PUB 186,
  70  * also Appendix 2.2 of FIPS PUB 186-1 (i.e. use SHA as defined in FIPS PUB
  71  * 180-1)
  72  */
  73 # define HASH    EVP_sha1()
  74 #endif
  75
  76 #include <openssl/opensslconf.h> /* To see if OPENSSL_NO_SHA is defined */
  77
  78 #ifndef OPENSSL_NO_SHA
  79
  80 # include <stdio.h>
  81 # include "cryptlib.h"
  82 # include <openssl/evp.h>
  83 # include <openssl/bn.h>
  84 # include <openssl/rand.h>
  85 # include <openssl/sha.h>
  86 # include "dsa_locl.h"
  87
  88 # ifdef OPENSSL_FIPS
  89 #  include <openssl/fips.h>
  90 # endif
  91
  92 int DSA_generate_parameters_ex(DSA *ret, int bits,
  93                                const unsigned char *seed_in, int seed_len,
  94                                int *counter_ret, unsigned long *h_ret,
  95                                BN_GENCB *cb)
  96 {
  97 # ifdef OPENSSL_FIPS
  98     if (FIPS_mode() && !(ret->meth->flags & DSA_FLAG_FIPS_METHOD)
  99         && !(ret->flags & DSA_FLAG_NON_FIPS_ALLOW)) {
 100         DSAerr(DSA_F_DSA_GENERATE_PARAMETERS_EX, DSA_R_NON_FIPS_DSA_METHOD);
 101         return 0;
 102     }
 103 # endif
 104     if (ret->meth->dsa_paramgen)
 105         return ret->meth->dsa_paramgen(ret, bits, seed_in, seed_len,
 106                                        counter_ret, h_ret, cb);
 107 # ifdef OPENSSL_FIPS
 108     else if (FIPS_mode()) {
 109         return FIPS_dsa_generate_parameters_ex(ret, bits,
 110                                                seed_in, seed_len,
 111                                                counter_ret, h_ret, cb);
 112     }
 113 # endif
 114     else {
 115         const EVP_MD *evpmd;
 116         size_t qbits = bits >= 2048 ? 256 : 160;
 117
 118         if (bits >= 2048) {
 119             qbits = 256;
 120             evpmd = EVP_sha256();
 121         } else {
 122             qbits = 160;
 123             evpmd = EVP_sha1();
 124         }
 125
 126         return dsa_builtin_paramgen(ret, bits, qbits, evpmd,
 127                                     seed_in, seed_len, NULL, counter_ret,
 128                                     h_ret, cb);
 129     }
 130 }
 131
 132 int dsa_builtin_paramgen(DSA *ret, size_t bits, size_t qbits,
 133                          const EVP_MD *evpmd, const unsigned char *seed_in,
 134                          size_t seed_len, unsigned char *seed_out,
 135                          int *counter_ret, unsigned long *h_ret, BN_GENCB *cb)
 136 {
 137     int ok = 0;
 138     unsigned char seed[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 139     unsigned char md[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 140     unsigned char buf[SHA256_DIGEST_LENGTH], buf2[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 141     BIGNUM *r0, *W, *X, *c, *test;
 142     BIGNUM *g = NULL, *q = NULL, *p = NULL;
 143     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
 144     int i, k, n = 0, m = 0, qsize = qbits >> 3;
 145     int counter = 0;
 146     int r = 0;
 147     BN_CTX *ctx = NULL;
 148     unsigned int h = 2;
 149
 150     if (qsize != SHA_DIGEST_LENGTH && qsize != SHA224_DIGEST_LENGTH &&
 151         qsize != SHA256_DIGEST_LENGTH)
 152         /* invalid q size */
 153         return 0;
 154
 155     if (evpmd == NULL)
 156         /* use SHA1 as default */
 157         evpmd = EVP_sha1();
 158
 159     if (bits < 512)
 160         bits = 512;
 161
 162     bits = (bits + 63) / 64 * 64;
 163
 164     /*
 165      * NB: seed_len == 0 is special case: copy generated seed to seed_in if
 166      * it is not NULL.
 167      */
 168     if (seed_len && (seed_len < (size_t)qsize))
 169         seed_in = NULL;         /* seed buffer too small -- ignore */
 170     if (seed_len > (size_t)qsize)
 171         seed_len = qsize;       /* App. 2.2 of FIPS PUB 186 allows larger
 172                                  * SEED, but our internal buffers are
 173                                  * restricted to 160 bits */
 174     if (seed_in != NULL)
 175         memcpy(seed, seed_in, seed_len);
 176
 177     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 178         goto err;
 179
 180     if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL)
 181         goto err;
 182
 183     BN_CTX_start(ctx);
 184     r0 = BN_CTX_get(ctx);
 185     g = BN_CTX_get(ctx);
 186     W = BN_CTX_get(ctx);
 187     q = BN_CTX_get(ctx);
 188     X = BN_CTX_get(ctx);
 189     c = BN_CTX_get(ctx);
 190     p = BN_CTX_get(ctx);
 191     test = BN_CTX_get(ctx);
 192
 193     if (!BN_lshift(test, BN_value_one(), bits - 1))
 194         goto err;
 195
 196     for (;;) {
 197         for (;;) {              /* find q */
 198             int seed_is_random;
 199
 200             /* step 1 */
 201             if (!BN_GENCB_call(cb, 0, m++))
 202                 goto err;
 203
 204             if (!seed_len) {
 205                 RAND_pseudo_bytes(seed, qsize);
 206                 seed_is_random = 1;
 207             } else {
 208                 seed_is_random = 0;
 209                 seed_len = 0;   /* use random seed if 'seed_in' turns out to
 210                                  * be bad */
 211             }
 212             memcpy(buf, seed, qsize);
 213             memcpy(buf2, seed, qsize);
 214             /* precompute "SEED + 1" for step 7: */
 215             for (i = qsize - 1; i >= 0; i--) {
 216                 buf[i]++;
 217                 if (buf[i] != 0)
 218                     break;
 219             }
 220
 221             /* step 2 */
 222             if (!EVP_Digest(seed, qsize, md, NULL, evpmd, NULL))
 223                 goto err;
 224             if (!EVP_Digest(buf, qsize, buf2, NULL, evpmd, NULL))
 225                 goto err;
 226             for (i = 0; i < qsize; i++)
 227                 md[i] ^= buf2[i];
 228
 229             /* step 3 */
 230             md[0] |= 0x80;
 231             md[qsize - 1] |= 0x01;
 232             if (!BN_bin2bn(md, qsize, q))
 233                 goto err;
 234
 235             /* step 4 */
 236             r = BN_is_prime_fasttest_ex(q, DSS_prime_checks, ctx,
 237                                         seed_is_random, cb);
 238             if (r > 0)
 239                 break;
 240             if (r != 0)
 241                 goto err;
 242
 243             /* do a callback call */
 244             /* step 5 */
 245         }
 246
 247         if (!BN_GENCB_call(cb, 2, 0))
 248             goto err;
 249         if (!BN_GENCB_call(cb, 3, 0))
 250             goto err;
 251
 252         /* step 6 */
 253         counter = 0;
 254         /* "offset = 2" */
 255
 256         n = (bits - 1) / 160;
 257
 258         for (;;) {
 259             if ((counter != 0) && !BN_GENCB_call(cb, 0, counter))
 260                 goto err;
 261
 262             /* step 7 */
 263             BN_zero(W);
 264             /* now 'buf' contains "SEED + offset - 1" */
 265             for (k = 0; k <= n; k++) {
 266                 /*
 267                  * obtain "SEED + offset + k" by incrementing:
 268                  */
 269                 for (i = qsize - 1; i >= 0; i--) {
 270                     buf[i]++;
 271                     if (buf[i] != 0)
 272                         break;
 273                 }
 274
 275                 if (!EVP_Digest(buf, qsize, md, NULL, evpmd, NULL))
 276                     goto err;
 277
 278                 /* step 8 */
 279                 if (!BN_bin2bn(md, qsize, r0))
 280                     goto err;
 281                 if (!BN_lshift(r0, r0, (qsize << 3) * k))
 282                     goto err;
 283                 if (!BN_add(W, W, r0))
 284                     goto err;
 285             }
 286
 287             /* more of step 8 */
 288             if (!BN_mask_bits(W, bits - 1))
 289                 goto err;
 290             if (!BN_copy(X, W))
 291                 goto err;
 292             if (!BN_add(X, X, test))
 293                 goto err;
 294
 295             /* step 9 */
 296             if (!BN_lshift1(r0, q))
 297                 goto err;
 298             if (!BN_mod(c, X, r0, ctx))
 299                 goto err;
 300             if (!BN_sub(r0, c, BN_value_one()))
 301                 goto err;
 302             if (!BN_sub(p, X, r0))
 303                 goto err;
 304
 305             /* step 10 */
 306             if (BN_cmp(p, test) >= 0) {
 307                 /* step 11 */
 308                 r = BN_is_prime_fasttest_ex(p, DSS_prime_checks, ctx, 1, cb);
 309                 if (r > 0)
 310                     goto end;   /* found it */
 311                 if (r != 0)
 312                     goto err;
 313             }
 314
 315             /* step 13 */
 316             counter++;
 317             /* "offset = offset + n + 1" */
 318
 319             /* step 14 */
 320             if (counter >= 4096)
 321                 break;
 322         }
 323     }
 324  end:
 325     if (!BN_GENCB_call(cb, 2, 1))
 326         goto err;
 327
 328     /* We now need to generate g */
 329     /* Set r0=(p-1)/q */
 330     if (!BN_sub(test, p, BN_value_one()))
 331         goto err;
 332     if (!BN_div(r0, NULL, test, q, ctx))
 333         goto err;
 334
 335     if (!BN_set_word(test, h))
 336         goto err;
 337     if (!BN_MONT_CTX_set(mont, p, ctx))
 338         goto err;
 339
 340     for (;;) {
 341         /* g=test^r0%p */
 342         if (!BN_mod_exp_mont(g, test, r0, p, ctx, mont))
 343             goto err;
 344         if (!BN_is_one(g))
 345             break;
 346         if (!BN_add(test, test, BN_value_one()))
 347             goto err;
 348         h++;
 349     }
 350
 351     if (!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
 352         goto err;
 353
 354     ok = 1;
 355  err:
 356     if (ok) {
 357         if (ret->p)
 358             BN_free(ret->p);
 359         if (ret->q)
 360             BN_free(ret->q);
 361         if (ret->g)
 362             BN_free(ret->g);
 363         ret->p = BN_dup(p);
 364         ret->q = BN_dup(q);
 365         ret->g = BN_dup(g);
 366         if (ret->p == NULL || ret->q == NULL || ret->g == NULL) {
 367             ok = 0;
 368             goto err;
 369         }
 370         if (counter_ret != NULL)
 371             *counter_ret = counter;
 372         if (h_ret != NULL)
 373             *h_ret = h;
 374         if (seed_out)
 375             memcpy(seed_out, seed, qsize);
 376     }
 377     if (ctx) {
 378         BN_CTX_end(ctx);
 379         BN_CTX_free(ctx);
 380     }
 381     if (mont != NULL)
 382         BN_MONT_CTX_free(mont);
 383     return ok;
 384 }
 385 #endif