crypto/dsa/dsa_ossl.c

   1 /* crypto/dsa/dsa_ossl.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 /* Original version from Steven Schoch <schoch@sheba.arc.nasa.gov> */
  60
  61 #include <stdio.h>
  62 #include "cryptlib.h"
  63 #include <openssl/bn.h>
  64 #include <openssl/dsa.h>
  65 #include <openssl/rand.h>
  66 #include <openssl/asn1.h>
  67 #include <openssl/engine.h>
  68
  69 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa);
  70 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp);
  71 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
  72                   DSA *dsa);
  73 static int dsa_init(DSA *dsa);
  74 static int dsa_finish(DSA *dsa);
  75 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
  76                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  77                 BN_MONT_CTX *in_mont);
  78 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
  79                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  80                                 BN_MONT_CTX *m_ctx);
  81
  82 static DSA_METHOD openssl_dsa_meth = {
  83 "OpenSSL DSA method",
  84 dsa_do_sign,
  85 dsa_sign_setup,
  86 dsa_do_verify,
  87 dsa_mod_exp,
  88 dsa_bn_mod_exp,
  89 dsa_init,
  90 dsa_finish,
  91 0,
  92 NULL
  93 };
  94
  95 DSA_METHOD *DSA_OpenSSL(void)
  96 {
  97         return &openssl_dsa_meth;
  98 }
  99
 100 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa)
 101         {
 102         BIGNUM *kinv=NULL,*r=NULL,*s=NULL;
 103         BIGNUM m;
 104         BIGNUM xr;
 105         BN_CTX *ctx=NULL;
 106         int i,reason=ERR_R_BN_LIB;
 107         DSA_SIG *ret=NULL;
 108
 109         BN_init(&m);
 110         BN_init(&xr);
 111         s=BN_new();
 112         if (s == NULL) goto err;
 113
 114         i=BN_num_bytes(dsa->q); /* should be 20 */
 115         if ((dlen > i) || (dlen > 50))
 116                 {
 117                 reason=DSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE;
 118                 goto err;
 119                 }
 120
 121         ctx=BN_CTX_new();
 122         if (ctx == NULL) goto err;
 123
 124         if ((dsa->kinv == NULL) || (dsa->r == NULL))
 125                 {
 126                 if (!DSA_sign_setup(dsa,ctx,&kinv,&r)) goto err;
 127                 }
 128         else
 129                 {
 130                 kinv=dsa->kinv;
 131                 dsa->kinv=NULL;
 132                 r=dsa->r;
 133                 dsa->r=NULL;
 134                 }
 135
 136         if (BN_bin2bn(dgst,dlen,&m) == NULL) goto err;
 137
 138         /* Compute  s = inv(k) (m + xr) mod q */
 139         if (!BN_mod_mul(&xr,dsa->priv_key,r,dsa->q,ctx)) goto err;/* s = xr */
 140         if (!BN_add(s, &xr, &m)) goto err;              /* s = m + xr */
 141         if (BN_cmp(s,dsa->q) > 0)
 142                 BN_sub(s,s,dsa->q);
 143         if (!BN_mod_mul(s,s,kinv,dsa->q,ctx)) goto err;
 144
 145         ret=DSA_SIG_new();
 146         if (ret == NULL) goto err;
 147         ret->r = r;
 148         ret->s = s;
 149
 150 err:
 151         if (!ret)
 152                 {
 153                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_SIGN,reason);
 154                 BN_free(r);
 155                 BN_free(s);
 156                 }
 157         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 158         BN_clear_free(&m);
 159         BN_clear_free(&xr);
 160         if (kinv != NULL) /* dsa->kinv is NULL now if we used it */
 161             BN_clear_free(kinv);
 162         return(ret);
 163         }
 164
 165 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp)
 166         {
 167         BN_CTX *ctx;
 168         BIGNUM k,*kinv=NULL,*r=NULL;
 169         int ret=0;
 170
 171         if (ctx_in == NULL)
 172                 {
 173                 if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 174                 }
 175         else
 176                 ctx=ctx_in;
 177
 178         BN_init(&k);
 179         if ((r=BN_new()) == NULL) goto err;
 180         kinv=NULL;
 181
 182         /* Get random k */
 183         for (;;)
 184                 {
 185                 if (!BN_rand(&k, BN_num_bits(dsa->q), 0, 0)) goto err;
 186                 if (BN_cmp(&k,dsa->q) >= 0)
 187                         BN_sub(&k,&k,dsa->q);
 188                 if (!BN_is_zero(&k)) break;
 189                 }
 190
 191         if ((dsa->method_mont_p == NULL) && (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P))
 192                 {
 193                 if ((dsa->method_mont_p=(char *)BN_MONT_CTX_new()) != NULL)
 194                         if (!BN_MONT_CTX_set((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p,
 195                                 dsa->p,ctx)) goto err;
 196                 }
 197
 198         /* Compute r = (g^k mod p) mod q */
 199         if (!ENGINE_get_DSA(dsa->engine)->bn_mod_exp(dsa, r,dsa->g,&k,dsa->p,ctx,
 200                 (BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p)) goto err;
 201         if (!BN_mod(r,r,dsa->q,ctx)) goto err;
 202
 203         /* Compute  part of 's = inv(k) (m + xr) mod q' */
 204         if ((kinv=BN_mod_inverse(NULL,&k,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 205
 206         if (*kinvp != NULL) BN_clear_free(*kinvp);
 207         *kinvp=kinv;
 208         kinv=NULL;
 209         if (*rp != NULL) BN_clear_free(*rp);
 210         *rp=r;
 211         ret=1;
 212 err:
 213         if (!ret)
 214                 {
 215                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,ERR_R_BN_LIB);
 216                 if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 217                 if (r != NULL) BN_clear_free(r);
 218                 }
 219         if (ctx_in == NULL) BN_CTX_free(ctx);
 220         if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 221         BN_clear_free(&k);
 222         return(ret);
 223         }
 224
 225 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
 226                   DSA *dsa)
 227         {
 228         BN_CTX *ctx;
 229         BIGNUM u1,u2,t1;
 230         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 231         int ret = -1;
 232
 233         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 234         BN_init(&u1);
 235         BN_init(&u2);
 236         BN_init(&t1);
 237
 238         /* Calculate W = inv(S) mod Q
 239          * save W in u2 */
 240         if ((BN_mod_inverse(&u2,sig->s,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 241
 242         /* save M in u1 */
 243         if (BN_bin2bn(dgst,dgst_len,&u1) == NULL) goto err;
 244
 245         /* u1 = M * w mod q */
 246         if (!BN_mod_mul(&u1,&u1,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 247
 248         /* u2 = r * w mod q */
 249         if (!BN_mod_mul(&u2,sig->r,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 250
 251         if ((dsa->method_mont_p == NULL) && (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P))
 252                 {
 253                 if ((dsa->method_mont_p=(char *)BN_MONT_CTX_new()) != NULL)
 254                         if (!BN_MONT_CTX_set((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p,
 255                                 dsa->p,ctx)) goto err;
 256                 }
 257         mont=(BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p;
 258
 259 #if 0
 260         {
 261         BIGNUM t2;
 262
 263         BN_init(&t2);
 264         /* v = ( g^u1 * y^u2 mod p ) mod q */
 265         /* let t1 = g ^ u1 mod p */
 266         if (!BN_mod_exp_mont(&t1,dsa->g,&u1,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 267         /* let t2 = y ^ u2 mod p */
 268         if (!BN_mod_exp_mont(&t2,dsa->pub_key,&u2,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 269         /* let u1 = t1 * t2 mod p */
 270         if (!BN_mod_mul(&u1,&t1,&t2,dsa->p,ctx)) goto err_bn;
 271         BN_free(&t2);
 272         }
 273         /* let u1 = u1 mod q */
 274         if (!BN_mod(&u1,&u1,dsa->q,ctx)) goto err;
 275 #else
 276         {
 277         if (!ENGINE_get_DSA(dsa->engine)->dsa_mod_exp(dsa, &t1,dsa->g,&u1,dsa->pub_key,&u2,
 278                                                 dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 279         /* BN_copy(&u1,&t1); */
 280         /* let u1 = u1 mod q */
 281         if (!BN_mod(&u1,&t1,dsa->q,ctx)) goto err;
 282         }
 283 #endif
 284         /* V is now in u1.  If the signature is correct, it will be
 285          * equal to R. */
 286         ret=(BN_ucmp(&u1, sig->r) == 0);
 287
 288         err:
 289         if (ret != 1) DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,ERR_R_BN_LIB);
 290         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 291         BN_free(&u1);
 292         BN_free(&u2);
 293         BN_free(&t1);
 294         return(ret);
 295         }
 296
 297 static int dsa_init(DSA *dsa)
 298 {
 299         dsa->flags|=DSA_FLAG_CACHE_MONT_P;
 300         return(1);
 301 }
 302
 303 static int dsa_finish(DSA *dsa)
 304 {
 305         if(dsa->method_mont_p)
 306                 BN_MONT_CTX_free((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p);
 307         return(1);
 308 }
 309
 310 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
 311                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 312                 BN_MONT_CTX *in_mont)
 313 {
 314         return BN_mod_exp2_mont(rr, a1, p1, a2, p2, m, ctx, in_mont);
 315 }
 316
 317 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 318                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 319                                 BN_MONT_CTX *m_ctx)
 320 {
 321         return BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, ctx, m_ctx);
 322 }