Constify DSA-related code.
[openssl.git] / 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 const 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 }