crypto/ec/ec_key.c

   1 /*
   2  * Written by Nils Larsch for the OpenSSL project.
   3  */
   4 /* ====================================================================
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  50  * ====================================================================
  51  *
  52  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
  53  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
  54  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  55  *
  56  */
  57 /* ====================================================================
  58  * Copyright 2002 Sun Microsystems, Inc. ALL RIGHTS RESERVED.
  59  * Portions originally developed by SUN MICROSYSTEMS, INC., and
  60  * contributed to the OpenSSL project.
  61  */
  62
  63 #include <internal/cryptlib.h>
  64 #include <string.h>
  65 #include "ec_lcl.h"
  66 #include <openssl/err.h>
  67 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
  68 # include <openssl/engine.h>
  69 #endif
  70
  71 EC_KEY *EC_KEY_new(void)
  72 {
  73     return EC_KEY_new_method(NULL);
  74 }
  75
  76 EC_KEY *EC_KEY_new_by_curve_name(int nid)
  77 {
  78     EC_KEY *ret = EC_KEY_new();
  79     if (ret == NULL)
  80         return NULL;
  81     ret->group = EC_GROUP_new_by_curve_name(nid);
  82     if (ret->group == NULL) {
  83         EC_KEY_free(ret);
  84         return NULL;
  85     }
  86     if (ret->meth->set_group != NULL
  87         && ret->meth->set_group(ret, ret->group) == 0) {
  88         EC_KEY_free(ret);
  89         return NULL;
  90     }
  91     return ret;
  92 }
  93
  94 void EC_KEY_free(EC_KEY *r)
  95 {
  96     int i;
  97
  98     if (r == NULL)
  99         return;
 100
 101     CRYPTO_atomic_add(&r->references, -1, &i, r->lock);
 102     REF_PRINT_COUNT("EC_KEY", r);
 103     if (i > 0)
 104         return;
 105     REF_ASSERT_ISNT(i < 0);
 106
 107     if (r->meth->finish != NULL)
 108         r->meth->finish(r);
 109
 110 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
 111     ENGINE_finish(r->engine);
 112 #endif
 113
 114     if (r->group && r->group->meth->keyfinish)
 115         r->group->meth->keyfinish(r);
 116
 117     CRYPTO_free_ex_data(CRYPTO_EX_INDEX_EC_KEY, r, &r->ex_data);
 118     CRYPTO_THREAD_lock_free(r->lock);
 119     EC_GROUP_free(r->group);
 120     EC_POINT_free(r->pub_key);
 121     BN_clear_free(r->priv_key);
 122
 123     OPENSSL_clear_free((void *)r, sizeof(EC_KEY));
 124 }
 125
 126 EC_KEY *EC_KEY_copy(EC_KEY *dest, EC_KEY *src)
 127 {
 128     if (dest == NULL || src == NULL) {
 129         ECerr(EC_F_EC_KEY_COPY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 130         return NULL;
 131     }
 132     if (src->meth != dest->meth) {
 133         if (dest->meth->finish != NULL)
 134             dest->meth->finish(dest);
 135         if (dest->group && dest->group->meth->keyfinish)
 136             dest->group->meth->keyfinish(dest);
 137 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
 138         if (ENGINE_finish(dest->engine) == 0)
 139             return 0;
 140         dest->engine = NULL;
 141 #endif
 142     }
 143     /* copy the parameters */
 144     if (src->group != NULL) {
 145         const EC_METHOD *meth = EC_GROUP_method_of(src->group);
 146         /* clear the old group */
 147         EC_GROUP_free(dest->group);
 148         dest->group = EC_GROUP_new(meth);
 149         if (dest->group == NULL)
 150             return NULL;
 151         if (!EC_GROUP_copy(dest->group, src->group))
 152             return NULL;
 153     }
 154     /*  copy the public key */
 155     if (src->pub_key != NULL && src->group != NULL) {
 156         EC_POINT_free(dest->pub_key);
 157         dest->pub_key = EC_POINT_new(src->group);
 158         if (dest->pub_key == NULL)
 159             return NULL;
 160         if (!EC_POINT_copy(dest->pub_key, src->pub_key))
 161             return NULL;
 162     }
 163     /* copy the private key */
 164     if (src->priv_key != NULL) {
 165         if (dest->priv_key == NULL) {
 166             dest->priv_key = BN_new();
 167             if (dest->priv_key == NULL)
 168                 return NULL;
 169         }
 170         if (!BN_copy(dest->priv_key, src->priv_key))
 171             return NULL;
 172         if (src->group->meth->keycopy
 173             && src->group->meth->keycopy(dest, src) == 0)
 174             return NULL;
 175     }
 176
 177
 178     /* copy the rest */
 179     dest->enc_flag = src->enc_flag;
 180     dest->conv_form = src->conv_form;
 181     dest->version = src->version;
 182     dest->flags = src->flags;
 183     if (!CRYPTO_dup_ex_data(CRYPTO_EX_INDEX_EC_KEY,
 184                             &dest->ex_data, &src->ex_data))
 185         return NULL;
 186
 187     if (src->meth != dest->meth) {
 188 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
 189         if (src->engine != NULL && ENGINE_init(src->engine) == 0)
 190             return NULL;
 191         dest->engine = src->engine;
 192 #endif
 193         dest->meth = src->meth;
 194     }
 195
 196     if (src->meth->copy != NULL && src->meth->copy(dest, src) == 0)
 197         return NULL;
 198
 199     return dest;
 200 }
 201
 202 EC_KEY *EC_KEY_dup(EC_KEY *ec_key)
 203 {
 204     EC_KEY *ret = EC_KEY_new_method(ec_key->engine);
 205
 206     if (ret == NULL)
 207         return NULL;
 208
 209     if (EC_KEY_copy(ret, ec_key) == NULL) {
 210         EC_KEY_free(ret);
 211         return NULL;
 212     }
 213     return ret;
 214 }
 215
 216 int EC_KEY_up_ref(EC_KEY *r)
 217 {
 218     int i;
 219
 220     if (CRYPTO_atomic_add(&r->references, 1, &i, r->lock) <= 0)
 221         return 0;
 222
 223     REF_PRINT_COUNT("EC_KEY", r);
 224     REF_ASSERT_ISNT(i < 2);
 225     return ((i > 1) ? 1 : 0);
 226 }
 227
 228 int EC_KEY_generate_key(EC_KEY *eckey)
 229 {
 230     if (eckey == NULL || eckey->group == NULL) {
 231         ECerr(EC_F_EC_KEY_GENERATE_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 232         return 0;
 233     }
 234     if (eckey->meth->keygen != NULL)
 235         return eckey->meth->keygen(eckey);
 236     ECerr(EC_F_EC_KEY_GENERATE_KEY, EC_R_OPERATION_NOT_SUPPORTED);
 237     return 0;
 238 }
 239
 240 int ossl_ec_key_gen(EC_KEY *eckey)
 241 {
 242     OPENSSL_assert(eckey->group->meth->keygen != NULL);
 243     return eckey->group->meth->keygen(eckey);
 244 }
 245
 246 int ec_key_simple_generate_key(EC_KEY *eckey)
 247 {
 248     int ok = 0;
 249     BN_CTX *ctx = NULL;
 250     BIGNUM *priv_key = NULL;
 251     const BIGNUM *order = NULL;
 252     EC_POINT *pub_key = NULL;
 253
 254     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 255         goto err;
 256
 257     if (eckey->priv_key == NULL) {
 258         priv_key = BN_new();
 259         if (priv_key == NULL)
 260             goto err;
 261     } else
 262         priv_key = eckey->priv_key;
 263
 264     order = EC_GROUP_get0_order(eckey->group);
 265     if (order == NULL)
 266         goto err;
 267
 268     do
 269         if (!BN_rand_range(priv_key, order))
 270             goto err;
 271     while (BN_is_zero(priv_key)) ;
 272
 273     if (eckey->pub_key == NULL) {
 274         pub_key = EC_POINT_new(eckey->group);
 275         if (pub_key == NULL)
 276             goto err;
 277     } else
 278         pub_key = eckey->pub_key;
 279
 280     if (!EC_POINT_mul(eckey->group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx))
 281         goto err;
 282
 283     eckey->priv_key = priv_key;
 284     eckey->pub_key = pub_key;
 285
 286     ok = 1;
 287
 288  err:
 289     if (eckey->pub_key == NULL)
 290         EC_POINT_free(pub_key);
 291     if (eckey->priv_key != priv_key)
 292         BN_free(priv_key);
 293     BN_CTX_free(ctx);
 294     return ok;
 295 }
 296
 297 int ec_key_simple_generate_public_key(EC_KEY *eckey)
 298 {
 299     return EC_POINT_mul(eckey->group, eckey->pub_key, eckey->priv_key, NULL,
 300                         NULL, NULL);
 301 }
 302
 303 int EC_KEY_check_key(const EC_KEY *eckey)
 304 {
 305     if (eckey == NULL || eckey->group == NULL || eckey->pub_key == NULL) {
 306         ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 307         return 0;
 308     }
 309
 310     if (eckey->group->meth->keycheck == NULL) {
 311         ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 312         return 0;
 313     }
 314
 315     return eckey->group->meth->keycheck(eckey);
 316 }
 317
 318 int ec_key_simple_check_key(const EC_KEY *eckey)
 319 {
 320     int ok = 0;
 321     BN_CTX *ctx = NULL;
 322     const BIGNUM *order = NULL;
 323     EC_POINT *point = NULL;
 324
 325     if (eckey == NULL || eckey->group == NULL || eckey->pub_key == NULL) {
 326         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 327         return 0;
 328     }
 329
 330     if (EC_POINT_is_at_infinity(eckey->group, eckey->pub_key)) {
 331         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_POINT_AT_INFINITY);
 332         goto err;
 333     }
 334
 335     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 336         goto err;
 337     if ((point = EC_POINT_new(eckey->group)) == NULL)
 338         goto err;
 339
 340     /* testing whether the pub_key is on the elliptic curve */
 341     if (EC_POINT_is_on_curve(eckey->group, eckey->pub_key, ctx) <= 0) {
 342         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_POINT_IS_NOT_ON_CURVE);
 343         goto err;
 344     }
 345     /* testing whether pub_key * order is the point at infinity */
 346     order = eckey->group->order;
 347     if (BN_is_zero(order)) {
 348         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_INVALID_GROUP_ORDER);
 349         goto err;
 350     }
 351     if (!EC_POINT_mul(eckey->group, point, NULL, eckey->pub_key, order, ctx)) {
 352         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, ERR_R_EC_LIB);
 353         goto err;
 354     }
 355     if (!EC_POINT_is_at_infinity(eckey->group, point)) {
 356         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_WRONG_ORDER);
 357         goto err;
 358     }
 359     /*
 360      * in case the priv_key is present : check if generator * priv_key ==
 361      * pub_key
 362      */
 363     if (eckey->priv_key != NULL) {
 364         if (BN_cmp(eckey->priv_key, order) >= 0) {
 365             ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_WRONG_ORDER);
 366             goto err;
 367         }
 368         if (!EC_POINT_mul(eckey->group, point, eckey->priv_key,
 369                           NULL, NULL, ctx)) {
 370             ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, ERR_R_EC_LIB);
 371             goto err;
 372         }
 373         if (EC_POINT_cmp(eckey->group, point, eckey->pub_key, ctx) != 0) {
 374             ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_INVALID_PRIVATE_KEY);
 375             goto err;
 376         }
 377     }
 378     ok = 1;
 379  err:
 380     BN_CTX_free(ctx);
 381     EC_POINT_free(point);
 382     return ok;
 383 }
 384
 385 int EC_KEY_set_public_key_affine_coordinates(EC_KEY *key, BIGNUM *x,
 386                                              BIGNUM *y)
 387 {
 388     BN_CTX *ctx = NULL;
 389     BIGNUM *tx, *ty;
 390     EC_POINT *point = NULL;
 391     int ok = 0;
 392 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
 393     int tmp_nid, is_char_two = 0;
 394 #endif
 395
 396     if (key == NULL || key->group == NULL || x == NULL || y == NULL) {
 397         ECerr(EC_F_EC_KEY_SET_PUBLIC_KEY_AFFINE_COORDINATES,
 398               ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 399         return 0;
 400     }
 401     ctx = BN_CTX_new();
 402     if (ctx == NULL)
 403         goto err;
 404
 405     point = EC_POINT_new(key->group);
 406
 407     if (point == NULL)
 408         goto err;
 409
 410     tx = BN_CTX_get(ctx);
 411     ty = BN_CTX_get(ctx);
 412     if (ty == NULL)
 413         goto err;
 414
 415 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
 416     tmp_nid = EC_METHOD_get_field_type(EC_GROUP_method_of(key->group));
 417
 418     if (tmp_nid == NID_X9_62_characteristic_two_field)
 419         is_char_two = 1;
 420
 421     if (is_char_two) {
 422         if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GF2m(key->group, point,
 423                                                   x, y, ctx))
 424             goto err;
 425         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GF2m(key->group, point,
 426                                                   tx, ty, ctx))
 427             goto err;
 428     } else
 429 #endif
 430     {
 431         if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(key->group, point,
 432                                                  x, y, ctx))
 433             goto err;
 434         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(key->group, point,
 435                                                  tx, ty, ctx))
 436             goto err;
 437     }
 438     /*
 439      * Check if retrieved coordinates match originals and are less than field
 440      * order: if not values are out of range.
 441      */
 442     if (BN_cmp(x, tx) || BN_cmp(y, ty)
 443         || (BN_cmp(x, key->group->field) >= 0)
 444         || (BN_cmp(y, key->group->field) >= 0)) {
 445         ECerr(EC_F_EC_KEY_SET_PUBLIC_KEY_AFFINE_COORDINATES,
 446               EC_R_COORDINATES_OUT_OF_RANGE);
 447         goto err;
 448     }
 449
 450     if (!EC_KEY_set_public_key(key, point))
 451         goto err;
 452
 453     if (EC_KEY_check_key(key) == 0)
 454         goto err;
 455
 456     ok = 1;
 457
 458  err:
 459     BN_CTX_free(ctx);
 460     EC_POINT_free(point);
 461     return ok;
 462
 463 }
 464
 465 const EC_GROUP *EC_KEY_get0_group(const EC_KEY *key)
 466 {
 467     return key->group;
 468 }
 469
 470 int EC_KEY_set_group(EC_KEY *key, const EC_GROUP *group)
 471 {
 472     if (key->meth->set_group != NULL && key->meth->set_group(key, group) == 0)
 473         return 0;
 474     EC_GROUP_free(key->group);
 475     key->group = EC_GROUP_dup(group);
 476     return (key->group == NULL) ? 0 : 1;
 477 }
 478
 479 const BIGNUM *EC_KEY_get0_private_key(const EC_KEY *key)
 480 {
 481     return key->priv_key;
 482 }
 483
 484 int EC_KEY_set_private_key(EC_KEY *key, const BIGNUM *priv_key)
 485 {
 486     if (key->group == NULL || key->group->meth == NULL)
 487         return 0;
 488     if (key->group->meth->set_private
 489         && key->meth->set_private(key, priv_key) == 0)
 490         return 0;
 491     if (key->meth->set_private != NULL
 492         && key->meth->set_private(key, priv_key) == 0)
 493         return 0;
 494     BN_clear_free(key->priv_key);
 495     key->priv_key = BN_dup(priv_key);
 496     return (key->priv_key == NULL) ? 0 : 1;
 497 }
 498
 499 const EC_POINT *EC_KEY_get0_public_key(const EC_KEY *key)
 500 {
 501     return key->pub_key;
 502 }
 503
 504 int EC_KEY_set_public_key(EC_KEY *key, const EC_POINT *pub_key)
 505 {
 506     if (key->meth->set_public != NULL
 507         && key->meth->set_public(key, pub_key) == 0)
 508         return 0;
 509     EC_POINT_free(key->pub_key);
 510     key->pub_key = EC_POINT_dup(pub_key, key->group);
 511     return (key->pub_key == NULL) ? 0 : 1;
 512 }
 513
 514 unsigned int EC_KEY_get_enc_flags(const EC_KEY *key)
 515 {
 516     return key->enc_flag;
 517 }
 518
 519 void EC_KEY_set_enc_flags(EC_KEY *key, unsigned int flags)
 520 {
 521     key->enc_flag = flags;
 522 }
 523
 524 point_conversion_form_t EC_KEY_get_conv_form(const EC_KEY *key)
 525 {
 526     return key->conv_form;
 527 }
 528
 529 void EC_KEY_set_conv_form(EC_KEY *key, point_conversion_form_t cform)
 530 {
 531     key->conv_form = cform;
 532     if (key->group != NULL)
 533         EC_GROUP_set_point_conversion_form(key->group, cform);
 534 }
 535
 536 void EC_KEY_set_asn1_flag(EC_KEY *key, int flag)
 537 {
 538     if (key->group != NULL)
 539         EC_GROUP_set_asn1_flag(key->group, flag);
 540 }
 541
 542 int EC_KEY_precompute_mult(EC_KEY *key, BN_CTX *ctx)
 543 {
 544     if (key->group == NULL)
 545         return 0;
 546     return EC_GROUP_precompute_mult(key->group, ctx);
 547 }
 548
 549 int EC_KEY_get_flags(const EC_KEY *key)
 550 {
 551     return key->flags;
 552 }
 553
 554 void EC_KEY_set_flags(EC_KEY *key, int flags)
 555 {
 556     key->flags |= flags;
 557 }
 558
 559 void EC_KEY_clear_flags(EC_KEY *key, int flags)
 560 {
 561     key->flags &= ~flags;
 562 }
 563
 564 size_t EC_KEY_key2buf(const EC_KEY *key, point_conversion_form_t form,
 565                         unsigned char **pbuf, BN_CTX *ctx)
 566 {
 567     if (key == NULL || key->pub_key == NULL || key->group == NULL)
 568         return 0;
 569     return EC_POINT_point2buf(key->group, key->pub_key, form, pbuf, ctx);
 570 }
 571
 572 int EC_KEY_oct2key(EC_KEY *key, const unsigned char *buf, size_t len,
 573                    BN_CTX *ctx)
 574 {
 575     if (key == NULL || key->group == NULL)
 576         return 0;
 577     if (key->pub_key == NULL)
 578         key->pub_key = EC_POINT_new(key->group);
 579     if (key->pub_key == NULL)
 580         return 0;
 581     if (EC_POINT_oct2point(key->group, key->pub_key, buf, len, ctx) == 0)
 582         return 0;
 583     /*
 584      * Save the point conversion form.
 585      * For non-custom curves the first octet of the buffer (excluding
 586      * the last significant bit) contains the point conversion form.
 587      * EC_POINT_oct2point() has already performed sanity checking of
 588      * the buffer so we know it is valid.
 589      */
 590     if ((key->group->meth->flags & EC_FLAGS_CUSTOM_CURVE) == 0)
 591         key->conv_form = (point_conversion_form_t)(buf[0] & ~0x01);
 592     return 1;
 593 }
 594
 595 size_t EC_KEY_priv2oct(const EC_KEY *eckey, unsigned char *buf, size_t len)
 596 {
 597     if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL)
 598         return 0;
 599     if (eckey->group->meth->priv2oct == NULL) {
 600         ECerr(EC_F_EC_KEY_PRIV2OCT, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 601         return 0;
 602     }
 603
 604     return eckey->group->meth->priv2oct(eckey, buf, len);
 605 }
 606
 607 size_t ec_key_simple_priv2oct(const EC_KEY *eckey,
 608                               unsigned char *buf, size_t len)
 609 {
 610     size_t buf_len;
 611
 612     buf_len = (EC_GROUP_get_degree(eckey->group) + 7) / 8;
 613     if (eckey->priv_key == NULL)
 614         return 0;
 615     if (buf == NULL)
 616         return buf_len;
 617     else if (len < buf_len)
 618         return 0;
 619
 620     /* Octetstring may need leading zeros if BN is to short */
 621
 622     if (BN_bn2binpad(eckey->priv_key, buf, buf_len) == -1) {
 623         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_PRIV2OCT, EC_R_BUFFER_TOO_SMALL);
 624         return 0;
 625     }
 626
 627     return buf_len;
 628 }
 629
 630 int EC_KEY_oct2priv(EC_KEY *eckey, unsigned char *buf, size_t len)
 631 {
 632     if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL)
 633         return 0;
 634     if (eckey->group->meth->oct2priv == NULL) {
 635         ECerr(EC_F_EC_KEY_OCT2PRIV, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 636         return 0;
 637     }
 638     return eckey->group->meth->oct2priv(eckey, buf, len);
 639 }
 640
 641 int ec_key_simple_oct2priv(EC_KEY *eckey, unsigned char *buf, size_t len)
 642 {
 643     if (eckey->priv_key == NULL)
 644         eckey->priv_key = BN_secure_new();
 645     if (eckey->priv_key == NULL) {
 646         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_OCT2PRIV, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 647         return 0;
 648     }
 649     eckey->priv_key = BN_bin2bn(buf, len, eckey->priv_key);
 650     if (eckey->priv_key == NULL) {
 651         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_OCT2PRIV, ERR_R_BN_LIB);
 652         return 0;
 653     }
 654     return 1;
 655 }
 656
 657 size_t EC_KEY_priv2buf(const EC_KEY *eckey, unsigned char **pbuf)
 658 {
 659     size_t len;
 660     unsigned char *buf;
 661     len = EC_KEY_priv2oct(eckey, NULL, 0);
 662     if (len == 0)
 663         return 0;
 664     buf = OPENSSL_malloc(len);
 665     if (buf == NULL)
 666         return 0;
 667     len = EC_KEY_priv2oct(eckey, buf, len);
 668     if (len == 0) {
 669         OPENSSL_free(buf);
 670         return 0;
 671     }
 672     *pbuf = buf;
 673     return len;
 674 }
 675
 676 int EC_KEY_can_sign(const EC_KEY *eckey)
 677 {
 678     if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL
 679         || (eckey->group->meth->flags & EC_FLAGS_NO_SIGN))
 680         return 0;
 681     return 1;
 682 }