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