Enable curve-spefific ECDSA implementations via EC_METHOD
[openssl.git] / crypto / ec / ecp_mont.c
1 /*
2  * Copyright 2001-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3  * Copyright (c) 2002, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved
4  *
5  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
6  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
7  * in the file LICENSE in the source distribution or at
8  * https://www.openssl.org/source/license.html
9  */
10
11 #include <openssl/err.h>
12
13 #include "ec_lcl.h"
14
15 const EC_METHOD *EC_GFp_mont_method(void)
16 {
17     static const EC_METHOD ret = {
18         EC_FLAGS_DEFAULT_OCT,
19         NID_X9_62_prime_field,
20         ec_GFp_mont_group_init,
21         ec_GFp_mont_group_finish,
22         ec_GFp_mont_group_clear_finish,
23         ec_GFp_mont_group_copy,
24         ec_GFp_mont_group_set_curve,
25         ec_GFp_simple_group_get_curve,
26         ec_GFp_simple_group_get_degree,
27         ec_group_simple_order_bits,
28         ec_GFp_simple_group_check_discriminant,
29         ec_GFp_simple_point_init,
30         ec_GFp_simple_point_finish,
31         ec_GFp_simple_point_clear_finish,
32         ec_GFp_simple_point_copy,
33         ec_GFp_simple_point_set_to_infinity,
34         ec_GFp_simple_set_Jprojective_coordinates_GFp,
35         ec_GFp_simple_get_Jprojective_coordinates_GFp,
36         ec_GFp_simple_point_set_affine_coordinates,
37         ec_GFp_simple_point_get_affine_coordinates,
38         0, 0, 0,
39         ec_GFp_simple_add,
40         ec_GFp_simple_dbl,
41         ec_GFp_simple_invert,
42         ec_GFp_simple_is_at_infinity,
43         ec_GFp_simple_is_on_curve,
44         ec_GFp_simple_cmp,
45         ec_GFp_simple_make_affine,
46         ec_GFp_simple_points_make_affine,
47         0 /* mul */ ,
48         0 /* precompute_mult */ ,
49         0 /* have_precompute_mult */ ,
50         ec_GFp_mont_field_mul,
51         ec_GFp_mont_field_sqr,
52         0 /* field_div */ ,
53         ec_GFp_mont_field_inv,
54         ec_GFp_mont_field_encode,
55         ec_GFp_mont_field_decode,
56         ec_GFp_mont_field_set_to_one,
57         ec_key_simple_priv2oct,
58         ec_key_simple_oct2priv,
59         0, /* set private */
60         ec_key_simple_generate_key,
61         ec_key_simple_check_key,
62         ec_key_simple_generate_public_key,
63         0, /* keycopy */
64         0, /* keyfinish */
65         ecdh_simple_compute_key,
66         ecdsa_simple_sign_setup,
67         ecdsa_simple_sign_sig,
68         ecdsa_simple_verify_sig,
69         0, /* field_inverse_mod_ord */
70         ec_GFp_simple_blind_coordinates,
71         ec_GFp_simple_ladder_pre,
72         ec_GFp_simple_ladder_step,
73         ec_GFp_simple_ladder_post
74     };
75
76     return &ret;
77 }
78
79 int ec_GFp_mont_group_init(EC_GROUP *group)
80 {
81     int ok;
82
83     ok = ec_GFp_simple_group_init(group);
84     group->field_data1 = NULL;
85     group->field_data2 = NULL;
86     return ok;
87 }
88
89 void ec_GFp_mont_group_finish(EC_GROUP *group)
90 {
91     BN_MONT_CTX_free(group->field_data1);
92     group->field_data1 = NULL;
93     BN_free(group->field_data2);
94     group->field_data2 = NULL;
95     ec_GFp_simple_group_finish(group);
96 }
97
98 void ec_GFp_mont_group_clear_finish(EC_GROUP *group)
99 {
100     BN_MONT_CTX_free(group->field_data1);
101     group->field_data1 = NULL;
102     BN_clear_free(group->field_data2);
103     group->field_data2 = NULL;
104     ec_GFp_simple_group_clear_finish(group);
105 }
106
107 int ec_GFp_mont_group_copy(EC_GROUP *dest, const EC_GROUP *src)
108 {
109     BN_MONT_CTX_free(dest->field_data1);
110     dest->field_data1 = NULL;
111     BN_clear_free(dest->field_data2);
112     dest->field_data2 = NULL;
113
114     if (!ec_GFp_simple_group_copy(dest, src))
115         return 0;
116
117     if (src->field_data1 != NULL) {
118         dest->field_data1 = BN_MONT_CTX_new();
119         if (dest->field_data1 == NULL)
120             return 0;
121         if (!BN_MONT_CTX_copy(dest->field_data1, src->field_data1))
122             goto err;
123     }
124     if (src->field_data2 != NULL) {
125         dest->field_data2 = BN_dup(src->field_data2);
126         if (dest->field_data2 == NULL)
127             goto err;
128     }
129
130     return 1;
131
132  err:
133     BN_MONT_CTX_free(dest->field_data1);
134     dest->field_data1 = NULL;
135     return 0;
136 }
137
138 int ec_GFp_mont_group_set_curve(EC_GROUP *group, const BIGNUM *p,
139                                 const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, BN_CTX *ctx)
140 {
141     BN_CTX *new_ctx = NULL;
142     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
143     BIGNUM *one = NULL;
144     int ret = 0;
145
146     BN_MONT_CTX_free(group->field_data1);
147     group->field_data1 = NULL;
148     BN_free(group->field_data2);
149     group->field_data2 = NULL;
150
151     if (ctx == NULL) {
152         ctx = new_ctx = BN_CTX_new_ex(group->libctx);
153         if (ctx == NULL)
154             return 0;
155     }
156
157     mont = BN_MONT_CTX_new();
158     if (mont == NULL)
159         goto err;
160     if (!BN_MONT_CTX_set(mont, p, ctx)) {
161         ECerr(EC_F_EC_GFP_MONT_GROUP_SET_CURVE, ERR_R_BN_LIB);
162         goto err;
163     }
164     one = BN_new();
165     if (one == NULL)
166         goto err;
167     if (!BN_to_montgomery(one, BN_value_one(), mont, ctx))
168         goto err;
169
170     group->field_data1 = mont;
171     mont = NULL;
172     group->field_data2 = one;
173     one = NULL;
174
175     ret = ec_GFp_simple_group_set_curve(group, p, a, b, ctx);
176
177     if (!ret) {
178         BN_MONT_CTX_free(group->field_data1);
179         group->field_data1 = NULL;
180         BN_free(group->field_data2);
181         group->field_data2 = NULL;
182     }
183
184  err:
185     BN_free(one);
186     BN_CTX_free(new_ctx);
187     BN_MONT_CTX_free(mont);
188     return ret;
189 }
190
191 int ec_GFp_mont_field_mul(const EC_GROUP *group, BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
192                           const BIGNUM *b, BN_CTX *ctx)
193 {
194     if (group->field_data1 == NULL) {
195         ECerr(EC_F_EC_GFP_MONT_FIELD_MUL, EC_R_NOT_INITIALIZED);
196         return 0;
197     }
198
199     return BN_mod_mul_montgomery(r, a, b, group->field_data1, ctx);
200 }
201
202 int ec_GFp_mont_field_sqr(const EC_GROUP *group, BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
203                           BN_CTX *ctx)
204 {
205     if (group->field_data1 == NULL) {
206         ECerr(EC_F_EC_GFP_MONT_FIELD_SQR, EC_R_NOT_INITIALIZED);
207         return 0;
208     }
209
210     return BN_mod_mul_montgomery(r, a, a, group->field_data1, ctx);
211 }
212
213 /*-
214  * Computes the multiplicative inverse of a in GF(p), storing the result in r.
215  * If a is zero (or equivalent), you'll get a EC_R_CANNOT_INVERT error.
216  * We have a Mont structure, so SCA hardening is FLT inversion.
217  */
218 int ec_GFp_mont_field_inv(const EC_GROUP *group, BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
219                             BN_CTX *ctx)
220 {
221     BIGNUM *e = NULL;
222     BN_CTX *new_ctx = NULL;
223     int ret = 0;
224
225     if (group->field_data1 == NULL)
226         return 0;
227
228     if (ctx == NULL
229             && (ctx = new_ctx = BN_CTX_secure_new_ex(group->libctx)) == NULL)
230         return 0;
231
232     BN_CTX_start(ctx);
233     if ((e = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
234         goto err;
235
236     /* Inverse in constant time with Fermats Little Theorem */
237     if (!BN_set_word(e, 2))
238         goto err;
239     if (!BN_sub(e, group->field, e))
240         goto err;
241     /*-
242      * Exponent e is public.
243      * No need for scatter-gather or BN_FLG_CONSTTIME.
244      */
245     if (!BN_mod_exp_mont(r, a, e, group->field, ctx, group->field_data1))
246         goto err;
247
248     /* throw an error on zero */
249     if (BN_is_zero(r)) {
250         ECerr(EC_F_EC_GFP_MONT_FIELD_INV, EC_R_CANNOT_INVERT);
251         goto err;
252     }
253
254     ret = 1;
255
256   err:
257     BN_CTX_end(ctx);
258     BN_CTX_free(new_ctx);
259     return ret;
260 }
261
262 int ec_GFp_mont_field_encode(const EC_GROUP *group, BIGNUM *r,
263                              const BIGNUM *a, BN_CTX *ctx)
264 {
265     if (group->field_data1 == NULL) {
266         ECerr(EC_F_EC_GFP_MONT_FIELD_ENCODE, EC_R_NOT_INITIALIZED);
267         return 0;
268     }
269
270     return BN_to_montgomery(r, a, (BN_MONT_CTX *)group->field_data1, ctx);
271 }
272
273 int ec_GFp_mont_field_decode(const EC_GROUP *group, BIGNUM *r,
274                              const BIGNUM *a, BN_CTX *ctx)
275 {
276     if (group->field_data1 == NULL) {
277         ECerr(EC_F_EC_GFP_MONT_FIELD_DECODE, EC_R_NOT_INITIALIZED);
278         return 0;
279     }
280
281     return BN_from_montgomery(r, a, group->field_data1, ctx);
282 }
283
284 int ec_GFp_mont_field_set_to_one(const EC_GROUP *group, BIGNUM *r,
285                                  BN_CTX *ctx)
286 {
287     if (group->field_data2 == NULL) {
288         ECerr(EC_F_EC_GFP_MONT_FIELD_SET_TO_ONE, EC_R_NOT_INITIALIZED);
289         return 0;
290     }
291
292     if (!BN_copy(r, group->field_data2))
293         return 0;
294     return 1;
295 }