Update pairwise consistency checks to use SHA-256.
[openssl.git] / crypto / rsa / rsa_gen.c
1 /* crypto/rsa/rsa_gen.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
60 /* NB: these functions have been "upgraded", the deprecated versions (which are
61  * compatibility wrappers using these functions) are in rsa_depr.c.
62  * - Geoff
63  */
64
65 #define OPENSSL_FIPSAPI
66
67 #include <stdio.h>
68 #include <time.h>
69 #include "cryptlib.h"
70 #include <openssl/bn.h>
71 #include <openssl/rsa.h>
72
73 #ifdef OPENSSL_FIPS
74
75
76 #include <openssl/fips.h>
77 #include <openssl/evp.h>
78
79 static int fips_rsa_pairwise_fail = 0;
80
81 void FIPS_corrupt_rsa_keygen(void)
82         {
83         fips_rsa_pairwise_fail = 1;
84         }
85
86 int fips_check_rsa(RSA *rsa)
87         {
88         const unsigned char tbs[] = "RSA Pairwise Check Data";
89         unsigned char *ctbuf = NULL, *ptbuf = NULL;
90         int len, ret = 0;
91         EVP_PKEY pk;
92         pk.type = EVP_PKEY_RSA;
93         pk.pkey.rsa = rsa;
94
95         /* Perform pairwise consistency signature test */
96         if (!fips_pkey_signature_test(&pk, tbs, -1,
97                         NULL, 0, NULL, RSA_PKCS1_PADDING, NULL)
98                 || !fips_pkey_signature_test(&pk, tbs, -1,
99                         NULL, 0, NULL, RSA_X931_PADDING, NULL)
100                 || !fips_pkey_signature_test(&pk, tbs, -1,
101                         NULL, 0, NULL, RSA_PKCS1_PSS_PADDING, NULL))
102                 goto err;
103         /* Now perform pairwise consistency encrypt/decrypt test */
104         ctbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
105         if (!ctbuf)
106                 goto err;
107
108         len = RSA_public_encrypt(sizeof(tbs) - 1, tbs, ctbuf, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
109         if (len <= 0)
110                 goto err;
111         /* Check ciphertext doesn't match plaintext */
112         if ((len == (sizeof(tbs) - 1)) && !memcmp(tbs, ctbuf, len))
113                 goto err;
114         ptbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
115
116         if (!ptbuf)
117                 goto err;
118         len = RSA_private_decrypt(len, ctbuf, ptbuf, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
119         if (len != (sizeof(tbs) - 1))
120                 goto err;
121         if (memcmp(ptbuf, tbs, len))
122                 goto err;
123
124         ret = 1;
125
126         if (!ptbuf)
127                 goto err;
128         
129         err:
130         if (ret == 0)
131                 {
132                 fips_set_selftest_fail();
133                 FIPSerr(FIPS_F_FIPS_CHECK_RSA,FIPS_R_PAIRWISE_TEST_FAILED);
134                 }
135
136         if (ctbuf)
137                 OPENSSL_free(ctbuf);
138         if (ptbuf)
139                 OPENSSL_free(ptbuf);
140
141         return ret;
142         }
143 #endif
144
145 static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb);
146
147 /* NB: this wrapper would normally be placed in rsa_lib.c and the static
148  * implementation would probably be in rsa_eay.c. Nonetheless, is kept here so
149  * that we don't introduce a new linker dependency. Eg. any application that
150  * wasn't previously linking object code related to key-generation won't have to
151  * now just because key-generation is part of RSA_METHOD. */
152 int RSA_generate_key_ex(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
153         {
154         if(rsa->meth->rsa_keygen)
155                 return rsa->meth->rsa_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
156         return rsa_builtin_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
157         }
158
159 static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
160         {
161         BIGNUM *r0=NULL,*r1=NULL,*r2=NULL,*r3=NULL,*tmp;
162         BIGNUM local_r0,local_d,local_p;
163         BIGNUM *pr0,*d,*p;
164         int bitsp,bitsq,ok= -1,n=0;
165         BN_CTX *ctx=NULL;
166
167 #ifdef OPENSSL_FIPS
168         if(FIPS_selftest_failed())
169             {
170             FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,FIPS_R_FIPS_SELFTEST_FAILED);
171             return 0;
172             }
173
174         if (FIPS_mode() && (bits < OPENSSL_RSA_FIPS_MIN_MODULUS_BITS))
175             {
176             FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,FIPS_R_KEY_TOO_SHORT);
177             return 0;
178             }
179 #endif
180
181         ctx=BN_CTX_new();
182         if (ctx == NULL) goto err;
183         BN_CTX_start(ctx);
184         r0 = BN_CTX_get(ctx);
185         r1 = BN_CTX_get(ctx);
186         r2 = BN_CTX_get(ctx);
187         r3 = BN_CTX_get(ctx);
188         if (r3 == NULL) goto err;
189
190         bitsp=(bits+1)/2;
191         bitsq=bits-bitsp;
192
193         /* We need the RSA components non-NULL */
194         if(!rsa->n && ((rsa->n=BN_new()) == NULL)) goto err;
195         if(!rsa->d && ((rsa->d=BN_new()) == NULL)) goto err;
196         if(!rsa->e && ((rsa->e=BN_new()) == NULL)) goto err;
197         if(!rsa->p && ((rsa->p=BN_new()) == NULL)) goto err;
198         if(!rsa->q && ((rsa->q=BN_new()) == NULL)) goto err;
199         if(!rsa->dmp1 && ((rsa->dmp1=BN_new()) == NULL)) goto err;
200         if(!rsa->dmq1 && ((rsa->dmq1=BN_new()) == NULL)) goto err;
201         if(!rsa->iqmp && ((rsa->iqmp=BN_new()) == NULL)) goto err;
202
203         BN_copy(rsa->e, e_value);
204
205         /* generate p and q */
206         for (;;)
207                 {
208                 if(!BN_generate_prime_ex(rsa->p, bitsp, 0, NULL, NULL, cb))
209                         goto err;
210                 if (!BN_sub(r2,rsa->p,BN_value_one())) goto err;
211                 if (!BN_gcd(r1,r2,rsa->e,ctx)) goto err;
212                 if (BN_is_one(r1)) break;
213                 if(!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
214                         goto err;
215                 }
216         if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 0))
217                 goto err;
218         for (;;)
219                 {
220                 /* When generating ridiculously small keys, we can get stuck
221                  * continually regenerating the same prime values. Check for
222                  * this and bail if it happens 3 times. */
223                 unsigned int degenerate = 0;
224                 do
225                         {
226                         if(!BN_generate_prime_ex(rsa->q, bitsq, 0, NULL, NULL, cb))
227                                 goto err;
228                         } while((BN_cmp(rsa->p, rsa->q) == 0) && (++degenerate < 3));
229                 if(degenerate == 3)
230                         {
231                         ok = 0; /* we set our own err */
232                         RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
233                         goto err;
234                         }
235                 if (!BN_sub(r2,rsa->q,BN_value_one())) goto err;
236                 if (!BN_gcd(r1,r2,rsa->e,ctx)) goto err;
237                 if (BN_is_one(r1))
238                         break;
239                 if(!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
240                         goto err;
241                 }
242         if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
243                 goto err;
244         if (BN_cmp(rsa->p,rsa->q) < 0)
245                 {
246                 tmp=rsa->p;
247                 rsa->p=rsa->q;
248                 rsa->q=tmp;
249                 }
250
251         /* calculate n */
252         if (!BN_mul(rsa->n,rsa->p,rsa->q,ctx)) goto err;
253
254         /* calculate d */
255         if (!BN_sub(r1,rsa->p,BN_value_one())) goto err;        /* p-1 */
256         if (!BN_sub(r2,rsa->q,BN_value_one())) goto err;        /* q-1 */
257         if (!BN_mul(r0,r1,r2,ctx)) goto err;    /* (p-1)(q-1) */
258         if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
259                 {
260                   pr0 = &local_r0;
261                   BN_with_flags(pr0, r0, BN_FLG_CONSTTIME);
262                 }
263         else
264           pr0 = r0;
265         if (!BN_mod_inverse(rsa->d,rsa->e,pr0,ctx)) goto err;   /* d */
266
267         /* set up d for correct BN_FLG_CONSTTIME flag */
268         if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
269                 {
270                 d = &local_d;
271                 BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
272                 }
273         else
274                 d = rsa->d;
275
276         /* calculate d mod (p-1) */
277         if (!BN_mod(rsa->dmp1,d,r1,ctx)) goto err;
278
279         /* calculate d mod (q-1) */
280         if (!BN_mod(rsa->dmq1,d,r2,ctx)) goto err;
281
282         /* calculate inverse of q mod p */
283         if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
284                 {
285                 p = &local_p;
286                 BN_with_flags(p, rsa->p, BN_FLG_CONSTTIME);
287                 }
288         else
289                 p = rsa->p;
290         if (!BN_mod_inverse(rsa->iqmp,rsa->q,p,ctx)) goto err;
291
292 #ifdef OPENSSL_FIPS
293         if (fips_rsa_pairwise_fail)
294                 BN_add_word(rsa->n, 1);
295
296         if(!fips_check_rsa(rsa))
297             goto err;
298 #endif
299
300         ok=1;
301 err:
302         if (ok == -1)
303                 {
304                 RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,ERR_LIB_BN);
305                 ok=0;
306                 }
307         if (ctx != NULL)
308                 {
309                 BN_CTX_end(ctx);
310                 BN_CTX_free(ctx);
311                 }
312
313         return ok;
314         }
315