8f798c0dec122b1a6e7897bbe3ed024187344d5c
[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 int fips_check_rsa(RSA *rsa)
80         {
81         const unsigned char tbs[] = "RSA Pairwise Check Data";
82         unsigned char *ctbuf = NULL, *ptbuf = NULL;
83         int len, ret = 0;
84         EVP_PKEY pk;
85         pk.type = EVP_PKEY_RSA;
86         pk.pkey.rsa = rsa;
87
88         /* Perform pairwise consistency signature test */
89         if (!fips_pkey_signature_test(FIPS_TEST_PAIRWISE, &pk, tbs, -1,
90                         NULL, 0, NULL, RSA_PKCS1_PADDING, NULL)
91                 || !fips_pkey_signature_test(FIPS_TEST_PAIRWISE, &pk, tbs, -1,
92                         NULL, 0, NULL, RSA_X931_PADDING, NULL)
93                 || !fips_pkey_signature_test(FIPS_TEST_PAIRWISE, &pk, tbs, -1,
94                         NULL, 0, NULL, RSA_PKCS1_PSS_PADDING, NULL))
95                 goto err;
96         /* Now perform pairwise consistency encrypt/decrypt test */
97         ctbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
98         if (!ctbuf)
99                 goto err;
100
101         len = RSA_public_encrypt(sizeof(tbs) - 1, tbs, ctbuf, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
102         if (len <= 0)
103                 goto err;
104         /* Check ciphertext doesn't match plaintext */
105         if ((len == (sizeof(tbs) - 1)) && !memcmp(tbs, ctbuf, len))
106                 goto err;
107         ptbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
108
109         if (!ptbuf)
110                 goto err;
111         len = RSA_private_decrypt(len, ctbuf, ptbuf, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
112         if (len != (sizeof(tbs) - 1))
113                 goto err;
114         if (memcmp(ptbuf, tbs, len))
115                 goto err;
116
117         ret = 1;
118
119         if (!ptbuf)
120                 goto err;
121         
122         err:
123         if (ret == 0)
124                 {
125                 fips_set_selftest_fail();
126                 FIPSerr(FIPS_F_FIPS_CHECK_RSA,FIPS_R_PAIRWISE_TEST_FAILED);
127                 }
128
129         if (ctbuf)
130                 OPENSSL_free(ctbuf);
131         if (ptbuf)
132                 OPENSSL_free(ptbuf);
133
134         return ret;
135         }
136 #endif
137
138 static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb);
139
140 /* NB: this wrapper would normally be placed in rsa_lib.c and the static
141  * implementation would probably be in rsa_eay.c. Nonetheless, is kept here so
142  * that we don't introduce a new linker dependency. Eg. any application that
143  * wasn't previously linking object code related to key-generation won't have to
144  * now just because key-generation is part of RSA_METHOD. */
145 int RSA_generate_key_ex(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
146         {
147         if(rsa->meth->rsa_keygen)
148                 return rsa->meth->rsa_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
149         return rsa_builtin_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
150         }
151
152 static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
153         {
154         BIGNUM *r0=NULL,*r1=NULL,*r2=NULL,*r3=NULL,*tmp;
155         BIGNUM local_r0,local_d,local_p;
156         BIGNUM *pr0,*d,*p;
157         int bitsp,bitsq,ok= -1,n=0;
158         BN_CTX *ctx=NULL;
159
160 #ifdef OPENSSL_FIPS
161         if(FIPS_selftest_failed())
162             {
163             FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,FIPS_R_FIPS_SELFTEST_FAILED);
164             return 0;
165             }
166
167         if (FIPS_mode() && (bits < OPENSSL_RSA_FIPS_MIN_MODULUS_BITS))
168             {
169             FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,FIPS_R_KEY_TOO_SHORT);
170             return 0;
171             }
172 #endif
173
174         ctx=BN_CTX_new();
175         if (ctx == NULL) goto err;
176         BN_CTX_start(ctx);
177         r0 = BN_CTX_get(ctx);
178         r1 = BN_CTX_get(ctx);
179         r2 = BN_CTX_get(ctx);
180         r3 = BN_CTX_get(ctx);
181         if (r3 == NULL) goto err;
182
183         bitsp=(bits+1)/2;
184         bitsq=bits-bitsp;
185
186         /* We need the RSA components non-NULL */
187         if(!rsa->n && ((rsa->n=BN_new()) == NULL)) goto err;
188         if(!rsa->d && ((rsa->d=BN_new()) == NULL)) goto err;
189         if(!rsa->e && ((rsa->e=BN_new()) == NULL)) goto err;
190         if(!rsa->p && ((rsa->p=BN_new()) == NULL)) goto err;
191         if(!rsa->q && ((rsa->q=BN_new()) == NULL)) goto err;
192         if(!rsa->dmp1 && ((rsa->dmp1=BN_new()) == NULL)) goto err;
193         if(!rsa->dmq1 && ((rsa->dmq1=BN_new()) == NULL)) goto err;
194         if(!rsa->iqmp && ((rsa->iqmp=BN_new()) == NULL)) goto err;
195
196         BN_copy(rsa->e, e_value);
197
198         /* generate p and q */
199         for (;;)
200                 {
201                 if(!BN_generate_prime_ex(rsa->p, bitsp, 0, NULL, NULL, cb))
202                         goto err;
203                 if (!BN_sub(r2,rsa->p,BN_value_one())) goto err;
204                 if (!BN_gcd(r1,r2,rsa->e,ctx)) goto err;
205                 if (BN_is_one(r1)) break;
206                 if(!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
207                         goto err;
208                 }
209         if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 0))
210                 goto err;
211         for (;;)
212                 {
213                 /* When generating ridiculously small keys, we can get stuck
214                  * continually regenerating the same prime values. Check for
215                  * this and bail if it happens 3 times. */
216                 unsigned int degenerate = 0;
217                 do
218                         {
219                         if(!BN_generate_prime_ex(rsa->q, bitsq, 0, NULL, NULL, cb))
220                                 goto err;
221                         } while((BN_cmp(rsa->p, rsa->q) == 0) && (++degenerate < 3));
222                 if(degenerate == 3)
223                         {
224                         ok = 0; /* we set our own err */
225                         RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
226                         goto err;
227                         }
228                 if (!BN_sub(r2,rsa->q,BN_value_one())) goto err;
229                 if (!BN_gcd(r1,r2,rsa->e,ctx)) goto err;
230                 if (BN_is_one(r1))
231                         break;
232                 if(!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
233                         goto err;
234                 }
235         if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
236                 goto err;
237         if (BN_cmp(rsa->p,rsa->q) < 0)
238                 {
239                 tmp=rsa->p;
240                 rsa->p=rsa->q;
241                 rsa->q=tmp;
242                 }
243
244         /* calculate n */
245         if (!BN_mul(rsa->n,rsa->p,rsa->q,ctx)) goto err;
246
247         /* calculate d */
248         if (!BN_sub(r1,rsa->p,BN_value_one())) goto err;        /* p-1 */
249         if (!BN_sub(r2,rsa->q,BN_value_one())) goto err;        /* q-1 */
250         if (!BN_mul(r0,r1,r2,ctx)) goto err;    /* (p-1)(q-1) */
251         if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
252                 {
253                   pr0 = &local_r0;
254                   BN_with_flags(pr0, r0, BN_FLG_CONSTTIME);
255                 }
256         else
257           pr0 = r0;
258         if (!BN_mod_inverse(rsa->d,rsa->e,pr0,ctx)) goto err;   /* d */
259
260         /* set up d for correct BN_FLG_CONSTTIME flag */
261         if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
262                 {
263                 d = &local_d;
264                 BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
265                 }
266         else
267                 d = rsa->d;
268
269         /* calculate d mod (p-1) */
270         if (!BN_mod(rsa->dmp1,d,r1,ctx)) goto err;
271
272         /* calculate d mod (q-1) */
273         if (!BN_mod(rsa->dmq1,d,r2,ctx)) goto err;
274
275         /* calculate inverse of q mod p */
276         if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
277                 {
278                 p = &local_p;
279                 BN_with_flags(p, rsa->p, BN_FLG_CONSTTIME);
280                 }
281         else
282                 p = rsa->p;
283         if (!BN_mod_inverse(rsa->iqmp,rsa->q,p,ctx)) goto err;
284
285 #ifdef OPENSSL_FIPS
286         if(!fips_check_rsa(rsa))
287             goto err;
288 #endif
289
290         ok=1;
291 err:
292         if (ok == -1)
293                 {
294                 RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,ERR_LIB_BN);
295                 ok=0;
296                 }
297         if (ctx != NULL)
298                 {
299                 BN_CTX_end(ctx);
300                 BN_CTX_free(ctx);
301                 }
302
303         return ok;
304         }
305