FIPS mode RSA changes:
[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 #include <stdio.h>
66 #include <time.h>
67 #include "cryptlib.h"
68 #include <openssl/bn.h>
69 #include <openssl/rsa.h>
70
71 #ifdef OPENSSL_FIPS
72
73 #include <openssl/fips.h>
74 #include <openssl/evp.h>
75
76 static int fips_rsa_pairwise_fail = 0;
77
78 void FIPS_corrupt_rsa_keygen(void)
79         {
80         fips_rsa_pairwise_fail = 1;
81         }
82
83 int fips_check_rsa(RSA *rsa)
84         {
85         const unsigned char tbs[] = "RSA Pairwise Check Data";
86         unsigned char *ctbuf = NULL, *ptbuf = NULL;
87         int len, ret = 0;
88         EVP_PKEY pk;
89         pk.type = EVP_PKEY_RSA;
90         pk.pkey.rsa = rsa;
91
92         /* Perform pairwise consistency signature test */
93         if (!fips_pkey_signature_test(&pk, tbs, -1,
94                         NULL, 0, EVP_sha1(), RSA_PKCS1_PADDING, NULL)
95                 || !fips_pkey_signature_test(&pk, tbs, -1,
96                         NULL, 0, EVP_sha1(), RSA_X931_PADDING, NULL)
97                 || !fips_pkey_signature_test(&pk, tbs, -1,
98                         NULL, 0, EVP_sha1(), RSA_PKCS1_PSS_PADDING, NULL))
99                 goto err;
100         /* Now perform pairwise consistency encrypt/decrypt test */
101         ctbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
102         if (!ctbuf)
103                 goto err;
104
105         len = RSA_public_encrypt(sizeof(tbs) - 1, tbs, ctbuf, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
106         if (len <= 0)
107                 goto err;
108         /* Check ciphertext doesn't match plaintext */
109         if ((len == (sizeof(tbs) - 1)) && !memcmp(tbs, ctbuf, len))
110                 goto err;
111         ptbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
112
113         if (!ptbuf)
114                 goto err;
115         len = RSA_private_decrypt(len, ctbuf, ptbuf, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
116         if (len != (sizeof(tbs) - 1))
117                 goto err;
118         if (memcmp(ptbuf, tbs, len))
119                 goto err;
120
121         ret = 1;
122
123         if (!ptbuf)
124                 goto err;
125         
126         err:
127         if (ret == 0)
128                 {
129                 fips_set_selftest_fail();
130                 FIPSerr(FIPS_F_FIPS_CHECK_RSA,FIPS_R_PAIRWISE_TEST_FAILED);
131                 }
132
133         if (ctbuf)
134                 OPENSSL_free(ctbuf);
135         if (ptbuf)
136                 OPENSSL_free(ptbuf);
137
138         return ret;
139         }
140 #endif
141
142 static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb);
143
144 /* NB: this wrapper would normally be placed in rsa_lib.c and the static
145  * implementation would probably be in rsa_eay.c. Nonetheless, is kept here so
146  * that we don't introduce a new linker dependency. Eg. any application that
147  * wasn't previously linking object code related to key-generation won't have to
148  * now just because key-generation is part of RSA_METHOD. */
149 int RSA_generate_key_ex(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
150         {
151         if(rsa->meth->rsa_keygen)
152                 return rsa->meth->rsa_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
153         return rsa_builtin_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
154         }
155
156 static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
157         {
158         BIGNUM *r0=NULL,*r1=NULL,*r2=NULL,*r3=NULL,*tmp;
159         BIGNUM local_r0,local_d,local_p;
160         BIGNUM *pr0,*d,*p;
161         int bitsp,bitsq,ok= -1,n=0;
162         BN_CTX *ctx=NULL;
163
164 #ifdef OPENSSL_FIPS
165         if(FIPS_selftest_failed())
166             {
167             FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,FIPS_R_FIPS_SELFTEST_FAILED);
168             return 0;
169             }
170
171         if (FIPS_mode() && (bits < OPENSSL_RSA_FIPS_MIN_MODULUS_BITS))
172             {
173             FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,FIPS_R_KEY_TOO_SHORT);
174             return 0;
175             }
176 #endif
177
178         ctx=BN_CTX_new();
179         if (ctx == NULL) goto err;
180         BN_CTX_start(ctx);
181         r0 = BN_CTX_get(ctx);
182         r1 = BN_CTX_get(ctx);
183         r2 = BN_CTX_get(ctx);
184         r3 = BN_CTX_get(ctx);
185         if (r3 == NULL) goto err;
186
187         bitsp=(bits+1)/2;
188         bitsq=bits-bitsp;
189
190         /* We need the RSA components non-NULL */
191         if(!rsa->n && ((rsa->n=BN_new()) == NULL)) goto err;
192         if(!rsa->d && ((rsa->d=BN_new()) == NULL)) goto err;
193         if(!rsa->e && ((rsa->e=BN_new()) == NULL)) goto err;
194         if(!rsa->p && ((rsa->p=BN_new()) == NULL)) goto err;
195         if(!rsa->q && ((rsa->q=BN_new()) == NULL)) goto err;
196         if(!rsa->dmp1 && ((rsa->dmp1=BN_new()) == NULL)) goto err;
197         if(!rsa->dmq1 && ((rsa->dmq1=BN_new()) == NULL)) goto err;
198         if(!rsa->iqmp && ((rsa->iqmp=BN_new()) == NULL)) goto err;
199
200         BN_copy(rsa->e, e_value);
201
202         /* generate p and q */
203         for (;;)
204                 {
205                 if(!BN_generate_prime_ex(rsa->p, bitsp, 0, NULL, NULL, cb))
206                         goto err;
207                 if (!BN_sub(r2,rsa->p,BN_value_one())) goto err;
208                 if (!BN_gcd(r1,r2,rsa->e,ctx)) goto err;
209                 if (BN_is_one(r1)) break;
210                 if(!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
211                         goto err;
212                 }
213         if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 0))
214                 goto err;
215         for (;;)
216                 {
217                 /* When generating ridiculously small keys, we can get stuck
218                  * continually regenerating the same prime values. Check for
219                  * this and bail if it happens 3 times. */
220                 unsigned int degenerate = 0;
221                 do
222                         {
223                         if(!BN_generate_prime_ex(rsa->q, bitsq, 0, NULL, NULL, cb))
224                                 goto err;
225                         } while((BN_cmp(rsa->p, rsa->q) == 0) && (++degenerate < 3));
226                 if(degenerate == 3)
227                         {
228                         ok = 0; /* we set our own err */
229                         RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
230                         goto err;
231                         }
232                 if (!BN_sub(r2,rsa->q,BN_value_one())) goto err;
233                 if (!BN_gcd(r1,r2,rsa->e,ctx)) goto err;
234                 if (BN_is_one(r1))
235                         break;
236                 if(!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
237                         goto err;
238                 }
239         if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
240                 goto err;
241         if (BN_cmp(rsa->p,rsa->q) < 0)
242                 {
243                 tmp=rsa->p;
244                 rsa->p=rsa->q;
245                 rsa->q=tmp;
246                 }
247
248         /* calculate n */
249         if (!BN_mul(rsa->n,rsa->p,rsa->q,ctx)) goto err;
250
251         /* calculate d */
252         if (!BN_sub(r1,rsa->p,BN_value_one())) goto err;        /* p-1 */
253         if (!BN_sub(r2,rsa->q,BN_value_one())) goto err;        /* q-1 */
254         if (!BN_mul(r0,r1,r2,ctx)) goto err;    /* (p-1)(q-1) */
255         if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
256                 {
257                   pr0 = &local_r0;
258                   BN_with_flags(pr0, r0, BN_FLG_CONSTTIME);
259                 }
260         else
261           pr0 = r0;
262         if (!BN_mod_inverse(rsa->d,rsa->e,pr0,ctx)) goto err;   /* d */
263
264         /* set up d for correct BN_FLG_CONSTTIME flag */
265         if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
266                 {
267                 d = &local_d;
268                 BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
269                 }
270         else
271                 d = rsa->d;
272
273         /* calculate d mod (p-1) */
274         if (!BN_mod(rsa->dmp1,d,r1,ctx)) goto err;
275
276         /* calculate d mod (q-1) */
277         if (!BN_mod(rsa->dmq1,d,r2,ctx)) goto err;
278
279         /* calculate inverse of q mod p */
280         if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
281                 {
282                 p = &local_p;
283                 BN_with_flags(p, rsa->p, BN_FLG_CONSTTIME);
284                 }
285         else
286                 p = rsa->p;
287         if (!BN_mod_inverse(rsa->iqmp,rsa->q,p,ctx)) goto err;
288
289 #ifdef OPENSSL_FIPS
290         if (fips_rsa_pairwise_fail)
291                 BN_add_word(rsa->n, 1);
292
293         if(!fips_check_rsa(rsa))
294             goto err;
295 #endif
296
297         ok=1;
298 err:
299         if (ok == -1)
300                 {
301                 RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,ERR_LIB_BN);
302                 ok=0;
303                 }
304         if (ctx != NULL)
305                 {
306                 BN_CTX_end(ctx);
307                 BN_CTX_free(ctx);
308                 }
309
310         return ok;
311         }
312