e3354549e1b5a61a7b706db1f5ee1464b20a8f13
[openssl.git] / engines / ccgost / gost2001.c
1 /**********************************************************************
2  *                          gost2001.c                                *
3  *             Copyright (c) 2005-2006 Cryptocom LTD                  *
4  *         This file is distributed under the same license as OpenSSL *
5  *                                                                    *
6  *          Implementation of GOST R 34.10-2001                                   *
7  *          Requires OpenSSL 0.9.9 for compilation                    *
8  **********************************************************************/
9 #include "gost_lcl.h"
10 #include "gost_params.h"
11 #include <string.h>
12 #include <openssl/rand.h>
13 #include <openssl/ecdsa.h>
14 #include <openssl/err.h>
15 #include "e_gost_err.h"
16 #ifdef DEBUG_SIGN
17 extern 
18 void dump_signature(const char *message,const unsigned char *buffer,size_t len);
19 void dump_dsa_sig(const char *message, DSA_SIG *sig);
20 #else
21
22 #define dump_signature(a,b,c)
23 #define dump_dsa_sig(a,b)
24 #endif
25
26 /*
27  * Fills EC_KEY structure hidden in the app_data field of DSA structure
28  * with parameter information, extracted from parameter array in
29  * params.c file.
30  *
31  * Also fils DSA->q field with copy of EC_GROUP order field to make
32  * DSA_size function work
33  */ 
34 int fill_GOST2001_params(EC_KEY *eckey, int nid)
35         {
36         R3410_2001_params *params = R3410_2001_paramset;
37         EC_GROUP *grp=NULL;
38         BIGNUM *p=NULL,*q=NULL,*a=NULL,*b=NULL,*x=NULL,*y=NULL;
39         EC_POINT *P=NULL;
40         BN_CTX *ctx=BN_CTX_new();
41         int ok=0;
42         
43         BN_CTX_start(ctx);
44         p=BN_CTX_get(ctx);
45         a=BN_CTX_get(ctx);
46         b=BN_CTX_get(ctx);
47         x=BN_CTX_get(ctx);
48         y=BN_CTX_get(ctx);
49         q=BN_CTX_get(ctx);
50         while (params->nid!=NID_undef && params->nid != nid) params++;
51         if (params->nid == NID_undef)
52                 {
53                 GOSTerr(GOST_F_FILL_GOST2001_PARAMS,GOST_R_UNSUPPORTED_PARAMETER_SET);
54                 goto err;
55                 }       
56         BN_hex2bn(&p,params->p);
57         BN_hex2bn(&a,params->a);
58         BN_hex2bn(&b,params->b);
59         
60         grp = EC_GROUP_new_curve_GFp(p,a,b,ctx);
61
62         P = EC_POINT_new(grp);
63
64         BN_hex2bn(&x,params->x);
65         BN_hex2bn(&y,params->y);
66         EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(grp,P,x,y,ctx);
67         BN_hex2bn(&q,params->q);
68 #ifdef DEBUG_KEYS
69         fprintf(stderr,"Set params index %d oid %s\nq=",
70                 (params-R3410_2001_paramset),OBJ_nid2sn(params->nid));
71         BN_print_fp(stderr,q);
72         fprintf(stderr,"\n");
73 #endif  
74
75         EC_GROUP_set_generator(grp,P,q,NULL);
76         EC_GROUP_set_curve_name(grp,params->nid);
77
78         EC_KEY_set_group(eckey,grp);
79         ok=1;
80         err:
81         EC_POINT_free(P);
82         EC_GROUP_free(grp);
83         BN_CTX_end(ctx);
84         BN_CTX_free(ctx);
85         return ok;
86         }       
87
88
89 /*
90  * Computes gost2001 signature as DSA_SIG structure 
91  *
92  *
93  */ 
94 DSA_SIG *gost2001_do_sign(const unsigned char *dgst,int dlen, EC_KEY *eckey)
95         {
96         DSA_SIG *newsig = NULL;
97         BIGNUM *md = hashsum2bn(dgst);
98         BIGNUM *order = NULL;
99         const EC_GROUP *group;
100         const BIGNUM *priv_key;
101         BIGNUM *r=NULL,*s=NULL,*X=NULL,*tmp=NULL,*tmp2=NULL, *k=NULL,*e=NULL;
102         EC_POINT *C=NULL;
103         BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();     
104         BN_CTX_start(ctx);
105         OPENSSL_assert(dlen==32);
106         newsig=DSA_SIG_new();
107         if (!newsig) 
108                 {
109                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_DO_SIGN,GOST_R_NO_MEMORY);
110                 goto err;
111                 }       
112         group = EC_KEY_get0_group(eckey);
113         order=BN_CTX_get(ctx);
114         EC_GROUP_get_order(group,order,ctx);
115         priv_key = EC_KEY_get0_private_key(eckey);
116         e = BN_CTX_get(ctx);
117         BN_mod(e,md,order,ctx);
118 #ifdef DEBUG_SIGN
119         fprintf(stderr,"digest as bignum=");
120         BN_print_fp(stderr,md);
121         fprintf(stderr,"\ndigest mod q=");
122         BN_print_fp(stderr,e);
123         fprintf(stderr,"\n");
124 #endif          
125         if (BN_is_zero(e))
126                 {
127                 BN_one(e);
128                 }   
129         k =BN_CTX_get(ctx);
130         C=EC_POINT_new(group);
131         do 
132                 {
133                 do 
134                         {
135                         if (!BN_rand_range(k,order)) 
136                                 {
137                                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_DO_SIGN,GOST_R_RANDOM_NUMBER_GENERATOR_FAILED);
138                                 DSA_SIG_free(newsig);
139                                 goto err;
140                                 }       
141                         if (!EC_POINT_mul(group,C,k,NULL,NULL,ctx))
142                                 {
143                                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_DO_SIGN,ERR_R_EC_LIB);
144                                 DSA_SIG_free(newsig);
145                                 goto err;
146                                 }       
147                         if (!X) X=BN_CTX_get(ctx);
148                         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(group,C,X,NULL,ctx))
149                                 {
150                                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_DO_SIGN,ERR_R_EC_LIB);
151                                 DSA_SIG_free(newsig);
152                                 goto err;
153                                 }       
154                         if (!r) r=BN_CTX_get(ctx);
155                         BN_nnmod(r,X,order,ctx);
156                         }
157                 while (BN_is_zero(r));
158                 /* s =  (r*priv_key+k*e) mod order */
159                 if (!tmp) tmp = BN_CTX_get(ctx);
160                 BN_mod_mul(tmp,priv_key,r,order,ctx);
161                 if (!tmp2) tmp2 = BN_CTX_get(ctx);
162                 BN_mod_mul(tmp2,k,e,order,ctx);
163                 if (!s) s=BN_CTX_get(ctx);
164                 BN_mod_add(s,tmp,tmp2,order,ctx);
165                 }
166         while (BN_is_zero(s));  
167
168         newsig->s=BN_dup(s);
169         newsig->r=BN_dup(r);
170         err:                    
171         BN_CTX_end(ctx);
172         BN_CTX_free(ctx);
173         EC_POINT_free(C);
174         BN_free(md);
175         return newsig;
176         }
177 /*
178  * Verifies gost 2001 signature
179  *
180  */ 
181 int gost2001_do_verify(const unsigned char *dgst,int dgst_len,
182         DSA_SIG *sig, EC_KEY *ec)
183         {
184         BN_CTX *ctx=BN_CTX_new();
185         const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(ec);
186         BIGNUM *order;
187         BIGNUM *md = NULL,*e=NULL,*R=NULL,*v=NULL,*z1=NULL,*z2=NULL;
188         BIGNUM *X=NULL,*tmp=NULL;
189         EC_POINT *C = NULL;
190         const EC_POINT *pub_key=NULL;
191         int ok=0;
192
193         BN_CTX_start(ctx);
194         order = BN_CTX_get(ctx);
195         e = BN_CTX_get(ctx);
196         z1 = BN_CTX_get(ctx);
197         z2 = BN_CTX_get(ctx);
198         tmp = BN_CTX_get(ctx);
199         X= BN_CTX_get(ctx);     
200         R=BN_CTX_get(ctx);
201         v=BN_CTX_get(ctx);
202         
203         EC_GROUP_get_order(group,order,ctx);
204         pub_key = EC_KEY_get0_public_key(ec);
205         if (BN_is_zero(sig->s) || BN_is_zero(sig->r) ||
206                 (BN_cmp(sig->s,order)>=1) || (BN_cmp(sig->r,order)>=1)) 
207                 {
208                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_DO_VERIFY,GOST_R_SIGNATURE_PARTS_GREATER_THAN_Q);
209                 goto err;
210
211                 }
212         md = hashsum2bn(dgst);
213
214         BN_mod(e,md,order,ctx);
215 #ifdef DEBUG_SIGN
216         fprintf(stderr,"digest as bignum: ");
217         BN_print_fp(stderr,md);
218         fprintf(stderr,"\ndigest mod q: ");
219         BN_print_fp(stderr,e);
220 #endif  
221         if (BN_is_zero(e)) BN_one(e);
222         v=BN_mod_inverse(v,e,order,ctx);
223         BN_mod_mul(z1,sig->s,v,order,ctx);
224         BN_sub(tmp,order,sig->r);
225         BN_mod_mul(z2,tmp,v,order,ctx);
226 #ifdef DEBUG_SIGN
227         fprintf(stderr,"\nInverted digest value: ");
228         BN_print_fp(stderr,v);
229         fprintf(stderr,"\nz1: ");
230         BN_print_fp(stderr,z1);
231         fprintf(stderr,"\nz2: ");
232         BN_print_fp(stderr,z2);
233 #endif  
234         C = EC_POINT_new(group);
235         if (!EC_POINT_mul(group,C,z1,pub_key,z2,ctx)) 
236                 {       
237                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_DO_VERIFY,ERR_R_EC_LIB);
238                 goto err;
239                 }       
240         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(group,C,X,NULL,ctx)) 
241                 {
242                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_DO_VERIFY,ERR_R_EC_LIB);
243                 goto err;
244                 }
245         BN_mod(R,X,order,ctx);
246 #ifdef DEBUG_SIGN
247         fprintf(stderr,"\nX=");
248         BN_print_fp(stderr,X);
249         fprintf(stderr,"\nX mod q=");
250         BN_print_fp(stderr,R);
251         fprintf(stderr,"\n");
252 #endif  
253         if (BN_cmp(R,sig->r)!=0)
254                 {
255                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_DO_VERIFY,GOST_R_SIGNATURE_MISMATCH);
256                 }
257         else
258                 {
259                 ok = 1;
260                 }
261         err:
262         EC_POINT_free(C);
263         BN_CTX_end(ctx);
264         BN_CTX_free(ctx);
265         BN_free(md);
266         return ok;
267         }
268 /*
269  * Computes GOST R 34.10-2001 public key
270  *
271  *
272  */ 
273 int gost2001_compute_public(EC_KEY *ec) 
274         {
275         const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(ec);
276         EC_POINT *pub_key=NULL;
277         const BIGNUM *priv_key=NULL;
278         BN_CTX *ctx=NULL;
279         int ok=0;
280
281         if (!group)
282                 {
283                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_COMPUTE_PUBLIC,GOST_R_KEY_IS_NOT_INITIALIZED);
284                 return 0;
285                 }       
286         ctx=BN_CTX_new();
287         BN_CTX_start(ctx);
288         if (!(priv_key=EC_KEY_get0_private_key(ec))) 
289                 {
290                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_COMPUTE_PUBLIC,ERR_R_EC_LIB);
291                 goto err;
292                 }       
293
294         pub_key = EC_POINT_new(group);
295         if (!EC_POINT_mul(group,pub_key,priv_key,NULL,NULL,ctx)) 
296                 {
297                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_COMPUTE_PUBLIC,ERR_R_EC_LIB);
298                 goto err;
299                 }       
300         if (!EC_KEY_set_public_key(ec,pub_key))
301                 {
302                 GOSTerr(GOST_F_GOST2001_COMPUTE_PUBLIC,ERR_R_EC_LIB);
303                 goto err;
304                 }       
305         ok = 256;
306         err:
307         BN_CTX_end(ctx);
308         EC_POINT_free(pub_key);
309         BN_CTX_free(ctx);
310         return ok;
311         }
312 /*
313  * 
314  * Generates GOST R 34.10-2001 keypair
315  *
316  *
317  */ 
318 int gost2001_keygen(EC_KEY *ec)
319         {
320         BIGNUM *order = BN_new(),*d=BN_new();
321         const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(ec);
322         EC_GROUP_get_order(group,order,NULL);
323         
324         do 
325                 {
326                 if (!BN_rand_range(d,order)) 
327                         {
328                         GOSTerr(GOST_F_GOST2001_KEYGEN,GOST_R_RANDOM_NUMBER_GENERATOR_FAILED);
329                         BN_free(d);
330                         BN_free(order);
331                         return 0;
332                         }       
333                 }
334         while (BN_is_zero(d));
335         EC_KEY_set_private_key(ec,d);
336         BN_free(d);
337         BN_free(order);
338         return gost2001_compute_public(ec);
339         }
340