Add more complete support for libctx/propq in the EC code
[openssl.git] / crypto / ec / ec_key.c
index dbd91d6f698ad7a5b5c9c5953d315e51c28a1946..359e034ed9f5719cf9951b183c89dec7f6e3f377 100644 (file)
-/* crypto/ec/ec_key.c */
 /*
- * Written by Nils Larsch for the OpenSSL project.
- */
-/* ====================================================================
- * Copyright (c) 1998-2005 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
- *
- * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
- * modification, are permitted provided that the following conditions
- * are met:
- *
- * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
- *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
- *
- * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
- *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
- *    the documentation and/or other materials provided with the
- *    distribution.
- *
- * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
- *    software must display the following acknowledgment:
- *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
- *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
- *
- * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
- *    endorse or promote products derived from this software without
- *    prior written permission. For written permission, please contact
- *    openssl-core@openssl.org.
- *
- * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
- *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
- *    permission of the OpenSSL Project.
- *
- * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
- *    acknowledgment:
- *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
- *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
- *
- * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
- * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
- * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
- * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
- * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
- * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
- * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
- * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
- * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
- * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
- * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
- * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
- * ====================================================================
- *
- * This product includes cryptographic software written by Eric Young
- * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
- * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
+ * Copyright 2002-2020 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
+ * Copyright (c) 2002, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved
  *
+ * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
+ * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
+ * in the file LICENSE in the source distribution or at
+ * https://www.openssl.org/source/license.html
  */
-/* ====================================================================
- * Copyright 2002 Sun Microsystems, Inc. ALL RIGHTS RESERVED.
- * Portions originally developed by SUN MICROSYSTEMS, INC., and
- * contributed to the OpenSSL project.
+
+/*
+ * ECDSA low level APIs are deprecated for public use, but still ok for
+ * internal use.
  */
+#include "internal/deprecated.h"
 
+#include "internal/cryptlib.h"
 #include <string.h>
-#include "ec_lcl.h"
+#include "ec_local.h"
+#include "internal/refcount.h"
 #include <openssl/err.h>
+#include <openssl/engine.h>
+#include <openssl/self_test.h>
+#include "crypto/bn.h"
+
+static int ecdsa_keygen_pairwise_test(EC_KEY *eckey, OSSL_CALLBACK *cb,
+                                      void *cbarg);
 
+#ifndef FIPS_MODULE
 EC_KEY *EC_KEY_new(void)
 {
-    EC_KEY *ret;
-
-    ret = OPENSSL_malloc(sizeof(EC_KEY));
-    if (ret == NULL) {
-        ECerr(EC_F_EC_KEY_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
-        return (NULL);
-    }
+    return ec_key_new_method_int(NULL, NULL, NULL);
+}
+#endif
 
-    ret->version = 1;
-    ret->flags = 0;
-    ret->group = NULL;
-    ret->pub_key = NULL;
-    ret->priv_key = NULL;
-    ret->enc_flag = 0;
-    ret->conv_form = POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED;
-    ret->references = 1;
-    ret->method_data = NULL;
-    return (ret);
+EC_KEY *EC_KEY_new_with_libctx(OPENSSL_CTX *ctx, const char *propq)
+{
+    return ec_key_new_method_int(ctx, propq, NULL);
 }
 
-EC_KEY *EC_KEY_new_by_curve_name(int nid)
+EC_KEY *EC_KEY_new_by_curve_name_with_libctx(OPENSSL_CTX *ctx,
+                                             const char *propq, int nid)
 {
-    EC_KEY *ret = EC_KEY_new();
+    EC_KEY *ret = EC_KEY_new_with_libctx(ctx, propq);
     if (ret == NULL)
         return NULL;
-    ret->group = EC_GROUP_new_by_curve_name(nid);
+    ret->group = EC_GROUP_new_by_curve_name_with_libctx(ctx, propq, nid);
     if (ret->group == NULL) {
         EC_KEY_free(ret);
         return NULL;
     }
+    if (ret->meth->set_group != NULL
+        && ret->meth->set_group(ret, ret->group) == 0) {
+        EC_KEY_free(ret);
+        return NULL;
+    }
     return ret;
 }
 
+#ifndef FIPS_MODULE
+EC_KEY *EC_KEY_new_by_curve_name(int nid)
+{
+    return EC_KEY_new_by_curve_name_with_libctx(NULL, NULL, nid);
+}
+#endif
+
 void EC_KEY_free(EC_KEY *r)
 {
     int i;
@@ -107,95 +71,124 @@ void EC_KEY_free(EC_KEY *r)
     if (r == NULL)
         return;
 
-    i = CRYPTO_add(&r->references, -1, CRYPTO_LOCK_EC);
-#ifdef REF_PRINT
-    REF_PRINT("EC_KEY", r);
-#endif
+    CRYPTO_DOWN_REF(&r->references, &i, r->lock);
+    REF_PRINT_COUNT("EC_KEY", r);
     if (i > 0)
         return;
-#ifdef REF_CHECK
-    if (i < 0) {
-        fprintf(stderr, "EC_KEY_free, bad reference count\n");
-        abort();
-    }
+    REF_ASSERT_ISNT(i < 0);
+
+    if (r->meth != NULL && r->meth->finish != NULL)
+        r->meth->finish(r);
+
+#if !defined(OPENSSL_NO_ENGINE) && !defined(FIPS_MODULE)
+    ENGINE_finish(r->engine);
 #endif
 
+    if (r->group && r->group->meth->keyfinish)
+        r->group->meth->keyfinish(r);
+
+#ifndef FIPS_MODULE
+    CRYPTO_free_ex_data(CRYPTO_EX_INDEX_EC_KEY, r, &r->ex_data);
+#endif
+    CRYPTO_THREAD_lock_free(r->lock);
     EC_GROUP_free(r->group);
     EC_POINT_free(r->pub_key);
-    if (r->priv_key != NULL)
-        BN_clear_free(r->priv_key);
-
-    EC_EX_DATA_free_all_data(&r->method_data);
+    BN_clear_free(r->priv_key);
+    OPENSSL_free(r->propq);
 
     OPENSSL_clear_free((void *)r, sizeof(EC_KEY));
 }
 
 EC_KEY *EC_KEY_copy(EC_KEY *dest, const EC_KEY *src)
 {
-    EC_EXTRA_DATA *d;
-
     if (dest == NULL || src == NULL) {
         ECerr(EC_F_EC_KEY_COPY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
         return NULL;
     }
+    if (src->meth != dest->meth) {
+        if (dest->meth->finish != NULL)
+            dest->meth->finish(dest);
+        if (dest->group && dest->group->meth->keyfinish)
+            dest->group->meth->keyfinish(dest);
+#if !defined(OPENSSL_NO_ENGINE) && !defined(FIPS_MODULE)
+        if (ENGINE_finish(dest->engine) == 0)
+            return 0;
+        dest->engine = NULL;
+#endif
+    }
+    dest->libctx = src->libctx;
     /* copy the parameters */
-    if (src->group) {
-        const EC_METHOD *meth = EC_GROUP_method_of(src->group);
+    if (src->group != NULL) {
         /* clear the old group */
         EC_GROUP_free(dest->group);
-        dest->group = EC_GROUP_new(meth);
+        dest->group = ec_group_new_with_libctx(src->libctx, src->propq,
+                                               src->group->meth);
         if (dest->group == NULL)
             return NULL;
         if (!EC_GROUP_copy(dest->group, src->group))
             return NULL;
-    }
-    /*  copy the public key */
-    if (src->pub_key && src->group) {
-        EC_POINT_free(dest->pub_key);
-        dest->pub_key = EC_POINT_new(src->group);
-        if (dest->pub_key == NULL)
-            return NULL;
-        if (!EC_POINT_copy(dest->pub_key, src->pub_key))
-            return NULL;
-    }
-    /* copy the private key */
-    if (src->priv_key) {
-        if (dest->priv_key == NULL) {
-            dest->priv_key = BN_new();
-            if (dest->priv_key == NULL)
+
+        /*  copy the public key */
+        if (src->pub_key != NULL) {
+            EC_POINT_free(dest->pub_key);
+            dest->pub_key = EC_POINT_new(src->group);
+            if (dest->pub_key == NULL)
+                return NULL;
+            if (!EC_POINT_copy(dest->pub_key, src->pub_key))
+                return NULL;
+        }
+        /* copy the private key */
+        if (src->priv_key != NULL) {
+            if (dest->priv_key == NULL) {
+                dest->priv_key = BN_new();
+                if (dest->priv_key == NULL)
+                    return NULL;
+            }
+            if (!BN_copy(dest->priv_key, src->priv_key))
+                return NULL;
+            if (src->group->meth->keycopy
+                && src->group->meth->keycopy(dest, src) == 0)
                 return NULL;
         }
-        if (!BN_copy(dest->priv_key, src->priv_key))
-            return NULL;
     }
-    /* copy method/extra data */
-    EC_EX_DATA_free_all_data(&dest->method_data);
 
-    for (d = src->method_data; d != NULL; d = d->next) {
-        void *t = d->dup_func(d->data);
-
-        if (t == NULL)
-            return 0;
-        if (!EC_EX_DATA_set_data
-            (&dest->method_data, t, d->dup_func, d->free_func,
-             d->clear_free_func))
-            return 0;
-    }
 
     /* copy the rest */
     dest->enc_flag = src->enc_flag;
     dest->conv_form = src->conv_form;
     dest->version = src->version;
     dest->flags = src->flags;
+#ifndef FIPS_MODULE
+    if (!CRYPTO_dup_ex_data(CRYPTO_EX_INDEX_EC_KEY,
+                            &dest->ex_data, &src->ex_data))
+        return NULL;
+#endif
+
+    if (src->meth != dest->meth) {
+#if !defined(OPENSSL_NO_ENGINE) && !defined(FIPS_MODULE)
+        if (src->engine != NULL && ENGINE_init(src->engine) == 0)
+            return NULL;
+        dest->engine = src->engine;
+#endif
+        dest->meth = src->meth;
+    }
+
+    if (src->meth->copy != NULL && src->meth->copy(dest, src) == 0)
+        return NULL;
+
+    dest->dirty_cnt++;
 
     return dest;
 }
 
 EC_KEY *EC_KEY_dup(const EC_KEY *ec_key)
 {
-    EC_KEY *ret = EC_KEY_new();
+    EC_KEY *ret = ec_key_new_method_int(ec_key->libctx, ec_key->propq,
+                                        ec_key->engine);
+
     if (ret == NULL)
         return NULL;
+
     if (EC_KEY_copy(ret, ec_key) == NULL) {
         EC_KEY_free(ret);
         return NULL;
@@ -205,144 +198,376 @@ EC_KEY *EC_KEY_dup(const EC_KEY *ec_key)
 
 int EC_KEY_up_ref(EC_KEY *r)
 {
-    int i = CRYPTO_add(&r->references, 1, CRYPTO_LOCK_EC);
-#ifdef REF_PRINT
-    REF_PRINT("EC_KEY", r);
-#endif
-#ifdef REF_CHECK
-    if (i < 2) {
-        fprintf(stderr, "EC_KEY_up, bad reference count\n");
-        abort();
-    }
-#endif
+    int i;
+
+    if (CRYPTO_UP_REF(&r->references, &i, r->lock) <= 0)
+        return 0;
+
+    REF_PRINT_COUNT("EC_KEY", r);
+    REF_ASSERT_ISNT(i < 2);
     return ((i > 1) ? 1 : 0);
 }
 
-int EC_KEY_generate_key(EC_KEY *eckey)
+ENGINE *EC_KEY_get0_engine(const EC_KEY *eckey)
 {
-    int ok = 0;
-    BN_CTX *ctx = NULL;
-    BIGNUM *priv_key = NULL, *order = NULL;
-    EC_POINT *pub_key = NULL;
+    return eckey->engine;
+}
 
-    if (!eckey || !eckey->group) {
+int EC_KEY_generate_key(EC_KEY *eckey)
+{
+    if (eckey == NULL || eckey->group == NULL) {
         ECerr(EC_F_EC_KEY_GENERATE_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
         return 0;
     }
+    if (eckey->meth->keygen != NULL) {
+        int ret;
 
-    if ((order = BN_new()) == NULL)
-        goto err;
-    if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
+        ret = eckey->meth->keygen(eckey);
+        if (ret == 1)
+            eckey->dirty_cnt++;
+
+        return ret;
+    }
+    ECerr(EC_F_EC_KEY_GENERATE_KEY, EC_R_OPERATION_NOT_SUPPORTED);
+    return 0;
+}
+
+int ossl_ec_key_gen(EC_KEY *eckey)
+{
+    int ret;
+
+    ret = eckey->group->meth->keygen(eckey);
+
+    if (ret == 1)
+        eckey->dirty_cnt++;
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * ECC Key generation.
+ * See SP800-56AR3 5.6.1.2.2 "Key Pair Generation by Testing Candidates"
+ *
+ * Params:
+ *     libctx A context containing an optional self test callback.
+ *     eckey An EC key object that contains domain params. The generated keypair
+ *           is stored in this object.
+ *     pairwise_test Set to non zero to perform a pairwise test. If the test
+ *                   fails then the keypair is not generated,
+ * Returns 1 if the keypair was generated or 0 otherwise.
+ */
+int ec_generate_key(OPENSSL_CTX *libctx, EC_KEY *eckey, int pairwise_test)
+{
+    int ok = 0;
+    BIGNUM *priv_key = NULL;
+    const BIGNUM *order = NULL;
+    EC_POINT *pub_key = NULL;
+    const EC_GROUP *group = eckey->group;
+    BN_CTX *ctx = BN_CTX_secure_new_ex(eckey->libctx);
+
+    if (ctx == NULL)
         goto err;
 
     if (eckey->priv_key == NULL) {
-        priv_key = BN_new();
+        priv_key = BN_secure_new();
         if (priv_key == NULL)
             goto err;
     } else
         priv_key = eckey->priv_key;
 
-    if (!EC_GROUP_get_order(eckey->group, order, ctx))
+    /*
+     * Steps (1-2): Check domain parameters and security strength.
+     * These steps must be done by the user. This would need to be
+     * stated in the security policy.
+     */
+
+    order = EC_GROUP_get0_order(group);
+    if (order == NULL)
         goto err;
 
+    /*
+     * Steps (3-7): priv_key = DRBG_RAND(order_n_bits) (range [1, n-1]).
+     * Although this is slightly different from the standard, it is effectively
+     * equivalent as it gives an unbiased result ranging from 1..n-1. It is also
+     * faster as the standard needs to retry more often. Also doing
+     * 1 + rand[0..n-2] would effect the way that tests feed dummy entropy into
+     * rand so the simpler backward compatible method has been used here.
+     */
     do
-        if (!BN_rand_range(priv_key, order))
+        if (!BN_priv_rand_range_ex(priv_key, order, ctx))
             goto err;
     while (BN_is_zero(priv_key)) ;
 
     if (eckey->pub_key == NULL) {
-        pub_key = EC_POINT_new(eckey->group);
+        pub_key = EC_POINT_new(group);
         if (pub_key == NULL)
             goto err;
     } else
         pub_key = eckey->pub_key;
 
-    if (!EC_POINT_mul(eckey->group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx))
+    /* Step (8) : pub_key = priv_key * G (where G is a point on the curve) */
+    if (!EC_POINT_mul(group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx))
         goto err;
 
     eckey->priv_key = priv_key;
     eckey->pub_key = pub_key;
+    priv_key = NULL;
+    pub_key = NULL;
+
+    eckey->dirty_cnt++;
+
+#ifdef FIPS_MODULE
+    pairwise_test = 1;
+#endif /* FIPS_MODULE */
 
     ok = 1;
+    if (pairwise_test) {
+        OSSL_CALLBACK *cb = NULL;
+        void *cbarg = NULL;
 
- err:
-    if (order)
-        BN_free(order);
-    if (eckey->pub_key == NULL)
-        EC_POINT_free(pub_key);
-    if (priv_key != NULL && eckey->priv_key == NULL)
-        BN_free(priv_key);
-    if (ctx != NULL)
-        BN_CTX_free(ctx);
-    return (ok);
+        OSSL_SELF_TEST_get_callback(libctx, &cb, &cbarg);
+        ok = ecdsa_keygen_pairwise_test(eckey, cb, cbarg);
+    }
+err:
+    /* Step (9): If there is an error return an invalid keypair. */
+    if (!ok) {
+        BN_clear(eckey->priv_key);
+        if (eckey->pub_key != NULL)
+            EC_POINT_set_to_infinity(group, eckey->pub_key);
+    }
+
+    EC_POINT_free(pub_key);
+    BN_clear_free(priv_key);
+    BN_CTX_free(ctx);
+    return ok;
+}
+
+int ec_key_simple_generate_key(EC_KEY *eckey)
+{
+    return ec_generate_key(NULL, eckey, 0);
+}
+
+int ec_key_simple_generate_public_key(EC_KEY *eckey)
+{
+    int ret;
+
+    /*
+     * See SP800-56AR3 5.6.1.2.2: Step (8)
+     * pub_key = priv_key * G (where G is a point on the curve)
+     */
+    ret = EC_POINT_mul(eckey->group, eckey->pub_key, eckey->priv_key, NULL,
+                       NULL, NULL);
+
+    if (ret == 1)
+        eckey->dirty_cnt++;
+
+    return ret;
 }
 
 int EC_KEY_check_key(const EC_KEY *eckey)
 {
-    int ok = 0;
-    BN_CTX *ctx = NULL;
-    const BIGNUM *order = NULL;
+    if (eckey == NULL || eckey->group == NULL || eckey->pub_key == NULL) {
+        ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
+        return 0;
+    }
+
+    if (eckey->group->meth->keycheck == NULL) {
+        ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
+        return 0;
+    }
+
+    return eckey->group->meth->keycheck(eckey);
+}
+
+/*
+ * Check the range of the EC public key.
+ * See SP800-56A R3 Section 5.6.2.3.3 (Part 2)
+ * i.e.
+ *  - If q = odd prime p: Verify that xQ and yQ are integers in the
+ *    interval[0, p - 1], OR
+ *  - If q = 2m: Verify that xQ and yQ are bit strings of length m bits.
+ * Returns 1 if the public key has a valid range, otherwise it returns 0.
+ */
+static int ec_key_public_range_check(BN_CTX *ctx, const EC_KEY *key)
+{
+    int ret = 0;
+    BIGNUM *x, *y;
+
+    BN_CTX_start(ctx);
+    x = BN_CTX_get(ctx);
+    y = BN_CTX_get(ctx);
+    if (y == NULL)
+        goto err;
+
+    if (!EC_POINT_get_affine_coordinates(key->group, key->pub_key, x, y, ctx))
+        goto err;
+
+    if (EC_GROUP_get_field_type(key->group) == NID_X9_62_prime_field) {
+        if (BN_is_negative(x)
+            || BN_cmp(x, key->group->field) >= 0
+            || BN_is_negative(y)
+            || BN_cmp(y, key->group->field) >= 0) {
+            goto err;
+        }
+    } else {
+        int m = EC_GROUP_get_degree(key->group);
+        if (BN_num_bits(x) > m || BN_num_bits(y) > m) {
+            goto err;
+        }
+    }
+    ret = 1;
+err:
+    BN_CTX_end(ctx);
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * ECC Key validation as specified in SP800-56A R3.
+ * Section 5.6.2.3.3 ECC Full Public-Key Validation.
+ */
+int ec_key_public_check(const EC_KEY *eckey, BN_CTX *ctx)
+{
+    int ret = 0;
     EC_POINT *point = NULL;
+    const BIGNUM *order = NULL;
 
-    if (!eckey || !eckey->group || !eckey->pub_key) {
-        ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
+    if (eckey == NULL || eckey->group == NULL || eckey->pub_key == NULL) {
+        ECerr(0, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
         return 0;
     }
 
+    /* 5.6.2.3.3 (Step 1): Q != infinity */
     if (EC_POINT_is_at_infinity(eckey->group, eckey->pub_key)) {
-        ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, EC_R_POINT_AT_INFINITY);
-        goto err;
+        ECerr(0, EC_R_POINT_AT_INFINITY);
+        return 0;
     }
 
-    if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
-        goto err;
-    if ((point = EC_POINT_new(eckey->group)) == NULL)
+    point = EC_POINT_new(eckey->group);
+    if (point == NULL)
+        return 0;
+
+    /* 5.6.2.3.3 (Step 2) Test if the public key is in range */
+    if (!ec_key_public_range_check(ctx, eckey)) {
+        ECerr(0, EC_R_COORDINATES_OUT_OF_RANGE);
         goto err;
+    }
 
-    /* testing whether the pub_key is on the elliptic curve */
-    if (!EC_POINT_is_on_curve(eckey->group, eckey->pub_key, ctx)) {
-        ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, EC_R_POINT_IS_NOT_ON_CURVE);
+    /* 5.6.2.3.3 (Step 3) is the pub_key on the elliptic curve */
+    if (EC_POINT_is_on_curve(eckey->group, eckey->pub_key, ctx) <= 0) {
+        ECerr(0, EC_R_POINT_IS_NOT_ON_CURVE);
         goto err;
     }
-    /* testing whether pub_key * order is the point at infinity */
+
     order = eckey->group->order;
     if (BN_is_zero(order)) {
-        ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, EC_R_INVALID_GROUP_ORDER);
+        ECerr(0, EC_R_INVALID_GROUP_ORDER);
         goto err;
     }
+    /* 5.6.2.3.3 (Step 4) : pub_key * order is the point at infinity. */
     if (!EC_POINT_mul(eckey->group, point, NULL, eckey->pub_key, order, ctx)) {
-        ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_EC_LIB);
+        ECerr(0, ERR_R_EC_LIB);
         goto err;
     }
     if (!EC_POINT_is_at_infinity(eckey->group, point)) {
-        ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, EC_R_WRONG_ORDER);
+        ECerr(0, EC_R_WRONG_ORDER);
         goto err;
     }
-    /*
-     * in case the priv_key is present : check if generator * priv_key ==
-     * pub_key
-     */
-    if (eckey->priv_key) {
-        if (BN_cmp(eckey->priv_key, order) >= 0) {
-            ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, EC_R_WRONG_ORDER);
-            goto err;
-        }
-        if (!EC_POINT_mul(eckey->group, point, eckey->priv_key,
-                          NULL, NULL, ctx)) {
-            ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_EC_LIB);
-            goto err;
-        }
-        if (EC_POINT_cmp(eckey->group, point, eckey->pub_key, ctx) != 0) {
-            ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, EC_R_INVALID_PRIVATE_KEY);
+    ret = 1;
+err:
+    EC_POINT_free(point);
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * ECC Key validation as specified in SP800-56A R3.
+ * Section 5.6.2.1.2 Owner Assurance of Private-Key Validity
+ * The private key is in the range [1, order-1]
+ */
+int ec_key_private_check(const EC_KEY *eckey)
+{
+    if (eckey == NULL || eckey->group == NULL || eckey->priv_key == NULL) {
+        ECerr(0, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
+        return 0;
+    }
+    if (BN_cmp(eckey->priv_key, BN_value_one()) < 0
+        || BN_cmp(eckey->priv_key, eckey->group->order) >= 0) {
+        ECerr(0, EC_R_INVALID_PRIVATE_KEY);
+        return 0;
+    }
+    return 1;
+}
+
+/*
+ * ECC Key validation as specified in SP800-56A R3.
+ * Section 5.6.2.1.4 Owner Assurance of Pair-wise Consistency (b)
+ * Check if generator * priv_key = pub_key
+ */
+int ec_key_pairwise_check(const EC_KEY *eckey, BN_CTX *ctx)
+{
+    int ret = 0;
+    EC_POINT *point = NULL;
+
+    if (eckey == NULL
+       || eckey->group == NULL
+       || eckey->pub_key == NULL
+       || eckey->priv_key == NULL) {
+        ECerr(0, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
+        return 0;
+    }
+
+    point = EC_POINT_new(eckey->group);
+    if (point == NULL)
+        goto err;
+
+
+    if (!EC_POINT_mul(eckey->group, point, eckey->priv_key, NULL, NULL, ctx)) {
+        ECerr(0, ERR_R_EC_LIB);
+        goto err;
+    }
+    if (EC_POINT_cmp(eckey->group, point, eckey->pub_key, ctx) != 0) {
+        ECerr(0, EC_R_INVALID_PRIVATE_KEY);
+        goto err;
+    }
+    ret = 1;
+err:
+    EC_POINT_free(point);
+    return ret;
+}
+
+
+/*
+ * ECC Key validation as specified in SP800-56A R3.
+ *    Section 5.6.2.3.3 ECC Full Public-Key Validation
+ *    Section 5.6.2.1.2 Owner Assurance of Private-Key Validity
+ *    Section 5.6.2.1.4 Owner Assurance of Pair-wise Consistency
+ * NOTES:
+ *    Before calling this method in fips mode, there should be an assurance that
+ *    an approved elliptic-curve group is used.
+ * Returns 1 if the key is valid, otherwise it returns 0.
+ */
+int ec_key_simple_check_key(const EC_KEY *eckey)
+{
+    int ok = 0;
+    BN_CTX *ctx = NULL;
+
+    if (eckey == NULL) {
+        ECerr(0, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
+        return 0;
+    }
+    if ((ctx = BN_CTX_new_ex(eckey->libctx)) == NULL)
+        return 0;
+
+    if (!ec_key_public_check(eckey, ctx))
+        goto err;
+
+    if (eckey->priv_key != NULL) {
+        if (!ec_key_private_check(eckey)
+            || !ec_key_pairwise_check(eckey, ctx))
             goto err;
-        }
     }
     ok = 1;
- err:
-    if (ctx != NULL)
-        BN_CTX_free(ctx);
-    EC_POINT_free(point);
-    return (ok);
+err:
+    BN_CTX_free(ctx);
+    return ok;
 }
 
 int EC_KEY_set_public_key_affine_coordinates(EC_KEY *key, BIGNUM *x,
@@ -351,59 +576,44 @@ int EC_KEY_set_public_key_affine_coordinates(EC_KEY *key, BIGNUM *x,
     BN_CTX *ctx = NULL;
     BIGNUM *tx, *ty;
     EC_POINT *point = NULL;
-    int ok = 0, tmp_nid, is_char_two = 0;
+    int ok = 0;
 
-    if (!key || !key->group || !x || !y) {
+    if (key == NULL || key->group == NULL || x == NULL || y == NULL) {
         ECerr(EC_F_EC_KEY_SET_PUBLIC_KEY_AFFINE_COORDINATES,
               ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
         return 0;
     }
-    ctx = BN_CTX_new();
-    if (!ctx)
-        goto err;
+    ctx = BN_CTX_new_ex(key->libctx);
+    if (ctx == NULL)
+        return 0;
 
+    BN_CTX_start(ctx);
     point = EC_POINT_new(key->group);
 
-    if (!point)
+    if (point == NULL)
         goto err;
 
-    tmp_nid = EC_METHOD_get_field_type(EC_GROUP_method_of(key->group));
-
-    if (tmp_nid == NID_X9_62_characteristic_two_field)
-        is_char_two = 1;
-
     tx = BN_CTX_get(ctx);
     ty = BN_CTX_get(ctx);
-#ifndef OPENSSL_NO_EC2M
-    if (is_char_two) {
-        if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GF2m(key->group, point,
-                                                  x, y, ctx))
-            goto err;
-        if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GF2m(key->group, point,
-                                                  tx, ty, ctx))
-            goto err;
-    } else
-#endif
-    {
-        if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(key->group, point,
-                                                 x, y, ctx))
-            goto err;
-        if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(key->group, point,
-                                                 tx, ty, ctx))
-            goto err;
-    }
+    if (ty == NULL)
+        goto err;
+
+    if (!EC_POINT_set_affine_coordinates(key->group, point, x, y, ctx))
+        goto err;
+    if (!EC_POINT_get_affine_coordinates(key->group, point, tx, ty, ctx))
+        goto err;
+
     /*
-     * Check if retrieved coordinates match originals and are less than field
-     * order: if not values are out of range.
+     * Check if retrieved coordinates match originals. The range check is done
+     * inside EC_KEY_check_key().
      */
-    if (BN_cmp(x, tx) || BN_cmp(y, ty)
-        || (BN_cmp(x, key->group->field) >= 0)
-        || (BN_cmp(y, key->group->field) >= 0)) {
+    if (BN_cmp(x, tx) || BN_cmp(y, ty)) {
         ECerr(EC_F_EC_KEY_SET_PUBLIC_KEY_AFFINE_COORDINATES,
               EC_R_COORDINATES_OUT_OF_RANGE);
         goto err;
     }
 
+    /* EC_KEY_set_public_key updates dirty_cnt */
     if (!EC_KEY_set_public_key(key, point))
         goto err;
 
@@ -413,13 +623,23 @@ int EC_KEY_set_public_key_affine_coordinates(EC_KEY *key, BIGNUM *x,
     ok = 1;
 
  err:
-    if (ctx)
-        BN_CTX_free(ctx);
+    BN_CTX_end(ctx);
+    BN_CTX_free(ctx);
     EC_POINT_free(point);
     return ok;
 
 }
 
+OPENSSL_CTX *ec_key_get_libctx(const EC_KEY *key)
+{
+    return key->libctx;
+}
+
+const char *ec_key_get0_propq(const EC_KEY *key)
+{
+    return key->propq;
+}
+
 const EC_GROUP *EC_KEY_get0_group(const EC_KEY *key)
 {
     return key->group;
@@ -427,8 +647,11 @@ const EC_GROUP *EC_KEY_get0_group(const EC_KEY *key)
 
 int EC_KEY_set_group(EC_KEY *key, const EC_GROUP *group)
 {
+    if (key->meth->set_group != NULL && key->meth->set_group(key, group) == 0)
+        return 0;
     EC_GROUP_free(key->group);
     key->group = EC_GROUP_dup(group);
+    key->dirty_cnt++;
     return (key->group == NULL) ? 0 : 1;
 }
 
@@ -439,10 +662,87 @@ const BIGNUM *EC_KEY_get0_private_key(const EC_KEY *key)
 
 int EC_KEY_set_private_key(EC_KEY *key, const BIGNUM *priv_key)
 {
-    if (key->priv_key)
-        BN_clear_free(key->priv_key);
-    key->priv_key = BN_dup(priv_key);
-    return (key->priv_key == NULL) ? 0 : 1;
+    int fixed_top;
+    const BIGNUM *order = NULL;
+    BIGNUM *tmp_key = NULL;
+
+    if (key->group == NULL || key->group->meth == NULL)
+        return 0;
+
+    /*
+     * Not only should key->group be set, but it should also be in a valid
+     * fully initialized state.
+     *
+     * Specifically, to operate in constant time, we need that the group order
+     * is set, as we use its length as the fixed public size of any scalar used
+     * as an EC private key.
+     */
+    order = EC_GROUP_get0_order(key->group);
+    if (order == NULL || BN_is_zero(order))
+        return 0; /* This should never happen */
+
+    if (key->group->meth->set_private != NULL
+        && key->group->meth->set_private(key, priv_key) == 0)
+        return 0;
+    if (key->meth->set_private != NULL
+        && key->meth->set_private(key, priv_key) == 0)
+        return 0;
+
+    /*
+     * We should never leak the bit length of the secret scalar in the key,
+     * so we always set the `BN_FLG_CONSTTIME` flag on the internal `BIGNUM`
+     * holding the secret scalar.
+     *
+     * This is important also because `BN_dup()` (and `BN_copy()`) do not
+     * propagate the `BN_FLG_CONSTTIME` flag from the source `BIGNUM`, and
+     * this brings an extra risk of inadvertently losing the flag, even when
+     * the caller specifically set it.
+     *
+     * The propagation has been turned on and off a few times in the past
+     * years because in some conditions has shown unintended consequences in
+     * some code paths, so at the moment we can't fix this in the BN layer.
+     *
+     * In `EC_KEY_set_private_key()` we can work around the propagation by
+     * manually setting the flag after `BN_dup()` as we know for sure that
+     * inside the EC module the `BN_FLG_CONSTTIME` is always treated
+     * correctly and should not generate unintended consequences.
+     *
+     * Setting the BN_FLG_CONSTTIME flag alone is never enough, we also have
+     * to preallocate the BIGNUM internal buffer to a fixed public size big
+     * enough that operations performed during the processing never trigger
+     * a realloc which would leak the size of the scalar through memory
+     * accesses.
+     *
+     * Fixed Length
+     * ------------
+     *
+     * The order of the large prime subgroup of the curve is our choice for
+     * a fixed public size, as that is generally the upper bound for
+     * generating a private key in EC cryptosystems and should fit all valid
+     * secret scalars.
+     *
+     * For preallocating the BIGNUM storage we look at the number of "words"
+     * required for the internal representation of the order, and we
+     * preallocate 2 extra "words" in case any of the subsequent processing
+     * might temporarily overflow the order length.
+     */
+    tmp_key = BN_dup(priv_key);
+    if (tmp_key == NULL)
+        return 0;
+
+    BN_set_flags(tmp_key, BN_FLG_CONSTTIME);
+
+    fixed_top = bn_get_top(order) + 2;
+    if (bn_wexpand(tmp_key, fixed_top) == NULL) {
+        BN_clear_free(tmp_key);
+        return 0;
+    }
+
+    BN_clear_free(key->priv_key);
+    key->priv_key = tmp_key;
+    key->dirty_cnt++;
+
+    return 1;
 }
 
 const EC_POINT *EC_KEY_get0_public_key(const EC_KEY *key)
@@ -452,8 +752,12 @@ const EC_POINT *EC_KEY_get0_public_key(const EC_KEY *key)
 
 int EC_KEY_set_public_key(EC_KEY *key, const EC_POINT *pub_key)
 {
+    if (key->meth->set_public != NULL
+        && key->meth->set_public(key, pub_key) == 0)
+        return 0;
     EC_POINT_free(key->pub_key);
     key->pub_key = EC_POINT_dup(pub_key, key->group);
+    key->dirty_cnt++;
     return (key->pub_key == NULL) ? 0 : 1;
 }
 
@@ -479,53 +783,20 @@ void EC_KEY_set_conv_form(EC_KEY *key, point_conversion_form_t cform)
         EC_GROUP_set_point_conversion_form(key->group, cform);
 }
 
-void *EC_KEY_get_key_method_data(EC_KEY *key,
-                                 void *(*dup_func) (void *),
-                                 void (*free_func) (void *),
-                                 void (*clear_free_func) (void *))
-{
-    void *ret;
-
-    CRYPTO_r_lock(CRYPTO_LOCK_EC);
-    ret =
-        EC_EX_DATA_get_data(key->method_data, dup_func, free_func,
-                            clear_free_func);
-    CRYPTO_r_unlock(CRYPTO_LOCK_EC);
-
-    return ret;
-}
-
-void *EC_KEY_insert_key_method_data(EC_KEY *key, void *data,
-                                    void *(*dup_func) (void *),
-                                    void (*free_func) (void *),
-                                    void (*clear_free_func) (void *))
-{
-    EC_EXTRA_DATA *ex_data;
-
-    CRYPTO_w_lock(CRYPTO_LOCK_EC);
-    ex_data =
-        EC_EX_DATA_get_data(key->method_data, dup_func, free_func,
-                            clear_free_func);
-    if (ex_data == NULL)
-        EC_EX_DATA_set_data(&key->method_data, data, dup_func, free_func,
-                            clear_free_func);
-    CRYPTO_w_unlock(CRYPTO_LOCK_EC);
-
-    return ex_data;
-}
-
 void EC_KEY_set_asn1_flag(EC_KEY *key, int flag)
 {
     if (key->group != NULL)
         EC_GROUP_set_asn1_flag(key->group, flag);
 }
 
+#ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED_3_0
 int EC_KEY_precompute_mult(EC_KEY *key, BN_CTX *ctx)
 {
     if (key->group == NULL)
         return 0;
     return EC_GROUP_precompute_mult(key->group, ctx);
 }
+#endif
 
 int EC_KEY_get_flags(const EC_KEY *key)
 {
@@ -535,9 +806,183 @@ int EC_KEY_get_flags(const EC_KEY *key)
 void EC_KEY_set_flags(EC_KEY *key, int flags)
 {
     key->flags |= flags;
+    key->dirty_cnt++;
 }
 
 void EC_KEY_clear_flags(EC_KEY *key, int flags)
 {
     key->flags &= ~flags;
+    key->dirty_cnt++;
+}
+
+size_t EC_KEY_key2buf(const EC_KEY *key, point_conversion_form_t form,
+                        unsigned char **pbuf, BN_CTX *ctx)
+{
+    if (key == NULL || key->pub_key == NULL || key->group == NULL)
+        return 0;
+    return EC_POINT_point2buf(key->group, key->pub_key, form, pbuf, ctx);
+}
+
+int EC_KEY_oct2key(EC_KEY *key, const unsigned char *buf, size_t len,
+                   BN_CTX *ctx)
+{
+    if (key == NULL || key->group == NULL)
+        return 0;
+    if (key->pub_key == NULL)
+        key->pub_key = EC_POINT_new(key->group);
+    if (key->pub_key == NULL)
+        return 0;
+    if (EC_POINT_oct2point(key->group, key->pub_key, buf, len, ctx) == 0)
+        return 0;
+    key->dirty_cnt++;
+    /*
+     * Save the point conversion form.
+     * For non-custom curves the first octet of the buffer (excluding
+     * the last significant bit) contains the point conversion form.
+     * EC_POINT_oct2point() has already performed sanity checking of
+     * the buffer so we know it is valid.
+     */
+    if ((key->group->meth->flags & EC_FLAGS_CUSTOM_CURVE) == 0)
+        key->conv_form = (point_conversion_form_t)(buf[0] & ~0x01);
+    return 1;
+}
+
+size_t EC_KEY_priv2oct(const EC_KEY *eckey,
+                       unsigned char *buf, size_t len)
+{
+    if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL)
+        return 0;
+    if (eckey->group->meth->priv2oct == NULL) {
+        ECerr(EC_F_EC_KEY_PRIV2OCT, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
+        return 0;
+    }
+
+    return eckey->group->meth->priv2oct(eckey, buf, len);
+}
+
+size_t ec_key_simple_priv2oct(const EC_KEY *eckey,
+                              unsigned char *buf, size_t len)
+{
+    size_t buf_len;
+
+    buf_len = (EC_GROUP_order_bits(eckey->group) + 7) / 8;
+    if (eckey->priv_key == NULL)
+        return 0;
+    if (buf == NULL)
+        return buf_len;
+    else if (len < buf_len)
+        return 0;
+
+    /* Octetstring may need leading zeros if BN is to short */
+
+    if (BN_bn2binpad(eckey->priv_key, buf, buf_len) == -1) {
+        ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_PRIV2OCT, EC_R_BUFFER_TOO_SMALL);
+        return 0;
+    }
+
+    return buf_len;
+}
+
+int EC_KEY_oct2priv(EC_KEY *eckey, const unsigned char *buf, size_t len)
+{
+    int ret;
+
+    if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL)
+        return 0;
+    if (eckey->group->meth->oct2priv == NULL) {
+        ECerr(EC_F_EC_KEY_OCT2PRIV, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
+        return 0;
+    }
+    ret = eckey->group->meth->oct2priv(eckey, buf, len);
+    if (ret == 1)
+        eckey->dirty_cnt++;
+    return ret;
+}
+
+int ec_key_simple_oct2priv(EC_KEY *eckey, const unsigned char *buf, size_t len)
+{
+    if (eckey->priv_key == NULL)
+        eckey->priv_key = BN_secure_new();
+    if (eckey->priv_key == NULL) {
+        ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_OCT2PRIV, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
+        return 0;
+    }
+    eckey->priv_key = BN_bin2bn(buf, len, eckey->priv_key);
+    if (eckey->priv_key == NULL) {
+        ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_OCT2PRIV, ERR_R_BN_LIB);
+        return 0;
+    }
+    eckey->dirty_cnt++;
+    return 1;
+}
+
+size_t EC_KEY_priv2buf(const EC_KEY *eckey, unsigned char **pbuf)
+{
+    size_t len;
+    unsigned char *buf;
+
+    len = EC_KEY_priv2oct(eckey, NULL, 0);
+    if (len == 0)
+        return 0;
+    if ((buf = OPENSSL_malloc(len)) == NULL) {
+        ECerr(EC_F_EC_KEY_PRIV2BUF, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
+        return 0;
+    }
+    len = EC_KEY_priv2oct(eckey, buf, len);
+    if (len == 0) {
+        OPENSSL_free(buf);
+        return 0;
+    }
+    *pbuf = buf;
+    return len;
+}
+
+int EC_KEY_can_sign(const EC_KEY *eckey)
+{
+    if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL
+        || (eckey->group->meth->flags & EC_FLAGS_NO_SIGN))
+        return 0;
+    return 1;
+}
+
+/*
+ * FIPS 140-2 IG 9.9 AS09.33
+ * Perform a sign/verify operation.
+ *
+ * NOTE: When generating keys for key-agreement schemes - FIPS 140-2 IG 9.9
+ * states that no additional pairwise tests are required (apart from the tests
+ * specified in SP800-56A) when generating keys. Hence pairwise ECDH tests are
+ * omitted here.
+ */
+static int ecdsa_keygen_pairwise_test(EC_KEY *eckey, OSSL_CALLBACK *cb,
+                                      void *cbarg)
+{
+    int ret = 0;
+    unsigned char dgst[16] = {0};
+    int dgst_len = (int)sizeof(dgst);
+    ECDSA_SIG *sig = NULL;
+    OSSL_SELF_TEST *st = NULL;
+
+    st = OSSL_SELF_TEST_new(cb, cbarg);
+    if (st == NULL)
+        return 0;
+
+    OSSL_SELF_TEST_onbegin(st, OSSL_SELF_TEST_TYPE_PCT,
+                           OSSL_SELF_TEST_DESC_PCT_ECDSA);
+
+    sig = ECDSA_do_sign(dgst, dgst_len, eckey);
+    if (sig == NULL)
+        goto err;
+
+    OSSL_SELF_TEST_oncorrupt_byte(st, dgst);
+
+    if (ECDSA_do_verify(dgst, dgst_len, sig, eckey) != 1)
+        goto err;
+
+    ret = 1;
+err:
+    OSSL_SELF_TEST_onend(st, ret);
+    OSSL_SELF_TEST_free(st);
+    ECDSA_SIG_free(sig);
+    return ret;
 }