crypto/bn/bn_x931p.c

   1 /*
   2  * Copyright 2011-2021 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 #define OPENSSL_SUPPRESS_DEPRECATED
  11
  12 #include <stdio.h>
  13 #include <openssl/bn.h>
  14 #include "bn_local.h"
  15
  16 /* X9.31 routines for prime derivation */
  17
  18 /*
  19  * X9.31 prime derivation. This is used to generate the primes pi (p1, p2,
  20  * q1, q2) from a parameter Xpi by checking successive odd integers.
  21  */
  22
  23 static int bn_x931_derive_pi(BIGNUM *pi, const BIGNUM *Xpi, BN_CTX *ctx,
  24                              BN_GENCB *cb)
  25 {
  26     int i = 0, is_prime;
  27     if (!BN_copy(pi, Xpi))
  28         return 0;
  29     if (!BN_is_odd(pi) && !BN_add_word(pi, 1))
  30         return 0;
  31     for (;;) {
  32         i++;
  33         BN_GENCB_call(cb, 0, i);
  34         /* NB 27 MR is specified in X9.31 */
  35         is_prime = BN_check_prime(pi, ctx, cb);
  36         if (is_prime < 0)
  37             return 0;
  38         if (is_prime)
  39             break;
  40         if (!BN_add_word(pi, 2))
  41             return 0;
  42     }
  43     BN_GENCB_call(cb, 2, i);
  44     return 1;
  45 }
  46
  47 /*
  48  * This is the main X9.31 prime derivation function. From parameters Xp1, Xp2
  49  * and Xp derive the prime p. If the parameters p1 or p2 are not NULL they
  50  * will be returned too: this is needed for testing.
  51  */
  52
  53 int BN_X931_derive_prime_ex(BIGNUM *p, BIGNUM *p1, BIGNUM *p2,
  54                             const BIGNUM *Xp, const BIGNUM *Xp1,
  55                             const BIGNUM *Xp2, const BIGNUM *e, BN_CTX *ctx,
  56                             BN_GENCB *cb)
  57 {
  58     int ret = 0;
  59
  60     BIGNUM *t, *p1p2, *pm1;
  61
  62     /* Only even e supported */
  63     if (!BN_is_odd(e))
  64         return 0;
  65
  66     BN_CTX_start(ctx);
  67     if (p1 == NULL)
  68         p1 = BN_CTX_get(ctx);
  69
  70     if (p2 == NULL)
  71         p2 = BN_CTX_get(ctx);
  72
  73     t = BN_CTX_get(ctx);
  74
  75     p1p2 = BN_CTX_get(ctx);
  76
  77     pm1 = BN_CTX_get(ctx);
  78
  79     if (pm1 == NULL)
  80         goto err;
  81
  82     if (!bn_x931_derive_pi(p1, Xp1, ctx, cb))
  83         goto err;
  84
  85     if (!bn_x931_derive_pi(p2, Xp2, ctx, cb))
  86         goto err;
  87
  88     if (!BN_mul(p1p2, p1, p2, ctx))
  89         goto err;
  90
  91     /* First set p to value of Rp */
  92
  93     if (!BN_mod_inverse(p, p2, p1, ctx))
  94         goto err;
  95
  96     if (!BN_mul(p, p, p2, ctx))
  97         goto err;
  98
  99     if (!BN_mod_inverse(t, p1, p2, ctx))
 100         goto err;
 101
 102     if (!BN_mul(t, t, p1, ctx))
 103         goto err;
 104
 105     if (!BN_sub(p, p, t))
 106         goto err;
 107
 108     if (p->neg && !BN_add(p, p, p1p2))
 109         goto err;
 110
 111     /* p now equals Rp */
 112
 113     if (!BN_mod_sub(p, p, Xp, p1p2, ctx))
 114         goto err;
 115
 116     if (!BN_add(p, p, Xp))
 117         goto err;
 118
 119     /* p now equals Yp0 */
 120
 121     for (;;) {
 122         int i = 1;
 123         BN_GENCB_call(cb, 0, i++);
 124         if (!BN_copy(pm1, p))
 125             goto err;
 126         if (!BN_sub_word(pm1, 1))
 127             goto err;
 128         if (!BN_gcd(t, pm1, e, ctx))
 129             goto err;
 130         if (BN_is_one(t)) {
 131             /*
 132              * X9.31 specifies 8 MR and 1 Lucas test or any prime test
 133              * offering similar or better guarantees 50 MR is considerably
 134              * better.
 135              */
 136             int r = BN_check_prime(p, ctx, cb);
 137             if (r < 0)
 138                 goto err;
 139             if (r)
 140                 break;
 141         }
 142         if (!BN_add(p, p, p1p2))
 143             goto err;
 144     }
 145
 146     BN_GENCB_call(cb, 3, 0);
 147
 148     ret = 1;
 149
 150  err:
 151
 152     BN_CTX_end(ctx);
 153
 154     return ret;
 155 }
 156
 157 /*
 158  * Generate pair of parameters Xp, Xq for X9.31 prime generation. Note: nbits
 159  * parameter is sum of number of bits in both.
 160  */
 161
 162 int BN_X931_generate_Xpq(BIGNUM *Xp, BIGNUM *Xq, int nbits, BN_CTX *ctx)
 163 {
 164     BIGNUM *t;
 165     int i;
 166     /*
 167      * Number of bits for each prime is of the form 512+128s for s = 0, 1,
 168      * ...
 169      */
 170     if ((nbits < 1024) || (nbits & 0xff))
 171         return 0;
 172     nbits >>= 1;
 173     /*
 174      * The random value Xp must be between sqrt(2) * 2^(nbits-1) and 2^nbits
 175      * - 1. By setting the top two bits we ensure that the lower bound is
 176      * exceeded.
 177      */
 178     if (!BN_priv_rand_ex(Xp, nbits, BN_RAND_TOP_TWO, BN_RAND_BOTTOM_ANY, 0,
 179                          ctx))
 180         return 0;
 181
 182     BN_CTX_start(ctx);
 183     t = BN_CTX_get(ctx);
 184     if (t == NULL)
 185         goto err;
 186
 187     for (i = 0; i < 1000; i++) {
 188         if (!BN_priv_rand_ex(Xq, nbits, BN_RAND_TOP_TWO, BN_RAND_BOTTOM_ANY, 0,
 189                              ctx))
 190             goto err;
 191
 192         /* Check that |Xp - Xq| > 2^(nbits - 100) */
 193         if (!BN_sub(t, Xp, Xq))
 194             goto err;
 195         if (BN_num_bits(t) > (nbits - 100))
 196             break;
 197     }
 198
 199     BN_CTX_end(ctx);
 200
 201     if (i < 1000)
 202         return 1;
 203
 204     return 0;
 205
 206  err:
 207     BN_CTX_end(ctx);
 208     return 0;
 209 }
 210
 211 /*
 212  * Generate primes using X9.31 algorithm. Of the values p, p1, p2, Xp1 and
 213  * Xp2 only 'p' needs to be non-NULL. If any of the others are not NULL the
 214  * relevant parameter will be stored in it. Due to the fact that |Xp - Xq| >
 215  * 2^(nbits - 100) must be satisfied Xp and Xq are generated using the
 216  * previous function and supplied as input.
 217  */
 218
 219 int BN_X931_generate_prime_ex(BIGNUM *p, BIGNUM *p1, BIGNUM *p2,
 220                               BIGNUM *Xp1, BIGNUM *Xp2,
 221                               const BIGNUM *Xp,
 222                               const BIGNUM *e, BN_CTX *ctx, BN_GENCB *cb)
 223 {
 224     int ret = 0;
 225
 226     BN_CTX_start(ctx);
 227     if (Xp1 == NULL)
 228         Xp1 = BN_CTX_get(ctx);
 229     if (Xp2 == NULL)
 230         Xp2 = BN_CTX_get(ctx);
 231     if (Xp1 == NULL || Xp2 == NULL)
 232         goto error;
 233
 234     if (!BN_priv_rand_ex(Xp1, 101, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY, 0, ctx))
 235         goto error;
 236     if (!BN_priv_rand_ex(Xp2, 101, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY, 0, ctx))
 237         goto error;
 238     if (!BN_X931_derive_prime_ex(p, p1, p2, Xp, Xp1, Xp2, e, ctx, cb))
 239         goto error;
 240
 241     ret = 1;
 242
 243  error:
 244     BN_CTX_end(ctx);
 245
 246     return ret;
 247
 248 }