crypto/bn/bn_x931p.c

   1 /*
   2  * Copyright 2011-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL license (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 #include <stdio.h>
  11 #include <openssl/bn.h>
  12 #include "bn_lcl.h"
  13
  14 /* X9.31 routines for prime derivation */
  15
  16 /*
  17  * X9.31 prime derivation. This is used to generate the primes pi (p1, p2,
  18  * q1, q2) from a parameter Xpi by checking successive odd integers.
  19  */
  20
  21 static int bn_x931_derive_pi(BIGNUM *pi, const BIGNUM *Xpi, BN_CTX *ctx,
  22                              BN_GENCB *cb)
  23 {
  24     int i = 0, is_prime;
  25     if (!BN_copy(pi, Xpi))
  26         return 0;
  27     if (!BN_is_odd(pi) && !BN_add_word(pi, 1))
  28         return 0;
  29     for (;;) {
  30         i++;
  31         BN_GENCB_call(cb, 0, i);
  32         /* NB 27 MR is specified in X9.31 */
  33         is_prime = BN_is_prime_fasttest_ex(pi, 27, ctx, 1, cb);
  34         if (is_prime < 0)
  35             return 0;
  36         if (is_prime)
  37             break;
  38         if (!BN_add_word(pi, 2))
  39             return 0;
  40     }
  41     BN_GENCB_call(cb, 2, i);
  42     return 1;
  43 }
  44
  45 /*
  46  * This is the main X9.31 prime derivation function. From parameters Xp1, Xp2
  47  * and Xp derive the prime p. If the parameters p1 or p2 are not NULL they
  48  * will be returned too: this is needed for testing.
  49  */
  50
  51 int BN_X931_derive_prime_ex(BIGNUM *p, BIGNUM *p1, BIGNUM *p2,
  52                             const BIGNUM *Xp, const BIGNUM *Xp1,
  53                             const BIGNUM *Xp2, const BIGNUM *e, BN_CTX *ctx,
  54                             BN_GENCB *cb)
  55 {
  56     int ret = 0;
  57
  58     BIGNUM *t, *p1p2, *pm1;
  59
  60     /* Only even e supported */
  61     if (!BN_is_odd(e))
  62         return 0;
  63
  64     BN_CTX_start(ctx);
  65     if (!p1)
  66         p1 = BN_CTX_get(ctx);
  67
  68     if (!p2)
  69         p2 = BN_CTX_get(ctx);
  70
  71     t = BN_CTX_get(ctx);
  72
  73     p1p2 = BN_CTX_get(ctx);
  74
  75     pm1 = BN_CTX_get(ctx);
  76
  77     if (!bn_x931_derive_pi(p1, Xp1, ctx, cb))
  78         goto err;
  79
  80     if (!bn_x931_derive_pi(p2, Xp2, ctx, cb))
  81         goto err;
  82
  83     if (!BN_mul(p1p2, p1, p2, ctx))
  84         goto err;
  85
  86     /* First set p to value of Rp */
  87
  88     if (!BN_mod_inverse(p, p2, p1, ctx))
  89         goto err;
  90
  91     if (!BN_mul(p, p, p2, ctx))
  92         goto err;
  93
  94     if (!BN_mod_inverse(t, p1, p2, ctx))
  95         goto err;
  96
  97     if (!BN_mul(t, t, p1, ctx))
  98         goto err;
  99
 100     if (!BN_sub(p, p, t))
 101         goto err;
 102
 103     if (p->neg && !BN_add(p, p, p1p2))
 104         goto err;
 105
 106     /* p now equals Rp */
 107
 108     if (!BN_mod_sub(p, p, Xp, p1p2, ctx))
 109         goto err;
 110
 111     if (!BN_add(p, p, Xp))
 112         goto err;
 113
 114     /* p now equals Yp0 */
 115
 116     for (;;) {
 117         int i = 1;
 118         BN_GENCB_call(cb, 0, i++);
 119         if (!BN_copy(pm1, p))
 120             goto err;
 121         if (!BN_sub_word(pm1, 1))
 122             goto err;
 123         if (!BN_gcd(t, pm1, e, ctx))
 124             goto err;
 125         if (BN_is_one(t)) {
 126             /*
 127              * X9.31 specifies 8 MR and 1 Lucas test or any prime test
 128              * offering similar or better guarantees 50 MR is considerably
 129              * better.
 130              */
 131             int r = BN_is_prime_fasttest_ex(p, 50, ctx, 1, cb);
 132             if (r < 0)
 133                 goto err;
 134             if (r)
 135                 break;
 136         }
 137         if (!BN_add(p, p, p1p2))
 138             goto err;
 139     }
 140
 141     BN_GENCB_call(cb, 3, 0);
 142
 143     ret = 1;
 144
 145  err:
 146
 147     BN_CTX_end(ctx);
 148
 149     return ret;
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Generate pair of parameters Xp, Xq for X9.31 prime generation. Note: nbits
 154  * parameter is sum of number of bits in both.
 155  */
 156
 157 int BN_X931_generate_Xpq(BIGNUM *Xp, BIGNUM *Xq, int nbits, BN_CTX *ctx)
 158 {
 159     BIGNUM *t;
 160     int i;
 161     /*
 162      * Number of bits for each prime is of the form 512+128s for s = 0, 1,
 163      * ...
 164      */
 165     if ((nbits < 1024) || (nbits & 0xff))
 166         return 0;
 167     nbits >>= 1;
 168     /*
 169      * The random value Xp must be between sqrt(2) * 2^(nbits-1) and 2^nbits
 170      * - 1. By setting the top two bits we ensure that the lower bound is
 171      * exceeded.
 172      */
 173     if (!BN_rand(Xp, nbits, BN_RAND_TOP_TWO, BN_RAND_BOTTOM_ANY))
 174         goto err;
 175
 176     BN_CTX_start(ctx);
 177     t = BN_CTX_get(ctx);
 178
 179     for (i = 0; i < 1000; i++) {
 180         if (!BN_rand(Xq, nbits, BN_RAND_TOP_TWO, BN_RAND_BOTTOM_ANY))
 181             goto err;
 182         /* Check that |Xp - Xq| > 2^(nbits - 100) */
 183         BN_sub(t, Xp, Xq);
 184         if (BN_num_bits(t) > (nbits - 100))
 185             break;
 186     }
 187
 188     BN_CTX_end(ctx);
 189
 190     if (i < 1000)
 191         return 1;
 192
 193     return 0;
 194
 195  err:
 196     BN_CTX_end(ctx);
 197     return 0;
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Generate primes using X9.31 algorithm. Of the values p, p1, p2, Xp1 and
 202  * Xp2 only 'p' needs to be non-NULL. If any of the others are not NULL the
 203  * relevant parameter will be stored in it. Due to the fact that |Xp - Xq| >
 204  * 2^(nbits - 100) must be satisfied Xp and Xq are generated using the
 205  * previous function and supplied as input.
 206  */
 207
 208 int BN_X931_generate_prime_ex(BIGNUM *p, BIGNUM *p1, BIGNUM *p2,
 209                               BIGNUM *Xp1, BIGNUM *Xp2,
 210                               const BIGNUM *Xp,
 211                               const BIGNUM *e, BN_CTX *ctx, BN_GENCB *cb)
 212 {
 213     int ret = 0;
 214
 215     BN_CTX_start(ctx);
 216     if (!Xp1)
 217         Xp1 = BN_CTX_get(ctx);
 218     if (!Xp2)
 219         Xp2 = BN_CTX_get(ctx);
 220
 221     if (!BN_rand(Xp1, 101, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY))
 222         goto error;
 223     if (!BN_rand(Xp2, 101, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY))
 224         goto error;
 225     if (!BN_X931_derive_prime_ex(p, p1, p2, Xp, Xp1, Xp2, e, ctx, cb))
 226         goto error;
 227
 228     ret = 1;
 229
 230  error:
 231     BN_CTX_end(ctx);
 232
 233     return ret;
 234
 235 }