crypto/bn/bn_x931p.c

   1 /* bn_x931p.c */
   2 /* Written by Dr Stephen N Henson (steve@openssl.org) for the OpenSSL
   3  * project 2005.
   4  */
   5 /* ====================================================================
   6  * Copyright (c) 2005 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  *
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  *
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  17  *    the documentation and/or other materials provided with the
  18  *    distribution.
  19  *
  20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  21  *    software must display the following acknowledgment:
  22  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  23  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.OpenSSL.org/)"
  24  *
  25  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  26  *    endorse or promote products derived from this software without
  27  *    prior written permission. For written permission, please contact
  28  *    licensing@OpenSSL.org.
  29  *
  30  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  31  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  32  *    permission of the OpenSSL Project.
  33  *
  34  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  35  *    acknowledgment:
  36  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  37  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.OpenSSL.org/)"
  38  *
  39  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  40  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  41  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  42  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  43  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  44  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  45  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  46  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  48  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  49  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  50  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  51  * ====================================================================
  52  *
  53  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
  54  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
  55  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  56  *
  57  */
  58
  59 #include <stdio.h>
  60 #include <openssl/bn.h>
  61 #include "bn_lcl.h"
  62
  63 /* X9.31 routines for prime derivation */
  64
  65 /* X9.31 prime derivation. This is used to generate the primes pi
  66  * (p1, p2, q1, q2) from a parameter Xpi by checking successive odd
  67  * integers.
  68  */
  69
  70 static int bn_x931_derive_pi(BIGNUM *pi, const BIGNUM *Xpi, BN_CTX *ctx,
  71                         BN_GENCB *cb)
  72         {
  73         int i = 0;
  74         if (!BN_copy(pi, Xpi))
  75                 return 0;
  76         if (!BN_is_odd(pi) && !BN_add_word(pi, 1))
  77                 return 0;
  78         for(;;)
  79                 {
  80                 i++;
  81                 BN_GENCB_call(cb, 0, i);
  82                 /* NB 27 MR is specificed in X9.31 */
  83                 if (BN_is_prime_fasttest_ex(pi, 27, ctx, 1, cb))
  84                         break;
  85                 if (!BN_add_word(pi, 2))
  86                         return 0;
  87                 }
  88         BN_GENCB_call(cb, 2, i);
  89         return 1;
  90         }
  91
  92 /* This is the main X9.31 prime derivation function. From parameters
  93  * Xp1, Xp2 and Xp derive the prime p. If the parameters p1 or p2 are
  94  * not NULL they will be returned too: this is needed for testing.
  95  */
  96
  97 int BN_X931_derive_prime_ex(BIGNUM *p, BIGNUM *p1, BIGNUM *p2,
  98                         const BIGNUM *Xp, const BIGNUM *Xp1, const BIGNUM *Xp2,
  99                         const BIGNUM *e, BN_CTX *ctx, BN_GENCB *cb)
 100         {
 101         int ret = 0;
 102
 103         BIGNUM *t, *p1p2, *pm1;
 104
 105         /* Only even e supported */
 106         if (!BN_is_odd(e))
 107                 return 0;
 108
 109         BN_CTX_start(ctx);
 110         if (!p1)
 111                 p1 = BN_CTX_get(ctx);
 112
 113         if (!p2)
 114                 p2 = BN_CTX_get(ctx);
 115
 116         t = BN_CTX_get(ctx);
 117
 118         p1p2 = BN_CTX_get(ctx);
 119
 120         pm1 = BN_CTX_get(ctx);
 121
 122         if (!bn_x931_derive_pi(p1, Xp1, ctx, cb))
 123                 goto err;
 124
 125         if (!bn_x931_derive_pi(p2, Xp2, ctx, cb))
 126                 goto err;
 127
 128         if (!BN_mul(p1p2, p1, p2, ctx))
 129                 goto err;
 130
 131         /* First set p to value of Rp */
 132
 133         if (!BN_mod_inverse(p, p2, p1, ctx))
 134                 goto err;
 135
 136         if (!BN_mul(p, p, p2, ctx))
 137                 goto err;
 138
 139         if (!BN_mod_inverse(t, p1, p2, ctx))
 140                 goto err;
 141
 142         if (!BN_mul(t, t, p1, ctx))
 143                 goto err;
 144
 145         if (!BN_sub(p, p, t))
 146                 goto err;
 147
 148         if (p->neg && !BN_add(p, p, p1p2))
 149                 goto err;
 150
 151         /* p now equals Rp */
 152
 153         if (!BN_mod_sub(p, p, Xp, p1p2, ctx))
 154                 goto err;
 155
 156         if (!BN_add(p, p, Xp))
 157                 goto err;
 158
 159         /* p now equals Yp0 */
 160
 161         for (;;)
 162                 {
 163                 int i = 1;
 164                 BN_GENCB_call(cb, 0, i++);
 165                 if (!BN_copy(pm1, p))
 166                         goto err;
 167                 if (!BN_sub_word(pm1, 1))
 168                         goto err;
 169                 if (!BN_gcd(t, pm1, e, ctx))
 170                         goto err;
 171                 if (BN_is_one(t)
 172                 /* X9.31 specifies 8 MR and 1 Lucas test or any prime test
 173                  * offering similar or better guarantees 50 MR is considerably
 174                  * better.
 175                  */
 176                         && BN_is_prime_fasttest_ex(p, 50, ctx, 1, cb))
 177                         break;
 178                 if (!BN_add(p, p, p1p2))
 179                         goto err;
 180                 }
 181
 182         BN_GENCB_call(cb, 3, 0);
 183
 184         ret = 1;
 185
 186         err:
 187
 188         BN_CTX_end(ctx);
 189
 190         return ret;
 191         }
 192
 193 /* Generate pair of parameters Xp, Xq for X9.31 prime generation.
 194  * Note: nbits parameter is sum of number of bits in both.
 195  */
 196
 197 int BN_X931_generate_Xpq(BIGNUM *Xp, BIGNUM *Xq, int nbits, BN_CTX *ctx)
 198         {
 199         BIGNUM *t;
 200         int i;
 201         /* Number of bits for each prime is of the form
 202          * 512+128s for s = 0, 1, ...
 203          */
 204         if ((nbits < 1024) || (nbits & 0xff))
 205                 return 0;
 206         nbits >>= 1;
 207         /* The random value Xp must be between sqrt(2) * 2^(nbits-1) and
 208          * 2^nbits - 1. By setting the top two bits we ensure that the lower
 209          * bound is exceeded.
 210          */
 211         if (!BN_rand(Xp, nbits, 1, 0))
 212                 return 0;
 213
 214         BN_CTX_start(ctx);
 215         t = BN_CTX_get(ctx);
 216
 217         for (i = 0; i < 1000; i++)
 218                 {
 219                 if (!BN_rand(Xq, nbits, 1, 0))
 220                         return 0;
 221                 /* Check that |Xp - Xq| > 2^(nbits - 100) */
 222                 BN_sub(t, Xp, Xq);
 223                 if (BN_num_bits(t) > (nbits - 100))
 224                         break;
 225                 }
 226
 227         BN_CTX_end(ctx);
 228
 229         if (i < 1000)
 230                 return 1;
 231
 232         return 0;
 233
 234         }
 235
 236 /* Generate primes using X9.31 algorithm. Of the values p, p1, p2, Xp1
 237  * and Xp2 only 'p' needs to be non-NULL. If any of the others are not NULL
 238  * the relevant parameter will be stored in it.
 239  *
 240  * Due to the fact that |Xp - Xq| > 2^(nbits - 100) must be satisfied Xp and Xq
 241  * are generated using the previous function and supplied as input.
 242  */
 243
 244 int BN_X931_generate_prime_ex(BIGNUM *p, BIGNUM *p1, BIGNUM *p2,
 245                         BIGNUM *Xp1, BIGNUM *Xp2,
 246                         const BIGNUM *Xp,
 247                         const BIGNUM *e, BN_CTX *ctx,
 248                         BN_GENCB *cb)
 249         {
 250         int ret = 0;
 251
 252         BN_CTX_start(ctx);
 253         if (!Xp1)
 254                 Xp1 = BN_CTX_get(ctx);
 255         if (!Xp2)
 256                 Xp2 = BN_CTX_get(ctx);
 257
 258         if (!BN_rand(Xp1, 101, 0, 0))
 259                 goto error;
 260         if (!BN_rand(Xp2, 101, 0, 0))
 261                 goto error;
 262         if (!BN_X931_derive_prime_ex(p, p1, p2, Xp, Xp1, Xp2, e, ctx, cb))
 263                 goto error;
 264
 265         ret = 1;
 266
 267         error:
 268         BN_CTX_end(ctx);
 269
 270         return ret;
 271
 272         }
 273