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