crypto/dh/dh_key.c

   1 /* crypto/dh/dh_key.c */
   2 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This package is an SSL implementation written
   6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   8  *
   9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
  10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  15  *
  16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  17  * the code are not to be removed.
  18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  19  * as the author of the parts of the library used.
  20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  22  *
  23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  24  * modification, are permitted provided that the following conditions
  25  * are met:
  26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  32  *    must display the following acknowledgement:
  33  *    "This product includes cryptographic software written by
  34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  36  *    being used are not cryptographic related :-).
  37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  40  *
  41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  51  * SUCH DAMAGE.
  52  *
  53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  55  * copied and put under another distribution licence
  56  * [including the GNU Public Licence.]
  57  */
  58
  59 #include <stdio.h>
  60 #include "cryptlib.h"
  61 #include <openssl/bn.h>
  62 #include <openssl/rand.h>
  63 #include <openssl/dh.h>
  64 #ifdef OPENSSL_FIPS
  65 #include <openssl/fips.h>
  66 #endif
  67
  68 static int generate_key(DH *dh);
  69 static int compute_key(unsigned char *key, const BIGNUM *pub_key, DH *dh);
  70 static int dh_bn_mod_exp(const DH *dh, BIGNUM *r,
  71                         const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
  72                         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  73                         BN_MONT_CTX *m_ctx);
  74 static int dh_init(DH *dh);
  75 static int dh_finish(DH *dh);
  76
  77 int DH_generate_key(DH *dh)
  78         {
  79         return dh->meth->generate_key(dh);
  80         }
  81
  82 int DH_compute_key(unsigned char *key, const BIGNUM *pub_key, DH *dh)
  83         {
  84         return dh->meth->compute_key(key, pub_key, dh);
  85         }
  86
  87 static DH_METHOD dh_ossl = {
  88 "OpenSSL DH Method",
  89 generate_key,
  90 compute_key,
  91 dh_bn_mod_exp,
  92 dh_init,
  93 dh_finish,
  94 0,
  95 NULL,
  96 NULL
  97 };
  98
  99 const DH_METHOD *DH_OpenSSL(void)
 100 {
 101         return &dh_ossl;
 102 }
 103
 104 static int generate_key(DH *dh)
 105         {
 106         int ok=0;
 107         int generate_new_key=0;
 108         unsigned l;
 109         BN_CTX *ctx;
 110         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 111         BIGNUM *pub_key=NULL,*priv_key=NULL;
 112
 113 #ifdef OPENSSL_FIPS
 114         if (FIPS_mode() && (BN_num_bits(dh->p) < OPENSSL_DH_FIPS_MIN_MODULUS_BITS))
 115                 {
 116                 DHerr(DH_F_GENERATE_KEY, DH_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
 117                 return 0;
 118                 }
 119 #endif
 120
 121         ctx = BN_CTX_new();
 122         if (ctx == NULL) goto err;
 123
 124         if (dh->priv_key == NULL)
 125                 {
 126                 priv_key=BN_new();
 127                 if (priv_key == NULL) goto err;
 128                 generate_new_key=1;
 129                 }
 130         else
 131                 priv_key=dh->priv_key;
 132
 133         if (dh->pub_key == NULL)
 134                 {
 135                 pub_key=BN_new();
 136                 if (pub_key == NULL) goto err;
 137                 }
 138         else
 139                 pub_key=dh->pub_key;
 140
 141
 142         if (dh->flags & DH_FLAG_CACHE_MONT_P)
 143                 {
 144                 mont = BN_MONT_CTX_set_locked(&dh->method_mont_p,
 145                                 CRYPTO_LOCK_DH, dh->p, ctx);
 146                 if (!mont)
 147                         goto err;
 148                 }
 149
 150         if (generate_new_key)
 151                 {
 152                 l = dh->length ? dh->length : BN_num_bits(dh->p)-1; /* secret exponent length */
 153                 if (!BN_rand(priv_key, l, 0, 0)) goto err;
 154                 }
 155
 156         {
 157                 BIGNUM local_prk;
 158                 BIGNUM *prk;
 159
 160                 if ((dh->flags & DH_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 161                         {
 162                         BN_init(&local_prk);
 163                         prk = &local_prk;
 164                         BN_with_flags(prk, priv_key, BN_FLG_CONSTTIME);
 165                         }
 166                 else
 167                         prk = priv_key;
 168
 169                 if (!dh->meth->bn_mod_exp(dh, pub_key, dh->g, prk, dh->p, ctx, mont)) goto err;
 170         }
 171
 172         dh->pub_key=pub_key;
 173         dh->priv_key=priv_key;
 174         ok=1;
 175 err:
 176         if (ok != 1)
 177                 DHerr(DH_F_GENERATE_KEY,ERR_R_BN_LIB);
 178
 179         if ((pub_key != NULL)  && (dh->pub_key == NULL))  BN_free(pub_key);
 180         if ((priv_key != NULL) && (dh->priv_key == NULL)) BN_free(priv_key);
 181         BN_CTX_free(ctx);
 182         return(ok);
 183         }
 184
 185 static int compute_key(unsigned char *key, const BIGNUM *pub_key, DH *dh)
 186         {
 187         BN_CTX *ctx=NULL;
 188         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 189         BIGNUM *tmp;
 190         int ret= -1;
 191         int check_result;
 192
 193         if (BN_num_bits(dh->p) > OPENSSL_DH_MAX_MODULUS_BITS)
 194                 {
 195                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY,DH_R_MODULUS_TOO_LARGE);
 196                 goto err;
 197                 }
 198
 199 #ifdef OPENSSL_FIPS
 200         if (FIPS_mode() && (BN_num_bits(dh->p) < OPENSSL_DH_FIPS_MIN_MODULUS_BITS))
 201                 {
 202                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY, DH_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
 203                 goto err;
 204                 }
 205 #endif
 206
 207         ctx = BN_CTX_new();
 208         if (ctx == NULL) goto err;
 209         BN_CTX_start(ctx);
 210         tmp = BN_CTX_get(ctx);
 211
 212         if (dh->priv_key == NULL)
 213                 {
 214                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY,DH_R_NO_PRIVATE_VALUE);
 215                 goto err;
 216                 }
 217
 218         if (dh->flags & DH_FLAG_CACHE_MONT_P)
 219                 {
 220                 mont = BN_MONT_CTX_set_locked(&dh->method_mont_p,
 221                                 CRYPTO_LOCK_DH, dh->p, ctx);
 222                 if ((dh->flags & DH_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 223                         {
 224                         /* XXX */
 225                         BN_set_flags(dh->priv_key, BN_FLG_CONSTTIME);
 226                         }
 227                 if (!mont)
 228                         goto err;
 229                 }
 230
 231         if (!DH_check_pub_key(dh, pub_key, &check_result) || check_result)
 232                 {
 233                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY,DH_R_INVALID_PUBKEY);
 234                 goto err;
 235                 }
 236
 237         if (!dh->meth->bn_mod_exp(dh, tmp, pub_key, dh->priv_key,dh->p,ctx,mont))
 238                 {
 239                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY,ERR_R_BN_LIB);
 240                 goto err;
 241                 }
 242
 243         ret=BN_bn2bin(tmp,key);
 244 err:
 245         if (ctx != NULL)
 246                 {
 247                 BN_CTX_end(ctx);
 248                 BN_CTX_free(ctx);
 249                 }
 250         return(ret);
 251         }
 252
 253 static int dh_bn_mod_exp(const DH *dh, BIGNUM *r,
 254                         const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 255                         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 256                         BN_MONT_CTX *m_ctx)
 257         {
 258         /* If a is only one word long and constant time is false, use the faster
 259          * exponenentiation function.
 260          */
 261         if (a->top == 1 && ((dh->flags & DH_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) != 0))
 262                 {
 263                 BN_ULONG A = a->d[0];
 264                 return BN_mod_exp_mont_word(r,A,p,m,ctx,m_ctx);
 265                 }
 266         else
 267                 return BN_mod_exp_mont(r,a,p,m,ctx,m_ctx);
 268         }
 269
 270
 271 static int dh_init(DH *dh)
 272         {
 273 #ifdef OPENSSL_FIPS
 274         FIPS_selftest_check();
 275 #endif
 276         dh->flags |= DH_FLAG_CACHE_MONT_P;
 277         return(1);
 278         }
 279
 280 static int dh_finish(DH *dh)
 281         {
 282         if(dh->method_mont_p)
 283                 BN_MONT_CTX_free(dh->method_mont_p);
 284         return(1);
 285         }