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 #define OPENSSL_FIPSAPI
  60
  61 #include <stdio.h>
  62 #include "cryptlib.h"
  63 #include <openssl/bn.h>
  64 #include <openssl/rand.h>
  65 #include <openssl/dh.h>
  66 #ifdef OPENSSL_FIPS
  67 #include <openssl/fips.h>
  68 #endif
  69
  70 static int generate_key(DH *dh);
  71 static int compute_key(unsigned char *key, const BIGNUM *pub_key, DH *dh);
  72 static int dh_bn_mod_exp(const DH *dh, BIGNUM *r,
  73                         const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
  74                         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  75                         BN_MONT_CTX *m_ctx);
  76 static int dh_init(DH *dh);
  77 static int dh_finish(DH *dh);
  78
  79 int DH_generate_key(DH *dh)
  80         {
  81         return dh->meth->generate_key(dh);
  82         }
  83
  84 int DH_compute_key(unsigned char *key, const BIGNUM *pub_key, DH *dh)
  85         {
  86         return dh->meth->compute_key(key, pub_key, dh);
  87         }
  88
  89 static DH_METHOD dh_ossl = {
  90 "OpenSSL DH Method",
  91 generate_key,
  92 compute_key,
  93 dh_bn_mod_exp,
  94 dh_init,
  95 dh_finish,
  96 0,
  97 NULL,
  98 NULL
  99 };
 100
 101 const DH_METHOD *DH_OpenSSL(void)
 102 {
 103         return &dh_ossl;
 104 }
 105
 106 static int generate_key(DH *dh)
 107         {
 108         int ok=0;
 109         int generate_new_key=0;
 110         unsigned l;
 111         BN_CTX *ctx;
 112         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 113         BIGNUM *pub_key=NULL,*priv_key=NULL;
 114
 115 #ifdef OPENSSL_FIPS
 116         if (FIPS_mode() && (BN_num_bits(dh->p) < OPENSSL_DH_FIPS_MIN_MODULUS_BITS))
 117                 {
 118                 DHerr(DH_F_GENERATE_KEY, DH_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
 119                 return 0;
 120                 }
 121 #endif
 122
 123         ctx = BN_CTX_new();
 124         if (ctx == NULL) goto err;
 125
 126         if (dh->priv_key == NULL)
 127                 {
 128                 priv_key=BN_new();
 129                 if (priv_key == NULL) goto err;
 130                 generate_new_key=1;
 131                 }
 132         else
 133                 priv_key=dh->priv_key;
 134
 135         if (dh->pub_key == NULL)
 136                 {
 137                 pub_key=BN_new();
 138                 if (pub_key == NULL) goto err;
 139                 }
 140         else
 141                 pub_key=dh->pub_key;
 142
 143
 144         if (dh->flags & DH_FLAG_CACHE_MONT_P)
 145                 {
 146                 mont = BN_MONT_CTX_set_locked(&dh->method_mont_p,
 147                                 CRYPTO_LOCK_DH, dh->p, ctx);
 148                 if (!mont)
 149                         goto err;
 150                 }
 151
 152         if (generate_new_key)
 153                 {
 154                 l = dh->length ? dh->length : BN_num_bits(dh->p)-1; /* secret exponent length */
 155                 if (!BN_rand(priv_key, l, 0, 0)) goto err;
 156                 }
 157
 158         {
 159                 BIGNUM local_prk;
 160                 BIGNUM *prk;
 161
 162                 if ((dh->flags & DH_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 163                         {
 164                         BN_init(&local_prk);
 165                         prk = &local_prk;
 166                         BN_with_flags(prk, priv_key, BN_FLG_CONSTTIME);
 167                         }
 168                 else
 169                         prk = priv_key;
 170
 171                 if (!dh->meth->bn_mod_exp(dh, pub_key, dh->g, prk, dh->p, ctx, mont)) goto err;
 172         }
 173
 174         dh->pub_key=pub_key;
 175         dh->priv_key=priv_key;
 176         ok=1;
 177 err:
 178         if (ok != 1)
 179                 DHerr(DH_F_GENERATE_KEY,ERR_R_BN_LIB);
 180
 181         if ((pub_key != NULL)  && (dh->pub_key == NULL))  BN_free(pub_key);
 182         if ((priv_key != NULL) && (dh->priv_key == NULL)) BN_free(priv_key);
 183         BN_CTX_free(ctx);
 184         return(ok);
 185         }
 186
 187 static int compute_key(unsigned char *key, const BIGNUM *pub_key, DH *dh)
 188         {
 189         BN_CTX *ctx=NULL;
 190         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 191         BIGNUM *tmp;
 192         int ret= -1;
 193         int check_result;
 194
 195         if (BN_num_bits(dh->p) > OPENSSL_DH_MAX_MODULUS_BITS)
 196                 {
 197                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY,DH_R_MODULUS_TOO_LARGE);
 198                 goto err;
 199                 }
 200
 201 #ifdef OPENSSL_FIPS
 202         if (FIPS_mode() && (BN_num_bits(dh->p) < OPENSSL_DH_FIPS_MIN_MODULUS_BITS))
 203                 {
 204                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY, DH_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
 205                 goto err;
 206                 }
 207 #endif
 208
 209         ctx = BN_CTX_new();
 210         if (ctx == NULL) goto err;
 211         BN_CTX_start(ctx);
 212         tmp = BN_CTX_get(ctx);
 213
 214         if (dh->priv_key == NULL)
 215                 {
 216                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY,DH_R_NO_PRIVATE_VALUE);
 217                 goto err;
 218                 }
 219
 220         if (dh->flags & DH_FLAG_CACHE_MONT_P)
 221                 {
 222                 mont = BN_MONT_CTX_set_locked(&dh->method_mont_p,
 223                                 CRYPTO_LOCK_DH, dh->p, ctx);
 224                 if ((dh->flags & DH_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) == 0)
 225                         {
 226                         /* XXX */
 227                         BN_set_flags(dh->priv_key, BN_FLG_CONSTTIME);
 228                         }
 229                 if (!mont)
 230                         goto err;
 231                 }
 232
 233         if (!DH_check_pub_key(dh, pub_key, &check_result) || check_result)
 234                 {
 235                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY,DH_R_INVALID_PUBKEY);
 236                 goto err;
 237                 }
 238
 239         if (!dh->meth->bn_mod_exp(dh, tmp, pub_key, dh->priv_key,dh->p,ctx,mont))
 240                 {
 241                 DHerr(DH_F_COMPUTE_KEY,ERR_R_BN_LIB);
 242                 goto err;
 243                 }
 244
 245         ret=BN_bn2bin(tmp,key);
 246 err:
 247         if (ctx != NULL)
 248                 {
 249                 BN_CTX_end(ctx);
 250                 BN_CTX_free(ctx);
 251                 }
 252         return(ret);
 253         }
 254
 255 static int dh_bn_mod_exp(const DH *dh, BIGNUM *r,
 256                         const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 257                         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 258                         BN_MONT_CTX *m_ctx)
 259         {
 260         /* If a is only one word long and constant time is false, use the faster
 261          * exponenentiation function.
 262          */
 263         if (a->top == 1 && ((dh->flags & DH_FLAG_NO_EXP_CONSTTIME) != 0))
 264                 {
 265                 BN_ULONG A = a->d[0];
 266                 return BN_mod_exp_mont_word(r,A,p,m,ctx,m_ctx);
 267                 }
 268         else
 269                 return BN_mod_exp_mont(r,a,p,m,ctx,m_ctx);
 270         }
 271
 272
 273 static int dh_init(DH *dh)
 274         {
 275 #ifdef OPENSSL_FIPS
 276         FIPS_selftest_check();
 277 #endif
 278         dh->flags |= DH_FLAG_CACHE_MONT_P;
 279         return(1);
 280         }
 281
 282 static int dh_finish(DH *dh)
 283         {
 284         if(dh->method_mont_p)
 285                 BN_MONT_CTX_free(dh->method_mont_p);
 286         return(1);
 287         }