crypto/dsa/dsa_gen.c

   1 /* crypto/dsa/dsa_gen.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 #undef GENUINE_DSA
  60
  61 #ifdef GENUINE_DSA
  62 /* Parameter generation follows the original release of FIPS PUB 186,
  63  * Appendix 2.2 (i.e. use SHA as defined in FIPS PUB 180) */
  64 #define HASH    SHA
  65 #else
  66 /* Parameter generation follows the updated Appendix 2.2 for FIPS PUB 186,
  67  * also Appendix 2.2 of FIPS PUB 186-1 (i.e. use SHA as defined in
  68  * FIPS PUB 180-1) */
  69 #define HASH    SHA1
  70 #endif
  71
  72 #ifndef NO_SHA
  73
  74 #include <stdio.h>
  75 #include <time.h>
  76 #include "cryptlib.h"
  77 #include <openssl/sha.h>
  78 #include <openssl/bn.h>
  79 #include <openssl/dsa.h>
  80 #include <openssl/rand.h>
  81
  82 DSA *DSA_generate_parameters(int bits, unsigned char *seed_in, int seed_len,
  83                 int *counter_ret, unsigned long *h_ret,
  84                 void (*callback)(int, int, void *),
  85                 void *cb_arg)
  86         {
  87         int ok=0;
  88         unsigned char seed[SHA_DIGEST_LENGTH];
  89         unsigned char md[SHA_DIGEST_LENGTH];
  90         unsigned char buf[SHA_DIGEST_LENGTH],buf2[SHA_DIGEST_LENGTH];
  91         BIGNUM *r0,*W,*X,*c,*test;
  92         BIGNUM *g=NULL,*q=NULL,*p=NULL;
  93         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
  94         int k,n=0,i,b,m=0;
  95         int counter=0;
  96         int r=0;
  97         BN_CTX *ctx=NULL,*ctx2=NULL,*ctx3=NULL;
  98         unsigned int h=2;
  99         DSA *ret=NULL;
 100
 101         if (bits < 512) bits=512;
 102         bits=(bits+63)/64*64;
 103
 104         if (seed_len < 20)
 105                 seed_in = NULL; /* seed buffer too small -- ignore */
 106         if (seed_len > 20)
 107                 seed_len = 20; /* App. 2.2 of FIPS PUB 186 allows larger SEED,
 108                                 * but our internal buffers are restricted to 160 bits*/
 109         if ((seed_in != NULL) && (seed_len == 20))
 110                 memcpy(seed,seed_in,seed_len);
 111
 112         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 113         if ((ctx2=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 114         if ((ctx3=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 115         if ((ret=DSA_new()) == NULL) goto err;
 116
 117         if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
 118
 119         BN_CTX_start(ctx2);
 120         r0 = BN_CTX_get(ctx2);
 121         g = BN_CTX_get(ctx2);
 122         W = BN_CTX_get(ctx2);
 123         q = BN_CTX_get(ctx2);
 124         X = BN_CTX_get(ctx2);
 125         c = BN_CTX_get(ctx2);
 126         p = BN_CTX_get(ctx2);
 127         test = BN_CTX_get(ctx2);
 128
 129         BN_lshift(test,BN_value_one(),bits-1);
 130
 131         for (;;)
 132                 {
 133                 for (;;) /* find q */
 134                         {
 135                         int seed_is_random;
 136
 137                         /* step 1 */
 138                         if (callback != NULL) callback(0,m++,cb_arg);
 139
 140                         if (!seed_len)
 141                                 {
 142                                 RAND_pseudo_bytes(seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 143                                 seed_is_random = 1;
 144                                 }
 145                         else
 146                                 {
 147                                 seed_is_random = 0;
 148                                 seed_len=0; /* use random seed if 'seed_in' turns out to be bad*/
 149                                 }
 150                         memcpy(buf,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 151                         memcpy(buf2,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 152                         /* precompute "SEED + 1" for step 7: */
 153                         for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
 154                                 {
 155                                 buf[i]++;
 156                                 if (buf[i] != 0) break;
 157                                 }
 158
 159                         /* step 2 */
 160                         HASH(seed,SHA_DIGEST_LENGTH,md);
 161                         HASH(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,buf2);
 162                         for (i=0; i<SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
 163                                 md[i]^=buf2[i];
 164
 165                         /* step 3 */
 166                         md[0]|=0x80;
 167                         md[SHA_DIGEST_LENGTH-1]|=0x01;
 168                         if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,q)) goto err;
 169
 170                         /* step 4 */
 171                         r = BN_is_prime_fasttest(q, DSS_prime_checks, callback, ctx3, cb_arg, seed_is_random);
 172                         if (r > 0)
 173                                 break;
 174                         if (r != 0)
 175                                 goto err;
 176
 177                         /* do a callback call */
 178                         /* step 5 */
 179                         }
 180
 181                 if (callback != NULL) callback(2,0,cb_arg);
 182                 if (callback != NULL) callback(3,0,cb_arg);
 183
 184                 /* step 6 */
 185                 counter=0;
 186                 /* "offset = 2" */
 187
 188                 n=(bits-1)/160;
 189                 b=(bits-1)-n*160;
 190
 191                 for (;;)
 192                         {
 193                         if (callback != NULL && counter != 0)
 194                                 callback(0,counter,cb_arg);
 195
 196                         /* step 7 */
 197                         BN_zero(W);
 198                         /* now 'buf' contains "SEED + offset - 1" */
 199                         for (k=0; k<=n; k++)
 200                                 {
 201                                 /* obtain "SEED + offset + k" by incrementing: */
 202                                 for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
 203                                         {
 204                                         buf[i]++;
 205                                         if (buf[i] != 0) break;
 206                                         }
 207
 208                                 HASH(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,md);
 209
 210                                 /* step 8 */
 211                                 if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,r0))
 212                                         goto err;
 213                                 BN_lshift(r0,r0,160*k);
 214                                 BN_add(W,W,r0);
 215                                 }
 216
 217                         /* more of step 8 */
 218                         BN_mask_bits(W,bits-1);
 219                         BN_copy(X,W); /* this should be ok */
 220                         BN_add(X,X,test); /* this should be ok */
 221
 222                         /* step 9 */
 223                         BN_lshift1(r0,q);
 224                         BN_mod(c,X,r0,ctx);
 225                         BN_sub(r0,c,BN_value_one());
 226                         BN_sub(p,X,r0);
 227
 228                         /* step 10 */
 229                         if (BN_cmp(p,test) >= 0)
 230                                 {
 231                                 /* step 11 */
 232                                 r = BN_is_prime_fasttest(p, DSS_prime_checks, callback, ctx3, cb_arg, 1);
 233                                 if (r > 0)
 234                                                 goto end; /* found it */
 235                                 if (r != 0)
 236                                         goto err;
 237                                 }
 238
 239                         /* step 13 */
 240                         counter++;
 241                         /* "offset = offset + n + 1" */
 242
 243                         /* step 14 */
 244                         if (counter >= 4096) break;
 245                         }
 246                 }
 247 end:
 248         if (callback != NULL) callback(2,1,cb_arg);
 249
 250         /* We now need to generate g */
 251         /* Set r0=(p-1)/q */
 252         BN_sub(test,p,BN_value_one());
 253         BN_div(r0,NULL,test,q,ctx);
 254
 255         BN_set_word(test,h);
 256         BN_MONT_CTX_set(mont,p,ctx);
 257
 258         for (;;)
 259                 {
 260                 /* g=test^r0%p */
 261                 BN_mod_exp_mont(g,test,r0,p,ctx,mont);
 262                 if (!BN_is_one(g)) break;
 263                 BN_add(test,test,BN_value_one());
 264                 h++;
 265                 }
 266
 267         if (callback != NULL) callback(3,1,cb_arg);
 268
 269         ok=1;
 270 err:
 271         if (!ok)
 272                 {
 273                 if (ret != NULL) DSA_free(ret);
 274                 }
 275         else
 276                 {
 277                 ret->p=BN_dup(p);
 278                 ret->q=BN_dup(q);
 279                 ret->g=BN_dup(g);
 280                 if ((m > 1) && (seed_in != NULL)) memcpy(seed_in,seed,20);
 281                 if (counter_ret != NULL) *counter_ret=counter;
 282                 if (h_ret != NULL) *h_ret=h;
 283                 }
 284         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 285         if (ctx2 != NULL)
 286                 {
 287                 BN_CTX_end(ctx2);
 288                 BN_CTX_free(ctx2);
 289                 }
 290         if (ctx3 != NULL) BN_CTX_free(ctx3);
 291         if (mont != NULL) BN_MONT_CTX_free(mont);
 292         return(ok?ret:NULL);
 293         }
 294 #endif