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 #define HASH    SHA
  63 #else
  64 #define HASH    SHA1
  65 #endif
  66
  67 #ifndef NO_SHA
  68 #include <stdio.h>
  69 #include <time.h>
  70 #include "cryptlib.h"
  71 #include <openssl/sha.h>
  72 #include <openssl/bn.h>
  73 #include <openssl/dsa.h>
  74 #include <openssl/rand.h>
  75
  76 DSA *DSA_generate_parameters(int bits, unsigned char *seed_in, int seed_len,
  77              int *counter_ret, unsigned long *h_ret, void (*callback)(),
  78              void *cb_arg)
  79         {
  80         int ok=0;
  81         unsigned char seed[SHA_DIGEST_LENGTH];
  82         unsigned char md[SHA_DIGEST_LENGTH];
  83         unsigned char buf[SHA_DIGEST_LENGTH],buf2[SHA_DIGEST_LENGTH];
  84         BIGNUM *r0,*W,*X,*c,*test;
  85         BIGNUM *g=NULL,*q=NULL,*p=NULL;
  86         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
  87         int k,n=0,i,b,m=0;
  88         int counter=0;
  89         BN_CTX *ctx=NULL,*ctx2=NULL;
  90         unsigned int h=2;
  91         DSA *ret=NULL;
  92
  93         if (bits < 512) bits=512;
  94         bits=(bits+63)/64*64;
  95
  96         if (seed_len < 20) seed_in = NULL;
  97         if ((seed_in != NULL) && (seed_len == 20))
  98                 memcpy(seed,seed_in,seed_len);
  99
 100         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 101         if ((ctx2=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 102         if ((ret=DSA_new()) == NULL) goto err;
 103
 104         if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
 105
 106         r0= &(ctx2->bn[0]);
 107         g= &(ctx2->bn[1]);
 108         W= &(ctx2->bn[2]);
 109         q= &(ctx2->bn[3]);
 110         X= &(ctx2->bn[4]);
 111         c= &(ctx2->bn[5]);
 112         p= &(ctx2->bn[6]);
 113         test= &(ctx2->bn[7]);
 114
 115         BN_lshift(test,BN_value_one(),bits-1);
 116
 117         for (;;)
 118                 {
 119                 for (;;)
 120                         {
 121                         /* step 1 */
 122                         if (callback != NULL) callback(0,m++,cb_arg);
 123
 124                         if (!seed_len)
 125                                 RAND_pseudo_bytes(seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 126                         else
 127                                 seed_len=0;
 128
 129                         memcpy(buf,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 130                         memcpy(buf2,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 131                         for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
 132                                 {
 133                                 buf[i]++;
 134                                 if (buf[i] != 0) break;
 135                                 }
 136
 137                         /* step 2 */
 138                         HASH(seed,SHA_DIGEST_LENGTH,md);
 139                         HASH(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,buf2);
 140                         for (i=0; i<SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
 141                                 md[i]^=buf2[i];
 142
 143                         /* step 3 */
 144                         md[0]|=0x80;
 145                         md[SHA_DIGEST_LENGTH-1]|=0x01;
 146                         if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,q)) goto err;
 147
 148                         /* step 4 */
 149                         if (BN_is_prime(q,BN_prime_checks,callback,NULL,cb_arg) > 0) break;
 150                         /* do a callback call */
 151                         /* step 5 */
 152                         }
 153
 154                 if (callback != NULL) callback(2,0,cb_arg);
 155                 if (callback != NULL) callback(3,0,cb_arg);
 156
 157                 /* step 6 */
 158                 counter=0;
 159
 160                 n=(bits-1)/160;
 161                 b=(bits-1)-n*160;
 162
 163                 for (;;)
 164                         {
 165                         /* step 7 */
 166                         BN_zero(W);
 167                         for (k=0; k<=n; k++)
 168                                 {
 169                                 for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
 170                                         {
 171                                         buf[i]++;
 172                                         if (buf[i] != 0) break;
 173                                         }
 174
 175                                 HASH(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,md);
 176
 177                                 /* step 8 */
 178                                 if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,r0))
 179                                         goto err;
 180                                 BN_lshift(r0,r0,160*k);
 181                                 BN_add(W,W,r0);
 182                                 }
 183
 184                         /* more of step 8 */
 185                         BN_mask_bits(W,bits-1);
 186                         BN_copy(X,W); /* this should be ok */
 187                         BN_add(X,X,test); /* this should be ok */
 188
 189                         /* step 9 */
 190                         BN_lshift1(r0,q);
 191                         BN_mod(c,X,r0,ctx);
 192                         BN_sub(r0,c,BN_value_one());
 193                         BN_sub(p,X,r0);
 194
 195                         /* step 10 */
 196                         if (BN_cmp(p,test) >= 0)
 197                                 {
 198                                 /* step 11 */
 199                                 if (BN_is_prime(p,BN_prime_checks,callback,NULL,cb_arg) > 0)
 200                                         goto end;
 201                                 }
 202
 203                         /* step 13 */
 204                         counter++;
 205
 206                         /* step 14 */
 207                         if (counter >= 4096) break;
 208
 209                         if (callback != NULL) callback(0,counter,cb_arg);
 210                         }
 211                 }
 212 end:
 213         if (callback != NULL) callback(2,1,cb_arg);
 214
 215         /* We now need to generate g */
 216         /* Set r0=(p-1)/q */
 217         BN_sub(test,p,BN_value_one());
 218         BN_div(r0,NULL,test,q,ctx);
 219
 220         BN_set_word(test,h);
 221         BN_MONT_CTX_set(mont,p,ctx);
 222
 223         for (;;)
 224                 {
 225                 /* g=test^r0%p */
 226                 BN_mod_exp_mont(g,test,r0,p,ctx,mont);
 227                 if (!BN_is_one(g)) break;
 228                 BN_add(test,test,BN_value_one());
 229                 h++;
 230                 }
 231
 232         if (callback != NULL) callback(3,1,cb_arg);
 233
 234         ok=1;
 235 err:
 236         if (!ok)
 237                 {
 238                 if (ret != NULL) DSA_free(ret);
 239                 }
 240         else
 241                 {
 242                 ret->p=BN_dup(p);
 243                 ret->q=BN_dup(q);
 244                 ret->g=BN_dup(g);
 245                 if ((m > 1) && (seed_in != NULL)) memcpy(seed_in,seed,20);
 246                 if (counter_ret != NULL) *counter_ret=counter;
 247                 if (h_ret != NULL) *h_ret=h;
 248                 }
 249         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 250         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx2);
 251         if (mont != NULL) BN_MONT_CTX_free(mont);
 252         return(ok?ret:NULL);
 253         }
 254
 255 int DSA_is_prime(BIGNUM *w, void (*callback)(), void *cb_arg)
 256         {
 257         int ok= -1,j,i,n;
 258         BN_CTX *ctx=NULL,*ctx2=NULL;
 259         BIGNUM *w_1,*b,*m,*z,*tmp,*mont_1;
 260         int a;
 261         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 262
 263         if (!BN_is_odd(w)) return(0);
 264
 265         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 266         if ((ctx2=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 267         if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
 268
 269         m=   &(ctx2->bn[2]);
 270         b=   &(ctx2->bn[3]);
 271         z=   &(ctx2->bn[4]);
 272         w_1= &(ctx2->bn[5]);
 273         tmp= &(ctx2->bn[6]);
 274         mont_1= &(ctx2->bn[7]);
 275
 276         /* step 1 */
 277         n=BN_prime_checks_size(BN_num_bits(w));
 278
 279         /* step 2 */
 280         if (!BN_sub(w_1,w,BN_value_one())) goto err;
 281         for (a=1; !BN_is_bit_set(w_1,a); a++)
 282                 ;
 283         if (!BN_rshift(m,w_1,a)) goto err;
 284
 285         BN_MONT_CTX_set(mont,w,ctx);
 286         BN_to_montgomery(mont_1,BN_value_one(),mont,ctx);
 287         BN_to_montgomery(w_1,w_1,mont,ctx);
 288         for (i=1; i < n; i++)
 289                 {
 290                 /* step 3 */
 291                 if (!BN_pseudo_rand(b,BN_num_bits(w)-2/*-1*/,0,0))
 292                         goto err;
 293                 /* BN_set_word(b,0x10001L); */
 294
 295                 /* step 4 */
 296                 j=0;
 297                 if (!BN_mod_exp_mont(z,b,m,w,ctx,mont)) goto err;
 298
 299                 if (!BN_to_montgomery(z,z,mont,ctx)) goto err;
 300
 301                 /* step 5 */
 302                 for (;;)
 303                         {
 304                         if (((j == 0) && (BN_cmp(z,mont_1) == 0)) ||
 305                                 (BN_cmp(z,w_1) == 0))
 306                                 break;
 307
 308                         /* step 6 */
 309                         if ((j > 0) && (BN_cmp(z,mont_1) == 0))
 310                                 {
 311                                 ok=0;
 312                                 goto err;
 313                                 }
 314
 315                         j++;
 316                         if (j >= a)
 317                                 {
 318                                 ok=0;
 319                                 goto err;
 320                                 }
 321
 322                         if (!BN_mod_mul_montgomery(z,z,z,mont,ctx)) goto err;
 323                         if (callback != NULL) callback(1,j,cb_arg);
 324                         }
 325                 }
 326
 327         ok=1;
 328 err:
 329         if (ok == -1) DSAerr(DSA_F_DSA_IS_PRIME,ERR_R_BN_LIB);
 330         BN_CTX_free(ctx);
 331         BN_CTX_free(ctx2);
 332         BN_MONT_CTX_free(mont);
 333
 334         return(ok);
 335         }
 336 #endif