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    EVP_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    EVP_sha1()
  70 #endif
  71
  72 #include <openssl/opensslconf.h> /* To see if OPENSSL_NO_SHA is defined */
  73
  74 #ifndef OPENSSL_NO_SHA
  75
  76 #include <stdio.h>
  77 #include "cryptlib.h"
  78 #include <openssl/evp.h>
  79 #include <openssl/bn.h>
  80 #include <openssl/rand.h>
  81 #include <openssl/sha.h>
  82 #include "dsa_locl.h"
  83
  84 #ifdef OPENSSL_FIPS
  85 #include <openssl/fips.h>
  86 #endif
  87
  88 int DSA_generate_parameters_ex(DSA *ret, int bits,
  89                 const unsigned char *seed_in, int seed_len,
  90                 int *counter_ret, unsigned long *h_ret, BN_GENCB *cb)
  91         {
  92         if (FIPS_mode() && !(ret->meth->flags & DSA_FLAG_FIPS_METHOD)
  93                         && !(ret->flags & DSA_FLAG_NON_FIPS_ALLOW))
  94                 {
  95                 DSAerr(DSA_F_DSA_GENERATE_PARAMETERS_EX, DSA_R_NON_FIPS_DSA_METHOD);
  96                 return 0;
  97                 }
  98
  99         if(ret->meth->dsa_paramgen)
 100                 return ret->meth->dsa_paramgen(ret, bits, seed_in, seed_len,
 101                                 counter_ret, h_ret, cb);
 102 #ifdef OPENSSL_FIPS
 103         else if (FIPS_mode())
 104                 {
 105                 return FIPS_dsa_generate_parameters_ex(ret, bits,
 106                                                         seed_in, seed_len,
 107                                                         counter_ret, h_ret, cb);
 108                 }
 109 #endif
 110         else
 111                 {
 112                 const EVP_MD *evpmd;
 113                 size_t qbits = bits >= 2048 ? 256 : 160;
 114
 115                 if (bits >= 2048)
 116                         {
 117                         qbits = 256;
 118                         evpmd = EVP_sha256();
 119                         }
 120                 else
 121                         {
 122                         qbits = 160;
 123                         evpmd = EVP_sha1();
 124                         }
 125
 126                 return dsa_builtin_paramgen(ret, bits, qbits, evpmd,
 127                         seed_in, seed_len, NULL, counter_ret, h_ret, cb);
 128                 }
 129         }
 130
 131 int dsa_builtin_paramgen(DSA *ret, size_t bits, size_t qbits,
 132         const EVP_MD *evpmd, const unsigned char *seed_in, size_t seed_len,
 133         unsigned char *seed_out,
 134         int *counter_ret, unsigned long *h_ret, BN_GENCB *cb)
 135         {
 136         int ok=0;
 137         unsigned char seed[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 138         unsigned char md[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 139         unsigned char buf[SHA256_DIGEST_LENGTH],buf2[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 140         BIGNUM *r0,*W,*X,*c,*test;
 141         BIGNUM *g=NULL,*q=NULL,*p=NULL;
 142         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 143         int i, k, n=0, m=0, qsize = qbits >> 3;
 144         int counter=0;
 145         int r=0;
 146         BN_CTX *ctx=NULL;
 147         unsigned int h=2;
 148
 149         if (qsize != SHA_DIGEST_LENGTH && qsize != SHA224_DIGEST_LENGTH &&
 150             qsize != SHA256_DIGEST_LENGTH)
 151                 /* invalid q size */
 152                 return 0;
 153
 154         if (evpmd == NULL)
 155                 /* use SHA1 as default */
 156                 evpmd = EVP_sha1();
 157
 158         if (bits < 512)
 159                 bits = 512;
 160
 161         bits = (bits+63)/64*64;
 162
 163         /* NB: seed_len == 0 is special case: copy generated seed to
 164          * seed_in if it is not NULL.
 165          */
 166         if (seed_len && (seed_len < (size_t)qsize))
 167                 seed_in = NULL;         /* seed buffer too small -- ignore */
 168         if (seed_len > (size_t)qsize)
 169                 seed_len = qsize;       /* App. 2.2 of FIPS PUB 186 allows larger SEED,
 170                                          * but our internal buffers are restricted to 160 bits*/
 171         if (seed_in != NULL)
 172                 memcpy(seed, seed_in, seed_len);
 173
 174         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL)
 175                 goto err;
 176
 177         if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL)
 178                 goto err;
 179
 180         BN_CTX_start(ctx);
 181         r0 = BN_CTX_get(ctx);
 182         g = BN_CTX_get(ctx);
 183         W = BN_CTX_get(ctx);
 184         q = BN_CTX_get(ctx);
 185         X = BN_CTX_get(ctx);
 186         c = BN_CTX_get(ctx);
 187         p = BN_CTX_get(ctx);
 188         test = BN_CTX_get(ctx);
 189
 190         if (!BN_lshift(test,BN_value_one(),bits-1))
 191                 goto err;
 192
 193         for (;;)
 194                 {
 195                 for (;;) /* find q */
 196                         {
 197                         int seed_is_random;
 198
 199                         /* step 1 */
 200                         if(!BN_GENCB_call(cb, 0, m++))
 201                                 goto err;
 202
 203                         if (!seed_len)
 204                                 {
 205                                 RAND_pseudo_bytes(seed, qsize);
 206                                 seed_is_random = 1;
 207                                 }
 208                         else
 209                                 {
 210                                 seed_is_random = 0;
 211                                 seed_len=0; /* use random seed if 'seed_in' turns out to be bad*/
 212                                 }
 213                         memcpy(buf , seed, qsize);
 214                         memcpy(buf2, seed, qsize);
 215                         /* precompute "SEED + 1" for step 7: */
 216                         for (i = qsize-1; i >= 0; i--)
 217                                 {
 218                                 buf[i]++;
 219                                 if (buf[i] != 0)
 220                                         break;
 221                                 }
 222
 223                         /* step 2 */
 224                         if (!EVP_Digest(seed, qsize, md,   NULL, evpmd, NULL))
 225                                 goto err;
 226                         if (!EVP_Digest(buf,  qsize, buf2, NULL, evpmd, NULL))
 227                                 goto err;
 228                         for (i = 0; i < qsize; i++)
 229                                 md[i]^=buf2[i];
 230
 231                         /* step 3 */
 232                         md[0] |= 0x80;
 233                         md[qsize-1] |= 0x01;
 234                         if (!BN_bin2bn(md, qsize, q))
 235                                 goto err;
 236
 237                         /* step 4 */
 238                         r = BN_is_prime_fasttest_ex(q, DSS_prime_checks, ctx,
 239                                         seed_is_random, cb);
 240                         if (r > 0)
 241                                 break;
 242                         if (r != 0)
 243                                 goto err;
 244
 245                         /* do a callback call */
 246                         /* step 5 */
 247                         }
 248
 249                 if(!BN_GENCB_call(cb, 2, 0)) goto err;
 250                 if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 0)) goto err;
 251
 252                 /* step 6 */
 253                 counter=0;
 254                 /* "offset = 2" */
 255
 256                 n=(bits-1)/160;
 257
 258                 for (;;)
 259                         {
 260                         if ((counter != 0) && !BN_GENCB_call(cb, 0, counter))
 261                                 goto err;
 262
 263                         /* step 7 */
 264                         BN_zero(W);
 265                         /* now 'buf' contains "SEED + offset - 1" */
 266                         for (k=0; k<=n; k++)
 267                                 {
 268                                 /* obtain "SEED + offset + k" by incrementing: */
 269                                 for (i = qsize-1; i >= 0; i--)
 270                                         {
 271                                         buf[i]++;
 272                                         if (buf[i] != 0)
 273                                                 break;
 274                                         }
 275
 276                                 if (!EVP_Digest(buf, qsize, md ,NULL, evpmd,
 277                                                                         NULL))
 278                                         goto err;
 279
 280                                 /* step 8 */
 281                                 if (!BN_bin2bn(md, qsize, r0))
 282                                         goto err;
 283                                 if (!BN_lshift(r0,r0,(qsize << 3)*k)) goto err;
 284                                 if (!BN_add(W,W,r0)) goto err;
 285                                 }
 286
 287                         /* more of step 8 */
 288                         if (!BN_mask_bits(W,bits-1)) goto err;
 289                         if (!BN_copy(X,W)) goto err;
 290                         if (!BN_add(X,X,test)) goto err;
 291
 292                         /* step 9 */
 293                         if (!BN_lshift1(r0,q)) goto err;
 294                         if (!BN_mod(c,X,r0,ctx)) goto err;
 295                         if (!BN_sub(r0,c,BN_value_one())) goto err;
 296                         if (!BN_sub(p,X,r0)) goto err;
 297
 298                         /* step 10 */
 299                         if (BN_cmp(p,test) >= 0)
 300                                 {
 301                                 /* step 11 */
 302                                 r = BN_is_prime_fasttest_ex(p, DSS_prime_checks,
 303                                                 ctx, 1, cb);
 304                                 if (r > 0)
 305                                                 goto end; /* found it */
 306                                 if (r != 0)
 307                                         goto err;
 308                                 }
 309
 310                         /* step 13 */
 311                         counter++;
 312                         /* "offset = offset + n + 1" */
 313
 314                         /* step 14 */
 315                         if (counter >= 4096) break;
 316                         }
 317                 }
 318 end:
 319         if(!BN_GENCB_call(cb, 2, 1))
 320                 goto err;
 321
 322         /* We now need to generate g */
 323         /* Set r0=(p-1)/q */
 324         if (!BN_sub(test,p,BN_value_one())) goto err;
 325         if (!BN_div(r0,NULL,test,q,ctx)) goto err;
 326
 327         if (!BN_set_word(test,h)) goto err;
 328         if (!BN_MONT_CTX_set(mont,p,ctx)) goto err;
 329
 330         for (;;)
 331                 {
 332                 /* g=test^r0%p */
 333                 if (!BN_mod_exp_mont(g,test,r0,p,ctx,mont)) goto err;
 334                 if (!BN_is_one(g)) break;
 335                 if (!BN_add(test,test,BN_value_one())) goto err;
 336                 h++;
 337                 }
 338
 339         if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
 340                 goto err;
 341
 342         ok=1;
 343 err:
 344         if (ok)
 345                 {
 346                 if(ret->p) BN_free(ret->p);
 347                 if(ret->q) BN_free(ret->q);
 348                 if(ret->g) BN_free(ret->g);
 349                 ret->p=BN_dup(p);
 350                 ret->q=BN_dup(q);
 351                 ret->g=BN_dup(g);
 352                 if (ret->p == NULL || ret->q == NULL || ret->g == NULL)
 353                         {
 354                         ok=0;
 355                         goto err;
 356                         }
 357                 if (counter_ret != NULL) *counter_ret=counter;
 358                 if (h_ret != NULL) *h_ret=h;
 359                 if (seed_out)
 360                         memcpy(seed_out, seed, qsize);
 361                 }
 362         if(ctx)
 363                 {
 364                 BN_CTX_end(ctx);
 365                 BN_CTX_free(ctx);
 366                 }
 367         if (mont != NULL) BN_MONT_CTX_free(mont);
 368         return ok;
 369         }
 370 #endif