f7e0b585a17f430bd8c29e68e99e08c79d87469e
[openssl.git] / 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, void (*callback)(),
84                 void *cb_arg)
85         {
86         int ok=0;
87         unsigned char seed[SHA_DIGEST_LENGTH];
88         unsigned char md[SHA_DIGEST_LENGTH];
89         unsigned char buf[SHA_DIGEST_LENGTH],buf2[SHA_DIGEST_LENGTH];
90         BIGNUM *r0,*W,*X,*c,*test;
91         BIGNUM *g=NULL,*q=NULL,*p=NULL;
92         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
93         int k,n=0,i,b,m=0;
94         int counter=0;
95         int r=0;
96         BN_CTX *ctx=NULL,*ctx2=NULL,*ctx3=NULL,*ctx4=NULL;
97         unsigned int h=2;
98         DSA *ret=NULL;
99
100         if (bits < 512) bits=512;
101         bits=(bits+63)/64*64;
102
103         if (seed_len < 20)
104                 seed_in = NULL; /* seed buffer too small -- ignore */
105         if (seed_len > 20) 
106                 seed_len = 20; /* App. 2.2 of FIPS PUB 186 allows larger SEED,
107                                 * but our internal buffers are restricted to 160 bits*/
108         if ((seed_in != NULL) && (seed_len == 20))
109                 memcpy(seed,seed_in,seed_len);
110
111         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
112         if ((ctx2=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
113         if ((ctx3=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
114         if ((ctx4=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         r0= &(ctx2->bn[0]);
120         g= &(ctx2->bn[1]);
121         W= &(ctx2->bn[2]);
122         q= &(ctx2->bn[3]);
123         X= &(ctx2->bn[4]);
124         c= &(ctx2->bn[5]);
125         p= &(ctx2->bn[6]);
126         test= &(ctx2->bn[7]);
127
128         BN_lshift(test,BN_value_one(),bits-1);
129
130         for (;;)
131                 {
132                 for (;;) /* find q */
133                         {
134                         int seed_is_random = 0;
135
136                         /* step 1 */
137                         if (callback != NULL) callback(0,m++,cb_arg);
138
139                         if (!seed_len)
140                                 {
141                                 RAND_pseudo_bytes(seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
142                                 seed_is_random = 1;
143                                 }
144                         else
145                                 /* use random seed if 'seed_in' turns out to be bad */
146                                 seed_len=0;
147                         memcpy(buf,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
148                         memcpy(buf2,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
149                         /* precompute "SEED + 1" for step 7: */
150                         for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
151                                 {
152                                 buf[i]++;
153                                 if (buf[i] != 0) break;
154                                 }
155
156                         /* step 2 */
157                         HASH(seed,SHA_DIGEST_LENGTH,md);
158                         HASH(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,buf2);
159                         for (i=0; i<SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
160                                 md[i]^=buf2[i];
161
162                         /* step 3 */
163                         md[0]|=0x80;
164                         md[SHA_DIGEST_LENGTH-1]|=0x01;
165                         if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,q)) goto err;
166
167                         /* step 4 */
168                         r = BN_is_prime_fasttest(q, DSS_prime_checks, callback, ctx3, ctx4, cb_arg, seed_is_random);
169                         if (r > 0)
170                                         break;
171                         if (r != 0)
172                                         goto err;
173
174                         /* do a callback call */
175                         /* step 5 */
176                         }
177
178                 if (callback != NULL) callback(2,0,cb_arg);
179                 if (callback != NULL) callback(3,0,cb_arg);
180
181                 /* step 6 */
182                 counter=0;
183                 /* "offset = 2" */
184
185                 n=(bits-1)/160;
186                 b=(bits-1)-n*160;
187
188                 for (;;)
189                         {
190                         if (callback != NULL && counter != 0)
191                                 callback(0,counter,cb_arg);
192
193                         /* step 7 */
194                         BN_zero(W);
195                         /* now 'buf' contains "SEED + offset - 1" */
196                         for (k=0; k<=n; k++)
197                                 {
198                                 /* obtain "SEED + offset + k" by incrementing: */
199                                 for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
200                                         {
201                                         buf[i]++;
202                                         if (buf[i] != 0) break;
203                                         }
204
205                                 HASH(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,md);
206
207                                 /* step 8 */
208                                 if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,r0))
209                                         goto err;
210                                 BN_lshift(r0,r0,160*k);
211                                 BN_add(W,W,r0);
212                                 }
213
214                         /* more of step 8 */
215                         BN_mask_bits(W,bits-1);
216                         BN_copy(X,W); /* this should be ok */
217                         BN_add(X,X,test); /* this should be ok */
218
219                         /* step 9 */
220                         BN_lshift1(r0,q);
221                         BN_mod(c,X,r0,ctx);
222                         BN_sub(r0,c,BN_value_one());
223                         BN_sub(p,X,r0);
224
225                         /* step 10 */
226                         if (BN_cmp(p,test) >= 0)
227                                 {
228                                 /* step 11 */
229                                 r = BN_is_prime_fasttest(p, DSS_prime_checks, callback, ctx3, ctx4, cb_arg, 1);
230                                 if (r > 0)
231                                                 goto end; /* found it */
232                                 if (r != 0)
233                                         goto err;
234                                 }
235
236                         /* step 13 */
237                         counter++;
238                         /* "offset = offset + n + 1" */
239
240                         /* step 14 */
241                         if (counter >= 4096) break;
242                         }
243                 }
244 end:
245         if (callback != NULL) callback(2,1,cb_arg);
246
247         /* We now need to generate g */
248         /* Set r0=(p-1)/q */
249         BN_sub(test,p,BN_value_one());
250         BN_div(r0,NULL,test,q,ctx);
251
252         BN_set_word(test,h);
253         BN_MONT_CTX_set(mont,p,ctx);
254
255         for (;;)
256                 {
257                 /* g=test^r0%p */
258                 BN_mod_exp_mont(g,test,r0,p,ctx,mont);
259                 if (!BN_is_one(g)) break;
260                 BN_add(test,test,BN_value_one());
261                 h++;
262                 }
263
264         if (callback != NULL) callback(3,1,cb_arg);
265
266         ok=1;
267 err:
268         if (!ok)
269                 {
270                 if (ret != NULL) DSA_free(ret);
271                 }
272         else
273                 {
274                 ret->p=BN_dup(p);
275                 ret->q=BN_dup(q);
276                 ret->g=BN_dup(g);
277                 if ((m > 1) && (seed_in != NULL)) memcpy(seed_in,seed,20);
278                 if (counter_ret != NULL) *counter_ret=counter;
279                 if (h_ret != NULL) *h_ret=h;
280                 }
281         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
282         if (ctx2 != NULL) BN_CTX_free(ctx2);
283         if (ctx3 != NULL) BN_CTX_free(ctx3);
284         if (ctx4 != NULL) BN_CTX_free(ctx4);
285         if (mont != NULL) BN_MONT_CTX_free(mont);
286         return(ok?ret:NULL);
287         }
288 #endif