Tolerate negative numbers in BN_is_prime.
[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;
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 ((ret=DSA_new()) == NULL) goto err;
115
116         if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
117
118         r0= &(ctx2->bn[0]);
119         g= &(ctx2->bn[1]);
120         W= &(ctx2->bn[2]);
121         q= &(ctx2->bn[3]);
122         X= &(ctx2->bn[4]);
123         c= &(ctx2->bn[5]);
124         p= &(ctx2->bn[6]);
125         test= &(ctx2->bn[7]);
126
127         BN_lshift(test,BN_value_one(),bits-1);
128
129         for (;;)
130                 {
131                 for (;;) /* find q */
132                         {
133                         int seed_is_random;
134
135                         /* step 1 */
136                         if (callback != NULL) callback(0,m++,cb_arg);
137
138                         if (!seed_len)
139                                 {
140                                 RAND_pseudo_bytes(seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
141                                 seed_is_random = 1;
142                                 }
143                         else
144                                 {
145                                 seed_is_random = 0;
146                                 seed_len=0; /* use random seed if 'seed_in' turns out to be bad*/
147                                 }
148                         memcpy(buf,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
149                         memcpy(buf2,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
150                         /* precompute "SEED + 1" for step 7: */
151                         for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
152                                 {
153                                 buf[i]++;
154                                 if (buf[i] != 0) break;
155                                 }
156
157                         /* step 2 */
158                         HASH(seed,SHA_DIGEST_LENGTH,md);
159                         HASH(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,buf2);
160                         for (i=0; i<SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
161                                 md[i]^=buf2[i];
162
163                         /* step 3 */
164                         md[0]|=0x80;
165                         md[SHA_DIGEST_LENGTH-1]|=0x01;
166                         if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,q)) goto err;
167
168                         /* step 4 */
169                         r = BN_is_prime_fasttest(q, DSS_prime_checks, callback, ctx3, cb_arg, seed_is_random);
170                         if (ctx3->tos)
171                                 goto err;
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) BN_CTX_free(ctx2);
286         if (ctx3 != NULL) BN_CTX_free(ctx3);
287         if (mont != NULL) BN_MONT_CTX_free(mont);
288         return(ok?ret:NULL);
289         }
290 #endif