06575bdc98c31f24ccbba7db03eaacd33615a4e3
[openssl.git] / crypto / dsa / dsa_ossl.c
1 /* crypto/dsa/dsa_ossl.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 /* Original version from Steven Schoch <schoch@sheba.arc.nasa.gov> */
60
61 #include <stdio.h>
62 #include "cryptlib.h"
63 #include <openssl/bn.h>
64 #include <openssl/dsa.h>
65 #include <openssl/rand.h>
66 #include <openssl/asn1.h>
67
68 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa);
69 int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp);
70 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
71                   DSA *dsa);
72 static int dsa_init(DSA *dsa);
73 static int dsa_finish(DSA *dsa);
74 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
75                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
76                 BN_MONT_CTX *in_mont);
77 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
78                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
79                                 BN_MONT_CTX *m_ctx);
80
81 static DSA_METHOD openssl_dsa_meth = {
82 "OpenSSL DSA method",
83 dsa_do_sign,
84 dsa_sign_setup,
85 dsa_do_verify,
86 dsa_mod_exp,
87 dsa_bn_mod_exp,
88 dsa_init,
89 dsa_finish,
90 0,
91 NULL
92 };
93
94 DSA_METHOD *DSA_OpenSSL(void)
95 {
96         return &openssl_dsa_meth;
97 }
98
99 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa)
100         {
101         BIGNUM *kinv=NULL,*r=NULL,*s=NULL;
102         BIGNUM m;
103         BIGNUM xr;
104         BN_CTX *ctx=NULL;
105         int i,reason=ERR_R_BN_LIB;
106         DSA_SIG *ret=NULL;
107
108         BN_init(&m);
109         BN_init(&xr);
110         s=BN_new();
111         if (s == NULL) goto err;
112
113         i=BN_num_bytes(dsa->q); /* should be 20 */
114         if ((dlen > i) || (dlen > 50))
115                 {
116                 reason=DSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE;
117                 goto err;
118                 }
119
120         ctx=BN_CTX_new();
121         if (ctx == NULL) goto err;
122
123         if ((dsa->kinv == NULL) || (dsa->r == NULL))
124                 {
125                 if (!DSA_sign_setup(dsa,ctx,&kinv,&r)) goto err;
126                 }
127         else
128                 {
129                 kinv=dsa->kinv;
130                 dsa->kinv=NULL;
131                 r=dsa->r;
132                 dsa->r=NULL;
133                 }
134
135         if (BN_bin2bn(dgst,dlen,&m) == NULL) goto err;
136
137         /* Compute  s = inv(k) (m + xr) mod q */
138         if (!BN_mod_mul(&xr,dsa->priv_key,r,dsa->q,ctx)) goto err;/* s = xr */
139         if (!BN_add(s, &xr, &m)) goto err;              /* s = m + xr */
140         if (BN_cmp(s,dsa->q) > 0)
141                 BN_sub(s,s,dsa->q);
142         if (!BN_mod_mul(s,s,kinv,dsa->q,ctx)) goto err;
143
144         ret=DSA_SIG_new();
145         if (ret == NULL) goto err;
146         ret->r = r;
147         ret->s = s;
148         
149 err:
150         if (!ret)
151                 {
152                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_SIGN,reason);
153                 BN_free(r);
154                 BN_free(s);
155                 }
156         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
157         BN_clear_free(&m);
158         BN_clear_free(&xr);
159         if (kinv != NULL) /* dsa->kinv is NULL now if we used it */
160             BN_clear_free(kinv);
161         return(ret);
162         }
163
164 int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp)
165         {
166         BN_CTX *ctx;
167         BIGNUM k,*kinv=NULL,*r=NULL;
168         int ret=0;
169
170         if (ctx_in == NULL)
171                 {
172                 if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
173                 }
174         else
175                 ctx=ctx_in;
176
177         BN_init(&k);
178         if ((r=BN_new()) == NULL) goto err;
179         kinv=NULL;
180
181         /* Get random k */
182         for (;;)
183                 {
184                 if (!BN_rand(&k, BN_num_bits(dsa->q), 1, 0)) goto err;
185                 if (BN_cmp(&k,dsa->q) >= 0)
186                         BN_sub(&k,&k,dsa->q);
187                 if (!BN_is_zero(&k)) break;
188                 }
189
190         if ((dsa->method_mont_p == NULL) && (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P))
191                 {
192                 if ((dsa->method_mont_p=(char *)BN_MONT_CTX_new()) != NULL)
193                         if (!BN_MONT_CTX_set((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p,
194                                 dsa->p,ctx)) goto err;
195                 }
196
197         /* Compute r = (g^k mod p) mod q */
198         if (!dsa->meth->bn_mod_exp(dsa, r,dsa->g,&k,dsa->p,ctx,
199                 (BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p)) goto err;
200         if (!BN_mod(r,r,dsa->q,ctx)) goto err;
201
202         /* Compute  part of 's = inv(k) (m + xr) mod q' */
203         if ((kinv=BN_mod_inverse(NULL,&k,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
204
205         if (*kinvp != NULL) BN_clear_free(*kinvp);
206         *kinvp=kinv;
207         kinv=NULL;
208         if (*rp != NULL) BN_clear_free(*rp);
209         *rp=r;
210         ret=1;
211 err:
212         if (!ret)
213                 {
214                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,ERR_R_BN_LIB);
215                 if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
216                 if (r != NULL) BN_clear_free(r);
217                 }
218         if (ctx_in == NULL) BN_CTX_free(ctx);
219         if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
220         BN_clear_free(&k);
221         return(ret);
222         }
223
224 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
225                   DSA *dsa)
226         {
227         BN_CTX *ctx;
228         BIGNUM u1,u2,t1;
229         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
230         int ret = -1;
231
232         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
233         BN_init(&u1);
234         BN_init(&u2);
235         BN_init(&t1);
236
237         /* Calculate W = inv(S) mod Q
238          * save W in u2 */
239         if ((BN_mod_inverse(&u2,sig->s,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
240
241         /* save M in u1 */
242         if (BN_bin2bn(dgst,dgst_len,&u1) == NULL) goto err;
243
244         /* u1 = M * w mod q */
245         if (!BN_mod_mul(&u1,&u1,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
246
247         /* u2 = r * w mod q */
248         if (!BN_mod_mul(&u2,sig->r,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
249
250         if ((dsa->method_mont_p == NULL) && (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P))
251                 {
252                 if ((dsa->method_mont_p=(char *)BN_MONT_CTX_new()) != NULL)
253                         if (!BN_MONT_CTX_set((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p,
254                                 dsa->p,ctx)) goto err;
255                 }
256         mont=(BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p;
257
258 #if 0
259         {
260         BIGNUM t2;
261
262         BN_init(&t2);
263         /* v = ( g^u1 * y^u2 mod p ) mod q */
264         /* let t1 = g ^ u1 mod p */
265         if (!BN_mod_exp_mont(&t1,dsa->g,&u1,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
266         /* let t2 = y ^ u2 mod p */
267         if (!BN_mod_exp_mont(&t2,dsa->pub_key,&u2,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
268         /* let u1 = t1 * t2 mod p */
269         if (!BN_mod_mul(&u1,&t1,&t2,dsa->p,ctx)) goto err_bn;
270         BN_free(&t2);
271         }
272         /* let u1 = u1 mod q */
273         if (!BN_mod(&u1,&u1,dsa->q,ctx)) goto err;
274 #else
275         {
276         if (!dsa->meth->dsa_mod_exp(dsa, &t1,dsa->g,&u1,dsa->pub_key,&u2,
277                                                 dsa->p,ctx,mont)) goto err;
278         /* BN_copy(&u1,&t1); */
279         /* let u1 = u1 mod q */
280         if (!BN_mod(&u1,&t1,dsa->q,ctx)) goto err;
281         }
282 #endif
283         /* V is now in u1.  If the signature is correct, it will be
284          * equal to R. */
285         ret=(BN_ucmp(&u1, sig->r) == 0);
286
287         err:
288         if (ret != 1) DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,ERR_R_BN_LIB);
289         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
290         BN_free(&u1);
291         BN_free(&u2);
292         BN_free(&t1);
293         return(ret);
294         }
295
296 static int dsa_init(DSA *dsa)
297 {
298         dsa->flags=DSA_FLAG_CACHE_MONT_P;
299         return(1);
300 }
301
302 static int dsa_finish(DSA *dsa)
303 {
304         return(1);
305 }
306
307 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
308                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
309                 BN_MONT_CTX *in_mont)
310 {
311         return BN_mod_exp2_mont(rr, a1, p1, a2, p2, m, ctx, in_mont);
312 }
313         
314 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
315                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
316                                 BN_MONT_CTX *m_ctx)
317 {
318         return BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, ctx, m_ctx);
319 }