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