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 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
  68 #include <openssl/engine.h>
  69 #endif
  70
  71 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa);
  72 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp);
  73 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
  74                   DSA *dsa);
  75 static int dsa_init(DSA *dsa);
  76 static int dsa_finish(DSA *dsa);
  77
  78 static DSA_METHOD openssl_dsa_meth = {
  79 "OpenSSL DSA method",
  80 dsa_do_sign,
  81 dsa_sign_setup,
  82 dsa_do_verify,
  83 NULL, /* dsa_mod_exp, */
  84 NULL, /* dsa_bn_mod_exp, */
  85 dsa_init,
  86 dsa_finish,
  87 0,
  88 NULL,
  89 NULL,
  90 NULL
  91 };
  92
  93 /* These macro wrappers replace attempts to use the dsa_mod_exp() and
  94  * bn_mod_exp() handlers in the DSA_METHOD structure. We avoid the problem of
  95  * having a the macro work as an expression by bundling an "err_instr". So;
  96  *
  97  *     if (!dsa->meth->bn_mod_exp(dsa, r,dsa->g,&k,dsa->p,ctx,
  98  *                 dsa->method_mont_p)) goto err;
  99  *
 100  * can be replaced by;
 101  *
 102  *     DSA_BN_MOD_EXP(goto err, dsa, r, dsa->g, &k, dsa->p, ctx,
 103  *                 dsa->method_mont_p);
 104  */
 105
 106 #define DSA_MOD_EXP(err_instr,dsa,rr,a1,p1,a2,p2,m,ctx,in_mont) \
 107         do { \
 108         int _tmp_res53; \
 109         if((dsa)->meth->dsa_mod_exp) \
 110                 _tmp_res53 = (dsa)->meth->dsa_mod_exp((dsa), (rr), (a1), (p1), \
 111                                 (a2), (p2), (m), (ctx), (in_mont)); \
 112         else \
 113                 _tmp_res53 = BN_mod_exp2_mont((rr), (a1), (p1), (a2), (p2), \
 114                                 (m), (ctx), (in_mont)); \
 115         if(!_tmp_res53) err_instr; \
 116         } while(0)
 117 #define DSA_BN_MOD_EXP(err_instr,dsa,r,a,p,m,ctx,m_ctx) \
 118         do { \
 119         int _tmp_res53; \
 120         if((dsa)->meth->bn_mod_exp) \
 121                 _tmp_res53 = (dsa)->meth->bn_mod_exp((dsa), (r), (a), (p), \
 122                                 (m), (ctx), (m_ctx)); \
 123         else \
 124                 _tmp_res53 = BN_mod_exp_mont((r), (a), (p), (m), (ctx), (m_ctx)); \
 125         if(!_tmp_res53) err_instr; \
 126         } while(0)
 127
 128 const DSA_METHOD *DSA_OpenSSL(void)
 129 {
 130         return &openssl_dsa_meth;
 131 }
 132
 133 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa)
 134         {
 135         BIGNUM *kinv=NULL,*r=NULL,*s=NULL;
 136         BIGNUM m;
 137         BIGNUM xr;
 138         BN_CTX *ctx=NULL;
 139         int i,reason=ERR_R_BN_LIB;
 140         DSA_SIG *ret=NULL;
 141
 142         BN_init(&m);
 143         BN_init(&xr);
 144
 145         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 146                 {
 147                 reason=DSA_R_MISSING_PARAMETERS;
 148                 goto err;
 149                 }
 150
 151         s=BN_new();
 152         if (s == NULL) goto err;
 153
 154         i=BN_num_bytes(dsa->q); /* should be 20 */
 155         if ((dlen > i) || (dlen > 50))
 156                 {
 157                 reason=DSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE;
 158                 goto err;
 159                 }
 160
 161         ctx=BN_CTX_new();
 162         if (ctx == NULL) goto err;
 163
 164         if ((dsa->kinv == NULL) || (dsa->r == NULL))
 165                 {
 166                 if (!DSA_sign_setup(dsa,ctx,&kinv,&r)) goto err;
 167                 }
 168         else
 169                 {
 170                 kinv=dsa->kinv;
 171                 dsa->kinv=NULL;
 172                 r=dsa->r;
 173                 dsa->r=NULL;
 174                 }
 175
 176         if (BN_bin2bn(dgst,dlen,&m) == NULL) goto err;
 177
 178         /* Compute  s = inv(k) (m + xr) mod q */
 179         if (!BN_mod_mul(&xr,dsa->priv_key,r,dsa->q,ctx)) goto err;/* s = xr */
 180         if (!BN_add(s, &xr, &m)) goto err;              /* s = m + xr */
 181         if (BN_cmp(s,dsa->q) > 0)
 182                 BN_sub(s,s,dsa->q);
 183         if (!BN_mod_mul(s,s,kinv,dsa->q,ctx)) goto err;
 184
 185         ret=DSA_SIG_new();
 186         if (ret == NULL) goto err;
 187         ret->r = r;
 188         ret->s = s;
 189
 190 err:
 191         if (!ret)
 192                 {
 193                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_SIGN,reason);
 194                 BN_free(r);
 195                 BN_free(s);
 196                 }
 197         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 198         BN_clear_free(&m);
 199         BN_clear_free(&xr);
 200         if (kinv != NULL) /* dsa->kinv is NULL now if we used it */
 201             BN_clear_free(kinv);
 202         return(ret);
 203         }
 204
 205 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp)
 206         {
 207         BN_CTX *ctx;
 208         BIGNUM k,*kinv=NULL,*r=NULL;
 209         int ret=0;
 210
 211         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 212                 {
 213                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 214                 return 0;
 215                 }
 216
 217         BN_init(&k);
 218
 219         if (ctx_in == NULL)
 220                 {
 221                 if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 222                 }
 223         else
 224                 ctx=ctx_in;
 225
 226         if ((r=BN_new()) == NULL) goto err;
 227         kinv=NULL;
 228
 229         /* Get random k */
 230         do
 231                 if (!BN_rand_range(&k, dsa->q)) goto err;
 232         while (BN_is_zero(&k));
 233
 234         if ((dsa->method_mont_p == NULL) && (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P))
 235                 {
 236                 if ((dsa->method_mont_p=(char *)BN_MONT_CTX_new()) != NULL)
 237                         if (!BN_MONT_CTX_set((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p,
 238                                 dsa->p,ctx)) goto err;
 239                 }
 240
 241         /* Compute r = (g^k mod p) mod q */
 242         DSA_BN_MOD_EXP(goto err, dsa, r, dsa->g, &k, dsa->p, ctx,
 243                         (BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p);
 244         if (!BN_mod(r,r,dsa->q,ctx)) goto err;
 245
 246         /* Compute  part of 's = inv(k) (m + xr) mod q' */
 247         if ((kinv=BN_mod_inverse(NULL,&k,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 248
 249         if (*kinvp != NULL) BN_clear_free(*kinvp);
 250         *kinvp=kinv;
 251         kinv=NULL;
 252         if (*rp != NULL) BN_clear_free(*rp);
 253         *rp=r;
 254         ret=1;
 255 err:
 256         if (!ret)
 257                 {
 258                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,ERR_R_BN_LIB);
 259                 if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 260                 if (r != NULL) BN_clear_free(r);
 261                 }
 262         if (ctx_in == NULL) BN_CTX_free(ctx);
 263         if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 264         BN_clear_free(&k);
 265         return(ret);
 266         }
 267
 268 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
 269                   DSA *dsa)
 270         {
 271         BN_CTX *ctx;
 272         BIGNUM u1,u2,t1;
 273         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 274         int ret = -1;
 275         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 276                 {
 277                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 278                 return -1;
 279                 }
 280
 281         BN_init(&u1);
 282         BN_init(&u2);
 283         BN_init(&t1);
 284
 285         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 286
 287         if (BN_is_zero(sig->r) || BN_get_sign(sig->r) ||
 288             BN_ucmp(sig->r, dsa->q) >= 0)
 289                 {
 290                 ret = 0;
 291                 goto err;
 292                 }
 293         if (BN_is_zero(sig->s) || BN_get_sign(sig->s) ||
 294             BN_ucmp(sig->s, dsa->q) >= 0)
 295                 {
 296                 ret = 0;
 297                 goto err;
 298                 }
 299
 300         /* Calculate W = inv(S) mod Q
 301          * save W in u2 */
 302         if ((BN_mod_inverse(&u2,sig->s,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 303
 304         /* save M in u1 */
 305         if (BN_bin2bn(dgst,dgst_len,&u1) == NULL) goto err;
 306
 307         /* u1 = M * w mod q */
 308         if (!BN_mod_mul(&u1,&u1,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 309
 310         /* u2 = r * w mod q */
 311         if (!BN_mod_mul(&u2,sig->r,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 312
 313         if ((dsa->method_mont_p == NULL) && (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P))
 314                 {
 315                 if ((dsa->method_mont_p=(char *)BN_MONT_CTX_new()) != NULL)
 316                         if (!BN_MONT_CTX_set((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p,
 317                                 dsa->p,ctx)) goto err;
 318                 }
 319         mont=(BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p;
 320
 321
 322         DSA_MOD_EXP(goto err, dsa, &t1, dsa->g, &u1, dsa->pub_key, &u2, dsa->p, ctx, mont);
 323         /* BN_copy(&u1,&t1); */
 324         /* let u1 = u1 mod q */
 325         if (!BN_mod(&u1,&t1,dsa->q,ctx)) goto err;
 326
 327         /* V is now in u1.  If the signature is correct, it will be
 328          * equal to R. */
 329         ret=(BN_ucmp(&u1, sig->r) == 0);
 330
 331         err:
 332         if (ret != 1) DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,ERR_R_BN_LIB);
 333         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 334         BN_free(&u1);
 335         BN_free(&u2);
 336         BN_free(&t1);
 337         return(ret);
 338         }
 339
 340 static int dsa_init(DSA *dsa)
 341 {
 342         dsa->flags|=DSA_FLAG_CACHE_MONT_P;
 343         return(1);
 344 }
 345
 346 static int dsa_finish(DSA *dsa)
 347 {
 348         if(dsa->method_mont_p)
 349                 BN_MONT_CTX_free((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p);
 350         return(1);
 351 }
 352