crypto/ec/ec_key.c

   1 /*
   2  * Written by Nils Larsch for the OpenSSL project.
   3  */
   4 /* ====================================================================
   5  * Copyright (c) 1998-2005 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
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  35  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
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  50  * ====================================================================
  51  *
  52  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
  53  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
  54  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  55  *
  56  */
  57 /* ====================================================================
  58  * Copyright 2002 Sun Microsystems, Inc. ALL RIGHTS RESERVED.
  59  * Portions originally developed by SUN MICROSYSTEMS, INC., and
  60  * contributed to the OpenSSL project.
  61  */
  62
  63 #include <internal/cryptlib.h>
  64 #include <string.h>
  65 #include "ec_lcl.h"
  66 #include <openssl/err.h>
  67 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
  68 # include <openssl/engine.h>
  69 #endif
  70
  71 EC_KEY *EC_KEY_new(void)
  72 {
  73     return EC_KEY_new_method(NULL);
  74 }
  75
  76 EC_KEY *EC_KEY_new_by_curve_name(int nid)
  77 {
  78     EC_KEY *ret = EC_KEY_new();
  79     if (ret == NULL)
  80         return NULL;
  81     ret->group = EC_GROUP_new_by_curve_name(nid);
  82     if (ret->group == NULL) {
  83         EC_KEY_free(ret);
  84         return NULL;
  85     }
  86     if (ret->meth->set_group != NULL
  87         && ret->meth->set_group(ret, ret->group) == 0) {
  88         EC_KEY_free(ret);
  89         return NULL;
  90     }
  91     return ret;
  92 }
  93
  94 void EC_KEY_free(EC_KEY *r)
  95 {
  96     int i;
  97
  98     if (r == NULL)
  99         return;
 100
 101     i = CRYPTO_add(&r->references, -1, CRYPTO_LOCK_EC);
 102     REF_PRINT_COUNT("EC_KEY", r);
 103     if (i > 0)
 104         return;
 105     REF_ASSERT_ISNT(i < 0);
 106
 107     if (r->meth->finish != NULL)
 108         r->meth->finish(r);
 109
 110 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
 111     ENGINE_finish(r->engine);
 112 #endif
 113
 114     if (r->group && r->group->meth->keyfinish)
 115         r->group->meth->keyfinish(r);
 116
 117     CRYPTO_free_ex_data(CRYPTO_EX_INDEX_EC_KEY, r, &r->ex_data);
 118     EC_GROUP_free(r->group);
 119     EC_POINT_free(r->pub_key);
 120     BN_clear_free(r->priv_key);
 121
 122     OPENSSL_clear_free((void *)r, sizeof(EC_KEY));
 123 }
 124
 125 EC_KEY *EC_KEY_copy(EC_KEY *dest, EC_KEY *src)
 126 {
 127     if (dest == NULL || src == NULL) {
 128         ECerr(EC_F_EC_KEY_COPY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 129         return NULL;
 130     }
 131     if (src->meth != dest->meth) {
 132         if (dest->meth->finish != NULL)
 133             dest->meth->finish(dest);
 134         if (dest->group && dest->group->meth->keyfinish)
 135             dest->group->meth->keyfinish(dest);
 136 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
 137         if (ENGINE_finish(dest->engine) == 0)
 138             return 0;
 139         dest->engine = NULL;
 140 #endif
 141     }
 142     /* copy the parameters */
 143     if (src->group != NULL) {
 144         const EC_METHOD *meth = EC_GROUP_method_of(src->group);
 145         /* clear the old group */
 146         EC_GROUP_free(dest->group);
 147         dest->group = EC_GROUP_new(meth);
 148         if (dest->group == NULL)
 149             return NULL;
 150         if (!EC_GROUP_copy(dest->group, src->group))
 151             return NULL;
 152     }
 153     /*  copy the public key */
 154     if (src->pub_key != NULL && src->group != NULL) {
 155         EC_POINT_free(dest->pub_key);
 156         dest->pub_key = EC_POINT_new(src->group);
 157         if (dest->pub_key == NULL)
 158             return NULL;
 159         if (!EC_POINT_copy(dest->pub_key, src->pub_key))
 160             return NULL;
 161     }
 162     /* copy the private key */
 163     if (src->priv_key != NULL) {
 164         if (dest->priv_key == NULL) {
 165             dest->priv_key = BN_new();
 166             if (dest->priv_key == NULL)
 167                 return NULL;
 168         }
 169         if (!BN_copy(dest->priv_key, src->priv_key))
 170             return NULL;
 171         if (src->group->meth->keycopy
 172             && src->group->meth->keycopy(dest, src) == 0)
 173             return NULL;
 174     }
 175
 176
 177     /* copy the rest */
 178     dest->enc_flag = src->enc_flag;
 179     dest->conv_form = src->conv_form;
 180     dest->version = src->version;
 181     dest->flags = src->flags;
 182     if (!CRYPTO_dup_ex_data(CRYPTO_EX_INDEX_EC_KEY,
 183                             &dest->ex_data, &src->ex_data))
 184         return NULL;
 185
 186     if (src->meth != dest->meth) {
 187 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
 188         if (src->engine != NULL && ENGINE_init(src->engine) == 0)
 189             return NULL;
 190         dest->engine = src->engine;
 191 #endif
 192         dest->meth = src->meth;
 193     }
 194
 195     if (src->meth->copy != NULL && src->meth->copy(dest, src) == 0)
 196         return NULL;
 197
 198     return dest;
 199 }
 200
 201 EC_KEY *EC_KEY_dup(EC_KEY *ec_key)
 202 {
 203     EC_KEY *ret = EC_KEY_new_method(ec_key->engine);
 204
 205     if (ret == NULL)
 206         return NULL;
 207     if (EC_KEY_copy(ret, ec_key) == NULL) {
 208         EC_KEY_free(ret);
 209         return NULL;
 210     }
 211     return ret;
 212 }
 213
 214 int EC_KEY_up_ref(EC_KEY *r)
 215 {
 216     int i = CRYPTO_add(&r->references, 1, CRYPTO_LOCK_EC);
 217
 218     REF_PRINT_COUNT("EC_KEY", r);
 219     REF_ASSERT_ISNT(i < 2);
 220     return ((i > 1) ? 1 : 0);
 221 }
 222
 223 int EC_KEY_generate_key(EC_KEY *eckey)
 224 {
 225     if (eckey == NULL || eckey->group == NULL) {
 226         ECerr(EC_F_EC_KEY_GENERATE_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 227         return 0;
 228     }
 229     if (eckey->meth->keygen != NULL)
 230         return eckey->meth->keygen(eckey);
 231     ECerr(EC_F_EC_KEY_GENERATE_KEY, EC_R_OPERATION_NOT_SUPPORTED);
 232     return 0;
 233 }
 234
 235 int ossl_ec_key_gen(EC_KEY *eckey)
 236 {
 237     if (eckey->group->meth->keygen == NULL) {
 238         ECerr(EC_F_OSSL_EC_KEY_GEN, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 239         return 0;
 240     }
 241
 242     return eckey->group->meth->keygen(eckey);
 243 }
 244
 245 int ec_key_simple_generate_key(EC_KEY *eckey)
 246 {
 247     int ok = 0;
 248     BN_CTX *ctx = NULL;
 249     BIGNUM *priv_key = NULL;
 250     const BIGNUM *order = NULL;
 251     EC_POINT *pub_key = NULL;
 252
 253     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 254         goto err;
 255
 256     if (eckey->priv_key == NULL) {
 257         priv_key = BN_new();
 258         if (priv_key == NULL)
 259             goto err;
 260     } else
 261         priv_key = eckey->priv_key;
 262
 263     order = EC_GROUP_get0_order(eckey->group);
 264     if (order == NULL)
 265         goto err;
 266
 267     do
 268         if (!BN_rand_range(priv_key, order))
 269             goto err;
 270     while (BN_is_zero(priv_key)) ;
 271
 272     if (eckey->pub_key == NULL) {
 273         pub_key = EC_POINT_new(eckey->group);
 274         if (pub_key == NULL)
 275             goto err;
 276     } else
 277         pub_key = eckey->pub_key;
 278
 279     if (!EC_POINT_mul(eckey->group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx))
 280         goto err;
 281
 282     eckey->priv_key = priv_key;
 283     eckey->pub_key = pub_key;
 284
 285     ok = 1;
 286
 287  err:
 288     if (eckey->pub_key == NULL)
 289         EC_POINT_free(pub_key);
 290     if (eckey->priv_key != priv_key)
 291         BN_free(priv_key);
 292     BN_CTX_free(ctx);
 293     return ok;
 294 }
 295
 296 int ec_key_simple_generate_public_key(EC_KEY *eckey)
 297 {
 298     return EC_POINT_mul(eckey->group, eckey->pub_key, eckey->priv_key, NULL,
 299                         NULL, NULL);
 300 }
 301
 302 int EC_KEY_check_key(const EC_KEY *eckey)
 303 {
 304     if (eckey == NULL || eckey->group == NULL || eckey->pub_key == NULL) {
 305         ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 306         return 0;
 307     }
 308
 309     if (eckey->group->meth->keycheck == NULL) {
 310         ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 311         return 0;
 312     }
 313
 314     return eckey->group->meth->keycheck(eckey);
 315 }
 316
 317 int ec_key_simple_check_key(const EC_KEY *eckey)
 318 {
 319     int ok = 0;
 320     BN_CTX *ctx = NULL;
 321     const BIGNUM *order = NULL;
 322     EC_POINT *point = NULL;
 323
 324     if (eckey == NULL || eckey->group == NULL || eckey->pub_key == NULL) {
 325         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 326         return 0;
 327     }
 328
 329     if (EC_POINT_is_at_infinity(eckey->group, eckey->pub_key)) {
 330         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_POINT_AT_INFINITY);
 331         goto err;
 332     }
 333
 334     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 335         goto err;
 336     if ((point = EC_POINT_new(eckey->group)) == NULL)
 337         goto err;
 338
 339     /* testing whether the pub_key is on the elliptic curve */
 340     if (EC_POINT_is_on_curve(eckey->group, eckey->pub_key, ctx) <= 0) {
 341         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_POINT_IS_NOT_ON_CURVE);
 342         goto err;
 343     }
 344     /* testing whether pub_key * order is the point at infinity */
 345     order = eckey->group->order;
 346     if (BN_is_zero(order)) {
 347         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_INVALID_GROUP_ORDER);
 348         goto err;
 349     }
 350     if (!EC_POINT_mul(eckey->group, point, NULL, eckey->pub_key, order, ctx)) {
 351         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, ERR_R_EC_LIB);
 352         goto err;
 353     }
 354     if (!EC_POINT_is_at_infinity(eckey->group, point)) {
 355         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_WRONG_ORDER);
 356         goto err;
 357     }
 358     /*
 359      * in case the priv_key is present : check if generator * priv_key ==
 360      * pub_key
 361      */
 362     if (eckey->priv_key != NULL) {
 363         if (BN_cmp(eckey->priv_key, order) >= 0) {
 364             ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_WRONG_ORDER);
 365             goto err;
 366         }
 367         if (!EC_POINT_mul(eckey->group, point, eckey->priv_key,
 368                           NULL, NULL, ctx)) {
 369             ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, ERR_R_EC_LIB);
 370             goto err;
 371         }
 372         if (EC_POINT_cmp(eckey->group, point, eckey->pub_key, ctx) != 0) {
 373             ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_INVALID_PRIVATE_KEY);
 374             goto err;
 375         }
 376     }
 377     ok = 1;
 378  err:
 379     BN_CTX_free(ctx);
 380     EC_POINT_free(point);
 381     return ok;
 382 }
 383
 384 int EC_KEY_set_public_key_affine_coordinates(EC_KEY *key, BIGNUM *x,
 385                                              BIGNUM *y)
 386 {
 387     BN_CTX *ctx = NULL;
 388     BIGNUM *tx, *ty;
 389     EC_POINT *point = NULL;
 390     int ok = 0;
 391 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
 392     int tmp_nid, is_char_two = 0;
 393 #endif
 394
 395     if (key == NULL || key->group == NULL || x == NULL || y == NULL) {
 396         ECerr(EC_F_EC_KEY_SET_PUBLIC_KEY_AFFINE_COORDINATES,
 397               ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 398         return 0;
 399     }
 400     ctx = BN_CTX_new();
 401     if (ctx == NULL)
 402         goto err;
 403
 404     point = EC_POINT_new(key->group);
 405
 406     if (point == NULL)
 407         goto err;
 408
 409     tx = BN_CTX_get(ctx);
 410     ty = BN_CTX_get(ctx);
 411     if (ty == NULL)
 412         goto err;
 413
 414 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
 415     tmp_nid = EC_METHOD_get_field_type(EC_GROUP_method_of(key->group));
 416
 417     if (tmp_nid == NID_X9_62_characteristic_two_field)
 418         is_char_two = 1;
 419
 420     if (is_char_two) {
 421         if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GF2m(key->group, point,
 422                                                   x, y, ctx))
 423             goto err;
 424         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GF2m(key->group, point,
 425                                                   tx, ty, ctx))
 426             goto err;
 427     } else
 428 #endif
 429     {
 430         if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(key->group, point,
 431                                                  x, y, ctx))
 432             goto err;
 433         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(key->group, point,
 434                                                  tx, ty, ctx))
 435             goto err;
 436     }
 437     /*
 438      * Check if retrieved coordinates match originals and are less than field
 439      * order: if not values are out of range.
 440      */
 441     if (BN_cmp(x, tx) || BN_cmp(y, ty)
 442         || (BN_cmp(x, key->group->field) >= 0)
 443         || (BN_cmp(y, key->group->field) >= 0)) {
 444         ECerr(EC_F_EC_KEY_SET_PUBLIC_KEY_AFFINE_COORDINATES,
 445               EC_R_COORDINATES_OUT_OF_RANGE);
 446         goto err;
 447     }
 448
 449     if (!EC_KEY_set_public_key(key, point))
 450         goto err;
 451
 452     if (EC_KEY_check_key(key) == 0)
 453         goto err;
 454
 455     ok = 1;
 456
 457  err:
 458     BN_CTX_free(ctx);
 459     EC_POINT_free(point);
 460     return ok;
 461
 462 }
 463
 464 const EC_GROUP *EC_KEY_get0_group(const EC_KEY *key)
 465 {
 466     return key->group;
 467 }
 468
 469 int EC_KEY_set_group(EC_KEY *key, const EC_GROUP *group)
 470 {
 471     if (key->meth->set_group != NULL && key->meth->set_group(key, group) == 0)
 472         return 0;
 473     EC_GROUP_free(key->group);
 474     key->group = EC_GROUP_dup(group);
 475     return (key->group == NULL) ? 0 : 1;
 476 }
 477
 478 const BIGNUM *EC_KEY_get0_private_key(const EC_KEY *key)
 479 {
 480     return key->priv_key;
 481 }
 482
 483 int EC_KEY_set_private_key(EC_KEY *key, const BIGNUM *priv_key)
 484 {
 485     if (key->group == NULL || key->group->meth == NULL)
 486         return 0;
 487     if (key->group->meth->set_private
 488         && key->meth->set_private(key, priv_key) == 0)
 489         return 0;
 490     if (key->meth->set_private != NULL
 491         && key->meth->set_private(key, priv_key) == 0)
 492         return 0;
 493     BN_clear_free(key->priv_key);
 494     key->priv_key = BN_dup(priv_key);
 495     return (key->priv_key == NULL) ? 0 : 1;
 496 }
 497
 498 const EC_POINT *EC_KEY_get0_public_key(const EC_KEY *key)
 499 {
 500     return key->pub_key;
 501 }
 502
 503 int EC_KEY_set_public_key(EC_KEY *key, const EC_POINT *pub_key)
 504 {
 505     if (key->meth->set_public != NULL
 506         && key->meth->set_public(key, pub_key) == 0)
 507         return 0;
 508     EC_POINT_free(key->pub_key);
 509     key->pub_key = EC_POINT_dup(pub_key, key->group);
 510     return (key->pub_key == NULL) ? 0 : 1;
 511 }
 512
 513 unsigned int EC_KEY_get_enc_flags(const EC_KEY *key)
 514 {
 515     return key->enc_flag;
 516 }
 517
 518 void EC_KEY_set_enc_flags(EC_KEY *key, unsigned int flags)
 519 {
 520     key->enc_flag = flags;
 521 }
 522
 523 point_conversion_form_t EC_KEY_get_conv_form(const EC_KEY *key)
 524 {
 525     return key->conv_form;
 526 }
 527
 528 void EC_KEY_set_conv_form(EC_KEY *key, point_conversion_form_t cform)
 529 {
 530     key->conv_form = cform;
 531     if (key->group != NULL)
 532         EC_GROUP_set_point_conversion_form(key->group, cform);
 533 }
 534
 535 void EC_KEY_set_asn1_flag(EC_KEY *key, int flag)
 536 {
 537     if (key->group != NULL)
 538         EC_GROUP_set_asn1_flag(key->group, flag);
 539 }
 540
 541 int EC_KEY_precompute_mult(EC_KEY *key, BN_CTX *ctx)
 542 {
 543     if (key->group == NULL)
 544         return 0;
 545     return EC_GROUP_precompute_mult(key->group, ctx);
 546 }
 547
 548 int EC_KEY_get_flags(const EC_KEY *key)
 549 {
 550     return key->flags;
 551 }
 552
 553 void EC_KEY_set_flags(EC_KEY *key, int flags)
 554 {
 555     key->flags |= flags;
 556 }
 557
 558 void EC_KEY_clear_flags(EC_KEY *key, int flags)
 559 {
 560     key->flags &= ~flags;
 561 }
 562
 563 size_t EC_KEY_key2buf(const EC_KEY *key, point_conversion_form_t form,
 564                         unsigned char **pbuf, BN_CTX *ctx)
 565 {
 566     if (key == NULL || key->pub_key == NULL || key->group == NULL)
 567         return 0;
 568     return EC_POINT_point2buf(key->group, key->pub_key, form, pbuf, ctx);
 569 }
 570
 571 int EC_KEY_oct2key(EC_KEY *key, const unsigned char *buf, size_t len,
 572                    BN_CTX *ctx)
 573 {
 574     if (key == NULL || key->group == NULL)
 575         return 0;
 576     if (key->pub_key == NULL)
 577         key->pub_key = EC_POINT_new(key->group);
 578     if (key->pub_key == NULL)
 579         return 0;
 580     if (EC_POINT_oct2point(key->group, key->pub_key, buf, len, ctx) == 0)
 581         return 0;
 582     /*
 583      * Save the point conversion form.
 584      * For non-custom curves the first octet of the buffer (excluding
 585      * the last significant bit) contains the point conversion form.
 586      * EC_POINT_oct2point() has already performed sanity checking of
 587      * the buffer so we know it is valid.
 588      */
 589     if ((key->group->meth->flags & EC_FLAGS_CUSTOM_CURVE) == 0)
 590         key->conv_form = (point_conversion_form_t)(buf[0] & ~0x01);
 591     return 1;
 592 }
 593
 594 size_t EC_KEY_priv2oct(const EC_KEY *eckey, unsigned char *buf, size_t len)
 595 {
 596     if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL)
 597         return 0;
 598     if (eckey->group->meth->priv2oct == NULL) {
 599         ECerr(EC_F_EC_KEY_PRIV2OCT, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 600         return 0;
 601     }
 602
 603     return eckey->group->meth->priv2oct(eckey, buf, len);
 604 }
 605
 606 size_t ec_key_simple_priv2oct(const EC_KEY *eckey,
 607                               unsigned char *buf, size_t len)
 608 {
 609     size_t buf_len;
 610
 611     buf_len = (EC_GROUP_get_degree(eckey->group) + 7) / 8;
 612     if (eckey->priv_key == NULL)
 613         return 0;
 614     if (buf == NULL)
 615         return buf_len;
 616     else if (len < buf_len)
 617         return 0;
 618
 619     /* Octetstring may need leading zeros if BN is to short */
 620
 621     if (BN_bn2binpad(eckey->priv_key, buf, buf_len) == -1) {
 622         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_PRIV2OCT, EC_R_BUFFER_TOO_SMALL);
 623         return 0;
 624     }
 625
 626     return buf_len;
 627 }
 628
 629 int EC_KEY_oct2priv(EC_KEY *eckey, unsigned char *buf, size_t len)
 630 {
 631     if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL)
 632         return 0;
 633     if (eckey->group->meth->oct2priv == NULL) {
 634         ECerr(EC_F_EC_KEY_OCT2PRIV, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 635         return 0;
 636     }
 637     return eckey->group->meth->oct2priv(eckey, buf, len);
 638 }
 639
 640 int ec_key_simple_oct2priv(EC_KEY *eckey, unsigned char *buf, size_t len)
 641 {
 642     if (eckey->priv_key == NULL)
 643         eckey->priv_key = BN_secure_new();
 644     if (eckey->priv_key == NULL) {
 645         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_OCT2PRIV, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 646         return 0;
 647     }
 648     eckey->priv_key = BN_bin2bn(buf, len, eckey->priv_key);
 649     if (eckey->priv_key == NULL) {
 650         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_OCT2PRIV, ERR_R_BN_LIB);
 651         return 0;
 652     }
 653     return 1;
 654 }
 655
 656 size_t EC_KEY_priv2buf(const EC_KEY *eckey, unsigned char **pbuf)
 657 {
 658     size_t len;
 659     unsigned char *buf;
 660     len = EC_KEY_priv2oct(eckey, NULL, 0);
 661     if (len == 0)
 662         return 0;
 663     buf = OPENSSL_malloc(len);
 664     if (buf == NULL)
 665         return 0;
 666     len = EC_KEY_priv2oct(eckey, buf, len);
 667     if (len == 0) {
 668         OPENSSL_free(buf);
 669         return 0;
 670     }
 671     *pbuf = buf;
 672     return len;
 673 }
 674
 675 int EC_KEY_can_sign(const EC_KEY *eckey)
 676 {
 677     if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL
 678         || (eckey->group->meth->flags & EC_FLAGS_NO_SIGN))
 679         return 0;
 680     return 1;
 681 }