crypto/ec/ec_key.c

   1 /*
   2  * Written by Nils Larsch for the OpenSSL project.
   3  */
   4 /* ====================================================================
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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     OPENSSL_assert(eckey->group->meth->keygen != NULL);
 238     return eckey->group->meth->keygen(eckey);
 239 }
 240
 241 int ec_key_simple_generate_key(EC_KEY *eckey)
 242 {
 243     int ok = 0;
 244     BN_CTX *ctx = NULL;
 245     BIGNUM *priv_key = NULL;
 246     const BIGNUM *order = NULL;
 247     EC_POINT *pub_key = NULL;
 248
 249     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 250         goto err;
 251
 252     if (eckey->priv_key == NULL) {
 253         priv_key = BN_new();
 254         if (priv_key == NULL)
 255             goto err;
 256     } else
 257         priv_key = eckey->priv_key;
 258
 259     order = EC_GROUP_get0_order(eckey->group);
 260     if (order == NULL)
 261         goto err;
 262
 263     do
 264         if (!BN_rand_range(priv_key, order))
 265             goto err;
 266     while (BN_is_zero(priv_key)) ;
 267
 268     if (eckey->pub_key == NULL) {
 269         pub_key = EC_POINT_new(eckey->group);
 270         if (pub_key == NULL)
 271             goto err;
 272     } else
 273         pub_key = eckey->pub_key;
 274
 275     if (!EC_POINT_mul(eckey->group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx))
 276         goto err;
 277
 278     eckey->priv_key = priv_key;
 279     eckey->pub_key = pub_key;
 280
 281     ok = 1;
 282
 283  err:
 284     if (eckey->pub_key == NULL)
 285         EC_POINT_free(pub_key);
 286     if (eckey->priv_key != priv_key)
 287         BN_free(priv_key);
 288     BN_CTX_free(ctx);
 289     return ok;
 290 }
 291
 292 int ec_key_simple_generate_public_key(EC_KEY *eckey)
 293 {
 294     return EC_POINT_mul(eckey->group, eckey->pub_key, eckey->priv_key, NULL,
 295                         NULL, NULL);
 296 }
 297
 298 int EC_KEY_check_key(const EC_KEY *eckey)
 299 {
 300     if (eckey == NULL || eckey->group == NULL || eckey->pub_key == NULL) {
 301         ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 302         return 0;
 303     }
 304
 305     if (eckey->group->meth->keycheck == NULL) {
 306         ECerr(EC_F_EC_KEY_CHECK_KEY, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 307         return 0;
 308     }
 309
 310     return eckey->group->meth->keycheck(eckey);
 311 }
 312
 313 int ec_key_simple_check_key(const EC_KEY *eckey)
 314 {
 315     int ok = 0;
 316     BN_CTX *ctx = NULL;
 317     const BIGNUM *order = NULL;
 318     EC_POINT *point = NULL;
 319
 320     if (eckey == NULL || eckey->group == NULL || eckey->pub_key == NULL) {
 321         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 322         return 0;
 323     }
 324
 325     if (EC_POINT_is_at_infinity(eckey->group, eckey->pub_key)) {
 326         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_POINT_AT_INFINITY);
 327         goto err;
 328     }
 329
 330     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 331         goto err;
 332     if ((point = EC_POINT_new(eckey->group)) == NULL)
 333         goto err;
 334
 335     /* testing whether the pub_key is on the elliptic curve */
 336     if (EC_POINT_is_on_curve(eckey->group, eckey->pub_key, ctx) <= 0) {
 337         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_POINT_IS_NOT_ON_CURVE);
 338         goto err;
 339     }
 340     /* testing whether pub_key * order is the point at infinity */
 341     order = eckey->group->order;
 342     if (BN_is_zero(order)) {
 343         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_INVALID_GROUP_ORDER);
 344         goto err;
 345     }
 346     if (!EC_POINT_mul(eckey->group, point, NULL, eckey->pub_key, order, ctx)) {
 347         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, ERR_R_EC_LIB);
 348         goto err;
 349     }
 350     if (!EC_POINT_is_at_infinity(eckey->group, point)) {
 351         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_WRONG_ORDER);
 352         goto err;
 353     }
 354     /*
 355      * in case the priv_key is present : check if generator * priv_key ==
 356      * pub_key
 357      */
 358     if (eckey->priv_key != NULL) {
 359         if (BN_cmp(eckey->priv_key, order) >= 0) {
 360             ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_WRONG_ORDER);
 361             goto err;
 362         }
 363         if (!EC_POINT_mul(eckey->group, point, eckey->priv_key,
 364                           NULL, NULL, ctx)) {
 365             ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, ERR_R_EC_LIB);
 366             goto err;
 367         }
 368         if (EC_POINT_cmp(eckey->group, point, eckey->pub_key, ctx) != 0) {
 369             ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_CHECK_KEY, EC_R_INVALID_PRIVATE_KEY);
 370             goto err;
 371         }
 372     }
 373     ok = 1;
 374  err:
 375     BN_CTX_free(ctx);
 376     EC_POINT_free(point);
 377     return ok;
 378 }
 379
 380 int EC_KEY_set_public_key_affine_coordinates(EC_KEY *key, BIGNUM *x,
 381                                              BIGNUM *y)
 382 {
 383     BN_CTX *ctx = NULL;
 384     BIGNUM *tx, *ty;
 385     EC_POINT *point = NULL;
 386     int ok = 0;
 387 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
 388     int tmp_nid, is_char_two = 0;
 389 #endif
 390
 391     if (key == NULL || key->group == NULL || x == NULL || y == NULL) {
 392         ECerr(EC_F_EC_KEY_SET_PUBLIC_KEY_AFFINE_COORDINATES,
 393               ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
 394         return 0;
 395     }
 396     ctx = BN_CTX_new();
 397     if (ctx == NULL)
 398         goto err;
 399
 400     point = EC_POINT_new(key->group);
 401
 402     if (point == NULL)
 403         goto err;
 404
 405     tx = BN_CTX_get(ctx);
 406     ty = BN_CTX_get(ctx);
 407     if (ty == NULL)
 408         goto err;
 409
 410 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
 411     tmp_nid = EC_METHOD_get_field_type(EC_GROUP_method_of(key->group));
 412
 413     if (tmp_nid == NID_X9_62_characteristic_two_field)
 414         is_char_two = 1;
 415
 416     if (is_char_two) {
 417         if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GF2m(key->group, point,
 418                                                   x, y, ctx))
 419             goto err;
 420         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GF2m(key->group, point,
 421                                                   tx, ty, ctx))
 422             goto err;
 423     } else
 424 #endif
 425     {
 426         if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(key->group, point,
 427                                                  x, y, ctx))
 428             goto err;
 429         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(key->group, point,
 430                                                  tx, ty, ctx))
 431             goto err;
 432     }
 433     /*
 434      * Check if retrieved coordinates match originals and are less than field
 435      * order: if not values are out of range.
 436      */
 437     if (BN_cmp(x, tx) || BN_cmp(y, ty)
 438         || (BN_cmp(x, key->group->field) >= 0)
 439         || (BN_cmp(y, key->group->field) >= 0)) {
 440         ECerr(EC_F_EC_KEY_SET_PUBLIC_KEY_AFFINE_COORDINATES,
 441               EC_R_COORDINATES_OUT_OF_RANGE);
 442         goto err;
 443     }
 444
 445     if (!EC_KEY_set_public_key(key, point))
 446         goto err;
 447
 448     if (EC_KEY_check_key(key) == 0)
 449         goto err;
 450
 451     ok = 1;
 452
 453  err:
 454     BN_CTX_free(ctx);
 455     EC_POINT_free(point);
 456     return ok;
 457
 458 }
 459
 460 const EC_GROUP *EC_KEY_get0_group(const EC_KEY *key)
 461 {
 462     return key->group;
 463 }
 464
 465 int EC_KEY_set_group(EC_KEY *key, const EC_GROUP *group)
 466 {
 467     if (key->meth->set_group != NULL && key->meth->set_group(key, group) == 0)
 468         return 0;
 469     EC_GROUP_free(key->group);
 470     key->group = EC_GROUP_dup(group);
 471     return (key->group == NULL) ? 0 : 1;
 472 }
 473
 474 const BIGNUM *EC_KEY_get0_private_key(const EC_KEY *key)
 475 {
 476     return key->priv_key;
 477 }
 478
 479 int EC_KEY_set_private_key(EC_KEY *key, const BIGNUM *priv_key)
 480 {
 481     if (key->group == NULL || key->group->meth == NULL)
 482         return 0;
 483     if (key->group->meth->set_private
 484         && key->meth->set_private(key, priv_key) == 0)
 485         return 0;
 486     if (key->meth->set_private != NULL
 487         && key->meth->set_private(key, priv_key) == 0)
 488         return 0;
 489     BN_clear_free(key->priv_key);
 490     key->priv_key = BN_dup(priv_key);
 491     return (key->priv_key == NULL) ? 0 : 1;
 492 }
 493
 494 const EC_POINT *EC_KEY_get0_public_key(const EC_KEY *key)
 495 {
 496     return key->pub_key;
 497 }
 498
 499 int EC_KEY_set_public_key(EC_KEY *key, const EC_POINT *pub_key)
 500 {
 501     if (key->meth->set_public != NULL
 502         && key->meth->set_public(key, pub_key) == 0)
 503         return 0;
 504     EC_POINT_free(key->pub_key);
 505     key->pub_key = EC_POINT_dup(pub_key, key->group);
 506     return (key->pub_key == NULL) ? 0 : 1;
 507 }
 508
 509 unsigned int EC_KEY_get_enc_flags(const EC_KEY *key)
 510 {
 511     return key->enc_flag;
 512 }
 513
 514 void EC_KEY_set_enc_flags(EC_KEY *key, unsigned int flags)
 515 {
 516     key->enc_flag = flags;
 517 }
 518
 519 point_conversion_form_t EC_KEY_get_conv_form(const EC_KEY *key)
 520 {
 521     return key->conv_form;
 522 }
 523
 524 void EC_KEY_set_conv_form(EC_KEY *key, point_conversion_form_t cform)
 525 {
 526     key->conv_form = cform;
 527     if (key->group != NULL)
 528         EC_GROUP_set_point_conversion_form(key->group, cform);
 529 }
 530
 531 void EC_KEY_set_asn1_flag(EC_KEY *key, int flag)
 532 {
 533     if (key->group != NULL)
 534         EC_GROUP_set_asn1_flag(key->group, flag);
 535 }
 536
 537 int EC_KEY_precompute_mult(EC_KEY *key, BN_CTX *ctx)
 538 {
 539     if (key->group == NULL)
 540         return 0;
 541     return EC_GROUP_precompute_mult(key->group, ctx);
 542 }
 543
 544 int EC_KEY_get_flags(const EC_KEY *key)
 545 {
 546     return key->flags;
 547 }
 548
 549 void EC_KEY_set_flags(EC_KEY *key, int flags)
 550 {
 551     key->flags |= flags;
 552 }
 553
 554 void EC_KEY_clear_flags(EC_KEY *key, int flags)
 555 {
 556     key->flags &= ~flags;
 557 }
 558
 559 size_t EC_KEY_key2buf(const EC_KEY *key, point_conversion_form_t form,
 560                         unsigned char **pbuf, BN_CTX *ctx)
 561 {
 562     if (key == NULL || key->pub_key == NULL || key->group == NULL)
 563         return 0;
 564     return EC_POINT_point2buf(key->group, key->pub_key, form, pbuf, ctx);
 565 }
 566
 567 int EC_KEY_oct2key(EC_KEY *key, const unsigned char *buf, size_t len,
 568                    BN_CTX *ctx)
 569 {
 570     if (key == NULL || key->group == NULL)
 571         return 0;
 572     if (key->pub_key == NULL)
 573         key->pub_key = EC_POINT_new(key->group);
 574     if (key->pub_key == NULL)
 575         return 0;
 576     if (EC_POINT_oct2point(key->group, key->pub_key, buf, len, ctx) == 0)
 577         return 0;
 578     /*
 579      * Save the point conversion form.
 580      * For non-custom curves the first octet of the buffer (excluding
 581      * the last significant bit) contains the point conversion form.
 582      * EC_POINT_oct2point() has already performed sanity checking of
 583      * the buffer so we know it is valid.
 584      */
 585     if ((key->group->meth->flags & EC_FLAGS_CUSTOM_CURVE) == 0)
 586         key->conv_form = (point_conversion_form_t)(buf[0] & ~0x01);
 587     return 1;
 588 }
 589
 590 size_t EC_KEY_priv2oct(const EC_KEY *eckey, unsigned char *buf, size_t len)
 591 {
 592     if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL)
 593         return 0;
 594     if (eckey->group->meth->priv2oct == NULL) {
 595         ECerr(EC_F_EC_KEY_PRIV2OCT, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 596         return 0;
 597     }
 598
 599     return eckey->group->meth->priv2oct(eckey, buf, len);
 600 }
 601
 602 size_t ec_key_simple_priv2oct(const EC_KEY *eckey,
 603                               unsigned char *buf, size_t len)
 604 {
 605     size_t buf_len;
 606
 607     buf_len = (EC_GROUP_get_degree(eckey->group) + 7) / 8;
 608     if (eckey->priv_key == NULL)
 609         return 0;
 610     if (buf == NULL)
 611         return buf_len;
 612     else if (len < buf_len)
 613         return 0;
 614
 615     /* Octetstring may need leading zeros if BN is to short */
 616
 617     if (BN_bn2binpad(eckey->priv_key, buf, buf_len) == -1) {
 618         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_PRIV2OCT, EC_R_BUFFER_TOO_SMALL);
 619         return 0;
 620     }
 621
 622     return buf_len;
 623 }
 624
 625 int EC_KEY_oct2priv(EC_KEY *eckey, unsigned char *buf, size_t len)
 626 {
 627     if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL)
 628         return 0;
 629     if (eckey->group->meth->oct2priv == NULL) {
 630         ECerr(EC_F_EC_KEY_OCT2PRIV, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 631         return 0;
 632     }
 633     return eckey->group->meth->oct2priv(eckey, buf, len);
 634 }
 635
 636 int ec_key_simple_oct2priv(EC_KEY *eckey, unsigned char *buf, size_t len)
 637 {
 638     if (eckey->priv_key == NULL)
 639         eckey->priv_key = BN_secure_new();
 640     if (eckey->priv_key == NULL) {
 641         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_OCT2PRIV, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 642         return 0;
 643     }
 644     eckey->priv_key = BN_bin2bn(buf, len, eckey->priv_key);
 645     if (eckey->priv_key == NULL) {
 646         ECerr(EC_F_EC_KEY_SIMPLE_OCT2PRIV, ERR_R_BN_LIB);
 647         return 0;
 648     }
 649     return 1;
 650 }
 651
 652 size_t EC_KEY_priv2buf(const EC_KEY *eckey, unsigned char **pbuf)
 653 {
 654     size_t len;
 655     unsigned char *buf;
 656     len = EC_KEY_priv2oct(eckey, NULL, 0);
 657     if (len == 0)
 658         return 0;
 659     buf = OPENSSL_malloc(len);
 660     if (buf == NULL)
 661         return 0;
 662     len = EC_KEY_priv2oct(eckey, buf, len);
 663     if (len == 0) {
 664         OPENSSL_free(buf);
 665         return 0;
 666     }
 667     *pbuf = buf;
 668     return len;
 669 }
 670
 671 int EC_KEY_can_sign(const EC_KEY *eckey)
 672 {
 673     if (eckey->group == NULL || eckey->group->meth == NULL
 674         || (eckey->group->meth->flags & EC_FLAGS_NO_SIGN))
 675         return 0;
 676     return 1;
 677 }