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