712f666641795818285a14aa08ba4d5a63fcf0b3
[openssl.git] / crypto / ecdsa / ecs_ossl.c
1 /* crypto/ecdsa/ecs_ossl.c */
2 /*
3  * Written by Nils Larsch for the OpenSSL project
4  */
5 /* ====================================================================
6  * Copyright (c) 1998-2004 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  *
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer. 
14  *
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
17  *    the documentation and/or other materials provided with the
18  *    distribution.
19  *
20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
21  *    software must display the following acknowledgment:
22  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
23  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.OpenSSL.org/)"
24  *
25  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
26  *    endorse or promote products derived from this software without
27  *    prior written permission. For written permission, please contact
28  *    openssl-core@OpenSSL.org.
29  *
30  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
31  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
32  *    permission of the OpenSSL Project.
33  *
34  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
35  *    acknowledgment:
36  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
37  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.OpenSSL.org/)"
38  *
39  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
40  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
41  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
42  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
43  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
44  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
45  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
46  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
48  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
49  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
50  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
51  * ====================================================================
52  *
53  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
54  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
55  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
56  *
57  */
58
59 #include "ecdsa.h"
60 #include <openssl/err.h>
61 #include <openssl/obj_mac.h>
62 #include <openssl/bn.h>
63
64 static ECDSA_SIG *ecdsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, 
65                 EC_KEY *eckey);
66 static int ecdsa_sign_setup(EC_KEY *eckey, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, 
67                 BIGNUM **rp);
68 static int ecdsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, 
69                 ECDSA_SIG *sig, EC_KEY *eckey);
70
71 static ECDSA_METHOD openssl_ecdsa_meth = {
72         "OpenSSL ECDSA method",
73         ecdsa_do_sign,
74         ecdsa_sign_setup,
75         ecdsa_do_verify,
76 #if 0
77         NULL, /* init     */
78         NULL, /* finish   */
79 #endif
80         0,    /* flags    */
81         NULL  /* app_data */
82 };
83
84 const ECDSA_METHOD *ECDSA_OpenSSL(void)
85 {
86         return &openssl_ecdsa_meth;
87 }
88
89 static int ecdsa_sign_setup(EC_KEY *eckey, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp,
90                 BIGNUM **rp)
91 {
92         BN_CTX   *ctx = NULL;
93         BIGNUM   *k = NULL, *r = NULL, *order = NULL, *X = NULL;
94         EC_POINT *tmp_point=NULL;
95         EC_GROUP *group;
96         int      ret = 0;
97         if (!eckey  || !eckey->group || !eckey->pub_key || !eckey->priv_key)
98         {
99                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
100                 return 0;
101         }
102         group = eckey->group;
103
104         if (ctx_in == NULL) 
105         {
106                 if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
107                 {
108                         ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP,ERR_R_MALLOC_FAILURE);
109                         return 0;
110                 }
111         }
112         else
113                 ctx = ctx_in;
114
115         k     = BN_new();       /* this value is later returned in *kinvp */
116         r     = BN_new();       /* this value is later returned in *rp    */
117         order = BN_new();
118         X     = BN_new();
119         if (!k || !r || !order || !X)
120         {
121                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
122                 goto err;
123         }
124         if ((tmp_point = EC_POINT_new(group)) == NULL)
125         {
126                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP, ERR_R_EC_LIB);
127                 goto err;
128         }
129         if (!EC_GROUP_get_order(group, order, ctx))
130         {
131                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP, ERR_R_EC_LIB);
132                 goto err;
133         }
134         
135         do
136         {
137                 /* get random k */      
138                 do
139                         if (!BN_rand_range(k, order))
140                         {
141                                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP,
142                                  ECDSA_R_RANDOM_NUMBER_GENERATION_FAILED);      
143                                 goto err;
144                         }
145                 while (BN_is_zero(k));
146
147                 /* compute r the x-coordinate of generator * k */
148                 if (!EC_POINT_mul(group, tmp_point, k, NULL, NULL, ctx))
149                 {
150                         ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP, ERR_R_EC_LIB);
151                         goto err;
152                 }
153                 if (EC_METHOD_get_field_type(EC_GROUP_method_of(group)) == NID_X9_62_prime_field)
154                 {
155                         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(group,
156                                 tmp_point, X, NULL, ctx))
157                         {
158                                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP,ERR_R_EC_LIB);
159                                 goto err;
160                         }
161                 }
162                 else /* NID_X9_62_characteristic_two_field */
163                 {
164                         if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GF2m(group,
165                                 tmp_point, X, NULL, ctx))
166                         {
167                                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP,ERR_R_EC_LIB);
168                                 goto err;
169                         }
170                 }
171                 if (!BN_nnmod(r, X, order, ctx))
172                 {
173                         ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP, ERR_R_BN_LIB);
174                         goto err;
175                 }
176         }
177         while (BN_is_zero(r));
178
179         /* compute the inverse of k */
180         if (!BN_mod_inverse(k, k, order, ctx))
181         {
182                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP, ERR_R_BN_LIB);
183                 goto err;       
184         }
185         /* clear old values if necessary */
186         if (*rp != NULL)
187                 BN_clear_free(*rp);
188         if (*kinvp != NULL) 
189                 BN_clear_free(*kinvp);
190         /* save the pre-computed values  */
191         *rp    = r;
192         *kinvp = k;
193         ret = 1;
194 err:
195         if (!ret)
196         {
197                 if (k != NULL) BN_clear_free(k);
198                 if (r != NULL) BN_clear_free(r);
199         }
200         if (ctx_in == NULL) 
201                 BN_CTX_free(ctx);
202         if (order != NULL)
203                 BN_free(order);
204         if (tmp_point != NULL) 
205                 EC_POINT_free(tmp_point);
206         if (X)
207                 BN_clear_free(X);
208         return(ret);
209 }
210
211
212 static ECDSA_SIG *ecdsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dgst_len, 
213                 EC_KEY *eckey)
214 {
215         int     ok = 0;
216         BIGNUM *kinv=NULL, *r, *s, *m=NULL,*tmp=NULL,*order=NULL;
217         BN_CTX     *ctx = NULL;
218         EC_GROUP   *group;
219         ECDSA_SIG  *ret;
220         ECDSA_DATA *ecdsa;
221
222         ecdsa = ecdsa_check(eckey);
223
224         if (!eckey->group || !eckey->pub_key || !eckey->priv_key || !ecdsa)
225         {
226                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
227                 return NULL;
228         }
229
230         group = eckey->group;
231         ret = ECDSA_SIG_new();
232         if (!ret)
233         {
234                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
235                 return NULL;
236         }
237         s = ret->s;
238
239         if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL || (order = BN_new()) == NULL ||
240                 (tmp = BN_new()) == NULL || (m = BN_new()) == NULL)
241         {
242                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
243                 goto err;
244         }
245
246         if (!EC_GROUP_get_order(group, order, ctx))
247         {
248                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN, ERR_R_EC_LIB);
249                 goto err;
250         }
251         if (dgst_len > BN_num_bytes(order))
252         {
253                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN,
254                         ECDSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE);
255                 goto err;
256         }
257
258         if (!BN_bin2bn(dgst, dgst_len, m))
259         {
260                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN, ERR_R_BN_LIB);
261                 goto err;
262         }
263         do
264         {
265                 if (ecdsa->kinv == NULL || ecdsa->r == NULL)
266                 {
267                         if (!ECDSA_sign_setup(eckey, ctx, &kinv, &ret->r))
268                         {
269                                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN,ERR_R_ECDSA_LIB);
270                                 goto err;
271                         }
272                         r = ret->r;
273                 }
274                 else
275                 {
276                         BN_free(ret->r);
277                         kinv   = ecdsa->kinv;
278                         r      = ecdsa->r;
279                         ret->r = r;
280                         ecdsa->kinv = NULL;
281                         ecdsa->r    = NULL;
282                 }
283
284                 if (!BN_mod_mul(tmp, eckey->priv_key, r, order, ctx))
285                 {
286                         ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN, ERR_R_BN_LIB);
287                         goto err;
288                 }
289                 if (!BN_mod_add_quick(s, tmp, m, order))
290                 {
291                         ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN, ERR_R_BN_LIB);
292                         goto err;
293                 }
294                 if (!BN_mod_mul(s, s, kinv, order, ctx))
295                 {
296                         ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_SIGN, ERR_R_BN_LIB);
297                         goto err;
298                 }
299         }
300         while (BN_is_zero(s));
301
302         ok = 1;
303 err:
304         if (!ok)
305         {
306                 ECDSA_SIG_free(ret);
307                 ret = NULL;
308         }
309         if (ctx)
310                 BN_CTX_free(ctx);
311         if (m)
312                 BN_clear_free(m);
313         if (tmp)
314                 BN_clear_free(tmp);
315         if (order)
316                 BN_free(order);
317         if (kinv)
318                 BN_clear_free(kinv);
319         return ret;
320 }
321
322 static int ecdsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len,
323                 ECDSA_SIG *sig, EC_KEY *eckey)
324 {
325         int ret = -1;
326         BN_CTX   *ctx;
327         BIGNUM   *order, *u1, *u2, *m, *X;
328         EC_POINT *point = NULL;
329         EC_GROUP *group;
330         /* check input values */
331         if (!eckey || !eckey->group || !eckey->pub_key || !sig)
332         {
333                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ECDSA_R_MISSING_PARAMETERS);
334                 return -1;
335         }
336
337         group = eckey->group;
338
339         ctx = BN_CTX_new();
340         if (!ctx)
341         {
342                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
343                 return -1;
344         }
345         BN_CTX_start(ctx);
346         order = BN_CTX_get(ctx);        
347         u1    = BN_CTX_get(ctx);
348         u2    = BN_CTX_get(ctx);
349         m     = BN_CTX_get(ctx);
350         X     = BN_CTX_get(ctx);
351         if (!X)
352         {
353                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_BN_LIB);
354                 goto err;
355         }
356         
357         if (!EC_GROUP_get_order(group, order, ctx))
358         {
359                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_EC_LIB);
360                 goto err;
361         }
362
363         if (BN_is_zero(sig->r)          || BN_get_sign(sig->r) || 
364             BN_ucmp(sig->r, order) >= 0 || BN_is_zero(sig->s)  ||
365             BN_get_sign(sig->s)         || BN_ucmp(sig->s, order) >= 0)
366         {
367                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ECDSA_R_BAD_SIGNATURE);
368                 ret = 0;        /* signature is invalid */
369                 goto err;
370         }
371         /* calculate tmp1 = inv(S) mod order */
372         if (!BN_mod_inverse(u2, sig->s, order, ctx))
373         {
374                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_BN_LIB);
375                 goto err;
376         }
377         /* digest -> m */
378         if (!BN_bin2bn(dgst, dgst_len, m))
379         {
380                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_BN_LIB);
381                 goto err;
382         }
383         /* u1 = m * tmp mod order */
384         if (!BN_mod_mul(u1, m, u2, order, ctx))
385         {
386                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_BN_LIB);
387                 goto err;
388         }
389         /* u2 = r * w mod q */
390         if (!BN_mod_mul(u2, sig->r, u2, order, ctx))
391         {
392                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_BN_LIB);
393                 goto err;
394         }
395
396         if ((point = EC_POINT_new(group)) == NULL)
397         {
398                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
399                 goto err;
400         }
401         if (!EC_POINT_mul(group, point, u1, eckey->pub_key, u2, ctx))
402         {
403                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_EC_LIB);
404                 goto err;
405         }
406         if (EC_METHOD_get_field_type(EC_GROUP_method_of(group)) == NID_X9_62_prime_field)
407         {
408                 if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(group,
409                         point, X, NULL, ctx))
410                 {
411                         ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP, ERR_R_EC_LIB);
412                         goto err;
413                 }
414         }
415         else /* NID_X9_62_characteristic_two_field */
416         {
417                 if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GF2m(group,
418                         point, X, NULL, ctx))
419                 {
420                         ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_SIGN_SETUP, ERR_R_EC_LIB);
421                         goto err;
422                 }
423         }
424         
425         if (!BN_nnmod(u1, X, order, ctx))
426         {
427                 ECDSAerr(ECDSA_F_ECDSA_DO_VERIFY, ERR_R_BN_LIB);
428                 goto err;
429         }
430         /*  if the signature is correct u1 is equal to sig->r */
431         ret = (BN_ucmp(u1, sig->r) == 0);
432 err:
433         BN_CTX_end(ctx);
434         BN_CTX_free(ctx);
435         if (point)
436                 EC_POINT_free(point);
437         return ret;
438 }