fips/rsa/fips_rsa_gen.c

   1 /* crypto/rsa/rsa_gen.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 /*
  60  * NB: these functions have been "upgraded", the deprecated versions (which
  61  * are compatibility wrappers using these functions) are in rsa_depr.c. -
  62  * Geoff
  63  */
  64
  65 #include <stdio.h>
  66 #include <time.h>
  67 #include <string.h>
  68 #include <openssl/crypto.h>
  69 #include <openssl/bn.h>
  70 #include <openssl/rsa.h>
  71 #include <openssl/err.h>
  72 #include <openssl/evp.h>
  73 #include <openssl/fips.h>
  74 #include "fips_locl.h"
  75
  76 #ifdef OPENSSL_FIPS
  77
  78 static int fips_rsa_pairwise_fail = 0;
  79
  80 void FIPS_corrupt_rsa_keygen(void)
  81 {
  82     fips_rsa_pairwise_fail = 1;
  83 }
  84
  85 int fips_check_rsa(RSA *rsa)
  86 {
  87     const unsigned char tbs[] = "RSA Pairwise Check Data";
  88     unsigned char *ctbuf = NULL, *ptbuf = NULL;
  89     int len, ret = 0;
  90     EVP_PKEY pk;
  91     pk.type = EVP_PKEY_RSA;
  92     pk.pkey.rsa = rsa;
  93
  94     /* Perform pairwise consistency signature test */
  95     if (!fips_pkey_signature_test(&pk, tbs, -1,
  96                                   NULL, 0, EVP_sha1(),
  97                                   EVP_MD_CTX_FLAG_PAD_PKCS1, NULL)
  98         || !fips_pkey_signature_test(&pk, tbs, -1, NULL, 0, EVP_sha1(),
  99                                      EVP_MD_CTX_FLAG_PAD_X931, NULL)
 100         || !fips_pkey_signature_test(&pk, tbs, -1, NULL, 0, EVP_sha1(),
 101                                      EVP_MD_CTX_FLAG_PAD_PSS, NULL))
 102         goto err;
 103     /* Now perform pairwise consistency encrypt/decrypt test */
 104     ctbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
 105     if (!ctbuf)
 106         goto err;
 107
 108     len =
 109         RSA_public_encrypt(sizeof(tbs) - 1, tbs, ctbuf, rsa,
 110                            RSA_PKCS1_PADDING);
 111     if (len <= 0)
 112         goto err;
 113     /* Check ciphertext doesn't match plaintext */
 114     if ((len == (sizeof(tbs) - 1)) && !memcmp(tbs, ctbuf, len))
 115         goto err;
 116     ptbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
 117
 118     if (!ptbuf)
 119         goto err;
 120     len = RSA_private_decrypt(len, ctbuf, ptbuf, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
 121     if (len != (sizeof(tbs) - 1))
 122         goto err;
 123     if (memcmp(ptbuf, tbs, len))
 124         goto err;
 125
 126     ret = 1;
 127
 128     if (!ptbuf)
 129         goto err;
 130
 131  err:
 132     if (ret == 0) {
 133         fips_set_selftest_fail();
 134         FIPSerr(FIPS_F_FIPS_CHECK_RSA, FIPS_R_PAIRWISE_TEST_FAILED);
 135     }
 136
 137     if (ctbuf)
 138         OPENSSL_free(ctbuf);
 139     if (ptbuf)
 140         OPENSSL_free(ptbuf);
 141
 142     return ret;
 143 }
 144
 145 static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value,
 146                               BN_GENCB *cb);
 147
 148 /*
 149  * NB: this wrapper would normally be placed in rsa_lib.c and the static
 150  * implementation would probably be in rsa_eay.c. Nonetheless, is kept here
 151  * so that we don't introduce a new linker dependency. Eg. any application
 152  * that wasn't previously linking object code related to key-generation won't
 153  * have to now just because key-generation is part of RSA_METHOD.
 154  */
 155 int RSA_generate_key_ex(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
 156 {
 157     if (rsa->meth->rsa_keygen)
 158         return rsa->meth->rsa_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
 159     return rsa_builtin_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
 160 }
 161
 162 static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value,
 163                               BN_GENCB *cb)
 164 {
 165     BIGNUM *r0 = NULL, *r1 = NULL, *r2 = NULL, *r3 = NULL, *tmp;
 166     BIGNUM local_r0, local_d, local_p;
 167     BIGNUM *pr0, *d, *p;
 168     int bitsp, bitsq, ok = -1, n = 0;
 169     BN_CTX *ctx = NULL;
 170
 171     if (FIPS_selftest_failed()) {
 172         FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN, FIPS_R_FIPS_SELFTEST_FAILED);
 173         return 0;
 174     }
 175
 176     if (FIPS_mode() && (bits < OPENSSL_RSA_FIPS_MIN_MODULUS_BITS)) {
 177         FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN, FIPS_R_KEY_TOO_SHORT);
 178         return 0;
 179     }
 180
 181     ctx = BN_CTX_new();
 182     if (ctx == NULL)
 183         goto err;
 184     BN_CTX_start(ctx);
 185     r0 = BN_CTX_get(ctx);
 186     r1 = BN_CTX_get(ctx);
 187     r2 = BN_CTX_get(ctx);
 188     r3 = BN_CTX_get(ctx);
 189     if (r3 == NULL)
 190         goto err;
 191
 192     bitsp = (bits + 1) / 2;
 193     bitsq = bits - bitsp;
 194
 195     /* We need the RSA components non-NULL */
 196     if (!rsa->n && ((rsa->n = BN_new()) == NULL))
 197         goto err;
 198     if (!rsa->d && ((rsa->d = BN_new()) == NULL))
 199         goto err;
 200     if (!rsa->e && ((rsa->e = BN_new()) == NULL))
 201         goto err;
 202     if (!rsa->p && ((rsa->p = BN_new()) == NULL))
 203         goto err;
 204     if (!rsa->q && ((rsa->q = BN_new()) == NULL))
 205         goto err;
 206     if (!rsa->dmp1 && ((rsa->dmp1 = BN_new()) == NULL))
 207         goto err;
 208     if (!rsa->dmq1 && ((rsa->dmq1 = BN_new()) == NULL))
 209         goto err;
 210     if (!rsa->iqmp && ((rsa->iqmp = BN_new()) == NULL))
 211         goto err;
 212
 213     BN_copy(rsa->e, e_value);
 214
 215     /* generate p and q */
 216     for (;;) {
 217         if (!BN_generate_prime_ex(rsa->p, bitsp, 0, NULL, NULL, cb))
 218             goto err;
 219         if (!BN_sub(r2, rsa->p, BN_value_one()))
 220             goto err;
 221         if (!BN_gcd(r1, r2, rsa->e, ctx))
 222             goto err;
 223         if (BN_is_one(r1))
 224             break;
 225         if (!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
 226             goto err;
 227     }
 228     if (!BN_GENCB_call(cb, 3, 0))
 229         goto err;
 230     for (;;) {
 231         /*
 232          * When generating ridiculously small keys, we can get stuck
 233          * continually regenerating the same prime values. Check for this and
 234          * bail if it happens 3 times.
 235          */
 236         unsigned int degenerate = 0;
 237         do {
 238             if (!BN_generate_prime_ex(rsa->q, bitsq, 0, NULL, NULL, cb))
 239                 goto err;
 240         } while ((BN_cmp(rsa->p, rsa->q) == 0) && (++degenerate < 3));
 241         if (degenerate == 3) {
 242             ok = 0;             /* we set our own err */
 243             RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN, RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
 244             goto err;
 245         }
 246         if (!BN_sub(r2, rsa->q, BN_value_one()))
 247             goto err;
 248         if (!BN_gcd(r1, r2, rsa->e, ctx))
 249             goto err;
 250         if (BN_is_one(r1))
 251             break;
 252         if (!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
 253             goto err;
 254     }
 255     if (!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
 256         goto err;
 257     if (BN_cmp(rsa->p, rsa->q) < 0) {
 258         tmp = rsa->p;
 259         rsa->p = rsa->q;
 260         rsa->q = tmp;
 261     }
 262
 263     /* calculate n */
 264     if (!BN_mul(rsa->n, rsa->p, rsa->q, ctx))
 265         goto err;
 266
 267     /* calculate d */
 268     if (!BN_sub(r1, rsa->p, BN_value_one()))
 269         goto err;               /* p-1 */
 270     if (!BN_sub(r2, rsa->q, BN_value_one()))
 271         goto err;               /* q-1 */
 272     if (!BN_mul(r0, r1, r2, ctx))
 273         goto err;               /* (p-1)(q-1) */
 274     if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME)) {
 275         pr0 = &local_r0;
 276         BN_with_flags(pr0, r0, BN_FLG_CONSTTIME);
 277     } else
 278         pr0 = r0;
 279     if (!BN_mod_inverse(rsa->d, rsa->e, pr0, ctx))
 280         goto err;               /* d */
 281
 282     /* set up d for correct BN_FLG_CONSTTIME flag */
 283     if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME)) {
 284         d = &local_d;
 285         BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 286     } else
 287         d = rsa->d;
 288
 289     /* calculate d mod (p-1) */
 290     if (!BN_mod(rsa->dmp1, d, r1, ctx))
 291         goto err;
 292
 293     /* calculate d mod (q-1) */
 294     if (!BN_mod(rsa->dmq1, d, r2, ctx))
 295         goto err;
 296
 297     /* calculate inverse of q mod p */
 298     if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME)) {
 299         p = &local_p;
 300         BN_with_flags(p, rsa->p, BN_FLG_CONSTTIME);
 301     } else
 302         p = rsa->p;
 303     if (!BN_mod_inverse(rsa->iqmp, rsa->q, p, ctx))
 304         goto err;
 305
 306     if (fips_rsa_pairwise_fail)
 307         BN_add_word(rsa->n, 1);
 308
 309     if (!fips_check_rsa(rsa))
 310         goto err;
 311
 312     ok = 1;
 313  err:
 314     if (ok == -1) {
 315         RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN, ERR_LIB_BN);
 316         ok = 0;
 317     }
 318     if (ctx != NULL) {
 319         BN_CTX_end(ctx);
 320         BN_CTX_free(ctx);
 321     }
 322
 323     return ok;
 324 }
 325
 326 #endif