ec/ecp_nistz256.c: improve ECDSA sign by 30-40%.
[openssl.git] / crypto / ec / ec_lib.c
index f81489d20d3aa9bbcddeb911d0cef278cd61968d..8d508ddb6a92d0acfe22662daa71d980c0a0aec2 100644 (file)
@@ -1,63 +1,11 @@
 /*
- * Originally written by Bodo Moeller for the OpenSSL project.
- */
-/* ====================================================================
- * Copyright (c) 1998-2003 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
- *
- * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
- * modification, are permitted provided that the following conditions
- * are met:
- *
- * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
- *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
- *
- * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
- *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
- *    the documentation and/or other materials provided with the
- *    distribution.
- *
- * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
- *    software must display the following acknowledgment:
- *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
- *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
- *
- * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
- *    endorse or promote products derived from this software without
- *    prior written permission. For written permission, please contact
- *    openssl-core@openssl.org.
- *
- * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
- *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
- *    permission of the OpenSSL Project.
- *
- * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
- *    acknowledgment:
- *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
- *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
- *
- * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
- * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
- * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
- * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
- * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
- * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
- * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
- * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
- * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
- * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
- * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
- * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
- * ====================================================================
+ * Copyright 2001-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
+ * Copyright (c) 2002, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved
  *
- * This product includes cryptographic software written by Eric Young
- * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
- * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
- *
- */
-/* ====================================================================
- * Copyright 2002 Sun Microsystems, Inc. ALL RIGHTS RESERVED.
- * Binary polynomial ECC support in OpenSSL originally developed by
- * SUN MICROSYSTEMS, INC., and contributed to the OpenSSL project.
+ * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
+ * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
+ * in the file LICENSE in the source distribution or at
+ * https://www.openssl.org/source/license.html
  */
 
 #include <string.h>
@@ -89,12 +37,14 @@ EC_GROUP *EC_GROUP_new(const EC_METHOD *meth)
     }
 
     ret->meth = meth;
-    ret->order = BN_new();
-    if (ret->order == NULL)
-        goto err;
-    ret->cofactor = BN_new();
-    if (ret->cofactor == NULL)
-        goto err;
+    if ((ret->meth->flags & EC_FLAGS_CUSTOM_CURVE) == 0) {
+        ret->order = BN_new();
+        if (ret->order == NULL)
+            goto err;
+        ret->cofactor = BN_new();
+        if (ret->cofactor == NULL)
+            goto err;
+    }
     ret->asn1_flag = OPENSSL_EC_NAMED_CURVE;
     ret->asn1_form = POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED;
     if (!meth->group_init(ret))
@@ -111,25 +61,30 @@ EC_GROUP *EC_GROUP_new(const EC_METHOD *meth)
 void EC_pre_comp_free(EC_GROUP *group)
 {
     switch (group->pre_comp_type) {
-    default:
+    case PCT_none:
         break;
-#ifdef ECP_NISTZ256_REFERENCE_IMPLEMENTATION
-    case pct_nistz256:
+    case PCT_nistz256:
+#ifdef ECP_NISTZ256_ASM
         EC_nistz256_pre_comp_free(group->pre_comp.nistz256);
-        break;
 #endif
+        break;
 #ifndef OPENSSL_NO_EC_NISTP_64_GCC_128
-    case pct_nistp224:
+    case PCT_nistp224:
         EC_nistp224_pre_comp_free(group->pre_comp.nistp224);
         break;
-    case pct_nistp256:
+    case PCT_nistp256:
         EC_nistp256_pre_comp_free(group->pre_comp.nistp256);
         break;
-    case pct_nistp521:
+    case PCT_nistp521:
         EC_nistp521_pre_comp_free(group->pre_comp.nistp521);
         break;
+#else
+    case PCT_nistp224:
+    case PCT_nistp256:
+    case PCT_nistp521:
+        break;
 #endif
-    case pct_ec:
+    case PCT_ec:
         EC_ec_pre_comp_free(group->pre_comp.ec);
         break;
     }
@@ -188,26 +143,31 @@ int EC_GROUP_copy(EC_GROUP *dest, const EC_GROUP *src)
     /* Copy precomputed */
     dest->pre_comp_type = src->pre_comp_type;
     switch (src->pre_comp_type) {
-    default:
+    case PCT_none:
         dest->pre_comp.ec = NULL;
         break;
-#ifdef ECP_NISTZ256_REFERENCE_IMPLEMENTATION
-    case pct_nistz256:
+    case PCT_nistz256:
+#ifdef ECP_NISTZ256_ASM
         dest->pre_comp.nistz256 = EC_nistz256_pre_comp_dup(src->pre_comp.nistz256);
-        break;
 #endif
+        break;
 #ifndef OPENSSL_NO_EC_NISTP_64_GCC_128
-    case pct_nistp224:
+    case PCT_nistp224:
         dest->pre_comp.nistp224 = EC_nistp224_pre_comp_dup(src->pre_comp.nistp224);
         break;
-    case pct_nistp256:
+    case PCT_nistp256:
         dest->pre_comp.nistp256 = EC_nistp256_pre_comp_dup(src->pre_comp.nistp256);
         break;
-    case pct_nistp521:
+    case PCT_nistp521:
         dest->pre_comp.nistp521 = EC_nistp521_pre_comp_dup(src->pre_comp.nistp521);
         break;
+#else
+    case PCT_nistp224:
+    case PCT_nistp256:
+    case PCT_nistp521:
+        break;
 #endif
-    case pct_ec:
+    case PCT_ec:
         dest->pre_comp.ec = EC_ec_pre_comp_dup(src->pre_comp.ec);
         break;
     }
@@ -240,10 +200,12 @@ int EC_GROUP_copy(EC_GROUP *dest, const EC_GROUP *src)
         dest->generator = NULL;
     }
 
-    if (!BN_copy(dest->order, src->order))
-        return 0;
-    if (!BN_copy(dest->cofactor, src->cofactor))
-        return 0;
+    if ((src->meth->flags & EC_FLAGS_CUSTOM_CURVE) == 0) {
+        if (!BN_copy(dest->order, src->order))
+            return 0;
+        if (!BN_copy(dest->cofactor, src->cofactor))
+            return 0;
+    }
 
     dest->curve_name = src->curve_name;
     dest->asn1_flag = src->asn1_flag;
@@ -275,7 +237,7 @@ EC_GROUP *EC_GROUP_dup(const EC_GROUP *a)
         return NULL;
 
     if ((t = EC_GROUP_new(a->meth)) == NULL)
-        return (NULL);
+        return NULL;
     if (!EC_GROUP_copy(t, a))
         goto err;
 
@@ -299,6 +261,8 @@ int EC_METHOD_get_field_type(const EC_METHOD *meth)
     return meth->field_type;
 }
 
+static int ec_precompute_mont_data(EC_GROUP *);
+
 int EC_GROUP_set_generator(EC_GROUP *group, const EC_POINT *generator,
                            const BIGNUM *order, const BIGNUM *cofactor)
 {
@@ -328,12 +292,16 @@ int EC_GROUP_set_generator(EC_GROUP *group, const EC_POINT *generator,
         BN_zero(group->cofactor);
 
     /*
-     * We ignore the return value because some groups have an order with
+     * Some groups have an order with
      * factors of two, which makes the Montgomery setup fail.
      * |group->mont_data| will be NULL in this case.
      */
-    ec_precompute_mont_data(group);
+    if (BN_is_odd(group->order)) {
+        return ec_precompute_mont_data(group);
+    }
 
+    BN_MONT_CTX_free(group->mont_data);
+    group->mont_data = NULL;
     return 1;
 }
 
@@ -349,21 +317,41 @@ BN_MONT_CTX *EC_GROUP_get_mont_data(const EC_GROUP *group)
 
 int EC_GROUP_get_order(const EC_GROUP *group, BIGNUM *order, BN_CTX *ctx)
 {
+    if (group->order == NULL)
+        return 0;
     if (!BN_copy(order, group->order))
         return 0;
 
     return !BN_is_zero(order);
 }
 
+const BIGNUM *EC_GROUP_get0_order(const EC_GROUP *group)
+{
+    return group->order;
+}
+
+int EC_GROUP_order_bits(const EC_GROUP *group)
+{
+    return group->meth->group_order_bits(group);
+}
+
 int EC_GROUP_get_cofactor(const EC_GROUP *group, BIGNUM *cofactor,
                           BN_CTX *ctx)
 {
+
+    if (group->cofactor == NULL)
+        return 0;
     if (!BN_copy(cofactor, group->cofactor))
         return 0;
 
     return !BN_is_zero(group->cofactor);
 }
 
+const BIGNUM *EC_GROUP_get0_cofactor(const EC_GROUP *group)
+{
+    return group->cofactor;
+}
+
 void EC_GROUP_set_curve_name(EC_GROUP *group, int nid)
 {
     group->curve_name = nid;
@@ -500,6 +488,8 @@ int EC_GROUP_cmp(const EC_GROUP *a, const EC_GROUP *b, BN_CTX *ctx)
     if (EC_GROUP_get_curve_name(a) && EC_GROUP_get_curve_name(b) &&
         EC_GROUP_get_curve_name(a) != EC_GROUP_get_curve_name(b))
         return 1;
+    if (a->meth->flags & EC_FLAGS_CUSTOM_CURVE)
+        return 0;
 
     if (ctx == NULL)
         ctx_new = ctx = BN_CTX_new();
@@ -536,16 +526,18 @@ int EC_GROUP_cmp(const EC_GROUP *a, const EC_GROUP *b, BN_CTX *ctx)
         r = 1;
 
     if (!r) {
+        const BIGNUM *ao, *bo, *ac, *bc;
         /* compare the order and cofactor */
-        if (!EC_GROUP_get_order(a, a1, ctx) ||
-            !EC_GROUP_get_order(b, b1, ctx) ||
-            !EC_GROUP_get_cofactor(a, a2, ctx) ||
-            !EC_GROUP_get_cofactor(b, b2, ctx)) {
+        ao = EC_GROUP_get0_order(a);
+        bo = EC_GROUP_get0_order(b);
+        ac = EC_GROUP_get0_cofactor(a);
+        bc = EC_GROUP_get0_cofactor(b);
+        if (ao == NULL || bo == NULL) {
             BN_CTX_end(ctx);
             BN_CTX_free(ctx_new);
             return -1;
         }
-        if (BN_cmp(a1, b1) || BN_cmp(a2, b2))
+        if (BN_cmp(ao, bo) || BN_cmp(ac, bc))
             r = 1;
     }
 
@@ -570,7 +562,7 @@ EC_POINT *EC_POINT_new(const EC_GROUP *group)
         return NULL;
     }
 
-    ret = OPENSSL_malloc(sizeof(*ret));
+    ret = OPENSSL_zalloc(sizeof(*ret));
     if (ret == NULL) {
         ECerr(EC_F_EC_POINT_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
         return NULL;
@@ -633,7 +625,7 @@ EC_POINT *EC_POINT_dup(const EC_POINT *a, const EC_GROUP *group)
 
     t = EC_POINT_new(group);
     if (t == NULL)
-        return (NULL);
+        return NULL;
     r = EC_POINT_copy(t, a);
     if (!r) {
         EC_POINT_free(t);
@@ -713,7 +705,15 @@ int EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(const EC_GROUP *group,
               EC_R_INCOMPATIBLE_OBJECTS);
         return 0;
     }
-    return group->meth->point_set_affine_coordinates(group, point, x, y, ctx);
+    if (!group->meth->point_set_affine_coordinates(group, point, x, y, ctx))
+        return 0;
+
+    if (EC_POINT_is_on_curve(group, point, ctx) <= 0) {
+        ECerr(EC_F_EC_POINT_SET_AFFINE_COORDINATES_GFP,
+              EC_R_POINT_IS_NOT_ON_CURVE);
+        return 0;
+    }
+    return 1;
 }
 
 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
@@ -731,7 +731,15 @@ int EC_POINT_set_affine_coordinates_GF2m(const EC_GROUP *group,
               EC_R_INCOMPATIBLE_OBJECTS);
         return 0;
     }
-    return group->meth->point_set_affine_coordinates(group, point, x, y, ctx);
+    if (!group->meth->point_set_affine_coordinates(group, point, x, y, ctx))
+        return 0;
+
+    if (EC_POINT_is_on_curve(group, point, ctx) <= 0) {
+        ECerr(EC_F_EC_POINT_SET_AFFINE_COORDINATES_GF2M,
+              EC_R_POINT_IS_NOT_ON_CURVE);
+        return 0;
+    }
+    return 1;
 }
 #endif
 
@@ -955,7 +963,7 @@ int EC_GROUP_have_precompute_mult(const EC_GROUP *group)
  * ec_precompute_mont_data sets |group->mont_data| from |group->order| and
  * returns one on success. On error it returns zero.
  */
-int ec_precompute_mont_data(EC_GROUP *group)
+static int ec_precompute_mont_data(EC_GROUP *group)
 {
     BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
     int ret = 0;
@@ -993,3 +1001,19 @@ void *EC_KEY_get_ex_data(const EC_KEY *key, int idx)
 {
     return CRYPTO_get_ex_data(&key->ex_data, idx);
 }
+
+int ec_group_simple_order_bits(const EC_GROUP *group)
+{
+    if (group->order == NULL)
+        return 0;
+    return BN_num_bits(group->order);
+}
+
+int EC_GROUP_do_inverse_ord(const EC_GROUP *group, BIGNUM *res,
+                            BIGNUM *x, BN_CTX *ctx)
+{
+    if (group->meth->field_inverse_mod_ord != NULL)
+        return group->meth->field_inverse_mod_ord(group, res, x, ctx);
+    else
+        return 0;
+}