[crypto/ec] blind coordinates in ec_wNAF_mul for robustness
[openssl.git] / crypto / ec / ec_mult.c
index 55cbfa105d990c4df1a036ad46d034fd8e1f8546..c66276efcec6c6004e68eac57df940b0fa25c125 100644 (file)
@@ -2,18 +2,24 @@
  * Copyright 2001-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
  * Copyright (c) 2002, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved
  *
- * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
+ * Licensed under the Apache License 2.0 (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
  */
 
+/*
+ * ECDSA low level APIs are deprecated for public use, but still ok for
+ * internal use.
+ */
+#include "internal/deprecated.h"
+
 #include <string.h>
 #include <openssl/err.h>
 
 #include "internal/cryptlib.h"
-#include "internal/bn_int.h"
-#include "ec_lcl.h"
+#include "crypto/bn.h"
+#include "ec_local.h"
 #include "internal/refcount.h"
 
 /*
@@ -121,6 +127,9 @@ void EC_ec_pre_comp_free(EC_PRE_COMP *pre)
  * `scalar` cannot be NULL and should be in the range [0,n) otherwise all
  * constant time bets are off (where n is the cardinality of the EC group).
  *
+ * This function expects `group->order` and `group->cardinality` to be well
+ * defined and non-zero: it fails with an error code otherwise.
+ *
  * NB: This says nothing about the constant-timeness of the ladder step
  * implementation (i.e., the default implementation is based on EC_POINT_add and
  * EC_POINT_dbl, which of course are not constant time themselves) or the
@@ -128,9 +137,11 @@ void EC_ec_pre_comp_free(EC_PRE_COMP *pre)
  *
  * The product is stored in `r`.
  *
+ * This is an internal function: callers are in charge of ensuring that the
+ * input parameters `group`, `r`, `scalar` and `ctx` are not NULL.
+ *
  * Returns 1 on success, 0 otherwise.
  */
-static
 int ec_scalar_mul_ladder(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r,
                          const BIGNUM *scalar, const EC_POINT *point,
                          BN_CTX *ctx)
@@ -141,15 +152,20 @@ int ec_scalar_mul_ladder(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r,
     BIGNUM *k = NULL;
     BIGNUM *lambda = NULL;
     BIGNUM *cardinality = NULL;
-    BN_CTX *new_ctx = NULL;
     int ret = 0;
 
     /* early exit if the input point is the point at infinity */
     if (point != NULL && EC_POINT_is_at_infinity(group, point))
         return EC_POINT_set_to_infinity(group, r);
 
-    if (ctx == NULL && (ctx = new_ctx = BN_CTX_secure_new()) == NULL)
+    if (BN_is_zero(group->order)) {
+        ECerr(EC_F_EC_SCALAR_MUL_LADDER, EC_R_UNKNOWN_ORDER);
         return 0;
+    }
+    if (BN_is_zero(group->cofactor)) {
+        ECerr(EC_F_EC_SCALAR_MUL_LADDER, EC_R_UNKNOWN_COFACTOR);
+        return 0;
+    }
 
     BN_CTX_start(ctx);
 
@@ -196,8 +212,8 @@ int ec_scalar_mul_ladder(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r,
      */
     cardinality_bits = BN_num_bits(cardinality);
     group_top = bn_get_top(cardinality);
-    if ((bn_wexpand(k, group_top + 1) == NULL)
-        || (bn_wexpand(lambda, group_top + 1) == NULL)) {
+    if ((bn_wexpand(k, group_top + 2) == NULL)
+        || (bn_wexpand(lambda, group_top + 2) == NULL)) {
         ECerr(EC_F_EC_SCALAR_MUL_LADDER, ERR_R_BN_LIB);
         goto err;
     }
@@ -234,7 +250,7 @@ int ec_scalar_mul_ladder(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r,
      * k := scalar + 2*cardinality
      */
     kbit = BN_is_bit_set(lambda, cardinality_bits);
-    BN_consttime_swap(kbit, k, lambda, group_top + 1);
+    BN_consttime_swap(kbit, k, lambda, group_top + 2);
 
     group_top = bn_get_top(group->field);
     if ((bn_wexpand(s->X, group_top) == NULL)
@@ -250,17 +266,10 @@ int ec_scalar_mul_ladder(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r,
         goto err;
     }
 
-    /*-
-     * Apply coordinate blinding for EC_POINT.
-     *
-     * The underlying EC_METHOD can optionally implement this function:
-     * ec_point_blind_coordinates() returns 0 in case of errors or 1 on
-     * success or if coordinate blinding is not implemented for this
-     * group.
-     */
-    if (!ec_point_blind_coordinates(group, p, ctx)) {
-        ECerr(EC_F_EC_SCALAR_MUL_LADDER, EC_R_POINT_COORDINATES_BLIND_FAILURE);
-        goto err;
+    /* ensure input point is in affine coords for ladder step efficiency */
+    if (!p->Z_is_one && !EC_POINT_make_affine(group, p, ctx)) {
+            ECerr(EC_F_EC_SCALAR_MUL_LADDER, ERR_R_EC_LIB);
+            goto err;
     }
 
     /* Initialize the Montgomery ladder */
@@ -368,9 +377,8 @@ int ec_scalar_mul_ladder(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r,
 
  err:
     EC_POINT_free(p);
-    EC_POINT_free(s);
+    EC_POINT_clear_free(s);
     BN_CTX_end(ctx);
-    BN_CTX_free(new_ctx);
 
     return ret;
 }
@@ -402,7 +410,6 @@ int ec_wNAF_mul(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *scalar,
                 size_t num, const EC_POINT *points[], const BIGNUM *scalars[],
                 BN_CTX *ctx)
 {
-    BN_CTX *new_ctx = NULL;
     const EC_POINT *generator = NULL;
     EC_POINT *tmp = NULL;
     size_t totalnum;
@@ -427,22 +434,13 @@ int ec_wNAF_mul(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *scalar,
                                  * precomputation is not available */
     int ret = 0;
 
-    if (!ec_point_is_compat(r, group)) {
-        ECerr(EC_F_EC_WNAF_MUL, EC_R_INCOMPATIBLE_OBJECTS);
-        return 0;
-    }
-
-    if ((scalar == NULL) && (num == 0)) {
-        return EC_POINT_set_to_infinity(group, r);
-    }
-
     if (!BN_is_zero(group->order) && !BN_is_zero(group->cofactor)) {
         /*-
          * Handle the common cases where the scalar is secret, enforcing a
          * scalar multiplication implementation based on a Montgomery ladder,
          * with various timing attack defenses.
          */
-        if ((scalar != NULL) && (num == 0)) {
+        if ((scalar != group->order) && (scalar != NULL) && (num == 0)) {
             /*-
              * In this case we want to compute scalar * GeneratorPoint: this
              * codepath is reached most prominently by (ephemeral) key
@@ -453,7 +451,7 @@ int ec_wNAF_mul(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *scalar,
              */
             return ec_scalar_mul_ladder(group, r, scalar, NULL, ctx);
         }
-        if ((scalar == NULL) && (num == 1)) {
+        if ((scalar == NULL) && (num == 1) && (scalars[0] != group->order)) {
             /*-
              * In this case we want to compute scalar * VariablePoint: this
              * codepath is reached most prominently by the second half of ECDH,
@@ -465,19 +463,6 @@ int ec_wNAF_mul(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *scalar,
         }
     }
 
-    for (i = 0; i < num; i++) {
-        if (!ec_point_is_compat(points[i], group)) {
-            ECerr(EC_F_EC_WNAF_MUL, EC_R_INCOMPATIBLE_OBJECTS);
-            return 0;
-        }
-    }
-
-    if (ctx == NULL) {
-        ctx = new_ctx = BN_CTX_new();
-        if (ctx == NULL)
-            goto err;
-    }
-
     if (scalar != NULL) {
         generator = EC_GROUP_get0_generator(group);
         if (generator == NULL) {
@@ -761,6 +746,20 @@ int ec_wNAF_mul(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *scalar,
                     if (r_is_at_infinity) {
                         if (!EC_POINT_copy(r, val_sub[i][digit >> 1]))
                             goto err;
+
+                        /*-
+                         * Apply coordinate blinding for EC_POINT.
+                         *
+                         * The underlying EC_METHOD can optionally implement this function:
+                         * ec_point_blind_coordinates() returns 0 in case of errors or 1 on
+                         * success or if coordinate blinding is not implemented for this
+                         * group.
+                         */
+                        if (!ec_point_blind_coordinates(group, r, ctx)) {
+                            ECerr(EC_F_EC_WNAF_MUL, EC_R_POINT_COORDINATES_BLIND_FAILURE);
+                            goto err;
+                        }
+
                         r_is_at_infinity = 0;
                     } else {
                         if (!EC_POINT_add
@@ -784,7 +783,6 @@ int ec_wNAF_mul(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *scalar,
     ret = 1;
 
  err:
-    BN_CTX_free(new_ctx);
     EC_POINT_free(tmp);
     OPENSSL_free(wsize);
     OPENSSL_free(wNAF_len);
@@ -830,12 +828,14 @@ int ec_wNAF_precompute_mult(EC_GROUP *group, BN_CTX *ctx)
 {
     const EC_POINT *generator;
     EC_POINT *tmp_point = NULL, *base = NULL, **var;
-    BN_CTX *new_ctx = NULL;
     const BIGNUM *order;
     size_t i, bits, w, pre_points_per_block, blocksize, numblocks, num;
     EC_POINT **points = NULL;
     EC_PRE_COMP *pre_comp;
     int ret = 0;
+#ifndef FIPS_MODE
+    BN_CTX *new_ctx = NULL;
+#endif
 
     /* if there is an old EC_PRE_COMP object, throw it away */
     EC_pre_comp_free(group);
@@ -848,11 +848,12 @@ int ec_wNAF_precompute_mult(EC_GROUP *group, BN_CTX *ctx)
         goto err;
     }
 
-    if (ctx == NULL) {
+#ifndef FIPS_MODE
+    if (ctx == NULL)
         ctx = new_ctx = BN_CTX_new();
-        if (ctx == NULL)
-            goto err;
-    }
+#endif
+    if (ctx == NULL)
+        goto err;
 
     BN_CTX_start(ctx);
 
@@ -963,9 +964,10 @@ int ec_wNAF_precompute_mult(EC_GROUP *group, BN_CTX *ctx)
     ret = 1;
 
  err:
-    if (ctx != NULL)
-        BN_CTX_end(ctx);
+    BN_CTX_end(ctx);
+#ifndef FIPS_MODE
     BN_CTX_free(new_ctx);
+#endif
     EC_ec_pre_comp_free(pre_comp);
     if (points) {
         EC_POINT **p;