Flag RSA secret BNs as consttime on keygen and checks
[openssl.git] / crypto / rsa / rsa_gen.c
index 24f9eaf4d6dd24f330e0ff4d2120d0fc544769e5..e391f6419aa52ccdaf207bd0578cbbf4359b21bc 100644 (file)
-/* crypto/rsa/rsa_gen.c */
-/* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
- * All rights reserved.
+/*
+ * Copyright 1995-2020 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
  *
- * This package is an SSL implementation written
- * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
- * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
- * 
- * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
- * the following conditions are aheared to.  The following conditions
- * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
- * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
- * included with this distribution is covered by the same copyright terms
- * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
- * 
- * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
- * the code are not to be removed.
- * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
- * as the author of the parts of the library used.
- * This can be in the form of a textual message at program startup or
- * in documentation (online or textual) provided with the package.
- * 
- * 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 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 acknowledgement:
- *    "This product includes cryptographic software written by
- *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
- *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
- *    being used are not cryptographic related :-).
- * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from 
- *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
- *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
- * 
- * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
- * ANY EXPRESS 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 AUTHOR OR 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.
- * 
- * The licence and distribution terms for any publically available version or
- * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
- * copied and put under another distribution licence
- * [including the GNU Public Licence.]
+ * 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
  */
 
-
-/* NB: these functions have been "upgraded", the deprecated versions (which are
- * compatibility wrappers using these functions) are in rsa_depr.c.
- * Geoff
+/*
+ * NB: these functions have been "upgraded", the deprecated versions (which
+ * are compatibility wrappers using these functions) are in rsa_depr.c. -
+ * Geoff
  */
 
-#define OPENSSL_FIPSAPI
+/*
+ * RSA low level APIs are deprecated for public use, but still ok for
+ * internal use.
+ */
+#include "internal/deprecated.h"
 
 #include <stdio.h>
 #include <time.h>
-#include "cryptlib.h"
+#include "internal/cryptlib.h"
 #include <openssl/bn.h>
-#include <openssl/rsa.h>
-
-#ifdef OPENSSL_FIPS
-
-
-#include <openssl/fips.h>
-#include <openssl/fips_rand.h>
-#include <openssl/evp.h>
-
-/* Check PRNG has sufficient security level to handle an RSA operation */
-
-int fips_check_rsa_prng(RSA *rsa, int bits)
-       {
-       int strength;
-       if (!FIPS_mode())
-               return 1;
-
-       if (rsa->flags & (RSA_FLAG_NON_FIPS_ALLOW|RSA_FLAG_CHECKED))
-               return 1;
-
-       if (bits == 0)
-               bits = BN_num_bits(rsa->n);
-
-       /* Should never happen */
-       if (bits < 1024)
-               {
-               FIPSerr(FIPS_F_FIPS_CHECK_RSA_PRNG,FIPS_R_KEY_TOO_SHORT);
-               return 0;
-               }
-       /* From SP800-57 */
-       if (bits < 2048)
-               strength = 80;
-       else if (bits < 3072)
-               strength = 112;
-       else if (bits < 7680)
-               strength = 128;
-       else if (bits < 15360)
-               strength = 192;
-       else 
-               strength = 256;
-
-       if (FIPS_rand_strength() >= strength)
-               return 1;
-
-       FIPSerr(FIPS_F_FIPS_CHECK_RSA_PRNG,FIPS_R_PRNG_STRENGTH_TOO_LOW);
-       return 0;
-       }
-       
-
-int fips_check_rsa(RSA *rsa)
-       {
-       const unsigned char tbs[] = "RSA Pairwise Check Data";
-       unsigned char *ctbuf = NULL, *ptbuf = NULL;
-       int len, ret = 0;
-       EVP_PKEY pk;
-       pk.type = EVP_PKEY_RSA;
-       pk.pkey.rsa = rsa;
-
-       /* Perform pairwise consistency signature test */
-       if (!fips_pkey_signature_test(FIPS_TEST_PAIRWISE, &pk, tbs, 0,
-                       NULL, 0, NULL, RSA_PKCS1_PADDING, NULL)
-               || !fips_pkey_signature_test(FIPS_TEST_PAIRWISE, &pk, tbs, 0,
-                       NULL, 0, NULL, RSA_X931_PADDING, NULL)
-               || !fips_pkey_signature_test(FIPS_TEST_PAIRWISE, &pk, tbs, 0,
-                       NULL, 0, NULL, RSA_PKCS1_PSS_PADDING, NULL))
-               goto err;
-       /* Now perform pairwise consistency encrypt/decrypt test */
-       ctbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
-       if (!ctbuf)
-               goto err;
-
-       len = RSA_public_encrypt(sizeof(tbs) - 1, tbs, ctbuf, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
-       if (len <= 0)
-               goto err;
-       /* Check ciphertext doesn't match plaintext */
-       if ((len == (sizeof(tbs) - 1)) && !memcmp(tbs, ctbuf, len))
-               goto err;
-       ptbuf = OPENSSL_malloc(RSA_size(rsa));
-
-       if (!ptbuf)
-               goto err;
-       len = RSA_private_decrypt(len, ctbuf, ptbuf, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
-       if (len != (sizeof(tbs) - 1))
-               goto err;
-       if (memcmp(ptbuf, tbs, len))
-               goto err;
-
-       ret = 1;
-
-       if (!ptbuf)
-               goto err;
-       
-       err:
-       if (ret == 0)
-               {
-               fips_set_selftest_fail();
-               FIPSerr(FIPS_F_FIPS_CHECK_RSA,FIPS_R_PAIRWISE_TEST_FAILED);
-               }
-
-       if (ctbuf)
-               OPENSSL_free(ctbuf);
-       if (ptbuf)
-               OPENSSL_free(ptbuf);
-
-       return ret;
-       }
-#endif
-
-static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb);
-
-/* NB: this wrapper would normally be placed in rsa_lib.c and the static
- * implementation would probably be in rsa_eay.c. Nonetheless, is kept here so
- * that we don't introduce a new linker dependency. Eg. any application that
- * wasn't previously linking object code related to key-generation won't have to
- * now just because key-generation is part of RSA_METHOD. */
+#include <openssl/self_test.h>
+#include "rsa_local.h"
+
+static int rsa_keygen_pairwise_test(RSA *rsa, OSSL_CALLBACK *cb, void *cbarg);
+static int rsa_keygen(OPENSSL_CTX *libctx, RSA *rsa, int bits, int primes,
+                      BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb, int pairwise_test);
+
+/*
+ * NB: this wrapper would normally be placed in rsa_lib.c and the static
+ * implementation would probably be in rsa_eay.c. Nonetheless, is kept here
+ * so that we don't introduce a new linker dependency. Eg. any application
+ * that wasn't previously linking object code related to key-generation won't
+ * have to now just because key-generation is part of RSA_METHOD.
+ */
 int RSA_generate_key_ex(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
-       {
-       if(rsa->meth->rsa_keygen)
-               return rsa->meth->rsa_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
-       return rsa_builtin_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
-       }
-
-static int rsa_builtin_keygen(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
-       {
-       BIGNUM *r0=NULL,*r1=NULL,*r2=NULL,*r3=NULL,*tmp;
-       BIGNUM local_r0,local_d,local_p;
-       BIGNUM *pr0,*d,*p;
-       int bitsp,bitsq,ok= -1,n=0;
-       BN_CTX *ctx=NULL;
-
-#ifdef OPENSSL_FIPS
-       if(FIPS_selftest_failed())
-           {
-           FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,FIPS_R_FIPS_SELFTEST_FAILED);
-           return 0;
-           }
-
-       if (FIPS_mode() && !(rsa->flags & RSA_FLAG_NON_FIPS_ALLOW) 
-               && (bits < OPENSSL_RSA_FIPS_MIN_MODULUS_BITS))
-           {
-           FIPSerr(FIPS_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,FIPS_R_KEY_TOO_SHORT);
-           return 0;
-           }
-       if (!fips_check_rsa_prng(rsa, bits))
-           return 0;
-#endif
-
-       ctx=BN_CTX_new();
-       if (ctx == NULL) goto err;
-       BN_CTX_start(ctx);
-       r0 = BN_CTX_get(ctx);
-       r1 = BN_CTX_get(ctx);
-       r2 = BN_CTX_get(ctx);
-       r3 = BN_CTX_get(ctx);
-       if (r3 == NULL) goto err;
-
-       bitsp=(bits+1)/2;
-       bitsq=bits-bitsp;
-
-       /* We need the RSA components non-NULL */
-       if(!rsa->n && ((rsa->n=BN_new()) == NULL)) goto err;
-       if(!rsa->d && ((rsa->d=BN_new()) == NULL)) goto err;
-       if(!rsa->e && ((rsa->e=BN_new()) == NULL)) goto err;
-       if(!rsa->p && ((rsa->p=BN_new()) == NULL)) goto err;
-       if(!rsa->q && ((rsa->q=BN_new()) == NULL)) goto err;
-       if(!rsa->dmp1 && ((rsa->dmp1=BN_new()) == NULL)) goto err;
-       if(!rsa->dmq1 && ((rsa->dmq1=BN_new()) == NULL)) goto err;
-       if(!rsa->iqmp && ((rsa->iqmp=BN_new()) == NULL)) goto err;
-
-       BN_copy(rsa->e, e_value);
-
-       /* generate p and q */
-       for (;;)
-               {
-               if(!BN_generate_prime_ex(rsa->p, bitsp, 0, NULL, NULL, cb))
-                       goto err;
-               if (!BN_sub(r2,rsa->p,BN_value_one())) goto err;
-               if (!BN_gcd(r1,r2,rsa->e,ctx)) goto err;
-               if (BN_is_one(r1)) break;
-               if(!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
-                       goto err;
-               }
-       if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 0))
-               goto err;
-       for (;;)
-               {
-               /* When generating ridiculously small keys, we can get stuck
-                * continually regenerating the same prime values. Check for
-                * this and bail if it happens 3 times. */
-               unsigned int degenerate = 0;
-               do
-                       {
-                       if(!BN_generate_prime_ex(rsa->q, bitsq, 0, NULL, NULL, cb))
-                               goto err;
-                       } while((BN_cmp(rsa->p, rsa->q) == 0) && (++degenerate < 3));
-               if(degenerate == 3)
-                       {
-                       ok = 0; /* we set our own err */
-                       RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
-                       goto err;
-                       }
-               if (!BN_sub(r2,rsa->q,BN_value_one())) goto err;
-               if (!BN_gcd(r1,r2,rsa->e,ctx)) goto err;
-               if (BN_is_one(r1))
-                       break;
-               if(!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
-                       goto err;
-               }
-       if(!BN_GENCB_call(cb, 3, 1))
-               goto err;
-       if (BN_cmp(rsa->p,rsa->q) < 0)
-               {
-               tmp=rsa->p;
-               rsa->p=rsa->q;
-               rsa->q=tmp;
-               }
-
-       /* calculate n */
-       if (!BN_mul(rsa->n,rsa->p,rsa->q,ctx)) goto err;
-
-       /* calculate d */
-       if (!BN_sub(r1,rsa->p,BN_value_one())) goto err;        /* p-1 */
-       if (!BN_sub(r2,rsa->q,BN_value_one())) goto err;        /* q-1 */
-       if (!BN_mul(r0,r1,r2,ctx)) goto err;    /* (p-1)(q-1) */
-       if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
-               {
-                 pr0 = &local_r0;
-                 BN_with_flags(pr0, r0, BN_FLG_CONSTTIME);
-               }
-       else
-         pr0 = r0;
-       if (!BN_mod_inverse(rsa->d,rsa->e,pr0,ctx)) goto err;   /* d */
-
-       /* set up d for correct BN_FLG_CONSTTIME flag */
-       if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
-               {
-               d = &local_d;
-               BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
-               }
-       else
-               d = rsa->d;
-
-       /* calculate d mod (p-1) */
-       if (!BN_mod(rsa->dmp1,d,r1,ctx)) goto err;
-
-       /* calculate d mod (q-1) */
-       if (!BN_mod(rsa->dmq1,d,r2,ctx)) goto err;
-
-       /* calculate inverse of q mod p */
-       if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_CONSTTIME))
-               {
-               p = &local_p;
-               BN_with_flags(p, rsa->p, BN_FLG_CONSTTIME);
-               }
-       else
-               p = rsa->p;
-       if (!BN_mod_inverse(rsa->iqmp,rsa->q,p,ctx)) goto err;
-
-#ifdef OPENSSL_FIPS
-       if(!fips_check_rsa(rsa))
-           goto err;
+{
+    if (rsa->meth->rsa_keygen != NULL)
+        return rsa->meth->rsa_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
+
+    return RSA_generate_multi_prime_key(rsa, bits, RSA_DEFAULT_PRIME_NUM,
+                                        e_value, cb);
+}
+
+int RSA_generate_multi_prime_key(RSA *rsa, int bits, int primes,
+                                 BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
+{
+#ifndef FIPS_MODULE
+    /* multi-prime is only supported with the builtin key generation */
+    if (rsa->meth->rsa_multi_prime_keygen != NULL) {
+        return rsa->meth->rsa_multi_prime_keygen(rsa, bits, primes,
+                                                 e_value, cb);
+    } else if (rsa->meth->rsa_keygen != NULL) {
+        /*
+         * However, if rsa->meth implements only rsa_keygen, then we
+         * have to honour it in 2-prime case and assume that it wouldn't
+         * know what to do with multi-prime key generated by builtin
+         * subroutine...
+         */
+        if (primes == 2)
+            return rsa->meth->rsa_keygen(rsa, bits, e_value, cb);
+        else
+            return 0;
+    }
+#endif /* FIPS_MODUKE */
+    return rsa_keygen(rsa->libctx, rsa, bits, primes, e_value, cb, 0);
+}
+
+#ifndef FIPS_MODULE
+static int rsa_multiprime_keygen(RSA *rsa, int bits, int primes,
+                                 BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb)
+{
+    BIGNUM *r0 = NULL, *r1 = NULL, *r2 = NULL, *tmp, *prime;
+    int n = 0, bitsr[RSA_MAX_PRIME_NUM], bitse = 0;
+    int i = 0, quo = 0, rmd = 0, adj = 0, retries = 0;
+    RSA_PRIME_INFO *pinfo = NULL;
+    STACK_OF(RSA_PRIME_INFO) *prime_infos = NULL;
+    BN_CTX *ctx = NULL;
+    BN_ULONG bitst = 0;
+    unsigned long error = 0;
+    int ok = -1;
+
+    if (bits < RSA_MIN_MODULUS_BITS) {
+        ok = 0;             /* we set our own err */
+        RSAerr(0, RSA_R_KEY_SIZE_TOO_SMALL);
+        goto err;
+    }
+
+    /* A bad value for e can cause infinite loops */
+    if (e_value != NULL && !rsa_check_public_exponent(e_value)) {
+        RSAerr(0, RSA_R_PUB_EXPONENT_OUT_OF_RANGE);
+        return 0;
+    }
+
+    if (primes < RSA_DEFAULT_PRIME_NUM || primes > rsa_multip_cap(bits)) {
+        ok = 0;             /* we set our own err */
+        RSAerr(0, RSA_R_KEY_PRIME_NUM_INVALID);
+        goto err;
+    }
+
+    ctx = BN_CTX_new();
+    if (ctx == NULL)
+        goto err;
+    BN_CTX_start(ctx);
+    r0 = BN_CTX_get(ctx);
+    r1 = BN_CTX_get(ctx);
+    r2 = BN_CTX_get(ctx);
+    if (r2 == NULL)
+        goto err;
+
+    /* divide bits into 'primes' pieces evenly */
+    quo = bits / primes;
+    rmd = bits % primes;
+
+    for (i = 0; i < primes; i++)
+        bitsr[i] = (i < rmd) ? quo + 1 : quo;
+
+    rsa->dirty_cnt++;
+
+    /* We need the RSA components non-NULL */
+    if (!rsa->n && ((rsa->n = BN_new()) == NULL))
+        goto err;
+    if (!rsa->d && ((rsa->d = BN_secure_new()) == NULL))
+        goto err;
+    BN_set_flags(rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
+    if (!rsa->e && ((rsa->e = BN_new()) == NULL))
+        goto err;
+    if (!rsa->p && ((rsa->p = BN_secure_new()) == NULL))
+        goto err;
+    BN_set_flags(rsa->p, BN_FLG_CONSTTIME);
+    if (!rsa->q && ((rsa->q = BN_secure_new()) == NULL))
+        goto err;
+    BN_set_flags(rsa->q, BN_FLG_CONSTTIME);
+    if (!rsa->dmp1 && ((rsa->dmp1 = BN_secure_new()) == NULL))
+        goto err;
+    BN_set_flags(rsa->dmp1, BN_FLG_CONSTTIME);
+    if (!rsa->dmq1 && ((rsa->dmq1 = BN_secure_new()) == NULL))
+        goto err;
+    BN_set_flags(rsa->dmq1, BN_FLG_CONSTTIME);
+    if (!rsa->iqmp && ((rsa->iqmp = BN_secure_new()) == NULL))
+        goto err;
+    BN_set_flags(rsa->iqmp, BN_FLG_CONSTTIME);
+
+    /* initialize multi-prime components */
+    if (primes > RSA_DEFAULT_PRIME_NUM) {
+        rsa->version = RSA_ASN1_VERSION_MULTI;
+        prime_infos = sk_RSA_PRIME_INFO_new_reserve(NULL, primes - 2);
+        if (prime_infos == NULL)
+            goto err;
+        if (rsa->prime_infos != NULL) {
+            /* could this happen? */
+            sk_RSA_PRIME_INFO_pop_free(rsa->prime_infos, rsa_multip_info_free);
+        }
+        rsa->prime_infos = prime_infos;
+
+        /* prime_info from 2 to |primes| -1 */
+        for (i = 2; i < primes; i++) {
+            pinfo = rsa_multip_info_new();
+            if (pinfo == NULL)
+                goto err;
+            (void)sk_RSA_PRIME_INFO_push(prime_infos, pinfo);
+        }
+    }
+
+    if (BN_copy(rsa->e, e_value) == NULL)
+        goto err;
+
+    /* generate p, q and other primes (if any) */
+    for (i = 0; i < primes; i++) {
+        adj = 0;
+        retries = 0;
+
+        if (i == 0) {
+            prime = rsa->p;
+        } else if (i == 1) {
+            prime = rsa->q;
+        } else {
+            pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(prime_infos, i - 2);
+            prime = pinfo->r;
+        }
+        BN_set_flags(prime, BN_FLG_CONSTTIME);
+
+        for (;;) {
+ redo:
+            if (!BN_generate_prime_ex(prime, bitsr[i] + adj, 0, NULL, NULL, cb))
+                goto err;
+            /*
+             * prime should not be equal to p, q, r_3...
+             * (those primes prior to this one)
+             */
+            {
+                int j;
+
+                for (j = 0; j < i; j++) {
+                    BIGNUM *prev_prime;
+
+                    if (j == 0)
+                        prev_prime = rsa->p;
+                    else if (j == 1)
+                        prev_prime = rsa->q;
+                    else
+                        prev_prime = sk_RSA_PRIME_INFO_value(prime_infos,
+                                                             j - 2)->r;
+
+                    if (!BN_cmp(prime, prev_prime)) {
+                        goto redo;
+                    }
+                }
+            }
+            if (!BN_sub(r2, prime, BN_value_one()))
+                goto err;
+            ERR_set_mark();
+            BN_set_flags(r2, BN_FLG_CONSTTIME);
+            if (BN_mod_inverse(r1, r2, rsa->e, ctx) != NULL) {
+               /* GCD == 1 since inverse exists */
+                break;
+            }
+            error = ERR_peek_last_error();
+            if (ERR_GET_LIB(error) == ERR_LIB_BN
+                && ERR_GET_REASON(error) == BN_R_NO_INVERSE) {
+                /* GCD != 1 */
+                ERR_pop_to_mark();
+            } else {
+                goto err;
+            }
+            if (!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
+                goto err;
+        }
+
+        bitse += bitsr[i];
+
+        /* calculate n immediately to see if it's sufficient */
+        if (i == 1) {
+            /* we get at least 2 primes */
+            if (!BN_mul(r1, rsa->p, rsa->q, ctx))
+                goto err;
+        } else if (i != 0) {
+            /* modulus n = p * q * r_3 * r_4 ... */
+            if (!BN_mul(r1, rsa->n, prime, ctx))
+                goto err;
+        } else {
+            /* i == 0, do nothing */
+            if (!BN_GENCB_call(cb, 3, i))
+                goto err;
+            continue;
+        }
+        /*
+         * if |r1|, product of factors so far, is not as long as expected
+         * (by checking the first 4 bits are less than 0x9 or greater than
+         * 0xF). If so, re-generate the last prime.
+         *
+         * NOTE: This actually can't happen in two-prime case, because of
+         * the way factors are generated.
+         *
+         * Besides, another consideration is, for multi-prime case, even the
+         * length modulus is as long as expected, the modulus could start at
+         * 0x8, which could be utilized to distinguish a multi-prime private
+         * key by using the modulus in a certificate. This is also covered
+         * by checking the length should not be less than 0x9.
+         */
+        if (!BN_rshift(r2, r1, bitse - 4))
+            goto err;
+        bitst = BN_get_word(r2);
+
+        if (bitst < 0x9 || bitst > 0xF) {
+            /*
+             * For keys with more than 4 primes, we attempt longer factor to
+             * meet length requirement.
+             *
+             * Otherwise, we just re-generate the prime with the same length.
+             *
+             * This strategy has the following goals:
+             *
+             * 1. 1024-bit factors are efficient when using 3072 and 4096-bit key
+             * 2. stay the same logic with normal 2-prime key
+             */
+            bitse -= bitsr[i];
+            if (!BN_GENCB_call(cb, 2, n++))
+                goto err;
+            if (primes > 4) {
+                if (bitst < 0x9)
+                    adj++;
+                else
+                    adj--;
+            } else if (retries == 4) {
+                /*
+                 * re-generate all primes from scratch, mainly used
+                 * in 4 prime case to avoid long loop. Max retry times
+                 * is set to 4.
+                 */
+                i = -1;
+                bitse = 0;
+                continue;
+            }
+            retries++;
+            goto redo;
+        }
+        /* save product of primes for further use, for multi-prime only */
+        if (i > 1 && BN_copy(pinfo->pp, rsa->n) == NULL)
+            goto err;
+        if (BN_copy(rsa->n, r1) == NULL)
+            goto err;
+        if (!BN_GENCB_call(cb, 3, i))
+            goto err;
+    }
+
+    if (BN_cmp(rsa->p, rsa->q) < 0) {
+        tmp = rsa->p;
+        rsa->p = rsa->q;
+        rsa->q = tmp;
+    }
+
+    /* calculate d */
+
+    /* p - 1 */
+    if (!BN_sub(r1, rsa->p, BN_value_one()))
+        goto err;
+    /* q - 1 */
+    if (!BN_sub(r2, rsa->q, BN_value_one()))
+        goto err;
+    /* (p - 1)(q - 1) */
+    if (!BN_mul(r0, r1, r2, ctx))
+        goto err;
+    /* multi-prime */
+    for (i = 2; i < primes; i++) {
+        pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(prime_infos, i - 2);
+        /* save r_i - 1 to pinfo->d temporarily */
+        if (!BN_sub(pinfo->d, pinfo->r, BN_value_one()))
+            goto err;
+        if (!BN_mul(r0, r0, pinfo->d, ctx))
+            goto err;
+    }
+
+    {
+        BIGNUM *pr0 = BN_new();
+
+        if (pr0 == NULL)
+            goto err;
+
+        BN_with_flags(pr0, r0, BN_FLG_CONSTTIME);
+        if (!BN_mod_inverse(rsa->d, rsa->e, pr0, ctx)) {
+            BN_free(pr0);
+            goto err;               /* d */
+        }
+        /* We MUST free pr0 before any further use of r0 */
+        BN_free(pr0);
+    }
+
+    {
+        BIGNUM *d = BN_new();
+
+        if (d == NULL)
+            goto err;
+
+        BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
+
+        /* calculate d mod (p-1) and d mod (q - 1) */
+        if (!BN_mod(rsa->dmp1, d, r1, ctx)
+            || !BN_mod(rsa->dmq1, d, r2, ctx)) {
+            BN_free(d);
+            goto err;
+        }
+
+        /* calculate CRT exponents */
+        for (i = 2; i < primes; i++) {
+            pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(prime_infos, i - 2);
+            /* pinfo->d == r_i - 1 */
+            if (!BN_mod(pinfo->d, d, pinfo->d, ctx)) {
+                BN_free(d);
+                goto err;
+            }
+        }
+
+        /* We MUST free d before any further use of rsa->d */
+        BN_free(d);
+    }
+
+    {
+        BIGNUM *p = BN_new();
+
+        if (p == NULL)
+            goto err;
+        BN_with_flags(p, rsa->p, BN_FLG_CONSTTIME);
+
+        /* calculate inverse of q mod p */
+        if (!BN_mod_inverse(rsa->iqmp, rsa->q, p, ctx)) {
+            BN_free(p);
+            goto err;
+        }
+
+        /* calculate CRT coefficient for other primes */
+        for (i = 2; i < primes; i++) {
+            pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(prime_infos, i - 2);
+            BN_with_flags(p, pinfo->r, BN_FLG_CONSTTIME);
+            if (!BN_mod_inverse(pinfo->t, pinfo->pp, p, ctx)) {
+                BN_free(p);
+                goto err;
+            }
+        }
+
+        /* We MUST free p before any further use of rsa->p */
+        BN_free(p);
+    }
+
+    ok = 1;
+ err:
+    if (ok == -1) {
+        RSAerr(0, ERR_LIB_BN);
+        ok = 0;
+    }
+    BN_CTX_end(ctx);
+    BN_CTX_free(ctx);
+    return ok;
+}
+#endif /* FIPS_MODULE */
+
+static int rsa_keygen(OPENSSL_CTX *libctx, RSA *rsa, int bits, int primes,
+                      BIGNUM *e_value, BN_GENCB *cb, int pairwise_test)
+{
+    int ok = 0;
+
+    /*
+     * Only multi-prime keys or insecure keys with a small key length will use
+     * the older rsa_multiprime_keygen().
+     */
+    if (primes == 2 && bits >= 2048)
+        ok = rsa_sp800_56b_generate_key(rsa, bits, e_value, cb);
+#ifndef FIPS_MODULE
+    else
+        ok = rsa_multiprime_keygen(rsa, bits, primes, e_value, cb);
+#endif /* FIPS_MODULE */
+
+#ifdef FIPS_MODULE
+    pairwise_test = 1; /* FIPS MODE needs to always run the pairwise test */
 #endif
-
-       ok=1;
+    if (pairwise_test && ok > 0) {
+        OSSL_CALLBACK *stcb = NULL;
+        void *stcbarg = NULL;
+
+        OSSL_SELF_TEST_get_callback(libctx, &stcb, &stcbarg);
+        ok = rsa_keygen_pairwise_test(rsa, stcb, stcbarg);
+        if (!ok) {
+            /* Clear intermediate results */
+            BN_clear_free(rsa->d);
+            BN_clear_free(rsa->p);
+            BN_clear_free(rsa->q);
+            BN_clear_free(rsa->dmp1);
+            BN_clear_free(rsa->dmq1);
+            BN_clear_free(rsa->iqmp);
+        }
+    }
+    return ok;
+}
+
+/*
+ * For RSA key generation it is not known whether the key pair will be used
+ * for key transport or signatures. FIPS 140-2 IG 9.9 states that in this case
+ * either a signature verification OR an encryption operation may be used to
+ * perform the pairwise consistency check. The simpler encrypt/decrypt operation
+ * has been chosen for this case.
+ */
+static int rsa_keygen_pairwise_test(RSA *rsa, OSSL_CALLBACK *cb, void *cbarg)
+{
+    int ret = 0;
+    unsigned int ciphertxt_len;
+    unsigned char *ciphertxt = NULL;
+    const unsigned char plaintxt[16] = {0};
+    unsigned char decoded[256];
+    unsigned int decoded_len;
+    unsigned int plaintxt_len = (unsigned int)sizeof(plaintxt_len);
+    int padding = RSA_PKCS1_PADDING;
+    OSSL_SELF_TEST *st = NULL;
+
+    st = OSSL_SELF_TEST_new(cb, cbarg);
+    if (st == NULL)
+        goto err;
+    OSSL_SELF_TEST_onbegin(st, OSSL_SELF_TEST_TYPE_PCT,
+                           OSSL_SELF_TEST_DESC_PCT_RSA_PKCS1);
+
+    ciphertxt_len = RSA_size(rsa);
+    ciphertxt = OPENSSL_zalloc(ciphertxt_len);
+    if (ciphertxt == NULL)
+        goto err;
+
+    ciphertxt_len = RSA_public_encrypt(plaintxt_len, plaintxt, ciphertxt, rsa,
+                                       padding);
+    if (ciphertxt_len <= 0)
+        goto err;
+    if (ciphertxt_len == plaintxt_len
+        && memcmp(ciphertxt, plaintxt, plaintxt_len) == 0)
+        goto err;
+
+    OSSL_SELF_TEST_oncorrupt_byte(st, ciphertxt);
+
+    decoded_len = RSA_private_decrypt(ciphertxt_len, ciphertxt, decoded, rsa,
+                                      padding);
+    if (decoded_len != plaintxt_len
+        || memcmp(decoded, plaintxt,  decoded_len) != 0)
+        goto err;
+
+    ret = 1;
 err:
-       if (ok == -1)
-               {
-               RSAerr(RSA_F_RSA_BUILTIN_KEYGEN,ERR_LIB_BN);
-               ok=0;
-               }
-       if (ctx != NULL)
-               {
-               BN_CTX_end(ctx);
-               BN_CTX_free(ctx);
-               }
-
-       return ok;
-       }
+    OSSL_SELF_TEST_onend(st, ret);
+    OSSL_SELF_TEST_free(st);
+    OPENSSL_free(ciphertxt);
 
+    return ret;
+}