crypto/dsa/dsa_gen.c

   1 /* crypto/dsa/dsa_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 #undef GENUINE_DSA
  60
  61 #ifdef GENUINE_DSA
  62 /* Parameter generation follows the original release of FIPS PUB 186,
  63  * Appendix 2.2 (i.e. use SHA as defined in FIPS PUB 180) */
  64 #define HASH    EVP_sha()
  65 #else
  66 /* Parameter generation follows the updated Appendix 2.2 for FIPS PUB 186,
  67  * also Appendix 2.2 of FIPS PUB 186-1 (i.e. use SHA as defined in
  68  * FIPS PUB 180-1) */
  69 #define HASH    EVP_sha1()
  70 #endif
  71
  72 #ifndef OPENSSL_NO_SHA
  73
  74 #include <stdio.h>
  75 #include <time.h>
  76 #include "cryptlib.h"
  77 #include <openssl/evp.h>
  78 #include <openssl/bn.h>
  79 #include <openssl/dsa.h>
  80 #include <openssl/rand.h>
  81 #include <openssl/sha.h>
  82
  83 #ifndef OPENSSL_FIPS
  84 DSA *DSA_generate_parameters(int bits,
  85                 unsigned char *seed_in, int seed_len,
  86                 int *counter_ret, unsigned long *h_ret,
  87                 void (*callback)(int, int, void *),
  88                 void *cb_arg)
  89         {
  90         int ok=0;
  91         unsigned char seed[SHA_DIGEST_LENGTH];
  92         unsigned char md[SHA_DIGEST_LENGTH];
  93         unsigned char buf[SHA_DIGEST_LENGTH],buf2[SHA_DIGEST_LENGTH];
  94         BIGNUM *r0,*W,*X,*c,*test;
  95         BIGNUM *g=NULL,*q=NULL,*p=NULL;
  96         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
  97         int k,n=0,i,b,m=0;
  98         int counter=0;
  99         int r=0;
 100         BN_CTX *ctx=NULL,*ctx2=NULL,*ctx3=NULL;
 101         unsigned int h=2;
 102         DSA *ret=NULL;
 103
 104         if (bits < 512) bits=512;
 105         bits=(bits+63)/64*64;
 106
 107         if (seed_len < 20)
 108                 seed_in = NULL; /* seed buffer too small -- ignore */
 109         if (seed_len > 20)
 110                 seed_len = 20; /* App. 2.2 of FIPS PUB 186 allows larger SEED,
 111                                 * but our internal buffers are restricted to 160 bits*/
 112         if ((seed_in != NULL) && (seed_len == 20))
 113                 memcpy(seed,seed_in,seed_len);
 114
 115         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 116         if ((ctx2=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 117         if ((ctx3=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 118         if ((ret=DSA_new()) == NULL) goto err;
 119
 120         if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
 121
 122         BN_CTX_start(ctx2);
 123         r0 = BN_CTX_get(ctx2);
 124         g = BN_CTX_get(ctx2);
 125         W = BN_CTX_get(ctx2);
 126         q = BN_CTX_get(ctx2);
 127         X = BN_CTX_get(ctx2);
 128         c = BN_CTX_get(ctx2);
 129         p = BN_CTX_get(ctx2);
 130         test = BN_CTX_get(ctx2);
 131         if (test == NULL) goto err;
 132
 133         if (!BN_lshift(test,BN_value_one(),bits-1)) goto err;
 134
 135         for (;;)
 136                 {
 137                 for (;;) /* find q */
 138                         {
 139                         int seed_is_random;
 140
 141                         /* step 1 */
 142                         if (callback != NULL) callback(0,m++,cb_arg);
 143
 144                         if (!seed_len)
 145                                 {
 146                                 RAND_pseudo_bytes(seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 147                                 seed_is_random = 1;
 148                                 }
 149                         else
 150                                 {
 151                                 seed_is_random = 0;
 152                                 seed_len=0; /* use random seed if 'seed_in' turns out to be bad*/
 153                                 }
 154                         memcpy(buf,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 155                         memcpy(buf2,seed,SHA_DIGEST_LENGTH);
 156                         /* precompute "SEED + 1" for step 7: */
 157                         for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
 158                                 {
 159                                 buf[i]++;
 160                                 if (buf[i] != 0) break;
 161                                 }
 162
 163                         /* step 2 */
 164                         EVP_Digest(seed,SHA_DIGEST_LENGTH,md,NULL,HASH, NULL);
 165                         EVP_Digest(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,buf2,NULL,HASH, NULL);
 166                         for (i=0; i<SHA_DIGEST_LENGTH; i++)
 167                                 md[i]^=buf2[i];
 168
 169                         /* step 3 */
 170                         md[0]|=0x80;
 171                         md[SHA_DIGEST_LENGTH-1]|=0x01;
 172                         if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,q)) goto err;
 173
 174                         /* step 4 */
 175                         r = BN_is_prime_fasttest(q, DSS_prime_checks, callback, ctx3, cb_arg, seed_is_random);
 176                         if (r > 0)
 177                                 break;
 178                         if (r != 0)
 179                                 goto err;
 180
 181                         /* do a callback call */
 182                         /* step 5 */
 183                         }
 184
 185                 if (callback != NULL) callback(2,0,cb_arg);
 186                 if (callback != NULL) callback(3,0,cb_arg);
 187
 188                 /* step 6 */
 189                 counter=0;
 190                 /* "offset = 2" */
 191
 192                 n=(bits-1)/160;
 193                 b=(bits-1)-n*160;
 194
 195                 for (;;)
 196                         {
 197                         if (callback != NULL && counter != 0)
 198                                 callback(0,counter,cb_arg);
 199
 200                         /* step 7 */
 201                         if (!BN_zero(W)) goto err;
 202                         /* now 'buf' contains "SEED + offset - 1" */
 203                         for (k=0; k<=n; k++)
 204                                 {
 205                                 /* obtain "SEED + offset + k" by incrementing: */
 206                                 for (i=SHA_DIGEST_LENGTH-1; i >= 0; i--)
 207                                         {
 208                                         buf[i]++;
 209                                         if (buf[i] != 0) break;
 210                                         }
 211
 212                                 EVP_Digest(buf,SHA_DIGEST_LENGTH,md,NULL,HASH, NULL);
 213
 214                                 /* step 8 */
 215                                 if (!BN_bin2bn(md,SHA_DIGEST_LENGTH,r0))
 216                                         goto err;
 217                                 if (!BN_lshift(r0,r0,160*k)) goto err;
 218                                 if (!BN_add(W,W,r0)) goto err;
 219                                 }
 220
 221                         /* more of step 8 */
 222                         if (!BN_mask_bits(W,bits-1)) goto err;
 223                         if (!BN_copy(X,W)) goto err;
 224                         if (!BN_add(X,X,test)) goto err;
 225
 226                         /* step 9 */
 227                         if (!BN_lshift1(r0,q)) goto err;
 228                         if (!BN_mod(c,X,r0,ctx)) goto err;
 229                         if (!BN_sub(r0,c,BN_value_one())) goto err;
 230                         if (!BN_sub(p,X,r0)) goto err;
 231
 232                         /* step 10 */
 233                         if (BN_cmp(p,test) >= 0)
 234                                 {
 235                                 /* step 11 */
 236                                 r = BN_is_prime_fasttest(p, DSS_prime_checks, callback, ctx3, cb_arg, 1);
 237                                 if (r > 0)
 238                                                 goto end; /* found it */
 239                                 if (r != 0)
 240                                         goto err;
 241                                 }
 242
 243                         /* step 13 */
 244                         counter++;
 245                         /* "offset = offset + n + 1" */
 246
 247                         /* step 14 */
 248                         if (counter >= 4096) break;
 249                         }
 250                 }
 251 end:
 252         if (callback != NULL) callback(2,1,cb_arg);
 253
 254         /* We now need to generate g */
 255         /* Set r0=(p-1)/q */
 256         if (!BN_sub(test,p,BN_value_one())) goto err;
 257         if (!BN_div(r0,NULL,test,q,ctx)) goto err;
 258
 259         if (!BN_set_word(test,h)) goto err;
 260         if (!BN_MONT_CTX_set(mont,p,ctx)) goto err;
 261
 262         for (;;)
 263                 {
 264                 /* g=test^r0%p */
 265                 if (!BN_mod_exp_mont(g,test,r0,p,ctx,mont)) goto err;
 266                 if (!BN_is_one(g)) break;
 267                 if (!BN_add(test,test,BN_value_one())) goto err;
 268                 h++;
 269                 }
 270
 271         if (callback != NULL) callback(3,1,cb_arg);
 272
 273         ok=1;
 274 err:
 275         if (!ok)
 276                 {
 277                 if (ret != NULL) DSA_free(ret);
 278                 }
 279         else
 280                 {
 281                 ret->p=BN_dup(p);
 282                 ret->q=BN_dup(q);
 283                 ret->g=BN_dup(g);
 284                 if (ret->p == NULL || ret->q == NULL || ret->g == NULL)
 285                         {
 286                         ok=0;
 287                         goto err;
 288                         }
 289                 if ((m > 1) && (seed_in != NULL)) memcpy(seed_in,seed,20);
 290                 if (counter_ret != NULL) *counter_ret=counter;
 291                 if (h_ret != NULL) *h_ret=h;
 292                 }
 293         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 294         if (ctx2 != NULL)
 295                 {
 296                 BN_CTX_end(ctx2);
 297                 BN_CTX_free(ctx2);
 298                 }
 299         if (ctx3 != NULL) BN_CTX_free(ctx3);
 300         if (mont != NULL) BN_MONT_CTX_free(mont);
 301         return(ok?ret:NULL);
 302         }
 303 #endif /* ndef OPENSSL_FIPS */
 304 #endif /* ndef OPENSSL_NO_SHA */
 305