crypto/dsa/dsa_ossl.c

   1 /* crypto/dsa/dsa_ossl.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 /* Original version from Steven Schoch <schoch@sheba.arc.nasa.gov> */
  60
  61 #include <stdio.h>
  62 #include "cryptlib.h"
  63 #include <openssl/bn.h>
  64 #include <openssl/dsa.h>
  65 #include <openssl/rand.h>
  66 #include <openssl/asn1.h>
  67
  68 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa);
  69 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp);
  70 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
  71                   DSA *dsa);
  72 static int dsa_init(DSA *dsa);
  73 static int dsa_finish(DSA *dsa);
  74 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
  75                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  76                 BN_MONT_CTX *in_mont);
  77 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
  78                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  79                                 BN_MONT_CTX *m_ctx);
  80
  81 static DSA_METHOD openssl_dsa_meth = {
  82 "OpenSSL DSA method",
  83 dsa_do_sign,
  84 dsa_sign_setup,
  85 dsa_do_verify,
  86 dsa_mod_exp,
  87 dsa_bn_mod_exp,
  88 dsa_init,
  89 dsa_finish,
  90 0,
  91 NULL
  92 };
  93
  94 DSA_METHOD *DSA_OpenSSL(void)
  95 {
  96         return &openssl_dsa_meth;
  97 }
  98
  99 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, int dlen, DSA *dsa)
 100         {
 101         BIGNUM *kinv=NULL,*r=NULL,*s=NULL;
 102         BIGNUM m;
 103         BIGNUM xr;
 104         BN_CTX *ctx=NULL;
 105         int i,reason=ERR_R_BN_LIB;
 106         DSA_SIG *ret=NULL;
 107
 108         BN_init(&m);
 109         BN_init(&xr);
 110         s=BN_new();
 111         if (s == NULL) goto err;
 112
 113         i=BN_num_bytes(dsa->q); /* should be 20 */
 114         if ((dlen > i) || (dlen > 50))
 115                 {
 116                 reason=DSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE;
 117                 goto err;
 118                 }
 119
 120         ctx=BN_CTX_new();
 121         if (ctx == NULL) goto err;
 122
 123         if ((dsa->kinv == NULL) || (dsa->r == NULL))
 124                 {
 125                 if (!DSA_sign_setup(dsa,ctx,&kinv,&r)) goto err;
 126                 }
 127         else
 128                 {
 129                 kinv=dsa->kinv;
 130                 dsa->kinv=NULL;
 131                 r=dsa->r;
 132                 dsa->r=NULL;
 133                 }
 134
 135         if (BN_bin2bn(dgst,dlen,&m) == NULL) goto err;
 136
 137         /* Compute  s = inv(k) (m + xr) mod q */
 138         if (!BN_mod_mul(&xr,dsa->priv_key,r,dsa->q,ctx)) goto err;/* s = xr */
 139         if (!BN_add(s, &xr, &m)) goto err;              /* s = m + xr */
 140         if (BN_cmp(s,dsa->q) > 0)
 141                 BN_sub(s,s,dsa->q);
 142         if (!BN_mod_mul(s,s,kinv,dsa->q,ctx)) goto err;
 143
 144         ret=DSA_SIG_new();
 145         if (ret == NULL) goto err;
 146         ret->r = r;
 147         ret->s = s;
 148
 149 err:
 150         if (!ret)
 151                 {
 152                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_SIGN,reason);
 153                 BN_free(r);
 154                 BN_free(s);
 155                 }
 156         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 157         BN_clear_free(&m);
 158         BN_clear_free(&xr);
 159         if (kinv != NULL) /* dsa->kinv is NULL now if we used it */
 160             BN_clear_free(kinv);
 161         return(ret);
 162         }
 163
 164 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp)
 165         {
 166         BN_CTX *ctx;
 167         BIGNUM k,*kinv=NULL,*r=NULL;
 168         int ret=0;
 169
 170         if (ctx_in == NULL)
 171                 {
 172                 if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 173                 }
 174         else
 175                 ctx=ctx_in;
 176
 177         BN_init(&k);
 178         if ((r=BN_new()) == NULL) goto err;
 179         kinv=NULL;
 180
 181         /* Get random k */
 182         if (!BN_rand_range(&k, BN_value_one(), dsa->q)) goto err;
 183
 184         if ((dsa->method_mont_p == NULL) && (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P))
 185                 {
 186                 if ((dsa->method_mont_p=(char *)BN_MONT_CTX_new()) != NULL)
 187                         if (!BN_MONT_CTX_set((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p,
 188                                 dsa->p,ctx)) goto err;
 189                 }
 190
 191         /* Compute r = (g^k mod p) mod q */
 192         if (!dsa->meth->bn_mod_exp(dsa, r,dsa->g,&k,dsa->p,ctx,
 193                 (BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p)) goto err;
 194         if (!BN_mod(r,r,dsa->q,ctx)) goto err;
 195
 196         /* Compute  part of 's = inv(k) (m + xr) mod q' */
 197         if ((kinv=BN_mod_inverse(NULL,&k,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 198
 199         if (*kinvp != NULL) BN_clear_free(*kinvp);
 200         *kinvp=kinv;
 201         kinv=NULL;
 202         if (*rp != NULL) BN_clear_free(*rp);
 203         *rp=r;
 204         ret=1;
 205 err:
 206         if (!ret)
 207                 {
 208                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,ERR_R_BN_LIB);
 209                 if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 210                 if (r != NULL) BN_clear_free(r);
 211                 }
 212         if (ctx_in == NULL) BN_CTX_free(ctx);
 213         if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 214         BN_clear_free(&k);
 215         return(ret);
 216         }
 217
 218 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, int dgst_len, DSA_SIG *sig,
 219                   DSA *dsa)
 220         {
 221         BN_CTX *ctx;
 222         BIGNUM u1,u2,t1;
 223         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 224         int ret = -1;
 225
 226         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 227         BN_init(&u1);
 228         BN_init(&u2);
 229         BN_init(&t1);
 230
 231         /* Calculate W = inv(S) mod Q
 232          * save W in u2 */
 233         if ((BN_mod_inverse(&u2,sig->s,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 234
 235         /* save M in u1 */
 236         if (BN_bin2bn(dgst,dgst_len,&u1) == NULL) goto err;
 237
 238         /* u1 = M * w mod q */
 239         if (!BN_mod_mul(&u1,&u1,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 240
 241         /* u2 = r * w mod q */
 242         if (!BN_mod_mul(&u2,sig->r,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 243
 244         if ((dsa->method_mont_p == NULL) && (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P))
 245                 {
 246                 if ((dsa->method_mont_p=(char *)BN_MONT_CTX_new()) != NULL)
 247                         if (!BN_MONT_CTX_set((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p,
 248                                 dsa->p,ctx)) goto err;
 249                 }
 250         mont=(BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p;
 251
 252 #if 0
 253         {
 254         BIGNUM t2;
 255
 256         BN_init(&t2);
 257         /* v = ( g^u1 * y^u2 mod p ) mod q */
 258         /* let t1 = g ^ u1 mod p */
 259         if (!BN_mod_exp_mont(&t1,dsa->g,&u1,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 260         /* let t2 = y ^ u2 mod p */
 261         if (!BN_mod_exp_mont(&t2,dsa->pub_key,&u2,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 262         /* let u1 = t1 * t2 mod p */
 263         if (!BN_mod_mul(&u1,&t1,&t2,dsa->p,ctx)) goto err_bn;
 264         BN_free(&t2);
 265         }
 266         /* let u1 = u1 mod q */
 267         if (!BN_mod(&u1,&u1,dsa->q,ctx)) goto err;
 268 #else
 269         {
 270         if (!dsa->meth->dsa_mod_exp(dsa, &t1,dsa->g,&u1,dsa->pub_key,&u2,
 271                                                 dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 272         /* BN_copy(&u1,&t1); */
 273         /* let u1 = u1 mod q */
 274         if (!BN_mod(&u1,&t1,dsa->q,ctx)) goto err;
 275         }
 276 #endif
 277         /* V is now in u1.  If the signature is correct, it will be
 278          * equal to R. */
 279         ret=(BN_ucmp(&u1, sig->r) == 0);
 280
 281         err:
 282         if (ret != 1) DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,ERR_R_BN_LIB);
 283         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 284         BN_free(&u1);
 285         BN_free(&u2);
 286         BN_free(&t1);
 287         return(ret);
 288         }
 289
 290 static int dsa_init(DSA *dsa)
 291 {
 292         dsa->flags|=DSA_FLAG_CACHE_MONT_P;
 293         return(1);
 294 }
 295
 296 static int dsa_finish(DSA *dsa)
 297 {
 298         if(dsa->method_mont_p)
 299                 BN_MONT_CTX_free((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p);
 300         return(1);
 301 }
 302
 303 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
 304                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 305                 BN_MONT_CTX *in_mont)
 306 {
 307         return BN_mod_exp2_mont(rr, a1, p1, a2, p2, m, ctx, in_mont);
 308 }
 309
 310 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 311                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 312                                 BN_MONT_CTX *m_ctx)
 313 {
 314         return BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, ctx, m_ctx);
 315 }