fips/dsa/fips_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 <openssl/bn.h>
  63 #include <openssl/dsa.h>
  64 #include <openssl/rand.h>
  65 #include <openssl/asn1.h>
  66 #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
  67 #include <openssl/engine.h>
  68 #endif
  69 #include <openssl/fips.h>
  70
  71 #ifdef OPENSSL_FIPS
  72
  73 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, FIPS_DSA_SIZE_T dlen, DSA *dsa);
  74 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp);
  75 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, FIPS_DSA_SIZE_T dgst_len, DSA_SIG *sig,
  76                   DSA *dsa);
  77 static int dsa_init(DSA *dsa);
  78 static int dsa_finish(DSA *dsa);
  79 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
  80                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  81                 BN_MONT_CTX *in_mont);
  82 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
  83                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
  84                                 BN_MONT_CTX *m_ctx);
  85
  86 static const DSA_METHOD openssl_dsa_meth = {
  87 "OpenSSL FIPS DSA method",
  88 dsa_do_sign,
  89 dsa_sign_setup,
  90 dsa_do_verify,
  91 dsa_mod_exp,
  92 dsa_bn_mod_exp,
  93 dsa_init,
  94 dsa_finish,
  95 0,
  96 NULL
  97 };
  98
  99 int FIPS_dsa_check(struct dsa_st *dsa)
 100     {
 101     if(dsa->meth != &openssl_dsa_meth || dsa->meth->dsa_do_sign != dsa_do_sign
 102        || dsa->meth->dsa_sign_setup != dsa_sign_setup
 103        || dsa->meth->dsa_mod_exp != dsa_mod_exp
 104        || dsa->meth->bn_mod_exp != dsa_bn_mod_exp
 105        || dsa->meth->init != dsa_init
 106        || dsa->meth->finish != dsa_finish)
 107         {
 108         FIPSerr(FIPS_F_FIPS_DSA_CHECK,FIPS_R_NON_FIPS_METHOD);
 109         return 0;
 110         }
 111     return 1;
 112     }
 113
 114 const DSA_METHOD *DSA_OpenSSL(void)
 115 {
 116         return &openssl_dsa_meth;
 117 }
 118
 119 static DSA_SIG *dsa_do_sign(const unsigned char *dgst, FIPS_DSA_SIZE_T dlen, DSA *dsa)
 120         {
 121         BIGNUM *kinv=NULL,*r=NULL,*s=NULL;
 122         BIGNUM m;
 123         BIGNUM xr;
 124         BN_CTX *ctx=NULL;
 125         int i,reason=ERR_R_BN_LIB;
 126         DSA_SIG *ret=NULL;
 127
 128         if(FIPS_selftest_failed())
 129             {
 130             FIPSerr(FIPS_F_DSA_DO_SIGN,FIPS_R_FIPS_SELFTEST_FAILED);
 131             return NULL;
 132             }
 133
 134         BN_init(&m);
 135         BN_init(&xr);
 136
 137         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 138                 {
 139                 reason=DSA_R_MISSING_PARAMETERS;
 140                 goto err;
 141                 }
 142
 143         s=BN_new();
 144         if (s == NULL) goto err;
 145
 146         i=BN_num_bytes(dsa->q); /* should be 20 */
 147         if ((dlen > i) || (dlen > 50))
 148                 {
 149                 reason=DSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_KEY_SIZE;
 150                 goto err;
 151                 }
 152
 153         ctx=BN_CTX_new();
 154         if (ctx == NULL) goto err;
 155
 156         if ((dsa->kinv == NULL) || (dsa->r == NULL))
 157                 {
 158                 if (!DSA_sign_setup(dsa,ctx,&kinv,&r)) goto err;
 159                 }
 160         else
 161                 {
 162                 kinv=dsa->kinv;
 163                 dsa->kinv=NULL;
 164                 r=dsa->r;
 165                 dsa->r=NULL;
 166                 }
 167
 168         if (BN_bin2bn(dgst,dlen,&m) == NULL) goto err;
 169
 170         /* Compute  s = inv(k) (m + xr) mod q */
 171         if (!BN_mod_mul(&xr,dsa->priv_key,r,dsa->q,ctx)) goto err;/* s = xr */
 172         if (!BN_add(s, &xr, &m)) goto err;              /* s = m + xr */
 173         if (BN_cmp(s,dsa->q) > 0)
 174                 BN_sub(s,s,dsa->q);
 175         if (!BN_mod_mul(s,s,kinv,dsa->q,ctx)) goto err;
 176
 177         ret=DSA_SIG_new();
 178         if (ret == NULL) goto err;
 179         ret->r = r;
 180         ret->s = s;
 181
 182 err:
 183         if (!ret)
 184                 {
 185                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_SIGN,reason);
 186                 BN_free(r);
 187                 BN_free(s);
 188                 }
 189         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 190         BN_clear_free(&m);
 191         BN_clear_free(&xr);
 192         if (kinv != NULL) /* dsa->kinv is NULL now if we used it */
 193             BN_clear_free(kinv);
 194         return(ret);
 195         }
 196
 197 static int dsa_sign_setup(DSA *dsa, BN_CTX *ctx_in, BIGNUM **kinvp, BIGNUM **rp)
 198         {
 199         BN_CTX *ctx;
 200         BIGNUM k,*kinv=NULL,*r=NULL;
 201         int ret=0;
 202
 203         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 204                 {
 205                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 206                 return 0;
 207                 }
 208
 209         BN_init(&k);
 210
 211         if (ctx_in == NULL)
 212                 {
 213                 if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 214                 }
 215         else
 216                 ctx=ctx_in;
 217
 218         if ((r=BN_new()) == NULL) goto err;
 219         kinv=NULL;
 220
 221         /* Get random k */
 222         do
 223                 if (!BN_rand_range(&k, dsa->q)) goto err;
 224         while (BN_is_zero(&k));
 225
 226         if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P)
 227                 {
 228                 if (!BN_MONT_CTX_set_locked((BN_MONT_CTX **)&dsa->method_mont_p,
 229                                                 CRYPTO_LOCK_DSA,
 230                                                 dsa->p, ctx))
 231                         goto err;
 232                 }
 233
 234         /* Compute r = (g^k mod p) mod q */
 235         if (!dsa->meth->bn_mod_exp(dsa, r,dsa->g,&k,dsa->p,ctx,
 236                 (BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p)) goto err;
 237         if (!BN_mod(r,r,dsa->q,ctx)) goto err;
 238
 239         /* Compute  part of 's = inv(k) (m + xr) mod q' */
 240         if ((kinv=BN_mod_inverse(NULL,&k,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 241
 242         if (*kinvp != NULL) BN_clear_free(*kinvp);
 243         *kinvp=kinv;
 244         kinv=NULL;
 245         if (*rp != NULL) BN_clear_free(*rp);
 246         *rp=r;
 247         ret=1;
 248 err:
 249         if (!ret)
 250                 {
 251                 DSAerr(DSA_F_DSA_SIGN_SETUP,ERR_R_BN_LIB);
 252                 if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 253                 if (r != NULL) BN_clear_free(r);
 254                 }
 255         if (ctx_in == NULL) BN_CTX_free(ctx);
 256         if (kinv != NULL) BN_clear_free(kinv);
 257         BN_clear_free(&k);
 258         return(ret);
 259         }
 260
 261 static int dsa_do_verify(const unsigned char *dgst, FIPS_DSA_SIZE_T dgst_len, DSA_SIG *sig,
 262                   DSA *dsa)
 263         {
 264         BN_CTX *ctx;
 265         BIGNUM u1,u2,t1;
 266         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 267         int ret = -1;
 268
 269         if (!dsa->p || !dsa->q || !dsa->g)
 270                 {
 271                 DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,DSA_R_MISSING_PARAMETERS);
 272                 return -1;
 273                 }
 274
 275         if(FIPS_selftest_failed())
 276             {
 277             FIPSerr(FIPS_F_DSA_DO_VERIFY,FIPS_R_FIPS_SELFTEST_FAILED);
 278             return -1;
 279             }
 280
 281         BN_init(&u1);
 282         BN_init(&u2);
 283         BN_init(&t1);
 284
 285         if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
 286
 287         if (BN_is_zero(sig->r) || sig->r->neg || BN_ucmp(sig->r, dsa->q) >= 0)
 288                 {
 289                 ret = 0;
 290                 goto err;
 291                 }
 292         if (BN_is_zero(sig->s) || sig->s->neg || BN_ucmp(sig->s, dsa->q) >= 0)
 293                 {
 294                 ret = 0;
 295                 goto err;
 296                 }
 297
 298         /* Calculate W = inv(S) mod Q
 299          * save W in u2 */
 300         if ((BN_mod_inverse(&u2,sig->s,dsa->q,ctx)) == NULL) goto err;
 301
 302         /* save M in u1 */
 303         if (BN_bin2bn(dgst,dgst_len,&u1) == NULL) goto err;
 304
 305         /* u1 = M * w mod q */
 306         if (!BN_mod_mul(&u1,&u1,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 307
 308         /* u2 = r * w mod q */
 309         if (!BN_mod_mul(&u2,sig->r,&u2,dsa->q,ctx)) goto err;
 310
 311
 312         if (dsa->flags & DSA_FLAG_CACHE_MONT_P)
 313                 {
 314                 mont = BN_MONT_CTX_set_locked(
 315                                         (BN_MONT_CTX **)&dsa->method_mont_p,
 316                                         CRYPTO_LOCK_DSA, dsa->p, ctx);
 317                 if (!mont)
 318                         goto err;
 319                 }
 320
 321 #if 0
 322         {
 323         BIGNUM t2;
 324
 325         BN_init(&t2);
 326         /* v = ( g^u1 * y^u2 mod p ) mod q */
 327         /* let t1 = g ^ u1 mod p */
 328         if (!BN_mod_exp_mont(&t1,dsa->g,&u1,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 329         /* let t2 = y ^ u2 mod p */
 330         if (!BN_mod_exp_mont(&t2,dsa->pub_key,&u2,dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 331         /* let u1 = t1 * t2 mod p */
 332         if (!BN_mod_mul(&u1,&t1,&t2,dsa->p,ctx)) goto err_bn;
 333         BN_free(&t2);
 334         }
 335         /* let u1 = u1 mod q */
 336         if (!BN_mod(&u1,&u1,dsa->q,ctx)) goto err;
 337 #else
 338         {
 339         if (!dsa->meth->dsa_mod_exp(dsa, &t1,dsa->g,&u1,dsa->pub_key,&u2,
 340                                                 dsa->p,ctx,mont)) goto err;
 341         /* BN_copy(&u1,&t1); */
 342         /* let u1 = u1 mod q */
 343         if (!BN_mod(&u1,&t1,dsa->q,ctx)) goto err;
 344         }
 345 #endif
 346         /* V is now in u1.  If the signature is correct, it will be
 347          * equal to R. */
 348         ret=(BN_ucmp(&u1, sig->r) == 0);
 349
 350         err:
 351         if (ret != 1) DSAerr(DSA_F_DSA_DO_VERIFY,ERR_R_BN_LIB);
 352         if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
 353         BN_free(&u1);
 354         BN_free(&u2);
 355         BN_free(&t1);
 356         return(ret);
 357         }
 358
 359 static int dsa_init(DSA *dsa)
 360 {
 361         dsa->flags|=DSA_FLAG_CACHE_MONT_P;
 362         return(1);
 363 }
 364
 365 static int dsa_finish(DSA *dsa)
 366 {
 367         if(dsa->method_mont_p)
 368                 BN_MONT_CTX_free((BN_MONT_CTX *)dsa->method_mont_p);
 369         return(1);
 370 }
 371
 372 static int dsa_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *rr, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,
 373                 BIGNUM *a2, BIGNUM *p2, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 374                 BN_MONT_CTX *in_mont)
 375 {
 376         return BN_mod_exp2_mont(rr, a1, p1, a2, p2, m, ctx, in_mont);
 377 }
 378
 379 static int dsa_bn_mod_exp(DSA *dsa, BIGNUM *r, BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 380                                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 381                                 BN_MONT_CTX *m_ctx)
 382 {
 383         return BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, ctx, m_ctx);
 384 }
 385
 386 #else /* ndef OPENSSL_FIPS */
 387
 388 static void *dummy=&dummy;
 389
 390 #endif /* ndef OPENSSL_FIPS */