RSA implementation written using GMP.
git-svn-id: svn://svn.h5l.se/heimdal/trunk/heimdal@22267 ec53bebd-3082-4978-b11e-865c3cabbd6b
This commit is contained in:
Love Hörnquist Åstrand
590
lib/hcrypto/rsa-gmp.c
Normal file
590
lib/hcrypto/rsa-gmp.c
Normal file
@@ -0,0 +1,590 @@
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||||
/*
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* SUCH DAMAGE.
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*/
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#ifdef HAVE_CONFIG_H
|
||||
#include <config.h>
|
||||
#endif
|
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||||
RCSID("$Id$");
|
||||
|
||||
#ifdef HAVE_GMP
|
||||
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include <krb5-types.h>
|
||||
#include <assert.h>
|
||||
|
||||
#include <rsa.h>
|
||||
|
||||
#include <roken.h>
|
||||
|
||||
#include <gmp.h>
|
||||
|
||||
static void
|
||||
BN2mpz(mpz_t s, const BIGNUM *bn)
|
||||
{
|
||||
size_t len;
|
||||
void *p;
|
||||
|
||||
len = BN_num_bytes(bn);
|
||||
p = malloc(len);
|
||||
BN_bn2bin(bn, p);
|
||||
mpz_import(s, len, 1, 1, 1, 0, p);
|
||||
free(p);
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static BIGNUM *
|
||||
mpz2BN(mpz_t s)
|
||||
{
|
||||
size_t size;
|
||||
BIGNUM *bn;
|
||||
void *p;
|
||||
|
||||
mpz_export(NULL, &size, 1, 1, 1, 0, s);
|
||||
p = malloc(size);
|
||||
if (p == NULL && size != 0)
|
||||
return NULL;
|
||||
mpz_export(p, &size, 1, 1, 1, 0, s);
|
||||
|
||||
bn = BN_bin2bn(p, size, NULL);
|
||||
free(p);
|
||||
return bn;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int
|
||||
rsa_private_calculate(mpz_t in, mpz_t p, mpz_t q,
|
||||
mpz_t dmp1, mpz_t dmq1, mpz_t iqmp,
|
||||
mpz_t out)
|
||||
{
|
||||
mpz_t vp, vq, u;
|
||||
mpz_init(vp); mpz_init(vq); mpz_init(u);
|
||||
|
||||
/* vq = c ^ (d mod (q - 1)) mod q */
|
||||
/* vp = c ^ (d mod (p - 1)) mod p */
|
||||
mpz_fdiv_r(vp, m, p);
|
||||
mpz_powm(vp, vp, dmp1, p);
|
||||
mpz_fdiv_r(vq, m, q);
|
||||
mpz_powm(vq, vq, dmq1, q);
|
||||
|
||||
/* C2 = 1/q mod p (iqmp) */
|
||||
/* u = (vp - vq)C2 mod p. */
|
||||
mpz_sub(u, vp, vq);
|
||||
#if 0
|
||||
if (mp_int_compare_zero(&u) < 0)
|
||||
mp_int_add(&u, p, &u);
|
||||
#endif
|
||||
mpz_mul(u, iqmp, u);
|
||||
mpz_fdiv_r(u, u, p);
|
||||
|
||||
/* c ^ d mod n = vq + u q */
|
||||
mpz_mul(u, q, u);
|
||||
mpz_add(out, x, xq);
|
||||
|
||||
mpz_clear(vp);
|
||||
mpz_clear(vq);
|
||||
mpz_clear(u);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
static int
|
||||
gmp_rsa_public_encrypt(int flen, const unsigned char* from,
|
||||
unsigned char* to, RSA* rsa, int padding)
|
||||
{
|
||||
unsigned char *p, *p0;
|
||||
mp_result res;
|
||||
size_t size, padlen;
|
||||
mpz_t enc, dec, n, e;
|
||||
|
||||
if (padding != RSA_PKCS1_PADDING)
|
||||
return -1;
|
||||
|
||||
size = RSA_size(rsa);
|
||||
|
||||
if (size < RSA_PKCS1_PADDING_SIZE || size - RSA_PKCS1_PADDING_SIZE < flen)
|
||||
return -2;
|
||||
|
||||
BN2mpz(n, rsa->n);
|
||||
BN2mpz(e, rsa->e);
|
||||
|
||||
p = p0 = malloc(size - 1);
|
||||
if (p0 == NULL) {
|
||||
mpz_clear(e);
|
||||
mpz_clear(n);
|
||||
return -3;
|
||||
}
|
||||
|
||||
padlen = size - flen - 3;
|
||||
assert(padlen >= 8);
|
||||
|
||||
*p++ = 2;
|
||||
if (RAND_bytes(p, padlen) != 1) {
|
||||
mpz_clear(e);
|
||||
mpz_clear(n);
|
||||
free(p0);
|
||||
return -4;
|
||||
}
|
||||
while(padlen) {
|
||||
if (*p == 0)
|
||||
*p = 1;
|
||||
padlen--;
|
||||
p++;
|
||||
}
|
||||
*p++ = 0;
|
||||
memcpy(p, from, flen);
|
||||
p += flen;
|
||||
assert((p - p0) == size - 1);
|
||||
|
||||
mpz_init(enc);
|
||||
mpz_init(dec);
|
||||
mpz_import(dec, size - 1, 1, 1, 1, 0, p0);
|
||||
free(p0);
|
||||
|
||||
mpz_powm(enc, dec, e, n);
|
||||
|
||||
mpz_clear(dec);
|
||||
mpz_clear(e);
|
||||
mpz_clear(n);
|
||||
{
|
||||
size_t ssize;
|
||||
mpz_export(to, &ssize, 1, 1, 1, 0, enc);
|
||||
assert(size >= ssize);
|
||||
size = ssize;
|
||||
}
|
||||
mpz_clear(enc);
|
||||
|
||||
return size;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int
|
||||
gmp_rsa_public_decrypt(int flen, const unsigned char* from,
|
||||
unsigned char* to, RSA* rsa, int padding)
|
||||
{
|
||||
unsigned char *p;
|
||||
size_t size;
|
||||
mpz_t s, us, n, e;
|
||||
|
||||
if (padding != RSA_PKCS1_PADDING)
|
||||
return -1;
|
||||
|
||||
if (flen > RSA_size(rsa))
|
||||
return -2;
|
||||
|
||||
BN2mpz(n, rsa->n);
|
||||
BN2mpz(e, rsa->e);
|
||||
|
||||
#if 0
|
||||
/* Check that the exponent is larger then 3 */
|
||||
if (mp_int_compare_value(&e, 3) <= 0) {
|
||||
mp_int_clear(&n);
|
||||
mp_int_clear(&e);
|
||||
return -3;
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
mpz_init(s);
|
||||
mpz_init(us);
|
||||
mpz_import(s, flen, 1, 1, 1, 0, rk_UNCONST(from));
|
||||
|
||||
if (mpz_cmp(s, n) >= 0) {
|
||||
mpz_clear(n);
|
||||
mpz_clear(e);
|
||||
return -4;
|
||||
}
|
||||
|
||||
mpz_powm(us, s, e, n);
|
||||
|
||||
mpz_clear(s);
|
||||
mpz_clear(n);
|
||||
mpz_clear(e);
|
||||
|
||||
p = to;
|
||||
|
||||
mpz_export(p, &size, 1, 1, 1, 0, us);
|
||||
assert(size <= RSA_size(rsa));
|
||||
|
||||
mpz_clear(us);
|
||||
|
||||
/* head zero was skipped by mp_int_to_unsigned */
|
||||
if (*p == 0)
|
||||
return -6;
|
||||
if (*p != 1)
|
||||
return -7;
|
||||
size--; p++;
|
||||
while (size && *p == 0xff) {
|
||||
size--; p++;
|
||||
}
|
||||
if (size == 0 || *p != 0)
|
||||
return -8;
|
||||
size--; p++;
|
||||
|
||||
memmove(to, p, size);
|
||||
|
||||
return size;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int
|
||||
gmp_rsa_private_encrypt(int flen, const unsigned char* from,
|
||||
unsigned char* to, RSA* rsa, int padding)
|
||||
{
|
||||
unsigned char *p, *p0;
|
||||
size_t size;
|
||||
mpz_t in, out, n, e, b, bi;
|
||||
|
||||
if (padding != RSA_PKCS1_PADDING)
|
||||
return -1;
|
||||
|
||||
size = RSA_size(rsa);
|
||||
|
||||
if (size < RSA_PKCS1_PADDING_SIZE || size - RSA_PKCS1_PADDING_SIZE < flen)
|
||||
return -2;
|
||||
|
||||
p0 = p = malloc(size);
|
||||
*p++ = 0;
|
||||
*p++ = 1;
|
||||
memset(p, 0xff, size - flen - 3);
|
||||
p += size - flen - 3;
|
||||
*p++ = 0;
|
||||
memcpy(p, from, flen);
|
||||
p += flen;
|
||||
assert((p - p0) == size);
|
||||
|
||||
BN2mpz(&n, rsa->n);
|
||||
BN2mpz(&e, rsa->e);
|
||||
|
||||
mp_int_init(&in);
|
||||
mp_int_init(&out);
|
||||
mpz_import(in, size, 1, 1, 1, 0, p0);
|
||||
free(p0);
|
||||
|
||||
#if 0
|
||||
if(mp_int_compare_zero(&in) < 0 ||
|
||||
mp_int_compare(&in, &n) >= 0) {
|
||||
size = 0;
|
||||
goto out;
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
if (rsa->p && rsa->q && rsa->dmp1 && rsa->dmq1 && rsa->iqmp) {
|
||||
mpz_t p, q, dmp1, dmq1, iqmp;
|
||||
|
||||
BN2mpz(p, rsa->p);
|
||||
BN2mpz(q, rsa->q);
|
||||
BN2mpz(dmp1, rsa->dmp1);
|
||||
BN2mpz(dmq1, rsa->dmq1);
|
||||
BN2mpz(iqmp, rsa->iqmp);
|
||||
|
||||
rsa_private_calculate(in, p, q, dmp1, dmq1, iqmp, out);
|
||||
|
||||
mp_int_clear(&p);
|
||||
mp_int_clear(&q);
|
||||
mp_int_clear(&dmp1);
|
||||
mp_int_clear(&dmq1);
|
||||
mp_int_clear(&iqmp);
|
||||
} else {
|
||||
mpz_t d;
|
||||
|
||||
BN2mpz(d, rsa->d);
|
||||
mpz_powm(out, in, d, n);
|
||||
mp_int_clear(d);
|
||||
if (res != MP_OK) {
|
||||
size = 0;
|
||||
goto out;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
{
|
||||
size_t ssize;
|
||||
mpz_export(to, &ssize, 1, 1, 1, 0, out);
|
||||
assert(size >= ssize);
|
||||
size = ssize;
|
||||
}
|
||||
|
||||
out:
|
||||
mpz_clear(e);
|
||||
mpz_clear(n);
|
||||
mpz_clear(in);
|
||||
mpz_clear(out);
|
||||
|
||||
return size;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int
|
||||
gmp_rsa_private_decrypt(int flen, const unsigned char* from,
|
||||
unsigned char* to, RSA* rsa, int padding)
|
||||
{
|
||||
unsigned char *ptr;
|
||||
size_t size;
|
||||
mpz_t in, out, n, e, b, bi;
|
||||
|
||||
if (padding != RSA_PKCS1_PADDING)
|
||||
return -1;
|
||||
|
||||
size = RSA_size(rsa);
|
||||
if (flen > size)
|
||||
return -2;
|
||||
|
||||
mpz_init(in);
|
||||
mpz_init(out);
|
||||
|
||||
BN2mpz(n, rsa->n);
|
||||
BN2mpz(e, rsa->e);
|
||||
|
||||
res = mp_int_read_unsigned(&in, rk_UNCONST(from), flen);
|
||||
if (res != MP_OK) {
|
||||
size = -1;
|
||||
goto out;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if(mp_int_compare_zero(&in) < 0 ||
|
||||
mp_int_compare(&in, &n) >= 0) {
|
||||
size = 0;
|
||||
goto out;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (rsa->p && rsa->q && rsa->dmp1 && rsa->dmq1 && rsa->iqmp) {
|
||||
mpz_t p, q, dmp1, dmq1, iqmp;
|
||||
|
||||
BN2mpz(p, rsa->p);
|
||||
BN2mpz(q, rsa->q);
|
||||
BN2mpz(dmp1, rsa->dmp1);
|
||||
BN2mpz(dmq1, rsa->dmq1);
|
||||
BN2mpz(iqmp, rsa->iqmp);
|
||||
|
||||
res = rsa_private_calculate(in, p, q, dmp1, dmq1, iqmp, out);
|
||||
|
||||
mpz_clear(p);
|
||||
mpz_clear(q);
|
||||
mpz_clear(dmp1);
|
||||
mpz_clear(dmq1);
|
||||
mpz_clear(iqmp);
|
||||
} else {
|
||||
mpz_t d;
|
||||
|
||||
#if 0
|
||||
if(mp_int_compare_zero(&in) < 0 ||
|
||||
mp_int_compare(&in, &n) >= 0)
|
||||
return MP_RANGE;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
BN2mpz(d, rsa->d);
|
||||
mpz_powm(out, in, d, n);
|
||||
mp_int_clear(d);
|
||||
if (res != MP_OK) {
|
||||
size = 0;
|
||||
goto out;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
ptr = to;
|
||||
{
|
||||
size_t ssize;
|
||||
mpz_export(ptr, &ssize, 1, 1, 1, 0, out);
|
||||
assert(size >= ssize);
|
||||
size = ssize;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* head zero was skipped by mp_int_to_unsigned */
|
||||
if (*ptr != 2)
|
||||
return -3;
|
||||
size--; ptr++;
|
||||
while (size && *ptr != 0) {
|
||||
size--; ptr++;
|
||||
}
|
||||
if (size == 0)
|
||||
return -4;
|
||||
size--; ptr++;
|
||||
|
||||
memmove(to, ptr, size);
|
||||
|
||||
out:
|
||||
mpz_clear(e);
|
||||
mpz_clear(n);
|
||||
mpz_clear(in);
|
||||
mpz_clear(out);
|
||||
|
||||
return size;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int
|
||||
gmp_rsa_generate_key(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e, BN_GENCB *cb)
|
||||
{
|
||||
mpz_t el, p, q, n, d, dmp1, dmq1, iqmp, t1, t2, t3;
|
||||
int counter, ret;
|
||||
|
||||
if (bits < 789)
|
||||
return -1;
|
||||
|
||||
ret = -1;
|
||||
|
||||
mpz_init(el);
|
||||
mpz_init(p);
|
||||
mpz_init(q);
|
||||
mpz_init(n);
|
||||
mpz_init(d);
|
||||
mpz_init(dmp1);
|
||||
mpz_init(dmq1);
|
||||
mpz_init(iqmp);
|
||||
mpz_init(t1);
|
||||
mpz_init(t2);
|
||||
mpz_init(t3);
|
||||
|
||||
BN2mpz(el, e);
|
||||
|
||||
/* generate p and q so that p != q and bits(pq) ~ bits */
|
||||
counter = 0;
|
||||
#if 0
|
||||
do {
|
||||
BN_GENCB_call(cb, 2, counter++);
|
||||
CHECK(random_num(&p, bits / 2 + 1), 0);
|
||||
CHECK(mp_int_find_prime(&p), MP_TRUE);
|
||||
|
||||
CHECK(mp_int_sub_value(&p, 1, &t1), MP_OK);
|
||||
CHECK(mp_int_gcd(&t1, &el, &t2), MP_OK);
|
||||
} while(mp_int_compare_value(&t2, 1) != 0);
|
||||
|
||||
BN_GENCB_call(cb, 3, 0);
|
||||
|
||||
counter = 0;
|
||||
do {
|
||||
BN_GENCB_call(cb, 2, counter++);
|
||||
CHECK(random_num(&q, bits / 2 + 1), 0);
|
||||
CHECK(mp_int_find_prime(&q), MP_TRUE);
|
||||
|
||||
if (mp_int_compare(&p, &q) == 0) /* don't let p and q be the same */
|
||||
continue;
|
||||
|
||||
CHECK(mp_int_sub_value(&q, 1, &t1), MP_OK);
|
||||
CHECK(mp_int_gcd(&t1, &el, &t2), MP_OK);
|
||||
} while(mp_int_compare_value(&t2, 1) != 0);
|
||||
|
||||
/* make p > q */
|
||||
if (mp_int_compare(&p, &q) < 0)
|
||||
mp_int_swap(&p, &q);
|
||||
|
||||
BN_GENCB_call(cb, 3, 1);
|
||||
|
||||
/* calculate n, n = p * q */
|
||||
CHECK(mp_int_mul(&p, &q, &n), MP_OK);
|
||||
|
||||
/* calculate d, d = 1/e mod (p - 1)(q - 1) */
|
||||
CHECK(mp_int_sub_value(&p, 1, &t1), MP_OK);
|
||||
CHECK(mp_int_sub_value(&q, 1, &t2), MP_OK);
|
||||
CHECK(mp_int_mul(&t1, &t2, &t3), MP_OK);
|
||||
CHECK(mp_int_invmod(&el, &t3, &d), MP_OK);
|
||||
|
||||
/* calculate dmp1 dmp1 = d mod (p-1) */
|
||||
CHECK(mp_int_mod(&d, &t1, &dmp1), MP_OK);
|
||||
/* calculate dmq1 dmq1 = d mod (q-1) */
|
||||
CHECK(mp_int_mod(&d, &t2, &dmq1), MP_OK);
|
||||
/* calculate iqmp iqmp = 1/q mod p */
|
||||
CHECK(mp_int_invmod(&q, &p, &iqmp), MP_OK);
|
||||
|
||||
/* fill in RSA key */
|
||||
|
||||
rsa->e = mpz2BN(&el);
|
||||
rsa->p = mpz2BN(&p);
|
||||
rsa->q = mpz2BN(&q);
|
||||
rsa->n = mpz2BN(&n);
|
||||
rsa->d = mpz2BN(&d);
|
||||
rsa->dmp1 = mpz2BN(&dmp1);
|
||||
rsa->dmq1 = mpz2BN(&dmq1);
|
||||
rsa->iqmp = mpz2BN(&iqmp);
|
||||
|
||||
ret = 1;
|
||||
#endif
|
||||
out:
|
||||
mpz_clear(el);
|
||||
mpz_clear(p);
|
||||
mpz_clear(q);
|
||||
mpz_clear(n);
|
||||
mpz_clear(d);
|
||||
mpz_clear(dmp1);
|
||||
mpz_clear(dmq1);
|
||||
mpz_clear(iqmp);
|
||||
mpz_clear(t1);
|
||||
mpz_clear(t2);
|
||||
mpz_clear(t3);
|
||||
|
||||
return ret;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int
|
||||
gmp_rsa_init(RSA *rsa)
|
||||
{
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static int
|
||||
gmp_rsa_finish(RSA *rsa)
|
||||
{
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
const RSA_METHOD hc_rsa_gmp_method = {
|
||||
"hcrypto GMP RSA",
|
||||
gmp_rsa_public_encrypt,
|
||||
gmp_rsa_public_decrypt,
|
||||
gmp_rsa_private_encrypt,
|
||||
gmp_rsa_private_decrypt,
|
||||
NULL,
|
||||
NULL,
|
||||
gmp_rsa_init,
|
||||
gmp_rsa_finish,
|
||||
0,
|
||||
NULL,
|
||||
NULL,
|
||||
NULL,
|
||||
gmp_rsa_generate_key
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif /* HAVE_GMP */
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* RSA implementation using Gnu Multipresistion Library.
|
||||
*/
|
||||
|
||||
const RSA_METHOD *
|
||||
RSA_gmp_method(void)
|
||||
{
|
||||
#ifdef HAVE_GMP
|
||||
return &hc_rsa_gmp_method;
|
||||
#else
|
||||
return NULL;
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
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