chiark / gitweb /
1f5dac7913a4f7c7ef0b75462c74a6b320ae4581
[catacomb] / gdsa.c
1 /* -*-c-*-
2  *
3  * $Id$
4  *
5  * Generalized version of DSA
6  *
7  * (c) 2004 Straylight/Edgeware
8  */
9
10 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
11  *
12  * This file is part of Catacomb.
13  *
14  * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
15  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
16  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
17  * License, or (at your option) any later version.
18  *
19  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
20  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
21  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
22  * GNU Library General Public License for more details.
23  *
24  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
25  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
26  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
27  * MA 02111-1307, USA.
28  */
29
30 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
31
32 #include "dsa.h"
33 #include "gdsa.h"
34 #include "group.h"
35 #include "ghash.h"
36 #include "mpbarrett.h"
37 #include "mprand.h"
38
39 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
40
41 /* --- @gdsa_beginhash@ --- *
42  *
43  * Arguments:   @const gdsa *c@ = pointer to the context structure
44  *
45  * Returns:     A hashing context for you to hash the message.
46  *
47  * Use:         Initializes a hash function correctly for you to hash a
48  *              message.  Requires @h@.
49  */
50
51 ghash *gdsa_beginhash(const gdsa *c) { return (GH_INIT(c->h)); }
52
53 /* --- @gdsa_endhash@ --- *
54  *
55  * Arguments:   @const gdsa *c@ = pointer to the context structure
56  *              @ghash *h@ = the hashing context
57  *
58  * Returns:     ---
59  *
60  * Use:         Does any final thing that DSA wants to do when hashing a
61  *              message.  (Actually, there's nothing.)  The hashing context
62  *              isn't finalized.
63  */
64
65 void gdsa_endhash(const gdsa *c, ghash *h) { ; }
66
67 /* --- @gdsa_sign@ --- *
68  *
69  * Arguments:   @const gdsa *c@ = my context structure
70  *              @gdsa_sig *s@ = where to put the signature (initialized)
71  *              @const void *m@ = pointer to message hash
72  *              @mp *k@ = random exponent for this message or null
73  *
74  * Returns:     ---
75  *
76  * Use:         Signs a message.  Requires @g@, @u@, @h@, and @r@ if @k@ is
77  *              null.  This is a better idea than inventing @k@ yourself.
78  */
79
80 void gdsa_sign(const gdsa *c, gdsa_sig *s, const void *m, mp *k)
81 {
82   group *g = c->g;
83   mp *mr = dsa_h2n(MP_NEW, g->r, m, c->h->hashsz);
84   ge *z = G_CREATE(g);
85   mp *sr = s->r, *ss = s->s;
86   mpbarrett b;
87
88   if (k) { MP_COPY(k); goto have_k; }
89 new_k:
90   k = mprand_range(k, g->r, c->r, 0);
91 have_k:
92   if (MP_ZEROP(k)) goto new_k;
93   G_EXP(g, z, g->g, k);
94   sr = G_TOINT(g, sr, z); assert(sr);
95   if (MP_ZEROP(sr)) goto new_k;
96
97   mp_div(0, &sr, sr, g->r);
98   mpbarrett_create(&b, g->r);
99   ss = mp_mul(ss, sr, c->u); ss = mpbarrett_reduce(&b, ss, ss);
100   ss = mp_add(ss, ss, mr); mp_div(0, &ss, ss, g->r);
101   k = mp_modinv(k, k, g->r);
102   ss = mp_mul(ss, ss, k); ss = mpbarrett_reduce(&b, ss, ss);
103   s->r = sr; s->s = ss;
104   mp_drop(k); mp_drop(mr); mpbarrett_destroy(&b); G_DESTROY(g, z);
105 }
106
107 /* --- @gdsa_verify@ --- *
108  *
109  * Arguments:   @const gdsa *c@ = my context structure
110  *              @const gdsa_sig *s@ = the signature to verify
111  *              @const void *m@ = pointer to message hash
112  *
113  * Returns:     Zero if OK, negative on failure.
114  *
115  * Use:         Checks a signature on a message,  Requires @g@, @p@ and @h@.
116  */
117
118 int gdsa_verify(const gdsa *c, const gdsa_sig *s, const void *m)
119 {
120   group *g = c->g;
121   group_expfactor e[2];
122   mpbarrett b;
123   mp *h, *t;
124   ge *w;
125   int rc = -1;
126
127   if (MP_CMP(s->r, <, MP_ONE) || MP_CMP(s->r, >=, g->r) ||
128       MP_CMP(s->s, <, MP_ONE) || MP_CMP(s->s, >=, g->r))
129     return (-1);
130   mpbarrett_create(&b, g->r); h = mp_modinv(MP_NEW, s->s, g->r);
131   e[0].base = g->g; e[1].base = c->p;
132   t = dsa_h2n(MP_NEW, g->r, m, c->h->hashsz); mp_div(0, &t, t, g->r);
133   t = mp_mul(t, t, h); e[0].exp = t = mpbarrett_reduce(&b, t, t);
134   h = mp_mul(h, s->r, h); e[1].exp = h = mpbarrett_reduce(&b, h, h);
135   w = G_CREATE(g); G_MEXP(g, w, e, 2);
136   t = G_TOINT(g, t, w); if (!t) goto done;
137   mp_div(0, &t, t, g->r); if (MP_EQ(t, s->r)) rc = 0;
138 done:
139   G_DESTROY(g, w); mp_drop(t); mp_drop(h); mpbarrett_destroy(&b);
140   return (rc);
141 }
142
143 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
144
145 #ifdef TEST_RIG
146
147 static group *getgroup(const char *p) {
148   group *g; qd_parse qd;
149   qd.p = p; qd.e = 0; g = group_parse(&qd);
150   if (g && !qd_eofp(&qd)) { G_DESTROYGROUP(g); g = 0; qd.e = "junk at eof"; }
151   if (!g) { fprintf(stderr, "bad group string `%.*s|%s': %s\n", qd.p - p,
152                     p, qd.p, qd.e); exit(1); }
153   return (g);
154 }
155
156 static ge *getge(group *g, const char *p) {
157   ge *x = G_CREATE(g);
158   if (group_readstring(g, x, p, 0)) {
159     fprintf(stderr, "bad group element `%s'\n", p);
160     exit(1);
161   }
162   return (x);
163 }
164
165 static void showge(group *g, const char *p, ge *x) {
166   fprintf(stderr, "*** %s = ", p); group_writefile(g, x, stderr);
167   putc('\n', stderr);
168 }
169
170 static void showmp(const char *p, mp *x, int r) {
171   fprintf(stderr, "*** %s = ", p); mp_writefile(x, stderr, r);
172   putc('\n', stderr);
173 }
174
175 static int tsign(dstr *v)
176 {
177   gdsa c;
178   gdsa_sig s, ss = GDSA_SIG_INIT;
179   ghash *h;
180   mp *k;
181   int ok = 1;
182
183   c.g = getgroup(v[0].buf); c.h = ghash_byname(v[1].buf);
184   c.u = *(mp **)v[2].buf; k = *(mp **)v[4].buf;
185   s.r = *(mp **)v[5].buf; s.s = *(mp **)v[6].buf;
186
187   h = gdsa_beginhash(&c);
188   GH_HASH(h, v[3].buf, v[3].len);
189   gdsa_endhash(&c, h);
190   gdsa_sign(&c, &ss, GH_DONE(h, 0), k);
191   if (!MP_EQ(s.r, ss.r) || !MP_EQ(s.s, ss.s)) {
192     ok = 0;
193     fprintf(stderr, "*** sign failed!\n");
194     fprintf(stderr, "*** group: %s\n", v[0].buf);
195     fprintf(stderr, "*** hash: %s\n", c.h->name);
196     showmp("private key", c.u, 16);
197     fprintf(stderr, "*** message: `%s'\n", v[3].buf);
198     showmp("computed r", ss.r, 16); showmp("computed s", ss.s, 16);
199     showmp("expected r", s.r, 16); showmp("expected s", s.s, 16);
200   }
201   mp_drop(s.r); mp_drop(s.s); mp_drop(ss.r); mp_drop(ss.s);
202   mp_drop(k); mp_drop(c.u); G_DESTROYGROUP(c.g); GH_DESTROY(h);
203   assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
204   return (ok);
205 }
206
207 static int tverify(dstr *v)
208 {
209   gdsa c;
210   gdsa_sig s;
211   ghash *h;
212   int rc, erc;
213   int ok = 1;
214
215   c.g = getgroup(v[0].buf); c.h = ghash_byname(v[1].buf);
216   c.p = getge(c.g, v[2].buf);
217   s.r = *(mp **)v[4].buf; s.s = *(mp **)v[5].buf;
218   erc = *(int *)v[6].buf;
219
220   h = gdsa_beginhash(&c);
221   GH_HASH(h, v[3].buf, v[3].len);
222   gdsa_endhash(&c, h);
223   rc = gdsa_verify(&c, &s, GH_DONE(h, 0));
224   if (!rc != !erc) {
225     ok = 0;
226     fprintf(stderr, "*** verify failed!\n");
227     fprintf(stderr, "*** group: %s\n", v[0].buf);
228     fprintf(stderr, "*** hash: %s\n", c.h->name);
229     showge(c.g, "public key", c.p);
230     fprintf(stderr, "*** message: `%s'\n", v[3].buf);
231     showmp("sig r", s.r, 16); showmp("sig s", s.s, 16);
232     fprintf(stderr, "*** expected %s\n", !erc ? "pass" : "fail");
233   }
234   mp_drop(s.r); mp_drop(s.s); G_DESTROY(c.g, c.p); G_DESTROYGROUP(c.g);
235   GH_DESTROY(h);
236   assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
237   return (ok);
238 }
239
240 static const test_chunk tests[] = {
241   { "sign", tsign, { &type_string, &type_string, &type_mp, &type_string,
242                      &type_mp, &type_mp, &type_mp } },
243   { "verify", tverify, { &type_string, &type_string, &type_string,
244                          &type_string, &type_mp, &type_mp, &type_int } },
245   { 0 }
246 };
247
248 int main(int argc, char *argv[])
249 {
250   sub_init();
251   test_run(argc, argv, tests, SRCDIR "/tests/gdsa");
252   return (0);
253 }
254
255 #endif
256
257 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/