chiark / gitweb /
cleanup: Big pile of whitespace fixes, all at once.
[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 "gdsa.h"
33 #include "group.h"
34 #include "ghash.h"
35 #include "mpbarrett.h"
36 #include "mprand.h"
37
38 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
39
40 /* --- @gdsa_beginhash@ --- *
41  *
42  * Arguments:   @const gdsa *c@ = pointer to the context structure
43  *
44  * Returns:     A hashing context for you to hash the message.
45  *
46  * Use:         Initializes a hash function correctly for you to hash a
47  *              message.  Requires @h@.
48  */
49
50 ghash *gdsa_beginhash(const gdsa *c) { return (GH_INIT(c->h)); }
51
52 /* --- @gdsa_endhash@ --- *
53  *
54  * Arguments:   @const gdsa *c@ = pointer to the context structure
55  *              @ghash *h@ = the hashing context
56  *
57  * Returns:     ---
58  *
59  * Use:         Does any final thing that DSA wants to do when hashing a
60  *              message.  (Actually, there's nothing.)  The hashing context
61  *              isn't finalized.
62  */
63
64 void gdsa_endhash(const gdsa *c, ghash *h) { ; }
65
66 /* --- @gdsa_sign@ --- *
67  *
68  * Arguments:   @const gdsa *c@ = my context structure
69  *              @gdsa_sig *s@ = where to put the signature (initialized)
70  *              @const void *m@ = pointer to message hash
71  *              @mp *k@ = random exponent for this message or null
72  *
73  * Returns:     ---
74  *
75  * Use:         Signs a message.  Requires @g@, @u@, @h@, and @r@ if @k@ is
76  *              null.  This is a better idea than inventing @k@ yourself.
77  */
78
79 void gdsa_sign(const gdsa *c, gdsa_sig *s, const void *m, mp *k)
80 {
81   group *g = c->g;
82   mp *mr = mp_loadb(MP_NEW, m, c->h->hashsz);
83   ge *z = G_CREATE(g);
84   mp *sr = s->r, *ss = s->s;
85   mpbarrett b;
86
87   if (k) { MP_COPY(k); goto have_k; }
88 new_k:
89   k = mprand_range(k, g->r, c->r, 0);
90 have_k:
91   if (MP_ZEROP(k)) goto new_k;
92   G_EXP(g, z, g->g, k);
93   sr = G_TOINT(g, sr, z); assert(sr);
94   if (MP_ZEROP(sr)) goto new_k;
95
96   mp_div(0, &sr, sr, g->r);
97   mpbarrett_create(&b, g->r);
98   ss = mp_mul(ss, sr, c->u); ss = mpbarrett_reduce(&b, ss, ss);
99   ss = mp_add(ss, ss, mr); mp_div(0, &ss, ss, g->r);
100   k = mp_modinv(k, k, g->r);
101   ss = mp_mul(ss, ss, k); ss = mpbarrett_reduce(&b, ss, ss);
102   s->r = sr; s->s = ss;
103   mp_drop(k); mp_drop(mr); mpbarrett_destroy(&b); G_DESTROY(g, z);
104 }
105
106 /* --- @gdsa_verify@ --- *
107  *
108  * Arguments:   @const gdsa *c@ = my context structure
109  *              @const gdsa_sig *s@ = the signature to verify
110  *              @const void *m@ = pointer to message hash
111  *
112  * Returns:     Zero if OK, negative on failure.
113  *
114  * Use:         Checks a signature on a message,  Requires @g@, @p@ and @h@.
115  */
116
117 int gdsa_verify(const gdsa *c, const gdsa_sig *s, const void *m)
118 {
119   group *g = c->g;
120   group_expfactor e[2];
121   mpbarrett b;
122   mp *h, *t;
123   ge *w;
124   int rc = -1;
125
126   if (MP_CMP(s->r, <, MP_ONE) || MP_CMP(s->r, >=, g->r) ||
127       MP_CMP(s->s, <, MP_ONE) || MP_CMP(s->s, >=, g->r))
128     return (-1);
129   mpbarrett_create(&b, g->r); h = mp_modinv(MP_NEW, s->s, g->r);
130   e[0].base = g->g; e[1].base = c->p;
131   t = mp_loadb(MP_NEW, m, c->h->hashsz); mp_div(0, &t, t, g->r);
132   t = mp_mul(t, t, h); e[0].exp = t = mpbarrett_reduce(&b, t, t);
133   h = mp_mul(h, s->r, h); e[1].exp = h = mpbarrett_reduce(&b, h, h);
134   w = G_CREATE(g); G_MEXP(g, w, e, 2);
135   t = G_TOINT(g, t, w); if (!t) goto done;
136   mp_div(0, &t, t, g->r); if (MP_EQ(t, s->r)) rc = 0;
137 done:
138   G_DESTROY(g, w); mp_drop(t); mp_drop(h); mpbarrett_destroy(&b);
139   return (rc);
140 }
141
142 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
143
144 #ifdef TEST_RIG
145
146 static group *getgroup(const char *p) {
147   group *g; qd_parse qd;
148   qd.p = p; qd.e = 0; g = group_parse(&qd);
149   if (g && !qd_eofp(&qd)) { G_DESTROYGROUP(g); g = 0; qd.e = "junk at eof"; }
150   if (!g) { fprintf(stderr, "bad group string `%.*s|%s': %s\n", qd.p - p,
151                     p, qd.p, qd.e); exit(1); }
152   return (g);
153 }
154
155 static ge *getge(group *g, const char *p) {
156   ge *x = G_CREATE(g);
157   if (group_readstring(g, x, p, 0)) {
158     fprintf(stderr, "bad group element `%s'\n", p);
159     exit(1);
160   }
161   return (x);
162 }
163
164 static void showge(group *g, const char *p, ge *x) {
165   fprintf(stderr, "*** %s = ", p); group_writefile(g, x, stderr);
166   putc('\n', stderr);
167 }
168
169 static void showmp(const char *p, mp *x, int r) {
170   fprintf(stderr, "*** %s = ", p); mp_writefile(x, stderr, r);
171   putc('\n', stderr);
172 }
173
174 static int tsign(dstr *v)
175 {
176   gdsa c;
177   gdsa_sig s, ss = GDSA_SIG_INIT;
178   ghash *h;
179   mp *k;
180   int ok = 1;
181
182   c.g = getgroup(v[0].buf); c.h = ghash_byname(v[1].buf);
183   c.u = *(mp **)v[2].buf; k = *(mp **)v[4].buf;
184   s.r = *(mp **)v[5].buf; s.s = *(mp **)v[6].buf;
185
186   h = gdsa_beginhash(&c);
187   GH_HASH(h, v[3].buf, v[3].len);
188   gdsa_endhash(&c, h);
189   gdsa_sign(&c, &ss, GH_DONE(h, 0), k);
190   if (!MP_EQ(s.r, ss.r) || !MP_EQ(s.s, ss.s)) {
191     ok = 0;
192     fprintf(stderr, "*** sign failed!\n");
193     fprintf(stderr, "*** group: %s\n", v[0].buf);
194     fprintf(stderr, "*** hash: %s\n", c.h->name);
195     showmp("private key", c.u, 16);
196     fprintf(stderr, "*** message: `%s'\n", v[3].buf);
197     showmp("computed r", ss.r, 16); showmp("computed s", ss.s, 16);
198     showmp("expected r", s.r, 16); showmp("expected s", s.s, 16);
199   }
200   mp_drop(s.r); mp_drop(s.s); mp_drop(ss.r); mp_drop(ss.s);
201   mp_drop(k); mp_drop(c.u); G_DESTROYGROUP(c.g); GH_DESTROY(h);
202   assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
203   return (ok);
204 }
205
206 static int tverify(dstr *v)
207 {
208   gdsa c;
209   gdsa_sig s;
210   ghash *h;
211   int rc, erc;
212   int ok = 1;
213
214   c.g = getgroup(v[0].buf); c.h = ghash_byname(v[1].buf);
215   c.p = getge(c.g, v[2].buf);
216   s.r = *(mp **)v[4].buf; s.s = *(mp **)v[5].buf;
217   erc = *(int *)v[6].buf;
218
219   h = gdsa_beginhash(&c);
220   GH_HASH(h, v[3].buf, v[3].len);
221   gdsa_endhash(&c, h);
222   rc = gdsa_verify(&c, &s, GH_DONE(h, 0));
223   if (!rc != !erc) {
224     ok = 0;
225     fprintf(stderr, "*** verify failed!\n");
226     fprintf(stderr, "*** group: %s\n", v[0].buf);
227     fprintf(stderr, "*** hash: %s\n", c.h->name);
228     showge(c.g, "public key", c.p);
229     fprintf(stderr, "*** message: `%s'\n", v[3].buf);
230     showmp("sig r", s.r, 16); showmp("sig s", s.s, 16);
231     fprintf(stderr, "*** expected %s\n", !erc ? "pass" : "fail");
232   }
233   mp_drop(s.r); mp_drop(s.s); G_DESTROY(c.g, c.p); G_DESTROYGROUP(c.g);
234   GH_DESTROY(h);
235   assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
236   return (ok);
237 }
238
239 static const test_chunk tests[] = {
240   { "sign", tsign, { &type_string, &type_string, &type_mp, &type_string,
241                      &type_mp, &type_mp, &type_mp } },
242   { "verify", tverify, { &type_string, &type_string, &type_string,
243                          &type_string, &type_mp, &type_mp, &type_int } },
244   { 0 }
245 };
246
247 int main(int argc, char *argv[])
248 {
249   sub_init();
250   test_run(argc, argv, tests, SRCDIR "/tests/gdsa");
251   return (0);
252 }
253
254 #endif
255
256 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/