key-data.c (key_struct{set,steal}): Assert no other references.
[u/mdw/catacomb] / rsa.h
diff --git a/rsa.h b/rsa.h
index aa6e44b..f4b1c14 100644 (file)
--- a/rsa.h
+++ b/rsa.h
@@ -1,13 +1,13 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: rsa.h,v 1.1 1999/12/22 15:50:45 mdw Exp $
+ * $Id: rsa.h,v 1.4 2004/04/08 01:36:15 mdw Exp $
  *
  * The RSA public-key cryptosystem
  *
  * (c) 1999 Straylight/Edgeware
  */
 
-/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
+/*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
  *
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  */
 
-/*----- Revision history --------------------------------------------------* 
- *
- * $Log: rsa.h,v $
- * Revision 1.1  1999/12/22 15:50:45  mdw
- * Initial RSA support.
- *
- */
-
 #ifndef CATACOMB_RSA_H
 #define CATACOMB_RSA_H
 
 #  include "grand.h"
 #endif
 
+#ifndef CATACOMB_GCIPHER_H
+#  include "gcipher.h"
+#endif
+
+#ifndef CATACOMB_GHASH_H
+#  include "ghash.h"
+#endif
+
+#ifndef CATACOMB_KEY_H
+#  include "key.h"
+#endif
+
 #ifndef CATACOMB_MP_H
 #  include "mp.h"
 #endif
 
 /*----- Data structures ---------------------------------------------------*/
 
-typedef struct rsa_param {
-  mp *p, *q;
+/* --- RSA private and public keys --- */
+
+typedef struct rsa_pub {
   mp *n;
-  mp *q_inv;
+  mp *e;
+} rsa_pub;
+
+typedef struct rsa_priv {
+  mp *n, *p, *q, *q_inv;
   mp *e, *d, *dp, *dq;
-} rsa_param;
+} rsa_priv;
+
+/* --- RSA private and public key contexts --- *
+ *
+ * These are used to store information about `active' keys which will speed
+ * up the various operations.
+ */
+
+typedef struct rsa_privctx {
+  rsa_priv *rp;
+  grand *r;
+  mpmont nm, pm, qm;
+} rsa_privctx;
+
+typedef struct rsa_pubctx {
+  mpmont mm;
+  rsa_pub *rp;
+} rsa_pubctx;
+
+/* --- Encoding and decoding function schemas --- *
+ *
+ * See `oaep.h' and `pkcs1.h' for appropriate encoding functions.
+ */
+
+typedef mp *rsa_pad(mp */*d*/, const void */*m*/, size_t /*msz*/,
+                   octet */*b*/, size_t /*sz*/,
+                   unsigned long /*nbits*/, void */*p*/);
+
+typedef int rsa_decunpad(mp */*m*/, octet */*b*/, size_t /*sz*/,
+                        unsigned long /*nbits*/, void */*p*/);
+
+typedef int rsa_vrfunpad(mp */*s*/, const void */*m*/, size_t /*msz*/,
+                        octet */*b*/, size_t /*sz*/,
+                        unsigned long /*nbits*/, void */*p*/);
+
+/*----- Key fetching ------------------------------------------------------*/
+
+extern const key_fetchdef rsa_pubfetch[];
+#define RSA_PUBFETCHSZ 4
+
+extern const key_fetchdef rsa_privfetch[];
+#define RSA_PRIVFETCHSZ 12
+
+/* --- @rsa_pubfree@, @rsa_privfree@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_pub *rp@, @rsa_priv *rp@ = pointer to key block
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Frees an RSA key block.
+ */
+
+extern void rsa_pubfree(rsa_pub */*rp*/);
+extern void rsa_privfree(rsa_priv */*rp*/);
 
-/*----- Functions provided ------------------------------------------------*/
+/*----- RSA private key operations ----------------------------------------*/
+
+/* --- @rsa_privcreate@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_privctx *rd@ = pointer to an RSA private key context
+ *             @rsa_priv *rp@ = pointer to RSA private key
+ *             @grand *r@ = pointer to random number source for blinding
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Initializes an RSA private-key context.  Keeping a context
+ *             for several decryption or signing operations provides a minor
+ *             performance benefit.
+ *
+ *             The random number source may be null if blinding is not
+ *             desired.  This improves decryption speed, at the risk of
+ *             permitting timing attacks.
+ */
+
+extern void rsa_privcreate(rsa_privctx */*rd*/, rsa_priv */*rp*/,
+                          grand */*r*/);
+
+/* --- @rsa_privdestroy@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_privctx *rd@ = pointer to an RSA decryption context
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Destroys an RSA decryption context.
+ */
+
+extern void rsa_privdestroy(rsa_privctx */*rd*/);
+
+/* --- @rsa_privop@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_privctx *rd@ = pointer to RSA private key context
+ *             @mp *d@ = destination
+ *             @mp *c@ = input message
+ *
+ * Returns:    The transformed output message.
+ *
+ * Use:                Performs an RSA private key operation.  This function takes
+ *             advantage of knowledge of the key factors in order to speed
+ *             up decryption.  It also blinds the ciphertext prior to
+ *             decryption and unblinds it afterwards to thwart timing
+ *             attacks.
+ */
+
+extern mp *rsa_privop(rsa_privctx */*rd*/, mp */*d*/, mp */*c*/);
+
+/* --- @rsa_qprivop@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_priv *rp@ = pointer to RSA parameters
+ *             @mp *d@ = destination
+ *             @mp *c@ = input message
+ *             @grand *r@ = pointer to random number source for blinding
+ *
+ * Returns:    Correctly transformed output message
+ *
+ * Use:                Performs an RSA private key operation, very carefully.
+ */
+
+extern mp *rsa_qprivop(rsa_priv */*rp*/, mp */*d*/, mp */*c*/, grand */*r*/);
+
+/* --- @rsa_sign@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_privctx *rp@ = pointer to an RSA private key context
+ *             @mp *d@ = where to put the result
+ *             @const void *m@ = pointer to input message
+ *             @size_t msz@ = size of input message
+ *             @rsa_pad *e@ = encoding procedure
+ *             @void *earg@ = argument pointer for encoding procedure
+ *
+ * Returns:    The signature, as a multiprecision integer, or null on
+ *             failure.
+ *
+ * Use:                Computes an RSA digital signature.
+ */
+
+extern mp *rsa_sign(rsa_privctx */*rp*/, mp */*d*/,
+                   const void */*m*/, size_t /*msz*/,
+                   rsa_pad */*e*/, void */*earg*/);
+
+/* --- @rsa_decrypt@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_privctx *rp@ = pointer to an RSA private key context
+ *             @mp *m@ = encrypted message, as a multiprecision integer
+ *             @dstr *d@ = pointer to output string
+ *             @rsa_decunpad *e@ = decoding procedure
+ *             @void *earg@ = argument pointer for decoding procedure
+ *
+ * Returns:    The length of the output string if successful, negative on
+ *             failure.
+ *
+ * Use:                Does RSA decryption.
+ */
+
+extern int rsa_decrypt(rsa_privctx */*rp*/, mp */*m*/,
+                      dstr */*d*/, rsa_decunpad */*e*/, void */*earg*/);
+
+/*----- RSA public key operations -----------------------------------------*/
+
+/* --- @rsa_pubcreate@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_pubctx *rd@ = pointer to an RSA public key context
+ *             @rsa_pub *rp@ = pointer to RSA public key
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Initializes an RSA public-key context.
+ */
+
+extern void rsa_pubcreate(rsa_pubctx */*rd*/, rsa_pub */*rp*/);
+
+/* --- @rsa_pubdestroy@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_pubctx *rd@ = pointer to an RSA public key context
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Destroys an RSA public-key context.
+ */
+
+extern void rsa_pubdestroy(rsa_pubctx */*rd*/);
+
+/* --- @rsa_pubop@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_pubctx *rd@ = pointer to an RSA public key context
+ *             @mp *d@ = destination
+ *             @mp *p@ = input message
+ *
+ * Returns:    The transformed output message.
+ *
+ * Use:                Performs an RSA public key operation.
+ */
+
+extern mp *rsa_pubop(rsa_pubctx */*rd*/, mp */*d*/, mp */*p*/);
+
+/* --- @rsa_qpubop@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_pub *rp@ = pointer to RSA parameters
+ *             @mp *d@ = destination
+ *             @mp *p@ = input message
+ *
+ * Returns:    Correctly transformed output message.
+ *
+ * Use:                Performs an RSA public key operation.
+ */
+
+extern mp *rsa_qpubop(rsa_pub */*rp*/, mp */*d*/, mp */*c*/);
+
+/* --- @rsa_encrypt@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_pubctx *rp@ = pointer to an RSA public key context
+ *             @mp *d@ = proposed destination integer
+ *             @const void *m@ = pointer to input message
+ *             @size_t msz@ = size of input message
+ *             @rsa_pad *e@ = encoding procedure
+ *             @void *earg@ = argument pointer for encoding procedure
+ *
+ * Returns:    The encrypted message, as a multiprecision integer, or null
+ *             on failure.
+ *
+ * Use:                Does RSA encryption.
+ */
+
+extern mp *rsa_encrypt(rsa_pubctx */*rp*/, mp */*d*/,
+                      const void */*m*/, size_t /*msz*/,
+                      rsa_pad */*e*/, void */*earg*/);
+
+/* --- @rsa_verify@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @rsa_pubctx *rp@ = pointer to an RSA public key contxt
+ *             @mp *s@ = the signature, as a multiprecision integer
+ *             @const void *m@ = pointer to message to verify, or null
+ *             @size_t sz@ = size of input message
+ *             @dstr *d@ = pointer to output string, or null
+ *             @rsa_vfrunpad *e@ = decoding procedure
+ *             @void *earg@ = argument pointer for decoding procedure
+ *
+ * Returns:    The length of the output string if successful (0 if no output
+ *             was wanted); negative on failure.
+ *
+ * Use:                Does RSA signature verification.  To use a signature scheme
+ *             with recovery, pass in @m == 0@ and @d != 0@: the recovered
+ *             message should appear in @d@.  To use a signature scheme with
+ *             appendix, provide @m != 0@ and @d == 0@; the result should be
+ *             zero for success.
+ */
+
+extern int rsa_verify(rsa_pubctx */*rp*/, mp */*s*/,
+                     const void */*m*/, size_t /*sz*/, dstr */*d*/,
+                     rsa_vrfunpad */*e*/, void */*earg*/);
+
+/*----- Miscellaneous operations ------------------------------------------*/
 
 /* --- @rsa_gen@ --- *
  *
- * Arguments:  @rsa_param *rp@ = pointer to block to be filled in
+ * Arguments:  @rsa_priv *rp@ = pointer to block to be filled in
  *             @unsigned nbits@ = required modulus size in bits
  *             @grand *r@ = random number source
  *             @unsigned n@ = number of attempts to make
@@ -83,28 +339,13 @@ typedef struct rsa_param {
  *             possible.
  */
 
-extern int rsa_gen(rsa_param */*rp*/, unsigned /*nbits*/,
+extern int rsa_gen(rsa_priv */*rp*/, unsigned /*nbits*/,
                   grand */*r*/, unsigned /*n*/,
                   pgen_proc */*event*/, void */*ectx*/);
 
-/* --- @rsa_decrypt@ --- *
- *
- * Arguments:  @rsa_param *rp@ = pointer to RSA parameters
- *             @mp *d@ = destination
- *             @mp *c@ = ciphertext message
- *             @grand *r@ = pointer to random number source for blinding
- *
- * Returns:    Correctly decrypted message.
- *
- * Use:                Performs RSA decryption, very carefully.
- */
-
-extern mp *rsa_decrypt(rsa_param */*rp*/, mp */*d*/, mp */*c*/,
-                      grand */*r*/);
-
 /* --- @rsa_recover@ --- *
  *
- * Arguments:  @rsa_param *rp@ = pointer to parameter block
+ * Arguments:  @rsa_priv *rp@ = pointer to parameter block
  *
  * Returns:    Zero if all went well, nonzero if the parameters make no
  *             sense.
@@ -112,7 +353,47 @@ extern mp *rsa_decrypt(rsa_param */*rp*/, mp */*d*/, mp */*c*/,
  * Use:                Derives the full set of RSA parameters given a minimal set.
  */
 
-extern int rsa_recover(rsa_param */*rp*/);
+extern int rsa_recover(rsa_priv */*rp*/);
+
+/*----- Padding schemes ---------------------------------------------------*/
+
+/* --- PKCS1 padding --- */
+
+typedef struct pkcs1 {
+  grand *r;                            /* Random number source */
+  const void *ep;                      /* Encoding parameters block */
+  size_t epsz;                         /* Size of the parameter block */
+} pkcs1;
+
+extern rsa_pad pkcs1_cryptencode;
+extern rsa_decunpad pkcs1_cryptdecode;
+extern rsa_pad pkcs1_sigencode;
+extern rsa_vrfunpad pkcs1_sigdecode;
+
+/* --- OAEP --- */
+
+typedef struct oaep {
+  const gccipher *cc;                  /* Cipher class for masking */
+  const gchash *ch;                    /* Hash class for parameter block */
+  grand *r;                            /* Random number source */
+  const void *ep;                      /* Encoding parameters block */
+  size_t epsz;                         /* Size of the parameter block */
+} oaep;
+
+extern rsa_pad oaep_encode;
+extern rsa_decunpad oaep_decode;
+
+/* --- PSS --- */
+
+typedef struct pss {
+  const gccipher *cc;                  /* Cipher class for masking */
+  const gchash *ch;                    /* Hash class for choosing a seed */
+  grand *r;                            /* Random number source */
+  size_t ssz;                          /* Requested salt size */
+} pss;
+
+extern rsa_pad pss_encode;
+extern rsa_vrfunpad pss_decode;
 
 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/