Add cyclic group abstraction, with test code. Separate off exponentation
[u/mdw/catacomb] / keyutil.c
index 0911021..1619707 100644 (file)
--- a/keyutil.c
+++ b/keyutil.c
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: keyutil.c,v 1.17 2004/03/28 01:58:47 mdw Exp $
+ * $Id: keyutil.c,v 1.18 2004/04/01 12:50:09 mdw Exp $
  *
  * Simple key manager program
  *
 /*----- Revision history --------------------------------------------------* 
  *
  * $Log: keyutil.c,v $
+ * Revision 1.18  2004/04/01 12:50:09  mdw
+ * Add cyclic group abstraction, with test code.  Separate off exponentation
+ * functions for better static linking.  Fix a buttload of bugs on the way.
+ * Generally ensure that negative exponents do inversion correctly.  Add
+ * table of standard prime-field subgroups.  (Binary field subgroups are
+ * currently unimplemented but easy to add if anyone ever finds a good one.)
+ *
  * Revision 1.17  2004/03/28 01:58:47  mdw
  * Generate, store and retreive elliptic curve keys.
  *
 #include "bbs.h"
 #include "dh.h"
 #include "dsa.h"
+#include "dsarand.h"
 #include "ec.h"
 #include "ec-keys.h"
 #include "ectab.h"
 #include "pgen.h"
 #include "rsa.h"
 
+#include "sha-mgf.h"
+#include "sha256-mgf.h"
+#include "sha224-mgf.h"
+#include "sha384-mgf.h"
+#include "sha512-mgf.h"
+#include "tiger-mgf.h"
+#include "rmd128-mgf.h"
+#include "rmd160-mgf.h"
+#include "rmd256-mgf.h"
+#include "rmd320-mgf.h"
+#include "md5-mgf.h"
+#include "dsarand.h"
+
 /*----- Handy global state ------------------------------------------------*/
 
 static const char *keyfile = "keyring";
@@ -199,6 +220,26 @@ static void setattr(key_file *f, key *k, char *v[])
   }
 }
 
+/*----- Seeding -----------------------------------------------------------*/
+
+const struct seedalg { const char *p; grand *(*gen)(const void *, size_t); }
+seedtab[] = {
+  { "dsarand",         dsarand_create },
+  { "rmd128-mgf",  rmd128_mgfrand },
+  { "rmd160-mgf",  rmd160_mgfrand },
+  { "rmd256-mgf",  rmd256_mgfrand },
+  { "rmd320-mgf",  rmd320_mgfrand },
+  { "sha-mgf",  sha_mgfrand },
+  { "sha224-mgf",  sha224_mgfrand },
+  { "sha256-mgf",  sha256_mgfrand },
+  { "sha384-mgf",  sha384_mgfrand },
+  { "sha512-mgf",  sha512_mgfrand },
+  { "tiger-mgf",  tiger_mgfrand },
+  { 0, 0 }
+};
+
+#define SEEDALG_DEFAULT (seedtab + 2)
+
 /*----- Key generation ----------------------------------------------------*/
 
 /* --- Key generation parameters --- */
@@ -210,6 +251,7 @@ typedef struct keyopts {
   unsigned f;                          /* Flags for the new key */
   unsigned bits, qbits;                        /* Bit length for the new key */
   const char *curve;                   /* Elliptic curve name/info */
+  grand *r;                            /* Random number source */
   key *p;                              /* Parameters key-data */
 } keyopts;
 
@@ -388,7 +430,7 @@ static void alg_binary(keyopts *k)
   sz = (k->bits + 7) >> 3;
   p = sub_alloc(sz);
   m = (1 << (((k->bits - 1) & 7) + 1)) - 1;
-  rand_get(RAND_GLOBAL, p, sz);
+  k->r->ops->fill(k->r, p, sz);
   *p &= m;
   key_binary(&k->k->k, p, sz);
   k->k->k.e |= KCAT_SYMM | KF_BURN;
@@ -412,7 +454,7 @@ static void alg_des(keyopts *k)
 
   sz = k->bits / 7;
   p = sub_alloc(sz);
-  rand_get(RAND_GLOBAL, p, sz);        /* Too much work done here! */
+  k->r->ops->fill(k->r, p, sz);
   for (i = 0; i < sz; i++) {
     octet x = p[i] | 0x01;
     x = x ^ (x >> 4);
@@ -441,14 +483,14 @@ static void alg_rsa(keyopts *k)
 
   /* --- Generate the RSA parameters --- */
 
-  if (rsa_gen(&rp, k->bits, &rand_global, 0,
+  if (rsa_gen(&rp, k->bits, k->r, 0,
              (k->f & f_quiet) ? 0 : pgen_ev, 0))
     die(EXIT_FAILURE, "RSA key generation failed");
 
   /* --- Run a test encryption --- */
 
   {
-    grand *g = fibrand_create(rand_global.ops->word(&rand_global));
+    grand *g = fibrand_create(k->r->ops->word(k->r));
     rsa_pub rpp;
     mp *m = mprand_range(MP_NEW, rp.n, g, 0);
     mp *c;
@@ -508,7 +550,7 @@ static void alg_dsaparam(keyopts *k)
 
     sz = (k->qbits + 7) >> 3;
     p = sub_alloc(sz);
-    rand_get(RAND_GLOBAL, p, sz);
+    k->r->ops->fill(k->r, p, sz);
 
     /* --- Allocate the parameters --- */
 
@@ -559,7 +601,7 @@ static void alg_dsa(keyopts *k)
 
   /* --- Choose a private key --- */
 
-  x = mprand_range(MP_NEWSEC, q, &rand_global, 0);
+  x = mprand_range(MP_NEWSEC, q, k->r, 0);
   mpmont_create(&mm, p);
   y = mpmont_exp(&mm, MP_NEW, g, x);
 
@@ -578,9 +620,9 @@ static void alg_dsa(keyopts *k)
 static void alg_dhparam(keyopts *k)
 {
   static const char *pl[] = { "p", "q", "g", 0 };
+  key_data *kd = &k->k->k;
   if (!copyparam(k, pl)) {
     dh_param dp;
-    key_data *kd = &k->k->k;
     int rc;
 
     if (!k->bits)
@@ -595,7 +637,7 @@ static void alg_dhparam(keyopts *k)
        k->qbits = 256;
       rc = dh_limlee(&dp, k->qbits, k->bits,
                     (k->f & f_subgroup) ? DH_SUBGROUP : 0,
-                    0, &rand_global, (k->f & f_quiet) ? 0 : pgen_ev, 0,
+                    0, k->r, (k->f & f_quiet) ? 0 : pgen_ev, 0,
                     (k->f & f_quiet) ? 0 : pgen_evspin, 0, &nf, &f);
       if (!rc) {
        dstr d = DSTR_INIT;
@@ -610,7 +652,7 @@ static void alg_dhparam(keyopts *k)
        dstr_destroy(&d);
       }
     } else
-      rc = dh_gen(&dp, k->qbits, k->bits, 0, &rand_global,
+      rc = dh_gen(&dp, k->qbits, k->bits, 0, k->r,
                  (k->f & f_quiet) ? 0 : pgen_ev, 0);
 
     if (rc)
@@ -623,7 +665,7 @@ static void alg_dhparam(keyopts *k)
     mp_drop(dp.q);
     mp_drop(dp.p);
     mp_drop(dp.g);
-  }    
+  }
 }
 
 static void alg_dh(keyopts *k)
@@ -645,7 +687,7 @@ static void alg_dh(keyopts *k)
    * Since %$g$% has order %$q$%, choose %$x < q$%.
    */
 
-  x = mprand_range(MP_NEWSEC, q, &rand_global, 0);
+  x = mprand_range(MP_NEWSEC, q, k->r, 0);
 
   /* --- Compute the public key %$y = g^x \bmod p$% --- */
 
@@ -679,7 +721,7 @@ static void alg_bbs(keyopts *k)
 
   /* --- Generate the BBS parameters --- */
 
-  if (bbs_gen(&bp, k->bits, &rand_global, 0,
+  if (bbs_gen(&bp, k->bits, k->r, 0,
              (k->f & f_quiet) ? 0 : pgen_ev, 0))
     die(EXIT_FAILURE, "Blum-Blum-Shub key generation failed");
 
@@ -727,7 +769,7 @@ static void alg_ecparam(keyopts *k)
 
     if ((e = ec_getinfo(&ei, k->curve)) != 0)
       die(EXIT_FAILURE, "error in curve spec: %s", e);
-    if (!(k->f & f_quiet) && (e = ec_checkinfo(&ei, &rand_global)) != 0)
+    if (!(k->f & f_quiet) && (e = ec_checkinfo(&ei, k->r)) != 0)
       moan("WARNING!  curve check failed: %s", e);
     ec_freeinfo(&ei);
 
@@ -761,7 +803,7 @@ static void alg_ec(keyopts *k)
 
   /* --- Invent a private exponent and compute the public key --- */
 
-  x = mprand_range(MP_NEWSEC, ei.r, &rand_global, 0);
+  x = mprand_range(MP_NEWSEC, ei.r, k->r, 0);
   ec_mul(ei.c, &p, &ei.g, x);
 
   /* --- Store everything away --- */
@@ -811,7 +853,10 @@ static int cmd_add(int argc, char *argv[])
   const char *c = 0;
   keyalg *alg = algtab;
   const char *rtag = 0;
-  keyopts k = { 0, 0, DSTR_INIT, 0, 0, 0, 0 };
+  const struct seedalg *sa = SEEDALG_DEFAULT;
+  keyopts k = { 0, 0, DSTR_INIT, 0, 0, 0, 0, 0 };
+  const char *seed = 0;
+  k.r = &rand_global;
 
   /* --- Parse options for the subcommand --- */
 
@@ -826,13 +871,16 @@ static int cmd_add(int argc, char *argv[])
       { "tag",         OPTF_ARGREQ,    0,      't' },
       { "rand-id",     OPTF_ARGREQ,    0,      'R' },
       { "curve",       OPTF_ARGREQ,    0,      'C' },
+      { "seedalg",     OPTF_ARGREQ,    0,      'A' },
+      { "seed",                OPTF_ARGREQ,    0,      's' },
+      { "newseed",     OPTF_ARGREQ,    0,      'n' },
       { "lock",                0,              0,      'l' },
       { "quiet",       0,              0,      'q' },
       { "lim-lee",     0,              0,      'L' },
       { "subgroup",    0,              0,      'S' },
       { 0,             0,              0,      0 }
     };
-    int i = mdwopt(argc, argv, "+a:b:B:p:e:c:t:R:C:lqrLS", opt, 0, 0, 0);
+    int i = mdwopt(argc, argv, "+a:b:B:p:e:c:t:R:C:A:s:n:lqrLS", opt, 0, 0, 0);
     if (i < 0)
       break;
 
@@ -934,6 +982,56 @@ static int cmd_add(int argc, char *argv[])
        k.f |= f_retag;
        break;
 
+      /* --- Seeding --- */
+
+      case 'A': {
+       const struct seedalg *ss;
+       if (strcmp(optarg, "list") == 0) {
+         printf("Seed algorithms:\n");
+         for (ss = seedtab; ss->p; ss++)
+           printf("  %s\n", ss->p);
+         exit(0);
+       }
+       if (seed) die(EXIT_FAILURE, "seed already set -- put -A first");
+       sa = 0;
+       for (ss = seedtab; ss->p; ss++) {
+         if (strcmp(optarg, ss->p) == 0)
+           sa = ss;
+       }
+       if (!sa)
+         die(EXIT_FAILURE, "seed algorithm `%s' not known", optarg);
+      } break;
+
+      case 's': {
+       base64_ctx b;
+       dstr d = DSTR_INIT;
+       if (seed) die(EXIT_FAILURE, "seed already set"); 
+       base64_init(&b);
+       base64_decode(&b, optarg, strlen(optarg), &d);
+       base64_decode(&b, 0, 0, &d);
+       k.r = sa->gen(d.buf, d.len);
+       seed = optarg;
+       dstr_destroy(&d);
+      } break;
+       
+      case 'n': {
+       base64_ctx b;
+       dstr d = DSTR_INIT;
+       char *p;
+       unsigned n = strtoul(optarg, &p, 0);
+       if (n == 0 || *p != 0 || n % 8 != 0)
+         die(EXIT_FAILURE, "bad seed length `%s'", optarg);
+       if (seed) die(EXIT_FAILURE, "seed already set"); 
+       n /= 8;
+       p = xmalloc(n);
+       rand_get(RAND_GLOBAL, p, n);
+       base64_init(&b);
+       base64_encode(&b, p, n, &d);
+       base64_encode(&b, 0, 0, &d);
+       seed = d.buf;
+       k.r = sa->gen(p, n);
+      } break;
+       
       /* --- Other flags --- */
 
       case 'R':
@@ -1016,6 +1114,10 @@ static int cmd_add(int argc, char *argv[])
   }
 
   setattr(&f, k.k, argv + optind + 1);
+  if (seed) {
+    key_putattr(&f, k.k, "genseed", seed);
+    key_putattr(&f, k.k, "seedalg", sa->p);
+  }
 
   key_fulltag(k.k, &k.tag);