Random number generator for finding DSA parameters.
authormdw <mdw>
Wed, 22 Dec 1999 15:53:12 +0000 (15:53 +0000)
committermdw <mdw>
Wed, 22 Dec 1999 15:53:12 +0000 (15:53 +0000)
dsarand.c [new file with mode: 0644]
dsarand.h [new file with mode: 0644]

diff --git a/dsarand.c b/dsarand.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..fd54b6d
--- /dev/null
+++ b/dsarand.c
@@ -0,0 +1,335 @@
+/* -*-c-*-
+ *
+ * $Id: dsarand.c,v 1.1 1999/12/22 15:53:12 mdw Exp $
+ *
+ * Random number generator for DSA
+ *
+ * (c) 1999 Straylight/Edgeware
+ */
+
+/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
+ *
+ * This file is part of Catacomb.
+ *
+ * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU Library General Public License as
+ * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
+ * License, or (at your option) any later version.
+ * 
+ * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU Library General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU Library General Public
+ * License along with Catacomb; if not, write to the Free
+ * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
+ * MA 02111-1307, USA.
+ */
+
+/*----- Revision history --------------------------------------------------* 
+ *
+ * $Log: dsarand.c,v $
+ * Revision 1.1  1999/12/22 15:53:12  mdw
+ * Random number generator for finding DSA parameters.
+ *
+ */
+
+/*----- Header files ------------------------------------------------------*/
+
+#include <stdarg.h>
+#include <string.h>
+
+#include <mLib/bits.h>
+#include <mLib/sub.h>
+
+#include "dsarand.h"
+#include "grand.h"
+#include "sha.h"
+
+/*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
+
+/* --- @STEP@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @dsarand *d@ = pointer to context
+ *
+ * Use:                Increments the buffer by one, interpreting it as a big-endian
+ *             integer.  Carries outside the integer are discarded.
+ */
+
+#define STEP(d) do {                                                   \
+  dsarand *_d = (d);                                                   \
+  octet *_p = _d->p;                                                   \
+  octet *_q = _p + _d->sz;                                             \
+  unsigned _c = 1;                                                     \
+  while (_c && _q > _p) {                                              \
+    _c += *--_q;                                                       \
+    *_q = U8(_c);                                                      \
+    _c >>= 8;                                                          \
+  }                                                                    \
+} while (0)
+
+/* --- @dsarand_init@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @dsarand *d@ = pointer to context
+ *             @const void *p@ = pointer to seed buffer
+ *             @size_t sz@ = size of the buffer
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Initializes a DSA random number generator.
+ */
+
+void dsarand_init(dsarand *d, const void *p, size_t sz)
+{
+  d->p = xmalloc(sz);
+  d->sz = sz;
+  if (p)
+    memcpy(d->p, p, sz);
+}
+
+/* --- @dsarand_reseed@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @dsarand *d@ = pointer to context
+ *             @const void *p@ = pointer to seed buffer
+ *             @size_t sz@ = size of the buffer
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Initializes a DSA random number generator.
+ */
+
+void dsarand_reseed(dsarand *d, const void *p, size_t sz)
+{
+  free(d->p);
+  d->p = xmalloc(sz);
+  d->sz = sz;
+  d->passes = 1;
+  if (p)
+    memcpy(d->p, p, sz);
+}
+
+/* --- @dsarand_destroy@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @dsarand *d@ = pointer to context
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Disposes of a DSA random number generation context.
+ */
+
+void dsarand_destroy(dsarand *d)
+{
+  free(d->p);
+}
+
+/* --- @dsarand_fill@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @dsarand *d@ = pointer to context
+ *             @void *p@ = pointer to output buffer
+ *             @size_t sz@ = size of output buffer
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Fills an output buffer with pseudorandom data.
+ *
+ *             Let %$p$% be the numerical value of the input buffer, and let
+ *             %$b$% be the number of bytes required.  Let
+ *             %$z = \lceil b / 20 \rceil%$ be the number of SHA outputs
+ *             required.  Then the output of pass %$n$% is
+ *
+ *               %$P_n = \sum_{0 \le i < z} 2^{160i} SHA(p + nz + i)$%
+ *                                                     %${} \bmod 2^{8b}$%
+ *
+ *             and the actual result in the output buffer is the XOR of all
+ *             of the output passes.
+ *
+ *             The DSA procedure for choosing @q@ involves two passes with
+ *             %$z = 1$%; the procedure for choosing @p@ involves one pass
+ *             with larger %$z$%.  This generalization of the DSA generation
+ *             procedure is my own invention but it seems relatively sound.
+ */
+
+void dsarand_fill(dsarand *d, void *p, size_t sz)
+{
+  octet *q = p;
+  unsigned n = d->passes;
+
+  /* --- Write out the first pass --- *
+   *
+   * This can write directly to the output buffer, so it's done differently
+   * from the latter passes.
+   */
+
+  {
+    size_t o = sz;
+
+    while (o) {
+      sha_ctx h;
+
+      /* --- Hash the input buffer --- */
+
+      sha_init(&h);
+      sha_hash(&h, d->p, d->sz);
+
+      /* --- If enough space, extract the hash output directly --- */
+
+      if (o >= SHA_HASHSZ) {
+       o -= SHA_HASHSZ;
+       sha_done(&h, q + o);
+      }
+
+      /* --- Otherwise take the hash result out of line and copy it --- */
+
+      else {
+       octet hash[SHA_HASHSZ];
+       sha_done(&h, hash);
+       memcpy(q, hash + (SHA_HASHSZ - o), o);
+       o = 0;
+      }
+
+      /* --- Step the input buffer --- */
+
+      STEP(d);
+    }
+
+    /* --- Another pass has been done --- */
+
+    n--;
+  }
+
+  /* --- Write out subsequent passes --- *
+   *
+   * The hash output has to be done offline, so this is slightly easier.
+   */
+
+  while (n) {
+    size_t o = sz;
+
+    while (o) {
+      sha_ctx h;
+      octet hash[SHA_HASHSZ];
+      size_t n;
+      octet *pp, *qq;
+
+      /* --- Hash the input buffer --- */
+
+      sha_init(&h);
+      sha_hash(&h, d->p, d->sz);
+      sha_done(&h, hash);
+
+      /* --- Work out how much output is wanted --- */
+
+      n = SHA_HASHSZ;
+      if (n > o)
+       n = o;
+      o -= n;
+
+      /* --- XOR the data out --- */
+
+      for (pp = hash + (SHA_HASHSZ - n), qq = q + o;
+          pp < hash + SHA_HASHSZ; pp++, qq++)
+       *qq ^= *pp;
+
+      /* --- Step the input buffer --- */
+
+      STEP(d);
+    }
+
+    /* --- Another pass is done --- */
+
+    n--;
+  }
+}
+
+/*----- Generic pseudorandom-number generator interface -------------------*/
+
+static const grand_ops gops;
+
+typedef struct gctx {
+  grand r;
+  dsarand d;
+} gctx;
+
+static void gdestroy(grand *r)
+{
+  gctx *g = (gctx *)r;
+  dsarand_destroy(&g->d);
+  DESTROY(g);
+}
+
+static int gmisc(grand *r, unsigned op, ...)
+{
+  gctx *g = (gctx *)r;
+  va_list ap;
+  int rc = 0;
+  va_start(ap, op);
+
+  switch (op) {
+    case GRAND_CHECK:
+      switch (va_arg(ap, unsigned)) {
+       case GRAND_CHECK:
+       case GRAND_SEEDBLOCK:
+       case GRAND_SEEDRAND:
+       case DSARAND_PASSES:
+         rc = 1;
+         break;
+       default:
+         rc = 0;
+         break;
+      }
+      break;
+    case GRAND_SEEDBLOCK: {
+      const void *p = va_arg(ap, const void *);
+      size_t sz = va_arg(ap, size_t);
+      dsarand_reseed(&g->d, p, sz);
+    } break;
+    case GRAND_SEEDRAND: {
+      grand *rr = va_arg(ap, grand *);
+      rr->ops->fill(rr, g->d.p, g->d.sz);
+    } break;
+    case DSARAND_PASSES:
+      g->d.passes = va_arg(ap, unsigned);
+      break;
+    default:
+      GRAND_BADOP;
+      break;
+  }
+
+  va_end(ap);
+  return (rc);
+}
+
+static void gfill(grand *r, void *p, size_t sz)
+{
+  gctx *g = (gctx *)r;
+  dsarand_fill(&g->d, p, sz);
+}
+
+static const grand_ops gops = {
+  "dsarand",
+  0,
+  gmisc, gdestroy,
+  grand_word, grand_byte, grand_word, grand_range, gfill
+};
+
+/* --- @dsarand_create@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @const void *p@ = pointer to seed buffer
+ *             @size_t sz@ = size of seed buffer
+ *
+ * Returns:    Pointer to a generic generator.
+ *
+ * Use:                Constructs a generic generator interface over a Catacomb
+ *             entropy pool generator.
+ */
+
+grand *dsarand_create(const void *p, size_t sz)
+{
+  gctx *g = CREATE(gctx);
+  g->r.ops = &gops;
+  dsarand_init(&g->d, p, sz);
+  return (&g->r);
+}
+
+/*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/
diff --git a/dsarand.h b/dsarand.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..553efb1
--- /dev/null
+++ b/dsarand.h
@@ -0,0 +1,160 @@
+/* -*-c-*-
+ *
+ * $Id: dsarand.h,v 1.1 1999/12/22 15:53:12 mdw Exp $
+ *
+ * Random number generator for DSA
+ *
+ * (c) 1999 Straylight/Edgeware
+ */
+
+/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
+ *
+ * This file is part of Catacomb.
+ *
+ * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU Library General Public License as
+ * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
+ * License, or (at your option) any later version.
+ * 
+ * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU Library General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU Library General Public
+ * License along with Catacomb; if not, write to the Free
+ * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
+ * MA 02111-1307, USA.
+ */
+
+/*----- Revision history --------------------------------------------------* 
+ *
+ * $Log: dsarand.h,v $
+ * Revision 1.1  1999/12/22 15:53:12  mdw
+ * Random number generator for finding DSA parameters.
+ *
+ */
+
+#ifndef CATACOMB_DSARAND_H
+#define CATACOMB_DSARAND_H
+
+#ifdef __cplusplus
+  extern "C" {
+#endif
+
+/*----- Header files ------------------------------------------------------*/
+
+#include <mLib/bits.h>
+
+#ifndef CATACOMB_GRAND_H
+#  include "grand.h"
+#endif
+
+#ifndef CATACOMB_SHA_H
+#  include "sha.h"
+#endif
+
+/*----- Data structures ---------------------------------------------------*/
+
+typedef struct dsarand {
+  octet *p;                            /* Pointer to seed (modified) */
+  size_t sz;                           /* Size of the seed buffer */
+  unsigned passes;                     /* Number of passes to make */
+} dsarand;
+
+/*----- Functions provided ------------------------------------------------*/
+
+/* --- @dsarand_init@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @dsarand *d@ = pointer to context
+ *             @const void *p@ = pointer to seed buffer
+ *             @size_t sz@ = size of the buffer
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Initializes a DSA random number generator.
+ */
+
+extern void dsarand_init(dsarand */*d*/, const void */*p*/, size_t /*sz*/);
+
+/* --- @dsarand_reseed@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @dsarand *d@ = pointer to context
+ *             @const void *p@ = pointer to seed buffer
+ *             @size_t sz@ = size of the buffer
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Initializes a DSA random number generator.
+ */
+
+extern void dsarand_reseed(dsarand */*d*/, const void */*p*/, size_t /*sz*/);
+
+/* --- @dsarand_destroy@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @dsarand *d@ = pointer to context
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Disposes of a DSA random number generation context.
+ */
+
+extern void dsarand_destroy(dsarand */*d*/);
+
+/* --- @dsarand_fill@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @dsarand *d@ = pointer to context
+ *             @void *p@ = pointer to output buffer
+ *             @size_t sz@ = size of output buffer
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Fills an output buffer with pseudorandom data.
+ *
+ *             Let %$p$% be the numerical value of the input buffer, and let
+ *             %$b$% be the number of bytes required.  Let
+ *             %$z = \lceil b / 20 \rceil%$ be the number of SHA outputs
+ *             required.  Then the output of pass %$n$% is
+ *
+ *               %$P_n = \sum_{0 \le i < z} 2^{160i} SHA(p + nz + i)$%
+ *                                                     %${} \bmod 2^{8b}$%
+ *
+ *             and the actual result in the output buffer is the XOR of all
+ *             of the output passes.
+ *
+ *             The DSA procedure for choosing @q@ involves two passes with
+ *             %$z = 1$%; the procedure for choosing @p@ involves one pass
+ *             with larger %$z$%.  This generalization of the DSA generation
+ *             procedure is my own invention but it seems relatively sound.
+ */
+
+extern void dsarand_fill(dsarand */*d*/, void */*p*/, size_t /*sz*/);
+
+/*----- Generic pseudorandom-number generator interface -------------------*/
+
+/* --- Miscellaneous operations --- */
+
+enum {
+  DSARAND_PASSES = GRAND_SPECIFIC
+};
+
+/* --- @dsarand_create@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @const void *p@ = pointer to seed buffer
+ *             @size_t sz@ = size of seed buffer
+ *
+ * Returns:    Pointer to a generic generator.
+ *
+ * Use:                Constructs a generic generator interface over a Catacomb
+ *             entropy pool generator.
+ */
+
+extern grand *dsarand_create(const void */*p*/, size_t /*sz*/);
+
+/*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/
+
+#ifdef __cplusplus
+  }
+#endif
+
+#endif