]> andersk Git - openssh.git/blobdiff - moduli.c
- djm@cvs.openbsd.org 2010/01/30 02:54:53
[openssh.git] / moduli.c
index ae71b250b0e061aa33755ca78671f952fb6861be..f737cb3f517d2063ac30d4774da4e0d06dcc6677 100644 (file)
--- a/moduli.c
+++ b/moduli.c
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* $OpenBSD: moduli.c,v 1.2 2003/11/21 11:57:03 djm Exp $ */
+/* $OpenBSD: moduli.c,v 1.21 2008/06/26 09:19:40 djm Exp $ */
 /*
  * Copyright 1994 Phil Karn <karn@qualcomm.com>
  * Copyright 1996-1998, 2003 William Allen Simpson <wsimpson@greendragon.com>
  */
 
 #include "includes.h"
-#include "moduli.h"
-#include "xmalloc.h"
-#include "log.h"
 
-#include <openssl/bn.h>
+#include <sys/types.h>
 
+#include <openssl/bn.h>
+#include <openssl/dh.h>
 
-/*
- * Debugging defines
- */
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <stdarg.h>
+#include <time.h>
 
-/* define DEBUG_LARGE 1 */
-/* define DEBUG_SMALL 1 */
-/* define DEBUG_TEST  1 */
+#include "xmalloc.h"
+#include "dh.h"
+#include "log.h"
 
 /*
  * File output defines
  */
 
 /* need line long enough for largest moduli plus headers */
-#define QLINESIZE               (100+8192)
+#define QLINESIZE              (100+8192)
 
-/* Type: decimal.
- * Specifies the internal structure of the prime modulus.
- */
-#define QTYPE_UNKNOWN           (0)
-#define QTYPE_UNSTRUCTURED      (1)
-#define QTYPE_SAFE              (2)
-#define QTYPE_SCHNOOR           (3)
-#define QTYPE_SOPHIE_GERMAINE   (4)
-#define QTYPE_STRONG            (5)
-
-/* Tests: decimal (bit field).
- * Specifies the methods used in checking for primality.
- * Usually, more than one test is used.
- */
-#define QTEST_UNTESTED          (0x00)
-#define QTEST_COMPOSITE         (0x01)
-#define QTEST_SIEVE             (0x02)
-#define QTEST_MILLER_RABIN      (0x04)
-#define QTEST_JACOBI            (0x08)
-#define QTEST_ELLIPTIC          (0x10)
-
-/* Size: decimal.
+/*
+ * Size: decimal.
  * Specifies the number of the most significant bit (0 to M).
- ** WARNING: internally, usually 1 to N.
+ * WARNING: internally, usually 1 to N.
  */
-#define QSIZE_MINIMUM           (511)
+#define QSIZE_MINIMUM          (511)
 
 /*
  * Prime sieving defines
  */
 
 /* Constant: assuming 8 bit bytes and 32 bit words */
-#define SHIFT_BIT       (3)
-#define SHIFT_BYTE      (2)
-#define SHIFT_WORD      (SHIFT_BIT+SHIFT_BYTE)
-#define SHIFT_MEGABYTE  (20)
-#define SHIFT_MEGAWORD  (SHIFT_MEGABYTE-SHIFT_BYTE)
+#define SHIFT_BIT      (3)
+#define SHIFT_BYTE     (2)
+#define SHIFT_WORD     (SHIFT_BIT+SHIFT_BYTE)
+#define SHIFT_MEGABYTE (20)
+#define SHIFT_MEGAWORD (SHIFT_MEGABYTE-SHIFT_BYTE)
+
+/*
+ * Using virtual memory can cause thrashing.  This should be the largest
+ * number that is supported without a large amount of disk activity --
+ * that would increase the run time from hours to days or weeks!
+ */
+#define LARGE_MINIMUM  (8UL)   /* megabytes */
+
+/*
+ * Do not increase this number beyond the unsigned integer bit size.
+ * Due to a multiple of 4, it must be LESS than 128 (yielding 2**30 bits).
+ */
+#define LARGE_MAXIMUM  (127UL) /* megabytes */
 
 /*
  * Constant: when used with 32-bit integers, the largest sieve prime
  * has to be less than 2**32.
  */
-#define SMALL_MAXIMUM   (0xffffffffUL)
+#define SMALL_MAXIMUM  (0xffffffffUL)
 
 /* Constant: can sieve all primes less than 2**32, as 65537**2 > 2**32-1. */
-#define TINY_NUMBER     (1UL<<16)
+#define TINY_NUMBER    (1UL<<16)
 
 /* Ensure enough bit space for testing 2*q. */
-#define TEST_MAXIMUM    (1UL<<16)
-#define TEST_MINIMUM    (QSIZE_MINIMUM + 1)
-/* real TEST_MINIMUM    (1UL << (SHIFT_WORD - TEST_POWER)) */
-#define TEST_POWER      (3)    /* 2**n, n < SHIFT_WORD */
+#define TEST_MAXIMUM   (1UL<<16)
+#define TEST_MINIMUM   (QSIZE_MINIMUM + 1)
+/* real TEST_MINIMUM   (1UL << (SHIFT_WORD - TEST_POWER)) */
+#define TEST_POWER     (3)     /* 2**n, n < SHIFT_WORD */
 
 /* bit operations on 32-bit words */
-#define BIT_CLEAR(a,n)  ((a)[(n)>>SHIFT_WORD] &= ~(1L << ((n) & 31)))
-#define BIT_SET(a,n)    ((a)[(n)>>SHIFT_WORD] |= (1L << ((n) & 31)))
-#define BIT_TEST(a,n)   ((a)[(n)>>SHIFT_WORD] & (1L << ((n) & 31)))
+#define BIT_CLEAR(a,n) ((a)[(n)>>SHIFT_WORD] &= ~(1L << ((n) & 31)))
+#define BIT_SET(a,n)   ((a)[(n)>>SHIFT_WORD] |= (1L << ((n) & 31)))
+#define BIT_TEST(a,n)  ((a)[(n)>>SHIFT_WORD] & (1L << ((n) & 31)))
 
 /*
  * Prime testing defines
  */
 
+/* Minimum number of primality tests to perform */
+#define TRIAL_MINIMUM  (4)
+
 /*
  * Sieving data (XXX - move to struct)
  */
@@ -137,6 +134,8 @@ static u_int32_t *LargeSieve, largewords, largetries, largenumbers;
 static u_int32_t largebits, largememory;       /* megabytes */
 static BIGNUM *largebase;
 
+int gen_candidates(FILE *, u_int32_t, u_int32_t, BIGNUM *);
+int prime_test(FILE *, FILE *, u_int32_t, u_int32_t);
 
 /*
  * print moduli out in consistent form,
@@ -151,7 +150,7 @@ qfileout(FILE * ofile, u_int32_t otype, u_int32_t otests, u_int32_t otries,
 
        time(&time_now);
        gtm = gmtime(&time_now);
-       
+
        res = fprintf(ofile, "%04d%02d%02d%02d%02d%02d %u %u %u %u %x ",
            gtm->tm_year + 1900, gtm->tm_mon + 1, gtm->tm_mday,
            gtm->tm_hour, gtm->tm_min, gtm->tm_sec,
@@ -178,7 +177,7 @@ sieve_large(u_int32_t s)
 {
        u_int32_t r, u;
 
-       debug2("sieve_large %u", s);
+       debug3("sieve_large %u", s);
        largetries++;
        /* r = largebase mod s */
        r = BN_mod_word(largebase, s);
@@ -227,22 +226,30 @@ sieve_large(u_int32_t s)
 }
 
 /*
- * list candidates for Sophie-Germaine primes (where q = (p-1)/2)
+ * list candidates for Sophie-Germain primes (where q = (p-1)/2)
  * to standard output.
  * The list is checked against small known primes (less than 2**30).
  */
 int
-gen_candidates(FILE *out, int memory, int power, BIGNUM *start)
+gen_candidates(FILE *out, u_int32_t memory, u_int32_t power, BIGNUM *start)
 {
        BIGNUM *q;
        u_int32_t j, r, s, t;
        u_int32_t smallwords = TINY_NUMBER >> 6;
        u_int32_t tinywords = TINY_NUMBER >> 6;
        time_t time_start, time_stop;
-       int i, ret = 0;
+       u_int32_t i;
+       int ret = 0;
 
        largememory = memory;
 
+       if (memory != 0 &&
+           (memory < LARGE_MINIMUM || memory > LARGE_MAXIMUM)) {
+               error("Invalid memory amount (min %ld, max %ld)",
+                   LARGE_MINIMUM, LARGE_MAXIMUM);
+               return (-1);
+       }
+
        /*
         * Set power to the length in bits of the prime to be generated.
         * This is changed to 1 less than the desired safe prime moduli p.
@@ -284,21 +291,10 @@ gen_candidates(FILE *out, int memory, int power, BIGNUM *start)
                largewords = (largememory << SHIFT_MEGAWORD);
        }
 
-       TinySieve = calloc(tinywords, sizeof(u_int32_t));
-       if (TinySieve == NULL) {
-               error("Insufficient memory for tiny sieve: need %u bytes",
-                   tinywords << SHIFT_BYTE);
-               exit(1);
-       }
+       TinySieve = xcalloc(tinywords, sizeof(u_int32_t));
        tinybits = tinywords << SHIFT_WORD;
 
-       SmallSieve = calloc(smallwords, sizeof(u_int32_t));
-       if (SmallSieve == NULL) {
-               error("Insufficient memory for small sieve: need %u bytes",
-                   smallwords << SHIFT_BYTE);
-               xfree(TinySieve);
-               exit(1);
-       }
+       SmallSieve = xcalloc(smallwords, sizeof(u_int32_t));
        smallbits = smallwords << SHIFT_WORD;
 
        /*
@@ -312,20 +308,26 @@ gen_candidates(FILE *out, int memory, int power, BIGNUM *start)
 
        /* validation check: count the number of primes tried */
        largetries = 0;
-       q = BN_new();
+       if ((q = BN_new()) == NULL)
+               fatal("BN_new failed");
 
        /*
         * Generate random starting point for subprime search, or use
         * specified parameter.
         */
-       largebase = BN_new();
-       if (start == NULL)
-               BN_rand(largebase, power, 1, 1);
-       else
-               BN_copy(largebase, start);
+       if ((largebase = BN_new()) == NULL)
+               fatal("BN_new failed");
+       if (start == NULL) {
+               if (BN_rand(largebase, power, 1, 1) == 0)
+                       fatal("BN_rand failed");
+       } else {
+               if (BN_copy(largebase, start) == NULL)
+                       fatal("BN_copy: failed");
+       }
 
        /* ensure odd */
-       BN_set_bit(largebase, 0);
+       if (BN_set_bit(largebase, 0) == 0)
+               fatal("BN_set_bit: failed");
 
        time(&time_start);
 
@@ -355,8 +357,8 @@ gen_candidates(FILE *out, int memory, int power, BIGNUM *start)
         * fencepost errors, the last pass is skipped.
         */
        for (smallbase = TINY_NUMBER + 3;
-            smallbase < (SMALL_MAXIMUM - TINY_NUMBER);
-            smallbase += TINY_NUMBER) {
+           smallbase < (SMALL_MAXIMUM - TINY_NUMBER);
+           smallbase += TINY_NUMBER) {
                for (i = 0; i < tinybits; i++) {
                        if (BIT_TEST(TinySieve, i))
                                continue; /* 2*i+3 is composite */
@@ -409,10 +411,13 @@ gen_candidates(FILE *out, int memory, int power, BIGNUM *start)
                        continue; /* Definitely composite, skip */
 
                debug2("test q = largebase+%u", 2 * j);
-               BN_set_word(q, 2 * j);
-               BN_add(q, q, largebase);
-               if (qfileout(out, QTYPE_SOPHIE_GERMAINE, QTEST_SIEVE,
-                   largetries, (power - 1) /* MSB */, (0), q) == -1) {
+               if (BN_set_word(q, 2 * j) == 0)
+                       fatal("BN_set_word failed");
+               if (BN_add(q, q, largebase) == 0)
+                       fatal("BN_add failed");
+               if (qfileout(out, MODULI_TYPE_SOPHIE_GERMAIN,
+                   MODULI_TESTS_SIEVE, largetries,
+                   (power - 1) /* MSB */, (0), q) == -1) {
                        ret = -1;
                        break;
                }
@@ -438,8 +443,7 @@ gen_candidates(FILE *out, int memory, int power, BIGNUM *start)
  * The result is a list of so-call "safe" primes
  */
 int
-prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
-    u_int32_t generator_wanted)
+prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials, u_int32_t generator_wanted)
 {
        BIGNUM *q, *p, *a;
        BN_CTX *ctx;
@@ -449,22 +453,28 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
        time_t time_start, time_stop;
        int res;
 
+       if (trials < TRIAL_MINIMUM) {
+               error("Minimum primality trials is %d", TRIAL_MINIMUM);
+               return (-1);
+       }
+
        time(&time_start);
 
-       p = BN_new();
-       q = BN_new();
-       ctx = BN_CTX_new();
+       if ((p = BN_new()) == NULL)
+               fatal("BN_new failed");
+       if ((q = BN_new()) == NULL)
+               fatal("BN_new failed");
+       if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
+               fatal("BN_CTX_new failed");
 
        debug2("%.24s Final %u Miller-Rabin trials (%x generator)",
            ctime(&time_start), trials, generator_wanted);
 
        res = 0;
        lp = xmalloc(QLINESIZE + 1);
-       while (fgets(lp, QLINESIZE, in) != NULL) {
-               int ll = strlen(lp);
-
+       while (fgets(lp, QLINESIZE + 1, in) != NULL) {
                count_in++;
-               if (ll < 14 || *lp == '!' || *lp == '#') {
+               if (strlen(lp) < 14 || *lp == '!' || *lp == '#') {
                        debug2("%10u: comment or short line", count_in);
                        continue;
                }
@@ -479,10 +489,11 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
                /* tests */
                in_tests = strtoul(cp, &cp, 10);
 
-               if (in_tests & QTEST_COMPOSITE) {
+               if (in_tests & MODULI_TESTS_COMPOSITE) {
                        debug2("%10u: known composite", count_in);
                        continue;
                }
+
                /* tries */
                in_tries = strtoul(cp, &cp, 10);
 
@@ -497,22 +508,34 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
 
                /* modulus (hex) */
                switch (in_type) {
-               case QTYPE_SOPHIE_GERMAINE:
-                       debug2("%10u: (%u) Sophie-Germaine", count_in, in_type);
+               case MODULI_TYPE_SOPHIE_GERMAIN:
+                       debug2("%10u: (%u) Sophie-Germain", count_in, in_type);
                        a = q;
-                       BN_hex2bn(&a, cp);
+                       if (BN_hex2bn(&a, cp) == 0)
+                               fatal("BN_hex2bn failed");
                        /* p = 2*q + 1 */
-                       BN_lshift(p, q, 1);
-                       BN_add_word(p, 1);
+                       if (BN_lshift(p, q, 1) == 0)
+                               fatal("BN_lshift failed");
+                       if (BN_add_word(p, 1) == 0)
+                               fatal("BN_add_word failed");
                        in_size += 1;
                        generator_known = 0;
                        break;
-               default:
+               case MODULI_TYPE_UNSTRUCTURED:
+               case MODULI_TYPE_SAFE:
+               case MODULI_TYPE_SCHNORR:
+               case MODULI_TYPE_STRONG:
+               case MODULI_TYPE_UNKNOWN:
                        debug2("%10u: (%u)", count_in, in_type);
                        a = p;
-                       BN_hex2bn(&a, cp);
+                       if (BN_hex2bn(&a, cp) == 0)
+                               fatal("BN_hex2bn failed");
                        /* q = (p-1) / 2 */
-                       BN_rshift(q, p, 1);
+                       if (BN_rshift(q, p, 1) == 0)
+                               fatal("BN_rshift failed");
+                       break;
+               default:
+                       debug2("Unknown prime type");
                        break;
                }
 
@@ -520,7 +543,7 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
                 * due to earlier inconsistencies in interpretation, check
                 * the proposed bit size.
                 */
-               if (BN_num_bits(p) != (in_size + 1)) {
+               if ((u_int32_t)BN_num_bits(p) != (in_size + 1)) {
                        debug2("%10u: bit size %u mismatch", count_in, in_size);
                        continue;
                }
@@ -529,10 +552,11 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
                        continue;
                }
 
-               if (in_tests & QTEST_MILLER_RABIN)
+               if (in_tests & MODULI_TESTS_MILLER_RABIN)
                        in_tries += trials;
                else
                        in_tries = trials;
+
                /*
                 * guess unknown generator
                 */
@@ -544,9 +568,8 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
                        else {
                                u_int32_t r = BN_mod_word(p, 10);
 
-                               if (r == 3 || r == 7) {
+                               if (r == 3 || r == 7)
                                        generator_known = 5;
-                               }
                        }
                }
                /*
@@ -559,6 +582,15 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
                        continue;
                }
 
+               /*
+                * Primes with no known generator are useless for DH, so
+                * skip those.
+                */
+               if (generator_known == 0) {
+                       debug2("%10u: no known generator", count_in);
+                       continue;
+               }
+
                count_possible++;
 
                /*
@@ -569,11 +601,11 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
                 * vast majority of composite q's.
                 */
                if (BN_is_prime(q, 1, NULL, ctx, NULL) <= 0) {
-                       debug2("%10u: q failed first possible prime test",
+                       debug("%10u: q failed first possible prime test",
                            count_in);
                        continue;
                }
-       
+
                /*
                 * q is possibly prime, so go ahead and really make sure
                 * that p is prime. If it is, then we can go back and do
@@ -582,7 +614,7 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
                 * doesn't hurt to specify a high iteration count.
                 */
                if (!BN_is_prime(p, trials, NULL, ctx, NULL)) {
-                       debug2("%10u: p is not prime", count_in);
+                       debug("%10u: p is not prime", count_in);
                        continue;
                }
                debug("%10u: p is almost certainly prime", count_in);
@@ -594,7 +626,8 @@ prime_test(FILE *in, FILE *out, u_int32_t trials,
                }
                debug("%10u: q is almost certainly prime", count_in);
 
-               if (qfileout(out, QTYPE_SAFE, (in_tests | QTEST_MILLER_RABIN),
+               if (qfileout(out, MODULI_TYPE_SAFE,
+                   in_tests | MODULI_TESTS_MILLER_RABIN,
                    in_tries, in_size, generator_known, p)) {
                        res = -1;
                        break;
This page took 0.065452 seconds and 4 git commands to generate.