more bugfixes, SSL variant works now
[xonotic/d0_blind_id.git] / d0_bignum-openssl.c
1 /*
2 Blind-ID library for user identification using RSA blind signatures
3 Copyright (C) 2010  Rudolf Polzer
4
5 This library is free software; you can redistribute it and/or
6 modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7 License as published by the Free Software Foundation; either
8 version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
9
10 This library is distributed in the hope that it will be useful,
11 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13 Lesser General Public License for more details.
14
15 You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16 License along with this library; if not, write to the Free Software
17 Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
18 */
19
20 #include "d0_bignum.h"
21
22 #include <assert.h>
23 #include <string.h>
24 #include <openssl/bn.h>
25
26 struct d0_bignum_s
27 {
28         BIGNUM z;
29 };
30
31 static d0_bignum_t temp;
32 static BN_CTX *ctx;
33
34 #include <time.h>
35 #include <stdio.h>
36
37 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_bignum_INITIALIZE(void)
38 {
39         ctx = BN_CTX_new();
40         d0_bignum_init(&temp);
41         return 1;
42 }
43
44 void d0_bignum_SHUTDOWN(void)
45 {
46         d0_bignum_clear(&temp);
47         BN_CTX_free(ctx);
48         ctx = NULL;
49 }
50
51 BOOL d0_iobuf_write_bignum(d0_iobuf_t *buf, const d0_bignum_t *bignum)
52 {
53         static unsigned char numbuf[65536];
54         size_t count = 0;
55         numbuf[0] = BN_is_zero(&bignum->z) ? 0 : BN_is_negative(&bignum->z) ? 3 : 1;
56         if((numbuf[0] & 3) != 0) // nonzero
57         {
58                 count = BN_num_bytes(&bignum->z);
59                 if(count > sizeof(numbuf) - 1)
60                         return 0;
61                 BN_bn2bin(&bignum->z, numbuf+1);
62         }
63         return d0_iobuf_write_packet(buf, numbuf, count + 1);
64 }
65
66 d0_bignum_t *d0_iobuf_read_bignum(d0_iobuf_t *buf, d0_bignum_t *bignum)
67 {
68         static unsigned char numbuf[65536];
69         size_t count = sizeof(numbuf);
70         if(!d0_iobuf_read_packet(buf, numbuf, &count))
71                 return NULL;
72         if(count < 1)
73                 return NULL;
74         if(!bignum) bignum = d0_bignum_new(); if(!bignum) return NULL;
75         if(numbuf[0] & 3) // nonzero
76         {
77                 BN_bin2bn(numbuf+1, count-1, &bignum->z);
78                 if(numbuf[0] & 2) // negative
79                         BN_set_negative(&bignum->z, 1);
80         }
81         else // zero
82         {
83                 BN_zero(&bignum->z);
84         }
85         return bignum;
86 }
87
88 ssize_t d0_bignum_export_unsigned(const d0_bignum_t *bignum, void *buf, size_t bufsize)
89 {
90         size_t count;
91         count = BN_num_bytes(&bignum->z);
92         if(count > bufsize)
93                 return -1;
94         if(bufsize > count)
95         {
96                 // pad from left (big endian numbers!)
97                 memset(buf, 0, bufsize - count);
98                 buf += bufsize - count;
99         }
100         BN_bn2bin(&bignum->z, buf);
101         return bufsize;
102 }
103
104 d0_bignum_t *d0_bignum_import_unsigned(d0_bignum_t *bignum, const void *buf, size_t bufsize)
105 {
106         size_t count;
107         if(!bignum) bignum = d0_bignum_new(); if(!bignum) return NULL;
108         BN_bin2bn(buf, bufsize, &bignum->z);
109         return bignum;
110 }
111
112 d0_bignum_t *d0_bignum_new(void)
113 {
114         d0_bignum_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_bignum_t));
115         BN_init(&b->z);
116         return b;
117 }
118
119 void d0_bignum_free(d0_bignum_t *a)
120 {
121         BN_free(&a->z);
122         d0_free(a);
123 }
124
125 void d0_bignum_init(d0_bignum_t *b)
126 {
127         BN_init(&b->z);
128 }
129
130 void d0_bignum_clear(d0_bignum_t *a)
131 {
132         BN_free(&a->z);
133 }
134
135 size_t d0_bignum_size(const d0_bignum_t *r)
136 {
137         return BN_num_bits(&r->z);
138 }
139
140 int d0_bignum_cmp(const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *b)
141 {
142         return BN_cmp(&a->z, &b->z);
143 }
144
145 d0_bignum_t *d0_bignum_rand_range(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *min, const d0_bignum_t *max)
146 {
147         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
148         BN_sub(&temp.z, &max->z, &min->z);
149         BN_rand_range(&r->z, &temp.z);
150         BN_add(&r->z, &r->z, &min->z);
151         return r;
152 }
153
154 d0_bignum_t *d0_bignum_rand_bit_atmost(d0_bignum_t *r, size_t n)
155 {
156         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
157         BN_rand(&r->z, n, -1, 0);
158         return r;
159 }
160
161 d0_bignum_t *d0_bignum_rand_bit_exact(d0_bignum_t *r, size_t n)
162 {
163         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
164         BN_rand(&r->z, n, 0, 0);
165         return r;
166 }
167
168 d0_bignum_t *d0_bignum_zero(d0_bignum_t *r)
169 {
170         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
171         BN_zero(&r->z);
172         return r;
173 }
174
175 d0_bignum_t *d0_bignum_one(d0_bignum_t *r)
176 {
177         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
178         BN_one(&r->z);
179         return r;
180 }
181
182 d0_bignum_t *d0_bignum_int(d0_bignum_t *r, int n)
183 {
184         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
185         BN_set_word(&r->z, n);
186         return r;
187 }
188
189 d0_bignum_t *d0_bignum_mov(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a)
190 {
191         if(r == a)
192                 return r; // trivial
193         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
194         BN_copy(&r->z, &a->z);
195         return r;
196 }
197
198 d0_bignum_t *d0_bignum_neg(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a)
199 {
200         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
201         if(r != a)
202                 BN_copy(&r->z, &a->z);
203         BN_set_negative(&r->z, !BN_is_negative(&r->z));
204         return r;
205 }
206
207 d0_bignum_t *d0_bignum_shl(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a, ssize_t n)
208 {
209         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
210         if(n > 0)
211                 BN_lshift(&r->z, &a->z, n);
212         else if(n < 0)
213                 BN_rshift(&r->z, &a->z, -n);
214         else if(r != a)
215                 BN_copy(&r->z, &a->z);
216         return r;
217 }
218
219 d0_bignum_t *d0_bignum_add(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *b)
220 {
221         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
222         BN_add(&r->z, &a->z, &b->z);
223         return r;
224 }
225
226 d0_bignum_t *d0_bignum_sub(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *b)
227 {
228         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
229         BN_sub(&r->z, &a->z, &b->z);
230         return r;
231 }
232
233 d0_bignum_t *d0_bignum_mul(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *b)
234 {
235         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
236         BN_mul(&r->z, &a->z, &b->z, ctx);
237         return r;
238 }
239
240 d0_bignum_t *d0_bignum_divmod(d0_bignum_t *q, d0_bignum_t *m, const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *b)
241 {
242         if(!q && !m)
243                 m = d0_bignum_new();
244         if(q)
245         {
246                 if(m)
247                         BN_div(&q->z, &m->z, &a->z, &b->z, ctx);
248                 else
249                         BN_div(&q->z, NULL, &a->z, &b->z, ctx);
250                 assert(!"I know this code is broken (rounds towards zero), need handle negative correctly");
251         }
252         else
253                 BN_nnmod(&m->z, &a->z, &b->z, ctx);
254         if(m)
255                 return m;
256         else
257                 return q;
258 }
259
260 d0_bignum_t *d0_bignum_mod_add(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *b, const d0_bignum_t *m)
261 {
262         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
263         BN_mod_add(&r->z, &a->z, &b->z, &m->z, ctx);
264         return r;
265 }
266
267 d0_bignum_t *d0_bignum_mod_mul(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *b, const d0_bignum_t *m)
268 {
269         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
270         BN_mod_mul(&r->z, &a->z, &b->z, &m->z, ctx);
271         return r;
272 }
273
274 d0_bignum_t *d0_bignum_mod_pow(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *b, const d0_bignum_t *m)
275 {
276         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
277         BN_mod_exp(&r->z, &a->z, &b->z, &m->z, ctx);
278         return r;
279 }
280
281 BOOL d0_bignum_mod_inv(d0_bignum_t *r, const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *m)
282 {
283         // here, r MUST be set, as otherwise we cannot return error state!
284         return !!BN_mod_inverse(&r->z, &a->z, &m->z, ctx);
285 }
286
287 int d0_bignum_isprime(d0_bignum_t *r, int param)
288 {
289         return BN_is_prime(&r->z, param, NULL, ctx, NULL);
290 }
291
292 d0_bignum_t *d0_bignum_gcd(d0_bignum_t *r, d0_bignum_t *s, d0_bignum_t *t, const d0_bignum_t *a, const d0_bignum_t *b)
293 {
294         if(!r) r = d0_bignum_new(); if(!r) return NULL;
295         if(s)
296                 assert(!"Extended gcd not implemented");
297         else if(t)
298                 assert(!"Extended gcd not implemented");
299         else
300                 BN_gcd(&r->z, &a->z, &b->z, ctx);
301         return r;
302 }
303
304 char *d0_bignum_tostring(const d0_bignum_t *x, unsigned int base)
305 {
306         if(base == 10)
307                 return BN_bn2dec(&x->z);
308         else if(base == 16)
309                 return BN_bn2hex(&x->z);
310         else
311                 assert(!"Other bases not implemented");
312 }