bee2-rs 0.2.3

/*
*******************************************************************************
\file bign_misc.c
\brief STB 34.101.45 (bign): miscellaneous (OIDs, keys, DH)
\project bee2 [cryptographic library]
\created 2012.04.27
\version 2023.09.22
\copyright The Bee2 authors
\license Licensed under the Apache License, Version 2.0 (see LICENSE.txt).
*******************************************************************************
*/

#include "bee2/core/blob.h"
#include "bee2/core/err.h"
#include "bee2/core/mem.h"
#include "bee2/core/oid.h"
#include "bee2/core/str.h"
#include "bee2/core/util.h"
#include "bee2/crypto/bign.h"
#include "bee2/math/ecp.h"
#include "bee2/math/ww.h"
#include "bee2/math/zz.h"
#include "bign_lcl.h"

/*
*******************************************************************************
Идентификатор объекта
*******************************************************************************
*/

err_t bignOidToDER(octet der[], size_t* count, const char* oid)
{
	size_t len;
	if (!strIsValid(oid) || 
		!memIsValid(count, O_PER_S) ||
		!memIsNullOrValid(der, *count))
		return ERR_BAD_INPUT;
	len = oidToDER(0, oid);
	if (len == SIZE_MAX)
		return ERR_BAD_OID;
	if (der)
	{
		if (*count < len)
			return ERR_OUTOFMEMORY;
		len = oidToDER(der, oid);
		ASSERT(len != SIZE_MAX);
	}
	*count = len;
	return ERR_OK;
}

/*
*******************************************************************************
Генерация ключей
*******************************************************************************
*/

static size_t bignKeypairGen_deep(size_t n, size_t f_deep, size_t ec_d,
	size_t ec_deep)
{
	return O_OF_W(n + 2 * n) +
		ecMulA_deep(n, ec_d, ec_deep, n);
}

err_t bignKeypairGen(octet privkey[], octet pubkey[],
	const bign_params* params, gen_i rng, void* rng_state)
{
	err_t code;
	size_t no, n;
	// состояние
	void* state;
	ec_o* ec;				/* описание эллиптической кривой */
	word* d;				/* [n] личный ключ */
	word* Q;				/* [2n] открытый ключ */
	void* stack;
	// проверить params
	if (!memIsValid(params, sizeof(bign_params)))
		return ERR_BAD_INPUT;
	if (!bignIsOperable(params))
		return ERR_BAD_PARAMS;
	// проверить rng
	if (rng == 0)
		return ERR_BAD_RNG;
	// создать состояние
	state = blobCreate(bignStart_keep(params->l, bignKeypairGen_deep));
	if (state == 0)
		return ERR_OUTOFMEMORY;
	// старт
	code = bignStart(state, params);
	ERR_CALL_HANDLE(code, blobClose(state));
	ec = (ec_o*)state;
	// размерности
	no  = ec->f->no;
	n = ec->f->n;
	// проверить входные указатели
	if (!memIsValid(privkey, no) || !memIsValid(pubkey, 2 * no))
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_INPUT;
	}
	// раскладка состояния
	d = objEnd(ec, word);
	Q = d + n;
	stack = Q + 2 * n;
	// d <-R {1,2,..., q - 1}
	if (!zzRandNZMod(d, ec->f->mod, n, rng, rng_state))
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_RNG;
	}
	// Q <- d G
	if (ecMulA(Q, ec->base, ec, d, n, stack))
	{
		// выгрузить ключи
		wwTo(privkey, no, d);
		qrTo(pubkey, ecX(Q), ec->f, stack);
		qrTo(pubkey + no, ecY(Q, n), ec->f, stack);
	}
	else
		code = ERR_BAD_PARAMS;
	// завершение
	blobClose(state);
	return code;
}

/*
*******************************************************************************
Проверка ключей
*******************************************************************************
*/

static size_t bignKeypairVal_deep(size_t n, size_t f_deep, size_t ec_d,
	size_t ec_deep)
{
	return O_OF_W(n + 2 * n) +
		ecMulA_deep(n, ec_d, ec_deep, n);
}

err_t bignKeypairVal(const bign_params* params, const octet privkey[],
	const octet pubkey[])
{
	err_t code;
	size_t no, n;
	// состояние
	void* state;
	ec_o* ec;				/* описание эллиптической кривой */
	word* d;				/* [n] личный ключ */
	word* Q;				/* [2n] открытый ключ */
	void* stack;
	// проверить params
	if (!memIsValid(params, sizeof(bign_params)))
		return ERR_BAD_INPUT;
	if (!bignIsOperable(params))
		return ERR_BAD_PARAMS;
	// создать состояние
	state = blobCreate(bignStart_keep(params->l, bignKeypairVal_deep));
	if (state == 0)
		return ERR_OUTOFMEMORY;
	// старт
	code = bignStart(state, params);
	ERR_CALL_HANDLE(code, blobClose(state));
	ec = (ec_o*)state;
	// размерности
	no = ec->f->no;
	n = ec->f->n;
	// проверить входные указатели
	if (!memIsValid(privkey, no) || !memIsValid(pubkey, 2 * no))
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_INPUT;
	}
	// раскладка состояния
	d = objEnd(ec, word);
	Q = d + n;
	stack = Q + 2 * n;
	// d <- privkey
	wwFrom(d, privkey, no);
	// 0 < d < q?
	wwFrom(Q, params->q, no);
	if (wwIsZero(d, n) || wwCmp(d, Q, n) >= 0)
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_PRIVKEY;
	}
	// Q <- d G
	if (ecMulA(Q, ec->base, ec, d, n, stack))
	{
		// Q == pubkey?
		wwTo(Q, 2 * no, Q);
		if (!memEq(Q, pubkey, 2 * no))
			code = ERR_BAD_PUBKEY;
	}
	else
		code = ERR_BAD_PARAMS;
	// завершение
	blobClose(state);
	return code;
}

static size_t bignPubkeyVal_deep(size_t n, size_t f_deep, size_t ec_d,
	size_t ec_deep)
{
	return O_OF_W(2 * n) +
		ecpIsOnA_deep(n, f_deep);
}

err_t bignPubkeyVal(const bign_params* params, const octet pubkey[])
{
	err_t code;
	size_t no, n;
	// состояние
	void* state;
	ec_o* ec;			/* описание эллиптической кривой */
	word* Q;			/* [2n] открытый ключ */
	void* stack;
	// проверить params
	if (!memIsValid(params, sizeof(bign_params)))
		return ERR_BAD_INPUT;
	if (!bignIsOperable(params))
		return ERR_BAD_PARAMS;
	// создать состояние
	state = blobCreate(bignStart_keep(params->l, bignPubkeyVal_deep));
	if (state == 0)
		return ERR_OUTOFMEMORY;
	// старт
	code = bignStart(state, params);
	ERR_CALL_HANDLE(code, blobClose(state));
	ec = (ec_o*)state;
	// размерности
	no  = ec->f->no;
	n = ec->f->n;
	// проверить входные указатели
	if (!memIsValid(pubkey, 2 * no))
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_INPUT;
	}
	// раскладка состояния
	Q = objEnd(ec, word);
	stack = Q + 2 * n;
	// загрузить pt
	if (!qrFrom(ecX(Q), pubkey, ec->f, stack) ||
		!qrFrom(ecY(Q, n), pubkey + no, ec->f, stack))
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_PUBKEY;
	}
	// Q \in ec?
	code = ecpIsOnA(Q, ec, stack) ? ERR_OK : ERR_BAD_PUBKEY;
	// завершение
	blobClose(state);
	return code;
}

/*
*******************************************************************************
Вычисление открытого ключа по личному
*******************************************************************************
*/

static size_t bignPubkeyCalc_deep(size_t n, size_t f_deep, size_t ec_d,
	size_t ec_deep)
{
	return O_OF_W(n + 2 * n) +
		ecMulA_deep(n, ec_d, ec_deep, n);
}

err_t bignPubkeyCalc(octet pubkey[], const bign_params* params,
	const octet privkey[])
{
	err_t code;
	size_t no, n;
	// состояние
	void* state;
	ec_o* ec;				/* описание эллиптической кривой */
	word* d;				/* [n] личный ключ */
	word* Q;				/* [2n] открытый ключ */
	void* stack;
	// проверить params
	if (!memIsValid(params, sizeof(bign_params)))
		return ERR_BAD_INPUT;
	if (!bignIsOperable(params))
		return ERR_BAD_PARAMS;
	// создать состояние
	state = blobCreate(bignStart_keep(params->l, bignPubkeyCalc_deep));
	if (state == 0)
		return ERR_OUTOFMEMORY;
	// старт
	code = bignStart(state, params);
	ERR_CALL_HANDLE(code, blobClose(state));
	ec = (ec_o*)state;
	// размерности
	no  = ec->f->no;
	n = ec->f->n;
	// проверить входные указатели
	if (!memIsValid(privkey, no) || !memIsValid(pubkey, 2 * no))
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_INPUT;
	}
	// раскладка состояния
	d = objEnd(ec, word);
	Q = d + n;
	stack = Q + 2 * n;
	// загрузить d
	wwFrom(d, privkey, no);
	if (wwIsZero(d, n) || wwCmp(d, ec->order, n) >= 0)
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_PRIVKEY;
	}
	// Q <- d G
	if (ecMulA(Q, ec->base, ec, d, n, stack))
	{
		// выгрузить открытый ключ
		qrTo(pubkey, ecX(Q), ec->f, stack);
		qrTo(pubkey + no, ecY(Q, n), ec->f, stack);
	}
	else
		code = ERR_BAD_PARAMS;
	// завершение
	blobClose(state);
	return code;
}

/*
*******************************************************************************
Ключ Диффи -- Хеллмана
*******************************************************************************
*/

static size_t bignDH_deep(size_t n, size_t f_deep, size_t ec_d,
	size_t ec_deep)
{
	return O_OF_W(n + 2 * n) +
		utilMax(2,
			ecpIsOnA_deep(n, f_deep),
			ecMulA_deep(n, ec_d, ec_deep, n));
}

err_t bignDH(octet key[], const bign_params* params, const octet privkey[],
	const octet pubkey[], size_t key_len)
{
	err_t code;
	size_t no, n;
	// состояние
	void* state;
	ec_o* ec;				/* описание эллиптической кривой */
	word* d;				/* [n] личный ключ */
	word* Q;				/* [2n] открытый ключ */
	void* stack;
	// проверить params
	if (!memIsValid(params, sizeof(bign_params)))
		return ERR_BAD_INPUT;
	if (!bignIsOperable(params))
		return ERR_BAD_PARAMS;
	// создать состояние
	state = blobCreate(bignStart_keep(params->l, bignDH_deep));
	if (state == 0)
		return ERR_OUTOFMEMORY;
	// старт
	code = bignStart(state, params);
	ERR_CALL_HANDLE(code, blobClose(state));
	ec = (ec_o*)state;
	// размерности
	no  = ec->f->no;
	n = ec->f->n;
	// проверить длину key
	if (key_len > 2 * no)
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_SHAREDKEY;
	}
	// проверить входные указатели
	if (!memIsValid(privkey, no) || 
		!memIsValid(pubkey, 2 * no) ||
		!memIsValid(key, key_len))
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_INPUT;
	}
	// раскладка состояния
	d = objEnd(ec, word);
	Q = d + n;
	stack = Q + 2 * n;
	// загрузить d
	wwFrom(d, privkey, no);
	if (wwIsZero(d, n) || wwCmp(d, ec->order, n) >= 0)
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_PRIVKEY;
	}
	// загрузить Q
	if (!qrFrom(ecX(Q), pubkey, ec->f, stack) ||
		!qrFrom(ecY(Q, n), pubkey + no, ec->f, stack) ||
		!ecpIsOnA(Q, ec, stack))
	{
		blobClose(state);
		return ERR_BAD_PUBKEY;
	}
	// Q <- d Q
	if (ecMulA(Q, Q, ec, d, n, stack))
	{
		// выгрузить общий ключ
		qrTo((octet*)Q, ecX(Q), ec->f, stack);
		if (key_len > no)
			qrTo((octet*)Q + no, ecY(Q, n), ec->f, stack);
		memCopy(key, Q, key_len);
	}
	else
		code = ERR_BAD_PARAMS;
	// завершение
	blobClose(state);
	return code;
}