Converted all m_free to xfree etc.
[gnupg.git] / cipher / elgamal.c
index b4563cd..3c37a28 100644 (file)
@@ -1,5 +1,6 @@
-/* elgamal.c  -  ElGamal Public Key encryption
- *     Copyright (C) 1998, 2000, 2001 Free Software Foundation, Inc.
+/* elgamal.c  -  elgamal Public Key encryption
+ * Copyright (C) 1998, 2000, 2001, 2003,
+ *               2004 Free Software Foundation, Inc.
  *
  * For a description of the algorithm, see:
  *   Bruce Schneier: Applied Cryptography. John Wiley & Sons, 1996.
@@ -19,7 +20,8 @@
  *
  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301,
+ * USA.
  */
 
 #include <config.h>
@@ -47,13 +49,11 @@ typedef struct {
 
 
 static void test_keys( ELG_secret_key *sk, unsigned nbits );
-static MPI gen_k( MPI p );
+static MPI gen_k( MPI p, int small_k );
 static void generate( ELG_secret_key *sk, unsigned nbits, MPI **factors );
 static int  check_secret_key( ELG_secret_key *sk );
 static void do_encrypt(MPI a, MPI b, MPI input, ELG_public_key *pkey );
 static void decrypt(MPI output, MPI a, MPI b, ELG_secret_key *skey );
-static void sign(MPI a, MPI b, MPI input, ELG_secret_key *skey);
-static int  verify(MPI a, MPI b, MPI input, ELG_public_key *pkey);
 
 
 static void (*progress_cb) ( void *, int );
@@ -133,17 +133,13 @@ test_keys( ELG_secret_key *sk, unsigned nbits )
     /*mpi_set_bytes( test, nbits, get_random_byte, 0 );*/
     {  char *p = get_random_bits( nbits, 0, 0 );
        mpi_set_buffer( test, p, (nbits+7)/8, 0 );
-       m_free(p);
+       xfree(p);
     }
 
     do_encrypt( out1_a, out1_b, test, &pk );
     decrypt( out2, out1_a, out1_b, sk );
     if( mpi_cmp( test, out2 ) )
-       log_fatal("ElGamal operation: encrypt, decrypt failed\n");
-
-    sign( out1_a, out1_b, test, sk );
-    if( !verify( out1_a, out1_b, test, &pk ) )
-       log_fatal("ElGamal operation: sign, verify failed\n");
+       log_fatal("Elgamal operation: encrypt, decrypt failed\n");
 
     mpi_free( test );
     mpi_free( out1_a );
@@ -153,11 +149,12 @@ test_keys( ELG_secret_key *sk, unsigned nbits )
 
 
 /****************
- * generate a random secret exponent k from prime p, so
- * that k is relatively prime to p-1
+ * Generate a random secret exponent k from prime p, so that k is
+ * relatively prime to p-1.  With SMALL_K set, k will be selected for
+ * better encryption performance - this must never bee used signing!
  */
 static MPI
-gen_k( MPI p )
+gen_k( MPI p, int small_k )
 {
     MPI k = mpi_alloc_secure( 0 );
     MPI temp = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(p) );
@@ -167,13 +164,18 @@ gen_k( MPI p )
     unsigned int nbytes;
     char *rndbuf = NULL;
 
-    /* IMO using a k much lesser than p is sufficient and it greatly
-     * improves the encryption performance.  We use Wiener's table
-     * and add a large safety margin.
-     */
-    nbits = wiener_map( orig_nbits ) * 3 / 2;
-    if( nbits >= orig_nbits )
-       BUG();
+    if (small_k)
+      {
+        /* Using a k much lesser than p is sufficient for encryption and
+         * it greatly improves the encryption performance.  We use
+         * Wiener's table and add a large safety margin.
+         */
+        nbits = wiener_map( orig_nbits ) * 3 / 2;
+        if( nbits >= orig_nbits )
+          BUG();
+      }
+    else
+      nbits = orig_nbits;
 
     nbytes = (nbits+7)/8;
     if( DBG_CIPHER )
@@ -181,26 +183,22 @@ gen_k( MPI p )
     mpi_sub_ui( p_1, p, 1);
     for(;;) {
        if( !rndbuf || nbits < 32 ) {
-           m_free(rndbuf);
+           xfree(rndbuf);
            rndbuf = get_random_bits( nbits, 1, 1 );
        }
-       else { /* change only some of the higher bits */
-           /* we could impprove this by directly requesting more memory
+       else { /* Change only some of the higher bits. */
+           /* We could impprove this by directly requesting more memory
             * at the first call to get_random_bits() and use this the here
             * maybe it is easier to do this directly in random.c
             * Anyway, it is highly inlikely that we will ever reach this code
             */
            char *pp = get_random_bits( 32, 1, 1 );
            memcpy( rndbuf,pp, 4 );
-           m_free(pp);
-           log_debug("gen_k: tsss, never expected to reach this\n");
+           xfree(pp);
        }
        mpi_set_buffer( k, rndbuf, nbytes, 0 );
 
        for(;;) {
-           /* Hmm, actually we don't need this step here
-            * because we use k much smaller than p - we do it anyway
-            * just in case the keep on adding a one to k ;) */
            if( !(mpi_cmp( k, p_1 ) < 0) ) {  /* check: k < (p-1) */
                if( DBG_CIPHER )
                    progress('+');
@@ -219,7 +217,7 @@ gen_k( MPI p )
        }
     }
   found:
-    m_free(rndbuf);
+    xfree(rndbuf);
     if( DBG_CIPHER )
        progress('\n');
     mpi_free(p_1);
@@ -262,10 +260,13 @@ generate(  ELG_secret_key *sk, unsigned int nbits, MPI **ret_factors )
      * secret part.  The prime is public and may be shared anyway,
      * so a random generator level of 1 is used for the prime.
      *
-     * I don't see a reason to have a x of about the same size
-     * as the p.  It should be sufficient to have one about the size
-     * of q or the later used k plus a large safety margin. Decryption
-     * will be much faster with such an x.
+     * I don't see a reason to have a x of about the same size as the
+     * p.  It should be sufficient to have one about the size of q or
+     * the later used k plus a large safety margin. Decryption will be
+     * much faster with such an x.  Note that this is not optimal for
+     * signing keys becuase it makes an attack using accidential small
+     * K values even easier.  Well, one should not use ElGamal signing
+     * anyway.
      */
     xbits = qbits * 3 / 2;
     if( xbits >= nbits )
@@ -279,13 +280,13 @@ generate(  ELG_secret_key *sk, unsigned int nbits, MPI **ret_factors )
            progress('.');
        if( rndbuf ) { /* change only some of the higher bits */
            if( xbits < 16 ) {/* should never happen ... */
-               m_free(rndbuf);
+               xfree(rndbuf);
                rndbuf = get_random_bits( xbits, 2, 1 );
            }
            else {
                char *r = get_random_bits( 16, 2, 1 );
                memcpy(rndbuf, r, 16/8 );
-               m_free(r);
+               xfree(r);
            }
        }
        else
@@ -293,7 +294,7 @@ generate(  ELG_secret_key *sk, unsigned int nbits, MPI **ret_factors )
        mpi_set_buffer( x, rndbuf, (xbits+7)/8, 0 );
        mpi_clear_highbit( x, xbits+1 );
     } while( !( mpi_cmp_ui( x, 0 )>0 && mpi_cmp( x, p_min1 )<0 ) );
-    m_free(rndbuf);
+    xfree(rndbuf);
 
     y = mpi_alloc(nbits/BITS_PER_MPI_LIMB);
     mpi_powm( y, g, x, p );
@@ -347,7 +348,7 @@ do_encrypt(MPI a, MPI b, MPI input, ELG_public_key *pkey )
      * error code.
      */
 
-    k = gen_k( pkey->p );
+    k = gen_k( pkey->p, 1 );
     mpi_powm( a, pkey->g, k, pkey->p );
     /* b = (y^k * input) mod p
      *  = ((y^k mod p) * (input mod p)) mod p
@@ -356,7 +357,7 @@ do_encrypt(MPI a, MPI b, MPI input, ELG_public_key *pkey )
      */
     mpi_powm( b, pkey->y, k, pkey->p );
     mpi_mulm( b, b, input, pkey->p );
-  #if 0
+#if 0
     if( DBG_CIPHER ) {
        log_mpidump("elg encrypted y= ", pkey->y);
        log_mpidump("elg encrypted p= ", pkey->p);
@@ -365,13 +366,11 @@ do_encrypt(MPI a, MPI b, MPI input, ELG_public_key *pkey )
        log_mpidump("elg encrypted a= ", a);
        log_mpidump("elg encrypted b= ", b);
     }
-  #endif
+#endif
     mpi_free(k);
 }
 
 
-
-
 static void
 decrypt(MPI output, MPI a, MPI b, ELG_secret_key *skey )
 {
@@ -381,7 +380,7 @@ decrypt(MPI output, MPI a, MPI b, ELG_secret_key *skey )
     mpi_powm( t1, a, skey->x, skey->p );
     mpi_invm( t1, t1, skey->p );
     mpi_mulm( output, b, t1, skey->p );
-  #if 0
+#if 0
     if( DBG_CIPHER ) {
        log_mpidump("elg decrypted x= ", skey->x);
        log_mpidump("elg decrypted p= ", skey->p);
@@ -389,116 +388,11 @@ decrypt(MPI output, MPI a, MPI b, ELG_secret_key *skey )
        log_mpidump("elg decrypted b= ", b);
        log_mpidump("elg decrypted M= ", output);
     }
-  #endif
+#endif
     mpi_free(t1);
 }
 
 
-/****************
- * Make an Elgamal signature out of INPUT
- */
-
-static void
-sign(MPI a, MPI b, MPI input, ELG_secret_key *skey )
-{
-    MPI k;
-    MPI t   = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(a) );
-    MPI inv = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(a) );
-    MPI p_1 = mpi_copy(skey->p);
-
-   /*
-    * b = (t * inv) mod (p-1)
-    * b = (t * inv(k,(p-1),(p-1)) mod (p-1)
-    * b = (((M-x*a) mod (p-1)) * inv(k,(p-1),(p-1))) mod (p-1)
-    *
-    */
-    mpi_sub_ui(p_1, p_1, 1);
-    k = gen_k( skey->p );
-    mpi_powm( a, skey->g, k, skey->p );
-    mpi_mul(t, skey->x, a );
-    mpi_subm(t, input, t, p_1 );
-    while( mpi_is_neg(t) ) {
-       BUG();  /* That is nonsense code - left over from a very early test?*/
-       mpi_add(t, t, p_1);
-    }
-    mpi_invm(inv, k, p_1 );
-    mpi_mulm(b, t, inv, p_1 );
-
-  #if 0
-    if( DBG_CIPHER ) {
-       log_mpidump("elg sign p= ", skey->p);
-       log_mpidump("elg sign g= ", skey->g);
-       log_mpidump("elg sign y= ", skey->y);
-       log_mpidump("elg sign x= ", skey->x);
-       log_mpidump("elg sign k= ", k);
-       log_mpidump("elg sign M= ", input);
-       log_mpidump("elg sign a= ", a);
-       log_mpidump("elg sign b= ", b);
-    }
-  #endif
-    mpi_free(k);
-    mpi_free(t);
-    mpi_free(inv);
-    mpi_free(p_1);
-}
-
-
-/****************
- * Returns true if the signature composed of A and B is valid.
- */
-static int
-verify(MPI a, MPI b, MPI input, ELG_public_key *pkey )
-{
-    int rc;
-    MPI t1;
-    MPI t2;
-    MPI base[4];
-    MPI exp[4];
-
-    if( !(mpi_cmp_ui( a, 0 ) > 0 && mpi_cmp( a, pkey->p ) < 0) )
-       return 0; /* assertion  0 < a < p  failed */
-
-    t1 = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(a) );
-    t2 = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(a) );
-
-  #if 0
-    /* t1 = (y^a mod p) * (a^b mod p) mod p */
-    mpi_powm( t1, pkey->y, a, pkey->p );
-    mpi_powm( t2, a, b, pkey->p );
-    mpi_mulm( t1, t1, t2, pkey->p );
-
-    /* t2 = g ^ input mod p */
-    mpi_powm( t2, pkey->g, input, pkey->p );
-
-    rc = !mpi_cmp( t1, t2 );
-  #elif 0
-    /* t1 = (y^a mod p) * (a^b mod p) mod p */
-    base[0] = pkey->y; exp[0] = a;
-    base[1] = a;       exp[1] = b;
-    base[2] = NULL;    exp[2] = NULL;
-    mpi_mulpowm( t1, base, exp, pkey->p );
-
-    /* t2 = g ^ input mod p */
-    mpi_powm( t2, pkey->g, input, pkey->p );
-
-    rc = !mpi_cmp( t1, t2 );
-  #else
-    /* t1 = g ^ - input * y ^ a * a ^ b  mod p */
-    mpi_invm(t2, pkey->g, pkey->p );
-    base[0] = t2     ; exp[0] = input;
-    base[1] = pkey->y; exp[1] = a;
-    base[2] = a;       exp[2] = b;
-    base[3] = NULL;    exp[3] = NULL;
-    mpi_mulpowm( t1, base, exp, pkey->p );
-    rc = !mpi_cmp_ui( t1, 1 );
-
-  #endif
-
-    mpi_free(t1);
-    mpi_free(t2);
-    return rc;
-}
-
 /*********************************************
  **************  interface  ******************
  *********************************************/
@@ -541,7 +435,6 @@ elg_check_secret_key( int algo, MPI *skey )
 }
 
 
-
 int
 elg_encrypt( int algo, MPI *resarr, MPI data, MPI *pkey )
 {
@@ -581,47 +474,6 @@ elg_decrypt( int algo, MPI *result, MPI *data, MPI *skey )
     return 0;
 }
 
-int
-elg_sign( int algo, MPI *resarr, MPI data, MPI *skey )
-{
-    ELG_secret_key sk;
-
-    if( !is_ELGAMAL(algo) )
-       return G10ERR_PUBKEY_ALGO;
-    if( !data || !skey[0] || !skey[1] || !skey[2] || !skey[3] )
-       return G10ERR_BAD_MPI;
-
-    sk.p = skey[0];
-    sk.g = skey[1];
-    sk.y = skey[2];
-    sk.x = skey[3];
-    resarr[0] = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs( sk.p ) );
-    resarr[1] = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs( sk.p ) );
-    sign( resarr[0], resarr[1], data, &sk );
-    return 0;
-}
-
-int
-elg_verify( int algo, MPI hash, MPI *data, MPI *pkey,
-                   int (*cmp)(void *, MPI), void *opaquev )
-{
-    ELG_public_key pk;
-
-    if( !is_ELGAMAL(algo) )
-       return G10ERR_PUBKEY_ALGO;
-    if( !data[0] || !data[1] || !hash
-       || !pkey[0] || !pkey[1] || !pkey[2] )
-       return G10ERR_BAD_MPI;
-
-    pk.p = pkey[0];
-    pk.g = pkey[1];
-    pk.y = pkey[2];
-    if( !verify( data[0], data[1], hash, &pk ) )
-       return G10ERR_BAD_SIGN;
-    return 0;
-}
-
-
 
 unsigned int
 elg_get_nbits( int algo, MPI *pkey )
@@ -639,9 +491,6 @@ elg_get_nbits( int algo, MPI *pkey )
  *         the ALGO is invalid.
  * Usage: Bit 0 set : allows signing
  *           1 set : allows encryption
- * NOTE: This function allows signing also for ELG-E, which is not
- * okay but a bad hack to allow to work with old gpg keys. The real check
- * is done in the gnupg ocde depending on the packet version.
  */
 const char *
 elg_get_info( int algo, int *npkey, int *nskey, int *nenc, int *nsig,
@@ -653,14 +502,9 @@ elg_get_info( int algo, int *npkey, int *nskey, int *nenc, int *nsig,
     *nsig = 2;
 
     switch( algo ) {
-      case PUBKEY_ALGO_ELGAMAL:
-       *use = PUBKEY_USAGE_SIG|PUBKEY_USAGE_ENC;
-       return "ELG";
       case PUBKEY_ALGO_ELGAMAL_E:
-       *use = PUBKEY_USAGE_SIG|PUBKEY_USAGE_ENC;
+       *use = PUBKEY_USAGE_ENC;
        return "ELG-E";
       default: *use = 0; return NULL;
     }
 }
-
-