pubkey: Move sexp parsing for gcry_pk_verify to the modules.
[libgcrypt.git] / cipher / rsa.c
1 /* rsa.c - RSA implementation
2  * Copyright (C) 1997, 1998, 1999 by Werner Koch (dd9jn)
3  * Copyright (C) 2000, 2001, 2002, 2003, 2008 Free Software Foundation, Inc.
4  *
5  * This file is part of Libgcrypt.
6  *
7  * Libgcrypt is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as
9  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
10  * the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libgcrypt is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  */
20
21 /* This code uses an algorithm protected by U.S. Patent #4,405,829
22    which expired on September 20, 2000.  The patent holder placed that
23    patent into the public domain on Sep 6th, 2000.
24 */
25
26 #include <config.h>
27 #include <stdio.h>
28 #include <stdlib.h>
29 #include <string.h>
30 #include <errno.h>
31
32 #include "g10lib.h"
33 #include "mpi.h"
34 #include "cipher.h"
35 #include "pubkey-internal.h"
36
37
38 typedef struct
39 {
40   gcry_mpi_t n;     /* modulus */
41   gcry_mpi_t e;     /* exponent */
42 } RSA_public_key;
43
44
45 typedef struct
46 {
47   gcry_mpi_t n;     /* public modulus */
48   gcry_mpi_t e;     /* public exponent */
49   gcry_mpi_t d;     /* exponent */
50   gcry_mpi_t p;     /* prime  p. */
51   gcry_mpi_t q;     /* prime  q. */
52   gcry_mpi_t u;     /* inverse of p mod q. */
53 } RSA_secret_key;
54
55
56 static const char *rsa_names[] =
57   {
58     "rsa",
59     "openpgp-rsa",
60     "oid.1.2.840.113549.1.1.1",
61     NULL,
62   };
63
64
65 /* A sample 1024 bit RSA key used for the selftests.  */
66 static const char sample_secret_key[] =
67 "(private-key"
68 " (rsa"
69 "  (n #00e0ce96f90b6c9e02f3922beada93fe50a875eac6bcc18bb9a9cf2e84965caa"
70 "      2d1ff95a7f542465c6c0c19d276e4526ce048868a7a914fd343cc3a87dd74291"
71 "      ffc565506d5bbb25cbac6a0e2dd1f8bcaab0d4a29c2f37c950f363484bf269f7"
72 "      891440464baf79827e03a36e70b814938eebdc63e964247be75dc58b014b7ea251#)"
73 "  (e #010001#)"
74 "  (d #046129f2489d71579be0a75fe029bd6cdb574ebf57ea8a5b0fda942cab943b11"
75 "      7d7bb95e5d28875e0f9fc5fcc06a72f6d502464dabded78ef6b716177b83d5bd"
76 "      c543dc5d3fed932e59f5897e92e6f58a0f33424106a3b6fa2cbf877510e4ac21"
77 "      c3ee47851e97d12996222ac3566d4ccb0b83d164074abf7de655fc2446da1781#)"
78 "  (p #00e861b700e17e8afe6837e7512e35b6ca11d0ae47d8b85161c67baf64377213"
79 "      fe52d772f2035b3ca830af41d8a4120e1c1c70d12cc22f00d28d31dd48a8d424f1#)"
80 "  (q #00f7a7ca5367c661f8e62df34f0d05c10c88e5492348dd7bddc942c9a8f369f9"
81 "      35a07785d2db805215ed786e4285df1658eed3ce84f469b81b50d358407b4ad361#)"
82 "  (u #304559a9ead56d2309d203811a641bb1a09626bc8eb36fffa23c968ec5bd891e"
83 "      ebbafc73ae666e01ba7c8990bae06cc2bbe10b75e69fcacb353a6473079d8e9b#)))";
84 /* A sample 1024 bit RSA key used for the selftests (public only).  */
85 static const char sample_public_key[] =
86 "(public-key"
87 " (rsa"
88 "  (n #00e0ce96f90b6c9e02f3922beada93fe50a875eac6bcc18bb9a9cf2e84965caa"
89 "      2d1ff95a7f542465c6c0c19d276e4526ce048868a7a914fd343cc3a87dd74291"
90 "      ffc565506d5bbb25cbac6a0e2dd1f8bcaab0d4a29c2f37c950f363484bf269f7"
91 "      891440464baf79827e03a36e70b814938eebdc63e964247be75dc58b014b7ea251#)"
92 "  (e #010001#)))";
93
94
95
96 \f
97 static int test_keys (RSA_secret_key *sk, unsigned nbits);
98 static int  check_secret_key (RSA_secret_key *sk);
99 static void public (gcry_mpi_t output, gcry_mpi_t input, RSA_public_key *skey);
100 static void secret (gcry_mpi_t output, gcry_mpi_t input, RSA_secret_key *skey);
101 static unsigned int rsa_get_nbits (gcry_sexp_t parms);
102
103
104 /* Check that a freshly generated key actually works.  Returns 0 on success. */
105 static int
106 test_keys (RSA_secret_key *sk, unsigned int nbits)
107 {
108   int result = -1; /* Default to failure.  */
109   RSA_public_key pk;
110   gcry_mpi_t plaintext = gcry_mpi_new (nbits);
111   gcry_mpi_t ciphertext = gcry_mpi_new (nbits);
112   gcry_mpi_t decr_plaintext = gcry_mpi_new (nbits);
113   gcry_mpi_t signature = gcry_mpi_new (nbits);
114
115   /* Put the relevant parameters into a public key structure.  */
116   pk.n = sk->n;
117   pk.e = sk->e;
118
119   /* Create a random plaintext.  */
120   gcry_mpi_randomize (plaintext, nbits, GCRY_WEAK_RANDOM);
121
122   /* Encrypt using the public key.  */
123   public (ciphertext, plaintext, &pk);
124
125   /* Check that the cipher text does not match the plaintext.  */
126   if (!gcry_mpi_cmp (ciphertext, plaintext))
127     goto leave; /* Ciphertext is identical to the plaintext.  */
128
129   /* Decrypt using the secret key.  */
130   secret (decr_plaintext, ciphertext, sk);
131
132   /* Check that the decrypted plaintext matches the original plaintext.  */
133   if (gcry_mpi_cmp (decr_plaintext, plaintext))
134     goto leave; /* Plaintext does not match.  */
135
136   /* Create another random plaintext as data for signature checking.  */
137   gcry_mpi_randomize (plaintext, nbits, GCRY_WEAK_RANDOM);
138
139   /* Use the RSA secret function to create a signature of the plaintext.  */
140   secret (signature, plaintext, sk);
141
142   /* Use the RSA public function to verify this signature.  */
143   public (decr_plaintext, signature, &pk);
144   if (gcry_mpi_cmp (decr_plaintext, plaintext))
145     goto leave; /* Signature does not match.  */
146
147   /* Modify the signature and check that the signing fails.  */
148   gcry_mpi_add_ui (signature, signature, 1);
149   public (decr_plaintext, signature, &pk);
150   if (!gcry_mpi_cmp (decr_plaintext, plaintext))
151     goto leave; /* Signature matches but should not.  */
152
153   result = 0; /* All tests succeeded.  */
154
155  leave:
156   gcry_mpi_release (signature);
157   gcry_mpi_release (decr_plaintext);
158   gcry_mpi_release (ciphertext);
159   gcry_mpi_release (plaintext);
160   return result;
161 }
162
163
164 /* Callback used by the prime generation to test whether the exponent
165    is suitable. Returns 0 if the test has been passed. */
166 static int
167 check_exponent (void *arg, gcry_mpi_t a)
168 {
169   gcry_mpi_t e = arg;
170   gcry_mpi_t tmp;
171   int result;
172
173   mpi_sub_ui (a, a, 1);
174   tmp = _gcry_mpi_alloc_like (a);
175   result = !gcry_mpi_gcd(tmp, e, a); /* GCD is not 1. */
176   gcry_mpi_release (tmp);
177   mpi_add_ui (a, a, 1);
178   return result;
179 }
180
181 /****************
182  * Generate a key pair with a key of size NBITS.
183  * USE_E = 0 let Libcgrypt decide what exponent to use.
184  *       = 1 request the use of a "secure" exponent; this is required by some
185  *           specification to be 65537.
186  *       > 2 Use this public exponent.  If the given exponent
187  *           is not odd one is internally added to it.
188  * TRANSIENT_KEY:  If true, generate the primes using the standard RNG.
189  * Returns: 2 structures filled with all needed values
190  */
191 static gpg_err_code_t
192 generate_std (RSA_secret_key *sk, unsigned int nbits, unsigned long use_e,
193               int transient_key)
194 {
195   gcry_mpi_t p, q; /* the two primes */
196   gcry_mpi_t d;    /* the private key */
197   gcry_mpi_t u;
198   gcry_mpi_t t1, t2;
199   gcry_mpi_t n;    /* the public key */
200   gcry_mpi_t e;    /* the exponent */
201   gcry_mpi_t phi;  /* helper: (p-1)(q-1) */
202   gcry_mpi_t g;
203   gcry_mpi_t f;
204   gcry_random_level_t random_level;
205
206   if (fips_mode ())
207     {
208       if (nbits < 1024)
209         return GPG_ERR_INV_VALUE;
210       if (transient_key)
211         return GPG_ERR_INV_VALUE;
212     }
213
214   /* The random quality depends on the transient_key flag.  */
215   random_level = transient_key ? GCRY_STRONG_RANDOM : GCRY_VERY_STRONG_RANDOM;
216
217   /* Make sure that nbits is even so that we generate p, q of equal size. */
218   if ( (nbits&1) )
219     nbits++;
220
221   if (use_e == 1)   /* Alias for a secure value */
222     use_e = 65537;  /* as demanded by Sphinx. */
223
224   /* Public exponent:
225      In general we use 41 as this is quite fast and more secure than the
226      commonly used 17.  Benchmarking the RSA verify function
227      with a 1024 bit key yields (2001-11-08):
228      e=17    0.54 ms
229      e=41    0.75 ms
230      e=257   0.95 ms
231      e=65537 1.80 ms
232   */
233   e = mpi_alloc( (32+BITS_PER_MPI_LIMB-1)/BITS_PER_MPI_LIMB );
234   if (!use_e)
235     mpi_set_ui (e, 41);     /* This is a reasonable secure and fast value */
236   else
237     {
238       use_e |= 1; /* make sure this is odd */
239       mpi_set_ui (e, use_e);
240     }
241
242   n = gcry_mpi_new (nbits);
243
244   p = q = NULL;
245   do
246     {
247       /* select two (very secret) primes */
248       if (p)
249         gcry_mpi_release (p);
250       if (q)
251         gcry_mpi_release (q);
252       if (use_e)
253         { /* Do an extra test to ensure that the given exponent is
254              suitable. */
255           p = _gcry_generate_secret_prime (nbits/2, random_level,
256                                            check_exponent, e);
257           q = _gcry_generate_secret_prime (nbits/2, random_level,
258                                            check_exponent, e);
259         }
260       else
261         { /* We check the exponent later. */
262           p = _gcry_generate_secret_prime (nbits/2, random_level, NULL, NULL);
263           q = _gcry_generate_secret_prime (nbits/2, random_level, NULL, NULL);
264         }
265       if (mpi_cmp (p, q) > 0 ) /* p shall be smaller than q (for calc of u)*/
266         mpi_swap(p,q);
267       /* calculate the modulus */
268       mpi_mul( n, p, q );
269     }
270   while ( mpi_get_nbits(n) != nbits );
271
272   /* calculate Euler totient: phi = (p-1)(q-1) */
273   t1 = mpi_alloc_secure( mpi_get_nlimbs(p) );
274   t2 = mpi_alloc_secure( mpi_get_nlimbs(p) );
275   phi = gcry_mpi_snew ( nbits );
276   g     = gcry_mpi_snew ( nbits );
277   f     = gcry_mpi_snew ( nbits );
278   mpi_sub_ui( t1, p, 1 );
279   mpi_sub_ui( t2, q, 1 );
280   mpi_mul( phi, t1, t2 );
281   gcry_mpi_gcd(g, t1, t2);
282   mpi_fdiv_q(f, phi, g);
283
284   while (!gcry_mpi_gcd(t1, e, phi)) /* (while gcd is not 1) */
285     {
286       if (use_e)
287         BUG (); /* The prime generator already made sure that we
288                    never can get to here. */
289       mpi_add_ui (e, e, 2);
290     }
291
292   /* calculate the secret key d = e^1 mod phi */
293   d = gcry_mpi_snew ( nbits );
294   mpi_invm(d, e, f );
295   /* calculate the inverse of p and q (used for chinese remainder theorem)*/
296   u = gcry_mpi_snew ( nbits );
297   mpi_invm(u, p, q );
298
299   if( DBG_CIPHER )
300     {
301       log_mpidump("  p= ", p );
302       log_mpidump("  q= ", q );
303       log_mpidump("phi= ", phi );
304       log_mpidump("  g= ", g );
305       log_mpidump("  f= ", f );
306       log_mpidump("  n= ", n );
307       log_mpidump("  e= ", e );
308       log_mpidump("  d= ", d );
309       log_mpidump("  u= ", u );
310     }
311
312   gcry_mpi_release (t1);
313   gcry_mpi_release (t2);
314   gcry_mpi_release (phi);
315   gcry_mpi_release (f);
316   gcry_mpi_release (g);
317
318   sk->n = n;
319   sk->e = e;
320   sk->p = p;
321   sk->q = q;
322   sk->d = d;
323   sk->u = u;
324
325   /* Now we can test our keys. */
326   if (test_keys (sk, nbits - 64))
327     {
328       gcry_mpi_release (sk->n); sk->n = NULL;
329       gcry_mpi_release (sk->e); sk->e = NULL;
330       gcry_mpi_release (sk->p); sk->p = NULL;
331       gcry_mpi_release (sk->q); sk->q = NULL;
332       gcry_mpi_release (sk->d); sk->d = NULL;
333       gcry_mpi_release (sk->u); sk->u = NULL;
334       fips_signal_error ("self-test after key generation failed");
335       return GPG_ERR_SELFTEST_FAILED;
336     }
337
338   return 0;
339 }
340
341
342 /* Helper for generate_x931.  */
343 static gcry_mpi_t
344 gen_x931_parm_xp (unsigned int nbits)
345 {
346   gcry_mpi_t xp;
347
348   xp = gcry_mpi_snew (nbits);
349   gcry_mpi_randomize (xp, nbits, GCRY_VERY_STRONG_RANDOM);
350
351   /* The requirement for Xp is:
352
353        sqrt{2}*2^{nbits-1} <= xp <= 2^{nbits} - 1
354
355      We set the two high order bits to 1 to satisfy the lower bound.
356      By using mpi_set_highbit we make sure that the upper bound is
357      satisfied as well.  */
358   mpi_set_highbit (xp, nbits-1);
359   mpi_set_bit (xp, nbits-2);
360   gcry_assert ( mpi_get_nbits (xp) == nbits );
361
362   return xp;
363 }
364
365
366 /* Helper for generate_x931.  */
367 static gcry_mpi_t
368 gen_x931_parm_xi (void)
369 {
370   gcry_mpi_t xi;
371
372   xi = gcry_mpi_snew (101);
373   gcry_mpi_randomize (xi, 101, GCRY_VERY_STRONG_RANDOM);
374   mpi_set_highbit (xi, 100);
375   gcry_assert ( mpi_get_nbits (xi) == 101 );
376
377   return xi;
378 }
379
380
381
382 /* Variant of the standard key generation code using the algorithm
383    from X9.31.  Using this algorithm has the advantage that the
384    generation can be made deterministic which is required for CAVS
385    testing.  */
386 static gpg_err_code_t
387 generate_x931 (RSA_secret_key *sk, unsigned int nbits, unsigned long e_value,
388                gcry_sexp_t deriveparms, int *swapped)
389 {
390   gcry_mpi_t p, q; /* The two primes.  */
391   gcry_mpi_t e;    /* The public exponent.  */
392   gcry_mpi_t n;    /* The public key.  */
393   gcry_mpi_t d;    /* The private key */
394   gcry_mpi_t u;    /* The inverse of p and q.  */
395   gcry_mpi_t pm1;  /* p - 1  */
396   gcry_mpi_t qm1;  /* q - 1  */
397   gcry_mpi_t phi;  /* Euler totient.  */
398   gcry_mpi_t f, g; /* Helper.  */
399
400   *swapped = 0;
401
402   if (e_value == 1)   /* Alias for a secure value. */
403     e_value = 65537;
404
405   /* Point 1 of section 4.1:  k = 1024 + 256s with S >= 0  */
406   if (nbits < 1024 || (nbits % 256))
407     return GPG_ERR_INV_VALUE;
408
409   /* Point 2:  2 <= bitlength(e) < 2^{k-2}
410      Note that we do not need to check the upper bound because we use
411      an unsigned long for E and thus there is no way for E to reach
412      that limit.  */
413   if (e_value < 3)
414     return GPG_ERR_INV_VALUE;
415
416   /* Our implementaion requires E to be odd.  */
417   if (!(e_value & 1))
418     return GPG_ERR_INV_VALUE;
419
420   /* Point 3:  e > 0 or e 0 if it is to be randomly generated.
421      We support only a fixed E and thus there is no need for an extra test.  */
422
423
424   /* Compute or extract the derive parameters.  */
425   {
426     gcry_mpi_t xp1 = NULL;
427     gcry_mpi_t xp2 = NULL;
428     gcry_mpi_t xp  = NULL;
429     gcry_mpi_t xq1 = NULL;
430     gcry_mpi_t xq2 = NULL;
431     gcry_mpi_t xq  = NULL;
432     gcry_mpi_t tmpval;
433
434     if (!deriveparms)
435       {
436         /* Not given: Generate them.  */
437         xp = gen_x931_parm_xp (nbits/2);
438         /* Make sure that |xp - xq| > 2^{nbits - 100} holds.  */
439         tmpval = gcry_mpi_snew (nbits/2);
440         do
441           {
442             gcry_mpi_release (xq);
443             xq = gen_x931_parm_xp (nbits/2);
444             mpi_sub (tmpval, xp, xq);
445           }
446         while (mpi_get_nbits (tmpval) <= (nbits/2 - 100));
447         gcry_mpi_release (tmpval);
448
449         xp1 = gen_x931_parm_xi ();
450         xp2 = gen_x931_parm_xi ();
451         xq1 = gen_x931_parm_xi ();
452         xq2 = gen_x931_parm_xi ();
453
454       }
455     else
456       {
457         /* Parameters to derive the key are given.  */
458         /* Note that we explicitly need to setup the values of tbl
459            because some compilers (e.g. OpenWatcom, IRIX) don't allow
460            to initialize a structure with automatic variables.  */
461         struct { const char *name; gcry_mpi_t *value; } tbl[] = {
462           { "Xp1" },
463           { "Xp2" },
464           { "Xp"  },
465           { "Xq1" },
466           { "Xq2" },
467           { "Xq"  },
468           { NULL }
469         };
470         int idx;
471         gcry_sexp_t oneparm;
472
473         tbl[0].value = &xp1;
474         tbl[1].value = &xp2;
475         tbl[2].value = &xp;
476         tbl[3].value = &xq1;
477         tbl[4].value = &xq2;
478         tbl[5].value = &xq;
479
480         for (idx=0; tbl[idx].name; idx++)
481           {
482             oneparm = gcry_sexp_find_token (deriveparms, tbl[idx].name, 0);
483             if (oneparm)
484               {
485                 *tbl[idx].value = gcry_sexp_nth_mpi (oneparm, 1,
486                                                      GCRYMPI_FMT_USG);
487                 gcry_sexp_release (oneparm);
488               }
489           }
490         for (idx=0; tbl[idx].name; idx++)
491           if (!*tbl[idx].value)
492             break;
493         if (tbl[idx].name)
494           {
495             /* At least one parameter is missing.  */
496             for (idx=0; tbl[idx].name; idx++)
497               gcry_mpi_release (*tbl[idx].value);
498             return GPG_ERR_MISSING_VALUE;
499           }
500       }
501
502     e = mpi_alloc_set_ui (e_value);
503
504     /* Find two prime numbers.  */
505     p = _gcry_derive_x931_prime (xp, xp1, xp2, e, NULL, NULL);
506     q = _gcry_derive_x931_prime (xq, xq1, xq2, e, NULL, NULL);
507     gcry_mpi_release (xp);  xp  = NULL;
508     gcry_mpi_release (xp1); xp1 = NULL;
509     gcry_mpi_release (xp2); xp2 = NULL;
510     gcry_mpi_release (xq);  xq  = NULL;
511     gcry_mpi_release (xq1); xq1 = NULL;
512     gcry_mpi_release (xq2); xq2 = NULL;
513     if (!p || !q)
514       {
515         gcry_mpi_release (p);
516         gcry_mpi_release (q);
517         gcry_mpi_release (e);
518         return GPG_ERR_NO_PRIME;
519       }
520   }
521
522
523   /* Compute the public modulus.  We make sure that p is smaller than
524      q to allow the use of the CRT.  */
525   if (mpi_cmp (p, q) > 0 )
526     {
527       mpi_swap (p, q);
528       *swapped = 1;
529     }
530   n = gcry_mpi_new (nbits);
531   mpi_mul (n, p, q);
532
533   /* Compute the Euler totient:  phi = (p-1)(q-1)  */
534   pm1 = gcry_mpi_snew (nbits/2);
535   qm1 = gcry_mpi_snew (nbits/2);
536   phi = gcry_mpi_snew (nbits);
537   mpi_sub_ui (pm1, p, 1);
538   mpi_sub_ui (qm1, q, 1);
539   mpi_mul (phi, pm1, qm1);
540
541   g = gcry_mpi_snew (nbits);
542   gcry_assert (gcry_mpi_gcd (g, e, phi));
543
544   /* Compute: f = lcm(p-1,q-1) = phi / gcd(p-1,q-1) */
545   gcry_mpi_gcd (g, pm1, qm1);
546   f = pm1; pm1 = NULL;
547   gcry_mpi_release (qm1); qm1 = NULL;
548   mpi_fdiv_q (f, phi, g);
549   gcry_mpi_release (phi); phi = NULL;
550   d = g; g = NULL;
551   /* Compute the secret key:  d = e^{-1} mod lcm(p-1,q-1) */
552   mpi_invm (d, e, f);
553
554   /* Compute the inverse of p and q.  */
555   u = f; f = NULL;
556   mpi_invm (u, p, q );
557
558   if( DBG_CIPHER )
559     {
560       if (*swapped)
561         log_debug ("p and q are swapped\n");
562       log_mpidump("  p", p );
563       log_mpidump("  q", q );
564       log_mpidump("  n", n );
565       log_mpidump("  e", e );
566       log_mpidump("  d", d );
567       log_mpidump("  u", u );
568     }
569
570
571   sk->n = n;
572   sk->e = e;
573   sk->p = p;
574   sk->q = q;
575   sk->d = d;
576   sk->u = u;
577
578   /* Now we can test our keys. */
579   if (test_keys (sk, nbits - 64))
580     {
581       gcry_mpi_release (sk->n); sk->n = NULL;
582       gcry_mpi_release (sk->e); sk->e = NULL;
583       gcry_mpi_release (sk->p); sk->p = NULL;
584       gcry_mpi_release (sk->q); sk->q = NULL;
585       gcry_mpi_release (sk->d); sk->d = NULL;
586       gcry_mpi_release (sk->u); sk->u = NULL;
587       fips_signal_error ("self-test after key generation failed");
588       return GPG_ERR_SELFTEST_FAILED;
589     }
590
591   return 0;
592 }
593
594
595 /****************
596  * Test whether the secret key is valid.
597  * Returns: true if this is a valid key.
598  */
599 static int
600 check_secret_key( RSA_secret_key *sk )
601 {
602   int rc;
603   gcry_mpi_t temp = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(sk->p)*2 );
604
605   mpi_mul(temp, sk->p, sk->q );
606   rc = mpi_cmp( temp, sk->n );
607   mpi_free(temp);
608   return !rc;
609 }
610
611
612
613 /****************
614  * Public key operation. Encrypt INPUT with PKEY and put result into OUTPUT.
615  *
616  *      c = m^e mod n
617  *
618  * Where c is OUTPUT, m is INPUT and e,n are elements of PKEY.
619  */
620 static void
621 public(gcry_mpi_t output, gcry_mpi_t input, RSA_public_key *pkey )
622 {
623   if( output == input )  /* powm doesn't like output and input the same */
624     {
625       gcry_mpi_t x = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(input)*2 );
626       mpi_powm( x, input, pkey->e, pkey->n );
627       mpi_set(output, x);
628       mpi_free(x);
629     }
630   else
631     mpi_powm( output, input, pkey->e, pkey->n );
632 }
633
634 #if 0
635 static void
636 stronger_key_check ( RSA_secret_key *skey )
637 {
638   gcry_mpi_t t = mpi_alloc_secure ( 0 );
639   gcry_mpi_t t1 = mpi_alloc_secure ( 0 );
640   gcry_mpi_t t2 = mpi_alloc_secure ( 0 );
641   gcry_mpi_t phi = mpi_alloc_secure ( 0 );
642
643   /* check that n == p * q */
644   mpi_mul( t, skey->p, skey->q);
645   if (mpi_cmp( t, skey->n) )
646     log_info ( "RSA Oops: n != p * q\n" );
647
648   /* check that p is less than q */
649   if( mpi_cmp( skey->p, skey->q ) > 0 )
650     {
651       log_info ("RSA Oops: p >= q - fixed\n");
652       _gcry_mpi_swap ( skey->p, skey->q);
653     }
654
655     /* check that e divides neither p-1 nor q-1 */
656     mpi_sub_ui(t, skey->p, 1 );
657     mpi_fdiv_r(t, t, skey->e );
658     if ( !mpi_cmp_ui( t, 0) )
659         log_info ( "RSA Oops: e divides p-1\n" );
660     mpi_sub_ui(t, skey->q, 1 );
661     mpi_fdiv_r(t, t, skey->e );
662     if ( !mpi_cmp_ui( t, 0) )
663         log_info ( "RSA Oops: e divides q-1\n" );
664
665     /* check that d is correct */
666     mpi_sub_ui( t1, skey->p, 1 );
667     mpi_sub_ui( t2, skey->q, 1 );
668     mpi_mul( phi, t1, t2 );
669     gcry_mpi_gcd(t, t1, t2);
670     mpi_fdiv_q(t, phi, t);
671     mpi_invm(t, skey->e, t );
672     if ( mpi_cmp(t, skey->d ) )
673       {
674         log_info ( "RSA Oops: d is wrong - fixed\n");
675         mpi_set (skey->d, t);
676         log_printmpi ("  fixed d", skey->d);
677       }
678
679     /* check for correctness of u */
680     mpi_invm(t, skey->p, skey->q );
681     if ( mpi_cmp(t, skey->u ) )
682       {
683         log_info ( "RSA Oops: u is wrong - fixed\n");
684         mpi_set (skey->u, t);
685         log_printmpi ("  fixed u", skey->u);
686       }
687
688     log_info ( "RSA secret key check finished\n");
689
690     mpi_free (t);
691     mpi_free (t1);
692     mpi_free (t2);
693     mpi_free (phi);
694 }
695 #endif
696
697
698
699 /****************
700  * Secret key operation. Encrypt INPUT with SKEY and put result into OUTPUT.
701  *
702  *      m = c^d mod n
703  *
704  * Or faster:
705  *
706  *      m1 = c ^ (d mod (p-1)) mod p
707  *      m2 = c ^ (d mod (q-1)) mod q
708  *      h = u * (m2 - m1) mod q
709  *      m = m1 + h * p
710  *
711  * Where m is OUTPUT, c is INPUT and d,n,p,q,u are elements of SKEY.
712  */
713 static void
714 secret (gcry_mpi_t output, gcry_mpi_t input, RSA_secret_key *skey )
715 {
716   if (!skey->p || !skey->q || !skey->u)
717     {
718       mpi_powm (output, input, skey->d, skey->n);
719     }
720   else
721     {
722       gcry_mpi_t m1 = mpi_alloc_secure( mpi_get_nlimbs(skey->n)+1 );
723       gcry_mpi_t m2 = mpi_alloc_secure( mpi_get_nlimbs(skey->n)+1 );
724       gcry_mpi_t h  = mpi_alloc_secure( mpi_get_nlimbs(skey->n)+1 );
725
726       /* m1 = c ^ (d mod (p-1)) mod p */
727       mpi_sub_ui( h, skey->p, 1  );
728       mpi_fdiv_r( h, skey->d, h );
729       mpi_powm( m1, input, h, skey->p );
730       /* m2 = c ^ (d mod (q-1)) mod q */
731       mpi_sub_ui( h, skey->q, 1  );
732       mpi_fdiv_r( h, skey->d, h );
733       mpi_powm( m2, input, h, skey->q );
734       /* h = u * ( m2 - m1 ) mod q */
735       mpi_sub( h, m2, m1 );
736       if ( mpi_has_sign ( h ) )
737         mpi_add ( h, h, skey->q );
738       mpi_mulm( h, skey->u, h, skey->q );
739       /* m = m2 + h * p */
740       mpi_mul ( h, h, skey->p );
741       mpi_add ( output, m1, h );
742
743       mpi_free ( h );
744       mpi_free ( m1 );
745       mpi_free ( m2 );
746     }
747 }
748
749
750
751 /*********************************************
752  **************  interface  ******************
753  *********************************************/
754
755 static gcry_err_code_t
756 rsa_generate (const gcry_sexp_t genparms, gcry_sexp_t *r_skey)
757 {
758   gpg_err_code_t ec;
759   unsigned int nbits;
760   unsigned long evalue;
761   RSA_secret_key sk;
762   gcry_sexp_t deriveparms;
763   int transient_key = 0;
764   int use_x931 = 0;
765   gcry_sexp_t l1;
766   gcry_sexp_t swap_info = NULL;
767
768   memset (&sk, 0, sizeof sk);
769
770   ec = _gcry_pk_util_get_nbits (genparms, &nbits);
771   if (ec)
772     return ec;
773
774   ec = _gcry_pk_util_get_rsa_use_e (genparms, &evalue);
775   if (ec)
776     return ec;
777
778   deriveparms = (genparms?
779                  gcry_sexp_find_token (genparms, "derive-parms", 0) : NULL);
780   if (!deriveparms)
781     {
782       /* Parse the optional "use-x931" flag. */
783       l1 = gcry_sexp_find_token (genparms, "use-x931", 0);
784       if (l1)
785         {
786           use_x931 = 1;
787           gcry_sexp_release (l1);
788         }
789     }
790
791   if (deriveparms || use_x931 || fips_mode ())
792     {
793       int swapped;
794       ec = generate_x931 (&sk, nbits, evalue, deriveparms, &swapped);
795       gcry_sexp_release (deriveparms);
796       if (!ec && swapped)
797         ec = gcry_sexp_new (&swap_info, "(misc-key-info(p-q-swapped))", 0, 1);
798     }
799   else
800     {
801       /* Parse the optional "transient-key" flag. */
802       l1 = gcry_sexp_find_token (genparms, "transient-key", 0);
803       if (l1)
804         {
805           transient_key = 1;
806           gcry_sexp_release (l1);
807         }
808       /* Generate.  */
809       ec = generate_std (&sk, nbits, evalue, transient_key);
810     }
811
812   if (!ec)
813     {
814       ec = gcry_sexp_build (r_skey, NULL,
815                             "(key-data"
816                             " (public-key"
817                             "  (rsa(n%m)(e%m)))"
818                             " (private-key"
819                             "  (rsa(n%m)(e%m)(d%m)(p%m)(q%m)(u%m)))"
820                             " %S)",
821                             sk.n, sk.e,
822                             sk.n, sk.e, sk.d, sk.p, sk.q, sk.u,
823                             swap_info);
824     }
825
826   mpi_free (sk.n);
827   mpi_free (sk.e);
828   mpi_free (sk.p);
829   mpi_free (sk.q);
830   mpi_free (sk.d);
831   mpi_free (sk.u);
832   gcry_sexp_release (swap_info);
833
834   return ec;
835 }
836
837
838 static gcry_err_code_t
839 rsa_check_secret_key (int algo, gcry_mpi_t *skey)
840 {
841   gcry_err_code_t err = GPG_ERR_NO_ERROR;
842   RSA_secret_key sk;
843
844   (void)algo;
845
846   sk.n = skey[0];
847   sk.e = skey[1];
848   sk.d = skey[2];
849   sk.p = skey[3];
850   sk.q = skey[4];
851   sk.u = skey[5];
852
853   if (!sk.p || !sk.q || !sk.u)
854     err = GPG_ERR_NO_OBJ;  /* To check the key we need the optional
855                               parameters. */
856   else if (!check_secret_key (&sk))
857     err = GPG_ERR_BAD_SECKEY;
858
859   return err;
860 }
861
862
863 static gcry_err_code_t
864 rsa_encrypt (int algo, gcry_sexp_t *r_result, gcry_mpi_t data,
865              gcry_mpi_t *pkey, int flags)
866 {
867   gpg_err_code_t rc;
868   RSA_public_key pk;
869   gcry_mpi_t result;
870
871   (void)algo;
872   (void)flags;
873
874   pk.n = pkey[0];
875   pk.e = pkey[1];
876   result = mpi_alloc (mpi_get_nlimbs (pk.n));
877   public (result, data, &pk);
878   if ((flags & PUBKEY_FLAG_FIXEDLEN))
879     {
880       /* We need to make sure to return the correct length to avoid
881          problems with missing leading zeroes.  */
882       unsigned char *em;
883       size_t emlen = (mpi_get_nbits (pk.n)+7)/8;
884
885       rc = _gcry_mpi_to_octet_string (&em, NULL, result, emlen);
886       if (!rc)
887         {
888           rc = gcry_sexp_build (r_result, NULL,
889                                 "(enc-val(rsa(a%b)))", (int)emlen, em);
890           gcry_free (em);
891         }
892     }
893   else
894     rc = gcry_sexp_build (r_result, NULL, "(enc-val(rsa(a%m)))", result);
895
896   mpi_free (result);
897   return rc;
898 }
899
900
901 static gcry_err_code_t
902 rsa_decrypt (int algo, gcry_sexp_t *r_plain, gcry_mpi_t *data,
903              gcry_mpi_t *skey, int flags,
904              enum pk_encoding encoding, int hash_algo,
905              unsigned char *label, size_t labellen)
906
907 {
908   gpg_err_code_t rc;
909   RSA_secret_key sk;
910   gcry_mpi_t plain;             /* Decrypted data.  */
911   unsigned char *unpad = NULL;
912   size_t unpadlen = 0;
913   unsigned int nbits;
914
915   (void)algo;
916
917   /* Extract private key.  */
918   sk.n = skey[0];
919   sk.e = skey[1];
920   sk.d = skey[2];
921   sk.p = skey[3]; /* Optional. */
922   sk.q = skey[4]; /* Optional. */
923   sk.u = skey[5]; /* Optional. */
924
925   nbits = gcry_mpi_get_nbits (sk.n);
926
927   plain = gcry_mpi_snew (nbits);
928
929   /* We use blinding by default to mitigate timing attacks which can
930      be practically mounted over the network as shown by Brumley and
931      Boney in 2003.  */
932   if (! (flags & PUBKEY_FLAG_NO_BLINDING))
933     {
934       gcry_mpi_t r;     /* Random number needed for blinding.  */
935       gcry_mpi_t ri;    /* Modular multiplicative inverse of r.  */
936       gcry_mpi_t ciph;  /* Blinded data to decrypt.  */
937
938       /* First, we need a random number r between 0 and n - 1, which
939          is relatively prime to n (i.e. it is neither p nor q).  The
940          random number needs to be only unpredictable, thus we employ
941          the gcry_create_nonce function by using GCRY_WEAK_RANDOM with
942          gcry_mpi_randomize.  */
943       r = gcry_mpi_snew (nbits);
944       ri = gcry_mpi_snew (nbits);
945       ciph = gcry_mpi_snew (nbits);
946
947       gcry_mpi_randomize (r, nbits, GCRY_WEAK_RANDOM);
948       gcry_mpi_mod (r, r, sk.n);
949
950       /* Calculate inverse of r.  It practically impossible that the
951          following test fails, thus we do not add code to release
952          allocated resources.  */
953       if (!gcry_mpi_invm (ri, r, sk.n))
954         return GPG_ERR_INTERNAL;
955
956       /* Do blinding.  We calculate: y = (x * r^e) mod n, where r is
957          the random number, e is the public exponent, x is the
958          non-blinded data and n is the RSA modulus.  */
959       gcry_mpi_powm (ciph, r, sk.e, sk.n);
960       gcry_mpi_mulm (ciph, ciph, data[0], sk.n);
961
962       /* Perform decryption.  */
963       secret (plain, ciph, &sk);
964
965       /* Undo blinding.  Here we calculate: y = (x * r^-1) mod n,
966          where x is the blinded decrypted data, ri is the modular
967          multiplicative inverse of r and n is the RSA modulus.  */
968       gcry_mpi_mulm (plain, plain, ri, sk.n);
969
970       gcry_mpi_release (ciph);
971       gcry_mpi_release (r);
972       gcry_mpi_release (ri);
973     }
974   else
975     secret (plain, data[0], &sk);
976
977   /* Reverse the encoding and build the s-expression.  */
978   switch (encoding)
979     {
980     case PUBKEY_ENC_PKCS1:
981       rc = _gcry_rsa_pkcs1_decode_for_enc (&unpad, &unpadlen, nbits, plain);
982       mpi_free (plain);
983       plain = NULL;
984       if (!rc)
985         rc = gcry_sexp_build (r_plain, NULL,
986                               "(value %b)", (int)unpadlen, unpad);
987       break;
988
989     case PUBKEY_ENC_OAEP:
990       rc = _gcry_rsa_oaep_decode (&unpad, &unpadlen,
991                                   nbits, hash_algo, plain, label, labellen);
992       mpi_free (plain);
993       plain = NULL;
994       if (!rc)
995         rc = gcry_sexp_build (r_plain, NULL,
996                               "(value %b)", (int)unpadlen, unpad);
997       break;
998
999     default:
1000       /* Raw format.  For backward compatibility we need to assume a
1001          signed mpi by using the sexp format string "%m".  */
1002       rc = gcry_sexp_build (r_plain, NULL,
1003                             (flags & PUBKEY_FLAG_LEGACYRESULT)
1004                             ? "%m":"(value %m)", plain);
1005       break;
1006     }
1007
1008   gcry_free (unpad);
1009   mpi_free (plain);
1010
1011   return rc;
1012 }
1013
1014
1015 static gcry_err_code_t
1016 rsa_sign (int algo, gcry_sexp_t *r_result, gcry_mpi_t data, gcry_mpi_t *skey,
1017           int flags, int hashalgo)
1018 {
1019   gpg_err_code_t rc;
1020   RSA_secret_key sk;
1021   gcry_mpi_t result;
1022
1023   (void)algo;
1024   (void)flags;
1025   (void)hashalgo;
1026
1027   if (mpi_is_opaque (data))
1028     return GPG_ERR_INV_DATA;
1029
1030   sk.n = skey[0];
1031   sk.e = skey[1];
1032   sk.d = skey[2];
1033   sk.p = skey[3];
1034   sk.q = skey[4];
1035   sk.u = skey[5];
1036   result = mpi_alloc (mpi_get_nlimbs (sk.n));
1037   secret (result, data, &sk);
1038   if ((flags & PUBKEY_FLAG_FIXEDLEN))
1039     {
1040       /* We need to make sure to return the correct length to avoid
1041          problems with missing leading zeroes.  */
1042       unsigned char *em;
1043       size_t emlen = (mpi_get_nbits (sk.n)+7)/8;
1044
1045       rc = _gcry_mpi_to_octet_string (&em, NULL, result, emlen);
1046       if (!rc)
1047         {
1048           rc = gcry_sexp_build (r_result, NULL,
1049                                 "(sig-val(rsa(s%b)))", (int)emlen, em);
1050           gcry_free (em);
1051         }
1052     }
1053   else
1054     rc = gcry_sexp_build (r_result, NULL, "(sig-val(rsa(s%M)))",  result);
1055   mpi_free (result);
1056
1057   return rc;
1058 }
1059
1060
1061 static gcry_err_code_t
1062 rsa_verify (gcry_sexp_t s_sig, gcry_sexp_t s_data, gcry_sexp_t s_keyparms)
1063 {
1064   gcry_err_code_t rc;
1065   struct pk_encoding_ctx ctx;
1066   gcry_sexp_t l1 = NULL;
1067   gcry_mpi_t sig = NULL;
1068   gcry_mpi_t data = NULL;
1069   RSA_public_key pk = { NULL, NULL };
1070   gcry_mpi_t result = NULL;
1071
1072   _gcry_pk_util_init_encoding_ctx (&ctx, PUBKEY_OP_VERIFY,
1073                                    rsa_get_nbits (s_keyparms));
1074
1075   /* Extract the data.  */
1076   rc = _gcry_pk_util_data_to_mpi (s_data, &data, &ctx);
1077   if (rc)
1078     goto leave;
1079   if (DBG_CIPHER)
1080     log_mpidump ("rsa_verify data", data);
1081   if (mpi_is_opaque (data))
1082     {
1083       rc = GPG_ERR_INV_DATA;
1084       goto leave;
1085     }
1086
1087   /* Extract the signature value.  */
1088   rc = _gcry_pk_util_preparse_sigval (s_sig, rsa_names, &l1, NULL);
1089   if (rc)
1090     goto leave;
1091   rc = _gcry_pk_util_extract_mpis (l1, "s", &sig, NULL);
1092   if (rc)
1093     goto leave;
1094   if (DBG_CIPHER)
1095     log_mpidump ("rsa_verify  sig", sig);
1096
1097   /* Extract the key.  */
1098   rc = _gcry_pk_util_extract_mpis (s_keyparms, "ne", &pk.n, &pk.e, NULL);
1099   if (rc)
1100     return rc;
1101   if (DBG_CIPHER)
1102     {
1103       log_mpidump ("rsa_verify    n", pk.n);
1104       log_mpidump ("rsa_verify    e", pk.e);
1105     }
1106
1107   /* Do RSA computation and compare.  */
1108   result = gcry_mpi_new (0);
1109   public (result, sig, &pk);
1110   if (DBG_CIPHER)
1111     log_mpidump ("rsa_verify  cmp", result);
1112   if (ctx.verify_cmp)
1113     rc = ctx.verify_cmp (&ctx, result);
1114   else
1115     rc = mpi_cmp (result, data) ? GPG_ERR_BAD_SIGNATURE : 0;
1116
1117  leave:
1118   gcry_mpi_release (result);
1119   gcry_mpi_release (pk.n);
1120   gcry_mpi_release (pk.e);
1121   gcry_mpi_release (data);
1122   gcry_mpi_release (sig);
1123   gcry_sexp_release (l1);
1124   _gcry_pk_util_free_encoding_ctx (&ctx);
1125   if (DBG_CIPHER)
1126     log_debug ("rsa_verify    => %s\n", rc?gpg_strerror (rc):"good");
1127   return rc;
1128 }
1129
1130
1131
1132 /* Return the number of bits for the key described by PARMS.  On error
1133  * 0 is returned.  The format of PARMS starts with the algorithm name;
1134  * for example:
1135  *
1136  *   (rsa
1137  *     (n <mpi>)
1138  *     (e <mpi>))
1139  *
1140  * More parameters may be given but we only need N here.
1141  */
1142 static unsigned int
1143 rsa_get_nbits (gcry_sexp_t parms)
1144 {
1145   gcry_sexp_t l1;
1146   gcry_mpi_t n;
1147   unsigned int nbits;
1148
1149   l1 = gcry_sexp_find_token (parms, "n", 1);
1150   if (!l1)
1151     return 0; /* Parameter N not found.  */
1152
1153   n = gcry_sexp_nth_mpi (l1, 1, GCRYMPI_FMT_USG);
1154   gcry_sexp_release (l1);
1155   nbits = n? mpi_get_nbits (n) : 0;
1156   gcry_mpi_release (n);
1157   return nbits;
1158 }
1159
1160
1161 /* Compute a keygrip.  MD is the hash context which we are going to
1162    update.  KEYPARAM is an S-expression with the key parameters, this
1163    is usually a public key but may also be a secret key.  An example
1164    of such an S-expression is:
1165
1166       (rsa
1167         (n #00B...#)
1168         (e #010001#))
1169
1170    PKCS-15 says that for RSA only the modulus should be hashed -
1171    however, it is not clear whether this is meant to use the raw bytes
1172    (assuming this is an unsigned integer) or whether the DER required
1173    0 should be prefixed.  We hash the raw bytes.  */
1174 static gpg_err_code_t
1175 compute_keygrip (gcry_md_hd_t md, gcry_sexp_t keyparam)
1176 {
1177   gcry_sexp_t l1;
1178   const char *data;
1179   size_t datalen;
1180
1181   l1 = gcry_sexp_find_token (keyparam, "n", 1);
1182   if (!l1)
1183     return GPG_ERR_NO_OBJ;
1184
1185   data = gcry_sexp_nth_data (l1, 1, &datalen);
1186   if (!data)
1187     {
1188       gcry_sexp_release (l1);
1189       return GPG_ERR_NO_OBJ;
1190     }
1191
1192   gcry_md_write (md, data, datalen);
1193   gcry_sexp_release (l1);
1194
1195   return 0;
1196 }
1197
1198
1199
1200 \f
1201 /*
1202      Self-test section.
1203  */
1204
1205 static const char *
1206 selftest_sign_1024 (gcry_sexp_t pkey, gcry_sexp_t skey)
1207 {
1208   static const char sample_data[] =
1209     "(data (flags pkcs1)"
1210     " (hash sha1 #11223344556677889900aabbccddeeff10203040#))";
1211   static const char sample_data_bad[] =
1212     "(data (flags pkcs1)"
1213     " (hash sha1 #11223344556677889900aabbccddeeff80203040#))";
1214
1215   const char *errtxt = NULL;
1216   gcry_error_t err;
1217   gcry_sexp_t data = NULL;
1218   gcry_sexp_t data_bad = NULL;
1219   gcry_sexp_t sig = NULL;
1220
1221   err = gcry_sexp_sscan (&data, NULL,
1222                          sample_data, strlen (sample_data));
1223   if (!err)
1224     err = gcry_sexp_sscan (&data_bad, NULL,
1225                            sample_data_bad, strlen (sample_data_bad));
1226   if (err)
1227     {
1228       errtxt = "converting data failed";
1229       goto leave;
1230     }
1231
1232   err = gcry_pk_sign (&sig, data, skey);
1233   if (err)
1234     {
1235       errtxt = "signing failed";
1236       goto leave;
1237     }
1238   err = gcry_pk_verify (sig, data, pkey);
1239   if (err)
1240     {
1241       errtxt = "verify failed";
1242       goto leave;
1243     }
1244   err = gcry_pk_verify (sig, data_bad, pkey);
1245   if (gcry_err_code (err) != GPG_ERR_BAD_SIGNATURE)
1246     {
1247       errtxt = "bad signature not detected";
1248       goto leave;
1249     }
1250
1251
1252  leave:
1253   gcry_sexp_release (sig);
1254   gcry_sexp_release (data_bad);
1255   gcry_sexp_release (data);
1256   return errtxt;
1257 }
1258
1259
1260
1261 /* Given an S-expression ENCR_DATA of the form:
1262
1263    (enc-val
1264     (rsa
1265      (a a-value)))
1266
1267    as returned by gcry_pk_decrypt, return the the A-VALUE.  On error,
1268    return NULL.  */
1269 static gcry_mpi_t
1270 extract_a_from_sexp (gcry_sexp_t encr_data)
1271 {
1272   gcry_sexp_t l1, l2, l3;
1273   gcry_mpi_t a_value;
1274
1275   l1 = gcry_sexp_find_token (encr_data, "enc-val", 0);
1276   if (!l1)
1277     return NULL;
1278   l2 = gcry_sexp_find_token (l1, "rsa", 0);
1279   gcry_sexp_release (l1);
1280   if (!l2)
1281     return NULL;
1282   l3 = gcry_sexp_find_token (l2, "a", 0);
1283   gcry_sexp_release (l2);
1284   if (!l3)
1285     return NULL;
1286   a_value = gcry_sexp_nth_mpi (l3, 1, 0);
1287   gcry_sexp_release (l3);
1288
1289   return a_value;
1290 }
1291
1292
1293 static const char *
1294 selftest_encr_1024 (gcry_sexp_t pkey, gcry_sexp_t skey)
1295 {
1296   const char *errtxt = NULL;
1297   gcry_error_t err;
1298   const unsigned int nbits = 1000; /* Encrypt 1000 random bits.  */
1299   gcry_mpi_t plaintext = NULL;
1300   gcry_sexp_t plain = NULL;
1301   gcry_sexp_t encr  = NULL;
1302   gcry_mpi_t  ciphertext = NULL;
1303   gcry_sexp_t decr  = NULL;
1304   gcry_mpi_t  decr_plaintext = NULL;
1305   gcry_sexp_t tmplist = NULL;
1306
1307   /* Create plaintext.  The plaintext is actually a big integer number.  */
1308   plaintext = gcry_mpi_new (nbits);
1309   gcry_mpi_randomize (plaintext, nbits, GCRY_WEAK_RANDOM);
1310
1311   /* Put the plaintext into an S-expression.  */
1312   err = gcry_sexp_build (&plain, NULL,
1313                          "(data (flags raw) (value %m))", plaintext);
1314   if (err)
1315     {
1316       errtxt = "converting data failed";
1317       goto leave;
1318     }
1319
1320   /* Encrypt.  */
1321   err = gcry_pk_encrypt (&encr, plain, pkey);
1322   if (err)
1323     {
1324       errtxt = "encrypt failed";
1325       goto leave;
1326     }
1327
1328   /* Extraxt the ciphertext from the returned S-expression.  */
1329   /*gcry_sexp_dump (encr);*/
1330   ciphertext = extract_a_from_sexp (encr);
1331   if (!ciphertext)
1332     {
1333       errtxt = "gcry_pk_decrypt returned garbage";
1334       goto leave;
1335     }
1336
1337   /* Check that the ciphertext does no match the plaintext.  */
1338   /* _gcry_log_mpidump ("plaintext", plaintext); */
1339   /* _gcry_log_mpidump ("ciphertxt", ciphertext); */
1340   if (!gcry_mpi_cmp (plaintext, ciphertext))
1341     {
1342       errtxt = "ciphertext matches plaintext";
1343       goto leave;
1344     }
1345
1346   /* Decrypt.  */
1347   err = gcry_pk_decrypt (&decr, encr, skey);
1348   if (err)
1349     {
1350       errtxt = "decrypt failed";
1351       goto leave;
1352     }
1353
1354   /* Extract the decrypted data from the S-expression.  Note that the
1355      output of gcry_pk_decrypt depends on whether a flags lists occurs
1356      in its input data.  Because we passed the output of
1357      gcry_pk_encrypt directly to gcry_pk_decrypt, such a flag value
1358      won't be there as of today.  To be prepared for future changes we
1359      take care of it anyway.  */
1360   tmplist = gcry_sexp_find_token (decr, "value", 0);
1361   if (tmplist)
1362     decr_plaintext = gcry_sexp_nth_mpi (tmplist, 1, GCRYMPI_FMT_USG);
1363   else
1364     decr_plaintext = gcry_sexp_nth_mpi (decr, 0, GCRYMPI_FMT_USG);
1365   if (!decr_plaintext)
1366     {
1367       errtxt = "decrypt returned no plaintext";
1368       goto leave;
1369     }
1370
1371   /* Check that the decrypted plaintext matches the original  plaintext.  */
1372   if (gcry_mpi_cmp (plaintext, decr_plaintext))
1373     {
1374       errtxt = "mismatch";
1375       goto leave;
1376     }
1377
1378  leave:
1379   gcry_sexp_release (tmplist);
1380   gcry_mpi_release (decr_plaintext);
1381   gcry_sexp_release (decr);
1382   gcry_mpi_release (ciphertext);
1383   gcry_sexp_release (encr);
1384   gcry_sexp_release (plain);
1385   gcry_mpi_release (plaintext);
1386   return errtxt;
1387 }
1388
1389
1390 static gpg_err_code_t
1391 selftests_rsa (selftest_report_func_t report)
1392 {
1393   const char *what;
1394   const char *errtxt;
1395   gcry_error_t err;
1396   gcry_sexp_t skey = NULL;
1397   gcry_sexp_t pkey = NULL;
1398
1399   /* Convert the S-expressions into the internal representation.  */
1400   what = "convert";
1401   err = gcry_sexp_sscan (&skey, NULL,
1402                          sample_secret_key, strlen (sample_secret_key));
1403   if (!err)
1404     err = gcry_sexp_sscan (&pkey, NULL,
1405                            sample_public_key, strlen (sample_public_key));
1406   if (err)
1407     {
1408       errtxt = gcry_strerror (err);
1409       goto failed;
1410     }
1411
1412   what = "key consistency";
1413   err = gcry_pk_testkey (skey);
1414   if (err)
1415     {
1416       errtxt = gcry_strerror (err);
1417       goto failed;
1418     }
1419
1420   what = "sign";
1421   errtxt = selftest_sign_1024 (pkey, skey);
1422   if (errtxt)
1423     goto failed;
1424
1425   what = "encrypt";
1426   errtxt = selftest_encr_1024 (pkey, skey);
1427   if (errtxt)
1428     goto failed;
1429
1430   gcry_sexp_release (pkey);
1431   gcry_sexp_release (skey);
1432   return 0; /* Succeeded. */
1433
1434  failed:
1435   gcry_sexp_release (pkey);
1436   gcry_sexp_release (skey);
1437   if (report)
1438     report ("pubkey", GCRY_PK_RSA, what, errtxt);
1439   return GPG_ERR_SELFTEST_FAILED;
1440 }
1441
1442
1443 /* Run a full self-test for ALGO and return 0 on success.  */
1444 static gpg_err_code_t
1445 run_selftests (int algo, int extended, selftest_report_func_t report)
1446 {
1447   gpg_err_code_t ec;
1448
1449   (void)extended;
1450
1451   switch (algo)
1452     {
1453     case GCRY_PK_RSA:
1454       ec = selftests_rsa (report);
1455       break;
1456     default:
1457       ec = GPG_ERR_PUBKEY_ALGO;
1458       break;
1459
1460     }
1461   return ec;
1462 }
1463
1464
1465
1466 \f
1467 gcry_pk_spec_t _gcry_pubkey_spec_rsa =
1468   {
1469     GCRY_PK_RSA, { 0, 1 },
1470     (GCRY_PK_USAGE_SIGN | GCRY_PK_USAGE_ENCR),
1471     "RSA", rsa_names,
1472     "ne", "nedpqu", "a", "s", "n",
1473     rsa_generate,
1474     rsa_check_secret_key,
1475     rsa_encrypt,
1476     rsa_decrypt,
1477     rsa_sign,
1478     rsa_verify,
1479     rsa_get_nbits,
1480     run_selftests,
1481     compute_keygrip
1482   };