xref: /optee_os/lib/libmbedtls/mbedtls/library/ecdh.c (revision 817466cb476de705a8e3dabe1ef165fe27a18c2f)
1*817466cbSJens Wiklander /*
2*817466cbSJens Wiklander  *  Elliptic curve Diffie-Hellman
3*817466cbSJens Wiklander  *
4*817466cbSJens Wiklander  *  Copyright (C) 2006-2015, ARM Limited, All Rights Reserved
5*817466cbSJens Wiklander  *  SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
6*817466cbSJens Wiklander  *
7*817466cbSJens Wiklander  *  Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may
8*817466cbSJens Wiklander  *  not use this file except in compliance with the License.
9*817466cbSJens Wiklander  *  You may obtain a copy of the License at
10*817466cbSJens Wiklander  *
11*817466cbSJens Wiklander  *  http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
12*817466cbSJens Wiklander  *
13*817466cbSJens Wiklander  *  Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
14*817466cbSJens Wiklander  *  distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT
15*817466cbSJens Wiklander  *  WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
16*817466cbSJens Wiklander  *  See the License for the specific language governing permissions and
17*817466cbSJens Wiklander  *  limitations under the License.
18*817466cbSJens Wiklander  *
19*817466cbSJens Wiklander  *  This file is part of mbed TLS (https://tls.mbed.org)
20*817466cbSJens Wiklander  */
21*817466cbSJens Wiklander 
22*817466cbSJens Wiklander /*
23*817466cbSJens Wiklander  * References:
24*817466cbSJens Wiklander  *
25*817466cbSJens Wiklander  * SEC1 http://www.secg.org/index.php?action=secg,docs_secg
26*817466cbSJens Wiklander  * RFC 4492
27*817466cbSJens Wiklander  */
28*817466cbSJens Wiklander 
29*817466cbSJens Wiklander #if !defined(MBEDTLS_CONFIG_FILE)
30*817466cbSJens Wiklander #include "mbedtls/config.h"
31*817466cbSJens Wiklander #else
32*817466cbSJens Wiklander #include MBEDTLS_CONFIG_FILE
33*817466cbSJens Wiklander #endif
34*817466cbSJens Wiklander 
35*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECDH_C)
36*817466cbSJens Wiklander 
37*817466cbSJens Wiklander #include "mbedtls/ecdh.h"
38*817466cbSJens Wiklander 
39*817466cbSJens Wiklander #include <string.h>
40*817466cbSJens Wiklander 
41*817466cbSJens Wiklander /*
42*817466cbSJens Wiklander  * Generate public key: simple wrapper around mbedtls_ecp_gen_keypair
43*817466cbSJens Wiklander  */
44*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecdh_gen_public( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_mpi *d, mbedtls_ecp_point *Q,
45*817466cbSJens Wiklander                      int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
46*817466cbSJens Wiklander                      void *p_rng )
47*817466cbSJens Wiklander {
48*817466cbSJens Wiklander     return mbedtls_ecp_gen_keypair( grp, d, Q, f_rng, p_rng );
49*817466cbSJens Wiklander }
50*817466cbSJens Wiklander 
51*817466cbSJens Wiklander /*
52*817466cbSJens Wiklander  * Compute shared secret (SEC1 3.3.1)
53*817466cbSJens Wiklander  */
54*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecdh_compute_shared( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_mpi *z,
55*817466cbSJens Wiklander                          const mbedtls_ecp_point *Q, const mbedtls_mpi *d,
56*817466cbSJens Wiklander                          int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
57*817466cbSJens Wiklander                          void *p_rng )
58*817466cbSJens Wiklander {
59*817466cbSJens Wiklander     int ret;
60*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point P;
61*817466cbSJens Wiklander 
62*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_init( &P );
63*817466cbSJens Wiklander 
64*817466cbSJens Wiklander     /*
65*817466cbSJens Wiklander      * Make sure Q is a valid pubkey before using it
66*817466cbSJens Wiklander      */
67*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_check_pubkey( grp, Q ) );
68*817466cbSJens Wiklander 
69*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul( grp, &P, d, Q, f_rng, p_rng ) );
70*817466cbSJens Wiklander 
71*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_ecp_is_zero( &P ) )
72*817466cbSJens Wiklander     {
73*817466cbSJens Wiklander         ret = MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA;
74*817466cbSJens Wiklander         goto cleanup;
75*817466cbSJens Wiklander     }
76*817466cbSJens Wiklander 
77*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( z, &P.X ) );
78*817466cbSJens Wiklander 
79*817466cbSJens Wiklander cleanup:
80*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &P );
81*817466cbSJens Wiklander 
82*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
83*817466cbSJens Wiklander }
84*817466cbSJens Wiklander 
85*817466cbSJens Wiklander /*
86*817466cbSJens Wiklander  * Initialize context
87*817466cbSJens Wiklander  */
88*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_ecdh_init( mbedtls_ecdh_context *ctx )
89*817466cbSJens Wiklander {
90*817466cbSJens Wiklander     memset( ctx, 0, sizeof( mbedtls_ecdh_context ) );
91*817466cbSJens Wiklander }
92*817466cbSJens Wiklander 
93*817466cbSJens Wiklander /*
94*817466cbSJens Wiklander  * Free context
95*817466cbSJens Wiklander  */
96*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_ecdh_free( mbedtls_ecdh_context *ctx )
97*817466cbSJens Wiklander {
98*817466cbSJens Wiklander     if( ctx == NULL )
99*817466cbSJens Wiklander         return;
100*817466cbSJens Wiklander 
101*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group_free( &ctx->grp );
102*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &ctx->Q   );
103*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &ctx->Qp  );
104*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &ctx->Vi  );
105*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &ctx->Vf  );
106*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &ctx->d  );
107*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &ctx->z  );
108*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &ctx->_d );
109*817466cbSJens Wiklander }
110*817466cbSJens Wiklander 
111*817466cbSJens Wiklander /*
112*817466cbSJens Wiklander  * Setup and write the ServerKeyExhange parameters (RFC 4492)
113*817466cbSJens Wiklander  *      struct {
114*817466cbSJens Wiklander  *          ECParameters    curve_params;
115*817466cbSJens Wiklander  *          ECPoint         public;
116*817466cbSJens Wiklander  *      } ServerECDHParams;
117*817466cbSJens Wiklander  */
118*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecdh_make_params( mbedtls_ecdh_context *ctx, size_t *olen,
119*817466cbSJens Wiklander                       unsigned char *buf, size_t blen,
120*817466cbSJens Wiklander                       int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
121*817466cbSJens Wiklander                       void *p_rng )
122*817466cbSJens Wiklander {
123*817466cbSJens Wiklander     int ret;
124*817466cbSJens Wiklander     size_t grp_len, pt_len;
125*817466cbSJens Wiklander 
126*817466cbSJens Wiklander     if( ctx == NULL || ctx->grp.pbits == 0 )
127*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
128*817466cbSJens Wiklander 
129*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecdh_gen_public( &ctx->grp, &ctx->d, &ctx->Q, f_rng, p_rng ) )
130*817466cbSJens Wiklander                 != 0 )
131*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
132*817466cbSJens Wiklander 
133*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_tls_write_group( &ctx->grp, &grp_len, buf, blen ) )
134*817466cbSJens Wiklander                 != 0 )
135*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
136*817466cbSJens Wiklander 
137*817466cbSJens Wiklander     buf += grp_len;
138*817466cbSJens Wiklander     blen -= grp_len;
139*817466cbSJens Wiklander 
140*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_tls_write_point( &ctx->grp, &ctx->Q, ctx->point_format,
141*817466cbSJens Wiklander                                      &pt_len, buf, blen ) ) != 0 )
142*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
143*817466cbSJens Wiklander 
144*817466cbSJens Wiklander     *olen = grp_len + pt_len;
145*817466cbSJens Wiklander     return( 0 );
146*817466cbSJens Wiklander }
147*817466cbSJens Wiklander 
148*817466cbSJens Wiklander /*
149*817466cbSJens Wiklander  * Read the ServerKeyExhange parameters (RFC 4492)
150*817466cbSJens Wiklander  *      struct {
151*817466cbSJens Wiklander  *          ECParameters    curve_params;
152*817466cbSJens Wiklander  *          ECPoint         public;
153*817466cbSJens Wiklander  *      } ServerECDHParams;
154*817466cbSJens Wiklander  */
155*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecdh_read_params( mbedtls_ecdh_context *ctx,
156*817466cbSJens Wiklander                       const unsigned char **buf, const unsigned char *end )
157*817466cbSJens Wiklander {
158*817466cbSJens Wiklander     int ret;
159*817466cbSJens Wiklander 
160*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_tls_read_group( &ctx->grp, buf, end - *buf ) ) != 0 )
161*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
162*817466cbSJens Wiklander 
163*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_tls_read_point( &ctx->grp, &ctx->Qp, buf, end - *buf ) )
164*817466cbSJens Wiklander                 != 0 )
165*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
166*817466cbSJens Wiklander 
167*817466cbSJens Wiklander     return( 0 );
168*817466cbSJens Wiklander }
169*817466cbSJens Wiklander 
170*817466cbSJens Wiklander /*
171*817466cbSJens Wiklander  * Get parameters from a keypair
172*817466cbSJens Wiklander  */
173*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecdh_get_params( mbedtls_ecdh_context *ctx, const mbedtls_ecp_keypair *key,
174*817466cbSJens Wiklander                      mbedtls_ecdh_side side )
175*817466cbSJens Wiklander {
176*817466cbSJens Wiklander     int ret;
177*817466cbSJens Wiklander 
178*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_group_copy( &ctx->grp, &key->grp ) ) != 0 )
179*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
180*817466cbSJens Wiklander 
181*817466cbSJens Wiklander     /* If it's not our key, just import the public part as Qp */
182*817466cbSJens Wiklander     if( side == MBEDTLS_ECDH_THEIRS )
183*817466cbSJens Wiklander         return( mbedtls_ecp_copy( &ctx->Qp, &key->Q ) );
184*817466cbSJens Wiklander 
185*817466cbSJens Wiklander     /* Our key: import public (as Q) and private parts */
186*817466cbSJens Wiklander     if( side != MBEDTLS_ECDH_OURS )
187*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
188*817466cbSJens Wiklander 
189*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_copy( &ctx->Q, &key->Q ) ) != 0 ||
190*817466cbSJens Wiklander         ( ret = mbedtls_mpi_copy( &ctx->d, &key->d ) ) != 0 )
191*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
192*817466cbSJens Wiklander 
193*817466cbSJens Wiklander     return( 0 );
194*817466cbSJens Wiklander }
195*817466cbSJens Wiklander 
196*817466cbSJens Wiklander /*
197*817466cbSJens Wiklander  * Setup and export the client public value
198*817466cbSJens Wiklander  */
199*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecdh_make_public( mbedtls_ecdh_context *ctx, size_t *olen,
200*817466cbSJens Wiklander                       unsigned char *buf, size_t blen,
201*817466cbSJens Wiklander                       int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
202*817466cbSJens Wiklander                       void *p_rng )
203*817466cbSJens Wiklander {
204*817466cbSJens Wiklander     int ret;
205*817466cbSJens Wiklander 
206*817466cbSJens Wiklander     if( ctx == NULL || ctx->grp.pbits == 0 )
207*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
208*817466cbSJens Wiklander 
209*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecdh_gen_public( &ctx->grp, &ctx->d, &ctx->Q, f_rng, p_rng ) )
210*817466cbSJens Wiklander                 != 0 )
211*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
212*817466cbSJens Wiklander 
213*817466cbSJens Wiklander     return mbedtls_ecp_tls_write_point( &ctx->grp, &ctx->Q, ctx->point_format,
214*817466cbSJens Wiklander                                 olen, buf, blen );
215*817466cbSJens Wiklander }
216*817466cbSJens Wiklander 
217*817466cbSJens Wiklander /*
218*817466cbSJens Wiklander  * Parse and import the client's public value
219*817466cbSJens Wiklander  */
220*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecdh_read_public( mbedtls_ecdh_context *ctx,
221*817466cbSJens Wiklander                       const unsigned char *buf, size_t blen )
222*817466cbSJens Wiklander {
223*817466cbSJens Wiklander     int ret;
224*817466cbSJens Wiklander     const unsigned char *p = buf;
225*817466cbSJens Wiklander 
226*817466cbSJens Wiklander     if( ctx == NULL )
227*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
228*817466cbSJens Wiklander 
229*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_tls_read_point( &ctx->grp, &ctx->Qp, &p, blen ) ) != 0 )
230*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
231*817466cbSJens Wiklander 
232*817466cbSJens Wiklander     if( (size_t)( p - buf ) != blen )
233*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
234*817466cbSJens Wiklander 
235*817466cbSJens Wiklander     return( 0 );
236*817466cbSJens Wiklander }
237*817466cbSJens Wiklander 
238*817466cbSJens Wiklander /*
239*817466cbSJens Wiklander  * Derive and export the shared secret
240*817466cbSJens Wiklander  */
241*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecdh_calc_secret( mbedtls_ecdh_context *ctx, size_t *olen,
242*817466cbSJens Wiklander                       unsigned char *buf, size_t blen,
243*817466cbSJens Wiklander                       int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
244*817466cbSJens Wiklander                       void *p_rng )
245*817466cbSJens Wiklander {
246*817466cbSJens Wiklander     int ret;
247*817466cbSJens Wiklander 
248*817466cbSJens Wiklander     if( ctx == NULL )
249*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
250*817466cbSJens Wiklander 
251*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecdh_compute_shared( &ctx->grp, &ctx->z, &ctx->Qp, &ctx->d,
252*817466cbSJens Wiklander                                      f_rng, p_rng ) ) != 0 )
253*817466cbSJens Wiklander     {
254*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
255*817466cbSJens Wiklander     }
256*817466cbSJens Wiklander 
257*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_size( &ctx->z ) > blen )
258*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
259*817466cbSJens Wiklander 
260*817466cbSJens Wiklander     *olen = ctx->grp.pbits / 8 + ( ( ctx->grp.pbits % 8 ) != 0 );
261*817466cbSJens Wiklander     return mbedtls_mpi_write_binary( &ctx->z, buf, *olen );
262*817466cbSJens Wiklander }
263*817466cbSJens Wiklander 
264*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECDH_C */
265