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267
  
 
//! The Digital Signature Algorithm (aka DSS, Digital Signature Standard). 
 
#pike __REAL_VERSION__ 
#pragma strict_types 
#require constant(Crypto.Random) 
 
protected Gmp.mpz p; // Modulo 
protected Gmp.mpz q; // Group order 
protected Gmp.mpz g; // Generator 
 
protected Gmp.mpz y; // Public key 
protected Gmp.mpz x; // Private key 
 
function(int(0..):string) random = Crypto.Random.random_string; 
 
 
// Accessors 
 
Gmp.mpz get_p() { return p; } //! Returns the modulo. 
Gmp.mpz get_q() { return q; } //! Returns the group order. 
Gmp.mpz get_g() { return g; } //! Returns the generator. 
Gmp.mpz get_y() { return y; } //! Returns the public key. 
Gmp.mpz get_x() { return x; } //! Returns the private key. 
 
 
//! Sets the public key in this DSA object. 
this_program set_public_key(Gmp.mpz p_, Gmp.mpz q_, Gmp.mpz g_, Gmp.mpz y_) 
{ 
  p = p_; q = q_; g = g_; y = y_; 
  return this; 
} 
 
//! Sets the private key in this DSA object. 
this_program set_private_key(Gmp.mpz secret) 
{ 
  x = secret; 
  return this; 
} 
 
//! Sets the random function, used to generate keys and parameters, to 
//! the function @[r]. Default is @[Crypto.Random.random_string]. 
this_program set_random(function(int(0..):string) r) 
{ 
  random = r; 
  return this; 
} 
 
//! Makes a DSA hash of the messge @[msg]. 
Gmp.mpz hash(string msg) 
{ 
  return [object(Gmp.mpz)](Gmp.mpz(Crypto.SHA1.hash([string(8bit)]msg), 256) % q); 
} 
 
protected Gmp.mpz random_number(Gmp.mpz n) 
{ 
  return [object(Gmp.mpz)](Gmp.mpz(random( [int(0..)](q->size() + 10 / 8)), 256) % n); 
} 
 
protected Gmp.mpz random_exponent() 
{ 
  return [object(Gmp.mpz)](random_number([object(Gmp.mpz)](q - 1)) + 1); 
} 
 
//! Sign the message @[h]. Returns the signature as two @[Gmp.mpz] 
//! objects. 
array(Gmp.mpz) raw_sign(Gmp.mpz h, void|Gmp.mpz k) 
{ 
  if(!k) k = random_exponent(); 
 
  Gmp.mpz r = [object(Gmp.mpz)](g->powm(k, p) % q); 
  Gmp.mpz s = [object(Gmp.mpz)]((k->invert(q) * (h + x*r)) % q); 
 
  return ({ r, s }); 
} 
 
//! Verify the signature @[r],@[s] against the message @[h]. 
int(0..1) raw_verify(Gmp.mpz h, Gmp.mpz r, Gmp.mpz s) 
{ 
  Gmp.mpz w; 
  if (catch 
      { 
        w = s->invert(q); 
      }) 
    /* Non-invertible */ 
    return 0; 
 
  /* The inner %q's are redundant, as g^q == y^q == 1 (mod p) */ 
  return r == (g->powm( [object(Gmp.mpz)](w * h % q), p) * 
               y->powm( [object(Gmp.mpz)](w * r % q), p) % p) % q; 
} 
 
//! Make a RSA ref signature of message @[msg]. 
string sign_rsaref(string msg) 
{ 
  [Gmp.mpz r, Gmp.mpz s] = raw_sign(hash(msg)); 
 
  return sprintf("%'\0'20s%'\0'20s", r->digits(256), s->digits(256)); 
} 
 
//! Verify a RSA ref signature @[s] of message @[msg]. 
int(0..1) verify_rsaref(string msg, string s) 
{ 
  if (sizeof(s) != 40) 
    return 0; 
 
  return raw_verify(hash(msg), 
                    Gmp.mpz(s[..19], 256), 
                    Gmp.mpz(s[20..], 256)); 
} 
 
//! Make an SSL signature of message @[msg]. 
string sign_ssl(string msg) 
{ 
  return Standards.ASN1.Types.Sequence( 
    Array.map(raw_sign(hash(msg)), 
              Standards.ASN1.Types.Integer))->get_der(); 
} 
 
//! Verify an SSL signature @[s] of message @[msg]. 
int(0..1) verify_ssl(string msg, string s) 
{ 
#define Object Standards.ASN1.Types.Object 
  Object a = Standards.ASN1.Decode.simple_der_decode([string(8bit)]s); 
 
  if (!a 
      || (a->type_name != "SEQUENCE") 
      || (sizeof([array]a->elements) != 2) 
      || (sizeof( ([array(object(Object))]a->elements)->type_name - 
                  ({ "INTEGER" })))) 
    return 0; 
 
  return raw_verify(hash(msg), 
                    [object(Gmp.mpz)]([array(object(Object))]a->elements)[0]-> 
                      value, 
                    [object(Gmp.mpz)]([array(object(Object))]a->elements)[1]-> 
                      value); 
} 
 
 
#define SEED_LENGTH 20 
 
protected string nist_hash(Gmp.mpz x) 
{ 
  string s = x->digits(256); 
  return Crypto.SHA1.hash([string(8bit)]s[sizeof(s) - SEED_LENGTH..]); 
} 
 
//! The (slow) NIST method of generating a DSA prime pair. Algorithm 
//! 4.56 of Handbook of Applied Cryptography. 
array(Gmp.mpz) nist_primes(int l) 
{ 
  if ( (l < 0) || (l > 8) ) 
    error( "Unsupported key size.\n" ); 
 
  int L = 512 + 64 * l; 
 
  int n = (L-1) / 160; 
  //  int b = (L-1) % 160; 
 
  for (;;) 
  { 
    /* Generate q */ 
    string seed = random(SEED_LENGTH); 
    Gmp.mpz s = Gmp.mpz(seed, 256); 
 
    string h = nist_hash(s) ^ nist_hash( [object(Gmp.mpz)](s + 1) ); 
 
    h = sprintf("%c%s%c", h[0] | 0x80, h[1..<1], h[-1] | 1); 
 
    Gmp.mpz q = Gmp.mpz(h, 256); 
 
    if (q->small_factor() || !q->probably_prime_p()) 
      continue; 
 
    /* q is a prime, with overwelming probability. */ 
 
    int i, j; 
 
    for (i = 0, j = 2; i < 4096; i++, j += n+1) 
    { 
      string buffer = ""; 
      int k; 
 
      for (k = 0; k<= n; k++) 
        buffer = nist_hash( [object(Gmp.mpz)](s + j + k) ) + buffer; 
 
      buffer = buffer[sizeof(buffer) - L/8 ..]; 
      buffer = sprintf("%c%s", buffer[0] | 0x80, buffer[1..]); 
 
      Gmp.mpz p = Gmp.mpz(buffer, 256); 
 
      p -= p % (2 * q) - 1; 
 
      if (!p->small_factor() && p->probably_prime_p()) 
      { 
        /* Done */ 
        return ({ p, q }); 
      } 
    } 
  } 
} 
 
protected Gmp.mpz find_generator(Gmp.mpz p, Gmp.mpz q) 
{ 
  Gmp.mpz e = [object(Gmp.mpz)]((p - 1) / q); 
  Gmp.mpz g; 
 
  do 
  { 
    /* A random number in { 2, 3, ... p - 2 } */ 
    g = ([object(Gmp.mpz)](random_number( [object(Gmp.mpz)](p-3) ) + 2)) 
      /* Exponentiate to get an element of order 1 or q */ 
      ->powm(e, p); 
  } 
  while (g == 1); 
 
  return g; 
} 
 
//! Generate key parameters using @[nist_primes]. 
this_program generate_parameters(int bits) 
{ 
  if (bits % 64) 
    error( "Unsupported key size.\n" ); 
 
  [p, q] = nist_primes(bits / 64 - 8); 
 
  if (p % q != 1) 
    error( "Internal error.\n" ); 
 
  if (q->size() != 160) 
    error( "Internal error.\n" ); 
 
  g = find_generator(p, q); 
 
  if ( (g == 1) || (g->powm(q, p) != 1)) 
    error( "Internal error.\n" ); 
 
  return this; 
} 
 
//! Generates a public/private key pair. Needs the public parameters 
//! p, q and g set, either through @[set_public_key] or 
//! @[generate_parameters]. 
this_program generate_key() 
{ 
  /* x in { 2, 3, ... q - 1 } */ 
  if(!p || !q || !g) error("Public parameters not set..\n"); 
  x = [object(Gmp.mpz)](random_number( [object(Gmp.mpz)](q-2) ) + 2); 
  y = g->powm(x, p); 
 
  return this; 
} 
 
//! Compares the public key in this object with that in the provided 
//! @[DSA] object. 
int(0..1) public_key_equal (.DSA dsa) 
{ 
  return (p == dsa->get_p()) && (q == dsa->get_q()) && 
    (g == dsa->get_g()) && (y == dsa->get_y()); 
} 
 
//! Returns the string @expr{"DSA"@}. 
string name() { return "DSA"; }