crypto/bn/bn_mont.c

   1 /* crypto/bn/bn_mont.c */
   2 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This package is an SSL implementation written
   6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   8  *
   9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
  10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  15  *
  16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  17  * the code are not to be removed.
  18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  19  * as the author of the parts of the library used.
  20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  22  *
  23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  24  * modification, are permitted provided that the following conditions
  25  * are met:
  26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  32  *    must display the following acknowledgement:
  33  *    "This product includes cryptographic software written by
  34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  36  *    being used are not cryptographic related :-).
  37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  40  *
  41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  51  * SUCH DAMAGE.
  52  *
  53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  55  * copied and put under another distribution licence
  56  * [including the GNU Public Licence.]
  57  */
  58 /* ====================================================================
  59  * Copyright (c) 1998-2006 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
  60  *
  61  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  62  * modification, are permitted provided that the following conditions
  63  * are met:
  64  *
  65  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  66  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  67  *
  68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  70  *    the documentation and/or other materials provided with the
  71  *    distribution.
  72  *
  73  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  74  *    software must display the following acknowledgment:
  75  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  76  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
  77  *
  78  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  79  *    endorse or promote products derived from this software without
  80  *    prior written permission. For written permission, please contact
  81  *    openssl-core@openssl.org.
  82  *
  83  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  84  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  85  *    permission of the OpenSSL Project.
  86  *
  87  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  88  *    acknowledgment:
  89  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  90  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
  91  *
  92  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  93  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  94  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  95  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  96  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  97  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  98  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  99  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
 100  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
 101  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
 102  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
 103  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 104  * ====================================================================
 105  *
 106  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
 107  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
 108  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
 109  *
 110  */
 111
 112 /*
 113  * Details about Montgomery multiplication algorithms can be found at
 114  * http://security.ece.orst.edu/publications.html, e.g.
 115  * http://security.ece.orst.edu/koc/papers/j37acmon.pdf and
 116  * sections 3.8 and 4.2 in http://security.ece.orst.edu/koc/papers/r01rsasw.pdf
 117  */
 118
 119 #include <stdio.h>
 120 #include "cryptlib.h"
 121 #include "bn_lcl.h"
 122
 123 #define MONT_WORD /* use the faster word-based algorithm */
 124
 125 #if defined(MONT_WORD) && defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32)
 126 static int BN_from_montgomery_word(BIGNUM *ret, BIGNUM *r, BN_MONT_CTX *mont);
 127 #endif
 128
 129
 130
 131 int BN_mod_mul_montgomery(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 132                           BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx)
 133         {
 134         BIGNUM *tmp;
 135         int ret=0;
 136 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && defined(MONT_WORD)
 137         int num = mont->N.top;
 138
 139         if (num>1 && a->top==num && b->top==num)
 140                 {
 141                 if (bn_wexpand(r,num) == NULL) return(0);
 142 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32) /* non-default compile */
 143                 if (bn_mul_mont(r->d,a->d,b->d,mont->N.d,mont->n0,num))
 144 #else
 145                 if (bn_mul_mont(r->d,a->d,b->d,mont->N.d,&mont->n0,num))
 146 #endif
 147                         {
 148                         r->neg = a->neg^b->neg;
 149                         r->top = num;
 150                         bn_correct_top(r);
 151                         return(1);
 152                         }
 153                 }
 154 #endif
 155
 156         BN_CTX_start(ctx);
 157         tmp = BN_CTX_get(ctx);
 158         if (tmp == NULL) goto err;
 159
 160         bn_check_top(tmp);
 161         if (a == b)
 162                 {
 163                 if (!BN_sqr(tmp,a,ctx)) goto err;
 164                 }
 165         else
 166                 {
 167                 if (!BN_mul(tmp,a,b,ctx)) goto err;
 168                 }
 169         /* reduce from aRR to aR */
 170 #if defined(MONT_WORD) && defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32)
 171         if (!BN_from_montgomery_word(r,tmp,mont)) goto err;
 172 #else
 173         if (!BN_from_montgomery(r,tmp,mont,ctx)) goto err;
 174 #endif
 175         bn_check_top(r);
 176         ret=1;
 177 err:
 178         BN_CTX_end(ctx);
 179         return(ret);
 180         }
 181
 182 #if defined(MONT_WORD) && defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32)
 183 static int BN_from_montgomery_word(BIGNUM *ret, BIGNUM *r, BN_MONT_CTX *mont)
 184         {
 185         BIGNUM *n;
 186         BN_ULONG *ap,*np,*rp,n0,v,*nrp;
 187         int al,nl,max,i,x,ri;
 188
 189         n= &(mont->N);
 190         /* mont->ri is the size of mont->N in bits (rounded up
 191            to the word size) */
 192         al=ri=mont->ri/BN_BITS2;
 193
 194         nl=n->top;
 195         if ((al == 0) || (nl == 0)) { ret->top=0; return(1); }
 196
 197         max=(nl+al+1); /* allow for overflow (no?) XXX */
 198         if (bn_wexpand(r,max) == NULL) return(0);
 199
 200         r->neg^=n->neg;
 201         np=n->d;
 202         rp=r->d;
 203         nrp= &(r->d[nl]);
 204
 205         /* clear the top words of T */
 206         for (i=r->top; i<max; i++) /* memset? XXX */
 207                 r->d[i]=0;
 208
 209         r->top=max;
 210         n0=mont->n0[0];
 211
 212 #ifdef BN_COUNT
 213         fprintf(stderr,"word BN_from_montgomery_word %d * %d\n",nl,nl);
 214 #endif
 215         for (i=0; i<nl; i++)
 216                 {
 217 #ifdef __TANDEM
 218                 {
 219                    long long t1;
 220                    long long t2;
 221                    long long t3;
 222                    t1 = rp[0] * (n0 & 0177777);
 223                    t2 = 037777600000l;
 224                    t2 = n0 & t2;
 225                    t3 = rp[0] & 0177777;
 226                    t2 = (t3 * t2) & BN_MASK2;
 227                    t1 = t1 + t2;
 228                    v=bn_mul_add_words(rp,np,nl,(BN_ULONG) t1);
 229                 }
 230 #else
 231                 v=bn_mul_add_words(rp,np,nl,(rp[0]*n0)&BN_MASK2);
 232 #endif
 233                 nrp++;
 234                 rp++;
 235                 if (((nrp[-1]+=v)&BN_MASK2) >= v)
 236                         continue;
 237                 else
 238                         {
 239                         if (((++nrp[0])&BN_MASK2) != 0) continue;
 240                         if (((++nrp[1])&BN_MASK2) != 0) continue;
 241                         for (x=2; (((++nrp[x])&BN_MASK2) == 0); x++) ;
 242                         }
 243                 }
 244         bn_correct_top(r);
 245
 246         /* mont->ri will be a multiple of the word size and below code
 247          * is kind of BN_rshift(ret,r,mont->ri) equivalent */
 248         if (r->top <= ri)
 249                 {
 250                 ret->top=0;
 251                 return(1);
 252                 }
 253         al=r->top-ri;
 254
 255         if (bn_wexpand(ret,ri) == NULL) return(0);
 256         x=0-(((al-ri)>>(sizeof(al)*8-1))&1);
 257         ret->top=x=(ri&~x)|(al&x);      /* min(ri,al) */
 258         ret->neg=r->neg;
 259
 260         rp=ret->d;
 261         ap=&(r->d[ri]);
 262
 263         {
 264         size_t m1,m2;
 265
 266         v=bn_sub_words(rp,ap,np,ri);
 267         /* this ----------------^^ works even in al<ri case
 268          * thanks to zealous zeroing of top of the vector in the
 269          * beginning. */
 270
 271         /* if (al==ri && !v) || al>ri) nrp=rp; else nrp=ap; */
 272         /* in other words if subtraction result is real, then
 273          * trick unconditional memcpy below to perform in-place
 274          * "refresh" instead of actual copy. */
 275         m1=0-(size_t)(((al-ri)>>(sizeof(al)*8-1))&1);   /* al<ri */
 276         m2=0-(size_t)(((ri-al)>>(sizeof(al)*8-1))&1);   /* al>ri */
 277         m1|=m2;                 /* (al!=ri) */
 278         m1|=(0-(size_t)v);      /* (al!=ri || v) */
 279         m1&=~m2;                /* (al!=ri || v) && !al>ri */
 280         nrp=(BN_ULONG *)(((size_t)rp&~m1)|((size_t)ap&m1));
 281         }
 282
 283         /* 'i<ri' is chosen to eliminate dependency on input data, even
 284          * though it results in redundant copy in al<ri case. */
 285         for (i=0,ri-=4; i<ri; i+=4)
 286                 {
 287                 BN_ULONG t1,t2,t3,t4;
 288
 289                 t1=nrp[i+0];
 290                 t2=nrp[i+1];
 291                 t3=nrp[i+2];    ap[i+0]=0;
 292                 t4=nrp[i+3];    ap[i+1]=0;
 293                 rp[i+0]=t1;     ap[i+2]=0;
 294                 rp[i+1]=t2;     ap[i+3]=0;
 295                 rp[i+2]=t3;
 296                 rp[i+3]=t4;
 297                 }
 298         for (ri+=4; i<ri; i++)
 299                 rp[i]=nrp[i], ap[i]=0;
 300         bn_correct_top(r);
 301         bn_correct_top(ret);
 302         bn_check_top(ret);
 303
 304         return(1);
 305         }
 306
 307 int BN_from_montgomery(BIGNUM *ret, const BIGNUM *a, BN_MONT_CTX *mont,
 308              BN_CTX *ctx)
 309         {
 310         int retn=0;
 311         BIGNUM *t;
 312
 313         BN_CTX_start(ctx);
 314         if ((t = BN_CTX_get(ctx)) && BN_copy(t,a))
 315                 retn = BN_from_montgomery_word(ret,t,mont);
 316         BN_CTX_end(ctx);
 317         return retn;
 318         }
 319 #else
 320
 321 int BN_from_montgomery(BIGNUM *ret, const BIGNUM *a, BN_MONT_CTX *mont,
 322              BN_CTX *ctx)
 323         {
 324         int retn=0;
 325
 326 #ifdef MONT_WORD
 327         BIGNUM *n,*r;
 328         BN_ULONG *ap,*np,*rp,n0,v,*nrp;
 329         int al,nl,max,i,x,ri;
 330
 331         BN_CTX_start(ctx);
 332         if ((r = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
 333
 334         if (!BN_copy(r,a)) goto err;
 335         n= &(mont->N);
 336
 337         ap=a->d;
 338         /* mont->ri is the size of mont->N in bits (rounded up
 339            to the word size) */
 340         al=ri=mont->ri/BN_BITS2;
 341
 342         nl=n->top;
 343         if ((al == 0) || (nl == 0)) { r->top=0; return(1); }
 344
 345         max=(nl+al+1); /* allow for overflow (no?) XXX */
 346         if (bn_wexpand(r,max) == NULL) goto err;
 347
 348         r->neg=a->neg^n->neg;
 349         np=n->d;
 350         rp=r->d;
 351         nrp= &(r->d[nl]);
 352
 353         /* clear the top words of T */
 354 #if 1
 355         for (i=r->top; i<max; i++) /* memset? XXX */
 356                 r->d[i]=0;
 357 #else
 358         memset(&(r->d[r->top]),0,(max-r->top)*sizeof(BN_ULONG));
 359 #endif
 360
 361         r->top=max;
 362         n0=mont->n0;
 363
 364 #ifdef BN_COUNT
 365         fprintf(stderr,"word BN_from_montgomery %d * %d\n",nl,nl);
 366 #endif
 367         for (i=0; i<nl; i++)
 368                 {
 369 #ifdef __TANDEM
 370                 {
 371                    long long t1;
 372                    long long t2;
 373                    long long t3;
 374                    t1 = rp[0] * (n0 & 0177777);
 375                    t2 = 037777600000l;
 376                    t2 = n0 & t2;
 377                    t3 = rp[0] & 0177777;
 378                    t2 = (t3 * t2) & BN_MASK2;
 379                    t1 = t1 + t2;
 380                    v=bn_mul_add_words(rp,np,nl,(BN_ULONG) t1);
 381                 }
 382 #else
 383                 v=bn_mul_add_words(rp,np,nl,(rp[0]*n0)&BN_MASK2);
 384 #endif
 385                 nrp++;
 386                 rp++;
 387                 if (((nrp[-1]+=v)&BN_MASK2) >= v)
 388                         continue;
 389                 else
 390                         {
 391                         if (((++nrp[0])&BN_MASK2) != 0) continue;
 392                         if (((++nrp[1])&BN_MASK2) != 0) continue;
 393                         for (x=2; (((++nrp[x])&BN_MASK2) == 0); x++) ;
 394                         }
 395                 }
 396         bn_correct_top(r);
 397
 398         /* mont->ri will be a multiple of the word size and below code
 399          * is kind of BN_rshift(ret,r,mont->ri) equivalent */
 400         if (r->top <= ri)
 401                 {
 402                 ret->top=0;
 403                 retn=1;
 404                 goto err;
 405                 }
 406         al=r->top-ri;
 407
 408 # define BRANCH_FREE 1
 409 # if BRANCH_FREE
 410         if (bn_wexpand(ret,ri) == NULL) goto err;
 411         x=0-(((al-ri)>>(sizeof(al)*8-1))&1);
 412         ret->top=x=(ri&~x)|(al&x);      /* min(ri,al) */
 413         ret->neg=r->neg;
 414
 415         rp=ret->d;
 416         ap=&(r->d[ri]);
 417
 418         {
 419         size_t m1,m2;
 420
 421         v=bn_sub_words(rp,ap,np,ri);
 422         /* this ----------------^^ works even in al<ri case
 423          * thanks to zealous zeroing of top of the vector in the
 424          * beginning. */
 425
 426         /* if (al==ri && !v) || al>ri) nrp=rp; else nrp=ap; */
 427         /* in other words if subtraction result is real, then
 428          * trick unconditional memcpy below to perform in-place
 429          * "refresh" instead of actual copy. */
 430         m1=0-(size_t)(((al-ri)>>(sizeof(al)*8-1))&1);   /* al<ri */
 431         m2=0-(size_t)(((ri-al)>>(sizeof(al)*8-1))&1);   /* al>ri */
 432         m1|=m2;                 /* (al!=ri) */
 433         m1|=(0-(size_t)v);      /* (al!=ri || v) */
 434         m1&=~m2;                /* (al!=ri || v) && !al>ri */
 435         nrp=(BN_ULONG *)(((size_t)rp&~m1)|((size_t)ap&m1));
 436         }
 437
 438         /* 'i<ri' is chosen to eliminate dependency on input data, even
 439          * though it results in redundant copy in al<ri case. */
 440         for (i=0,ri-=4; i<ri; i+=4)
 441                 {
 442                 BN_ULONG t1,t2,t3,t4;
 443
 444                 t1=nrp[i+0];
 445                 t2=nrp[i+1];
 446                 t3=nrp[i+2];    ap[i+0]=0;
 447                 t4=nrp[i+3];    ap[i+1]=0;
 448                 rp[i+0]=t1;     ap[i+2]=0;
 449                 rp[i+1]=t2;     ap[i+3]=0;
 450                 rp[i+2]=t3;
 451                 rp[i+3]=t4;
 452                 }
 453         for (ri+=4; i<ri; i++)
 454                 rp[i]=nrp[i], ap[i]=0;
 455         bn_correct_top(r);
 456         bn_correct_top(ret);
 457 # else
 458         if (bn_wexpand(ret,al) == NULL) goto err;
 459         ret->top=al;
 460         ret->neg=r->neg;
 461
 462         rp=ret->d;
 463         ap=&(r->d[ri]);
 464         al-=4;
 465         for (i=0; i<al; i+=4)
 466                 {
 467                 BN_ULONG t1,t2,t3,t4;
 468
 469                 t1=ap[i+0];
 470                 t2=ap[i+1];
 471                 t3=ap[i+2];
 472                 t4=ap[i+3];
 473                 rp[i+0]=t1;
 474                 rp[i+1]=t2;
 475                 rp[i+2]=t3;
 476                 rp[i+3]=t4;
 477                 }
 478         al+=4;
 479         for (; i<al; i++)
 480                 rp[i]=ap[i];
 481 # endif
 482 #else /* !MONT_WORD */
 483         BIGNUM *t1,*t2;
 484
 485         BN_CTX_start(ctx);
 486         t1 = BN_CTX_get(ctx);
 487         t2 = BN_CTX_get(ctx);
 488         if (t1 == NULL || t2 == NULL) goto err;
 489
 490         if (!BN_copy(t1,a)) goto err;
 491         BN_mask_bits(t1,mont->ri);
 492
 493         if (!BN_mul(t2,t1,&mont->Ni,ctx)) goto err;
 494         BN_mask_bits(t2,mont->ri);
 495
 496         if (!BN_mul(t1,t2,&mont->N,ctx)) goto err;
 497         if (!BN_add(t2,a,t1)) goto err;
 498         if (!BN_rshift(ret,t2,mont->ri)) goto err;
 499 #endif /* MONT_WORD */
 500
 501 #if !defined(BRANCH_FREE) || BRANCH_FREE==0
 502         if (BN_ucmp(ret, &(mont->N)) >= 0)
 503                 {
 504                 if (!BN_usub(ret,ret,&(mont->N))) goto err;
 505                 }
 506 #endif
 507         retn=1;
 508         bn_check_top(ret);
 509  err:
 510         BN_CTX_end(ctx);
 511         return(retn);
 512         }
 513 #endif /* defined(MONT_WORD) && defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32) */
 514
 515 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_new(void)
 516         {
 517         BN_MONT_CTX *ret;
 518
 519         if ((ret=(BN_MONT_CTX *)OPENSSL_malloc(sizeof(BN_MONT_CTX))) == NULL)
 520                 return(NULL);
 521
 522         BN_MONT_CTX_init(ret);
 523         ret->flags=BN_FLG_MALLOCED;
 524         return(ret);
 525         }
 526
 527 void BN_MONT_CTX_init(BN_MONT_CTX *ctx)
 528         {
 529         ctx->ri=0;
 530         BN_init(&(ctx->RR));
 531         BN_init(&(ctx->N));
 532         BN_init(&(ctx->Ni));
 533 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32) /* non-default compile */
 534         ctx->n0[0] = ctx->n0[1] = 0;
 535 #else
 536         ctx->n0 = 0;
 537 #endif
 538         ctx->flags=0;
 539         }
 540
 541 void BN_MONT_CTX_free(BN_MONT_CTX *mont)
 542         {
 543         if(mont == NULL)
 544             return;
 545
 546         BN_free(&(mont->RR));
 547         BN_free(&(mont->N));
 548         BN_free(&(mont->Ni));
 549         if (mont->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 550                 OPENSSL_free(mont);
 551         }
 552
 553 int BN_MONT_CTX_set(BN_MONT_CTX *mont, const BIGNUM *mod, BN_CTX *ctx)
 554         {
 555         int ret = 0;
 556         BIGNUM *Ri,*R;
 557
 558         BN_CTX_start(ctx);
 559         if((Ri = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
 560         R= &(mont->RR);                                 /* grab RR as a temp */
 561         if (!BN_copy(&(mont->N),mod)) goto err;         /* Set N */
 562         mont->N.neg = 0;
 563
 564 #ifdef MONT_WORD
 565                 {
 566                 BIGNUM tmod;
 567                 BN_ULONG buf[2];
 568
 569                 mont->ri=(BN_num_bits(mod)+(BN_BITS2-1))/BN_BITS2*BN_BITS2;
 570                 BN_zero(R);
 571 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32) /* non-default compile */
 572                 if (!(BN_set_bit(R,2*BN_BITS2))) goto err;      /* R */
 573 #else
 574                 if (!(BN_set_bit(R,BN_BITS2))) goto err;        /* R */
 575 #endif
 576
 577                 buf[0]=mod->d[0]; /* tmod = N mod word size */
 578                 buf[1]=0;
 579
 580                 BN_init(&tmod);
 581                 tmod.d=buf;
 582                 tmod.top = buf[0] != 0 ? 1 : 0;
 583                 tmod.dmax=2;
 584                 tmod.neg=0;
 585
 586 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32)
 587                                                                 tmod.top=0;
 588                 if ((buf[0] = mod->d[0]))                       tmod.top=1;
 589                 if ((buf[1] = mod->top>1 ? mod->d[1] : 0))      tmod.top=2;
 590
 591                 if ((BN_mod_inverse(Ri,R,&tmod,ctx)) == NULL)
 592                         goto err;
 593                 if (!BN_lshift(Ri,Ri,2*BN_BITS2)) goto err; /* R*Ri */
 594                 if (!BN_is_zero(Ri))
 595                         {
 596                         if (!BN_sub_word(Ri,1)) goto err;
 597                         }
 598                 else /* if N mod word size == 1 */
 599                         {
 600                         if (bn_expand(Ri,(int)sizeof(BN_ULONG)*2) == NULL)
 601                                 goto err;
 602                         /* Ri-- (mod double word size) */
 603                         Ri->neg=0;
 604                         Ri->d[0]=BN_MASK2;
 605                         Ri->d[1]=BN_MASK2;
 606                         Ri->top=2;
 607                         }
 608                 if (!BN_div(Ri,NULL,Ri,&tmod,ctx)) goto err;
 609                 /* Ni = (R*Ri-1)/N,
 610                  * keep only couple of least significant words: */
 611                 mont->n0[0] = (Ri->top > 0) ? Ri->d[0] : 0;
 612                 mont->n0[1] = (Ri->top > 1) ? Ri->d[1] : 0;
 613 #else
 614                                                         /* Ri = R^-1 mod N*/
 615                 if ((BN_mod_inverse(Ri,R,&tmod,ctx)) == NULL)
 616                         goto err;
 617                 if (!BN_lshift(Ri,Ri,BN_BITS2)) goto err; /* R*Ri */
 618                 if (!BN_is_zero(Ri))
 619                         {
 620                         if (!BN_sub_word(Ri,1)) goto err;
 621                         }
 622                 else /* if N mod word size == 1 */
 623                         {
 624                         if (!BN_set_word(Ri,BN_MASK2)) goto err;  /* Ri-- (mod word size) */
 625                         }
 626                 if (!BN_div(Ri,NULL,Ri,&tmod,ctx)) goto err;
 627                 /* Ni = (R*Ri-1)/N,
 628                  * keep only least significant word: */
 629                 mont->n0 = (Ri->top > 0) ? Ri->d[0] : 0;
 630 #endif
 631                 }
 632 #else /* !MONT_WORD */
 633                 { /* bignum version */
 634                 mont->ri=BN_num_bits(&mont->N);
 635                 BN_zero(R);
 636                 if (!BN_set_bit(R,mont->ri)) goto err;  /* R = 2^ri */
 637                                                         /* Ri = R^-1 mod N*/
 638                 if ((BN_mod_inverse(Ri,R,&mont->N,ctx)) == NULL)
 639                         goto err;
 640                 if (!BN_lshift(Ri,Ri,mont->ri)) goto err; /* R*Ri */
 641                 if (!BN_sub_word(Ri,1)) goto err;
 642                                                         /* Ni = (R*Ri-1) / N */
 643                 if (!BN_div(&(mont->Ni),NULL,Ri,&mont->N,ctx)) goto err;
 644                 }
 645 #endif
 646
 647         /* setup RR for conversions */
 648         BN_zero(&(mont->RR));
 649         if (!BN_set_bit(&(mont->RR),mont->ri*2)) goto err;
 650         if (!BN_mod(&(mont->RR),&(mont->RR),&(mont->N),ctx)) goto err;
 651
 652         ret = 1;
 653 err:
 654         BN_CTX_end(ctx);
 655         return ret;
 656         }
 657
 658 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_copy(BN_MONT_CTX *to, BN_MONT_CTX *from)
 659         {
 660         if (to == from) return(to);
 661
 662         if (!BN_copy(&(to->RR),&(from->RR))) return NULL;
 663         if (!BN_copy(&(to->N),&(from->N))) return NULL;
 664         if (!BN_copy(&(to->Ni),&(from->Ni))) return NULL;
 665         to->ri=from->ri;
 666 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32) /* non-default compile */
 667         to->n0[0]=from->n0[0];
 668         to->n0[1]=from->n0[1];
 669 #else
 670         to->n0=from->n0;
 671 #endif
 672         return(to);
 673         }
 674
 675 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_set_locked(BN_MONT_CTX **pmont, int lock,
 676                                         const BIGNUM *mod, BN_CTX *ctx)
 677         {
 678         int got_write_lock = 0;
 679         BN_MONT_CTX *ret;
 680
 681         CRYPTO_r_lock(lock);
 682         if (!*pmont)
 683                 {
 684                 CRYPTO_r_unlock(lock);
 685                 CRYPTO_w_lock(lock);
 686                 got_write_lock = 1;
 687
 688                 if (!*pmont)
 689                         {
 690                         ret = BN_MONT_CTX_new();
 691                         if (ret && !BN_MONT_CTX_set(ret, mod, ctx))
 692                                 BN_MONT_CTX_free(ret);
 693                         else
 694                                 *pmont = ret;
 695                         }
 696                 }
 697
 698         ret = *pmont;
 699
 700         if (got_write_lock)
 701                 CRYPTO_w_unlock(lock);
 702         else
 703                 CRYPTO_r_unlock(lock);
 704
 705         return ret;
 706         }