Take RSAZ modules into build loop, add glue and engage.
[openssl.git] / crypto / bn / bn_exp.c
1 /* crypto/bn/bn_exp.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) 1998-2005 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 #define OPENSSL_FIPSAPI
113
114 #include "cryptlib.h"
115 #include "bn_lcl.h"
116
117 #include <stdlib.h>
118 #ifdef _WIN32
119 # include <malloc.h>
120 # ifndef alloca
121 #  define alloca _alloca
122 # endif
123 #elif defined(__GNUC__)
124 # ifndef alloca
125 #  define alloca(s) __builtin_alloca((s))
126 # endif
127 #elif defined(__sun)
128 # include <alloca.h>
129 #endif
130
131 #undef RSAZ_ENABLED
132 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && \
133         (defined(__x86_64) || defined(__x86_64__) || \
134          defined(_M_AMD64) || defined(_M_X64))
135 # include "rsaz_exp.h"
136 # define RSAZ_ENABLED
137 #endif
138
139 #undef SPARC_T4_MONT
140 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (defined(__sparc__) || defined(__sparc))
141 # include "sparc_arch.h"
142 extern unsigned int OPENSSL_sparcv9cap_P[];
143 # define SPARC_T4_MONT
144 #endif
145
146 /* maximum precomputation table size for *variable* sliding windows */
147 #define TABLE_SIZE      32
148
149 /* this one works - simple but works */
150 int BN_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
151         {
152         int i,bits,ret=0;
153         BIGNUM *v,*rr;
154
155         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
156                 {
157                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
158                 BNerr(BN_F_BN_EXP,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
159                 return -1;
160                 }
161
162         BN_CTX_start(ctx);
163         if ((r == a) || (r == p))
164                 rr = BN_CTX_get(ctx);
165         else
166                 rr = r;
167         v = BN_CTX_get(ctx);
168         if (rr == NULL || v == NULL) goto err;
169
170         if (BN_copy(v,a) == NULL) goto err;
171         bits=BN_num_bits(p);
172
173         if (BN_is_odd(p))
174                 { if (BN_copy(rr,a) == NULL) goto err; }
175         else    { if (!BN_one(rr)) goto err; }
176
177         for (i=1; i<bits; i++)
178                 {
179                 if (!BN_sqr(v,v,ctx)) goto err;
180                 if (BN_is_bit_set(p,i))
181                         {
182                         if (!BN_mul(rr,rr,v,ctx)) goto err;
183                         }
184                 }
185         ret=1;
186 err:
187         if (r != rr) BN_copy(r,rr);
188         BN_CTX_end(ctx);
189         bn_check_top(r);
190         return(ret);
191         }
192
193
194 int BN_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, const BIGNUM *m,
195                BN_CTX *ctx)
196         {
197         int ret;
198
199         bn_check_top(a);
200         bn_check_top(p);
201         bn_check_top(m);
202
203         /* For even modulus  m = 2^k*m_odd,  it might make sense to compute
204          * a^p mod m_odd  and  a^p mod 2^k  separately (with Montgomery
205          * exponentiation for the odd part), using appropriate exponent
206          * reductions, and combine the results using the CRT.
207          *
208          * For now, we use Montgomery only if the modulus is odd; otherwise,
209          * exponentiation using the reciprocal-based quick remaindering
210          * algorithm is used.
211          *
212          * (Timing obtained with expspeed.c [computations  a^p mod m
213          * where  a, p, m  are of the same length: 256, 512, 1024, 2048,
214          * 4096, 8192 bits], compared to the running time of the
215          * standard algorithm:
216          *
217          *   BN_mod_exp_mont   33 .. 40 %  [AMD K6-2, Linux, debug configuration]
218          *                     55 .. 77 %  [UltraSparc processor, but
219          *                                  debug-solaris-sparcv8-gcc conf.]
220          * 
221          *   BN_mod_exp_recp   50 .. 70 %  [AMD K6-2, Linux, debug configuration]
222          *                     62 .. 118 % [UltraSparc, debug-solaris-sparcv8-gcc]
223          *
224          * On the Sparc, BN_mod_exp_recp was faster than BN_mod_exp_mont
225          * at 2048 and more bits, but at 512 and 1024 bits, it was
226          * slower even than the standard algorithm!
227          *
228          * "Real" timings [linux-elf, solaris-sparcv9-gcc configurations]
229          * should be obtained when the new Montgomery reduction code
230          * has been integrated into OpenSSL.)
231          */
232
233 #define MONT_MUL_MOD
234 #define MONT_EXP_WORD
235 #define RECP_MUL_MOD
236
237 #ifdef MONT_MUL_MOD
238         /* I have finally been able to take out this pre-condition of
239          * the top bit being set.  It was caused by an error in BN_div
240          * with negatives.  There was also another problem when for a^b%m
241          * a >= m.  eay 07-May-97 */
242 /*      if ((m->d[m->top-1]&BN_TBIT) && BN_is_odd(m)) */
243
244         if (BN_is_odd(m))
245                 {
246 #  ifdef MONT_EXP_WORD
247                 if (a->top == 1 && !a->neg && (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) == 0))
248                         {
249                         BN_ULONG A = a->d[0];
250                         ret=BN_mod_exp_mont_word(r,A,p,m,ctx,NULL);
251                         }
252                 else
253 #  endif
254                         ret=BN_mod_exp_mont(r,a,p,m,ctx,NULL);
255                 }
256         else
257 #endif
258 #ifdef RECP_MUL_MOD
259                 { ret=BN_mod_exp_recp(r,a,p,m,ctx); }
260 #else
261                 { ret=BN_mod_exp_simple(r,a,p,m,ctx); }
262 #endif
263
264         bn_check_top(r);
265         return(ret);
266         }
267
268
269 int BN_mod_exp_recp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
270                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx)
271         {
272         int i,j,bits,ret=0,wstart,wend,window,wvalue;
273         int start=1;
274         BIGNUM *aa;
275         /* Table of variables obtained from 'ctx' */
276         BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
277         BN_RECP_CTX recp;
278
279         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
280                 {
281                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
282                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_RECP,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
283                 return -1;
284                 }
285
286         bits=BN_num_bits(p);
287
288         if (bits == 0)
289                 {
290                 ret = BN_one(r);
291                 return ret;
292                 }
293
294         BN_CTX_start(ctx);
295         aa = BN_CTX_get(ctx);
296         val[0] = BN_CTX_get(ctx);
297         if(!aa || !val[0]) goto err;
298
299         BN_RECP_CTX_init(&recp);
300         if (m->neg)
301                 {
302                 /* ignore sign of 'm' */
303                 if (!BN_copy(aa, m)) goto err;
304                 aa->neg = 0;
305                 if (BN_RECP_CTX_set(&recp,aa,ctx) <= 0) goto err;
306                 }
307         else
308                 {
309                 if (BN_RECP_CTX_set(&recp,m,ctx) <= 0) goto err;
310                 }
311
312         if (!BN_nnmod(val[0],a,m,ctx)) goto err;                /* 1 */
313         if (BN_is_zero(val[0]))
314                 {
315                 BN_zero(r);
316                 ret = 1;
317                 goto err;
318                 }
319
320         window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
321         if (window > 1)
322                 {
323                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(aa,val[0],val[0],&recp,ctx))
324                         goto err;                               /* 2 */
325                 j=1<<(window-1);
326                 for (i=1; i<j; i++)
327                         {
328                         if(((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
329                                         !BN_mod_mul_reciprocal(val[i],val[i-1],
330                                                 aa,&recp,ctx))
331                                 goto err;
332                         }
333                 }
334                 
335         start=1;        /* This is used to avoid multiplication etc
336                          * when there is only the value '1' in the
337                          * buffer. */
338         wvalue=0;       /* The 'value' of the window */
339         wstart=bits-1;  /* The top bit of the window */
340         wend=0;         /* The bottom bit of the window */
341
342         if (!BN_one(r)) goto err;
343
344         for (;;)
345                 {
346                 if (BN_is_bit_set(p,wstart) == 0)
347                         {
348                         if (!start)
349                                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r,r,r,&recp,ctx))
350                                 goto err;
351                         if (wstart == 0) break;
352                         wstart--;
353                         continue;
354                         }
355                 /* We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out
356                  * how bit a window to do.  To do this we need to scan
357                  * forward until the last set bit before the end of the
358                  * window */
359                 j=wstart;
360                 wvalue=1;
361                 wend=0;
362                 for (i=1; i<window; i++)
363                         {
364                         if (wstart-i < 0) break;
365                         if (BN_is_bit_set(p,wstart-i))
366                                 {
367                                 wvalue<<=(i-wend);
368                                 wvalue|=1;
369                                 wend=i;
370                                 }
371                         }
372
373                 /* wend is the size of the current window */
374                 j=wend+1;
375                 /* add the 'bytes above' */
376                 if (!start)
377                         for (i=0; i<j; i++)
378                                 {
379                                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r,r,r,&recp,ctx))
380                                         goto err;
381                                 }
382                 
383                 /* wvalue will be an odd number < 2^window */
384                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r,r,val[wvalue>>1],&recp,ctx))
385                         goto err;
386
387                 /* move the 'window' down further */
388                 wstart-=wend+1;
389                 wvalue=0;
390                 start=0;
391                 if (wstart < 0) break;
392                 }
393         ret=1;
394 err:
395         BN_CTX_end(ctx);
396         BN_RECP_CTX_free(&recp);
397         bn_check_top(r);
398         return(ret);
399         }
400
401
402 int BN_mod_exp_mont(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
403                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
404         {
405         int i,j,bits,ret=0,wstart,wend,window,wvalue;
406         int start=1;
407         BIGNUM *d,*r;
408         const BIGNUM *aa;
409         /* Table of variables obtained from 'ctx' */
410         BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
411         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
412
413         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
414                 {
415                 return BN_mod_exp_mont_consttime(rr, a, p, m, ctx, in_mont);
416                 }
417
418         bn_check_top(a);
419         bn_check_top(p);
420         bn_check_top(m);
421
422         if (!BN_is_odd(m))
423                 {
424                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
425                 return(0);
426                 }
427         bits=BN_num_bits(p);
428         if (bits == 0)
429                 {
430                 ret = BN_one(rr);
431                 return ret;
432                 }
433
434         BN_CTX_start(ctx);
435         d = BN_CTX_get(ctx);
436         r = BN_CTX_get(ctx);
437         val[0] = BN_CTX_get(ctx);
438         if (!d || !r || !val[0]) goto err;
439
440         /* If this is not done, things will break in the montgomery
441          * part */
442
443         if (in_mont != NULL)
444                 mont=in_mont;
445         else
446                 {
447                 if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
448                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont,m,ctx)) goto err;
449                 }
450
451         if (a->neg || BN_ucmp(a,m) >= 0)
452                 {
453                 if (!BN_nnmod(val[0],a,m,ctx))
454                         goto err;
455                 aa= val[0];
456                 }
457         else
458                 aa=a;
459         if (BN_is_zero(aa))
460                 {
461                 BN_zero(rr);
462                 ret = 1;
463                 goto err;
464                 }
465         if (!BN_to_montgomery(val[0],aa,mont,ctx)) goto err; /* 1 */
466
467         window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
468         if (window > 1)
469                 {
470                 if (!BN_mod_mul_montgomery(d,val[0],val[0],mont,ctx)) goto err; /* 2 */
471                 j=1<<(window-1);
472                 for (i=1; i<j; i++)
473                         {
474                         if(((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
475                                         !BN_mod_mul_montgomery(val[i],val[i-1],
476                                                 d,mont,ctx))
477                                 goto err;
478                         }
479                 }
480
481         start=1;        /* This is used to avoid multiplication etc
482                          * when there is only the value '1' in the
483                          * buffer. */
484         wvalue=0;       /* The 'value' of the window */
485         wstart=bits-1;  /* The top bit of the window */
486         wend=0;         /* The bottom bit of the window */
487
488 #if 1   /* by Shay Gueron's suggestion */
489         j = m->top;     /* borrow j */
490         if (m->d[j-1] & (((BN_ULONG)1)<<(BN_BITS2-1)))
491                 {
492                 if (bn_wexpand(r,j) == NULL) goto err;
493                 /* 2^(top*BN_BITS2) - m */
494                 r->d[0] = (0-m->d[0])&BN_MASK2;
495                 for(i=1;i<j;i++) r->d[i] = (~m->d[i])&BN_MASK2;
496                 r->top = j;
497                 }
498         else
499 #endif
500         if (!BN_to_montgomery(r,BN_value_one(),mont,ctx)) goto err;
501         for (;;)
502                 {
503                 if (BN_is_bit_set(p,wstart) == 0)
504                         {
505                         if (!start)
506                                 {
507                                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,r,mont,ctx))
508                                 goto err;
509                                 }
510                         if (wstart == 0) break;
511                         wstart--;
512                         continue;
513                         }
514                 /* We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out
515                  * how bit a window to do.  To do this we need to scan
516                  * forward until the last set bit before the end of the
517                  * window */
518                 j=wstart;
519                 wvalue=1;
520                 wend=0;
521                 for (i=1; i<window; i++)
522                         {
523                         if (wstart-i < 0) break;
524                         if (BN_is_bit_set(p,wstart-i))
525                                 {
526                                 wvalue<<=(i-wend);
527                                 wvalue|=1;
528                                 wend=i;
529                                 }
530                         }
531
532                 /* wend is the size of the current window */
533                 j=wend+1;
534                 /* add the 'bytes above' */
535                 if (!start)
536                         for (i=0; i<j; i++)
537                                 {
538                                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,r,mont,ctx))
539                                         goto err;
540                                 }
541                 
542                 /* wvalue will be an odd number < 2^window */
543                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,val[wvalue>>1],mont,ctx))
544                         goto err;
545
546                 /* move the 'window' down further */
547                 wstart-=wend+1;
548                 wvalue=0;
549                 start=0;
550                 if (wstart < 0) break;
551                 }
552 #if defined(SPARC_T4_MONT)
553         if (OPENSSL_sparcv9cap_P[0]&(SPARCV9_VIS3|SPARCV9_PREFER_FPU))
554                 {
555                 j = mont->N.top;        /* borrow j */
556                 val[0]->d[0] = 1;       /* borrow val[0] */
557                 for (i=1;i<j;i++) val[0]->d[i] = 0;
558                 val[0]->top = j;
559                 if (!BN_mod_mul_montgomery(rr,r,val[0],mont,ctx)) goto err;
560                 }
561         else
562 #endif
563         if (!BN_from_montgomery(rr,r,mont,ctx)) goto err;
564         ret=1;
565 err:
566         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
567         BN_CTX_end(ctx);
568         bn_check_top(rr);
569         return(ret);
570         }
571
572 #if defined(SPARC_T4_MONT)
573 static BN_ULONG bn_get_bits(const BIGNUM *a, int bitpos)
574         {
575         BN_ULONG ret=0;
576         int wordpos;
577
578         wordpos = bitpos/BN_BITS2;
579         bitpos %= BN_BITS2;
580         if (wordpos>=0 && wordpos < a->top)
581                 {
582                 ret = a->d[wordpos]&BN_MASK2;
583                 if (bitpos)
584                         {
585                         ret >>= bitpos;
586                         if (++wordpos < a->top)
587                                 ret |= a->d[wordpos]<<(BN_BITS2-bitpos);
588                         }
589                 }
590
591         return ret&BN_MASK2;
592 }
593 #endif
594
595 /* BN_mod_exp_mont_consttime() stores the precomputed powers in a specific layout
596  * so that accessing any of these table values shows the same access pattern as far
597  * as cache lines are concerned.  The following functions are used to transfer a BIGNUM
598  * from/to that table. */
599
600 static int MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(const BIGNUM *b, int top, unsigned char *buf, int idx, int width)
601         {
602         size_t i, j;
603
604         if (top > b->top)
605                 top = b->top; /* this works because 'buf' is explicitly zeroed */
606         for (i = 0, j=idx; i < top * sizeof b->d[0]; i++, j+=width)
607                 {
608                 buf[j] = ((unsigned char*)b->d)[i];
609                 }
610
611         return 1;
612         }
613
614 static int MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(BIGNUM *b, int top, unsigned char *buf, int idx, int width)
615         {
616         size_t i, j;
617
618         if (bn_wexpand(b, top) == NULL)
619                 return 0;
620
621         for (i=0, j=idx; i < top * sizeof b->d[0]; i++, j+=width)
622                 {
623                 ((unsigned char*)b->d)[i] = buf[j];
624                 }
625
626         b->top = top;
627         bn_correct_top(b);
628         return 1;
629         }       
630
631 /* Given a pointer value, compute the next address that is a cache line multiple. */
632 #define MOD_EXP_CTIME_ALIGN(x_) \
633         ((unsigned char*)(x_) + (MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH - (((size_t)(x_)) & (MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_MASK))))
634
635 /* This variant of BN_mod_exp_mont() uses fixed windows and the special
636  * precomputation memory layout to limit data-dependency to a minimum
637  * to protect secret exponents (cf. the hyper-threading timing attacks
638  * pointed out by Colin Percival,
639  * http://www.daemonology.net/hyperthreading-considered-harmful/)
640  */
641 int BN_mod_exp_mont_consttime(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
642                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
643         {
644         int i,bits,ret=0,window,wvalue;
645         int top;
646         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
647
648         int numPowers;
649         unsigned char *powerbufFree=NULL;
650         int powerbufLen = 0;
651         unsigned char *powerbuf=NULL;
652         BIGNUM tmp, am;
653 #if defined(SPARC_T4_MONT)
654         unsigned int t4=0;
655 #endif
656
657         bn_check_top(a);
658         bn_check_top(p);
659         bn_check_top(m);
660
661         top = m->top;
662
663         if (!(m->d[0] & 1))
664                 {
665                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_CONSTTIME,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
666                 return(0);
667                 }
668         bits=BN_num_bits(p);
669         if (bits == 0)
670                 {
671                 ret = BN_one(rr);
672                 return ret;
673                 }
674
675         BN_CTX_start(ctx);
676
677         /* Allocate a montgomery context if it was not supplied by the caller.
678          * If this is not done, things will break in the montgomery part.
679          */
680         if (in_mont != NULL)
681                 mont=in_mont;
682         else
683                 {
684                 if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
685                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont,m,ctx)) goto err;
686                 }
687
688 #ifdef RSAZ_ENABLED
689         /*
690          * If the size of the operands allow it, perform the optimized
691          * RSAZ exponentiation. For further information see
692          * crypto/bn/rsaz_exp.c and accompanying assembly modules.
693          */
694         if ((16 == a->top) && (16 == p->top) && (BN_num_bits(m) == 1024)
695             && rsaz_avx2_eligible())
696                 {
697                 if (NULL == bn_wexpand(rr, 16)) goto err;
698                 RSAZ_1024_mod_exp_avx2(rr->d, a->d, p->d, m->d, mont->RR.d, mont->n0[0]);
699                 rr->top = 16;
700                 rr->neg = 0;
701                 bn_correct_top(rr);
702                 ret = 1;
703                 goto err;
704                 }
705         else if ((8 == a->top) && (8 == p->top) && (BN_num_bits(m) == 512))
706                 {
707                 if (NULL == bn_wexpand(rr,8)) goto err;
708                 RSAZ_512_mod_exp(rr->d, a->d, p->d, m->d, mont->n0[0], mont->RR.d);
709                 rr->top = 8;
710                 rr->neg = 0;
711                 bn_correct_top(rr);
712                 ret = 1;
713                 goto err;
714                 }
715 #endif
716
717         /* Get the window size to use with size of p. */
718         window = BN_window_bits_for_ctime_exponent_size(bits);
719 #if defined(SPARC_T4_MONT)
720         if (window>=5 && (top&15)==0 && top<=64 &&
721             (OPENSSL_sparcv9cap_P[1]&(CFR_MONTMUL|CFR_MONTSQR))==
722                                      (CFR_MONTMUL|CFR_MONTSQR) &&
723             (t4=OPENSSL_sparcv9cap_P[0]))
724                 window=5;
725         else
726 #endif
727 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT5)
728         if (window==6 && bits<=1024) window=5;  /* ~5% improvement of 2048-bit RSA sign */
729 #endif
730         (void)0;
731
732         /* Allocate a buffer large enough to hold all of the pre-computed
733          * powers of am, am itself and tmp.
734          */
735         numPowers = 1 << window;
736         powerbufLen = sizeof(m->d[0])*(top*numPowers +
737                                 ((2*top)>numPowers?(2*top):numPowers));
738 #ifdef alloca
739         if (powerbufLen < 3072)
740                 powerbufFree = alloca(powerbufLen+MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH);
741         else
742 #endif
743         if ((powerbufFree=(unsigned char*)OPENSSL_malloc(powerbufLen+MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH)) == NULL)
744                 goto err;
745                 
746         powerbuf = MOD_EXP_CTIME_ALIGN(powerbufFree);
747         memset(powerbuf, 0, powerbufLen);
748
749 #ifdef alloca
750         if (powerbufLen < 3072)
751                 powerbufFree = NULL;
752 #endif
753
754         /* lay down tmp and am right after powers table */
755         tmp.d     = (BN_ULONG *)(powerbuf + sizeof(m->d[0])*top*numPowers);
756         am.d      = tmp.d + top;
757         tmp.top   = am.top  = 0;
758         tmp.dmax  = am.dmax = top;
759         tmp.neg   = am.neg  = 0;
760         tmp.flags = am.flags = BN_FLG_STATIC_DATA;
761
762         /* prepare a^0 in Montgomery domain */
763 #if 1   /* by Shay Gueron's suggestion */
764         if (m->d[top-1] & (((BN_ULONG)1)<<(BN_BITS2-1)))
765                 {
766                 /* 2^(top*BN_BITS2) - m */
767                 tmp.d[0] = (0-m->d[0])&BN_MASK2;
768                 for (i=1;i<top;i++) tmp.d[i] = (~m->d[i])&BN_MASK2;
769                 tmp.top = top;
770                 }
771         else
772 #endif
773         if (!BN_to_montgomery(&tmp,BN_value_one(),mont,ctx))    goto err;
774
775         /* prepare a^1 in Montgomery domain */
776         if (a->neg || BN_ucmp(a,m) >= 0)
777                 {
778                 if (!BN_mod(&am,a,m,ctx))                       goto err;
779                 if (!BN_to_montgomery(&am,&am,mont,ctx))        goto err;
780                 }
781         else    if (!BN_to_montgomery(&am,a,mont,ctx))          goto err;
782
783 #if defined(SPARC_T4_MONT)
784     if (t4)
785         {
786         typedef int (*bn_pwr5_mont_f)(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
787                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
788         int bn_pwr5_mont_t4_8(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
789                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
790         int bn_pwr5_mont_t4_16(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
791                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
792         int bn_pwr5_mont_t4_24(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
793                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
794         int bn_pwr5_mont_t4_32(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
795                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
796         static const bn_pwr5_mont_f pwr5_funcs[4] = {
797                         bn_pwr5_mont_t4_8,      bn_pwr5_mont_t4_16,
798                         bn_pwr5_mont_t4_24,     bn_pwr5_mont_t4_32 };
799         bn_pwr5_mont_f pwr5_worker = pwr5_funcs[top/16-1];
800
801         typedef int (*bn_mul_mont_f)(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
802                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
803         int bn_mul_mont_t4_8(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
804                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
805         int bn_mul_mont_t4_16(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
806                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
807         int bn_mul_mont_t4_24(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
808                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
809         int bn_mul_mont_t4_32(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
810                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
811         static const bn_mul_mont_f mul_funcs[4] = {
812                         bn_mul_mont_t4_8,       bn_mul_mont_t4_16,
813                         bn_mul_mont_t4_24,      bn_mul_mont_t4_32 };
814         bn_mul_mont_f mul_worker = mul_funcs[top/16-1];
815
816         void bn_mul_mont_vis3(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
817                         const void *bp,const BN_ULONG *np,
818                         const BN_ULONG *n0,int num);
819         void bn_mul_mont_t4(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
820                         const void *bp,const BN_ULONG *np,
821                         const BN_ULONG *n0,int num);
822         void bn_mul_mont_gather5_t4(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
823                         const void *table,const BN_ULONG *np,
824                         const BN_ULONG *n0,int num,int power);
825         void bn_flip_n_scatter5_t4(const BN_ULONG *inp,size_t num,
826                         void *table,size_t power);
827         void bn_gather5_t4(BN_ULONG *out,size_t num,
828                         void *table,size_t power);
829         void bn_flip_t4(BN_ULONG *dst,BN_ULONG *src,size_t num);
830
831         BN_ULONG *np=mont->N.d, *n0=mont->n0;
832         int stride = 5*(6-(top/16-1));  /* multiple of 5, but less than 32 */
833
834         /* BN_to_montgomery can contaminate words above .top
835          * [in BN_DEBUG[_DEBUG] build]... */
836         for (i=am.top; i<top; i++)      am.d[i]=0;
837         for (i=tmp.top; i<top; i++)     tmp.d[i]=0;
838
839         bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d,top,powerbuf,0);
840         bn_flip_n_scatter5_t4(am.d,top,powerbuf,1);
841         if (!(*mul_worker)(tmp.d,am.d,am.d,np,n0) &&
842             !(*mul_worker)(tmp.d,am.d,am.d,np,n0))
843                 bn_mul_mont_vis3(tmp.d,am.d,am.d,np,n0,top);
844         bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d,top,powerbuf,2);
845
846         for (i=3; i<32; i++)
847                 {
848                 /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
849                 if (!(*mul_worker)(tmp.d,tmp.d,am.d,np,n0) &&
850                     !(*mul_worker)(tmp.d,tmp.d,am.d,np,n0))
851                         bn_mul_mont_vis3(tmp.d,tmp.d,am.d,np,n0,top);
852                 bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d,top,powerbuf,i);
853                 }
854
855         /* switch to 64-bit domain */ 
856         np = alloca(top*sizeof(BN_ULONG));
857         top /= 2;
858         bn_flip_t4(np,mont->N.d,top);
859
860         bits--;
861         for (wvalue=0, i=bits%5; i>=0; i--,bits--)
862                 wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
863         bn_gather5_t4(tmp.d,top,powerbuf,wvalue);
864
865         /* Scan the exponent one window at a time starting from the most
866          * significant bits.
867          */
868         while (bits >= 0)
869                 {
870                 if (bits < stride) stride = bits+1;
871                 bits -= stride;
872                 wvalue = bn_get_bits(p,bits+1);
873
874                 if ((*pwr5_worker)(tmp.d,np,n0,powerbuf,wvalue,stride)) continue;
875                 /* retry once and fall back */
876                 if ((*pwr5_worker)(tmp.d,np,n0,powerbuf,wvalue,stride)) continue;
877
878                 bits += stride-5;
879                 wvalue >>= stride-5;
880                 wvalue &= 31;
881                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
882                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
883                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
884                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
885                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
886                 bn_mul_mont_gather5_t4(tmp.d,tmp.d,powerbuf,np,n0,top,wvalue);
887                 }
888
889         bn_flip_t4(tmp.d,tmp.d,top);
890         top *= 2;
891         /* back to 32-bit domain */
892         tmp.top=top;
893         bn_correct_top(&tmp);
894         OPENSSL_cleanse(np,top*sizeof(BN_ULONG));
895         }
896     else
897 #endif
898 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT5)
899     /* This optimization uses ideas from http://eprint.iacr.org/2011/239,
900      * specifically optimization of cache-timing attack countermeasures
901      * and pre-computation optimization. */
902
903     /* Dedicated window==4 case improves 512-bit RSA sign by ~15%, but as
904      * 512-bit RSA is hardly relevant, we omit it to spare size... */ 
905     if (window==5)
906         {
907         void bn_mul_mont_gather5(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
908                         const void *table,const BN_ULONG *np,
909                         const BN_ULONG *n0,int num,int power);
910         void bn_scatter5(const BN_ULONG *inp,size_t num,
911                         void *table,size_t power);
912         void bn_gather5(BN_ULONG *out,size_t num,
913                         void *table,size_t power);
914
915         BN_ULONG *np=mont->N.d, *n0=mont->n0;
916
917         /* BN_to_montgomery can contaminate words above .top
918          * [in BN_DEBUG[_DEBUG] build]... */
919         for (i=am.top; i<top; i++)      am.d[i]=0;
920         for (i=tmp.top; i<top; i++)     tmp.d[i]=0;
921
922         bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,0);
923         bn_scatter5(am.d,am.top,powerbuf,1);
924         bn_mul_mont(tmp.d,am.d,am.d,np,n0,top);
925         bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,2);
926
927 #if 0
928         for (i=3; i<32; i++)
929                 {
930                 /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
931                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np,n0,top,i-1);
932                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
933                 }
934 #else
935         /* same as above, but uses squaring for 1/2 of operations */
936         for (i=4; i<32; i*=2)
937                 {
938                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
939                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
940                 }
941         for (i=3; i<8; i+=2)
942                 {
943                 int j;
944                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np,n0,top,i-1);
945                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
946                 for (j=2*i; j<32; j*=2)
947                         {
948                         bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
949                         bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,j);
950                         }
951                 }
952         for (; i<16; i+=2)
953                 {
954                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np,n0,top,i-1);
955                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
956                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
957                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,2*i);
958                 }
959         for (; i<32; i+=2)
960                 {
961                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np,n0,top,i-1);
962                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
963                 }
964 #endif
965         bits--;
966         for (wvalue=0, i=bits%5; i>=0; i--,bits--)
967                 wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
968         bn_gather5(tmp.d,top,powerbuf,wvalue);
969
970         /* Scan the exponent one window at a time starting from the most
971          * significant bits.
972          */
973         while (bits >= 0)
974                 {
975                 for (wvalue=0, i=0; i<5; i++,bits--)
976                         wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
977
978                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
979                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
980                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
981                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
982                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
983                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,tmp.d,powerbuf,np,n0,top,wvalue);
984                 }
985
986         tmp.top=top;
987         bn_correct_top(&tmp);
988         }
989     else
990 #endif
991         {
992         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, 0, numPowers)) goto err;
993         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&am,  top, powerbuf, 1, numPowers)) goto err;
994
995         /* If the window size is greater than 1, then calculate
996          * val[i=2..2^winsize-1]. Powers are computed as a*a^(i-1)
997          * (even powers could instead be computed as (a^(i/2))^2
998          * to use the slight performance advantage of sqr over mul).
999          */
1000         if (window > 1)
1001                 {
1002                 if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&am,&am,mont,ctx))      goto err;
1003                 if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, 2, numPowers)) goto err;
1004                 for (i=3; i<numPowers; i++)
1005                         {
1006                         /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
1007                         if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&am,&tmp,mont,ctx))
1008                                 goto err;
1009                         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, i, numPowers)) goto err;
1010                         }
1011                 }
1012
1013         bits--;
1014         for (wvalue=0, i=bits%window; i>=0; i--,bits--)
1015                 wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
1016         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(&tmp,top,powerbuf,wvalue,numPowers)) goto err;
1017  
1018         /* Scan the exponent one window at a time starting from the most
1019          * significant bits.
1020          */
1021         while (bits >= 0)
1022                 {
1023                 wvalue=0; /* The 'value' of the window */
1024                 
1025                 /* Scan the window, squaring the result as we go */
1026                 for (i=0; i<window; i++,bits--)
1027                         {
1028                         if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&tmp,&tmp,mont,ctx))    goto err;
1029                         wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
1030                         }
1031                 
1032                 /* Fetch the appropriate pre-computed value from the pre-buf */
1033                 if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(&am, top, powerbuf, wvalue, numPowers)) goto err;
1034
1035                 /* Multiply the result into the intermediate result */
1036                 if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&tmp,&am,mont,ctx)) goto err;
1037                 }
1038         }
1039
1040         /* Convert the final result from montgomery to standard format */
1041 #if defined(SPARC_T4_MONT)
1042         if (OPENSSL_sparcv9cap_P[0]&(SPARCV9_VIS3|SPARCV9_PREFER_FPU))
1043                 {
1044                 am.d[0] = 1;    /* borrow am */
1045                 for (i=1;i<top;i++) am.d[i] = 0;
1046                 if (!BN_mod_mul_montgomery(rr,&tmp,&am,mont,ctx)) goto err;
1047                 }
1048         else
1049 #endif
1050         if (!BN_from_montgomery(rr,&tmp,mont,ctx)) goto err;
1051         ret=1;
1052 err:
1053         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
1054         if (powerbuf!=NULL)
1055                 {
1056                 OPENSSL_cleanse(powerbuf,powerbufLen);
1057                 if (powerbufFree) OPENSSL_free(powerbufFree);
1058                 }
1059         BN_CTX_end(ctx);
1060         return(ret);
1061         }
1062
1063 int BN_mod_exp_mont_word(BIGNUM *rr, BN_ULONG a, const BIGNUM *p,
1064                          const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
1065         {
1066         BN_MONT_CTX *mont = NULL;
1067         int b, bits, ret=0;
1068         int r_is_one;
1069         BN_ULONG w, next_w;
1070         BIGNUM *d, *r, *t;
1071         BIGNUM *swap_tmp;
1072 #define BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m) \
1073                 (BN_mul_word(r, (w)) && \
1074                 (/* BN_ucmp(r, (m)) < 0 ? 1 :*/  \
1075                         (BN_mod(t, r, m, ctx) && (swap_tmp = r, r = t, t = swap_tmp, 1))))
1076                 /* BN_MOD_MUL_WORD is only used with 'w' large,
1077                  * so the BN_ucmp test is probably more overhead
1078                  * than always using BN_mod (which uses BN_copy if
1079                  * a similar test returns true). */
1080                 /* We can use BN_mod and do not need BN_nnmod because our
1081                  * accumulator is never negative (the result of BN_mod does
1082                  * not depend on the sign of the modulus).
1083                  */
1084 #define BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont) \
1085                 (BN_set_word(r, (w)) && BN_to_montgomery(r, r, (mont), ctx))
1086
1087         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
1088                 {
1089                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
1090                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
1091                 return -1;
1092                 }
1093
1094         bn_check_top(p);
1095         bn_check_top(m);
1096
1097         if (!BN_is_odd(m))
1098                 {
1099                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
1100                 return(0);
1101                 }
1102         if (m->top == 1)
1103                 a %= m->d[0]; /* make sure that 'a' is reduced */
1104
1105         bits = BN_num_bits(p);
1106         if (bits == 0)
1107                 {
1108                 /* x**0 mod 1 is still zero. */
1109                 if (BN_is_one(m))
1110                         {
1111                         ret = 1;
1112                         BN_zero(rr);
1113                         }
1114                 else
1115                         ret = BN_one(rr);
1116                 return ret;
1117                 }
1118         if (a == 0)
1119                 {
1120                 BN_zero(rr);
1121                 ret = 1;
1122                 return ret;
1123                 }
1124
1125         BN_CTX_start(ctx);
1126         d = BN_CTX_get(ctx);
1127         r = BN_CTX_get(ctx);
1128         t = BN_CTX_get(ctx);
1129         if (d == NULL || r == NULL || t == NULL) goto err;
1130
1131         if (in_mont != NULL)
1132                 mont=in_mont;
1133         else
1134                 {
1135                 if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
1136                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx)) goto err;
1137                 }
1138
1139         r_is_one = 1; /* except for Montgomery factor */
1140
1141         /* bits-1 >= 0 */
1142
1143         /* The result is accumulated in the product r*w. */
1144         w = a; /* bit 'bits-1' of 'p' is always set */
1145         for (b = bits-2; b >= 0; b--)
1146                 {
1147                 /* First, square r*w. */
1148                 next_w = w*w;
1149                 if ((next_w/w) != w) /* overflow */
1150                         {
1151                         if (r_is_one)
1152                                 {
1153                                 if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont)) goto err;
1154                                 r_is_one = 0;
1155                                 }
1156                         else
1157                                 {
1158                                 if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m)) goto err;
1159                                 }
1160                         next_w = 1;
1161                         }
1162                 w = next_w;
1163                 if (!r_is_one)
1164                         {
1165                         if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, r, mont, ctx)) goto err;
1166                         }
1167
1168                 /* Second, multiply r*w by 'a' if exponent bit is set. */
1169                 if (BN_is_bit_set(p, b))
1170                         {
1171                         next_w = w*a;
1172                         if ((next_w/a) != w) /* overflow */
1173                                 {
1174                                 if (r_is_one)
1175                                         {
1176                                         if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont)) goto err;
1177                                         r_is_one = 0;
1178                                         }
1179                                 else
1180                                         {
1181                                         if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m)) goto err;
1182                                         }
1183                                 next_w = a;
1184                                 }
1185                         w = next_w;
1186                         }
1187                 }
1188
1189         /* Finally, set r:=r*w. */
1190         if (w != 1)
1191                 {
1192                 if (r_is_one)
1193                         {
1194                         if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont)) goto err;
1195                         r_is_one = 0;
1196                         }
1197                 else
1198                         {
1199                         if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m)) goto err;
1200                         }
1201                 }
1202
1203         if (r_is_one) /* can happen only if a == 1*/
1204                 {
1205                 if (!BN_one(rr)) goto err;
1206                 }
1207         else
1208                 {
1209                 if (!BN_from_montgomery(rr, r, mont, ctx)) goto err;
1210                 }
1211         ret = 1;
1212 err:
1213         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
1214         BN_CTX_end(ctx);
1215         bn_check_top(rr);
1216         return(ret);
1217         }
1218
1219
1220 /* The old fallback, simple version :-) */
1221 int BN_mod_exp_simple(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
1222                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx)
1223         {
1224         int i,j,bits,ret=0,wstart,wend,window,wvalue;
1225         int start=1;
1226         BIGNUM *d;
1227         /* Table of variables obtained from 'ctx' */
1228         BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
1229
1230         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
1231                 {
1232                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
1233                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_SIMPLE,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
1234                 return -1;
1235                 }
1236
1237         bits=BN_num_bits(p);
1238
1239         if (bits == 0)
1240                 {
1241                 ret = BN_one(r);
1242                 return ret;
1243                 }
1244
1245         BN_CTX_start(ctx);
1246         d = BN_CTX_get(ctx);
1247         val[0] = BN_CTX_get(ctx);
1248         if(!d || !val[0]) goto err;
1249
1250         if (!BN_nnmod(val[0],a,m,ctx)) goto err;                /* 1 */
1251         if (BN_is_zero(val[0]))
1252                 {
1253                 BN_zero(r);
1254                 ret = 1;
1255                 goto err;
1256                 }
1257
1258         window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
1259         if (window > 1)
1260                 {
1261                 if (!BN_mod_mul(d,val[0],val[0],m,ctx))
1262                         goto err;                               /* 2 */
1263                 j=1<<(window-1);
1264                 for (i=1; i<j; i++)
1265                         {
1266                         if(((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
1267                                         !BN_mod_mul(val[i],val[i-1],d,m,ctx))
1268                                 goto err;
1269                         }
1270                 }
1271
1272         start=1;        /* This is used to avoid multiplication etc
1273                          * when there is only the value '1' in the
1274                          * buffer. */
1275         wvalue=0;       /* The 'value' of the window */
1276         wstart=bits-1;  /* The top bit of the window */
1277         wend=0;         /* The bottom bit of the window */
1278
1279         if (!BN_one(r)) goto err;
1280
1281         for (;;)
1282                 {
1283                 if (BN_is_bit_set(p,wstart) == 0)
1284                         {
1285                         if (!start)
1286                                 if (!BN_mod_mul(r,r,r,m,ctx))
1287                                 goto err;
1288                         if (wstart == 0) break;
1289                         wstart--;
1290                         continue;
1291                         }
1292                 /* We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out
1293                  * how bit a window to do.  To do this we need to scan
1294                  * forward until the last set bit before the end of the
1295                  * window */
1296                 j=wstart;
1297                 wvalue=1;
1298                 wend=0;
1299                 for (i=1; i<window; i++)
1300                         {
1301                         if (wstart-i < 0) break;
1302                         if (BN_is_bit_set(p,wstart-i))
1303                                 {
1304                                 wvalue<<=(i-wend);
1305                                 wvalue|=1;
1306                                 wend=i;
1307                                 }
1308                         }
1309
1310                 /* wend is the size of the current window */
1311                 j=wend+1;
1312                 /* add the 'bytes above' */
1313                 if (!start)
1314                         for (i=0; i<j; i++)
1315                                 {
1316                                 if (!BN_mod_mul(r,r,r,m,ctx))
1317                                         goto err;
1318                                 }
1319                 
1320                 /* wvalue will be an odd number < 2^window */
1321                 if (!BN_mod_mul(r,r,val[wvalue>>1],m,ctx))
1322                         goto err;
1323
1324                 /* move the 'window' down further */
1325                 wstart-=wend+1;
1326                 wvalue=0;
1327                 start=0;
1328                 if (wstart < 0) break;
1329                 }
1330         ret=1;
1331 err:
1332         BN_CTX_end(ctx);
1333         bn_check_top(r);
1334         return(ret);
1335         }