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
 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         /*-
 204          * For even modulus  m = 2^k*m_odd,  it might make sense to compute
 205          * a^p mod m_odd  and  a^p mod 2^k  separately (with Montgomery
 206          * exponentiation for the odd part), using appropriate exponent
 207          * reductions, and combine the results using the CRT.
 208          *
 209          * For now, we use Montgomery only if the modulus is odd; otherwise,
 210          * exponentiation using the reciprocal-based quick remaindering
 211          * algorithm is used.
 212          *
 213          * (Timing obtained with expspeed.c [computations  a^p mod m
 214          * where  a, p, m  are of the same length: 256, 512, 1024, 2048,
 215          * 4096, 8192 bits], compared to the running time of the
 216          * standard algorithm:
 217          *
 218          *   BN_mod_exp_mont   33 .. 40 %  [AMD K6-2, Linux, debug configuration]
 219          *                     55 .. 77 %  [UltraSparc processor, but
 220          *                                  debug-solaris-sparcv8-gcc conf.]
 221          *
 222          *   BN_mod_exp_recp   50 .. 70 %  [AMD K6-2, Linux, debug configuration]
 223          *                     62 .. 118 % [UltraSparc, debug-solaris-sparcv8-gcc]
 224          *
 225          * On the Sparc, BN_mod_exp_recp was faster than BN_mod_exp_mont
 226          * at 2048 and more bits, but at 512 and 1024 bits, it was
 227          * slower even than the standard algorithm!
 228          *
 229          * "Real" timings [linux-elf, solaris-sparcv9-gcc configurations]
 230          * should be obtained when the new Montgomery reduction code
 231          * has been integrated into OpenSSL.)
 232          */
 233
 234 #define MONT_MUL_MOD
 235 #define MONT_EXP_WORD
 236 #define RECP_MUL_MOD
 237
 238 #ifdef MONT_MUL_MOD
 239         /* I have finally been able to take out this pre-condition of
 240          * the top bit being set.  It was caused by an error in BN_div
 241          * with negatives.  There was also another problem when for a^b%m
 242          * a >= m.  eay 07-May-97 */
 243 /*      if ((m->d[m->top-1]&BN_TBIT) && BN_is_odd(m)) */
 244
 245         if (BN_is_odd(m))
 246                 {
 247 #  ifdef MONT_EXP_WORD
 248                 if (a->top == 1 && !a->neg && (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) == 0))
 249                         {
 250                         BN_ULONG A = a->d[0];
 251                         ret=BN_mod_exp_mont_word(r,A,p,m,ctx,NULL);
 252                         }
 253                 else
 254 #  endif
 255                         ret=BN_mod_exp_mont(r,a,p,m,ctx,NULL);
 256                 }
 257         else
 258 #endif
 259 #ifdef RECP_MUL_MOD
 260                 { ret=BN_mod_exp_recp(r,a,p,m,ctx); }
 261 #else
 262                 { ret=BN_mod_exp_simple(r,a,p,m,ctx); }
 263 #endif
 264
 265         bn_check_top(r);
 266         return(ret);
 267         }
 268
 269
 270 int BN_mod_exp_recp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 271                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx)
 272         {
 273         int i,j,bits,ret=0,wstart,wend,window,wvalue;
 274         int start=1;
 275         BIGNUM *aa;
 276         /* Table of variables obtained from 'ctx' */
 277         BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
 278         BN_RECP_CTX recp;
 279
 280         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
 281                 {
 282                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
 283                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_RECP,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 284                 return -1;
 285                 }
 286
 287         bits=BN_num_bits(p);
 288
 289         if (bits == 0)
 290                 {
 291                 ret = BN_one(r);
 292                 return ret;
 293                 }
 294
 295         BN_CTX_start(ctx);
 296         aa = BN_CTX_get(ctx);
 297         val[0] = BN_CTX_get(ctx);
 298         if(!aa || !val[0]) goto err;
 299
 300         BN_RECP_CTX_init(&recp);
 301         if (m->neg)
 302                 {
 303                 /* ignore sign of 'm' */
 304                 if (!BN_copy(aa, m)) goto err;
 305                 aa->neg = 0;
 306                 if (BN_RECP_CTX_set(&recp,aa,ctx) <= 0) goto err;
 307                 }
 308         else
 309                 {
 310                 if (BN_RECP_CTX_set(&recp,m,ctx) <= 0) goto err;
 311                 }
 312
 313         if (!BN_nnmod(val[0],a,m,ctx)) goto err;                /* 1 */
 314         if (BN_is_zero(val[0]))
 315                 {
 316                 BN_zero(r);
 317                 ret = 1;
 318                 goto err;
 319                 }
 320
 321         window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
 322         if (window > 1)
 323                 {
 324                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(aa,val[0],val[0],&recp,ctx))
 325                         goto err;                               /* 2 */
 326                 j=1<<(window-1);
 327                 for (i=1; i<j; i++)
 328                         {
 329                         if(((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
 330                                         !BN_mod_mul_reciprocal(val[i],val[i-1],
 331                                                 aa,&recp,ctx))
 332                                 goto err;
 333                         }
 334                 }
 335
 336         start=1;        /* This is used to avoid multiplication etc
 337                          * when there is only the value '1' in the
 338                          * buffer. */
 339         wvalue=0;       /* The 'value' of the window */
 340         wstart=bits-1;  /* The top bit of the window */
 341         wend=0;         /* The bottom bit of the window */
 342
 343         if (!BN_one(r)) goto err;
 344
 345         for (;;)
 346                 {
 347                 if (BN_is_bit_set(p,wstart) == 0)
 348                         {
 349                         if (!start)
 350                                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r,r,r,&recp,ctx))
 351                                 goto err;
 352                         if (wstart == 0) break;
 353                         wstart--;
 354                         continue;
 355                         }
 356                 /* We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out
 357                  * how bit a window to do.  To do this we need to scan
 358                  * forward until the last set bit before the end of the
 359                  * window */
 360                 j=wstart;
 361                 wvalue=1;
 362                 wend=0;
 363                 for (i=1; i<window; i++)
 364                         {
 365                         if (wstart-i < 0) break;
 366                         if (BN_is_bit_set(p,wstart-i))
 367                                 {
 368                                 wvalue<<=(i-wend);
 369                                 wvalue|=1;
 370                                 wend=i;
 371                                 }
 372                         }
 373
 374                 /* wend is the size of the current window */
 375                 j=wend+1;
 376                 /* add the 'bytes above' */
 377                 if (!start)
 378                         for (i=0; i<j; i++)
 379                                 {
 380                                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r,r,r,&recp,ctx))
 381                                         goto err;
 382                                 }
 383
 384                 /* wvalue will be an odd number < 2^window */
 385                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r,r,val[wvalue>>1],&recp,ctx))
 386                         goto err;
 387
 388                 /* move the 'window' down further */
 389                 wstart-=wend+1;
 390                 wvalue=0;
 391                 start=0;
 392                 if (wstart < 0) break;
 393                 }
 394         ret=1;
 395 err:
 396         BN_CTX_end(ctx);
 397         BN_RECP_CTX_free(&recp);
 398         bn_check_top(r);
 399         return(ret);
 400         }
 401
 402
 403 int BN_mod_exp_mont(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 404                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
 405         {
 406         int i,j,bits,ret=0,wstart,wend,window,wvalue;
 407         int start=1;
 408         BIGNUM *d,*r;
 409         const BIGNUM *aa;
 410         /* Table of variables obtained from 'ctx' */
 411         BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
 412         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 413
 414         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
 415                 {
 416                 return BN_mod_exp_mont_consttime(rr, a, p, m, ctx, in_mont);
 417                 }
 418
 419         bn_check_top(a);
 420         bn_check_top(p);
 421         bn_check_top(m);
 422
 423         if (!BN_is_odd(m))
 424                 {
 425                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
 426                 return(0);
 427                 }
 428         bits=BN_num_bits(p);
 429         if (bits == 0)
 430                 {
 431                 ret = BN_one(rr);
 432                 return ret;
 433                 }
 434
 435         BN_CTX_start(ctx);
 436         d = BN_CTX_get(ctx);
 437         r = BN_CTX_get(ctx);
 438         val[0] = BN_CTX_get(ctx);
 439         if (!d || !r || !val[0]) goto err;
 440
 441         /* If this is not done, things will break in the montgomery
 442          * part */
 443
 444         if (in_mont != NULL)
 445                 mont=in_mont;
 446         else
 447                 {
 448                 if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
 449                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont,m,ctx)) goto err;
 450                 }
 451
 452         if (a->neg || BN_ucmp(a,m) >= 0)
 453                 {
 454                 if (!BN_nnmod(val[0],a,m,ctx))
 455                         goto err;
 456                 aa= val[0];
 457                 }
 458         else
 459                 aa=a;
 460         if (BN_is_zero(aa))
 461                 {
 462                 BN_zero(rr);
 463                 ret = 1;
 464                 goto err;
 465                 }
 466         if (!BN_to_montgomery(val[0],aa,mont,ctx)) goto err; /* 1 */
 467
 468         window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
 469         if (window > 1)
 470                 {
 471                 if (!BN_mod_mul_montgomery(d,val[0],val[0],mont,ctx)) goto err; /* 2 */
 472                 j=1<<(window-1);
 473                 for (i=1; i<j; i++)
 474                         {
 475                         if(((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
 476                                         !BN_mod_mul_montgomery(val[i],val[i-1],
 477                                                 d,mont,ctx))
 478                                 goto err;
 479                         }
 480                 }
 481
 482         start=1;        /* This is used to avoid multiplication etc
 483                          * when there is only the value '1' in the
 484                          * buffer. */
 485         wvalue=0;       /* The 'value' of the window */
 486         wstart=bits-1;  /* The top bit of the window */
 487         wend=0;         /* The bottom bit of the window */
 488
 489 #if 1   /* by Shay Gueron's suggestion */
 490         j = m->top;     /* borrow j */
 491         if (m->d[j-1] & (((BN_ULONG)1)<<(BN_BITS2-1)))
 492                 {
 493                 if (bn_wexpand(r,j) == NULL) goto err;
 494                 /* 2^(top*BN_BITS2) - m */
 495                 r->d[0] = (0-m->d[0])&BN_MASK2;
 496                 for(i=1;i<j;i++) r->d[i] = (~m->d[i])&BN_MASK2;
 497                 r->top = j;
 498                 /* Upper words will be zero if the corresponding words of 'm'
 499                  * were 0xfff[...], so decrement r->top accordingly. */
 500                 bn_correct_top(r);
 501                 }
 502         else
 503 #endif
 504         if (!BN_to_montgomery(r,BN_value_one(),mont,ctx)) goto err;
 505         for (;;)
 506                 {
 507                 if (BN_is_bit_set(p,wstart) == 0)
 508                         {
 509                         if (!start)
 510                                 {
 511                                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,r,mont,ctx))
 512                                 goto err;
 513                                 }
 514                         if (wstart == 0) break;
 515                         wstart--;
 516                         continue;
 517                         }
 518                 /* We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out
 519                  * how bit a window to do.  To do this we need to scan
 520                  * forward until the last set bit before the end of the
 521                  * window */
 522                 j=wstart;
 523                 wvalue=1;
 524                 wend=0;
 525                 for (i=1; i<window; i++)
 526                         {
 527                         if (wstart-i < 0) break;
 528                         if (BN_is_bit_set(p,wstart-i))
 529                                 {
 530                                 wvalue<<=(i-wend);
 531                                 wvalue|=1;
 532                                 wend=i;
 533                                 }
 534                         }
 535
 536                 /* wend is the size of the current window */
 537                 j=wend+1;
 538                 /* add the 'bytes above' */
 539                 if (!start)
 540                         for (i=0; i<j; i++)
 541                                 {
 542                                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,r,mont,ctx))
 543                                         goto err;
 544                                 }
 545
 546                 /* wvalue will be an odd number < 2^window */
 547                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,val[wvalue>>1],mont,ctx))
 548                         goto err;
 549
 550                 /* move the 'window' down further */
 551                 wstart-=wend+1;
 552                 wvalue=0;
 553                 start=0;
 554                 if (wstart < 0) break;
 555                 }
 556 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 557         if (OPENSSL_sparcv9cap_P[0]&(SPARCV9_VIS3|SPARCV9_PREFER_FPU))
 558                 {
 559                 j = mont->N.top;        /* borrow j */
 560                 val[0]->d[0] = 1;       /* borrow val[0] */
 561                 for (i=1;i<j;i++) val[0]->d[i] = 0;
 562                 val[0]->top = j;
 563                 if (!BN_mod_mul_montgomery(rr,r,val[0],mont,ctx)) goto err;
 564                 }
 565         else
 566 #endif
 567         if (!BN_from_montgomery(rr,r,mont,ctx)) goto err;
 568         ret=1;
 569 err:
 570         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
 571         BN_CTX_end(ctx);
 572         bn_check_top(rr);
 573         return(ret);
 574         }
 575
 576 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 577 static BN_ULONG bn_get_bits(const BIGNUM *a, int bitpos)
 578         {
 579         BN_ULONG ret=0;
 580         int wordpos;
 581
 582         wordpos = bitpos/BN_BITS2;
 583         bitpos %= BN_BITS2;
 584         if (wordpos>=0 && wordpos < a->top)
 585                 {
 586                 ret = a->d[wordpos]&BN_MASK2;
 587                 if (bitpos)
 588                         {
 589                         ret >>= bitpos;
 590                         if (++wordpos < a->top)
 591                                 ret |= a->d[wordpos]<<(BN_BITS2-bitpos);
 592                         }
 593                 }
 594
 595         return ret&BN_MASK2;
 596 }
 597 #endif
 598
 599 /* BN_mod_exp_mont_consttime() stores the precomputed powers in a specific layout
 600  * so that accessing any of these table values shows the same access pattern as far
 601  * as cache lines are concerned.  The following functions are used to transfer a BIGNUM
 602  * from/to that table. */
 603
 604 static int MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(const BIGNUM *b, int top, unsigned char *buf, int idx, int width)
 605         {
 606         size_t i, j;
 607
 608         if (top > b->top)
 609                 top = b->top; /* this works because 'buf' is explicitly zeroed */
 610         for (i = 0, j=idx; i < top * sizeof b->d[0]; i++, j+=width)
 611                 {
 612                 buf[j] = ((unsigned char*)b->d)[i];
 613                 }
 614
 615         return 1;
 616         }
 617
 618 static int MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(BIGNUM *b, int top, unsigned char *buf, int idx, int width)
 619         {
 620         size_t i, j;
 621
 622         if (bn_wexpand(b, top) == NULL)
 623                 return 0;
 624
 625         for (i=0, j=idx; i < top * sizeof b->d[0]; i++, j+=width)
 626                 {
 627                 ((unsigned char*)b->d)[i] = buf[j];
 628                 }
 629
 630         b->top = top;
 631         bn_correct_top(b);
 632         return 1;
 633         }
 634
 635 /* Given a pointer value, compute the next address that is a cache line multiple. */
 636 #define MOD_EXP_CTIME_ALIGN(x_) \
 637         ((unsigned char*)(x_) + (MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH - (((size_t)(x_)) & (MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_MASK))))
 638
 639 /* This variant of BN_mod_exp_mont() uses fixed windows and the special
 640  * precomputation memory layout to limit data-dependency to a minimum
 641  * to protect secret exponents (cf. the hyper-threading timing attacks
 642  * pointed out by Colin Percival,
 643  * http://www.daemonology.net/hyperthreading-considered-harmful/)
 644  */
 645 int BN_mod_exp_mont_consttime(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 646                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
 647         {
 648         int i,bits,ret=0,window,wvalue;
 649         int top;
 650         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 651
 652         int numPowers;
 653         unsigned char *powerbufFree=NULL;
 654         int powerbufLen = 0;
 655         unsigned char *powerbuf=NULL;
 656         BIGNUM tmp, am;
 657 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 658         unsigned int t4=0;
 659 #endif
 660
 661         bn_check_top(a);
 662         bn_check_top(p);
 663         bn_check_top(m);
 664
 665         top = m->top;
 666
 667         if (!(m->d[0] & 1))
 668                 {
 669                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_CONSTTIME,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
 670                 return(0);
 671                 }
 672         bits=BN_num_bits(p);
 673         if (bits == 0)
 674                 {
 675                 ret = BN_one(rr);
 676                 return ret;
 677                 }
 678
 679         BN_CTX_start(ctx);
 680
 681         /* Allocate a montgomery context if it was not supplied by the caller.
 682          * If this is not done, things will break in the montgomery part.
 683          */
 684         if (in_mont != NULL)
 685                 mont=in_mont;
 686         else
 687                 {
 688                 if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
 689                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont,m,ctx)) goto err;
 690                 }
 691
 692 #ifdef RSAZ_ENABLED
 693         /*
 694          * If the size of the operands allow it, perform the optimized
 695          * RSAZ exponentiation. For further information see
 696          * crypto/bn/rsaz_exp.c and accompanying assembly modules.
 697          */
 698         if ((16 == a->top) && (16 == p->top) && (BN_num_bits(m) == 1024)
 699             && rsaz_avx2_eligible())
 700                 {
 701                 if (NULL == bn_wexpand(rr, 16)) goto err;
 702                 RSAZ_1024_mod_exp_avx2(rr->d, a->d, p->d, m->d, mont->RR.d, mont->n0[0]);
 703                 rr->top = 16;
 704                 rr->neg = 0;
 705                 bn_correct_top(rr);
 706                 ret = 1;
 707                 goto err;
 708                 }
 709         else if ((8 == a->top) && (8 == p->top) && (BN_num_bits(m) == 512))
 710                 {
 711                 if (NULL == bn_wexpand(rr,8)) goto err;
 712                 RSAZ_512_mod_exp(rr->d, a->d, p->d, m->d, mont->n0[0], mont->RR.d);
 713                 rr->top = 8;
 714                 rr->neg = 0;
 715                 bn_correct_top(rr);
 716                 ret = 1;
 717                 goto err;
 718                 }
 719 #endif
 720
 721         /* Get the window size to use with size of p. */
 722         window = BN_window_bits_for_ctime_exponent_size(bits);
 723 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 724         if (window>=5 && (top&15)==0 && top<=64 &&
 725             (OPENSSL_sparcv9cap_P[1]&(CFR_MONTMUL|CFR_MONTSQR))==
 726                                      (CFR_MONTMUL|CFR_MONTSQR) &&
 727             (t4=OPENSSL_sparcv9cap_P[0]))
 728                 window=5;
 729         else
 730 #endif
 731 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT5)
 732         if (window>=5)
 733                 {
 734                 window=5;       /* ~5% improvement for RSA2048 sign, and even for RSA4096 */
 735                 if ((top&7)==0) powerbufLen += 2*top*sizeof(m->d[0]);
 736                 }
 737 #endif
 738         (void)0;
 739
 740         /* Allocate a buffer large enough to hold all of the pre-computed
 741          * powers of am, am itself and tmp.
 742          */
 743         numPowers = 1 << window;
 744         powerbufLen += sizeof(m->d[0])*(top*numPowers +
 745                                 ((2*top)>numPowers?(2*top):numPowers));
 746 #ifdef alloca
 747         if (powerbufLen < 3072)
 748                 powerbufFree = alloca(powerbufLen+MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH);
 749         else
 750 #endif
 751         if ((powerbufFree=(unsigned char*)OPENSSL_malloc(powerbufLen+MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH)) == NULL)
 752                 goto err;
 753
 754         powerbuf = MOD_EXP_CTIME_ALIGN(powerbufFree);
 755         memset(powerbuf, 0, powerbufLen);
 756
 757 #ifdef alloca
 758         if (powerbufLen < 3072)
 759                 powerbufFree = NULL;
 760 #endif
 761
 762         /* lay down tmp and am right after powers table */
 763         tmp.d     = (BN_ULONG *)(powerbuf + sizeof(m->d[0])*top*numPowers);
 764         am.d      = tmp.d + top;
 765         tmp.top   = am.top  = 0;
 766         tmp.dmax  = am.dmax = top;
 767         tmp.neg   = am.neg  = 0;
 768         tmp.flags = am.flags = BN_FLG_STATIC_DATA;
 769
 770         /* prepare a^0 in Montgomery domain */
 771 #if 1   /* by Shay Gueron's suggestion */
 772         if (m->d[top-1] & (((BN_ULONG)1)<<(BN_BITS2-1)))
 773                 {
 774                 /* 2^(top*BN_BITS2) - m */
 775                 tmp.d[0] = (0-m->d[0])&BN_MASK2;
 776                 for (i=1;i<top;i++) tmp.d[i] = (~m->d[i])&BN_MASK2;
 777                 tmp.top = top;
 778                 }
 779         else
 780 #endif
 781         if (!BN_to_montgomery(&tmp,BN_value_one(),mont,ctx))    goto err;
 782
 783         /* prepare a^1 in Montgomery domain */
 784         if (a->neg || BN_ucmp(a,m) >= 0)
 785                 {
 786                 if (!BN_mod(&am,a,m,ctx))                       goto err;
 787                 if (!BN_to_montgomery(&am,&am,mont,ctx))        goto err;
 788                 }
 789         else    if (!BN_to_montgomery(&am,a,mont,ctx))          goto err;
 790
 791 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 792     if (t4)
 793         {
 794         typedef int (*bn_pwr5_mont_f)(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 795                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 796         int bn_pwr5_mont_t4_8(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 797                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 798         int bn_pwr5_mont_t4_16(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 799                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 800         int bn_pwr5_mont_t4_24(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 801                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 802         int bn_pwr5_mont_t4_32(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 803                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 804         static const bn_pwr5_mont_f pwr5_funcs[4] = {
 805                         bn_pwr5_mont_t4_8,      bn_pwr5_mont_t4_16,
 806                         bn_pwr5_mont_t4_24,     bn_pwr5_mont_t4_32 };
 807         bn_pwr5_mont_f pwr5_worker = pwr5_funcs[top/16-1];
 808
 809         typedef int (*bn_mul_mont_f)(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 810                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 811         int bn_mul_mont_t4_8(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 812                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 813         int bn_mul_mont_t4_16(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 814                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 815         int bn_mul_mont_t4_24(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 816                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 817         int bn_mul_mont_t4_32(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 818                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 819         static const bn_mul_mont_f mul_funcs[4] = {
 820                         bn_mul_mont_t4_8,       bn_mul_mont_t4_16,
 821                         bn_mul_mont_t4_24,      bn_mul_mont_t4_32 };
 822         bn_mul_mont_f mul_worker = mul_funcs[top/16-1];
 823
 824         void bn_mul_mont_vis3(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 825                         const void *bp,const BN_ULONG *np,
 826                         const BN_ULONG *n0,int num);
 827         void bn_mul_mont_t4(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 828                         const void *bp,const BN_ULONG *np,
 829                         const BN_ULONG *n0,int num);
 830         void bn_mul_mont_gather5_t4(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 831                         const void *table,const BN_ULONG *np,
 832                         const BN_ULONG *n0,int num,int power);
 833         void bn_flip_n_scatter5_t4(const BN_ULONG *inp,size_t num,
 834                         void *table,size_t power);
 835         void bn_gather5_t4(BN_ULONG *out,size_t num,
 836                         void *table,size_t power);
 837         void bn_flip_t4(BN_ULONG *dst,BN_ULONG *src,size_t num);
 838
 839         BN_ULONG *np=mont->N.d, *n0=mont->n0;
 840         int stride = 5*(6-(top/16-1));  /* multiple of 5, but less than 32 */
 841
 842         /* BN_to_montgomery can contaminate words above .top
 843          * [in BN_DEBUG[_DEBUG] build]... */
 844         for (i=am.top; i<top; i++)      am.d[i]=0;
 845         for (i=tmp.top; i<top; i++)     tmp.d[i]=0;
 846
 847         bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d,top,powerbuf,0);
 848         bn_flip_n_scatter5_t4(am.d,top,powerbuf,1);
 849         if (!(*mul_worker)(tmp.d,am.d,am.d,np,n0) &&
 850             !(*mul_worker)(tmp.d,am.d,am.d,np,n0))
 851                 bn_mul_mont_vis3(tmp.d,am.d,am.d,np,n0,top);
 852         bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d,top,powerbuf,2);
 853
 854         for (i=3; i<32; i++)
 855                 {
 856                 /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
 857                 if (!(*mul_worker)(tmp.d,tmp.d,am.d,np,n0) &&
 858                     !(*mul_worker)(tmp.d,tmp.d,am.d,np,n0))
 859                         bn_mul_mont_vis3(tmp.d,tmp.d,am.d,np,n0,top);
 860                 bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d,top,powerbuf,i);
 861                 }
 862
 863         /* switch to 64-bit domain */
 864         np = alloca(top*sizeof(BN_ULONG));
 865         top /= 2;
 866         bn_flip_t4(np,mont->N.d,top);
 867
 868         bits--;
 869         for (wvalue=0, i=bits%5; i>=0; i--,bits--)
 870                 wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
 871         bn_gather5_t4(tmp.d,top,powerbuf,wvalue);
 872
 873         /* Scan the exponent one window at a time starting from the most
 874          * significant bits.
 875          */
 876         while (bits >= 0)
 877                 {
 878                 if (bits < stride) stride = bits+1;
 879                 bits -= stride;
 880                 wvalue = bn_get_bits(p,bits+1);
 881
 882                 if ((*pwr5_worker)(tmp.d,np,n0,powerbuf,wvalue,stride)) continue;
 883                 /* retry once and fall back */
 884                 if ((*pwr5_worker)(tmp.d,np,n0,powerbuf,wvalue,stride)) continue;
 885
 886                 bits += stride-5;
 887                 wvalue >>= stride-5;
 888                 wvalue &= 31;
 889                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 890                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 891                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 892                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 893                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 894                 bn_mul_mont_gather5_t4(tmp.d,tmp.d,powerbuf,np,n0,top,wvalue);
 895                 }
 896
 897         bn_flip_t4(tmp.d,tmp.d,top);
 898         top *= 2;
 899         /* back to 32-bit domain */
 900         tmp.top=top;
 901         bn_correct_top(&tmp);
 902         OPENSSL_cleanse(np,top*sizeof(BN_ULONG));
 903         }
 904     else
 905 #endif
 906 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT5)
 907     /* This optimization uses ideas from http://eprint.iacr.org/2011/239,
 908      * specifically optimization of cache-timing attack countermeasures
 909      * and pre-computation optimization. */
 910
 911     /* Dedicated window==4 case improves 512-bit RSA sign by ~15%, but as
 912      * 512-bit RSA is hardly relevant, we omit it to spare size... */
 913     if (window==5 && top>1)
 914         {
 915         void bn_mul_mont_gather5(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 916                         const void *table,const BN_ULONG *np,
 917                         const BN_ULONG *n0,int num,int power);
 918         void bn_scatter5(const BN_ULONG *inp,size_t num,
 919                         void *table,size_t power);
 920         void bn_gather5(BN_ULONG *out,size_t num,
 921                         void *table,size_t power);
 922         void bn_power5(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 923                         const void *table,const BN_ULONG *np,
 924                         const BN_ULONG *n0,int num,int power);
 925         int bn_get_bits5(const BN_ULONG *ap,int off);
 926         int bn_from_montgomery(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 927                         const BN_ULONG *not_used,const BN_ULONG *np,
 928                         const BN_ULONG *n0,int num);
 929
 930         BN_ULONG *np=mont->N.d, *n0=mont->n0, *np2;
 931
 932         /* BN_to_montgomery can contaminate words above .top
 933          * [in BN_DEBUG[_DEBUG] build]... */
 934         for (i=am.top; i<top; i++)      am.d[i]=0;
 935         for (i=tmp.top; i<top; i++)     tmp.d[i]=0;
 936
 937         if (top&7)
 938                 np2 = np;
 939         else
 940                 for (np2=am.d+top,i=0; i<top; i++) np2[2*i]=np[i];
 941
 942         bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,0);
 943         bn_scatter5(am.d,am.top,powerbuf,1);
 944         bn_mul_mont(tmp.d,am.d,am.d,np,n0,top);
 945         bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,2);
 946
 947 #if 0
 948         for (i=3; i<32; i++)
 949                 {
 950                 /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
 951                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np2,n0,top,i-1);
 952                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 953                 }
 954 #else
 955         /* same as above, but uses squaring for 1/2 of operations */
 956         for (i=4; i<32; i*=2)
 957                 {
 958                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 959                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 960                 }
 961         for (i=3; i<8; i+=2)
 962                 {
 963                 int j;
 964                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np2,n0,top,i-1);
 965                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 966                 for (j=2*i; j<32; j*=2)
 967                         {
 968                         bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 969                         bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,j);
 970                         }
 971                 }
 972         for (; i<16; i+=2)
 973                 {
 974                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np2,n0,top,i-1);
 975                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 976                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 977                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,2*i);
 978                 }
 979         for (; i<32; i+=2)
 980                 {
 981                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np2,n0,top,i-1);
 982                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 983                 }
 984 #endif
 985         bits--;
 986         for (wvalue=0, i=bits%5; i>=0; i--,bits--)
 987                 wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
 988         bn_gather5(tmp.d,top,powerbuf,wvalue);
 989
 990         /* Scan the exponent one window at a time starting from the most
 991          * significant bits.
 992          */
 993         if (top&7)
 994             while (bits >= 0)
 995                 {
 996                 for (wvalue=0, i=0; i<5; i++,bits--)
 997                         wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
 998
 999                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
1000                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
1001                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
1002                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
1003                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
1004                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,tmp.d,powerbuf,np,n0,top,wvalue);
1005                 }
1006         else
1007             {
1008             while (bits >= 0)
1009                 {
1010                 wvalue = bn_get_bits5(p->d,bits-4);
1011                 bits-=5;
1012                 bn_power5(tmp.d,tmp.d,powerbuf,np2,n0,top,wvalue);
1013                 }
1014             }
1015
1016         ret=bn_from_montgomery(tmp.d,tmp.d,NULL,np2,n0,top);
1017         tmp.top=top;
1018         bn_correct_top(&tmp);
1019         if (ret)
1020                 {
1021                 if (!BN_copy(rr,&tmp)) ret=0;
1022                 goto err; /* non-zero ret means it's not error */
1023                 }
1024         }
1025     else
1026 #endif
1027         {
1028         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, 0, numPowers)) goto err;
1029         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&am,  top, powerbuf, 1, numPowers)) goto err;
1030
1031         /* If the window size is greater than 1, then calculate
1032          * val[i=2..2^winsize-1]. Powers are computed as a*a^(i-1)
1033          * (even powers could instead be computed as (a^(i/2))^2
1034          * to use the slight performance advantage of sqr over mul).
1035          */
1036         if (window > 1)
1037                 {
1038                 if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&am,&am,mont,ctx))      goto err;
1039                 if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, 2, numPowers)) goto err;
1040                 for (i=3; i<numPowers; i++)
1041                         {
1042                         /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
1043                         if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&am,&tmp,mont,ctx))
1044                                 goto err;
1045                         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, i, numPowers)) goto err;
1046                         }
1047                 }
1048
1049         bits--;
1050         for (wvalue=0, i=bits%window; i>=0; i--,bits--)
1051                 wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
1052         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(&tmp,top,powerbuf,wvalue,numPowers)) goto err;
1053
1054         /* Scan the exponent one window at a time starting from the most
1055          * significant bits.
1056          */
1057         while (bits >= 0)
1058                 {
1059                 wvalue=0; /* The 'value' of the window */
1060
1061                 /* Scan the window, squaring the result as we go */
1062                 for (i=0; i<window; i++,bits--)
1063                         {
1064                         if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&tmp,&tmp,mont,ctx))    goto err;
1065                         wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
1066                         }
1067
1068                 /* Fetch the appropriate pre-computed value from the pre-buf */
1069                 if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(&am, top, powerbuf, wvalue, numPowers)) goto err;
1070
1071                 /* Multiply the result into the intermediate result */
1072                 if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&tmp,&am,mont,ctx)) goto err;
1073                 }
1074         }
1075
1076         /* Convert the final result from montgomery to standard format */
1077 #if defined(SPARC_T4_MONT)
1078         if (OPENSSL_sparcv9cap_P[0]&(SPARCV9_VIS3|SPARCV9_PREFER_FPU))
1079                 {
1080                 am.d[0] = 1;    /* borrow am */
1081                 for (i=1;i<top;i++) am.d[i] = 0;
1082                 if (!BN_mod_mul_montgomery(rr,&tmp,&am,mont,ctx)) goto err;
1083                 }
1084         else
1085 #endif
1086         if (!BN_from_montgomery(rr,&tmp,mont,ctx)) goto err;
1087         ret=1;
1088 err:
1089         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
1090         if (powerbuf!=NULL)
1091                 {
1092                 OPENSSL_cleanse(powerbuf,powerbufLen);
1093                 if (powerbufFree) OPENSSL_free(powerbufFree);
1094                 }
1095         BN_CTX_end(ctx);
1096         return(ret);
1097         }
1098
1099 int BN_mod_exp_mont_word(BIGNUM *rr, BN_ULONG a, const BIGNUM *p,
1100                          const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
1101         {
1102         BN_MONT_CTX *mont = NULL;
1103         int b, bits, ret=0;
1104         int r_is_one;
1105         BN_ULONG w, next_w;
1106         BIGNUM *d, *r, *t;
1107         BIGNUM *swap_tmp;
1108 #define BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m) \
1109                 (BN_mul_word(r, (w)) && \
1110                 (/* BN_ucmp(r, (m)) < 0 ? 1 :*/  \
1111                         (BN_mod(t, r, m, ctx) && (swap_tmp = r, r = t, t = swap_tmp, 1))))
1112                 /* BN_MOD_MUL_WORD is only used with 'w' large,
1113                  * so the BN_ucmp test is probably more overhead
1114                  * than always using BN_mod (which uses BN_copy if
1115                  * a similar test returns true). */
1116                 /* We can use BN_mod and do not need BN_nnmod because our
1117                  * accumulator is never negative (the result of BN_mod does
1118                  * not depend on the sign of the modulus).
1119                  */
1120 #define BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont) \
1121                 (BN_set_word(r, (w)) && BN_to_montgomery(r, r, (mont), ctx))
1122
1123         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
1124                 {
1125                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
1126                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
1127                 return -1;
1128                 }
1129
1130         bn_check_top(p);
1131         bn_check_top(m);
1132
1133         if (!BN_is_odd(m))
1134                 {
1135                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
1136                 return(0);
1137                 }
1138         if (m->top == 1)
1139                 a %= m->d[0]; /* make sure that 'a' is reduced */
1140
1141         bits = BN_num_bits(p);
1142         if (bits == 0)
1143                 {
1144                 /* x**0 mod 1 is still zero. */
1145                 if (BN_is_one(m))
1146                         {
1147                         ret = 1;
1148                         BN_zero(rr);
1149                         }
1150                 else
1151                         ret = BN_one(rr);
1152                 return ret;
1153                 }
1154         if (a == 0)
1155                 {
1156                 BN_zero(rr);
1157                 ret = 1;
1158                 return ret;
1159                 }
1160
1161         BN_CTX_start(ctx);
1162         d = BN_CTX_get(ctx);
1163         r = BN_CTX_get(ctx);
1164         t = BN_CTX_get(ctx);
1165         if (d == NULL || r == NULL || t == NULL) goto err;
1166
1167         if (in_mont != NULL)
1168                 mont=in_mont;
1169         else
1170                 {
1171                 if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
1172                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx)) goto err;
1173                 }
1174
1175         r_is_one = 1; /* except for Montgomery factor */
1176
1177         /* bits-1 >= 0 */
1178
1179         /* The result is accumulated in the product r*w. */
1180         w = a; /* bit 'bits-1' of 'p' is always set */
1181         for (b = bits-2; b >= 0; b--)
1182                 {
1183                 /* First, square r*w. */
1184                 next_w = w*w;
1185                 if ((next_w/w) != w) /* overflow */
1186                         {
1187                         if (r_is_one)
1188                                 {
1189                                 if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont)) goto err;
1190                                 r_is_one = 0;
1191                                 }
1192                         else
1193                                 {
1194                                 if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m)) goto err;
1195                                 }
1196                         next_w = 1;
1197                         }
1198                 w = next_w;
1199                 if (!r_is_one)
1200                         {
1201                         if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, r, mont, ctx)) goto err;
1202                         }
1203
1204                 /* Second, multiply r*w by 'a' if exponent bit is set. */
1205                 if (BN_is_bit_set(p, b))
1206                         {
1207                         next_w = w*a;
1208                         if ((next_w/a) != w) /* overflow */
1209                                 {
1210                                 if (r_is_one)
1211                                         {
1212                                         if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont)) goto err;
1213                                         r_is_one = 0;
1214                                         }
1215                                 else
1216                                         {
1217                                         if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m)) goto err;
1218                                         }
1219                                 next_w = a;
1220                                 }
1221                         w = next_w;
1222                         }
1223                 }
1224
1225         /* Finally, set r:=r*w. */
1226         if (w != 1)
1227                 {
1228                 if (r_is_one)
1229                         {
1230                         if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont)) goto err;
1231                         r_is_one = 0;
1232                         }
1233                 else
1234                         {
1235                         if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m)) goto err;
1236                         }
1237                 }
1238
1239         if (r_is_one) /* can happen only if a == 1*/
1240                 {
1241                 if (!BN_one(rr)) goto err;
1242                 }
1243         else
1244                 {
1245                 if (!BN_from_montgomery(rr, r, mont, ctx)) goto err;
1246                 }
1247         ret = 1;
1248 err:
1249         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
1250         BN_CTX_end(ctx);
1251         bn_check_top(rr);
1252         return(ret);
1253         }
1254
1255
1256 /* The old fallback, simple version :-) */
1257 int BN_mod_exp_simple(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
1258                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx)
1259         {
1260         int i,j,bits,ret=0,wstart,wend,window,wvalue;
1261         int start=1;
1262         BIGNUM *d;
1263         /* Table of variables obtained from 'ctx' */
1264         BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
1265
1266         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
1267                 {
1268                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
1269                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_SIMPLE,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
1270                 return -1;
1271                 }
1272
1273         bits=BN_num_bits(p);
1274
1275         if (bits == 0)
1276                 {
1277                 ret = BN_one(r);
1278                 return ret;
1279                 }
1280
1281         BN_CTX_start(ctx);
1282         d = BN_CTX_get(ctx);
1283         val[0] = BN_CTX_get(ctx);
1284         if(!d || !val[0]) goto err;
1285
1286         if (!BN_nnmod(val[0],a,m,ctx)) goto err;                /* 1 */
1287         if (BN_is_zero(val[0]))
1288                 {
1289                 BN_zero(r);
1290                 ret = 1;
1291                 goto err;
1292                 }
1293
1294         window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
1295         if (window > 1)
1296                 {
1297                 if (!BN_mod_mul(d,val[0],val[0],m,ctx))
1298                         goto err;                               /* 2 */
1299                 j=1<<(window-1);
1300                 for (i=1; i<j; i++)
1301                         {
1302                         if(((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
1303                                         !BN_mod_mul(val[i],val[i-1],d,m,ctx))
1304                                 goto err;
1305                         }
1306                 }
1307
1308         start=1;        /* This is used to avoid multiplication etc
1309                          * when there is only the value '1' in the
1310                          * buffer. */
1311         wvalue=0;       /* The 'value' of the window */
1312         wstart=bits-1;  /* The top bit of the window */
1313         wend=0;         /* The bottom bit of the window */
1314
1315         if (!BN_one(r)) goto err;
1316
1317         for (;;)
1318                 {
1319                 if (BN_is_bit_set(p,wstart) == 0)
1320                         {
1321                         if (!start)
1322                                 if (!BN_mod_mul(r,r,r,m,ctx))
1323                                 goto err;
1324                         if (wstart == 0) break;
1325                         wstart--;
1326                         continue;
1327                         }
1328                 /* We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out
1329                  * how bit a window to do.  To do this we need to scan
1330                  * forward until the last set bit before the end of the
1331                  * window */
1332                 j=wstart;
1333                 wvalue=1;
1334                 wend=0;
1335                 for (i=1; i<window; i++)
1336                         {
1337                         if (wstart-i < 0) break;
1338                         if (BN_is_bit_set(p,wstart-i))
1339                                 {
1340                                 wvalue<<=(i-wend);
1341                                 wvalue|=1;
1342                                 wend=i;
1343                                 }
1344                         }
1345
1346                 /* wend is the size of the current window */
1347                 j=wend+1;
1348                 /* add the 'bytes above' */
1349                 if (!start)
1350                         for (i=0; i<j; i++)
1351                                 {
1352                                 if (!BN_mod_mul(r,r,r,m,ctx))
1353                                         goto err;
1354                                 }
1355
1356                 /* wvalue will be an odd number < 2^window */
1357                 if (!BN_mod_mul(r,r,val[wvalue>>1],m,ctx))
1358                         goto err;
1359
1360                 /* move the 'window' down further */
1361                 wstart-=wend+1;
1362                 wvalue=0;
1363                 start=0;
1364                 if (wstart < 0) break;
1365                 }
1366         ret=1;
1367 err:
1368         BN_CTX_end(ctx);
1369         bn_check_top(r);
1370         return(ret);
1371         }