Replace the BN_CTX implementation with my current work. I'm leaving the
[openssl.git] / crypto / bn / bn_exp2.c
1 /* crypto/bn/bn_exp2.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) 1998-2000 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 #include <stdio.h>
113 #include "cryptlib.h"
114 #include "bn_lcl.h"
115
116 #define TABLE_SIZE      32
117
118 int BN_mod_exp2_mont(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a1, const BIGNUM *p1,
119         const BIGNUM *a2, const BIGNUM *p2, const BIGNUM *m,
120         BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
121         {
122         int i,j,bits,b,bits1,bits2,ret=0,wpos1,wpos2,window1,window2,wvalue1,wvalue2;
123         int r_is_one=1,ts1=0,ts2=0;
124         BIGNUM *d,*r;
125         const BIGNUM *a_mod_m;
126         /* TODO: BN_CTX??? */
127         BIGNUM val1[TABLE_SIZE], val2[TABLE_SIZE];
128         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
129
130         bn_check_top(a1);
131         bn_check_top(p1);
132         bn_check_top(a2);
133         bn_check_top(p2);
134         bn_check_top(m);
135
136         if (!(m->d[0] & 1))
137                 {
138                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP2_MONT,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
139                 return(0);
140                 }
141         bits1=BN_num_bits(p1);
142         bits2=BN_num_bits(p2);
143         if ((bits1 == 0) && (bits2 == 0))
144                 {
145                 ret = BN_one(rr);
146                 return ret;
147                 }
148         
149         bits=(bits1 > bits2)?bits1:bits2;
150
151         BN_CTX_start(ctx);
152         d = BN_CTX_get(ctx);
153         r = BN_CTX_get(ctx);
154         if (d == NULL || r == NULL) goto err;
155
156         if (in_mont != NULL)
157                 mont=in_mont;
158         else
159                 {
160                 if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
161                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont,m,ctx)) goto err;
162                 }
163
164         window1 = BN_window_bits_for_exponent_size(bits1);
165         window2 = BN_window_bits_for_exponent_size(bits2);
166
167         /*
168          * Build table for a1:   val1[i] := a1^(2*i + 1) mod m  for i = 0 .. 2^(window1-1)
169          */
170         BN_init(&val1[0]);
171         ts1=1;
172         if (a1->neg || BN_ucmp(a1,m) >= 0)
173                 {
174                 if (!BN_mod(&(val1[0]),a1,m,ctx))
175                         goto err;
176                 a_mod_m = &(val1[0]);
177                 }
178         else
179                 a_mod_m = a1;
180         if (BN_is_zero(a_mod_m))
181                 {
182                 BN_zero(rr);
183                 ret = 1;
184                 goto err;
185                 }
186
187         if (!BN_to_montgomery(&(val1[0]),a_mod_m,mont,ctx)) goto err;
188         if (window1 > 1)
189                 {
190                 if (!BN_mod_mul_montgomery(d,&(val1[0]),&(val1[0]),mont,ctx)) goto err;
191
192                 j=1<<(window1-1);
193                 for (i=1; i<j; i++)
194                         {
195                         BN_init(&(val1[i]));
196                         if (!BN_mod_mul_montgomery(&(val1[i]),&(val1[i-1]),d,mont,ctx))
197                                 goto err;
198                         }
199                 ts1=i;
200                 }
201
202
203         /*
204          * Build table for a2:   val2[i] := a2^(2*i + 1) mod m  for i = 0 .. 2^(window2-1)
205          */
206         BN_init(&val2[0]);
207         ts2=1;
208         if (a2->neg || BN_ucmp(a2,m) >= 0)
209                 {
210                 if (!BN_mod(&(val2[0]),a2,m,ctx))
211                         goto err;
212                 a_mod_m = &(val2[0]);
213                 }
214         else
215                 a_mod_m = a2;
216         if (BN_is_zero(a_mod_m))
217                 {
218                 BN_zero(rr);
219                 ret = 1;
220                 goto err;
221                 }
222         if (!BN_to_montgomery(&(val2[0]),a_mod_m,mont,ctx)) goto err;
223         if (window2 > 1)
224                 {
225                 if (!BN_mod_mul_montgomery(d,&(val2[0]),&(val2[0]),mont,ctx)) goto err;
226
227                 j=1<<(window2-1);
228                 for (i=1; i<j; i++)
229                         {
230                         BN_init(&(val2[i]));
231                         if (!BN_mod_mul_montgomery(&(val2[i]),&(val2[i-1]),d,mont,ctx))
232                                 goto err;
233                         }
234                 ts2=i;
235                 }
236
237
238         /* Now compute the power product, using independent windows. */
239         r_is_one=1;
240         wvalue1=0;  /* The 'value' of the first window */
241         wvalue2=0;  /* The 'value' of the second window */
242         wpos1=0;    /* If wvalue1 > 0, the bottom bit of the first window */
243         wpos2=0;    /* If wvalue2 > 0, the bottom bit of the second window */
244
245         if (!BN_to_montgomery(r,BN_value_one(),mont,ctx)) goto err;
246         for (b=bits-1; b>=0; b--)
247                 {
248                 if (!r_is_one)
249                         {
250                         if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,r,mont,ctx))
251                                 goto err;
252                         }
253                 
254                 if (!wvalue1)
255                         if (BN_is_bit_set(p1, b))
256                                 {
257                                 /* consider bits b-window1+1 .. b for this window */
258                                 i = b-window1+1;
259                                 while (!BN_is_bit_set(p1, i)) /* works for i<0 */
260                                         i++;
261                                 wpos1 = i;
262                                 wvalue1 = 1;
263                                 for (i = b-1; i >= wpos1; i--)
264                                         {
265                                         wvalue1 <<= 1;
266                                         if (BN_is_bit_set(p1, i))
267                                                 wvalue1++;
268                                         }
269                                 }
270                 
271                 if (!wvalue2)
272                         if (BN_is_bit_set(p2, b))
273                                 {
274                                 /* consider bits b-window2+1 .. b for this window */
275                                 i = b-window2+1;
276                                 while (!BN_is_bit_set(p2, i))
277                                         i++;
278                                 wpos2 = i;
279                                 wvalue2 = 1;
280                                 for (i = b-1; i >= wpos2; i--)
281                                         {
282                                         wvalue2 <<= 1;
283                                         if (BN_is_bit_set(p2, i))
284                                                 wvalue2++;
285                                         }
286                                 }
287
288                 if (wvalue1 && b == wpos1)
289                         {
290                         /* wvalue1 is odd and < 2^window1 */
291                         if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,&(val1[wvalue1>>1]),mont,ctx))
292                                 goto err;
293                         wvalue1 = 0;
294                         r_is_one = 0;
295                         }
296                 
297                 if (wvalue2 && b == wpos2)
298                         {
299                         /* wvalue2 is odd and < 2^window2 */
300                         if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,&(val2[wvalue2>>1]),mont,ctx))
301                                 goto err;
302                         wvalue2 = 0;
303                         r_is_one = 0;
304                         }
305                 }
306         BN_from_montgomery(rr,r,mont,ctx);
307         ret=1;
308 err:
309         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
310         BN_CTX_end(ctx);
311         for (i=0; i<ts1; i++)
312                 BN_clear_free(&(val1[i]));
313         for (i=0; i<ts2; i++)
314                 BN_clear_free(&(val2[i]));
315         bn_check_top(rr);
316         return(ret);
317         }