e4281a34b44fa7324b6098879b0c1ca0502c1627
[openssl.git] / crypto / bn / bn_lcl.h
1 /* crypto/bn/bn_lcl.h */
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 #ifndef HEADER_BN_LCL_H
113 # define HEADER_BN_LCL_H
114
115 # include "internal/bn_int.h"
116
117 #ifdef  __cplusplus
118 extern "C" {
119 #endif
120
121 /*-
122  * Bignum consistency macros
123  * There is one "API" macro, bn_fix_top(), for stripping leading zeroes from
124  * bignum data after direct manipulations on the data. There is also an
125  * "internal" macro, bn_check_top(), for verifying that there are no leading
126  * zeroes. Unfortunately, some auditing is required due to the fact that
127  * bn_fix_top() has become an overabused duct-tape because bignum data is
128  * occasionally passed around in an inconsistent state. So the following
129  * changes have been made to sort this out;
130  * - bn_fix_top()s implementation has been moved to bn_correct_top()
131  * - if BN_DEBUG isn't defined, bn_fix_top() maps to bn_correct_top(), and
132  *   bn_check_top() is as before.
133  * - if BN_DEBUG *is* defined;
134  *   - bn_check_top() tries to pollute unused words even if the bignum 'top' is
135  *     consistent. (ed: only if BN_DEBUG_RAND is defined)
136  *   - bn_fix_top() maps to bn_check_top() rather than "fixing" anything.
137  * The idea is to have debug builds flag up inconsistent bignums when they
138  * occur. If that occurs in a bn_fix_top(), we examine the code in question; if
139  * the use of bn_fix_top() was appropriate (ie. it follows directly after code
140  * that manipulates the bignum) it is converted to bn_correct_top(), and if it
141  * was not appropriate, we convert it permanently to bn_check_top() and track
142  * down the cause of the bug. Eventually, no internal code should be using the
143  * bn_fix_top() macro. External applications and libraries should try this with
144  * their own code too, both in terms of building against the openssl headers
145  * with BN_DEBUG defined *and* linking with a version of OpenSSL built with it
146  * defined. This not only improves external code, it provides more test
147  * coverage for openssl's own code.
148  */
149
150 # ifdef BN_DEBUG
151
152 /* We only need assert() when debugging */
153 #  include <assert.h>
154
155 #  ifdef BN_DEBUG_RAND
156 /* To avoid "make update" cvs wars due to BN_DEBUG, use some tricks */
157 #   ifndef RAND_pseudo_bytes
158 int RAND_pseudo_bytes(unsigned char *buf, int num);
159 #    define BN_DEBUG_TRIX
160 #   endif
161 #   define bn_pollute(a) \
162         do { \
163                 const BIGNUM *_bnum1 = (a); \
164                 if(_bnum1->top < _bnum1->dmax) { \
165                         unsigned char _tmp_char; \
166                         /* We cast away const without the compiler knowing, any \
167                          * *genuinely* constant variables that aren't mutable \
168                          * wouldn't be constructed with top!=dmax. */ \
169                         BN_ULONG *_not_const; \
170                         memcpy(&_not_const, &_bnum1->d, sizeof(_not_const)); \
171                         RAND_bytes(&_tmp_char, 1); /* Debug only - safe to ignore error return */\
172                         memset(_not_const + _bnum1->top, _tmp_char, \
173                                 sizeof(*_not_const) * (_bnum1->dmax - _bnum1->top)); \
174                 } \
175         } while(0)
176 #   ifdef BN_DEBUG_TRIX
177 #    undef RAND_pseudo_bytes
178 #   endif
179 #  else
180 #   define bn_pollute(a)
181 #  endif
182 #  define bn_check_top(a) \
183         do { \
184                 const BIGNUM *_bnum2 = (a); \
185                 if (_bnum2 != NULL) { \
186                         assert((_bnum2->top == 0) || \
187                                 (_bnum2->d[_bnum2->top - 1] != 0)); \
188                         bn_pollute(_bnum2); \
189                 } \
190         } while(0)
191
192 #  define bn_fix_top(a)           bn_check_top(a)
193
194 #  define bn_check_size(bn, bits) bn_wcheck_size(bn, ((bits+BN_BITS2-1))/BN_BITS2)
195 #  define bn_wcheck_size(bn, words) \
196         do { \
197                 const BIGNUM *_bnum2 = (bn); \
198                 assert((words) <= (_bnum2)->dmax && (words) >= (_bnum2)->top); \
199                 /* avoid unused variable warning with NDEBUG */ \
200                 (void)(_bnum2); \
201         } while(0)
202
203 # else                          /* !BN_DEBUG */
204
205 #  define bn_pollute(a)
206 #  define bn_check_top(a)
207 #  define bn_fix_top(a)           bn_correct_top(a)
208 #  define bn_check_size(bn, bits)
209 #  define bn_wcheck_size(bn, words)
210
211 # endif
212
213 BN_ULONG bn_mul_add_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num,
214                           BN_ULONG w);
215 BN_ULONG bn_mul_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
216 void bn_sqr_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num);
217 BN_ULONG bn_div_words(BN_ULONG h, BN_ULONG l, BN_ULONG d);
218 BN_ULONG bn_add_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
219                       int num);
220 BN_ULONG bn_sub_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
221                       int num);
222
223 struct bignum_st {
224     BN_ULONG *d;                /* Pointer to an array of 'BN_BITS2' bit
225                                  * chunks. */
226     int top;                    /* Index of last used d +1. */
227     /* The next are internal book keeping for bn_expand. */
228     int dmax;                   /* Size of the d array. */
229     int neg;                    /* one if the number is negative */
230     int flags;
231 };
232
233 /* Used for montgomery multiplication */
234 struct bn_mont_ctx_st {
235     int ri;                     /* number of bits in R */
236     BIGNUM RR;                  /* used to convert to montgomery form */
237     BIGNUM N;                   /* The modulus */
238     BIGNUM Ni;                  /* R*(1/R mod N) - N*Ni = 1 (Ni is only
239                                  * stored for bignum algorithm) */
240     BN_ULONG n0[2];             /* least significant word(s) of Ni; (type
241                                  * changed with 0.9.9, was "BN_ULONG n0;"
242                                  * before) */
243     int flags;
244 };
245
246 /*
247  * Used for reciprocal division/mod functions It cannot be shared between
248  * threads
249  */
250 struct bn_recp_ctx_st {
251     BIGNUM N;                   /* the divisor */
252     BIGNUM Nr;                  /* the reciprocal */
253     int num_bits;
254     int shift;
255     int flags;
256 };
257
258 /* Used for slow "generation" functions. */
259 struct bn_gencb_st {
260     unsigned int ver;           /* To handle binary (in)compatibility */
261     void *arg;                  /* callback-specific data */
262     union {
263         /* if(ver==1) - handles old style callbacks */
264         void (*cb_1) (int, int, void *);
265         /* if(ver==2) - new callback style */
266         int (*cb_2) (int, int, BN_GENCB *);
267     } cb;
268 };
269
270 /*-
271  * BN_window_bits_for_exponent_size -- macro for sliding window mod_exp functions
272  *
273  *
274  * For window size 'w' (w >= 2) and a random 'b' bits exponent,
275  * the number of multiplications is a constant plus on average
276  *
277  *    2^(w-1) + (b-w)/(w+1);
278  *
279  * here  2^(w-1)  is for precomputing the table (we actually need
280  * entries only for windows that have the lowest bit set), and
281  * (b-w)/(w+1)  is an approximation for the expected number of
282  * w-bit windows, not counting the first one.
283  *
284  * Thus we should use
285  *
286  *    w >= 6  if        b > 671
287  *     w = 5  if  671 > b > 239
288  *     w = 4  if  239 > b >  79
289  *     w = 3  if   79 > b >  23
290  *    w <= 2  if   23 > b
291  *
292  * (with draws in between).  Very small exponents are often selected
293  * with low Hamming weight, so we use  w = 1  for b <= 23.
294  */
295 # define BN_window_bits_for_exponent_size(b) \
296                 ((b) > 671 ? 6 : \
297                  (b) > 239 ? 5 : \
298                  (b) >  79 ? 4 : \
299                  (b) >  23 ? 3 : 1)
300
301 /*
302  * BN_mod_exp_mont_conttime is based on the assumption that the L1 data cache
303  * line width of the target processor is at least the following value.
304  */
305 # define MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH      ( 64 )
306 # define MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_MASK       (MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH - 1)
307
308 /*
309  * Window sizes optimized for fixed window size modular exponentiation
310  * algorithm (BN_mod_exp_mont_consttime). To achieve the security goals of
311  * BN_mode_exp_mont_consttime, the maximum size of the window must not exceed
312  * log_2(MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH). Window size thresholds are
313  * defined for cache line sizes of 32 and 64, cache line sizes where
314  * log_2(32)=5 and log_2(64)=6 respectively. A window size of 7 should only be
315  * used on processors that have a 128 byte or greater cache line size.
316  */
317 # if MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH == 64
318
319 #  define BN_window_bits_for_ctime_exponent_size(b) \
320                 ((b) > 937 ? 6 : \
321                  (b) > 306 ? 5 : \
322                  (b) >  89 ? 4 : \
323                  (b) >  22 ? 3 : 1)
324 #  define BN_MAX_WINDOW_BITS_FOR_CTIME_EXPONENT_SIZE    (6)
325
326 # elif MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH == 32
327
328 #  define BN_window_bits_for_ctime_exponent_size(b) \
329                 ((b) > 306 ? 5 : \
330                  (b) >  89 ? 4 : \
331                  (b) >  22 ? 3 : 1)
332 #  define BN_MAX_WINDOW_BITS_FOR_CTIME_EXPONENT_SIZE    (5)
333
334 # endif
335
336 /* Pentium pro 16,16,16,32,64 */
337 /* Alpha       16,16,16,16.64 */
338 # define BN_MULL_SIZE_NORMAL                     (16)/* 32 */
339 # define BN_MUL_RECURSIVE_SIZE_NORMAL            (16)/* 32 less than */
340 # define BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL            (16)/* 32 */
341 # define BN_MUL_LOW_RECURSIVE_SIZE_NORMAL        (32)/* 32 */
342 # define BN_MONT_CTX_SET_SIZE_WORD               (64)/* 32 */
343
344 /*
345  * 2011-02-22 SMS. In various places, a size_t variable or a type cast to
346  * size_t was used to perform integer-only operations on pointers.  This
347  * failed on VMS with 64-bit pointers (CC /POINTER_SIZE = 64) because size_t
348  * is still only 32 bits.  What's needed in these cases is an integer type
349  * with the same size as a pointer, which size_t is not certain to be. The
350  * only fix here is VMS-specific.
351  */
352 # if defined(OPENSSL_SYS_VMS)
353 #  if __INITIAL_POINTER_SIZE == 64
354 #   define PTR_SIZE_INT long long
355 #  else                         /* __INITIAL_POINTER_SIZE == 64 */
356 #   define PTR_SIZE_INT int
357 #  endif                        /* __INITIAL_POINTER_SIZE == 64 [else] */
358 # elif !defined(PTR_SIZE_INT)   /* defined(OPENSSL_SYS_VMS) */
359 #  define PTR_SIZE_INT size_t
360 # endif                         /* defined(OPENSSL_SYS_VMS) [else] */
361
362 # if !defined(OPENSSL_NO_ASM) && !defined(OPENSSL_NO_INLINE_ASM) && !defined(PEDANTIC)
363 /*
364  * BN_UMULT_HIGH section.
365  *
366  * No, I'm not trying to overwhelm you when stating that the
367  * product of N-bit numbers is 2*N bits wide:-) No, I don't expect
368  * you to be impressed when I say that if the compiler doesn't
369  * support 2*N integer type, then you have to replace every N*N
370  * multiplication with 4 (N/2)*(N/2) accompanied by some shifts
371  * and additions which unavoidably results in severe performance
372  * penalties. Of course provided that the hardware is capable of
373  * producing 2*N result... That's when you normally start
374  * considering assembler implementation. However! It should be
375  * pointed out that some CPUs (most notably Alpha, PowerPC and
376  * upcoming IA-64 family:-) provide *separate* instruction
377  * calculating the upper half of the product placing the result
378  * into a general purpose register. Now *if* the compiler supports
379  * inline assembler, then it's not impossible to implement the
380  * "bignum" routines (and have the compiler optimize 'em)
381  * exhibiting "native" performance in C. That's what BN_UMULT_HIGH
382  * macro is about:-)
383  *
384  *                                      <appro@fy.chalmers.se>
385  */
386 #  if defined(__alpha) && (defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG) || defined(SIXTY_FOUR_BIT))
387 #   if defined(__DECC)
388 #    include <c_asm.h>
389 #    define BN_UMULT_HIGH(a,b)   (BN_ULONG)asm("umulh %a0,%a1,%v0",(a),(b))
390 #   elif defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
391 #    define BN_UMULT_HIGH(a,b)   ({      \
392         register BN_ULONG ret;          \
393         asm ("umulh     %1,%2,%0"       \
394              : "=r"(ret)                \
395              : "r"(a), "r"(b));         \
396         ret;                    })
397 #   endif                       /* compiler */
398 #  elif defined(_ARCH_PPC) && defined(__64BIT__) && defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
399 #   if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
400 #    define BN_UMULT_HIGH(a,b)   ({      \
401         register BN_ULONG ret;          \
402         asm ("mulhdu    %0,%1,%2"       \
403              : "=r"(ret)                \
404              : "r"(a), "r"(b));         \
405         ret;                    })
406 #   endif                       /* compiler */
407 #  elif (defined(__x86_64) || defined(__x86_64__)) && \
408        (defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG) || defined(SIXTY_FOUR_BIT))
409 #   if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
410 #    define BN_UMULT_HIGH(a,b)   ({      \
411         register BN_ULONG ret,discard;  \
412         asm ("mulq      %3"             \
413              : "=a"(discard),"=d"(ret)  \
414              : "a"(a), "g"(b)           \
415              : "cc");                   \
416         ret;                    })
417 #    define BN_UMULT_LOHI(low,high,a,b)  \
418         asm ("mulq      %3"             \
419                 : "=a"(low),"=d"(high)  \
420                 : "a"(a),"g"(b)         \
421                 : "cc");
422 #   endif
423 #  elif (defined(_M_AMD64) || defined(_M_X64)) && defined(SIXTY_FOUR_BIT)
424 #   if defined(_MSC_VER) && _MSC_VER>=1400
425 unsigned __int64 __umulh(unsigned __int64 a, unsigned __int64 b);
426 unsigned __int64 _umul128(unsigned __int64 a, unsigned __int64 b,
427                           unsigned __int64 *h);
428 #    pragma intrinsic(__umulh,_umul128)
429 #    define BN_UMULT_HIGH(a,b)           __umulh((a),(b))
430 #    define BN_UMULT_LOHI(low,high,a,b)  ((low)=_umul128((a),(b),&(high)))
431 #   endif
432 #  elif defined(__mips) && (defined(SIXTY_FOUR_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG))
433 #   if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
434 #    if __GNUC__>4 || (__GNUC__>=4 && __GNUC_MINOR__>=4)
435                                      /* "h" constraint is no more since 4.4 */
436 #     define BN_UMULT_HIGH(a,b)          (((__uint128_t)(a)*(b))>>64)
437 #     define BN_UMULT_LOHI(low,high,a,b) ({     \
438         __uint128_t ret=(__uint128_t)(a)*(b);   \
439         (high)=ret>>64; (low)=ret;       })
440 #    else
441 #     define BN_UMULT_HIGH(a,b) ({      \
442         register BN_ULONG ret;          \
443         asm ("dmultu    %1,%2"          \
444              : "=h"(ret)                \
445              : "r"(a), "r"(b) : "l");   \
446         ret;                    })
447 #     define BN_UMULT_LOHI(low,high,a,b)\
448         asm ("dmultu    %2,%3"          \
449              : "=l"(low),"=h"(high)     \
450              : "r"(a), "r"(b));
451 #    endif
452 #   endif
453 #  elif defined(__aarch64__) && defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
454 #   if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
455 #    define BN_UMULT_HIGH(a,b)   ({      \
456         register BN_ULONG ret;          \
457         asm ("umulh     %0,%1,%2"       \
458              : "=r"(ret)                \
459              : "r"(a), "r"(b));         \
460         ret;                    })
461 #   endif
462 #  endif                        /* cpu */
463 # endif                         /* OPENSSL_NO_ASM */
464
465 /*************************************************************
466  * Using the long long type
467  */
468 # define Lw(t)    (((BN_ULONG)(t))&BN_MASK2)
469 # define Hw(t)    (((BN_ULONG)((t)>>BN_BITS2))&BN_MASK2)
470
471 # ifdef BN_DEBUG_RAND
472 #  define bn_clear_top2max(a) \
473         { \
474         int      ind = (a)->dmax - (a)->top; \
475         BN_ULONG *ftl = &(a)->d[(a)->top-1]; \
476         for (; ind != 0; ind--) \
477                 *(++ftl) = 0x0; \
478         }
479 # else
480 #  define bn_clear_top2max(a)
481 # endif
482
483 # ifdef BN_LLONG
484 #  define mul_add(r,a,w,c) { \
485         BN_ULLONG t; \
486         t=(BN_ULLONG)w * (a) + (r) + (c); \
487         (r)= Lw(t); \
488         (c)= Hw(t); \
489         }
490
491 #  define mul(r,a,w,c) { \
492         BN_ULLONG t; \
493         t=(BN_ULLONG)w * (a) + (c); \
494         (r)= Lw(t); \
495         (c)= Hw(t); \
496         }
497
498 #  define sqr(r0,r1,a) { \
499         BN_ULLONG t; \
500         t=(BN_ULLONG)(a)*(a); \
501         (r0)=Lw(t); \
502         (r1)=Hw(t); \
503         }
504
505 # elif defined(BN_UMULT_LOHI)
506 #  define mul_add(r,a,w,c) {              \
507         BN_ULONG high,low,ret,tmp=(a);  \
508         ret =  (r);                     \
509         BN_UMULT_LOHI(low,high,w,tmp);  \
510         ret += (c);                     \
511         (c) =  (ret<(c))?1:0;           \
512         (c) += high;                    \
513         ret += low;                     \
514         (c) += (ret<low)?1:0;           \
515         (r) =  ret;                     \
516         }
517
518 #  define mul(r,a,w,c)    {               \
519         BN_ULONG high,low,ret,ta=(a);   \
520         BN_UMULT_LOHI(low,high,w,ta);   \
521         ret =  low + (c);               \
522         (c) =  high;                    \
523         (c) += (ret<low)?1:0;           \
524         (r) =  ret;                     \
525         }
526
527 #  define sqr(r0,r1,a)    {               \
528         BN_ULONG tmp=(a);               \
529         BN_UMULT_LOHI(r0,r1,tmp,tmp);   \
530         }
531
532 # elif defined(BN_UMULT_HIGH)
533 #  define mul_add(r,a,w,c) {              \
534         BN_ULONG high,low,ret,tmp=(a);  \
535         ret =  (r);                     \
536         high=  BN_UMULT_HIGH(w,tmp);    \
537         ret += (c);                     \
538         low =  (w) * tmp;               \
539         (c) =  (ret<(c))?1:0;           \
540         (c) += high;                    \
541         ret += low;                     \
542         (c) += (ret<low)?1:0;           \
543         (r) =  ret;                     \
544         }
545
546 #  define mul(r,a,w,c)    {               \
547         BN_ULONG high,low,ret,ta=(a);   \
548         low =  (w) * ta;                \
549         high=  BN_UMULT_HIGH(w,ta);     \
550         ret =  low + (c);               \
551         (c) =  high;                    \
552         (c) += (ret<low)?1:0;           \
553         (r) =  ret;                     \
554         }
555
556 #  define sqr(r0,r1,a)    {               \
557         BN_ULONG tmp=(a);               \
558         (r0) = tmp * tmp;               \
559         (r1) = BN_UMULT_HIGH(tmp,tmp);  \
560         }
561
562 # else
563 /*************************************************************
564  * No long long type
565  */
566
567 #  define LBITS(a)        ((a)&BN_MASK2l)
568 #  define HBITS(a)        (((a)>>BN_BITS4)&BN_MASK2l)
569 #  define L2HBITS(a)      (((a)<<BN_BITS4)&BN_MASK2)
570
571 #  define LLBITS(a)       ((a)&BN_MASKl)
572 #  define LHBITS(a)       (((a)>>BN_BITS2)&BN_MASKl)
573 #  define LL2HBITS(a)     ((BN_ULLONG)((a)&BN_MASKl)<<BN_BITS2)
574
575 #  define mul64(l,h,bl,bh) \
576         { \
577         BN_ULONG m,m1,lt,ht; \
578  \
579         lt=l; \
580         ht=h; \
581         m =(bh)*(lt); \
582         lt=(bl)*(lt); \
583         m1=(bl)*(ht); \
584         ht =(bh)*(ht); \
585         m=(m+m1)&BN_MASK2; if (m < m1) ht+=L2HBITS((BN_ULONG)1); \
586         ht+=HBITS(m); \
587         m1=L2HBITS(m); \
588         lt=(lt+m1)&BN_MASK2; if (lt < m1) ht++; \
589         (l)=lt; \
590         (h)=ht; \
591         }
592
593 #  define sqr64(lo,ho,in) \
594         { \
595         BN_ULONG l,h,m; \
596  \
597         h=(in); \
598         l=LBITS(h); \
599         h=HBITS(h); \
600         m =(l)*(h); \
601         l*=l; \
602         h*=h; \
603         h+=(m&BN_MASK2h1)>>(BN_BITS4-1); \
604         m =(m&BN_MASK2l)<<(BN_BITS4+1); \
605         l=(l+m)&BN_MASK2; if (l < m) h++; \
606         (lo)=l; \
607         (ho)=h; \
608         }
609
610 #  define mul_add(r,a,bl,bh,c) { \
611         BN_ULONG l,h; \
612  \
613         h= (a); \
614         l=LBITS(h); \
615         h=HBITS(h); \
616         mul64(l,h,(bl),(bh)); \
617  \
618         /* non-multiply part */ \
619         l=(l+(c))&BN_MASK2; if (l < (c)) h++; \
620         (c)=(r); \
621         l=(l+(c))&BN_MASK2; if (l < (c)) h++; \
622         (c)=h&BN_MASK2; \
623         (r)=l; \
624         }
625
626 #  define mul(r,a,bl,bh,c) { \
627         BN_ULONG l,h; \
628  \
629         h= (a); \
630         l=LBITS(h); \
631         h=HBITS(h); \
632         mul64(l,h,(bl),(bh)); \
633  \
634         /* non-multiply part */ \
635         l+=(c); if ((l&BN_MASK2) < (c)) h++; \
636         (c)=h&BN_MASK2; \
637         (r)=l&BN_MASK2; \
638         }
639 # endif                         /* !BN_LLONG */
640
641 void BN_RECP_CTX_init(BN_RECP_CTX *recp);
642 void BN_MONT_CTX_init(BN_MONT_CTX *ctx);
643
644 void bn_init(BIGNUM *a);
645 void bn_mul_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int na, BN_ULONG *b, int nb);
646 void bn_mul_comba8(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b);
647 void bn_mul_comba4(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b);
648 void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp);
649 void bn_sqr_comba8(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a);
650 void bn_sqr_comba4(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a);
651 int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n);
652 int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int cl, int dl);
653 void bn_mul_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, int n2,
654                       int dna, int dnb, BN_ULONG *t);
655 void bn_mul_part_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b,
656                            int n, int tna, int tnb, BN_ULONG *t);
657 void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *t);
658 void bn_mul_low_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, int n);
659 void bn_mul_low_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, int n2,
660                           BN_ULONG *t);
661 void bn_mul_high(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, BN_ULONG *l, int n2,
662                  BN_ULONG *t);
663 BN_ULONG bn_add_part_words(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b,
664                            int cl, int dl);
665 BN_ULONG bn_sub_part_words(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b,
666                            int cl, int dl);
667 int bn_mul_mont(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
668                 const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num);
669
670 BIGNUM *int_bn_mod_inverse(BIGNUM *in,
671                            const BIGNUM *a, const BIGNUM *n, BN_CTX *ctx,
672                            int *noinv);
673
674 int bn_probable_prime_dh(BIGNUM *rnd, int bits,
675                          const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx);
676 int bn_probable_prime_dh_retry(BIGNUM *rnd, int bits, BN_CTX *ctx);
677 int bn_probable_prime_dh_coprime(BIGNUM *rnd, int bits, BN_CTX *ctx);
678
679 #ifdef  __cplusplus
680 }
681 #endif
682
683 #endif