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 #ifndef HEADER_BN_LCL_H
  60 #define HEADER_BN_LCL_H
  61
  62 #include <openssl/bn.h>
  63
  64 #ifdef  __cplusplus
  65 extern "C" {
  66 #endif
  67
  68 /* Pentium pro 16,16,16,32,64 */
  69 /* Alpha       16,16,16,16.64 */
  70 #define BN_MULL_SIZE_NORMAL                     (16) /* 32 */
  71 #define BN_MUL_RECURSIVE_SIZE_NORMAL            (16) /* 32 less than */
  72 #define BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL            (16) /* 32 */
  73 #define BN_MUL_LOW_RECURSIVE_SIZE_NORMAL        (32) /* 32 */
  74 #define BN_MONT_CTX_SET_SIZE_WORD               (64) /* 32 */
  75
  76 #if 0
  77 #ifndef BN_MUL_COMBA
  78 /* #define bn_mul_comba8(r,a,b) bn_mul_normal(r,a,8,b,8) */
  79 /* #define bn_mul_comba4(r,a,b) bn_mul_normal(r,a,4,b,4) */
  80 #endif
  81
  82 #ifndef BN_SQR_COMBA
  83 /* This is probably faster than using the C code - I need to check */
  84 #define bn_sqr_comba8(r,a)      bn_mul_normal(r,a,8,a,8)
  85 #define bn_sqr_comba4(r,a)      bn_mul_normal(r,a,4,a,4)
  86 #endif
  87 #endif
  88
  89 #if !defined(NO_ASM) && !defined(PEDANTIC)
  90 /*
  91  * BN_UMULT_HIGH section.
  92  *
  93  * No, I'm not trying to overwhelm you when stating that the
  94  * product of N-bit numbers is 2*N bits wide:-) No, I don't expect
  95  * you to be impressed when I say that if the compiler doesn't
  96  * support 2*N integer type, then you have to replace every N*N
  97  * multiplication with 4 (N/2)*(N/2) accompanied by some shifts
  98  * and additions which unavoidably results in severe performance
  99  * penalties. Of course provided that the hardware is capable of
 100  * producing 2*N result... That's when you normally start
 101  * considering assembler implementation. However! It should be
 102  * pointed out that some CPUs (most notably Alpha, PowerPC and
 103  * upcoming IA-64 family:-) provide *separate* instruction
 104  * calculating the upper half of the product placing the result
 105  * into a general purpose register. Now *if* the compiler supports
 106  * inline assembler, then it's not impossible to implement the
 107  * "bignum" routines (and have the compiler optimize 'em)
 108  * exhibiting "native" performance in C. That's what BN_UMULT_HIGH
 109  * macro is about:-)
 110  *
 111  *                                      <appro@fy.chalmers.se>
 112  */
 113 # if defined(__alpha) && (defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG) || defined(SIXTY_FOUR_BIT))
 114 #  if defined(__DECC)
 115 #   include <c_asm.h>
 116 #   define BN_UMULT_HIGH(a,b)   (BN_ULONG)asm("umulh %a0,%a1,%v0",(a),(b))
 117 #  elif defined(__GNUC__)
 118 #   define BN_UMULT_HIGH(a,b)   ({      \
 119         register BN_ULONG ret;          \
 120         asm ("umulh     %1,%2,%0"       \
 121              : "=r"(ret)                \
 122              : "r"(a), "r"(b));         \
 123         ret;                    })
 124 #  endif        /* compiler */
 125 # elif defined(_ARCH_PPC) && defined(__64BIT__) && defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
 126 #  if defined(__GNUC__)
 127 #   define BN_UMULT_HIGH(a,b)   ({      \
 128         register BN_ULONG ret;          \
 129         asm ("mulhdu    %0,%1,%2"       \
 130              : "=r"(ret)                \
 131              : "r"(a), "r"(b));         \
 132         ret;                    })
 133 #  endif        /* compiler */
 134 # endif         /* cpu */
 135 #endif          /* NO_ASM */
 136
 137 /*************************************************************
 138  * Using the long long type
 139  */
 140 #define Lw(t)    (((BN_ULONG)(t))&BN_MASK2)
 141 #define Hw(t)    (((BN_ULONG)((t)>>BN_BITS2))&BN_MASK2)
 142
 143 /* These are used for internal error checking and are not normally used */
 144 #ifdef BN_DEBUG
 145 #define bn_check_top(a) \
 146         { if (((a)->top < 0) || ((a)->top > (a)->max)) \
 147                 { char *nullp=NULL; *nullp='z'; } }
 148 #define bn_check_num(a) if ((a) < 0) { char *nullp=NULL; *nullp='z'; }
 149 #else
 150 #define bn_check_top(a)
 151 #define bn_check_num(a)
 152 #endif
 153
 154 /* This macro is to add extra stuff for development checking */
 155 #ifdef BN_DEBUG
 156 #define bn_set_max(r) ((r)->max=(r)->top,BN_set_flags((r),BN_FLG_STATIC_DATA))
 157 #else
 158 #define bn_set_max(r)
 159 #endif
 160
 161 /* These macros are used to 'take' a section of a bignum for read only use */
 162 #define bn_set_low(r,a,n) \
 163         { \
 164         (r)->top=((a)->top > (n))?(n):(a)->top; \
 165         (r)->d=(a)->d; \
 166         (r)->neg=(a)->neg; \
 167         (r)->flags|=BN_FLG_STATIC_DATA; \
 168         bn_set_max(r); \
 169         }
 170
 171 #define bn_set_high(r,a,n) \
 172         { \
 173         if ((a)->top > (n)) \
 174                 { \
 175                 (r)->top=(a)->top-n; \
 176                 (r)->d= &((a)->d[n]); \
 177                 } \
 178         else \
 179                 (r)->top=0; \
 180         (r)->neg=(a)->neg; \
 181         (r)->flags|=BN_FLG_STATIC_DATA; \
 182         bn_set_max(r); \
 183         }
 184
 185 /* #define bn_expand(n,b) ((((b)/BN_BITS2) <= (n)->max)?(n):bn_expand2((n),(b))) */
 186
 187 #ifdef BN_LLONG
 188 #define mul_add(r,a,w,c) { \
 189         BN_ULLONG t; \
 190         t=(BN_ULLONG)w * (a) + (r) + (c); \
 191         (r)= Lw(t); \
 192         (c)= Hw(t); \
 193         }
 194
 195 #define mul(r,a,w,c) { \
 196         BN_ULLONG t; \
 197         t=(BN_ULLONG)w * (a) + (c); \
 198         (r)= Lw(t); \
 199         (c)= Hw(t); \
 200         }
 201
 202 #define sqr(r0,r1,a) { \
 203         BN_ULLONG t; \
 204         t=(BN_ULLONG)(a)*(a); \
 205         (r0)=Lw(t); \
 206         (r1)=Hw(t); \
 207         }
 208
 209 #elif defined(BN_UMULT_HIGH)
 210 #define mul_add(r,a,w,c) {              \
 211         BN_ULONG high,low,ret,tmp=(a);  \
 212         ret =  (r);                     \
 213         high=  BN_UMULT_HIGH(w,tmp);    \
 214         ret += (c);                     \
 215         low =  (w) * tmp;               \
 216         (c) =  (ret<(c))?1:0;           \
 217         (c) += high;                    \
 218         ret += low;                     \
 219         (c) += (ret<low)?1:0;           \
 220         (r) =  ret;                     \
 221         }
 222
 223 #define mul(r,a,w,c)    {               \
 224         BN_ULONG high,low,ret,ta=(a);   \
 225         low =  (w) * ta;                \
 226         high=  BN_UMULT_HIGH(w,ta);     \
 227         ret =  low + (c);               \
 228         (c) =  high;                    \
 229         (c) += (ret<low)?1:0;           \
 230         (r) =  ret;                     \
 231         }
 232
 233 #define sqr(r0,r1,a)    {               \
 234         BN_ULONG tmp=(a);               \
 235         (r0) = tmp * tmp;               \
 236         (r1) = BN_UMULT_HIGH(tmp,tmp);  \
 237         }
 238
 239 #else
 240 /*************************************************************
 241  * No long long type
 242  */
 243
 244 #define LBITS(a)        ((a)&BN_MASK2l)
 245 #define HBITS(a)        (((a)>>BN_BITS4)&BN_MASK2l)
 246 #define L2HBITS(a)      ((BN_ULONG)((a)&BN_MASK2l)<<BN_BITS4)
 247
 248 #define LLBITS(a)       ((a)&BN_MASKl)
 249 #define LHBITS(a)       (((a)>>BN_BITS2)&BN_MASKl)
 250 #define LL2HBITS(a)     ((BN_ULLONG)((a)&BN_MASKl)<<BN_BITS2)
 251
 252 #define mul64(l,h,bl,bh) \
 253         { \
 254         BN_ULONG m,m1,lt,ht; \
 255  \
 256         lt=l; \
 257         ht=h; \
 258         m =(bh)*(lt); \
 259         lt=(bl)*(lt); \
 260         m1=(bl)*(ht); \
 261         ht =(bh)*(ht); \
 262         m=(m+m1)&BN_MASK2; if (m < m1) ht+=L2HBITS(1L); \
 263         ht+=HBITS(m); \
 264         m1=L2HBITS(m); \
 265         lt=(lt+m1)&BN_MASK2; if (lt < m1) ht++; \
 266         (l)=lt; \
 267         (h)=ht; \
 268         }
 269
 270 #define sqr64(lo,ho,in) \
 271         { \
 272         BN_ULONG l,h,m; \
 273  \
 274         h=(in); \
 275         l=LBITS(h); \
 276         h=HBITS(h); \
 277         m =(l)*(h); \
 278         l*=l; \
 279         h*=h; \
 280         h+=(m&BN_MASK2h1)>>(BN_BITS4-1); \
 281         m =(m&BN_MASK2l)<<(BN_BITS4+1); \
 282         l=(l+m)&BN_MASK2; if (l < m) h++; \
 283         (lo)=l; \
 284         (ho)=h; \
 285         }
 286
 287 #define mul_add(r,a,bl,bh,c) { \
 288         BN_ULONG l,h; \
 289  \
 290         h= (a); \
 291         l=LBITS(h); \
 292         h=HBITS(h); \
 293         mul64(l,h,(bl),(bh)); \
 294  \
 295         /* non-multiply part */ \
 296         l=(l+(c))&BN_MASK2; if (l < (c)) h++; \
 297         (c)=(r); \
 298         l=(l+(c))&BN_MASK2; if (l < (c)) h++; \
 299         (c)=h&BN_MASK2; \
 300         (r)=l; \
 301         }
 302
 303 #define mul(r,a,bl,bh,c) { \
 304         BN_ULONG l,h; \
 305  \
 306         h= (a); \
 307         l=LBITS(h); \
 308         h=HBITS(h); \
 309         mul64(l,h,(bl),(bh)); \
 310  \
 311         /* non-multiply part */ \
 312         l+=(c); if ((l&BN_MASK2) < (c)) h++; \
 313         (c)=h&BN_MASK2; \
 314         (r)=l&BN_MASK2; \
 315         }
 316
 317 #endif
 318
 319 OPENSSL_EXTERN int bn_limit_bits;
 320 OPENSSL_EXTERN int bn_limit_num;        /* (1<<bn_limit_bits) */
 321 /* Recursive 'low' limit */
 322 OPENSSL_EXTERN int bn_limit_bits_low;
 323 OPENSSL_EXTERN int bn_limit_num_low;    /* (1<<bn_limit_bits_low) */
 324 /* Do modified 'high' part calculation' */
 325 OPENSSL_EXTERN int bn_limit_bits_high;
 326 OPENSSL_EXTERN int bn_limit_num_high;   /* (1<<bn_limit_bits_high) */
 327 OPENSSL_EXTERN int bn_limit_bits_mont;
 328 OPENSSL_EXTERN int bn_limit_num_mont;   /* (1<<bn_limit_bits_mont) */
 329
 330 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int bits);
 331
 332 void bn_mul_normal(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,int na,BN_ULONG *b,int nb);
 333 void bn_mul_comba8(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b);
 334 void bn_mul_comba4(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b);
 335 void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp);
 336 void bn_sqr_comba8(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a);
 337 void bn_sqr_comba4(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a);
 338 int bn_cmp_words(BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,int n);
 339 void bn_mul_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,int n2,BN_ULONG *t);
 340 void bn_mul_part_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,
 341         int tn, int n,BN_ULONG *t);
 342 void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *t);
 343 void bn_mul_low_normal(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b, int n);
 344 void bn_mul_low_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,int n2,
 345         BN_ULONG *t);
 346 void bn_mul_high(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,BN_ULONG *l,int n2,
 347         BN_ULONG *t);
 348
 349 #ifdef  __cplusplus
 350 }
 351 #endif
 352
 353 #endif