Variety of belt-tightenings in the bignum code. (Please help test this!)
[openssl.git] / crypto / bn / bn_lib.c
1 /* crypto/bn/bn_lib.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 #ifndef BN_DEBUG
60 # undef NDEBUG /* avoid conflicting definitions */
61 # define NDEBUG
62 #endif
63
64 #include <assert.h>
65 #include <limits.h>
66 #include <stdio.h>
67 #include "cryptlib.h"
68 #include "bn_lcl.h"
69
70 const char *BN_version="Big Number" OPENSSL_VERSION_PTEXT;
71
72 /* For a 32 bit machine
73  * 2 -   4 ==  128
74  * 3 -   8 ==  256
75  * 4 -  16 ==  512
76  * 5 -  32 == 1024
77  * 6 -  64 == 2048
78  * 7 - 128 == 4096
79  * 8 - 256 == 8192
80  */
81 static int bn_limit_bits=0;
82 static int bn_limit_num=8;        /* (1<<bn_limit_bits) */
83 static int bn_limit_bits_low=0;
84 static int bn_limit_num_low=8;    /* (1<<bn_limit_bits_low) */
85 static int bn_limit_bits_high=0;
86 static int bn_limit_num_high=8;   /* (1<<bn_limit_bits_high) */
87 static int bn_limit_bits_mont=0;
88 static int bn_limit_num_mont=8;   /* (1<<bn_limit_bits_mont) */
89
90 void BN_set_params(int mult, int high, int low, int mont)
91         {
92         if (mult >= 0)
93                 {
94                 if (mult > (int)(sizeof(int)*8)-1)
95                         mult=sizeof(int)*8-1;
96                 bn_limit_bits=mult;
97                 bn_limit_num=1<<mult;
98                 }
99         if (high >= 0)
100                 {
101                 if (high > (int)(sizeof(int)*8)-1)
102                         high=sizeof(int)*8-1;
103                 bn_limit_bits_high=high;
104                 bn_limit_num_high=1<<high;
105                 }
106         if (low >= 0)
107                 {
108                 if (low > (int)(sizeof(int)*8)-1)
109                         low=sizeof(int)*8-1;
110                 bn_limit_bits_low=low;
111                 bn_limit_num_low=1<<low;
112                 }
113         if (mont >= 0)
114                 {
115                 if (mont > (int)(sizeof(int)*8)-1)
116                         mont=sizeof(int)*8-1;
117                 bn_limit_bits_mont=mont;
118                 bn_limit_num_mont=1<<mont;
119                 }
120         }
121
122 int BN_get_params(int which)
123         {
124         if      (which == 0) return(bn_limit_bits);
125         else if (which == 1) return(bn_limit_bits_high);
126         else if (which == 2) return(bn_limit_bits_low);
127         else if (which == 3) return(bn_limit_bits_mont);
128         else return(0);
129         }
130
131 const BIGNUM *BN_value_one(void)
132         {
133         static BN_ULONG data_one=1L;
134         static BIGNUM const_one={&data_one,1,1,0,BN_FLG_STATIC_DATA};
135
136         return(&const_one);
137         }
138
139 char *BN_options(void)
140         {
141         static int init=0;
142         static char data[16];
143
144         if (!init)
145                 {
146                 init++;
147 #ifdef BN_LLONG
148                 BIO_snprintf(data,sizeof data,"bn(%d,%d)",
149                              (int)sizeof(BN_ULLONG)*8,(int)sizeof(BN_ULONG)*8);
150 #else
151                 BIO_snprintf(data,sizeof data,"bn(%d,%d)",
152                              (int)sizeof(BN_ULONG)*8,(int)sizeof(BN_ULONG)*8);
153 #endif
154                 }
155         return(data);
156         }
157
158 int BN_num_bits_word(BN_ULONG l)
159         {
160         static const char bits[256]={
161                 0,1,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4,4,4,4,4,
162                 5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,
163                 6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,
164                 6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,
165                 7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
166                 7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
167                 7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
168                 7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
169                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
170                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
171                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
172                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
173                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
174                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
175                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
176                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
177                 };
178
179 #if defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
180         if (l & 0xffffffff00000000L)
181                 {
182                 if (l & 0xffff000000000000L)
183                         {
184                         if (l & 0xff00000000000000L)
185                                 {
186                                 return(bits[(int)(l>>56)]+56);
187                                 }
188                         else    return(bits[(int)(l>>48)]+48);
189                         }
190                 else
191                         {
192                         if (l & 0x0000ff0000000000L)
193                                 {
194                                 return(bits[(int)(l>>40)]+40);
195                                 }
196                         else    return(bits[(int)(l>>32)]+32);
197                         }
198                 }
199         else
200 #else
201 #ifdef SIXTY_FOUR_BIT
202         if (l & 0xffffffff00000000LL)
203                 {
204                 if (l & 0xffff000000000000LL)
205                         {
206                         if (l & 0xff00000000000000LL)
207                                 {
208                                 return(bits[(int)(l>>56)]+56);
209                                 }
210                         else    return(bits[(int)(l>>48)]+48);
211                         }
212                 else
213                         {
214                         if (l & 0x0000ff0000000000LL)
215                                 {
216                                 return(bits[(int)(l>>40)]+40);
217                                 }
218                         else    return(bits[(int)(l>>32)]+32);
219                         }
220                 }
221         else
222 #endif
223 #endif
224                 {
225 #if defined(THIRTY_TWO_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
226                 if (l & 0xffff0000L)
227                         {
228                         if (l & 0xff000000L)
229                                 return(bits[(int)(l>>24L)]+24);
230                         else    return(bits[(int)(l>>16L)]+16);
231                         }
232                 else
233 #endif
234                         {
235 #if defined(SIXTEEN_BIT) || defined(THIRTY_TWO_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
236                         if (l & 0xff00L)
237                                 return(bits[(int)(l>>8)]+8);
238                         else    
239 #endif
240                                 return(bits[(int)(l   )]  );
241                         }
242                 }
243         }
244
245 int BN_num_bits(const BIGNUM *a)
246         {
247         int i = a->top - 1;
248         bn_check_top(a);
249
250         if (BN_is_zero(a)) return 0;
251         return ((i*BN_BITS2) + BN_num_bits_word(a->d[i]));
252         }
253
254 void BN_clear_free(BIGNUM *a)
255         {
256         int i;
257
258         if (a == NULL) return;
259         bn_check_top(a);
260         if (a->d != NULL)
261                 {
262                 OPENSSL_cleanse(a->d,a->dmax*sizeof(a->d[0]));
263                 if (!(BN_get_flags(a,BN_FLG_STATIC_DATA)))
264                         OPENSSL_free(a->d);
265                 }
266         i=BN_get_flags(a,BN_FLG_MALLOCED);
267         OPENSSL_cleanse(a,sizeof(BIGNUM));
268         if (i)
269                 OPENSSL_free(a);
270         }
271
272 void BN_free(BIGNUM *a)
273         {
274         if (a == NULL) return;
275         bn_check_top(a);
276         if ((a->d != NULL) && !(BN_get_flags(a,BN_FLG_STATIC_DATA)))
277                 OPENSSL_free(a->d);
278         if (a->flags & BN_FLG_MALLOCED)
279                 OPENSSL_free(a);
280         else
281                 {
282 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
283                 a->flags|=BN_FLG_FREE;
284 #endif
285                 a->d = NULL;
286                 }
287         }
288
289 void BN_init(BIGNUM *a)
290         {
291         memset(a,0,sizeof(BIGNUM));
292         bn_check_top(a);
293         }
294
295 BIGNUM *BN_new(void)
296         {
297         BIGNUM *ret;
298
299         if ((ret=(BIGNUM *)OPENSSL_malloc(sizeof(BIGNUM))) == NULL)
300                 {
301                 BNerr(BN_F_BN_NEW,ERR_R_MALLOC_FAILURE);
302                 return(NULL);
303                 }
304         ret->flags=BN_FLG_MALLOCED;
305         ret->top=0;
306         ret->neg=0;
307         ret->dmax=0;
308         ret->d=NULL;
309         bn_check_top(ret);
310         return(ret);
311         }
312
313 /* This is used both by bn_expand2() and bn_dup_expand() */
314 /* The caller MUST check that words > b->dmax before calling this */
315 static BN_ULONG *bn_expand_internal(const BIGNUM *b, int words)
316         {
317         BN_ULONG *A,*a = NULL;
318         const BN_ULONG *B;
319         int i;
320
321         bn_check_top(b);
322
323         if (words > (INT_MAX/(4*BN_BITS2)))
324                 {
325                 BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL,BN_R_BIGNUM_TOO_LONG);
326                 return NULL;
327                 }
328         if (BN_get_flags(b,BN_FLG_STATIC_DATA))
329                 {
330                 BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL,BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA);
331                 return(NULL);
332                 }
333         a=A=(BN_ULONG *)OPENSSL_malloc(sizeof(BN_ULONG)*words);
334         if (A == NULL)
335                 {
336                 BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL,ERR_R_MALLOC_FAILURE);
337                 return(NULL);
338                 }
339 #if 1
340         B=b->d;
341         /* Check if the previous number needs to be copied */
342         if (B != NULL)
343                 {
344                 for (i=b->top>>2; i>0; i--,A+=4,B+=4)
345                         {
346                         /*
347                          * The fact that the loop is unrolled
348                          * 4-wise is a tribute to Intel. It's
349                          * the one that doesn't have enough
350                          * registers to accomodate more data.
351                          * I'd unroll it 8-wise otherwise:-)
352                          *
353                          *              <appro@fy.chalmers.se>
354                          */
355                         BN_ULONG a0,a1,a2,a3;
356                         a0=B[0]; a1=B[1]; a2=B[2]; a3=B[3];
357                         A[0]=a0; A[1]=a1; A[2]=a2; A[3]=a3;
358                         }
359                 switch (b->top&3)
360                         {
361                 case 3: A[2]=B[2];
362                 case 2: A[1]=B[1];
363                 case 1: A[0]=B[0];
364                 case 0: /* workaround for ultrix cc: without 'case 0', the optimizer does
365                          * the switch table by doing a=top&3; a--; goto jump_table[a];
366                          * which fails for top== 0 */
367                         ;
368                         }
369                 }
370
371 #else
372         memset(A,0,sizeof(BN_ULONG)*words);
373         memcpy(A,b->d,sizeof(b->d[0])*b->top);
374 #endif
375                 
376         return(a);
377         }
378
379 /* This is an internal function that can be used instead of bn_expand2()
380  * when there is a need to copy BIGNUMs instead of only expanding the
381  * data part, while still expanding them.
382  * Especially useful when needing to expand BIGNUMs that are declared
383  * 'const' and should therefore not be changed.
384  * The reason to use this instead of a BN_dup() followed by a bn_expand2()
385  * is memory allocation overhead.  A BN_dup() followed by a bn_expand2()
386  * will allocate new memory for the BIGNUM data twice, and free it once,
387  * while bn_dup_expand() makes sure allocation is made only once.
388  */
389
390 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
391 BIGNUM *bn_dup_expand(const BIGNUM *b, int words)
392         {
393         BIGNUM *r = NULL;
394
395         bn_check_top(b);
396
397         /* This function does not work if
398          *      words <= b->dmax && top < words
399          * because BN_dup() does not preserve 'dmax'!
400          * (But bn_dup_expand() is not used anywhere yet.)
401          */
402
403         if (words > b->dmax)
404                 {
405                 BN_ULONG *a = bn_expand_internal(b, words);
406
407                 if (a)
408                         {
409                         r = BN_new();
410                         if (r)
411                                 {
412                                 r->top = b->top;
413                                 r->dmax = words;
414                                 r->neg = b->neg;
415                                 r->d = a;
416                                 }
417                         else
418                                 {
419                                 /* r == NULL, BN_new failure */
420                                 OPENSSL_free(a);
421                                 }
422                         }
423                 /* If a == NULL, there was an error in allocation in
424                    bn_expand_internal(), and NULL should be returned */
425                 }
426         else
427                 {
428                 r = BN_dup(b);
429                 }
430
431         bn_check_top(r);
432         return r;
433         }
434 #endif
435
436 /* This is an internal function that should not be used in applications.
437  * It ensures that 'b' has enough room for a 'words' word number
438  * and initialises any unused part of b->d with leading zeros.
439  * It is mostly used by the various BIGNUM routines. If there is an error,
440  * NULL is returned. If not, 'b' is returned. */
441
442 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int words)
443         {
444         bn_check_top(b);
445
446         if (words > b->dmax)
447                 {
448                 BN_ULONG *a = bn_expand_internal(b, words);
449                 if(!a) return NULL;
450                 if(b->d) OPENSSL_free(b->d);
451                 b->d=a;
452                 b->dmax=words;
453                 }
454
455 /* None of this should be necessary because of what b->top means! */
456 #if 0
457         /* NB: bn_wexpand() calls this only if the BIGNUM really has to grow */
458         if (b->top < b->dmax)
459                 {
460                 int i;
461                 BN_ULONG *A = &(b->d[b->top]);
462                 for (i=(b->dmax - b->top)>>3; i>0; i--,A+=8)
463                         {
464                         A[0]=0; A[1]=0; A[2]=0; A[3]=0;
465                         A[4]=0; A[5]=0; A[6]=0; A[7]=0;
466                         }
467                 for (i=(b->dmax - b->top)&7; i>0; i--,A++)
468                         A[0]=0;
469                 assert(A == &(b->d[b->dmax]));
470                 }
471 #endif
472         bn_check_top(b);
473         return b;
474         }
475
476 BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a)
477         {
478         BIGNUM *t;
479
480         if (a == NULL) return NULL;
481         bn_check_top(a);
482
483         t = BN_new();
484         if (t == NULL) return NULL;
485         if(!BN_copy(t, a))
486                 {
487                 BN_free(t);
488                 return NULL;
489                 }
490         bn_check_top(t);
491         return t;
492         }
493
494 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
495         {
496         int i;
497         BN_ULONG *A;
498         const BN_ULONG *B;
499
500         bn_check_top(b);
501
502         if (a == b) return(a);
503         if (bn_wexpand(a,b->top) == NULL) return(NULL);
504
505 #if 1
506         A=a->d;
507         B=b->d;
508         for (i=b->top>>2; i>0; i--,A+=4,B+=4)
509                 {
510                 BN_ULONG a0,a1,a2,a3;
511                 a0=B[0]; a1=B[1]; a2=B[2]; a3=B[3];
512                 A[0]=a0; A[1]=a1; A[2]=a2; A[3]=a3;
513                 }
514         switch (b->top&3)
515                 {
516                 case 3: A[2]=B[2];
517                 case 2: A[1]=B[1];
518                 case 1: A[0]=B[0];
519                 case 0: ; /* ultrix cc workaround, see comments in bn_expand_internal */
520                 }
521 #else
522         memcpy(a->d,b->d,sizeof(b->d[0])*b->top);
523 #endif
524
525         a->top=b->top;
526 #ifndef BN_STRICT
527         if ((a->top == 0) && (a->d != NULL))
528                 a->d[0]=0;
529 #endif
530         a->neg=b->neg;
531         bn_check_top(a);
532         return(a);
533         }
534
535 BIGNUM *BN_ncopy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b, size_t n)
536         {
537         int i, min;
538         BN_ULONG *A;
539         const BN_ULONG *B;
540
541         bn_check_top(b);
542         if (a == b)
543                 return a;
544
545         min = (b->top < (int)n)? b->top: (int)n;
546         if (!min)
547                 {
548                 BN_zero(a);
549                 return a;
550                 }
551         if (bn_wexpand(a, min) == NULL)
552                 return NULL;
553
554         A=a->d;
555         B=b->d;
556         for (i=min>>2; i>0; i--, A+=4, B+=4)
557                 {
558                 BN_ULONG a0,a1,a2,a3;
559                 a0=B[0]; a1=B[1]; a2=B[2]; a3=B[3];
560                 A[0]=a0; A[1]=a1; A[2]=a2; A[3]=a3;
561                 }
562         switch (min&3)
563                 {
564                 case 3: A[2]=B[2];
565                 case 2: A[1]=B[1];
566                 case 1: A[0]=B[0];
567                 case 0: ;
568                 }
569         a->top = min;
570         a->neg = b->neg;
571         bn_correct_top(a);
572         return(a);
573         }
574
575 void BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b)
576         {
577         int flags_old_a, flags_old_b;
578         BN_ULONG *tmp_d;
579         int tmp_top, tmp_dmax, tmp_neg;
580         
581         bn_check_top(a);
582         bn_check_top(b);
583
584         flags_old_a = a->flags;
585         flags_old_b = b->flags;
586
587         tmp_d = a->d;
588         tmp_top = a->top;
589         tmp_dmax = a->dmax;
590         tmp_neg = a->neg;
591         
592         a->d = b->d;
593         a->top = b->top;
594         a->dmax = b->dmax;
595         a->neg = b->neg;
596         
597         b->d = tmp_d;
598         b->top = tmp_top;
599         b->dmax = tmp_dmax;
600         b->neg = tmp_neg;
601         
602         a->flags = (flags_old_a & BN_FLG_MALLOCED) | (flags_old_b & BN_FLG_STATIC_DATA);
603         b->flags = (flags_old_b & BN_FLG_MALLOCED) | (flags_old_a & BN_FLG_STATIC_DATA);
604         bn_check_top(a);
605         bn_check_top(b);
606         }
607
608 void BN_clear(BIGNUM *a)
609         {
610         bn_check_top(a);
611         if (a->d != NULL)
612                 memset(a->d,0,a->dmax*sizeof(a->d[0]));
613         a->top=0;
614         a->neg=0;
615         }
616
617 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a)
618         {
619         int i,n;
620         BN_ULONG ret=0;
621
622         n=BN_num_bytes(a);
623         if (n > (int)sizeof(BN_ULONG))
624                 return(BN_MASK2);
625         for (i=a->top-1; i>=0; i--)
626                 {
627 #ifndef SIXTY_FOUR_BIT /* the data item > unsigned long */
628                 ret<<=BN_BITS4; /* stops the compiler complaining */
629                 ret<<=BN_BITS4;
630 #else
631                 ret=0;
632 #endif
633                 ret|=a->d[i];
634                 }
635         return(ret);
636         }
637
638 #if 0 /* a->d[0] is a BN_ULONG, w is a BN_ULONG, what's the big deal? */
639 int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
640         {
641         int i,n;
642         bn_check_top(a);
643         if (bn_expand(a,(int)sizeof(BN_ULONG)*8) == NULL) return(0);
644
645         n=sizeof(BN_ULONG)/BN_BYTES;
646         a->neg=0;
647         a->top=0;
648         a->d[0]=(BN_ULONG)w&BN_MASK2;
649         if (a->d[0] != 0) a->top=1;
650         for (i=1; i<n; i++)
651                 {
652                 /* the following is done instead of
653                  * w>>=BN_BITS2 so compilers don't complain
654                  * on builds where sizeof(long) == BN_TYPES */
655 #ifndef SIXTY_FOUR_BIT /* the data item > unsigned long */
656                 w>>=BN_BITS4;
657                 w>>=BN_BITS4;
658 #else
659                 w=0;
660 #endif
661                 a->d[i]=(BN_ULONG)w&BN_MASK2;
662                 if (a->d[i] != 0) a->top=i+1;
663                 }
664         bn_check_top(a);
665         return(1);
666         }
667 #else
668 int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
669         {
670         bn_check_top(a);
671         if (bn_expand(a,(int)sizeof(BN_ULONG)*8) == NULL) return(0);
672         a->neg = 0;
673         a->d[0] = w;
674         a->top = (w ? 1 : 0);
675         bn_check_top(a);
676         return(1);
677         }
678 #endif
679
680 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
681         {
682         unsigned int i,m;
683         unsigned int n;
684         BN_ULONG l;
685
686         if (ret == NULL) ret=BN_new();
687         if (ret == NULL) return(NULL);
688         bn_check_top(ret);
689         l=0;
690         n=len;
691         if (n == 0)
692                 {
693                 ret->top=0;
694                 return(ret);
695                 }
696         if (bn_expand(ret,(int)(n+2)*8) == NULL)
697                 return(NULL);
698         i=((n-1)/BN_BYTES)+1;
699         m=((n-1)%(BN_BYTES));
700         ret->top=i;
701         ret->neg=0;
702         while (n-- > 0)
703                 {
704                 l=(l<<8L)| *(s++);
705                 if (m-- == 0)
706                         {
707                         ret->d[--i]=l;
708                         l=0;
709                         m=BN_BYTES-1;
710                         }
711                 }
712         /* need to call this due to clear byte at top if avoiding
713          * having the top bit set (-ve number) */
714         bn_correct_top(ret);
715         return(ret);
716         }
717
718 /* ignore negative */
719 int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to)
720         {
721         int n,i;
722         BN_ULONG l;
723
724         bn_check_top(a);
725         n=i=BN_num_bytes(a);
726         while (i-- > 0)
727                 {
728                 l=a->d[i/BN_BYTES];
729                 *(to++)=(unsigned char)(l>>(8*(i%BN_BYTES)))&0xff;
730                 }
731         return(n);
732         }
733
734 int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
735         {
736         int i;
737         BN_ULONG t1,t2,*ap,*bp;
738
739         bn_check_top(a);
740         bn_check_top(b);
741
742         i=a->top-b->top;
743         if (i != 0) return(i);
744         ap=a->d;
745         bp=b->d;
746         for (i=a->top-1; i>=0; i--)
747                 {
748                 t1= ap[i];
749                 t2= bp[i];
750                 if (t1 != t2)
751                         return((t1 > t2) ? 1 : -1);
752                 }
753         return(0);
754         }
755
756 int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
757         {
758         int i;
759         int gt,lt;
760         BN_ULONG t1,t2;
761
762         if ((a == NULL) || (b == NULL))
763                 {
764                 if (a != NULL)
765                         return(-1);
766                 else if (b != NULL)
767                         return(1);
768                 else
769                         return(0);
770                 }
771
772         bn_check_top(a);
773         bn_check_top(b);
774
775         if (a->neg != b->neg)
776                 {
777                 if (a->neg)
778                         return(-1);
779                 else    return(1);
780                 }
781         if (a->neg == 0)
782                 { gt=1; lt= -1; }
783         else    { gt= -1; lt=1; }
784
785         if (a->top > b->top) return(gt);
786         if (a->top < b->top) return(lt);
787         for (i=a->top-1; i>=0; i--)
788                 {
789                 t1=a->d[i];
790                 t2=b->d[i];
791                 if (t1 > t2) return(gt);
792                 if (t1 < t2) return(lt);
793                 }
794         return(0);
795         }
796
797 int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
798         {
799         int i,j,k;
800
801         if (n < 0)
802                 return 0;
803
804         i=n/BN_BITS2;
805         j=n%BN_BITS2;
806         if (a->top <= i)
807                 {
808                 if (bn_wexpand(a,i+1) == NULL) return(0);
809                 for(k=a->top; k<i+1; k++)
810                         a->d[k]=0;
811                 a->top=i+1;
812                 }
813
814         a->d[i]|=(((BN_ULONG)1)<<j);
815         bn_check_top(a);
816         return(1);
817         }
818
819 int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
820         {
821         int i,j;
822
823         bn_check_top(a);
824         if (n < 0) return 0;
825
826         i=n/BN_BITS2;
827         j=n%BN_BITS2;
828         if (a->top <= i) return(0);
829
830         a->d[i]&=(~(((BN_ULONG)1)<<j));
831         bn_correct_top(a);
832         return(1);
833         }
834
835 int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n)
836         {
837         int i,j;
838
839         bn_check_top(a);
840         if (n < 0) return 0;
841         i=n/BN_BITS2;
842         j=n%BN_BITS2;
843         if (a->top <= i) return 0;
844         return((a->d[i]&(((BN_ULONG)1)<<j))?1:0);
845         }
846
847 int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n)
848         {
849         int b,w;
850
851         bn_check_top(a);
852         if (n < 0) return 0;
853
854         w=n/BN_BITS2;
855         b=n%BN_BITS2;
856         if (w >= a->top) return 0;
857         if (b == 0)
858                 a->top=w;
859         else
860                 {
861                 a->top=w+1;
862                 a->d[w]&= ~(BN_MASK2<<b);
863                 }
864         bn_correct_top(a);
865         return(1);
866         }
867
868 int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
869         {
870         int i;
871         BN_ULONG aa,bb;
872
873         aa=a[n-1];
874         bb=b[n-1];
875         if (aa != bb) return((aa > bb)?1:-1);
876         for (i=n-2; i>=0; i--)
877                 {
878                 aa=a[i];
879                 bb=b[i];
880                 if (aa != bb) return((aa > bb)?1:-1);
881                 }
882         return(0);
883         }
884
885 /* Here follows a specialised variants of bn_cmp_words().  It has the
886    property of performing the operation on arrays of different sizes.
887    The sizes of those arrays is expressed through cl, which is the
888    common length ( basicall, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the
889    delta between the two lengths, calculated as len(a)-len(b).
890    All lengths are the number of BN_ULONGs...  */
891
892 int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b,
893         int cl, int dl)
894         {
895         int n,i;
896         n = cl-1;
897
898         if (dl < 0)
899                 {
900                 for (i=dl; i<0; i++)
901                         {
902                         if (b[n-i] != 0)
903                                 return -1; /* a < b */
904                         }
905                 }
906         if (dl > 0)
907                 {
908                 for (i=dl; i>0; i--)
909                         {
910                         if (a[n+i] != 0)
911                                 return 1; /* a > b */
912                         }
913                 }
914         return bn_cmp_words(a,b,cl);
915         }