crypto/bn/bn_sqr.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 #include "internal/cryptlib.h"
  11 #include "bn_lcl.h"
  12
  13 /* r must not be a */
  14 /*
  15  * I've just gone over this and it is now %20 faster on x86 - eay - 27 Jun 96
  16  */
  17 int BN_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_CTX *ctx)
  18 {
  19     int max, al;
  20     int ret = 0;
  21     BIGNUM *tmp, *rr;
  22
  23     bn_check_top(a);
  24
  25     al = a->top;
  26     if (al <= 0) {
  27         r->top = 0;
  28         r->neg = 0;
  29         return 1;
  30     }
  31
  32     BN_CTX_start(ctx);
  33     rr = (a != r) ? r : BN_CTX_get(ctx);
  34     tmp = BN_CTX_get(ctx);
  35     if (!rr || !tmp)
  36         goto err;
  37
  38     max = 2 * al;               /* Non-zero (from above) */
  39     if (bn_wexpand(rr, max) == NULL)
  40         goto err;
  41
  42     if (al == 4) {
  43 #ifndef BN_SQR_COMBA
  44         BN_ULONG t[8];
  45         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, 4, t);
  46 #else
  47         bn_sqr_comba4(rr->d, a->d);
  48 #endif
  49     } else if (al == 8) {
  50 #ifndef BN_SQR_COMBA
  51         BN_ULONG t[16];
  52         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, 8, t);
  53 #else
  54         bn_sqr_comba8(rr->d, a->d);
  55 #endif
  56     } else {
  57 #if defined(BN_RECURSION)
  58         if (al < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL) {
  59             BN_ULONG t[BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL * 2];
  60             bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, t);
  61         } else {
  62             int j, k;
  63
  64             j = BN_num_bits_word((BN_ULONG)al);
  65             j = 1 << (j - 1);
  66             k = j + j;
  67             if (al == j) {
  68                 if (bn_wexpand(tmp, k * 2) == NULL)
  69                     goto err;
  70                 bn_sqr_recursive(rr->d, a->d, al, tmp->d);
  71             } else {
  72                 if (bn_wexpand(tmp, max) == NULL)
  73                     goto err;
  74                 bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, tmp->d);
  75             }
  76         }
  77 #else
  78         if (bn_wexpand(tmp, max) == NULL)
  79             goto err;
  80         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, tmp->d);
  81 #endif
  82     }
  83
  84     rr->neg = 0;
  85     /*
  86      * If the most-significant half of the top word of 'a' is zero, then the
  87      * square of 'a' will max-1 words.
  88      */
  89     if (a->d[al - 1] == (a->d[al - 1] & BN_MASK2l))
  90         rr->top = max - 1;
  91     else
  92         rr->top = max;
  93     if (r != rr && BN_copy(r, rr) == NULL)
  94         goto err;
  95
  96     ret = 1;
  97  err:
  98     bn_check_top(rr);
  99     bn_check_top(tmp);
 100     BN_CTX_end(ctx);
 101     return (ret);
 102 }
 103
 104 /* tmp must have 2*n words */
 105 void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp)
 106 {
 107     int i, j, max;
 108     const BN_ULONG *ap;
 109     BN_ULONG *rp;
 110
 111     max = n * 2;
 112     ap = a;
 113     rp = r;
 114     rp[0] = rp[max - 1] = 0;
 115     rp++;
 116     j = n;
 117
 118     if (--j > 0) {
 119         ap++;
 120         rp[j] = bn_mul_words(rp, ap, j, ap[-1]);
 121         rp += 2;
 122     }
 123
 124     for (i = n - 2; i > 0; i--) {
 125         j--;
 126         ap++;
 127         rp[j] = bn_mul_add_words(rp, ap, j, ap[-1]);
 128         rp += 2;
 129     }
 130
 131     bn_add_words(r, r, r, max);
 132
 133     /* There will not be a carry */
 134
 135     bn_sqr_words(tmp, a, n);
 136
 137     bn_add_words(r, r, tmp, max);
 138 }
 139
 140 #ifdef BN_RECURSION
 141 /*-
 142  * r is 2*n words in size,
 143  * a and b are both n words in size.    (There's not actually a 'b' here ...)
 144  * n must be a power of 2.
 145  * We multiply and return the result.
 146  * t must be 2*n words in size
 147  * We calculate
 148  * a[0]*b[0]
 149  * a[0]*b[0]+a[1]*b[1]+(a[0]-a[1])*(b[1]-b[0])
 150  * a[1]*b[1]
 151  */
 152 void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *t)
 153 {
 154     int n = n2 / 2;
 155     int zero, c1;
 156     BN_ULONG ln, lo, *p;
 157
 158     if (n2 == 4) {
 159 # ifndef BN_SQR_COMBA
 160         bn_sqr_normal(r, a, 4, t);
 161 # else
 162         bn_sqr_comba4(r, a);
 163 # endif
 164         return;
 165     } else if (n2 == 8) {
 166 # ifndef BN_SQR_COMBA
 167         bn_sqr_normal(r, a, 8, t);
 168 # else
 169         bn_sqr_comba8(r, a);
 170 # endif
 171         return;
 172     }
 173     if (n2 < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL) {
 174         bn_sqr_normal(r, a, n2, t);
 175         return;
 176     }
 177     /* r=(a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]) */
 178     c1 = bn_cmp_words(a, &(a[n]), n);
 179     zero = 0;
 180     if (c1 > 0)
 181         bn_sub_words(t, a, &(a[n]), n);
 182     else if (c1 < 0)
 183         bn_sub_words(t, &(a[n]), a, n);
 184     else
 185         zero = 1;
 186
 187     /* The result will always be negative unless it is zero */
 188     p = &(t[n2 * 2]);
 189
 190     if (!zero)
 191         bn_sqr_recursive(&(t[n2]), t, n, p);
 192     else
 193         memset(&t[n2], 0, sizeof(*t) * n2);
 194     bn_sqr_recursive(r, a, n, p);
 195     bn_sqr_recursive(&(r[n2]), &(a[n]), n, p);
 196
 197     /*-
 198      * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]), it is negative or zero
 199      * r[10] holds (a[0]*b[0])
 200      * r[32] holds (b[1]*b[1])
 201      */
 202
 203     c1 = (int)(bn_add_words(t, r, &(r[n2]), n2));
 204
 205     /* t[32] is negative */
 206     c1 -= (int)(bn_sub_words(&(t[n2]), t, &(t[n2]), n2));
 207
 208     /*-
 209      * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0])+(a[0]*a[0])+(a[1]*a[1])
 210      * r[10] holds (a[0]*a[0])
 211      * r[32] holds (a[1]*a[1])
 212      * c1 holds the carry bits
 213      */
 214     c1 += (int)(bn_add_words(&(r[n]), &(r[n]), &(t[n2]), n2));
 215     if (c1) {
 216         p = &(r[n + n2]);
 217         lo = *p;
 218         ln = (lo + c1) & BN_MASK2;
 219         *p = ln;
 220
 221         /*
 222          * The overflow will stop before we over write words we should not
 223          * overwrite
 224          */
 225         if (ln < (BN_ULONG)c1) {
 226             do {
 227                 p++;
 228                 lo = *p;
 229                 ln = (lo + 1) & BN_MASK2;
 230                 *p = ln;
 231             } while (ln == 0);
 232         }
 233     }
 234 }
 235 #endif