crypto/bn/bn_sqr.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License 2.0 (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 ret = bn_sqr_fixed_top(r, a, ctx);
  20
  21     bn_correct_top(r);
  22     bn_check_top(r);
  23
  24     return ret;
  25 }
  26
  27 int bn_sqr_fixed_top(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_CTX *ctx)
  28 {
  29     int max, al;
  30     int ret = 0;
  31     BIGNUM *tmp, *rr;
  32
  33     bn_check_top(a);
  34
  35     al = a->top;
  36     if (al <= 0) {
  37         r->top = 0;
  38         r->neg = 0;
  39         return 1;
  40     }
  41
  42     BN_CTX_start(ctx);
  43     rr = (a != r) ? r : BN_CTX_get(ctx);
  44     tmp = BN_CTX_get(ctx);
  45     if (rr == NULL || tmp == NULL)
  46         goto err;
  47
  48     max = 2 * al;               /* Non-zero (from above) */
  49     if (bn_wexpand(rr, max) == NULL)
  50         goto err;
  51
  52     if (al == 4) {
  53 #ifndef BN_SQR_COMBA
  54         BN_ULONG t[8];
  55         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, 4, t);
  56 #else
  57         bn_sqr_comba4(rr->d, a->d);
  58 #endif
  59     } else if (al == 8) {
  60 #ifndef BN_SQR_COMBA
  61         BN_ULONG t[16];
  62         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, 8, t);
  63 #else
  64         bn_sqr_comba8(rr->d, a->d);
  65 #endif
  66     } else {
  67 #if defined(BN_RECURSION)
  68         if (al < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL) {
  69             BN_ULONG t[BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL * 2];
  70             bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, t);
  71         } else {
  72             int j, k;
  73
  74             j = BN_num_bits_word((BN_ULONG)al);
  75             j = 1 << (j - 1);
  76             k = j + j;
  77             if (al == j) {
  78                 if (bn_wexpand(tmp, k * 2) == NULL)
  79                     goto err;
  80                 bn_sqr_recursive(rr->d, a->d, al, tmp->d);
  81             } else {
  82                 if (bn_wexpand(tmp, max) == NULL)
  83                     goto err;
  84                 bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, tmp->d);
  85             }
  86         }
  87 #else
  88         if (bn_wexpand(tmp, max) == NULL)
  89             goto err;
  90         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, tmp->d);
  91 #endif
  92     }
  93
  94     rr->neg = 0;
  95     rr->top = max;
  96     rr->flags |= BN_FLG_FIXED_TOP;
  97     if (r != rr && BN_copy(r, rr) == NULL)
  98         goto err;
  99
 100     ret = 1;
 101  err:
 102     bn_check_top(rr);
 103     bn_check_top(tmp);
 104     BN_CTX_end(ctx);
 105     return ret;
 106 }
 107
 108 /* tmp must have 2*n words */
 109 void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp)
 110 {
 111     int i, j, max;
 112     const BN_ULONG *ap;
 113     BN_ULONG *rp;
 114
 115     max = n * 2;
 116     ap = a;
 117     rp = r;
 118     rp[0] = rp[max - 1] = 0;
 119     rp++;
 120     j = n;
 121
 122     if (--j > 0) {
 123         ap++;
 124         rp[j] = bn_mul_words(rp, ap, j, ap[-1]);
 125         rp += 2;
 126     }
 127
 128     for (i = n - 2; i > 0; i--) {
 129         j--;
 130         ap++;
 131         rp[j] = bn_mul_add_words(rp, ap, j, ap[-1]);
 132         rp += 2;
 133     }
 134
 135     bn_add_words(r, r, r, max);
 136
 137     /* There will not be a carry */
 138
 139     bn_sqr_words(tmp, a, n);
 140
 141     bn_add_words(r, r, tmp, max);
 142 }
 143
 144 #ifdef BN_RECURSION
 145 /*-
 146  * r is 2*n words in size,
 147  * a and b are both n words in size.    (There's not actually a 'b' here ...)
 148  * n must be a power of 2.
 149  * We multiply and return the result.
 150  * t must be 2*n words in size
 151  * We calculate
 152  * a[0]*b[0]
 153  * a[0]*b[0]+a[1]*b[1]+(a[0]-a[1])*(b[1]-b[0])
 154  * a[1]*b[1]
 155  */
 156 void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *t)
 157 {
 158     int n = n2 / 2;
 159     int zero, c1;
 160     BN_ULONG ln, lo, *p;
 161
 162     if (n2 == 4) {
 163 # ifndef BN_SQR_COMBA
 164         bn_sqr_normal(r, a, 4, t);
 165 # else
 166         bn_sqr_comba4(r, a);
 167 # endif
 168         return;
 169     } else if (n2 == 8) {
 170 # ifndef BN_SQR_COMBA
 171         bn_sqr_normal(r, a, 8, t);
 172 # else
 173         bn_sqr_comba8(r, a);
 174 # endif
 175         return;
 176     }
 177     if (n2 < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL) {
 178         bn_sqr_normal(r, a, n2, t);
 179         return;
 180     }
 181     /* r=(a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]) */
 182     c1 = bn_cmp_words(a, &(a[n]), n);
 183     zero = 0;
 184     if (c1 > 0)
 185         bn_sub_words(t, a, &(a[n]), n);
 186     else if (c1 < 0)
 187         bn_sub_words(t, &(a[n]), a, n);
 188     else
 189         zero = 1;
 190
 191     /* The result will always be negative unless it is zero */
 192     p = &(t[n2 * 2]);
 193
 194     if (!zero)
 195         bn_sqr_recursive(&(t[n2]), t, n, p);
 196     else
 197         memset(&t[n2], 0, sizeof(*t) * n2);
 198     bn_sqr_recursive(r, a, n, p);
 199     bn_sqr_recursive(&(r[n2]), &(a[n]), n, p);
 200
 201     /*-
 202      * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]), it is negative or zero
 203      * r[10] holds (a[0]*b[0])
 204      * r[32] holds (b[1]*b[1])
 205      */
 206
 207     c1 = (int)(bn_add_words(t, r, &(r[n2]), n2));
 208
 209     /* t[32] is negative */
 210     c1 -= (int)(bn_sub_words(&(t[n2]), t, &(t[n2]), n2));
 211
 212     /*-
 213      * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0])+(a[0]*a[0])+(a[1]*a[1])
 214      * r[10] holds (a[0]*a[0])
 215      * r[32] holds (a[1]*a[1])
 216      * c1 holds the carry bits
 217      */
 218     c1 += (int)(bn_add_words(&(r[n]), &(r[n]), &(t[n2]), n2));
 219     if (c1) {
 220         p = &(r[n + n2]);
 221         lo = *p;
 222         ln = (lo + c1) & BN_MASK2;
 223         *p = ln;
 224
 225         /*
 226          * The overflow will stop before we over write words we should not
 227          * overwrite
 228          */
 229         if (ln < (BN_ULONG)c1) {
 230             do {
 231                 p++;
 232                 lo = *p;
 233                 ln = (lo + 1) & BN_MASK2;
 234                 *p = ln;
 235             } while (ln == 0);
 236         }
 237     }
 238 }
 239 #endif