crypto/bn/bn_sqr.c

   1 /* crypto/bn/bn_sqr.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 #include "cryptlib.h"
  60 #include "bn_lcl.h"
  61
  62 /* r must not be a */
  63 /* I've just gone over this and it is now %20 faster on x86 - eay - 27 Jun 96 */
  64 int BN_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_CTX *ctx)
  65         {
  66         int max,al;
  67         int ret = 0;
  68         BIGNUM *tmp,*rr;
  69
  70         bn_check_top(a);
  71
  72         al=a->top;
  73         if (al <= 0)
  74                 {
  75                 r->top=0;
  76                 r->neg = 0;
  77                 return 1;
  78                 }
  79
  80         BN_CTX_start(ctx);
  81         rr=(a != r) ? r : BN_CTX_get(ctx);
  82         tmp=BN_CTX_get(ctx);
  83         if (!rr || !tmp) goto err;
  84
  85         max = 2 * al; /* Non-zero (from above) */
  86         if (bn_wexpand(rr,max) == NULL) goto err;
  87
  88         if (al == 4)
  89                 {
  90 #ifndef BN_SQR_COMBA
  91                 BN_ULONG t[8];
  92                 bn_sqr_normal(rr->d,a->d,4,t);
  93 #else
  94                 bn_sqr_comba4(rr->d,a->d);
  95 #endif
  96                 }
  97         else if (al == 8)
  98                 {
  99 #ifndef BN_SQR_COMBA
 100                 BN_ULONG t[16];
 101                 bn_sqr_normal(rr->d,a->d,8,t);
 102 #else
 103                 bn_sqr_comba8(rr->d,a->d);
 104 #endif
 105                 }
 106         else
 107                 {
 108 #if defined(BN_RECURSION)
 109                 if (al < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL)
 110                         {
 111                         BN_ULONG t[BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL*2];
 112                         bn_sqr_normal(rr->d,a->d,al,t);
 113                         }
 114                 else
 115                         {
 116                         int j,k;
 117
 118                         j=BN_num_bits_word((BN_ULONG)al);
 119                         j=1<<(j-1);
 120                         k=j+j;
 121                         if (al == j)
 122                                 {
 123                                 if (bn_wexpand(tmp,k*2) == NULL) goto err;
 124                                 bn_sqr_recursive(rr->d,a->d,al,tmp->d);
 125                                 }
 126                         else
 127                                 {
 128                                 if (bn_wexpand(tmp,max) == NULL) goto err;
 129                                 bn_sqr_normal(rr->d,a->d,al,tmp->d);
 130                                 }
 131                         }
 132 #else
 133                 if (bn_wexpand(tmp,max) == NULL) goto err;
 134                 bn_sqr_normal(rr->d,a->d,al,tmp->d);
 135 #endif
 136                 }
 137
 138         rr->neg=0;
 139         /* If the most-significant half of the top word of 'a' is zero, then
 140          * the square of 'a' will max-1 words. */
 141         if(a->d[al - 1] == (a->d[al - 1] & BN_MASK2l))
 142                 rr->top = max - 1;
 143         else
 144                 rr->top = max;
 145         if (rr != r) BN_copy(r,rr);
 146         ret = 1;
 147  err:
 148         bn_check_top(rr);
 149         bn_check_top(tmp);
 150         BN_CTX_end(ctx);
 151         return(ret);
 152         }
 153
 154 /* tmp must have 2*n words */
 155 void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp)
 156         {
 157         int i,j,max;
 158         const BN_ULONG *ap;
 159         BN_ULONG *rp;
 160
 161         max=n*2;
 162         ap=a;
 163         rp=r;
 164         rp[0]=rp[max-1]=0;
 165         rp++;
 166         j=n;
 167
 168         if (--j > 0)
 169                 {
 170                 ap++;
 171                 rp[j]=bn_mul_words(rp,ap,j,ap[-1]);
 172                 rp+=2;
 173                 }
 174
 175         for (i=n-2; i>0; i--)
 176                 {
 177                 j--;
 178                 ap++;
 179                 rp[j]=bn_mul_add_words(rp,ap,j,ap[-1]);
 180                 rp+=2;
 181                 }
 182
 183         bn_add_words(r,r,r,max);
 184
 185         /* There will not be a carry */
 186
 187         bn_sqr_words(tmp,a,n);
 188
 189         bn_add_words(r,r,tmp,max);
 190         }
 191
 192 #ifdef BN_RECURSION
 193 /*-
 194  * r is 2*n words in size,
 195  * a and b are both n words in size.    (There's not actually a 'b' here ...)
 196  * n must be a power of 2.
 197  * We multiply and return the result.
 198  * t must be 2*n words in size
 199  * We calculate
 200  * a[0]*b[0]
 201  * a[0]*b[0]+a[1]*b[1]+(a[0]-a[1])*(b[1]-b[0])
 202  * a[1]*b[1]
 203  */
 204 void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *t)
 205         {
 206         int n=n2/2;
 207         int zero,c1;
 208         BN_ULONG ln,lo,*p;
 209
 210         if (n2 == 4)
 211                 {
 212 #ifndef BN_SQR_COMBA
 213                 bn_sqr_normal(r,a,4,t);
 214 #else
 215                 bn_sqr_comba4(r,a);
 216 #endif
 217                 return;
 218                 }
 219         else if (n2 == 8)
 220                 {
 221 #ifndef BN_SQR_COMBA
 222                 bn_sqr_normal(r,a,8,t);
 223 #else
 224                 bn_sqr_comba8(r,a);
 225 #endif
 226                 return;
 227                 }
 228         if (n2 < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL)
 229                 {
 230                 bn_sqr_normal(r,a,n2,t);
 231                 return;
 232                 }
 233         /* r=(a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]) */
 234         c1=bn_cmp_words(a,&(a[n]),n);
 235         zero=0;
 236         if (c1 > 0)
 237                 bn_sub_words(t,a,&(a[n]),n);
 238         else if (c1 < 0)
 239                 bn_sub_words(t,&(a[n]),a,n);
 240         else
 241                 zero=1;
 242
 243         /* The result will always be negative unless it is zero */
 244         p= &(t[n2*2]);
 245
 246         if (!zero)
 247                 bn_sqr_recursive(&(t[n2]),t,n,p);
 248         else
 249                 memset(&(t[n2]),0,n2*sizeof(BN_ULONG));
 250         bn_sqr_recursive(r,a,n,p);
 251         bn_sqr_recursive(&(r[n2]),&(a[n]),n,p);
 252
 253         /*-
 254          * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]), it is negative or zero
 255          * r[10] holds (a[0]*b[0])
 256          * r[32] holds (b[1]*b[1])
 257          */
 258
 259         c1=(int)(bn_add_words(t,r,&(r[n2]),n2));
 260
 261         /* t[32] is negative */
 262         c1-=(int)(bn_sub_words(&(t[n2]),t,&(t[n2]),n2));
 263
 264         /*-
 265          * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0])+(a[0]*a[0])+(a[1]*a[1])
 266          * r[10] holds (a[0]*a[0])
 267          * r[32] holds (a[1]*a[1])
 268          * c1 holds the carry bits
 269          */
 270         c1+=(int)(bn_add_words(&(r[n]),&(r[n]),&(t[n2]),n2));
 271         if (c1)
 272                 {
 273                 p= &(r[n+n2]);
 274                 lo= *p;
 275                 ln=(lo+c1)&BN_MASK2;
 276                 *p=ln;
 277
 278                 /* The overflow will stop before we over write
 279                  * words we should not overwrite */
 280                 if (ln < (BN_ULONG)c1)
 281                         {
 282                         do      {
 283                                 p++;
 284                                 lo= *p;
 285                                 ln=(lo+1)&BN_MASK2;
 286                                 *p=ln;
 287                                 } while (ln == 0);
 288                         }
 289                 }
 290         }
 291 #endif