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