Import of old SSLeay release: SSLeay 0.9.1b (unreleased)
[openssl.git] / crypto / bn / bn.org
index 66dde285d6425c819fdc33189deca4b259b1a589..d8904d7efacd4d0cc0974cfa1fdd8ae098757e67 100644 (file)
@@ -77,6 +77,9 @@ extern "C" {
 #define BN_LLONG /* This comment stops Configure mutilating things */
 #endif
 
+#define BN_MUL_COMBA
+#define BN_SQR_COMBA
+#define BN_RECURSION
 #define RECP_MUL_MOD
 #define MONT_MUL_MOD
 
@@ -105,6 +108,7 @@ extern "C" {
 #undef SIXTEEN_BIT
 #undef EIGHT_BIT
 
+
 /* assuming long is 64bit - this is the DEC Alpha
  * unsigned long long is only 64 bits :-(, don't define
  * BN_LLONG for the DEC Alpha */
@@ -116,17 +120,23 @@ extern "C" {
 #define BN_BYTES       8
 #define BN_BITS2       64
 #define BN_BITS4       32
+#define BN_MASK                (0xffffffffffffffffffffffffffffffffLL)
 #define BN_MASK2       (0xffffffffffffffffL)
 #define BN_MASK2l      (0xffffffffL)
 #define BN_MASK2h      (0xffffffff00000000L)
 #define BN_MASK2h1     (0xffffffff80000000L)
 #define BN_TBIT                (0x8000000000000000L)
-#define BN_DEC_CONV    (10000000000000000000L)
+#define BN_DEC_CONV    (10000000000000000000UL)
 #define BN_DEC_FMT1    "%lu"
 #define BN_DEC_FMT2    "%019lu"
 #define BN_DEC_NUM     19
 #endif
 
+/* This is where the long long data type is 64 bits, but long is 32.
+ * For machines where there are 64bit registers, this is the mode to use.
+ * IRIX, on R4000 and above should use this mode, along with the relevent
+ * assember code :-).  Do NOT define BN_ULLONG.
+ */
 #ifdef SIXTY_FOUR_BIT
 #undef BN_LLONG
 /* #define BN_ULLONG   unsigned long long */
@@ -141,9 +151,9 @@ extern "C" {
 #define BN_MASK2h      (0xffffffff00000000LL)
 #define BN_MASK2h1     (0xffffffff80000000LL)
 #define BN_TBIT                (0x8000000000000000LL)
-#define BN_DEC_CONV    (10000000000000000000L)
-#define BN_DEC_FMT1    "%lu"
-#define BN_DEC_FMT2    "%019lu"
+#define BN_DEC_CONV    (10000000000000000000LL)
+#define BN_DEC_FMT1    "%llu"
+#define BN_DEC_FMT2    "%019llu"
 #define BN_DEC_NUM     19
 #endif
 
@@ -159,6 +169,7 @@ extern "C" {
 #define BN_BYTES       4
 #define BN_BITS2       32
 #define BN_BITS4       16
+#define BN_MASK                (0xffffffffffffffffLL)
 #define BN_MASK2       (0xffffffffL)
 #define BN_MASK2l      (0xffff)
 #define BN_MASK2h1     (0xffff8000L)
@@ -181,6 +192,7 @@ extern "C" {
 #define BN_BYTES       2
 #define BN_BITS2       16
 #define BN_BITS4       8
+#define BN_MASK                (0xffffffff)
 #define BN_MASK2       (0xffff)
 #define BN_MASK2l      (0xff)
 #define BN_MASK2h1     (0xff80)
@@ -203,6 +215,7 @@ extern "C" {
 #define BN_BYTES       1
 #define BN_BITS2       8
 #define BN_BITS4       4
+#define BN_MASK                (0xffff)
 #define BN_MASK2       (0xff)
 #define BN_MASK2l      (0xf)
 #define BN_MASK2h1     (0xf8)
@@ -220,6 +233,12 @@ extern "C" {
 #undef BIGNUM
 #endif
 
+#define BN_FLG_MALLOCED                0x01
+#define BN_FLG_STATIC_DATA     0x02
+#define BN_FLG_FREE            0x8000  /* used for debuging */
+#define BN_set_flags(b,n)      ((b)->flags|=(n))
+#define BN_get_flags(b,n)      ((b)->flags&(n))
+
 typedef struct bignum_st
        {
        BN_ULONG *d;    /* Pointer to an array of 'BN_BITS2' bit chunks. */
@@ -227,6 +246,7 @@ typedef struct bignum_st
        /* The next are internal book keeping for bn_expand. */
        int max;        /* Size of the d array. */
        int neg;        /* one if the number is negative */
+       int flags;
        } BIGNUM;
 
 /* Used for temp variables */
@@ -234,7 +254,8 @@ typedef struct bignum_st
 typedef struct bignum_ctx
        {
        int tos;
-       BIGNUM *bn[BN_CTX_NUM+1];
+       BIGNUM bn[BN_CTX_NUM+1];
+       int flags;
        } BN_CTX;
 
 typedef struct bn_blinding_st
@@ -248,51 +269,69 @@ typedef struct bn_blinding_st
 /* Used for montgomery multiplication */
 typedef struct bn_mont_ctx_st
         {
+       int use_word;   /* 0 for word form, 1 for long form */
         int ri;         /* number of bits in R */
-        BIGNUM *RR;     /* used to convert to montgomery form */
-        BIGNUM *N;      /* The modulus */
-        BIGNUM *Ni;     /* The inverse of N */
+        BIGNUM RR;     /* used to convert to montgomery form */
+        BIGNUM N;      /* The modulus */
+        BIGNUM Ni;     /* The inverse of N */
        BN_ULONG n0;    /* word form of inverse, normally only one of
                         * Ni or n0 is defined */
+       int flags;
         } BN_MONT_CTX;
 
+/* Used for reciprocal division/mod functions
+ * It cannot be shared between threads
+ */
+typedef struct bn_recp_ctx_st
+       {
+       BIGNUM N;       /* the divisor */
+       BIGNUM Nr;      /* the reciprocal */
+       int num_bits;
+       int shift;
+       int flags;
+       } BN_RECP_CTX;
+
 #define BN_to_montgomery(r,a,mont,ctx) BN_mod_mul_montgomery(\
-       r,a,(mont)->RR,(mont),ctx)
+       r,a,&((mont)->RR),(mont),ctx)
 
 #define BN_prime_checks                (5)
 
 #define BN_num_bytes(a)        ((BN_num_bits(a)+7)/8)
 #define BN_is_word(a,w)        (((a)->top == 1) && ((a)->d[0] == (BN_ULONG)(w)))
-#define BN_is_zero(a)  (((a)->top <= 1) && ((a)->d[0] == (BN_ULONG)0))
+#define BN_is_zero(a)  (((a)->top == 0) || BN_is_word(a,0))
 #define BN_is_one(a)   (BN_is_word((a),1))
-#define BN_is_odd(a)   ((a)->d[0] & 1)
+#define BN_is_odd(a)   (((a)->top > 0) && ((a)->d[0] & 1))
 #define BN_one(a)      (BN_set_word((a),1))
 #define BN_zero(a)     (BN_set_word((a),0))
 
-#define BN_ascii2bn(a) BN_hex2bn(a)
-#define BN_bn2ascii(a) BN_bn2hex(a)
-
-#define bn_fix_top(a) \
-       { \
-       BN_ULONG *fix_top_l; \
-       for (fix_top_l= &((a)->d[(a)->top-1]); (a)->top > 0; (a)->top--) \
-               if (*(fix_top_l--)) break; \
-       }
+/*#define BN_ascii2bn(a)       BN_hex2bn(a) */
+/*#define BN_bn2ascii(a)       BN_bn2hex(a) */
 
-#define bn_expand(n,b) ((((b)/BN_BITS2) <= (n)->max)?\
-       (n):bn_expand2((n),(b)/BN_BITS2))
+#define bn_expand(n,b) ((((((b+BN_BITS2-1))/BN_BITS2)) <= (n)->max)?\
+       (n):bn_expand2((n),(b)/BN_BITS2+1))
 #define bn_wexpand(n,b) (((b) <= (n)->max)?(n):bn_expand2((n),(b)))
 
+#define bn_fix_top(a) \
+        { \
+        BN_ULONG *ftl; \
+       if ((a)->top > 0) \
+               { \
+               for (ftl= &((a)->d[(a)->top-1]); (a)->top > 0; (a)->top--) \
+               if (*(ftl--)) break; \
+               } \
+       }
 
 #ifndef NOPROTO
 BIGNUM *BN_value_one(void);
 char * BN_options(void);
 BN_CTX *BN_CTX_new(void);
+void   BN_CTX_init(BN_CTX *c);
 void   BN_CTX_free(BN_CTX *c);
 int     BN_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
 int    BN_num_bits(BIGNUM *a);
 int    BN_num_bits_word(BN_ULONG);
 BIGNUM *BN_new(void);
+void   BN_init(BIGNUM *);
 void   BN_clear_free(BIGNUM *a);
 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, BIGNUM *b);
 BIGNUM *BN_bin2bn(unsigned char *s,int len,BIGNUM *ret);
@@ -300,20 +339,20 @@ int       BN_bn2bin(BIGNUM *a, unsigned char *to);
 BIGNUM *BN_mpi2bn(unsigned char *s,int len,BIGNUM *ret);
 int    BN_bn2mpi(BIGNUM *a, unsigned char *to);
 int    BN_sub(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b);
-void   bn_qsub(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b);
-void   bn_qadd(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b);
+int    BN_usub(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b);
+int    BN_uadd(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b);
 int    BN_add(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b);
 int    BN_mod(BIGNUM *rem, BIGNUM *m, BIGNUM *d, BN_CTX *ctx);
 int    BN_div(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, BIGNUM *m, BIGNUM *d, BN_CTX *ctx);
-int    BN_mul(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b);
+int    BN_mul(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b,BN_CTX *ctx);
 int    BN_sqr(BIGNUM *r, BIGNUM *a,BN_CTX *ctx);
-BN_ULONG BN_mod_word(BIGNUM *a, unsigned long w);
-BN_ULONG BN_div_word(BIGNUM *a, unsigned long w);
-int    BN_mul_word(BIGNUM *a, unsigned long w);
-int    BN_add_word(BIGNUM *a, unsigned long w);
-int    BN_sub_word(BIGNUM *a, unsigned long w);
-int    BN_set_word(BIGNUM *a, unsigned long w);
-unsigned long BN_get_word(BIGNUM *a);
+BN_ULONG BN_mod_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
+BN_ULONG BN_div_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
+int    BN_mul_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
+int    BN_add_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
+int    BN_sub_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
+int    BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
+BN_ULONG BN_get_word(BIGNUM *a);
 int    BN_cmp(BIGNUM *a, BIGNUM *b);
 void   BN_free(BIGNUM *a);
 int    BN_is_bit_set(BIGNUM *a, int n);
@@ -323,12 +362,11 @@ int       BN_exp(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *p,BN_CTX *ctx);
 int    BN_mod_exp(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *p, BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
 int    BN_mod_exp_mont(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *p, BIGNUM *m,BN_CTX *ctx,
                BN_MONT_CTX *m_ctx);
-int    BN_mod_exp_recp(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *p, BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
+int    BN_mod_exp2_mont(BIGNUM *r, BIGNUM *a1, BIGNUM *p1,BIGNUM *a2,
+               BIGNUM *p2,BIGNUM *m,BN_CTX *ctx,BN_MONT_CTX *m_ctx);
 int    BN_mod_exp_simple(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *p,
        BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
 int    BN_mask_bits(BIGNUM *a,int n);
-int    BN_mod_mul_reciprocal(BIGNUM *r, BIGNUM *x, BIGNUM *y, BIGNUM *m, 
-       BIGNUM *i, int nb, BN_CTX *ctx);
 int    BN_mod_mul(BIGNUM *ret, BIGNUM *a, BIGNUM *b, BIGNUM *m,
        BN_CTX *ctx);
 #ifndef WIN16
@@ -339,7 +377,7 @@ int BN_print(BIO *fp, BIGNUM *a);
 #else
 int    BN_print(char *fp, BIGNUM *a);
 #endif
-int    BN_reciprocal(BIGNUM *r, BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
+int    BN_reciprocal(BIGNUM *r, BIGNUM *m, int len, BN_CTX *ctx);
 int    BN_rshift(BIGNUM *r, BIGNUM *a, int n);
 int    BN_rshift1(BIGNUM *r, BIGNUM *a);
 void   BN_clear(BIGNUM *a);
@@ -353,8 +391,8 @@ char *      BN_bn2dec(BIGNUM *a);
 int    BN_hex2bn(BIGNUM **a,char *str);
 int    BN_dec2bn(BIGNUM **a,char *str);
 int    BN_gcd(BIGNUM *r,BIGNUM *in_a,BIGNUM *in_b,BN_CTX *ctx);
-BIGNUM *BN_mod_inverse(BIGNUM *a, BIGNUM *n,BN_CTX *ctx);
-BIGNUM *BN_generate_prime(int bits,int strong,BIGNUM *add,
+BIGNUM *BN_mod_inverse(BIGNUM *ret,BIGNUM *a, BIGNUM *n,BN_CTX *ctx);
+BIGNUM *BN_generate_prime(BIGNUM *ret,int bits,int strong,BIGNUM *add,
                BIGNUM *rem,void (*callback)(int,int,char *),char *cb_arg);
 int    BN_is_prime(BIGNUM *p,int nchecks,void (*callback)(int,int,char *),
                BN_CTX *ctx,char *cb_arg);
@@ -363,15 +401,18 @@ void      ERR_load_BN_strings(void );
 BN_ULONG bn_mul_add_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
 BN_ULONG bn_mul_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
 void     bn_sqr_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, int num);
-BN_ULONG bn_div64(BN_ULONG h, BN_ULONG l, BN_ULONG d);
+BN_ULONG bn_div_words(BN_ULONG h, BN_ULONG l, BN_ULONG d);
 BN_ULONG bn_add_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, BN_ULONG *bp,int num);
+BN_ULONG bn_sub_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, BN_ULONG *bp,int num);
 
 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_new(void );
+void BN_MONT_CTX_init(BN_MONT_CTX *ctx);
 int BN_mod_mul_montgomery(BIGNUM *r,BIGNUM *a,BIGNUM *b,BN_MONT_CTX *mont,
        BN_CTX *ctx);
 int BN_from_montgomery(BIGNUM *r,BIGNUM *a,BN_MONT_CTX *mont,BN_CTX *ctx);
 void BN_MONT_CTX_free(BN_MONT_CTX *mont);
 int BN_MONT_CTX_set(BN_MONT_CTX *mont,BIGNUM *modulus,BN_CTX *ctx);
+BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_copy(BN_MONT_CTX *to,BN_MONT_CTX *from);
 
 BN_BLINDING *BN_BLINDING_new(BIGNUM *A,BIGNUM *Ai,BIGNUM *mod);
 void BN_BLINDING_free(BN_BLINDING *b);
@@ -379,16 +420,45 @@ int BN_BLINDING_update(BN_BLINDING *b,BN_CTX *ctx);
 int BN_BLINDING_convert(BIGNUM *n, BN_BLINDING *r, BN_CTX *ctx);
 int BN_BLINDING_invert(BIGNUM *n, BN_BLINDING *b, BN_CTX *ctx);
 
+void BN_set_params(int mul,int high,int low,int mont);
+int BN_get_params(int which); /* 0, mul, 1 high, 2 low, 3 mont */
+
+void bn_mul_normal(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,int na,BN_ULONG *b,int nb);
+void bn_mul_comba8(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b);
+void bn_mul_comba4(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b);
+void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp);
+void bn_sqr_comba8(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a);
+void bn_sqr_comba4(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a);
+int bn_cmp_words(BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,int n);
+void bn_mul_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,int n2,BN_ULONG *t);
+void bn_mul_part_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,
+       int tn, int n,BN_ULONG *t);
+void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *t);
+void bn_mul_low_normal(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b, int n);
+
+void   BN_RECP_CTX_init(BN_RECP_CTX *recp);
+BN_RECP_CTX *BN_RECP_CTX_new(void);
+void   BN_RECP_CTX_free(BN_RECP_CTX *recp);
+int    BN_RECP_CTX_set(BN_RECP_CTX *recp,BIGNUM *rdiv,BN_CTX *ctx);
+int    BN_mod_mul_reciprocal(BIGNUM *r, BIGNUM *x, BIGNUM *y,
+               BN_RECP_CTX *recp,BN_CTX *ctx);
+int    BN_mod_exp_recp(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *p, BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
+int    BN_div_recp(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, BIGNUM *m,
+               BN_RECP_CTX *recp, BN_CTX *ctx);
+
+
 #else
 
 BIGNUM *BN_value_one();
 char * BN_options();
 BN_CTX *BN_CTX_new();
+void   BN_CTX_init();
 void   BN_CTX_free();
 int     BN_rand();
 int    BN_num_bits();
 int    BN_num_bits_word();
 BIGNUM *BN_new();
+void   BN_init();
 void   BN_clear_free();
 BIGNUM *BN_copy();
 BIGNUM *BN_bin2bn();
@@ -396,8 +466,8 @@ int BN_bn2bin();
 BIGNUM *BN_mpi2bn();
 int    BN_bn2mpi();
 int    BN_sub();
-void   bn_qsub();
-void   bn_qadd();
+int    BN_usub();
+int    BN_uadd();
 int    BN_add();
 int    BN_mod();
 int    BN_div();
@@ -449,12 +519,14 @@ void      ERR_load_BN_strings();
 BN_ULONG bn_mul_add_words();
 BN_ULONG bn_mul_words();
 void     bn_sqr_words();
-BN_ULONG bn_div64();
+BN_ULONG bn_div_words();
 BN_ULONG bn_add_words();
+BN_ULONG bn_sub_words();
 
 int BN_mod_mul_montgomery();
 int BN_from_montgomery();
 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_new();
+void BN_MONT_CTX_init();
 void BN_MONT_CTX_free();
 int BN_MONT_CTX_set();
 
@@ -464,6 +536,26 @@ int BN_BLINDING_update();
 int BN_BLINDING_convert();
 int BN_BLINDING_invert();
 
+void bn_mul_normal();
+void bn_mul_comba8();
+void bn_mul_comba4();
+void bn_sqr_normal();
+void bn_sqr_comba8();
+void bn_sqr_comba4();
+int bn_cmp_words();
+void bn_mul_recursive();
+void bn_mul_part_recursive();
+void bn_sqr_recursive();
+void bn_mul_low_normal();
+
+void   BN_RECP_CTX_init();
+BN_RECP_CTX *BN_RECP_CTX_new();
+void   BN_RECP_CTX_free();
+int    BN_RECP_CTX_set();
+int    BN_mod_mul_reciprocal();
+int    BN_mod_exp_recp();
+int    BN_div_recp();
+
 #endif
 
 /* BEGIN ERROR CODES */
@@ -485,15 +577,18 @@ int BN_BLINDING_invert();
 #define BN_F_BN_MPI2BN                                  112
 #define BN_F_BN_NEW                                     113
 #define BN_F_BN_RAND                                    114
+#define BN_F_BN_USUB                                    115
 
 /* Reason codes. */
-#define BN_R_BAD_RECIPROCAL                             100
-#define BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS                   101
-#define BN_R_DIV_BY_ZERO                                102
-#define BN_R_ENCODING_ERROR                             103
-#define BN_R_INVALID_LENGTH                             104
-#define BN_R_NOT_INITALISED                             105
-#define BN_R_NO_INVERSE                                         106
+#define BN_R_ARG2_LT_ARG3                               100
+#define BN_R_BAD_RECIPROCAL                             101
+#define BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS                   102
+#define BN_R_DIV_BY_ZERO                                103
+#define BN_R_ENCODING_ERROR                             104
+#define BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA               105
+#define BN_R_INVALID_LENGTH                             106
+#define BN_R_NOT_INITALISED                             107
+#define BN_R_NO_INVERSE                                         108
  
 #ifdef  __cplusplus
 }