Restore NUMPRIMES as a numeric literal
[openssl.git] / crypto / bn / bn_prime.c
index 6b96e18883002c8b2856386982b57229dc1b4c08..a5887d96a8532b859796d1cf7723ebac1e6c949e 100644 (file)
@@ -1,25 +1,24 @@
-/* crypto/bn/bn_prime.c */
 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
  * All rights reserved.
  *
  * This package is an SSL implementation written
  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
- * 
+ *
  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
- * 
+ *
  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  * the code are not to be removed.
  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  * as the author of the parts of the library used.
  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  * in documentation (online or textual) provided with the package.
- * 
+ *
  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  * modification, are permitted provided that the following conditions
  * are met:
  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  *    being used are not cryptographic related :-).
- * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from 
+ * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
- * 
+ *
  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  * SUCH DAMAGE.
- * 
+ *
  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  * copied and put under another distribution licence
  * [including the GNU Public Licence.]
  */
+/* ====================================================================
+ * Copyright (c) 1998-2001 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
+ *
+ * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+ * modification, are permitted provided that the following conditions
+ * are met:
+ *
+ * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+ *
+ * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
+ *    the documentation and/or other materials provided with the
+ *    distribution.
+ *
+ * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
+ *    software must display the following acknowledgment:
+ *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
+ *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
+ *
+ * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
+ *    endorse or promote products derived from this software without
+ *    prior written permission. For written permission, please contact
+ *    openssl-core@openssl.org.
+ *
+ * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
+ *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
+ *    permission of the OpenSSL Project.
+ *
+ * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
+ *    acknowledgment:
+ *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
+ *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
+ * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
+ * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
+ * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
+ * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
+ * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
+ * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
+ * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
+ * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
+ * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
+ * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
+ * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+ * ====================================================================
+ *
+ * This product includes cryptographic software written by Eric Young
+ * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
+ * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
+ *
+ */
 
 #include <stdio.h>
 #include <time.h>
-#include "cryptlib.h"
+#include "internal/cryptlib.h"
 #include "bn_lcl.h"
 #include <openssl/rand.h>
 
-/* The quick seive algorithm approach to weeding out primes is
- * Philip Zimmermann's, as implemented in PGP.  I have had a read of
- * his comments and implemented my own version.
+/*
+ * The quick sieve algorithm approach to weeding out primes is Philip
+ * Zimmermann's, as implemented in PGP.  I have had a read of his comments
+ * and implemented my own version.
  */
 #include "bn_prime.h"
 
-#ifndef NOPROTO
-static int witness(BIGNUM *a, BIGNUM *n, BN_CTX *ctx,BN_CTX *ctx2,
-       BN_MONT_CTX *mont);
-static int probable_prime(BIGNUM *rnd, int bits);
-static int probable_prime_dh(BIGNUM *rnd, int bits,
-       BIGNUM *add, BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx);
-static int probable_prime_dh_strong(BIGNUM *rnd, int bits,
-       BIGNUM *add, BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx);
-#else
-static int witness();
-static int probable_prime();
-static int probable_prime_dh();
-static int probable_prime_dh_strong();
-#endif
-
-BIGNUM *BN_generate_prime(BIGNUM *ret, int bits, int strong, BIGNUM *add,
-            BIGNUM *rem, void (*callback)(P_I_I_P), char *cb_arg)
-       {
-       BIGNUM *rnd=NULL;
-       BIGNUM t;
-       int i,j,c1=0;
-       BN_CTX *ctx;
-
-       ctx=BN_CTX_new();
-       if (ctx == NULL) goto err;
-       if (ret == NULL)
-               {
-               if ((rnd=BN_new()) == NULL) goto err;
-               }
-       else
-               rnd=ret;
-       BN_init(&t);
-loop: 
-       /* make a random number and set the top and bottom bits */
-       if (add == NULL)
-               {
-               if (!probable_prime(rnd,bits)) goto err;
-               }
-       else
-               {
-               if (strong)
-                       {
-                       if (!probable_prime_dh_strong(rnd,bits,add,rem,ctx))
-                                goto err;
-                       }
-               else
-                       {
-                       if (!probable_prime_dh(rnd,bits,add,rem,ctx))
-                               goto err;
-                       }
-               }
-       /* if (BN_mod_word(rnd,(BN_ULONG)3) == 1) goto loop; */
-       if (callback != NULL) callback(0,c1++,cb_arg);
-
-       if (!strong)
-               {
-               i=BN_is_prime(rnd,BN_prime_checks,callback,ctx,cb_arg);
-               if (i == -1) goto err;
-               if (i == 0) goto loop;
-               }
-       else
-               {
-               /* for a strong prime generation,
-                * check that (p-1)/2 is prime.
-                * Since a prime is odd, We just
-                * need to divide by 2 */
-               if (!BN_rshift1(&t,rnd)) goto err;
-
-               for (i=0; i<BN_prime_checks; i++)
-                       {
-                       j=BN_is_prime(rnd,1,callback,ctx,cb_arg);
-                       if (j == -1) goto err;
-                       if (j == 0) goto loop;
-
-                       j=BN_is_prime(&t,1,callback,ctx,cb_arg);
-                       if (j == -1) goto err;
-                       if (j == 0) goto loop;
-
-                       if (callback != NULL) callback(2,c1-1,cb_arg);
-                       /* We have a strong prime test pass */
-                       }
-               }
-       /* we have a prime :-) */
-       ret=rnd;
-err:
-       if ((ret == NULL) && (rnd != NULL)) BN_free(rnd);
-       BN_free(&t);
-       if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
-       return(ret);
-       }
-
-int BN_is_prime(BIGNUM *a, int checks, void (*callback)(P_I_I_P),
-            BN_CTX *ctx_passed, char *cb_arg)
-       {
-       int i,j,c2=0,ret= -1;
-       BIGNUM *check;
-       BN_CTX *ctx=NULL,*ctx2=NULL;
-       BN_MONT_CTX *mont=NULL;
-
-       if (!BN_is_odd(a))
-               return(0);
-       if (ctx_passed != NULL)
-               ctx=ctx_passed;
-       else
-               if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
-
-       if ((ctx2=BN_CTX_new()) == NULL) goto err;
-       if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
-
-       check= &(ctx->bn[ctx->tos++]);
-
-       /* Setup the montgomery structure */
-       if (!BN_MONT_CTX_set(mont,a,ctx2)) goto err;
-
-       for (i=0; i<checks; i++)
-               {
-               if (!BN_rand(check,BN_num_bits(a)-1,0,0)) goto err;
-               j=witness(check,a,ctx,ctx2,mont);
-               if (j == -1) goto err;
-               if (j)
-                       {
-                       ret=0;
-                       goto err;
-                       }
-               if (callback != NULL) callback(1,c2++,cb_arg);
-               }
-       ret=1;
-err:
-       ctx->tos--;
-       if ((ctx_passed == NULL) && (ctx != NULL))
-               BN_CTX_free(ctx);
-       if (ctx2 != NULL)
-               BN_CTX_free(ctx2);
-       if (mont != NULL) BN_MONT_CTX_free(mont);
-               
-       return(ret);
-       }
-
-#define RECP_MUL_MOD
-
-static int witness(BIGNUM *a, BIGNUM *n, BN_CTX *ctx, BN_CTX *ctx2,
-            BN_MONT_CTX *mont)
-       {
-       int k,i,ret= -1,good;
-       BIGNUM *d,*dd,*tmp,*d1,*d2,*n1;
-       BIGNUM *mont_one,*mont_n1,*mont_a;
-
-       d1= &(ctx->bn[ctx->tos]);
-       d2= &(ctx->bn[ctx->tos+1]);
-       n1= &(ctx->bn[ctx->tos+2]);
-       ctx->tos+=3;
-
-       mont_one= &(ctx2->bn[ctx2->tos]);
-       mont_n1= &(ctx2->bn[ctx2->tos+1]);
-       mont_a= &(ctx2->bn[ctx2->tos+2]);
-       ctx2->tos+=3;
-
-       d=d1;
-       dd=d2;
-       if (!BN_one(d)) goto err;
-       if (!BN_sub(n1,n,d)) goto err; /* n1=n-1; */
-       k=BN_num_bits(n1);
-
-       if (!BN_to_montgomery(mont_one,BN_value_one(),mont,ctx2)) goto err;
-       if (!BN_to_montgomery(mont_n1,n1,mont,ctx2)) goto err;
-       if (!BN_to_montgomery(mont_a,a,mont,ctx2)) goto err;
-
-       BN_copy(d,mont_one);
-       for (i=k-1; i>=0; i--)
-               {
-               if (    (BN_cmp(d,mont_one) != 0) &&
-                       (BN_cmp(d,mont_n1) != 0))
-                       good=1;
-               else
-                       good=0;
-
-               BN_mod_mul_montgomery(dd,d,d,mont,ctx2);
-
-               if (good && (BN_cmp(dd,mont_one) == 0))
-                       {
-                       ret=1;
-                       goto err;
-                       }
-               if (BN_is_bit_set(n1,i))
-                       {
-                       BN_mod_mul_montgomery(d,dd,mont_a,mont,ctx2);
-                       }
-               else
-                       {
-                       tmp=d;
-                       d=dd;
-                       dd=tmp;
-                       }
-               }
-       if (BN_cmp(d,mont_one) == 0)
-               i=0;
-       else    i=1;
-       ret=i;
-err:
-       ctx->tos-=3;
-       ctx2->tos-=3;
-       return(ret);
-       }
-
-static int probable_prime(BIGNUM *rnd, int bits)
-       {
-       int i;
-       MS_STATIC BN_ULONG mods[NUMPRIMES];
-       BN_ULONG delta,d;
-
-again:
-       if (!BN_rand(rnd,bits,1,1)) return(0);
-       /* we now have a random number 'rand' to test. */
-       for (i=1; i<NUMPRIMES; i++)
-               mods[i]=BN_mod_word(rnd,(BN_ULONG)primes[i]);
-       delta=0;
-       loop: for (i=1; i<NUMPRIMES; i++)
-               {
-               /* check that rnd is not a prime and also
-                * that gcd(rnd-1,primes) == 1 (except for 2) */
-               if (((mods[i]+delta)%primes[i]) <= 1)
-                       {
-                       d=delta;
-                       delta+=2;
-                       /* perhaps need to check for overflow of
-                        * delta (but delta can be upto 2^32)
-                        * 21-May-98 eay - added overflow check */
-                       if (delta < d) goto again;
-                       goto loop;
-                       }
-               }
-       if (!BN_add_word(rnd,delta)) return(0);
-       return(1);
-       }
-
-static int probable_prime_dh(BIGNUM *rnd, int bits, BIGNUM *add, BIGNUM *rem,
-            BN_CTX *ctx)
-       {
-       int i,ret=0;
-       BIGNUM *t1;
-
-       t1= &(ctx->bn[ctx->tos++]);
-
-       if (!BN_rand(rnd,bits,0,1)) goto err;
-
-       /* we need ((rnd-rem) % add) == 0 */
-
-       if (!BN_mod(t1,rnd,add,ctx)) goto err;
-       if (!BN_sub(rnd,rnd,t1)) goto err;
-       if (rem == NULL)
-               { if (!BN_add_word(rnd,1)) goto err; }
-       else
-               { if (!BN_add(rnd,rnd,rem)) goto err; }
-
-       /* we now have a random number 'rand' to test. */
-
-       loop: for (i=1; i<NUMPRIMES; i++)
-               {
-               /* check that rnd is a prime */
-               if (BN_mod_word(rnd,(BN_LONG)primes[i]) <= 1)
-                       {
-                       if (!BN_add(rnd,rnd,add)) goto err;
-                       goto loop;
-                       }
-               }
-       ret=1;
-err:
-       ctx->tos--;
-       return(ret);
-       }
-
-static int probable_prime_dh_strong(BIGNUM *p, int bits, BIGNUM *padd,
-            BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx)
-       {
-       int i,ret=0;
-       BIGNUM *t1,*qadd=NULL,*q=NULL;
-
-       bits--;
-       t1= &(ctx->bn[ctx->tos++]);
-       q= &(ctx->bn[ctx->tos++]);
-       qadd= &(ctx->bn[ctx->tos++]);
-
-       if (!BN_rshift1(qadd,padd)) goto err;
-               
-       if (!BN_rand(q,bits,0,1)) goto err;
-
-       /* we need ((rnd-rem) % add) == 0 */
-       if (!BN_mod(t1,q,qadd,ctx)) goto err;
-       if (!BN_sub(q,q,t1)) goto err;
-       if (rem == NULL)
-               { if (!BN_add_word(q,1)) goto err; }
-       else
-               {
-               if (!BN_rshift1(t1,rem)) goto err;
-               if (!BN_add(q,q,t1)) goto err;
-               }
-
-       /* we now have a random number 'rand' to test. */
-       if (!BN_lshift1(p,q)) goto err;
-       if (!BN_add_word(p,1)) goto err;
-
-       loop: for (i=1; i<NUMPRIMES; i++)
-               {
-               /* check that p and q are prime */
-               /* check that for p and q
-                * gcd(p-1,primes) == 1 (except for 2) */
-               if (    (BN_mod_word(p,(BN_LONG)primes[i]) == 0) ||
-                       (BN_mod_word(q,(BN_LONG)primes[i]) == 0))
-                       {
-                       if (!BN_add(p,p,padd)) goto err;
-                       if (!BN_add(q,q,qadd)) goto err;
-                       goto loop;
-                       }
-               }
-       ret=1;
-err:
-       ctx->tos-=3;
-       return(ret);
-       }
-
-#if 0
-static int witness(BIGNUM *a, BIGNUM *n, BN_CTX *ctx)
-       {
-       int k,i,nb,ret= -1;
-       BIGNUM *d,*dd,*tmp;
-       BIGNUM *d1,*d2,*x,*n1,*inv;
-
-       d1= &(ctx->bn[ctx->tos]);
-       d2= &(ctx->bn[ctx->tos+1]);
-       x=  &(ctx->bn[ctx->tos+2]);
-       n1= &(ctx->bn[ctx->tos+3]);
-       inv=&(ctx->bn[ctx->tos+4]);
-       ctx->tos+=5;
-
-       d=d1;
-       dd=d2;
-       if (!BN_one(d)) goto err;
-       if (!BN_sub(n1,n,d)) goto err; /* n1=n-1; */
-       k=BN_num_bits(n1);
-
-       /* i=BN_num_bits(n); */
-#ifdef RECP_MUL_MOD
-       nb=BN_reciprocal(inv,n,ctx); /**/
-       if (nb == -1) goto err;
-#endif
-
-       for (i=k-1; i>=0; i--)
-               {
-               if (BN_copy(x,d) == NULL) goto err;
-#ifndef RECP_MUL_MOD
-               if (!BN_mod_mul(dd,d,d,n,ctx)) goto err;
-#else
-               if (!BN_mod_mul_reciprocal(dd,d,d,n,inv,nb,ctx)) goto err;
-#endif
-               if (    BN_is_one(dd) &&
-                       !BN_is_one(x) &&
-                       (BN_cmp(x,n1) != 0))
-                       {
-                       ret=1;
-                       goto err;
-                       }
-               if (BN_is_bit_set(n1,i))
-                       {
-#ifndef RECP_MUL_MOD
-                       if (!BN_mod_mul(d,dd,a,n,ctx)) goto err;
-#else
-                       if (!BN_mod_mul_reciprocal(d,dd,a,n,inv,nb,ctx)) goto err; 
-#endif
-                       }
-               else
-                       {
-                       tmp=d;
-                       d=dd;
-                       dd=tmp;
-                       }
-               }
-       if (BN_is_one(d))
-               i=0;
-       else    i=1;
-       ret=i;
-err:
-       ctx->tos-=5;
-       return(ret);
-       }
-#endif
+static int witness(BIGNUM *w, const BIGNUM *a, const BIGNUM *a1,
+                   const BIGNUM *a1_odd, int k, BN_CTX *ctx,
+                   BN_MONT_CTX *mont);
+static int probable_prime(BIGNUM *rnd, int bits, prime_t *mods);
+static int probable_prime_dh_safe(BIGNUM *rnd, int bits,
+                                  const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem,
+                                  BN_CTX *ctx);
+
+static const int prime_offsets[480] = {
+    13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83,
+    89, 97, 101, 103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151, 157, 163,
+    167, 169, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199, 211, 221, 223, 227, 229,
+    233, 239, 241, 247, 251, 257, 263, 269, 271, 277, 281, 283, 289, 293,
+    299, 307, 311, 313, 317, 323, 331, 337, 347, 349, 353, 359, 361, 367,
+    373, 377, 379, 383, 389, 391, 397, 401, 403, 409, 419, 421, 431, 433,
+    437, 439, 443, 449, 457, 461, 463, 467, 479, 481, 487, 491, 493, 499,
+    503, 509, 521, 523, 527, 529, 533, 541, 547, 551, 557, 559, 563, 569,
+    571, 577, 587, 589, 593, 599, 601, 607, 611, 613, 617, 619, 629, 631,
+    641, 643, 647, 653, 659, 661, 667, 673, 677, 683, 689, 691, 697, 701,
+    703, 709, 713, 719, 727, 731, 733, 739, 743, 751, 757, 761, 767, 769,
+    773, 779, 787, 793, 797, 799, 809, 811, 817, 821, 823, 827, 829, 839,
+    841, 851, 853, 857, 859, 863, 871, 877, 881, 883, 887, 893, 899, 901,
+    907, 911, 919, 923, 929, 937, 941, 943, 947, 949, 953, 961, 967, 971,
+    977, 983, 989, 991, 997, 1003, 1007, 1009, 1013, 1019, 1021, 1027, 1031,
+    1033, 1037, 1039, 1049, 1051, 1061, 1063, 1069, 1073, 1079, 1081, 1087,
+    1091, 1093, 1097, 1103, 1109, 1117, 1121, 1123, 1129, 1139, 1147, 1151,
+    1153, 1157, 1159, 1163, 1171, 1181, 1187, 1189, 1193, 1201, 1207, 1213,
+    1217, 1219, 1223, 1229, 1231, 1237, 1241, 1247, 1249, 1259, 1261, 1271,
+    1273, 1277, 1279, 1283, 1289, 1291, 1297, 1301, 1303, 1307, 1313, 1319,
+    1321, 1327, 1333, 1339, 1343, 1349, 1357, 1361, 1363, 1367, 1369, 1373,
+    1381, 1387, 1391, 1399, 1403, 1409, 1411, 1417, 1423, 1427, 1429, 1433,
+    1439, 1447, 1451, 1453, 1457, 1459, 1469, 1471, 1481, 1483, 1487, 1489,
+    1493, 1499, 1501, 1511, 1513, 1517, 1523, 1531, 1537, 1541, 1543, 1549,
+    1553, 1559, 1567, 1571, 1577, 1579, 1583, 1591, 1597, 1601, 1607, 1609,
+    1613, 1619, 1621, 1627, 1633, 1637, 1643, 1649, 1651, 1657, 1663, 1667,
+    1669, 1679, 1681, 1691, 1693, 1697, 1699, 1703, 1709, 1711, 1717, 1721,
+    1723, 1733, 1739, 1741, 1747, 1751, 1753, 1759, 1763, 1769, 1777, 1781,
+    1783, 1787, 1789, 1801, 1807, 1811, 1817, 1819, 1823, 1829, 1831, 1843,
+    1847, 1849, 1853, 1861, 1867, 1871, 1873, 1877, 1879, 1889, 1891, 1901,
+    1907, 1909, 1913, 1919, 1921, 1927, 1931, 1933, 1937, 1943, 1949, 1951,
+    1957, 1961, 1963, 1973, 1979, 1987, 1993, 1997, 1999, 2003, 2011, 2017,
+    2021, 2027, 2029, 2033, 2039, 2041, 2047, 2053, 2059, 2063, 2069, 2071,
+    2077, 2081, 2083, 2087, 2089, 2099, 2111, 2113, 2117, 2119, 2129, 2131,
+    2137, 2141, 2143, 2147, 2153, 2159, 2161, 2171, 2173, 2179, 2183, 2197,
+    2201, 2203, 2207, 2209, 2213, 2221, 2227, 2231, 2237, 2239, 2243, 2249,
+    2251, 2257, 2263, 2267, 2269, 2273, 2279, 2281, 2287, 2291, 2293, 2297,
+    2309, 2311
+};
+
+static const int prime_offset_count = 480;
+static const int prime_multiplier = 2310;
+static const int prime_multiplier_bits = 11; /* 2^|prime_multiplier_bits| <=
+                                              * |prime_multiplier| */
+static const int first_prime_index = 5;
+
+int BN_GENCB_call(BN_GENCB *cb, int a, int b)
+{
+    /* No callback means continue */
+    if (!cb)
+        return 1;
+    switch (cb->ver) {
+    case 1:
+        /* Deprecated-style callbacks */
+        if (!cb->cb.cb_1)
+            return 1;
+        cb->cb.cb_1(a, b, cb->arg);
+        return 1;
+    case 2:
+        /* New-style callbacks */
+        return cb->cb.cb_2(a, b, cb);
+    default:
+        break;
+    }
+    /* Unrecognised callback type */
+    return 0;
+}
+
+int BN_generate_prime_ex(BIGNUM *ret, int bits, int safe,
+                         const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem, BN_GENCB *cb)
+{
+    BIGNUM *t;
+    int found = 0;
+    int i, j, c1 = 0;
+    BN_CTX *ctx = NULL;
+    prime_t *mods = NULL;
+    int checks = BN_prime_checks_for_size(bits);
+
+    mods = OPENSSL_zalloc(sizeof(*mods) * NUMPRIMES);
+    if (mods == NULL)
+        goto err;
+    if (bits < 2) {
+        /* There are no prime numbers this small. */
+        BNerr(BN_F_BN_GENERATE_PRIME_EX, BN_R_BITS_TOO_SMALL);
+        return 0;
+    } else if (bits == 2 && safe) {
+        /* The smallest safe prime (7) is three bits. */
+        BNerr(BN_F_BN_GENERATE_PRIME_EX, BN_R_BITS_TOO_SMALL);
+        return 0;
+    }
+
+    ctx = BN_CTX_new();
+    if (ctx == NULL)
+        goto err;
+    BN_CTX_start(ctx);
+    t = BN_CTX_get(ctx);
+    if (!t)
+        goto err;
+ loop:
+    /* make a random number and set the top and bottom bits */
+    if (add == NULL) {
+        if (!probable_prime(ret, bits, mods))
+            goto err;
+    } else {
+        if (safe) {
+            if (!probable_prime_dh_safe(ret, bits, add, rem, ctx))
+                goto err;
+        } else {
+            if (!bn_probable_prime_dh(ret, bits, add, rem, ctx))
+                goto err;
+        }
+    }
+    /* if (BN_mod_word(ret,(BN_ULONG)3) == 1) goto loop; */
+    if (!BN_GENCB_call(cb, 0, c1++))
+        /* aborted */
+        goto err;
+
+    if (!safe) {
+        i = BN_is_prime_fasttest_ex(ret, checks, ctx, 0, cb);
+        if (i == -1)
+            goto err;
+        if (i == 0)
+            goto loop;
+    } else {
+        /*
+         * for "safe prime" generation, check that (p-1)/2 is prime. Since a
+         * prime is odd, We just need to divide by 2
+         */
+        if (!BN_rshift1(t, ret))
+            goto err;
+
+        for (i = 0; i < checks; i++) {
+            j = BN_is_prime_fasttest_ex(ret, 1, ctx, 0, cb);
+            if (j == -1)
+                goto err;
+            if (j == 0)
+                goto loop;
+
+            j = BN_is_prime_fasttest_ex(t, 1, ctx, 0, cb);
+            if (j == -1)
+                goto err;
+            if (j == 0)
+                goto loop;
+
+            if (!BN_GENCB_call(cb, 2, c1 - 1))
+                goto err;
+            /* We have a safe prime test pass */
+        }
+    }
+    /* we have a prime :-) */
+    found = 1;
+ err:
+    OPENSSL_free(mods);
+    if (ctx != NULL)
+        BN_CTX_end(ctx);
+    BN_CTX_free(ctx);
+    bn_check_top(ret);
+    return found;
+}
+
+int BN_is_prime_ex(const BIGNUM *a, int checks, BN_CTX *ctx_passed,
+                   BN_GENCB *cb)
+{
+    return BN_is_prime_fasttest_ex(a, checks, ctx_passed, 0, cb);
+}
+
+int BN_is_prime_fasttest_ex(const BIGNUM *a, int checks, BN_CTX *ctx_passed,
+                            int do_trial_division, BN_GENCB *cb)
+{
+    int i, j, ret = -1;
+    int k;
+    BN_CTX *ctx = NULL;
+    BIGNUM *A1, *A1_odd, *check; /* taken from ctx */
+    BN_MONT_CTX *mont = NULL;
+    const BIGNUM *A = NULL;
+
+    if (BN_cmp(a, BN_value_one()) <= 0)
+        return 0;
+
+    if (checks == BN_prime_checks)
+        checks = BN_prime_checks_for_size(BN_num_bits(a));
+
+    /* first look for small factors */
+    if (!BN_is_odd(a))
+        /* a is even => a is prime if and only if a == 2 */
+        return BN_is_word(a, 2);
+    if (do_trial_division) {
+        for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++)
+            if (BN_mod_word(a, primes[i]) == 0)
+                return 0;
+        if (!BN_GENCB_call(cb, 1, -1))
+            goto err;
+    }
+
+    if (ctx_passed != NULL)
+        ctx = ctx_passed;
+    else if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
+        goto err;
+    BN_CTX_start(ctx);
+
+    /* A := abs(a) */
+    if (a->neg) {
+        BIGNUM *t;
+        if ((t = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
+            goto err;
+        BN_copy(t, a);
+        t->neg = 0;
+        A = t;
+    } else
+        A = a;
+    A1 = BN_CTX_get(ctx);
+    A1_odd = BN_CTX_get(ctx);
+    check = BN_CTX_get(ctx);
+    if (check == NULL)
+        goto err;
+
+    /* compute A1 := A - 1 */
+    if (!BN_copy(A1, A))
+        goto err;
+    if (!BN_sub_word(A1, 1))
+        goto err;
+    if (BN_is_zero(A1)) {
+        ret = 0;
+        goto err;
+    }
+
+    /* write  A1  as  A1_odd * 2^k */
+    k = 1;
+    while (!BN_is_bit_set(A1, k))
+        k++;
+    if (!BN_rshift(A1_odd, A1, k))
+        goto err;
+
+    /* Montgomery setup for computations mod A */
+    mont = BN_MONT_CTX_new();
+    if (mont == NULL)
+        goto err;
+    if (!BN_MONT_CTX_set(mont, A, ctx))
+        goto err;
+
+    for (i = 0; i < checks; i++) {
+        if (!BN_pseudo_rand_range(check, A1))
+            goto err;
+        if (!BN_add_word(check, 1))
+            goto err;
+        /* now 1 <= check < A */
+
+        j = witness(check, A, A1, A1_odd, k, ctx, mont);
+        if (j == -1)
+            goto err;
+        if (j) {
+            ret = 0;
+            goto err;
+        }
+        if (!BN_GENCB_call(cb, 1, i))
+            goto err;
+    }
+    ret = 1;
+ err:
+    if (ctx != NULL) {
+        BN_CTX_end(ctx);
+        if (ctx_passed == NULL)
+            BN_CTX_free(ctx);
+    }
+    BN_MONT_CTX_free(mont);
+
+    return (ret);
+}
+
+int bn_probable_prime_dh_retry(BIGNUM *rnd, int bits, BN_CTX *ctx)
+{
+    int i;
+    int ret = 0;
+
+ loop:
+    if (!BN_rand(rnd, bits, 0, 1))
+        goto err;
+
+    /* we now have a random number 'rand' to test. */
+
+    for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+        /* check that rnd is a prime */
+        if (BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]) <= 1) {
+            goto loop;
+        }
+    }
+    ret = 1;
+
+ err:
+    bn_check_top(rnd);
+    return (ret);
+}
+
+int bn_probable_prime_dh_coprime(BIGNUM *rnd, int bits, BN_CTX *ctx)
+{
+    int i;
+    BIGNUM *offset_index;
+    BIGNUM *offset_count;
+    int ret = 0;
+
+    OPENSSL_assert(bits > prime_multiplier_bits);
+
+    BN_CTX_start(ctx);
+    if ((offset_index = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
+        goto err;
+    if ((offset_count = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
+        goto err;
+
+    BN_add_word(offset_count, prime_offset_count);
+
+ loop:
+    if (!BN_rand(rnd, bits - prime_multiplier_bits, 0, 1))
+        goto err;
+    if (BN_is_bit_set(rnd, bits))
+        goto loop;
+    if (!BN_rand_range(offset_index, offset_count))
+        goto err;
+
+    BN_mul_word(rnd, prime_multiplier);
+    BN_add_word(rnd, prime_offsets[BN_get_word(offset_index)]);
+
+    /* we now have a random number 'rand' to test. */
+
+    /* skip coprimes */
+    for (i = first_prime_index; i < NUMPRIMES; i++) {
+        /* check that rnd is a prime */
+        if (BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]) <= 1) {
+            goto loop;
+        }
+    }
+    ret = 1;
+
+ err:
+    BN_CTX_end(ctx);
+    bn_check_top(rnd);
+    return ret;
+}
+
+static int witness(BIGNUM *w, const BIGNUM *a, const BIGNUM *a1,
+                   const BIGNUM *a1_odd, int k, BN_CTX *ctx,
+                   BN_MONT_CTX *mont)
+{
+    if (!BN_mod_exp_mont(w, w, a1_odd, a, ctx, mont)) /* w := w^a1_odd mod a */
+        return -1;
+    if (BN_is_one(w))
+        return 0;               /* probably prime */
+    if (BN_cmp(w, a1) == 0)
+        return 0;               /* w == -1 (mod a), 'a' is probably prime */
+    while (--k) {
+        if (!BN_mod_mul(w, w, w, a, ctx)) /* w := w^2 mod a */
+            return -1;
+        if (BN_is_one(w))
+            return 1;           /* 'a' is composite, otherwise a previous 'w'
+                                 * would have been == -1 (mod 'a') */
+        if (BN_cmp(w, a1) == 0)
+            return 0;           /* w == -1 (mod a), 'a' is probably prime */
+    }
+    /*
+     * If we get here, 'w' is the (a-1)/2-th power of the original 'w', and
+     * it is neither -1 nor +1 -- so 'a' cannot be prime
+     */
+    bn_check_top(w);
+    return 1;
+}
+
+static int probable_prime(BIGNUM *rnd, int bits, prime_t *mods)
+{
+    int i;
+    BN_ULONG delta;
+    BN_ULONG maxdelta = BN_MASK2 - primes[NUMPRIMES - 1];
+    char is_single_word = bits <= BN_BITS2;
+
+ again:
+    if (!BN_rand(rnd, bits, 1, 1))
+        return (0);
+    /* we now have a random number 'rnd' to test. */
+    for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++)
+        mods[i] = (prime_t) BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]);
+    /*
+     * If bits is so small that it fits into a single word then we
+     * additionally don't want to exceed that many bits.
+     */
+    if (is_single_word) {
+        BN_ULONG size_limit;
+        
+        if (bits == BN_BITS2) {
+            /*
+             * Shifting by this much has undefined behaviour so we do it a
+             * different way
+             */
+            size_limit = ~((BN_ULONG)0) - BN_get_word(rnd);
+        } else {
+            size_limit = (((BN_ULONG)1) << bits) - BN_get_word(rnd) - 1;
+        }
+        if (size_limit < maxdelta)
+            maxdelta = size_limit;
+    }
+    delta = 0;
+ loop:
+    if (is_single_word) {
+        BN_ULONG rnd_word = BN_get_word(rnd);
+
+        /*-
+         * In the case that the candidate prime is a single word then
+         * we check that:
+         *   1) It's greater than primes[i] because we shouldn't reject
+         *      3 as being a prime number because it's a multiple of
+         *      three.
+         *   2) That it's not a multiple of a known prime. We don't
+         *      check that rnd-1 is also coprime to all the known
+         *      primes because there aren't many small primes where
+         *      that's true.
+         */
+        for (i = 1; i < NUMPRIMES && primes[i] < rnd_word; i++) {
+            if ((mods[i] + delta) % primes[i] == 0) {
+                delta += 2;
+                if (delta > maxdelta)
+                    goto again;
+                goto loop;
+            }
+        }
+    } else {
+        for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+            /*
+             * check that rnd is not a prime and also that gcd(rnd-1,primes)
+             * == 1 (except for 2)
+             */
+            if (((mods[i] + delta) % primes[i]) <= 1) {
+                delta += 2;
+                if (delta > maxdelta)
+                    goto again;
+                goto loop;
+            }
+        }
+    }
+    if (!BN_add_word(rnd, delta))
+        return (0);
+    if (BN_num_bits(rnd) != bits)
+        goto again;
+    bn_check_top(rnd);
+    return (1);
+}
+
+int bn_probable_prime_dh(BIGNUM *rnd, int bits,
+                         const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx)
+{
+    int i, ret = 0;
+    BIGNUM *t1;
+
+    BN_CTX_start(ctx);
+    if ((t1 = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
+        goto err;
+
+    if (!BN_rand(rnd, bits, 0, 1))
+        goto err;
+
+    /* we need ((rnd-rem) % add) == 0 */
+
+    if (!BN_mod(t1, rnd, add, ctx))
+        goto err;
+    if (!BN_sub(rnd, rnd, t1))
+        goto err;
+    if (rem == NULL) {
+        if (!BN_add_word(rnd, 1))
+            goto err;
+    } else {
+        if (!BN_add(rnd, rnd, rem))
+            goto err;
+    }
+
+    /* we now have a random number 'rand' to test. */
+
+ loop:
+    for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+        /* check that rnd is a prime */
+        if (BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]) <= 1) {
+            if (!BN_add(rnd, rnd, add))
+                goto err;
+            goto loop;
+        }
+    }
+    ret = 1;
+
+ err:
+    BN_CTX_end(ctx);
+    bn_check_top(rnd);
+    return (ret);
+}
+
+static int probable_prime_dh_safe(BIGNUM *p, int bits, const BIGNUM *padd,
+                                  const BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx)
+{
+    int i, ret = 0;
+    BIGNUM *t1, *qadd, *q;
+
+    bits--;
+    BN_CTX_start(ctx);
+    t1 = BN_CTX_get(ctx);
+    q = BN_CTX_get(ctx);
+    qadd = BN_CTX_get(ctx);
+    if (qadd == NULL)
+        goto err;
+
+    if (!BN_rshift1(qadd, padd))
+        goto err;
+
+    if (!BN_rand(q, bits, 0, 1))
+        goto err;
+
+    /* we need ((rnd-rem) % add) == 0 */
+    if (!BN_mod(t1, q, qadd, ctx))
+        goto err;
+    if (!BN_sub(q, q, t1))
+        goto err;
+    if (rem == NULL) {
+        if (!BN_add_word(q, 1))
+            goto err;
+    } else {
+        if (!BN_rshift1(t1, rem))
+            goto err;
+        if (!BN_add(q, q, t1))
+            goto err;
+    }
+
+    /* we now have a random number 'rand' to test. */
+    if (!BN_lshift1(p, q))
+        goto err;
+    if (!BN_add_word(p, 1))
+        goto err;
+
+ loop:
+    for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+        /* check that p and q are prime */
+        /*
+         * check that for p and q gcd(p-1,primes) == 1 (except for 2)
+         */
+        if ((BN_mod_word(p, (BN_ULONG)primes[i]) == 0) ||
+            (BN_mod_word(q, (BN_ULONG)primes[i]) == 0)) {
+            if (!BN_add(p, p, padd))
+                goto err;
+            if (!BN_add(q, q, qadd))
+                goto err;
+            goto loop;
+        }
+    }
+    ret = 1;
+
+ err:
+    BN_CTX_end(ctx);
+    bn_check_top(p);
+    return (ret);
+}