Fixed range of random produced in BN_is_prime_fasttest_ex() to be 1 < rand < w-1...
[openssl.git] / crypto / bn / bn_prime.c
index 918b9237c6e2a855cd40dfb6cb7af71f7dbc54c8..b91b31b1f304d2e75445d72244becc03b3094cb3 100644 (file)
-/* 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:
- * 1. Redistributions of source code must retain the 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 acknowledgement:
- *    "This product includes cryptographic software written by
- *     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 
- *    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
- * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR 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.
- * 
- * 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).
+/*
+ * Copyright 1995-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
  *
+ * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
+ * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
+ * in the file LICENSE in the source distribution or at
+ * https://www.openssl.org/source/license.html
  */
 
 #include <stdio.h>
 #include <time.h>
-#include "cryptlib.h"
+#include "internal/cryptlib.h"
 #include "bn_lcl.h"
-#include <openssl/rand.h>
 
-/* 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.
+/*
+ * 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"
 
 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);
-static int probable_prime_dh(BIGNUM *rnd, int bits,
-       const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx);
+                   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);
-
-BIGNUM *BN_generate_prime(BIGNUM *ret, int bits, int safe,
-       const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem,
-       void (*callback)(int,int,void *), void *cb_arg)
-       {
-       BIGNUM *rnd=NULL;
-       BIGNUM t;
-       int found=0;
-       int i,j,c1=0;
-       BN_CTX *ctx;
-       int checks = BN_prime_checks_for_size(bits);
-
-       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 (safe)
-                       {
-                       if (!probable_prime_dh_safe(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 (!safe)
-               {
-               i=BN_is_prime_fasttest(rnd,checks,callback,ctx,cb_arg,0);
-               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,rnd)) goto err;
-
-               for (i=0; i<checks; i++)
-                       {
-                       j=BN_is_prime_fasttest(rnd,1,callback,ctx,cb_arg,0);
-                       if (j == -1) goto err;
-                       if (j == 0) goto loop;
-
-                       j=BN_is_prime_fasttest(&t,1,callback,ctx,cb_arg,0);
-                       if (j == -1) goto err;
-                       if (j == 0) goto loop;
-
-                       if (callback != NULL) callback(2,c1-1,cb_arg);
-                       /* We have a safe prime test pass */
-                       }
-               }
-       /* we have a prime :-) */
-       found = 1;
-err:
-       if (!found && (ret == NULL) && (rnd != NULL)) BN_free(rnd);
-       BN_free(&t);
-       if (ctx != NULL) BN_CTX_free(ctx);
-       return(found ? rnd : NULL);
-       }
-
-int BN_is_prime(const BIGNUM *a, int checks, void (*callback)(int,int,void *),
-       BN_CTX *ctx_passed, void *cb_arg)
-       {
-       return BN_is_prime_fasttest(a, checks, callback, ctx_passed, cb_arg, 0);
-       }
-
-int BN_is_prime_fasttest(const BIGNUM *a, int checks,
-               void (*callback)(int,int,void *),
-               BN_CTX *ctx_passed, void *cb_arg,
-               int do_trial_division)
-       {
-       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))
-               return 0;
-       if (do_trial_division)
-               {
-               for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++)
-                       if (BN_mod_word(a, primes[i]) == 0) 
-                               return 0;
-               if (callback != NULL) callback(1, -1, cb_arg);
-               }
-
-       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 (callback != NULL) callback(1,i,cb_arg);
-               }
-       ret=1;
-err:
-       if (ctx != NULL)
-               {
-               BN_CTX_end(ctx);
-               if (ctx_passed == NULL)
-                       BN_CTX_free(ctx);
-               }
-       if (mont != NULL)
-               BN_MONT_CTX_free(mont);
-
-       return(ret);
-       }
+                                  const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem,
+                                  BN_CTX *ctx);
+
+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);
+
+    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;
+    }
+
+    mods = OPENSSL_zalloc(sizeof(*mods) * NUMPRIMES);
+    if (mods == NULL)
+        goto err;
+
+    ctx = BN_CTX_new();
+    if (ctx == NULL)
+        goto err;
+    BN_CTX_start(ctx);
+    t = BN_CTX_get(ctx);
+    if (t == NULL)
+        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_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, *A3, *check; /* taken from ctx */
+    BN_MONT_CTX *mont = NULL;
+
+    /* Take care of the really small primes 2 & 3 */
+    if (BN_is_word(a, 2) || BN_is_word(a, 3))
+        return 1;
+
+    /* Check odd and bigger than 1 */
+    if (!BN_is_odd(a) || 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 (do_trial_division) {
+        for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+            BN_ULONG mod = BN_mod_word(a, primes[i]);
+            if (mod == (BN_ULONG)-1)
+                goto err;
+            if (mod == 0)
+                return BN_is_word(a, primes[i]);
+        }
+        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);
+
+    A1 = BN_CTX_get(ctx);
+    A3 = 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) || !BN_sub_word(A1, 1))
+        goto err;
+    /* compute A3 := a - 3 */
+    if (!BN_copy(A3, a) || !BN_sub_word(A3, 3))
+        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++) {
+        /* 1 < check < a-1 */
+        if (!BN_priv_rand_range(check, A3) || !BN_add_word(check, 2))
+            goto err;
+
+        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;
+}
 
 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 */
-       return 1;
-       }
-
-static int probable_prime(BIGNUM *rnd, int bits)
-       {
-       int i;
-       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 up to 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,
-       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);
-       return(ret);
-       }
+                   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:
+    /* TODO: Not all primes are private */
+    if (!BN_priv_rand(rnd, bits, BN_RAND_TOP_TWO, BN_RAND_BOTTOM_ODD))
+        return 0;
+    /* we now have a random number 'rnd' to test. */
+    for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+        BN_ULONG mod = BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]);
+        if (mod == (BN_ULONG)-1)
+            return 0;
+        mods[i] = (prime_t) mod;
+    }
+    /*
+     * 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, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ODD))
+        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 */
+        BN_ULONG mod = BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]);
+        if (mod == (BN_ULONG)-1)
+            goto err;
+        if (mod <= 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);
-       return(ret);
-       }
+                                  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, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ODD))
+        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)
+         */
+        BN_ULONG pmod = BN_mod_word(p, (BN_ULONG)primes[i]);
+        BN_ULONG qmod = BN_mod_word(q, (BN_ULONG)primes[i]);
+        if (pmod == (BN_ULONG)-1 || qmod == (BN_ULONG)-1)
+            goto err;
+        if (pmod == 0 || qmod == 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;
+}