crypto/bn/bn.h

   1 /* crypto/bn/bn.h */
   2 /* Copyright (C) 1995-1997 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  * Copyright 2002 Sun Microsystems, Inc. ALL RIGHTS RESERVED.
  60  *
  61  * Portions of the attached software ("Contribution") are developed by
  62  * SUN MICROSYSTEMS, INC., and are contributed to the OpenSSL project.
  63  *
  64  * The Contribution is licensed pursuant to the Eric Young open source
  65  * license provided above.
  66  *
  67  * The binary polynomial arithmetic software is originally written by
  68  * Sheueling Chang Shantz and Douglas Stebila of Sun Microsystems Laboratories.
  69  *
  70  */
  71
  72 #ifndef HEADER_BN_H
  73 #define HEADER_BN_H
  74
  75 #include <openssl/e_os2.h>
  76 #ifndef OPENSSL_NO_FP_API
  77 #include <stdio.h> /* FILE */
  78 #endif
  79 #include <openssl/ossl_typ.h>
  80
  81 #ifdef  __cplusplus
  82 extern "C" {
  83 #endif
  84
  85 /* These preprocessor symbols control various aspects of the bignum headers and
  86  * library code. They're not defined by any "normal" configuration, as they are
  87  * intended for development and testing purposes. NB: defining all three can be
  88  * useful for debugging application code as well as openssl itself.
  89  *
  90  * BN_DEBUG - turn on various debugging alterations to the bignum code
  91  * BN_DEBUG_RAND - uses random poisoning of unused words to trip up
  92  * mismanagement of bignum internals. You must also define BN_DEBUG.
  93  */
  94 /* #define BN_DEBUG */
  95 /* #define BN_DEBUG_RAND */
  96
  97 #ifdef OPENSSL_SYS_VMS
  98 #undef BN_LLONG /* experimental, so far... */
  99 #endif
 100
 101 #define BN_MUL_COMBA
 102 #define BN_SQR_COMBA
 103 #define BN_RECURSION
 104
 105 /* This next option uses the C libraries (2 word)/(1 word) function.
 106  * If it is not defined, I use my C version (which is slower).
 107  * The reason for this flag is that when the particular C compiler
 108  * library routine is used, and the library is linked with a different
 109  * compiler, the library is missing.  This mostly happens when the
 110  * library is built with gcc and then linked using normal cc.  This would
 111  * be a common occurrence because gcc normally produces code that is
 112  * 2 times faster than system compilers for the big number stuff.
 113  * For machines with only one compiler (or shared libraries), this should
 114  * be on.  Again this in only really a problem on machines
 115  * using "long long's", are 32bit, and are not using my assembler code. */
 116 #if defined(OPENSSL_SYS_MSDOS) || defined(OPENSSL_SYS_WINDOWS) || \
 117     defined(OPENSSL_SYS_WIN32) || defined(linux)
 118 # ifndef BN_DIV2W
 119 #  define BN_DIV2W
 120 # endif
 121 #endif
 122
 123 /* assuming long is 64bit - this is the DEC Alpha
 124  * unsigned long long is only 64 bits :-(, don't define
 125  * BN_LLONG for the DEC Alpha */
 126 #ifdef SIXTY_FOUR_BIT_LONG
 127 #define BN_ULLONG       unsigned long long
 128 #define BN_ULONG        unsigned long
 129 #define BN_LONG         long
 130 #define BN_BITS         128
 131 #define BN_BYTES        8
 132 #define BN_BITS2        64
 133 #define BN_BITS4        32
 134 #define BN_MASK         (0xffffffffffffffffffffffffffffffffLL)
 135 #define BN_MASK2        (0xffffffffffffffffL)
 136 #define BN_MASK2l       (0xffffffffL)
 137 #define BN_MASK2h       (0xffffffff00000000L)
 138 #define BN_MASK2h1      (0xffffffff80000000L)
 139 #define BN_TBIT         (0x8000000000000000L)
 140 #define BN_DEC_CONV     (10000000000000000000UL)
 141 #define BN_DEC_FMT1     "%lu"
 142 #define BN_DEC_FMT2     "%019lu"
 143 #define BN_DEC_NUM      19
 144 #endif
 145
 146 /* This is where the long long data type is 64 bits, but long is 32.
 147  * For machines where there are 64bit registers, this is the mode to use.
 148  * IRIX, on R4000 and above should use this mode, along with the relevant
 149  * assembler code :-).  Do NOT define BN_LLONG.
 150  */
 151 #ifdef SIXTY_FOUR_BIT
 152 #undef BN_LLONG
 153 #undef BN_ULLONG
 154 #define BN_ULONG        unsigned long long
 155 #define BN_LONG         long long
 156 #define BN_BITS         128
 157 #define BN_BYTES        8
 158 #define BN_BITS2        64
 159 #define BN_BITS4        32
 160 #define BN_MASK2        (0xffffffffffffffffLL)
 161 #define BN_MASK2l       (0xffffffffL)
 162 #define BN_MASK2h       (0xffffffff00000000LL)
 163 #define BN_MASK2h1      (0xffffffff80000000LL)
 164 #define BN_TBIT         (0x8000000000000000LL)
 165 #define BN_DEC_CONV     (10000000000000000000ULL)
 166 #define BN_DEC_FMT1     "%llu"
 167 #define BN_DEC_FMT2     "%019llu"
 168 #define BN_DEC_NUM      19
 169 #endif
 170
 171 #ifdef THIRTY_TWO_BIT
 172 #if defined(OPENSSL_SYS_WIN32) && !defined(__GNUC__)
 173 #define BN_ULLONG       unsigned _int64
 174 #else
 175 #define BN_ULLONG       unsigned long long
 176 #endif
 177 #define BN_ULONG        unsigned long
 178 #define BN_LONG         long
 179 #define BN_BITS         64
 180 #define BN_BYTES        4
 181 #define BN_BITS2        32
 182 #define BN_BITS4        16
 183 #ifdef OPENSSL_SYS_WIN32
 184 /* VC++ doesn't like the LL suffix */
 185 #define BN_MASK         (0xffffffffffffffffL)
 186 #else
 187 #define BN_MASK         (0xffffffffffffffffLL)
 188 #endif
 189 #define BN_MASK2        (0xffffffffL)
 190 #define BN_MASK2l       (0xffff)
 191 #define BN_MASK2h1      (0xffff8000L)
 192 #define BN_MASK2h       (0xffff0000L)
 193 #define BN_TBIT         (0x80000000L)
 194 #define BN_DEC_CONV     (1000000000L)
 195 #define BN_DEC_FMT1     "%lu"
 196 #define BN_DEC_FMT2     "%09lu"
 197 #define BN_DEC_NUM      9
 198 #endif
 199
 200 #ifdef SIXTEEN_BIT
 201 #ifndef BN_DIV2W
 202 #define BN_DIV2W
 203 #endif
 204 #define BN_ULLONG       unsigned long
 205 #define BN_ULONG        unsigned short
 206 #define BN_LONG         short
 207 #define BN_BITS         32
 208 #define BN_BYTES        2
 209 #define BN_BITS2        16
 210 #define BN_BITS4        8
 211 #define BN_MASK         (0xffffffff)
 212 #define BN_MASK2        (0xffff)
 213 #define BN_MASK2l       (0xff)
 214 #define BN_MASK2h1      (0xff80)
 215 #define BN_MASK2h       (0xff00)
 216 #define BN_TBIT         (0x8000)
 217 #define BN_DEC_CONV     (100000)
 218 #define BN_DEC_FMT1     "%u"
 219 #define BN_DEC_FMT2     "%05u"
 220 #define BN_DEC_NUM      5
 221 #endif
 222
 223 #ifdef EIGHT_BIT
 224 #ifndef BN_DIV2W
 225 #define BN_DIV2W
 226 #endif
 227 #define BN_ULLONG       unsigned short
 228 #define BN_ULONG        unsigned char
 229 #define BN_LONG         char
 230 #define BN_BITS         16
 231 #define BN_BYTES        1
 232 #define BN_BITS2        8
 233 #define BN_BITS4        4
 234 #define BN_MASK         (0xffff)
 235 #define BN_MASK2        (0xff)
 236 #define BN_MASK2l       (0xf)
 237 #define BN_MASK2h1      (0xf8)
 238 #define BN_MASK2h       (0xf0)
 239 #define BN_TBIT         (0x80)
 240 #define BN_DEC_CONV     (100)
 241 #define BN_DEC_FMT1     "%u"
 242 #define BN_DEC_FMT2     "%02u"
 243 #define BN_DEC_NUM      2
 244 #endif
 245
 246 #define BN_DEFAULT_BITS 1280
 247
 248 #define BN_FLG_MALLOCED         0x01
 249 #define BN_FLG_STATIC_DATA      0x02
 250 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 251 #define BN_FLG_FREE             0x8000  /* used for debuging */
 252 #endif
 253 #define BN_set_flags(b,n)       ((b)->flags|=(n))
 254 #define BN_get_flags(b,n)       ((b)->flags&(n))
 255
 256 /* Already declared in ossl_typ.h */
 257 #if 0
 258 typedef struct bignum_st BIGNUM;
 259 /* Used for temp variables (declaration hidden in bn_lcl.h) */
 260 typedef struct bignum_ctx BN_CTX;
 261 typedef struct bn_blinding_st BN_BLINDING;
 262 typedef struct bn_mont_ctx_st BN_MONT_CTX;
 263 typedef struct bn_recp_ctx_st BN_RECP_CTX;
 264 typedef struct bn_gencb_st BN_GENCB;
 265 #endif
 266
 267 struct bignum_st
 268         {
 269         BN_ULONG *d;    /* Pointer to an array of 'BN_BITS2' bit chunks. */
 270         int top;        /* Index of last used d +1. */
 271         /* The next are internal book keeping for bn_expand. */
 272         int dmax;       /* Size of the d array. */
 273         int neg;        /* one if the number is negative */
 274         int flags;
 275         };
 276
 277 struct bn_blinding_st
 278         {
 279         int init;
 280         BIGNUM *A;
 281         BIGNUM *Ai;
 282         BIGNUM *mod; /* just a reference */
 283         unsigned long thread_id; /* added in OpenSSL 0.9.6j and 0.9.7b;
 284                                   * used only by crypto/rsa/rsa_eay.c, rsa_lib.c */
 285         };
 286
 287 /* Used for montgomery multiplication */
 288 struct bn_mont_ctx_st
 289         {
 290         int ri;        /* number of bits in R */
 291         BIGNUM RR;     /* used to convert to montgomery form */
 292         BIGNUM N;      /* The modulus */
 293         BIGNUM Ni;     /* R*(1/R mod N) - N*Ni = 1
 294                         * (Ni is only stored for bignum algorithm) */
 295         BN_ULONG n0;   /* least significant word of Ni */
 296         int flags;
 297         };
 298
 299 /* Used for reciprocal division/mod functions
 300  * It cannot be shared between threads
 301  */
 302 struct bn_recp_ctx_st
 303         {
 304         BIGNUM N;       /* the divisor */
 305         BIGNUM Nr;      /* the reciprocal */
 306         int num_bits;
 307         int shift;
 308         int flags;
 309         };
 310
 311 /* Used for slow "generation" functions. */
 312 struct bn_gencb_st
 313         {
 314         unsigned int ver;       /* To handle binary (in)compatibility */
 315         void *arg;              /* callback-specific data */
 316         union
 317                 {
 318                 /* if(ver==1) - handles old style callbacks */
 319                 void (*cb_1)(int, int, void *);
 320                 /* if(ver==2) - new callback style */
 321                 int (*cb_2)(int, int, BN_GENCB *);
 322                 } cb;
 323         };
 324 /* Wrapper function to make using BN_GENCB easier,  */
 325 int BN_GENCB_call(BN_GENCB *cb, int a, int b);
 326 /* Macro to populate a BN_GENCB structure with an "old"-style callback */
 327 #define BN_GENCB_set_old(gencb, callback, cb_arg) { \
 328                 BN_GENCB *tmp_gencb = (gencb); \
 329                 tmp_gencb->ver = 1; \
 330                 tmp_gencb->arg = (cb_arg); \
 331                 tmp_gencb->cb.cb_1 = (callback); }
 332 /* Macro to populate a BN_GENCB structure with a "new"-style callback */
 333 #define BN_GENCB_set(gencb, callback, cb_arg) { \
 334                 BN_GENCB *tmp_gencb = (gencb); \
 335                 tmp_gencb->ver = 2; \
 336                 tmp_gencb->arg = (cb_arg); \
 337                 tmp_gencb->cb.cb_2 = (callback); }
 338
 339 #define BN_prime_checks 0 /* default: select number of iterations
 340                              based on the size of the number */
 341
 342 /* number of Miller-Rabin iterations for an error rate  of less than 2^-80
 343  * for random 'b'-bit input, b >= 100 (taken from table 4.4 in the Handbook
 344  * of Applied Cryptography [Menezes, van Oorschot, Vanstone; CRC Press 1996];
 345  * original paper: Damgaard, Landrock, Pomerance: Average case error estimates
 346  * for the strong probable prime test. -- Math. Comp. 61 (1993) 177-194) */
 347 #define BN_prime_checks_for_size(b) ((b) >= 1300 ?  2 : \
 348                                 (b) >=  850 ?  3 : \
 349                                 (b) >=  650 ?  4 : \
 350                                 (b) >=  550 ?  5 : \
 351                                 (b) >=  450 ?  6 : \
 352                                 (b) >=  400 ?  7 : \
 353                                 (b) >=  350 ?  8 : \
 354                                 (b) >=  300 ?  9 : \
 355                                 (b) >=  250 ? 12 : \
 356                                 (b) >=  200 ? 15 : \
 357                                 (b) >=  150 ? 18 : \
 358                                 /* b >= 100 */ 27)
 359
 360 #define BN_num_bytes(a) ((BN_num_bits(a)+7)/8)
 361
 362 /* Note that BN_abs_is_word didn't work reliably for w == 0 until 0.9.8 */
 363 #define BN_abs_is_word(a,w) ((((a)->top == 1) && ((a)->d[0] == (BN_ULONG)(w))) || \
 364                                 (((w) == 0) && ((a)->top == 0)))
 365 #define BN_is_zero(a)       ((a)->top == 0)
 366 #define BN_is_one(a)        (BN_abs_is_word((a),1) && !(a)->neg)
 367 #define BN_is_word(a,w)     (BN_abs_is_word((a),(w)) && (!(w) || !(a)->neg))
 368 #define BN_is_odd(a)        (((a)->top > 0) && ((a)->d[0] & 1))
 369
 370 #define BN_one(a)       (BN_set_word((a),1))
 371 #define BN_zero_ex(a) \
 372         do { \
 373                 BIGNUM *_tmp_bn = (a); \
 374                 _tmp_bn->top = 0; \
 375                 _tmp_bn->neg = 0; \
 376         } while(0)
 377 #ifdef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 378 #define BN_zero(a)      BN_zero_ex(a)
 379 #else
 380 #define BN_zero(a)      (BN_set_word((a),0))
 381 #endif
 382
 383 const BIGNUM *BN_value_one(void);
 384 char *  BN_options(void);
 385 BN_CTX *BN_CTX_new(void);
 386 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 387 void    BN_CTX_init(BN_CTX *c);
 388 #endif
 389 void    BN_CTX_free(BN_CTX *c);
 390 void    BN_CTX_start(BN_CTX *ctx);
 391 BIGNUM *BN_CTX_get(BN_CTX *ctx);
 392 void    BN_CTX_end(BN_CTX *ctx);
 393 int     BN_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
 394 int     BN_pseudo_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
 395 int     BN_rand_range(BIGNUM *rnd, BIGNUM *range);
 396 int     BN_pseudo_rand_range(BIGNUM *rnd, BIGNUM *range);
 397 int     BN_num_bits(const BIGNUM *a);
 398 int     BN_num_bits_word(BN_ULONG);
 399 BIGNUM *BN_new(void);
 400 void    BN_init(BIGNUM *);
 401 void    BN_clear_free(BIGNUM *a);
 402 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 403 /* BN_ncopy(): like BN_copy() but copies at most the first n BN_ULONGs */
 404 BIGNUM *BN_ncopy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b, size_t n);
 405 void    BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b);
 406 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s,int len,BIGNUM *ret);
 407 int     BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to);
 408 BIGNUM *BN_mpi2bn(const unsigned char *s,int len,BIGNUM *ret);
 409 int     BN_bn2mpi(const BIGNUM *a, unsigned char *to);
 410 int     BN_sub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 411 int     BN_usub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 412 int     BN_uadd(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 413 int     BN_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 414 int     BN_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, BN_CTX *ctx);
 415 int     BN_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,BN_CTX *ctx);
 416 /* BN_set_negative(): sets sign of a bignum */
 417 void    BN_set_negative(BIGNUM *b, int n);
 418 /* BN_get_negative():  returns 1 if the bignum is < 0 and 0 otherwise */
 419 #define BN_is_negative(a) ((a)->neg != 0)
 420
 421 int     BN_div(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, const BIGNUM *m, const BIGNUM *d,
 422         BN_CTX *ctx);
 423 #define BN_mod(rem,m,d,ctx) BN_div(NULL,(rem),(m),(d),(ctx))
 424 int     BN_nnmod(BIGNUM *r, const BIGNUM *m, const BIGNUM *d, BN_CTX *ctx);
 425 int     BN_mod_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 426 int     BN_mod_add_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m);
 427 int     BN_mod_sub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 428 int     BN_mod_sub_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m);
 429 int     BN_mod_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 430         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 431 int     BN_mod_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 432 int     BN_mod_lshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 433 int     BN_mod_lshift1_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m);
 434 int     BN_mod_lshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 435 int     BN_mod_lshift_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n, const BIGNUM *m);
 436
 437 BN_ULONG BN_mod_word(const BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 438 BN_ULONG BN_div_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 439 int     BN_mul_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 440 int     BN_add_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 441 int     BN_sub_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 442 int     BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 443 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a);
 444
 445 int     BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 446 void    BN_free(BIGNUM *a);
 447 int     BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n);
 448 int     BN_lshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n);
 449 int     BN_lshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a);
 450 int     BN_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,BN_CTX *ctx);
 451
 452 int     BN_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 453         const BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
 454 int     BN_mod_exp_mont(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 455         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *m_ctx);
 456 int     BN_mod_exp_mont_word(BIGNUM *r, BN_ULONG a, const BIGNUM *p,
 457         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *m_ctx);
 458 int     BN_mod_exp2_mont(BIGNUM *r, const BIGNUM *a1, const BIGNUM *p1,
 459         const BIGNUM *a2, const BIGNUM *p2,const BIGNUM *m,
 460         BN_CTX *ctx,BN_MONT_CTX *m_ctx);
 461 int     BN_mod_exp_simple(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 462         const BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
 463
 464 int     BN_mask_bits(BIGNUM *a,int n);
 465 #ifndef OPENSSL_NO_FP_API
 466 int     BN_print_fp(FILE *fp, const BIGNUM *a);
 467 #endif
 468 #ifdef HEADER_BIO_H
 469 int     BN_print(BIO *fp, const BIGNUM *a);
 470 #else
 471 int     BN_print(void *fp, const BIGNUM *a);
 472 #endif
 473 int     BN_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *m, int len, BN_CTX *ctx);
 474 int     BN_rshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n);
 475 int     BN_rshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a);
 476 void    BN_clear(BIGNUM *a);
 477 BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a);
 478 int     BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 479 int     BN_set_bit(BIGNUM *a, int n);
 480 int     BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n);
 481 char *  BN_bn2hex(const BIGNUM *a);
 482 char *  BN_bn2dec(const BIGNUM *a);
 483 int     BN_hex2bn(BIGNUM **a, const char *str);
 484 int     BN_dec2bn(BIGNUM **a, const char *str);
 485 int     BN_gcd(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,const BIGNUM *b,BN_CTX *ctx);
 486 int     BN_kronecker(const BIGNUM *a,const BIGNUM *b,BN_CTX *ctx); /* returns -2 for error */
 487 BIGNUM *BN_mod_inverse(BIGNUM *ret,
 488         const BIGNUM *a, const BIGNUM *n,BN_CTX *ctx);
 489 BIGNUM *BN_mod_sqrt(BIGNUM *ret,
 490         const BIGNUM *a, const BIGNUM *n,BN_CTX *ctx);
 491
 492 /* Deprecated versions */
 493 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 494 BIGNUM *BN_generate_prime(BIGNUM *ret,int bits,int safe,
 495         const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem,
 496         void (*callback)(int,int,void *),void *cb_arg);
 497 int     BN_is_prime(const BIGNUM *p,int nchecks,
 498         void (*callback)(int,int,void *),
 499         BN_CTX *ctx,void *cb_arg);
 500 int     BN_is_prime_fasttest(const BIGNUM *p,int nchecks,
 501         void (*callback)(int,int,void *),BN_CTX *ctx,void *cb_arg,
 502         int do_trial_division);
 503 #endif /* !defined(OPENSSL_NO_DEPRECATED) */
 504
 505 /* Newer versions */
 506 int     BN_generate_prime_ex(BIGNUM *ret,int bits,int safe, const BIGNUM *add,
 507                 const BIGNUM *rem, BN_GENCB *cb);
 508 int     BN_is_prime_ex(const BIGNUM *p,int nchecks, BN_CTX *ctx, BN_GENCB *cb);
 509 int     BN_is_prime_fasttest_ex(const BIGNUM *p,int nchecks, BN_CTX *ctx,
 510                 int do_trial_division, BN_GENCB *cb);
 511
 512 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_new(void );
 513 void BN_MONT_CTX_init(BN_MONT_CTX *ctx);
 514 int BN_mod_mul_montgomery(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,const BIGNUM *b,
 515         BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx);
 516 #define BN_to_montgomery(r,a,mont,ctx)  BN_mod_mul_montgomery(\
 517         (r),(a),&((mont)->RR),(mont),(ctx))
 518 int BN_from_montgomery(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,
 519         BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx);
 520 void BN_MONT_CTX_free(BN_MONT_CTX *mont);
 521 int BN_MONT_CTX_set(BN_MONT_CTX *mont,const BIGNUM *mod,BN_CTX *ctx);
 522 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_copy(BN_MONT_CTX *to,BN_MONT_CTX *from);
 523
 524 BN_BLINDING *BN_BLINDING_new(BIGNUM *A,BIGNUM *Ai,BIGNUM *mod);
 525 void BN_BLINDING_free(BN_BLINDING *b);
 526 int BN_BLINDING_update(BN_BLINDING *b,BN_CTX *ctx);
 527 int BN_BLINDING_convert(BIGNUM *n, BN_BLINDING *r, BN_CTX *ctx);
 528 int BN_BLINDING_invert(BIGNUM *n, BN_BLINDING *b, BN_CTX *ctx);
 529
 530 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 531 void BN_set_params(int mul,int high,int low,int mont);
 532 int BN_get_params(int which); /* 0, mul, 1 high, 2 low, 3 mont */
 533 #endif
 534
 535 void    BN_RECP_CTX_init(BN_RECP_CTX *recp);
 536 BN_RECP_CTX *BN_RECP_CTX_new(void);
 537 void    BN_RECP_CTX_free(BN_RECP_CTX *recp);
 538 int     BN_RECP_CTX_set(BN_RECP_CTX *recp,const BIGNUM *rdiv,BN_CTX *ctx);
 539 int     BN_mod_mul_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *x, const BIGNUM *y,
 540         BN_RECP_CTX *recp,BN_CTX *ctx);
 541 int     BN_mod_exp_recp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 542         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 543 int     BN_div_recp(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, const BIGNUM *m,
 544         BN_RECP_CTX *recp, BN_CTX *ctx);
 545
 546 /* Functions for arithmetic over binary polynomials represented by BIGNUMs.
 547  *
 548  * The BIGNUM::neg property of BIGNUMs representing binary polynomials is
 549  * ignored.
 550  *
 551  * Note that input arguments are not const so that their bit arrays can
 552  * be expanded to the appropriate size if needed.
 553  */
 554
 555 int     BN_GF2m_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b); /*r = a + b*/
 556 #define BN_GF2m_sub(r, a, b) BN_GF2m_add(r, a, b)
 557 int     BN_GF2m_mod(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p); /*r=a mod p*/
 558 int     BN_GF2m_mod_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 559         const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx); /* r = (a * b) mod p */
 560 int     BN_GF2m_mod_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 561         BN_CTX *ctx); /* r = (a * a) mod p */
 562 int     BN_GF2m_mod_inv(BIGNUM *r, const BIGNUM *b, const BIGNUM *p,
 563         BN_CTX *ctx); /* r = (1 / b) mod p */
 564 int     BN_GF2m_mod_div(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 565         const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx); /* r = (a / b) mod p */
 566 int     BN_GF2m_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 567         const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx); /* r = (a ^ b) mod p */
 568 int     BN_GF2m_mod_sqrt(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 569         BN_CTX *ctx); /* r = sqrt(a) mod p */
 570 int     BN_GF2m_mod_solve_quad(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 571         BN_CTX *ctx); /* r^2 + r = a mod p */
 572 #define BN_GF2m_cmp(a, b) BN_ucmp((a), (b))
 573 /* Some functions allow for representation of the irreducible polynomials
 574  * as an unsigned int[], say p.  The irreducible f(t) is then of the form:
 575  *     t^p[0] + t^p[1] + ... + t^p[k]
 576  * where m = p[0] > p[1] > ... > p[k] = 0.
 577  */
 578 int     BN_GF2m_mod_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const unsigned int p[]);
 579         /* r = a mod p */
 580 int     BN_GF2m_mod_mul_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 581         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = (a * b) mod p */
 582 int     BN_GF2m_mod_sqr_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const unsigned int p[],
 583         BN_CTX *ctx); /* r = (a * a) mod p */
 584 int     BN_GF2m_mod_inv_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *b, const unsigned int p[],
 585         BN_CTX *ctx); /* r = (1 / b) mod p */
 586 int     BN_GF2m_mod_div_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 587         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = (a / b) mod p */
 588 int     BN_GF2m_mod_exp_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 589         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = (a ^ b) mod p */
 590 int     BN_GF2m_mod_sqrt_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
 591         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = sqrt(a) mod p */
 592 int     BN_GF2m_mod_solve_quad_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
 593         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r^2 + r = a mod p */
 594 int     BN_GF2m_poly2arr(const BIGNUM *a, unsigned int p[], int max);
 595 int     BN_GF2m_arr2poly(const unsigned int p[], BIGNUM *a);
 596
 597 /* faster mod functions for the 'NIST primes'
 598  * 0 <= a < p^2 */
 599 int BN_nist_mod_192(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 600 int BN_nist_mod_224(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 601 int BN_nist_mod_256(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 602 int BN_nist_mod_384(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 603 int BN_nist_mod_521(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 604
 605 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_192(void);
 606 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_224(void);
 607 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_256(void);
 608 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_384(void);
 609 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_521(void);
 610
 611 /* library internal functions */
 612
 613 #define bn_expand(a,bits) ((((((bits+BN_BITS2-1))/BN_BITS2)) <= (a)->dmax)?\
 614         (a):bn_expand2((a),(bits+BN_BITS2-1)/BN_BITS2))
 615 #define bn_wexpand(a,words) (((words) <= (a)->dmax)?(a):bn_expand2((a),(words)))
 616 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *a, int words);
 617 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 618 BIGNUM *bn_dup_expand(const BIGNUM *a, int words); /* unused */
 619 #endif
 620
 621 /* Bignum consistency macros
 622  * There is one "API" macro, bn_fix_top(), for stripping leading zeroes from
 623  * bignum data after direct manipulations on the data. There is also an
 624  * "internal" macro, bn_check_top(), for verifying that there are no leading
 625  * zeroes. Unfortunately, some auditing is required due to the fact that
 626  * bn_fix_top() has become an overabused duct-tape because bignum data is
 627  * occasionally passed around in an inconsistent state. So the following
 628  * changes have been made to sort this out;
 629  * - bn_fix_top()s implementation has been moved to bn_correct_top()
 630  * - if BN_DEBUG isn't defined, bn_fix_top() maps to bn_correct_top(), and
 631  *   bn_check_top() is as before.
 632  * - if BN_DEBUG *is* defined;
 633  *   - bn_check_top() tries to pollute unused words even if the bignum 'top' is
 634  *     consistent. (ed: only if BN_DEBUG_RAND is defined)
 635  *   - bn_fix_top() maps to bn_check_top() rather than "fixing" anything.
 636  * The idea is to have debug builds flag up inconsistent bignums when they
 637  * occur. If that occurs in a bn_fix_top(), we examine the code in question; if
 638  * the use of bn_fix_top() was appropriate (ie. it follows directly after code
 639  * that manipulates the bignum) it is converted to bn_correct_top(), and if it
 640  * was not appropriate, we convert it permanently to bn_check_top() and track
 641  * down the cause of the bug. Eventually, no internal code should be using the
 642  * bn_fix_top() macro. External applications and libraries should try this with
 643  * their own code too, both in terms of building against the openssl headers
 644  * with BN_DEBUG defined *and* linking with a version of OpenSSL built with it
 645  * defined. This not only improves external code, it provides more test
 646  * coverage for openssl's own code.
 647  */
 648
 649 #ifdef BN_DEBUG
 650
 651 /* We only need assert() when debugging */
 652 #include <assert.h>
 653
 654 #ifdef BN_DEBUG_RAND
 655 /* To avoid "make update" cvs wars due to BN_DEBUG, use some tricks */
 656 #ifndef RAND_pseudo_bytes
 657 int RAND_pseudo_bytes(unsigned char *buf,int num);
 658 #define BN_DEBUG_TRIX
 659 #endif
 660 #define bn_pollute(a) \
 661         do { \
 662                 const BIGNUM *_bnum1 = (a); \
 663                 if(_bnum1->top < _bnum1->dmax) { \
 664                         unsigned char _tmp_char; \
 665                         /* We cast away const without the compiler knowing, any \
 666                          * *genuinely* constant variables that aren't mutable \
 667                          * wouldn't be constructed with top!=dmax. */ \
 668                         BN_ULONG *_not_const; \
 669                         memcpy(&_not_const, &_bnum1->d, sizeof(BN_ULONG*)); \
 670                         RAND_pseudo_bytes(&_tmp_char, 1); \
 671                         memset((unsigned char *)(_not_const + _bnum1->top), _tmp_char, \
 672                                 (_bnum1->dmax - _bnum1->top) * sizeof(BN_ULONG)); \
 673                 } \
 674         } while(0)
 675 #ifdef BN_DEBUG_TRIX
 676 #undef RAND_pseudo_bytes
 677 #endif
 678 #else
 679 #define bn_pollute(a)
 680 #endif
 681 #define bn_check_top(a) \
 682         do { \
 683                 const BIGNUM *_bnum2 = (a); \
 684                 assert((_bnum2->top == 0) || \
 685                                 (_bnum2->d[_bnum2->top - 1] != 0)); \
 686                 bn_pollute(_bnum2); \
 687         } while(0)
 688
 689 #define bn_fix_top(a)           bn_check_top(a)
 690
 691 #else /* !BN_DEBUG */
 692
 693 #define bn_pollute(a)
 694 #define bn_check_top(a)
 695 #define bn_fix_top(a)           bn_correct_top(a)
 696
 697 #endif
 698
 699 #define bn_correct_top(a) \
 700         { \
 701         BN_ULONG *ftl; \
 702         if ((a)->top > 0) \
 703                 { \
 704                 for (ftl= &((a)->d[(a)->top-1]); (a)->top > 0; (a)->top--) \
 705                 if (*(ftl--)) break; \
 706                 } \
 707         bn_pollute(a); \
 708         }
 709
 710 BN_ULONG bn_mul_add_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
 711 BN_ULONG bn_mul_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
 712 void     bn_sqr_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num);
 713 BN_ULONG bn_div_words(BN_ULONG h, BN_ULONG l, BN_ULONG d);
 714 BN_ULONG bn_add_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,int num);
 715 BN_ULONG bn_sub_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,int num);
 716
 717 int BN_bntest_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
 718
 719 /* BEGIN ERROR CODES */
 720 /* The following lines are auto generated by the script mkerr.pl. Any changes
 721  * made after this point may be overwritten when the script is next run.
 722  */
 723 void ERR_load_BN_strings(void);
 724
 725 /* Error codes for the BN functions. */
 726
 727 /* Function codes. */
 728 #define BN_F_BN_BLINDING_CONVERT                         100
 729 #define BN_F_BN_BLINDING_INVERT                          101
 730 #define BN_F_BN_BLINDING_NEW                             102
 731 #define BN_F_BN_BLINDING_UPDATE                          103
 732 #define BN_F_BN_BN2DEC                                   104
 733 #define BN_F_BN_BN2HEX                                   105
 734 #define BN_F_BN_CTX_GET                                  116
 735 #define BN_F_BN_CTX_NEW                                  106
 736 #define BN_F_BN_DIV                                      107
 737 #define BN_F_BN_EXPAND2                                  108
 738 #define BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL                          120
 739 #define BN_F_BN_GF2M_MOD                                 126
 740 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_DIV                             123
 741 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_EXP                             127
 742 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_MUL                             124
 743 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SOLVE_QUAD                      128
 744 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SOLVE_QUAD_ARR                  129
 745 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SQR                             125
 746 #define BN_F_BN_MOD_EXP2_MONT                            118
 747 #define BN_F_BN_MOD_EXP_MONT                             109
 748 #define BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD                        117
 749 #define BN_F_BN_MOD_INVERSE                              110
 750 #define BN_F_BN_MOD_LSHIFT_QUICK                         119
 751 #define BN_F_BN_MOD_MUL_RECIPROCAL                       111
 752 #define BN_F_BN_MOD_SQRT                                 121
 753 #define BN_F_BN_MPI2BN                                   112
 754 #define BN_F_BN_NEW                                      113
 755 #define BN_F_BN_RAND                                     114
 756 #define BN_F_BN_RAND_RANGE                               122
 757 #define BN_F_BN_USUB                                     115
 758
 759 /* Reason codes. */
 760 #define BN_R_ARG2_LT_ARG3                                100
 761 #define BN_R_BAD_RECIPROCAL                              101
 762 #define BN_R_BIGNUM_TOO_LONG                             114
 763 #define BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS                    102
 764 #define BN_R_DIV_BY_ZERO                                 103
 765 #define BN_R_ENCODING_ERROR                              104
 766 #define BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA                105
 767 #define BN_R_INPUT_NOT_REDUCED                           110
 768 #define BN_R_INVALID_LENGTH                              106
 769 #define BN_R_INVALID_RANGE                               115
 770 #define BN_R_NOT_A_SQUARE                                111
 771 #define BN_R_NOT_IMPLEMENTED                             116
 772 #define BN_R_NOT_INITIALIZED                             107
 773 #define BN_R_NO_INVERSE                                  108
 774 #define BN_R_NO_SOLUTION                                 117
 775 #define BN_R_P_IS_NOT_PRIME                              112
 776 #define BN_R_TOO_MANY_ITERATIONS                         113
 777 #define BN_R_TOO_MANY_TEMPORARY_VARIABLES                109
 778
 779 #ifdef  __cplusplus
 780 }
 781 #endif
 782 #endif