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
  80 #ifdef  __cplusplus
  81 extern "C" {
  82 #endif
  83
  84 /* These preprocessor symbols control various aspects of the bignum headers and
  85  * library code. They're not defined by any "normal" configuration, as they are
  86  * intended for development and testing purposes. NB: defining all three can be
  87  * useful for debugging application code as well as openssl itself.
  88  *
  89  * BN_DEBUG - turn on various debugging alterations to the bignum code
  90  * BN_DEBUG_RAND - uses random poisoning of unused words to trip up
  91  * mismanagement of bignum internals. You must also define BN_DEBUG.
  92  * BN_STRICT - disables anything (not already caught by BN_DEBUG) that uses the
  93  * old ambiguity over zero representation. At some point, this behaviour should
  94  * become standard.
  95  */
  96 /* #define BN_DEBUG */
  97 /* #define BN_DEBUG_RAND */
  98 /* #define BN_STRICT */
  99
 100 #ifdef OPENSSL_SYS_VMS
 101 #undef BN_LLONG /* experimental, so far... */
 102 #endif
 103
 104 #define BN_MUL_COMBA
 105 #define BN_SQR_COMBA
 106 #define BN_RECURSION
 107
 108 /* This next option uses the C libraries (2 word)/(1 word) function.
 109  * If it is not defined, I use my C version (which is slower).
 110  * The reason for this flag is that when the particular C compiler
 111  * library routine is used, and the library is linked with a different
 112  * compiler, the library is missing.  This mostly happens when the
 113  * library is built with gcc and then linked using normal cc.  This would
 114  * be a common occurrence because gcc normally produces code that is
 115  * 2 times faster than system compilers for the big number stuff.
 116  * For machines with only one compiler (or shared libraries), this should
 117  * be on.  Again this in only really a problem on machines
 118  * using "long long's", are 32bit, and are not using my assembler code. */
 119 #if defined(OPENSSL_SYS_MSDOS) || defined(OPENSSL_SYS_WINDOWS) || \
 120     defined(OPENSSL_SYS_WIN32) || defined(linux)
 121 # ifndef BN_DIV2W
 122 #  define BN_DIV2W
 123 # endif
 124 #endif
 125
 126 /* assuming long is 64bit - this is the DEC Alpha
 127  * unsigned long long is only 64 bits :-(, don't define
 128  * BN_LLONG for the DEC Alpha */
 129 #ifdef SIXTY_FOUR_BIT_LONG
 130 #define BN_ULLONG       unsigned long long
 131 #define BN_ULONG        unsigned long
 132 #define BN_LONG         long
 133 #define BN_BITS         128
 134 #define BN_BYTES        8
 135 #define BN_BITS2        64
 136 #define BN_BITS4        32
 137 #define BN_MASK         (0xffffffffffffffffffffffffffffffffLL)
 138 #define BN_MASK2        (0xffffffffffffffffL)
 139 #define BN_MASK2l       (0xffffffffL)
 140 #define BN_MASK2h       (0xffffffff00000000L)
 141 #define BN_MASK2h1      (0xffffffff80000000L)
 142 #define BN_TBIT         (0x8000000000000000L)
 143 #define BN_DEC_CONV     (10000000000000000000UL)
 144 #define BN_DEC_FMT1     "%lu"
 145 #define BN_DEC_FMT2     "%019lu"
 146 #define BN_DEC_NUM      19
 147 #endif
 148
 149 /* This is where the long long data type is 64 bits, but long is 32.
 150  * For machines where there are 64bit registers, this is the mode to use.
 151  * IRIX, on R4000 and above should use this mode, along with the relevant
 152  * assembler code :-).  Do NOT define BN_LLONG.
 153  */
 154 #ifdef SIXTY_FOUR_BIT
 155 #undef BN_LLONG
 156 #undef BN_ULLONG
 157 #define BN_ULONG        unsigned long long
 158 #define BN_LONG         long long
 159 #define BN_BITS         128
 160 #define BN_BYTES        8
 161 #define BN_BITS2        64
 162 #define BN_BITS4        32
 163 #define BN_MASK2        (0xffffffffffffffffLL)
 164 #define BN_MASK2l       (0xffffffffL)
 165 #define BN_MASK2h       (0xffffffff00000000LL)
 166 #define BN_MASK2h1      (0xffffffff80000000LL)
 167 #define BN_TBIT         (0x8000000000000000LL)
 168 #define BN_DEC_CONV     (10000000000000000000ULL)
 169 #define BN_DEC_FMT1     "%llu"
 170 #define BN_DEC_FMT2     "%019llu"
 171 #define BN_DEC_NUM      19
 172 #endif
 173
 174 #ifdef THIRTY_TWO_BIT
 175 #if defined(OPENSSL_SYS_WIN32) && !defined(__GNUC__)
 176 #define BN_ULLONG       unsigned _int64
 177 #else
 178 #define BN_ULLONG       unsigned long long
 179 #endif
 180 #define BN_ULONG        unsigned long
 181 #define BN_LONG         long
 182 #define BN_BITS         64
 183 #define BN_BYTES        4
 184 #define BN_BITS2        32
 185 #define BN_BITS4        16
 186 #ifdef OPENSSL_SYS_WIN32
 187 /* VC++ doesn't like the LL suffix */
 188 #define BN_MASK         (0xffffffffffffffffL)
 189 #else
 190 #define BN_MASK         (0xffffffffffffffffLL)
 191 #endif
 192 #define BN_MASK2        (0xffffffffL)
 193 #define BN_MASK2l       (0xffff)
 194 #define BN_MASK2h1      (0xffff8000L)
 195 #define BN_MASK2h       (0xffff0000L)
 196 #define BN_TBIT         (0x80000000L)
 197 #define BN_DEC_CONV     (1000000000L)
 198 #define BN_DEC_FMT1     "%lu"
 199 #define BN_DEC_FMT2     "%09lu"
 200 #define BN_DEC_NUM      9
 201 #endif
 202
 203 #ifdef SIXTEEN_BIT
 204 #ifndef BN_DIV2W
 205 #define BN_DIV2W
 206 #endif
 207 #define BN_ULLONG       unsigned long
 208 #define BN_ULONG        unsigned short
 209 #define BN_LONG         short
 210 #define BN_BITS         32
 211 #define BN_BYTES        2
 212 #define BN_BITS2        16
 213 #define BN_BITS4        8
 214 #define BN_MASK         (0xffffffff)
 215 #define BN_MASK2        (0xffff)
 216 #define BN_MASK2l       (0xff)
 217 #define BN_MASK2h1      (0xff80)
 218 #define BN_MASK2h       (0xff00)
 219 #define BN_TBIT         (0x8000)
 220 #define BN_DEC_CONV     (100000)
 221 #define BN_DEC_FMT1     "%u"
 222 #define BN_DEC_FMT2     "%05u"
 223 #define BN_DEC_NUM      5
 224 #endif
 225
 226 #ifdef EIGHT_BIT
 227 #ifndef BN_DIV2W
 228 #define BN_DIV2W
 229 #endif
 230 #define BN_ULLONG       unsigned short
 231 #define BN_ULONG        unsigned char
 232 #define BN_LONG         char
 233 #define BN_BITS         16
 234 #define BN_BYTES        1
 235 #define BN_BITS2        8
 236 #define BN_BITS4        4
 237 #define BN_MASK         (0xffff)
 238 #define BN_MASK2        (0xff)
 239 #define BN_MASK2l       (0xf)
 240 #define BN_MASK2h1      (0xf8)
 241 #define BN_MASK2h       (0xf0)
 242 #define BN_TBIT         (0x80)
 243 #define BN_DEC_CONV     (100)
 244 #define BN_DEC_FMT1     "%u"
 245 #define BN_DEC_FMT2     "%02u"
 246 #define BN_DEC_NUM      2
 247 #endif
 248
 249 #define BN_DEFAULT_BITS 1280
 250
 251 #ifdef BIGNUM
 252 #undef BIGNUM
 253 #endif
 254
 255 #define BN_FLG_MALLOCED         0x01
 256 #define BN_FLG_STATIC_DATA      0x02
 257 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 258 #define BN_FLG_FREE             0x8000  /* used for debuging */
 259 #endif
 260 #define BN_set_flags(b,n)       ((b)->flags|=(n))
 261 #define BN_get_flags(b,n)       ((b)->flags&(n))
 262
 263 typedef struct bignum_st
 264         {
 265         BN_ULONG *d;    /* Pointer to an array of 'BN_BITS2' bit chunks. */
 266         int top;        /* Index of last used d +1. */
 267         /* The next are internal book keeping for bn_expand. */
 268         int dmax;       /* Size of the d array. */
 269         int neg;        /* one if the number is negative */
 270         int flags;
 271         } BIGNUM;
 272
 273 /* Used for temp variables (declaration hidden in bn_lcl.h) */
 274 typedef struct bignum_ctx BN_CTX;
 275
 276 typedef struct bn_blinding_st
 277         {
 278         int init;
 279         BIGNUM *A;
 280         BIGNUM *Ai;
 281         BIGNUM *mod; /* just a reference */
 282         unsigned long thread_id; /* added in OpenSSL 0.9.6j and 0.9.7b;
 283                                   * used only by crypto/rsa/rsa_eay.c, rsa_lib.c */
 284         } BN_BLINDING;
 285
 286 /* Used for montgomery multiplication */
 287 typedef struct bn_mont_ctx_st
 288         {
 289         int ri;        /* number of bits in R */
 290         BIGNUM RR;     /* used to convert to montgomery form */
 291         BIGNUM N;      /* The modulus */
 292         BIGNUM Ni;     /* R*(1/R mod N) - N*Ni = 1
 293                         * (Ni is only stored for bignum algorithm) */
 294         BN_ULONG n0;   /* least significant word of Ni */
 295         int flags;
 296         } BN_MONT_CTX;
 297
 298 /* Used for reciprocal division/mod functions
 299  * It cannot be shared between threads
 300  */
 301 typedef struct bn_recp_ctx_st
 302         {
 303         BIGNUM N;       /* the divisor */
 304         BIGNUM Nr;      /* the reciprocal */
 305         int num_bits;
 306         int shift;
 307         int flags;
 308         } BN_RECP_CTX;
 309
 310 /* Used for slow "generation" functions. */
 311 typedef struct bn_gencb_st BN_GENCB;
 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 #ifdef BN_STRICT
 366 #define BN_is_zero(a)       ((a)->top == 0)
 367 #else
 368 #define BN_is_zero(a)       BN_abs_is_word(a,0)
 369 #endif
 370 #define BN_is_one(a)        (BN_abs_is_word((a),1) && !(a)->neg)
 371 #define BN_is_word(a,w)     (BN_abs_is_word((a),(w)) && (!(w) || !(a)->neg))
 372 #define BN_is_odd(a)        (((a)->top > 0) && ((a)->d[0] & 1))
 373
 374 #define BN_one(a)       (BN_set_word((a),1))
 375 #define BN_zero(a)      (BN_set_word((a),0))
 376 /* BN_set_sign(BIGNUM *, int) sets the sign of a BIGNUM
 377  * (0 for a non-negative value, 1 for negative) */
 378 #define BN_set_sign(a,b) ((a)->neg = (b))
 379 /* BN_get_sign(BIGNUM *) returns the sign of the BIGNUM */
 380 #define BN_get_sign(a)   ((a)->neg)
 381
 382 /*#define BN_ascii2bn(a)        BN_hex2bn(a) */
 383 /*#define BN_bn2ascii(a)        BN_bn2hex(a) */
 384
 385 const BIGNUM *BN_value_one(void);
 386 char *  BN_options(void);
 387 BN_CTX *BN_CTX_new(void);
 388 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 389 void    BN_CTX_init(BN_CTX *c);
 390 #endif
 391 void    BN_CTX_free(BN_CTX *c);
 392 void    BN_CTX_start(BN_CTX *ctx);
 393 BIGNUM *BN_CTX_get(BN_CTX *ctx);
 394 void    BN_CTX_end(BN_CTX *ctx);
 395 int     BN_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
 396 int     BN_pseudo_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
 397 int     BN_rand_range(BIGNUM *rnd, BIGNUM *range);
 398 int     BN_pseudo_rand_range(BIGNUM *rnd, BIGNUM *range);
 399 int     BN_num_bits(const BIGNUM *a);
 400 int     BN_num_bits_word(BN_ULONG);
 401 BIGNUM *BN_new(void);
 402 void    BN_init(BIGNUM *);
 403 void    BN_clear_free(BIGNUM *a);
 404 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 405 /* BN_ncopy(): like BN_copy() but copies at most the first n BN_ULONGs */
 406 BIGNUM *BN_ncopy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b, size_t n);
 407 void    BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b);
 408 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s,int len,BIGNUM *ret);
 409 int     BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to);
 410 BIGNUM *BN_mpi2bn(const unsigned char *s,int len,BIGNUM *ret);
 411 int     BN_bn2mpi(const BIGNUM *a, unsigned char *to);
 412 int     BN_sub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 413 int     BN_usub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 414 int     BN_uadd(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 415 int     BN_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 416 int     BN_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, BN_CTX *ctx);
 417 int     BN_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,BN_CTX *ctx);
 418
 419 int     BN_div(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, const BIGNUM *m, const BIGNUM *d,
 420         BN_CTX *ctx);
 421 #define BN_mod(rem,m,d,ctx) BN_div(NULL,(rem),(m),(d),(ctx))
 422 int     BN_nnmod(BIGNUM *r, const BIGNUM *m, const BIGNUM *d, BN_CTX *ctx);
 423 int     BN_mod_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 424 int     BN_mod_add_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m);
 425 int     BN_mod_sub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 426 int     BN_mod_sub_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m);
 427 int     BN_mod_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 428         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 429 int     BN_mod_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 430 int     BN_mod_lshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 431 int     BN_mod_lshift1_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m);
 432 int     BN_mod_lshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 433 int     BN_mod_lshift_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n, const BIGNUM *m);
 434
 435 BN_ULONG BN_mod_word(const BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 436 BN_ULONG BN_div_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 437 int     BN_mul_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 438 int     BN_add_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 439 int     BN_sub_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 440 int     BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
 441 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a);
 442
 443 int     BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 444 void    BN_free(BIGNUM *a);
 445 int     BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n);
 446 int     BN_lshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n);
 447 int     BN_lshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a);
 448 int     BN_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,BN_CTX *ctx);
 449
 450 int     BN_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 451         const BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
 452 int     BN_mod_exp_mont(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 453         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *m_ctx);
 454 int     BN_mod_exp_mont_word(BIGNUM *r, BN_ULONG a, const BIGNUM *p,
 455         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *m_ctx);
 456 int     BN_mod_exp2_mont(BIGNUM *r, const BIGNUM *a1, const BIGNUM *p1,
 457         const BIGNUM *a2, const BIGNUM *p2,const BIGNUM *m,
 458         BN_CTX *ctx,BN_MONT_CTX *m_ctx);
 459 int     BN_mod_exp_simple(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 460         const BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
 461
 462 int     BN_mask_bits(BIGNUM *a,int n);
 463 #ifndef OPENSSL_NO_FP_API
 464 int     BN_print_fp(FILE *fp, const BIGNUM *a);
 465 #endif
 466 #ifdef HEADER_BIO_H
 467 int     BN_print(BIO *fp, const BIGNUM *a);
 468 #else
 469 int     BN_print(void *fp, const BIGNUM *a);
 470 #endif
 471 int     BN_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *m, int len, BN_CTX *ctx);
 472 int     BN_rshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n);
 473 int     BN_rshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a);
 474 void    BN_clear(BIGNUM *a);
 475 BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a);
 476 int     BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
 477 int     BN_set_bit(BIGNUM *a, int n);
 478 int     BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n);
 479 char *  BN_bn2hex(const BIGNUM *a);
 480 char *  BN_bn2dec(const BIGNUM *a);
 481 int     BN_hex2bn(BIGNUM **a, const char *str);
 482 int     BN_dec2bn(BIGNUM **a, const char *str);
 483 int     BN_gcd(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,const BIGNUM *b,BN_CTX *ctx);
 484 int     BN_kronecker(const BIGNUM *a,const BIGNUM *b,BN_CTX *ctx); /* returns -2 for error */
 485 BIGNUM *BN_mod_inverse(BIGNUM *ret,
 486         const BIGNUM *a, const BIGNUM *n,BN_CTX *ctx);
 487 BIGNUM *BN_mod_sqrt(BIGNUM *ret,
 488         const BIGNUM *a, const BIGNUM *n,BN_CTX *ctx);
 489
 490 /* Deprecated versions */
 491 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 492 BIGNUM *BN_generate_prime(BIGNUM *ret,int bits,int safe,
 493         const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem,
 494         void (*callback)(int,int,void *),void *cb_arg);
 495 int     BN_is_prime(const BIGNUM *p,int nchecks,
 496         void (*callback)(int,int,void *),
 497         BN_CTX *ctx,void *cb_arg);
 498 int     BN_is_prime_fasttest(const BIGNUM *p,int nchecks,
 499         void (*callback)(int,int,void *),BN_CTX *ctx,void *cb_arg,
 500         int do_trial_division);
 501 #endif /* !defined(OPENSSL_NO_DEPRECATED) */
 502
 503 /* Newer versions */
 504 int     BN_generate_prime_ex(BIGNUM *ret,int bits,int safe, const BIGNUM *add,
 505                 const BIGNUM *rem, BN_GENCB *cb);
 506 int     BN_is_prime_ex(const BIGNUM *p,int nchecks, BN_CTX *ctx, BN_GENCB *cb);
 507 int     BN_is_prime_fasttest_ex(const BIGNUM *p,int nchecks, BN_CTX *ctx,
 508                 int do_trial_division, BN_GENCB *cb);
 509
 510 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_new(void );
 511 void BN_MONT_CTX_init(BN_MONT_CTX *ctx);
 512 int BN_mod_mul_montgomery(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,const BIGNUM *b,
 513         BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx);
 514 #define BN_to_montgomery(r,a,mont,ctx)  BN_mod_mul_montgomery(\
 515         (r),(a),&((mont)->RR),(mont),(ctx))
 516 int BN_from_montgomery(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,
 517         BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx);
 518 void BN_MONT_CTX_free(BN_MONT_CTX *mont);
 519 int BN_MONT_CTX_set(BN_MONT_CTX *mont,const BIGNUM *mod,BN_CTX *ctx);
 520 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_copy(BN_MONT_CTX *to,BN_MONT_CTX *from);
 521
 522 BN_BLINDING *BN_BLINDING_new(BIGNUM *A,BIGNUM *Ai,BIGNUM *mod);
 523 void BN_BLINDING_free(BN_BLINDING *b);
 524 int BN_BLINDING_update(BN_BLINDING *b,BN_CTX *ctx);
 525 int BN_BLINDING_convert(BIGNUM *n, BN_BLINDING *r, BN_CTX *ctx);
 526 int BN_BLINDING_invert(BIGNUM *n, BN_BLINDING *b, BN_CTX *ctx);
 527
 528 void BN_set_params(int mul,int high,int low,int mont);
 529 int BN_get_params(int which); /* 0, mul, 1 high, 2 low, 3 mont */
 530
 531 void    BN_RECP_CTX_init(BN_RECP_CTX *recp);
 532 BN_RECP_CTX *BN_RECP_CTX_new(void);
 533 void    BN_RECP_CTX_free(BN_RECP_CTX *recp);
 534 int     BN_RECP_CTX_set(BN_RECP_CTX *recp,const BIGNUM *rdiv,BN_CTX *ctx);
 535 int     BN_mod_mul_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *x, const BIGNUM *y,
 536         BN_RECP_CTX *recp,BN_CTX *ctx);
 537 int     BN_mod_exp_recp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 538         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
 539 int     BN_div_recp(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, const BIGNUM *m,
 540         BN_RECP_CTX *recp, BN_CTX *ctx);
 541
 542 /* Functions for arithmetic over binary polynomials represented by BIGNUMs.
 543  *
 544  * The BIGNUM::neg property of BIGNUMs representing binary polynomials is
 545  * ignored.
 546  *
 547  * Note that input arguments are not const so that their bit arrays can
 548  * be expanded to the appropriate size if needed.
 549  */
 550
 551 int     BN_GF2m_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b); /*r = a + b*/
 552 #define BN_GF2m_sub(r, a, b) BN_GF2m_add(r, a, b)
 553 int     BN_GF2m_mod(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p); /*r=a mod p*/
 554 int     BN_GF2m_mod_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 555         const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx); /* r = (a * b) mod p */
 556 int     BN_GF2m_mod_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 557         BN_CTX *ctx); /* r = (a * a) mod p */
 558 int     BN_GF2m_mod_inv(BIGNUM *r, const BIGNUM *b, const BIGNUM *p,
 559         BN_CTX *ctx); /* r = (1 / b) mod p */
 560 int     BN_GF2m_mod_div(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 561         const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx); /* r = (a / b) mod p */
 562 int     BN_GF2m_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 563         const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx); /* r = (a ^ b) mod p */
 564 int     BN_GF2m_mod_sqrt(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 565         BN_CTX *ctx); /* r = sqrt(a) mod p */
 566 int     BN_GF2m_mod_solve_quad(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 567         BN_CTX *ctx); /* r^2 + r = a mod p */
 568 #define BN_GF2m_cmp(a, b) BN_ucmp((a), (b))
 569 /* Some functions allow for representation of the irreducible polynomials
 570  * as an unsigned int[], say p.  The irreducible f(t) is then of the form:
 571  *     t^p[0] + t^p[1] + ... + t^p[k]
 572  * where m = p[0] > p[1] > ... > p[k] = 0.
 573  */
 574 int     BN_GF2m_mod_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const unsigned int p[]);
 575         /* r = a mod p */
 576 int     BN_GF2m_mod_mul_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 577         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = (a * b) mod p */
 578 int     BN_GF2m_mod_sqr_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const unsigned int p[],
 579         BN_CTX *ctx); /* r = (a * a) mod p */
 580 int     BN_GF2m_mod_inv_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *b, const unsigned int p[],
 581         BN_CTX *ctx); /* r = (1 / b) mod p */
 582 int     BN_GF2m_mod_div_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 583         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = (a / b) mod p */
 584 int     BN_GF2m_mod_exp_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
 585         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = (a ^ b) mod p */
 586 int     BN_GF2m_mod_sqrt_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
 587         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = sqrt(a) mod p */
 588 int     BN_GF2m_mod_solve_quad_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
 589         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r^2 + r = a mod p */
 590 int     BN_GF2m_poly2arr(const BIGNUM *a, unsigned int p[], int max);
 591 int     BN_GF2m_arr2poly(const unsigned int p[], BIGNUM *a);
 592
 593 /* faster mod functions for the 'NIST primes'
 594  * 0 <= a < p^2 */
 595 int BN_nist_mod_192(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 596 int BN_nist_mod_224(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 597 int BN_nist_mod_256(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 598 int BN_nist_mod_384(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 599 int BN_nist_mod_521(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
 600
 601 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_192(void);
 602 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_224(void);
 603 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_256(void);
 604 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_384(void);
 605 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_521(void);
 606
 607 /* library internal functions */
 608
 609 #define bn_expand(a,bits) ((((((bits+BN_BITS2-1))/BN_BITS2)) <= (a)->dmax)?\
 610         (a):bn_expand2((a),(bits)/BN_BITS2+1))
 611 #define bn_wexpand(a,words) (((words) <= (a)->dmax)?(a):bn_expand2((a),(words)))
 612 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *a, int words);
 613 BIGNUM *bn_dup_expand(const BIGNUM *a, int words);
 614
 615 /* Bignum consistency macros
 616  * There is one "API" macro, bn_fix_top(), for stripping leading zeroes from
 617  * bignum data after direct manipulations on the data. There is also an
 618  * "internal" macro, bn_check_top(), for verifying that there are no leading
 619  * zeroes. Unfortunately, some auditing is required due to the fact that
 620  * bn_fix_top() has become an overabused duct-tape because bignum data is
 621  * occasionally passed around in an inconsistent state. So the following
 622  * changes have been made to sort this out;
 623  * - bn_fix_top()s implementation has been moved to bn_correct_top()
 624  * - if BN_DEBUG isn't defined, bn_fix_top() maps to bn_correct_top(), and
 625  *   bn_check_top() is as before.
 626  * - if BN_DEBUG *is* defined;
 627  *   - bn_check_top() tries to pollute unused words even if the bignum 'top' is
 628  *     consistent. (ed: only if BN_DEBUG_RAND is defined)
 629  *   - bn_fix_top() maps to bn_check_top() rather than "fixing" anything.
 630  * The idea is to have debug builds flag up inconsistent bignums when they
 631  * occur. If that occurs in a bn_fix_top(), we examine the code in question; if
 632  * the use of bn_fix_top() was appropriate (ie. it follows directly after code
 633  * that manipulates the bignum) it is converted to bn_correct_top(), and if it
 634  * was not appropriate, we convert it permanently to bn_check_top() and track
 635  * down the cause of the bug. Eventually, no internal code should be using the
 636  * bn_fix_top() macro. External applications and libraries should try this with
 637  * their own code too, both in terms of building against the openssl headers
 638  * with BN_DEBUG defined *and* linking with a version of OpenSSL built with it
 639  * defined. This not only improves external code, it provides more test
 640  * coverage for openssl's own code.
 641  */
 642
 643 #ifdef BN_DEBUG
 644
 645 /* We only need assert() when debugging */
 646 #include <assert.h>
 647
 648 #ifdef BN_DEBUG_RAND
 649 /* To avoid "make update" cvs wars due to BN_DEBUG, use some tricks */
 650 #ifndef RAND_pseudo_bytes
 651 int RAND_pseudo_bytes(unsigned char *buf,int num);
 652 #define BN_DEBUG_TRIX
 653 #endif
 654 #define bn_pollute(a) \
 655         do { \
 656                 const BIGNUM *_bnum1 = (a); \
 657                 if(_bnum1->top < _bnum1->dmax) { \
 658                         unsigned char _tmp_char; \
 659                         /* We cast away const without the compiler knowing, any \
 660                          * *genuinely* constant variables that aren't mutable \
 661                          * wouldn't be constructed with top!=dmax. */ \
 662                         BN_ULONG *_not_const; \
 663                         memcpy(&_not_const, &_bnum1->d, sizeof(BN_ULONG*)); \
 664                         RAND_pseudo_bytes(&_tmp_char, 1); \
 665                         memset((unsigned char *)(_not_const + _bnum1->top), _tmp_char, \
 666                                 (_bnum1->dmax - _bnum1->top) * sizeof(BN_ULONG)); \
 667                 } \
 668         } while(0)
 669 #ifdef BN_DEBUG_TRIX
 670 #undef RAND_pseudo_bytes
 671 #endif
 672 #else
 673 #define bn_pollute(a)
 674 #endif
 675 #define bn_check_top(a) \
 676         do { \
 677                 const BIGNUM *_bnum2 = (a); \
 678                 assert((_bnum2->top == 0) || \
 679                                 (_bnum2->d[_bnum2->top - 1] != 0)); \
 680                 bn_pollute(_bnum2); \
 681         } while(0)
 682
 683 #define bn_fix_top(a)           bn_check_top(a)
 684
 685 #else /* !BN_DEBUG */
 686
 687 #define bn_pollute(a)
 688 #define bn_check_top(a)
 689 #define bn_fix_top(a)           bn_correct_top(a)
 690
 691 #endif
 692
 693 #define bn_correct_top(a) \
 694         { \
 695         BN_ULONG *ftl; \
 696         if ((a)->top > 0) \
 697                 { \
 698                 for (ftl= &((a)->d[(a)->top-1]); (a)->top > 0; (a)->top--) \
 699                 if (*(ftl--)) break; \
 700                 } \
 701         bn_pollute(a); \
 702         }
 703
 704 BN_ULONG bn_mul_add_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
 705 BN_ULONG bn_mul_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
 706 void     bn_sqr_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num);
 707 BN_ULONG bn_div_words(BN_ULONG h, BN_ULONG l, BN_ULONG d);
 708 BN_ULONG bn_add_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,int num);
 709 BN_ULONG bn_sub_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,int num);
 710
 711 #ifdef BN_DEBUG
 712 void bn_dump1(FILE *o, const char *a, const BN_ULONG *b,int n);
 713 # define bn_print(a) {fprintf(stderr, #a "="); BN_print_fp(stderr,a); \
 714    fprintf(stderr,"\n");}
 715 # define bn_dump(a,n) bn_dump1(stderr,#a,a,n);
 716 #else
 717 # define bn_print(a)
 718 # define bn_dump(a,b)
 719 #endif
 720
 721 int BN_bntest_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
 722
 723 /* BEGIN ERROR CODES */
 724 /* The following lines are auto generated by the script mkerr.pl. Any changes
 725  * made after this point may be overwritten when the script is next run.
 726  */
 727 void ERR_load_BN_strings(void);
 728
 729 /* Error codes for the BN functions. */
 730
 731 /* Function codes. */
 732 #define BN_F_BN_BLINDING_CONVERT                         100
 733 #define BN_F_BN_BLINDING_INVERT                          101
 734 #define BN_F_BN_BLINDING_NEW                             102
 735 #define BN_F_BN_BLINDING_UPDATE                          103
 736 #define BN_F_BN_BN2DEC                                   104
 737 #define BN_F_BN_BN2HEX                                   105
 738 #define BN_F_BN_CTX_GET                                  116
 739 #define BN_F_BN_CTX_NEW                                  106
 740 #define BN_F_BN_DIV                                      107
 741 #define BN_F_BN_EXPAND2                                  108
 742 #define BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL                          120
 743 #define BN_F_BN_GF2M_MOD                                 126
 744 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_DIV                             123
 745 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_EXP                             127
 746 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_MUL                             124
 747 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SOLVE_QUAD                      128
 748 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SOLVE_QUAD_ARR                  129
 749 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SQR                             125
 750 #define BN_F_BN_MOD_EXP2_MONT                            118
 751 #define BN_F_BN_MOD_EXP_MONT                             109
 752 #define BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD                        117
 753 #define BN_F_BN_MOD_INVERSE                              110
 754 #define BN_F_BN_MOD_LSHIFT_QUICK                         119
 755 #define BN_F_BN_MOD_MUL_RECIPROCAL                       111
 756 #define BN_F_BN_MOD_SQRT                                 121
 757 #define BN_F_BN_MPI2BN                                   112
 758 #define BN_F_BN_NEW                                      113
 759 #define BN_F_BN_RAND                                     114
 760 #define BN_F_BN_RAND_RANGE                               122
 761 #define BN_F_BN_USUB                                     115
 762
 763 /* Reason codes. */
 764 #define BN_R_ARG2_LT_ARG3                                100
 765 #define BN_R_BAD_RECIPROCAL                              101
 766 #define BN_R_BIGNUM_TOO_LONG                             114
 767 #define BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS                    102
 768 #define BN_R_DIV_BY_ZERO                                 103
 769 #define BN_R_ENCODING_ERROR                              104
 770 #define BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA                105
 771 #define BN_R_INPUT_NOT_REDUCED                           110
 772 #define BN_R_INVALID_LENGTH                              106
 773 #define BN_R_INVALID_RANGE                               115
 774 #define BN_R_NOT_A_SQUARE                                111
 775 #define BN_R_NOT_IMPLEMENTED                             116
 776 #define BN_R_NOT_INITIALIZED                             107
 777 #define BN_R_NO_INVERSE                                  108
 778 #define BN_R_P_IS_NOT_PRIME                              112
 779 #define BN_R_TOO_MANY_ITERATIONS                         113
 780 #define BN_R_TOO_MANY_TEMPORARY_VARIABLES                109
 781
 782 #ifdef  __cplusplus
 783 }
 784 #endif
 785 #endif