crypto/bn/bn_div.c

   1 /* crypto/bn/bn_div.c */
   2 /* Copyright (C) 1995-1998 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 #include <stdio.h>
  60 #include "cryptlib.h"
  61 #include "bn_lcl.h"
  62
  63 /* The old slow way */
  64 #if 0
  65 int BN_div(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, BIGNUM *m, BIGNUM *d, BN_CTX *ctx)
  66         {
  67         int i,nm,nd;
  68         BIGNUM *D;
  69
  70         bn_check_top(m);
  71         bn_check_top(d);
  72         if (BN_is_zero(d))
  73                 {
  74                 BNerr(BN_F_BN_DIV,BN_R_DIV_BY_ZERO);
  75                 return(0);
  76                 }
  77
  78         if (BN_ucmp(m,d) < 0)
  79                 {
  80                 if (rem != NULL)
  81                         { if (BN_copy(rem,m) == NULL) return(0); }
  82                 if (dv != NULL) BN_zero(dv);
  83                 return(1);
  84                 }
  85
  86         D= &(ctx->bn[ctx->tos]);
  87         if (dv == NULL) dv= &(ctx->bn[ctx->tos+1]);
  88         if (rem == NULL) rem= &(ctx->bn[ctx->tos+2]);
  89
  90         nd=BN_num_bits(d);
  91         nm=BN_num_bits(m);
  92         if (BN_copy(D,d) == NULL) return(0);
  93         if (BN_copy(rem,m) == NULL) return(0);
  94
  95         /* The next 2 are needed so we can do a dv->d[0]|=1 later
  96          * since BN_lshift1 will only work once there is a value :-) */
  97         BN_zero(dv);
  98         bn_wexpand(dv,1);
  99         dv->top=1;
 100
 101         if (!BN_lshift(D,D,nm-nd)) return(0);
 102         for (i=nm-nd; i>=0; i--)
 103                 {
 104                 if (!BN_lshift1(dv,dv)) return(0);
 105                 if (BN_ucmp(rem,D) >= 0)
 106                         {
 107                         dv->d[0]|=1;
 108                         if (!BN_usub(rem,rem,D)) return(0);
 109                         }
 110 /* CAN IMPROVE (and have now :=) */
 111                 if (!BN_rshift1(D,D)) return(0);
 112                 }
 113         rem->neg=BN_is_zero(rem)?0:m->neg;
 114         dv->neg=m->neg^d->neg;
 115         return(1);
 116         }
 117
 118 #else
 119
 120 int BN_div(BIGNUM *dv, BIGNUM *rm, BIGNUM *num, BIGNUM *divisor,
 121              BN_CTX *ctx)
 122         {
 123         int norm_shift,i,j,loop;
 124         BIGNUM *tmp,wnum,*snum,*sdiv,*res;
 125         BN_ULONG *resp,*wnump;
 126         BN_ULONG d0,d1;
 127         int num_n,div_n;
 128
 129         bn_check_top(num);
 130         bn_check_top(divisor);
 131
 132         if (BN_is_zero(divisor))
 133                 {
 134                 BNerr(BN_F_BN_DIV,BN_R_DIV_BY_ZERO);
 135                 return(0);
 136                 }
 137
 138         if (BN_ucmp(num,divisor) < 0)
 139                 {
 140                 if (rm != NULL)
 141                         { if (BN_copy(rm,num) == NULL) return(0); }
 142                 if (dv != NULL) BN_zero(dv);
 143                 return(1);
 144                 }
 145
 146         tmp= &(ctx->bn[ctx->tos]);
 147         tmp->neg=0;
 148         snum= &(ctx->bn[ctx->tos+1]);
 149         sdiv= &(ctx->bn[ctx->tos+2]);
 150         if (dv == NULL)
 151                 res= &(ctx->bn[ctx->tos+3]);
 152         else    res=dv;
 153
 154         /* First we normalise the numbers */
 155         norm_shift=BN_BITS2-((BN_num_bits(divisor))%BN_BITS2);
 156         BN_lshift(sdiv,divisor,norm_shift);
 157         sdiv->neg=0;
 158         norm_shift+=BN_BITS2;
 159         BN_lshift(snum,num,norm_shift);
 160         snum->neg=0;
 161         div_n=sdiv->top;
 162         num_n=snum->top;
 163         loop=num_n-div_n;
 164
 165         /* Lets setup a 'window' into snum
 166          * This is the part that corresponds to the current
 167          * 'area' being divided */
 168         BN_init(&wnum);
 169         wnum.d=  &(snum->d[loop]);
 170         wnum.top= div_n;
 171         wnum.max= snum->max+1; /* a bit of a lie */
 172
 173         /* Get the top 2 words of sdiv */
 174         /* i=sdiv->top; */
 175         d0=sdiv->d[div_n-1];
 176         d1=(div_n == 1)?0:sdiv->d[div_n-2];
 177
 178         /* pointer to the 'top' of snum */
 179         wnump= &(snum->d[num_n-1]);
 180
 181         /* Setup to 'res' */
 182         res->neg= (num->neg^divisor->neg);
 183         if (!bn_wexpand(res,(loop+1))) goto err;
 184         res->top=loop;
 185         resp= &(res->d[loop-1]);
 186
 187         /* space for temp */
 188         if (!bn_wexpand(tmp,(div_n+1))) goto err;
 189
 190         if (BN_ucmp(&wnum,sdiv) >= 0)
 191                 {
 192                 if (!BN_usub(&wnum,&wnum,sdiv)) goto err;
 193                 *resp=1;
 194                 res->d[res->top-1]=1;
 195                 }
 196         else
 197                 res->top--;
 198         resp--;
 199
 200         for (i=0; i<loop-1; i++)
 201                 {
 202                 BN_ULONG q,n0,n1;
 203                 BN_ULONG l0;
 204
 205                 wnum.d--; wnum.top++;
 206                 n0=wnump[0];
 207                 n1=wnump[-1];
 208                 if (n0 == d0)
 209                         q=BN_MASK2;
 210                 else
 211                         q=bn_div_words(n0,n1,d0);
 212                 {
 213 #ifdef BN_LLONG
 214                 BN_ULLONG t1,t2,rem;
 215                 t1=((BN_ULLONG)n0<<BN_BITS2)|n1;
 216                 for (;;)
 217                         {
 218                         t2=(BN_ULLONG)d1*q;
 219                         rem=t1-(BN_ULLONG)q*d0;
 220                         if ((rem>>BN_BITS2) ||
 221                                 (t2 <= ((BN_ULLONG)(rem<<BN_BITS2)+wnump[-2])))
 222                                 break;
 223                         q--;
 224                         }
 225 #else
 226                 BN_ULONG t1l,t1h,t2l,t2h,t3l,t3h,ql,qh,t3t;
 227                 t1h=n0;
 228                 t1l=n1;
 229                 for (;;)
 230                         {
 231                         t2l=LBITS(d1); t2h=HBITS(d1);
 232                         ql =LBITS(q);  qh =HBITS(q);
 233                         mul64(t2l,t2h,ql,qh); /* t2=(BN_ULLONG)d1*q; */
 234
 235                         t3t=LBITS(d0); t3h=HBITS(d0);
 236                         mul64(t3t,t3h,ql,qh); /* t3=t1-(BN_ULLONG)q*d0; */
 237                         t3l=(t1l-t3t)&BN_MASK2;
 238                         if (t3l > t1l) t3h++;
 239                         t3h=(t1h-t3h)&BN_MASK2;
 240
 241                         /*if ((t3>>BN_BITS2) ||
 242                                 (t2 <= ((t3<<BN_BITS2)+wnump[-2])))
 243                                 break; */
 244                         if (t3h) break;
 245                         if (t2h < t3l) break;
 246                         if ((t2h == t3l) && (t2l <= wnump[-2])) break;
 247
 248                         q--;
 249                         }
 250 #endif
 251                 }
 252                 l0=bn_mul_words(tmp->d,sdiv->d,div_n,q);
 253                 tmp->d[div_n]=l0;
 254                 for (j=div_n+1; j>0; j--)
 255                         if (tmp->d[j-1]) break;
 256                 tmp->top=j;
 257
 258                 j=wnum.top;
 259                 BN_sub(&wnum,&wnum,tmp);
 260
 261                 snum->top=snum->top+wnum.top-j;
 262
 263                 if (wnum.neg)
 264                         {
 265                         q--;
 266                         j=wnum.top;
 267                         BN_add(&wnum,&wnum,sdiv);
 268                         snum->top+=wnum.top-j;
 269                         }
 270                 *(resp--)=q;
 271                 wnump--;
 272                 }
 273         if (rm != NULL)
 274                 {
 275                 BN_rshift(rm,snum,norm_shift);
 276                 rm->neg=num->neg;
 277                 }
 278         return(1);
 279 err:
 280         return(0);
 281         }
 282
 283 #endif
 284
 285 /* rem != m */
 286 int BN_mod(BIGNUM *rem, BIGNUM *m, BIGNUM *d, BN_CTX *ctx)
 287         {
 288 #if 0 /* The old slow way */
 289         int i,nm,nd;
 290         BIGNUM *dv;
 291
 292         if (BN_ucmp(m,d) < 0)
 293                 return((BN_copy(rem,m) == NULL)?0:1);
 294
 295         dv= &(ctx->bn[ctx->tos]);
 296
 297         if (!BN_copy(rem,m)) return(0);
 298
 299         nm=BN_num_bits(rem);
 300         nd=BN_num_bits(d);
 301         if (!BN_lshift(dv,d,nm-nd)) return(0);
 302         for (i=nm-nd; i>=0; i--)
 303                 {
 304                 if (BN_cmp(rem,dv) >= 0)
 305                         {
 306                         if (!BN_sub(rem,rem,dv)) return(0);
 307                         }
 308                 if (!BN_rshift1(dv,dv)) return(0);
 309                 }
 310         return(1);
 311 #else
 312         return(BN_div(NULL,rem,m,d,ctx));
 313 #endif
 314         }
 315