crypto/bn/bn_exp.c

   1 /* crypto/bn/bn_exp.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  * Copyright (c) 1998-2005 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
  60  *
  61  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  62  * modification, are permitted provided that the following conditions
  63  * are met:
  64  *
  65  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  66  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  67  *
  68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  70  *    the documentation and/or other materials provided with the
  71  *    distribution.
  72  *
  73  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  74  *    software must display the following acknowledgment:
  75  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  76  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
  77  *
  78  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  79  *    endorse or promote products derived from this software without
  80  *    prior written permission. For written permission, please contact
  81  *    openssl-core@openssl.org.
  82  *
  83  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  84  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  85  *    permission of the OpenSSL Project.
  86  *
  87  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  88  *    acknowledgment:
  89  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  90  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
  91  *
  92  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  93  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  94  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  95  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  96  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  97  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  98  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  99  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
 100  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
 101  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
 102  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
 103  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 104  * ====================================================================
 105  *
 106  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
 107  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
 108  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
 109  *
 110  */
 111
 112
 113 #include "cryptlib.h"
 114 #include "bn_lcl.h"
 115
 116 #include <stdlib.h>
 117 #ifdef _WIN32
 118 # include <malloc.h>
 119 # ifndef alloca
 120 #  define alloca _alloca
 121 # endif
 122 #elif defined(__GNUC__)
 123 # ifndef alloca
 124 #  define alloca(s) __builtin_alloca((s))
 125 # endif
 126 #elif defined(__sun)
 127 # include <alloca.h>
 128 #endif
 129
 130 #undef RSAZ_ENABLED
 131 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && \
 132         (defined(__x86_64) || defined(__x86_64__) || \
 133          defined(_M_AMD64) || defined(_M_X64))
 134 # include "rsaz_exp.h"
 135 # define RSAZ_ENABLED
 136 #endif
 137
 138 #undef SPARC_T4_MONT
 139 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (defined(__sparc__) || defined(__sparc))
 140 # include "sparc_arch.h"
 141 extern unsigned int OPENSSL_sparcv9cap_P[];
 142 # define SPARC_T4_MONT
 143 #endif
 144
 145 /* maximum precomputation table size for *variable* sliding windows */
 146 #define TABLE_SIZE      32
 147
 148 /* this one works - simple but works */
 149 int BN_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
 150         {
 151         int i,bits,ret=0;
 152         BIGNUM *v,*rr;
 153
 154         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
 155                 {
 156                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
 157                 BNerr(BN_F_BN_EXP,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 158                 return -1;
 159                 }
 160
 161         BN_CTX_start(ctx);
 162         if ((r == a) || (r == p))
 163                 rr = BN_CTX_get(ctx);
 164         else
 165                 rr = r;
 166         v = BN_CTX_get(ctx);
 167         if (rr == NULL || v == NULL) goto err;
 168
 169         if (BN_copy(v,a) == NULL) goto err;
 170         bits=BN_num_bits(p);
 171
 172         if (BN_is_odd(p))
 173                 { if (BN_copy(rr,a) == NULL) goto err; }
 174         else    { if (!BN_one(rr)) goto err; }
 175
 176         for (i=1; i<bits; i++)
 177                 {
 178                 if (!BN_sqr(v,v,ctx)) goto err;
 179                 if (BN_is_bit_set(p,i))
 180                         {
 181                         if (!BN_mul(rr,rr,v,ctx)) goto err;
 182                         }
 183                 }
 184         ret=1;
 185 err:
 186         if (r != rr) BN_copy(r,rr);
 187         BN_CTX_end(ctx);
 188         bn_check_top(r);
 189         return(ret);
 190         }
 191
 192
 193 int BN_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, const BIGNUM *m,
 194                BN_CTX *ctx)
 195         {
 196         int ret;
 197
 198         bn_check_top(a);
 199         bn_check_top(p);
 200         bn_check_top(m);
 201
 202         /* For even modulus  m = 2^k*m_odd,  it might make sense to compute
 203          * a^p mod m_odd  and  a^p mod 2^k  separately (with Montgomery
 204          * exponentiation for the odd part), using appropriate exponent
 205          * reductions, and combine the results using the CRT.
 206          *
 207          * For now, we use Montgomery only if the modulus is odd; otherwise,
 208          * exponentiation using the reciprocal-based quick remaindering
 209          * algorithm is used.
 210          *
 211          * (Timing obtained with expspeed.c [computations  a^p mod m
 212          * where  a, p, m  are of the same length: 256, 512, 1024, 2048,
 213          * 4096, 8192 bits], compared to the running time of the
 214          * standard algorithm:
 215          *
 216          *   BN_mod_exp_mont   33 .. 40 %  [AMD K6-2, Linux, debug configuration]
 217          *                     55 .. 77 %  [UltraSparc processor, but
 218          *                                  debug-solaris-sparcv8-gcc conf.]
 219          *
 220          *   BN_mod_exp_recp   50 .. 70 %  [AMD K6-2, Linux, debug configuration]
 221          *                     62 .. 118 % [UltraSparc, debug-solaris-sparcv8-gcc]
 222          *
 223          * On the Sparc, BN_mod_exp_recp was faster than BN_mod_exp_mont
 224          * at 2048 and more bits, but at 512 and 1024 bits, it was
 225          * slower even than the standard algorithm!
 226          *
 227          * "Real" timings [linux-elf, solaris-sparcv9-gcc configurations]
 228          * should be obtained when the new Montgomery reduction code
 229          * has been integrated into OpenSSL.)
 230          */
 231
 232 #define MONT_MUL_MOD
 233 #define MONT_EXP_WORD
 234 #define RECP_MUL_MOD
 235
 236 #ifdef MONT_MUL_MOD
 237         /* I have finally been able to take out this pre-condition of
 238          * the top bit being set.  It was caused by an error in BN_div
 239          * with negatives.  There was also another problem when for a^b%m
 240          * a >= m.  eay 07-May-97 */
 241 /*      if ((m->d[m->top-1]&BN_TBIT) && BN_is_odd(m)) */
 242
 243         if (BN_is_odd(m))
 244                 {
 245 #  ifdef MONT_EXP_WORD
 246                 if (a->top == 1 && !a->neg && (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) == 0))
 247                         {
 248                         BN_ULONG A = a->d[0];
 249                         ret=BN_mod_exp_mont_word(r,A,p,m,ctx,NULL);
 250                         }
 251                 else
 252 #  endif
 253                         ret=BN_mod_exp_mont(r,a,p,m,ctx,NULL);
 254                 }
 255         else
 256 #endif
 257 #ifdef RECP_MUL_MOD
 258                 { ret=BN_mod_exp_recp(r,a,p,m,ctx); }
 259 #else
 260                 { ret=BN_mod_exp_simple(r,a,p,m,ctx); }
 261 #endif
 262
 263         bn_check_top(r);
 264         return(ret);
 265         }
 266
 267
 268 int BN_mod_exp_recp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 269                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx)
 270         {
 271         int i,j,bits,ret=0,wstart,wend,window,wvalue;
 272         int start=1;
 273         BIGNUM *aa;
 274         /* Table of variables obtained from 'ctx' */
 275         BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
 276         BN_RECP_CTX recp;
 277
 278         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
 279                 {
 280                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
 281                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_RECP,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 282                 return -1;
 283                 }
 284
 285         bits=BN_num_bits(p);
 286
 287         if (bits == 0)
 288                 {
 289                 ret = BN_one(r);
 290                 return ret;
 291                 }
 292
 293         BN_CTX_start(ctx);
 294         aa = BN_CTX_get(ctx);
 295         val[0] = BN_CTX_get(ctx);
 296         if(!aa || !val[0]) goto err;
 297
 298         BN_RECP_CTX_init(&recp);
 299         if (m->neg)
 300                 {
 301                 /* ignore sign of 'm' */
 302                 if (!BN_copy(aa, m)) goto err;
 303                 aa->neg = 0;
 304                 if (BN_RECP_CTX_set(&recp,aa,ctx) <= 0) goto err;
 305                 }
 306         else
 307                 {
 308                 if (BN_RECP_CTX_set(&recp,m,ctx) <= 0) goto err;
 309                 }
 310
 311         if (!BN_nnmod(val[0],a,m,ctx)) goto err;                /* 1 */
 312         if (BN_is_zero(val[0]))
 313                 {
 314                 BN_zero(r);
 315                 ret = 1;
 316                 goto err;
 317                 }
 318
 319         window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
 320         if (window > 1)
 321                 {
 322                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(aa,val[0],val[0],&recp,ctx))
 323                         goto err;                               /* 2 */
 324                 j=1<<(window-1);
 325                 for (i=1; i<j; i++)
 326                         {
 327                         if(((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
 328                                         !BN_mod_mul_reciprocal(val[i],val[i-1],
 329                                                 aa,&recp,ctx))
 330                                 goto err;
 331                         }
 332                 }
 333
 334         start=1;        /* This is used to avoid multiplication etc
 335                          * when there is only the value '1' in the
 336                          * buffer. */
 337         wvalue=0;       /* The 'value' of the window */
 338         wstart=bits-1;  /* The top bit of the window */
 339         wend=0;         /* The bottom bit of the window */
 340
 341         if (!BN_one(r)) goto err;
 342
 343         for (;;)
 344                 {
 345                 if (BN_is_bit_set(p,wstart) == 0)
 346                         {
 347                         if (!start)
 348                                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r,r,r,&recp,ctx))
 349                                 goto err;
 350                         if (wstart == 0) break;
 351                         wstart--;
 352                         continue;
 353                         }
 354                 /* We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out
 355                  * how bit a window to do.  To do this we need to scan
 356                  * forward until the last set bit before the end of the
 357                  * window */
 358                 j=wstart;
 359                 wvalue=1;
 360                 wend=0;
 361                 for (i=1; i<window; i++)
 362                         {
 363                         if (wstart-i < 0) break;
 364                         if (BN_is_bit_set(p,wstart-i))
 365                                 {
 366                                 wvalue<<=(i-wend);
 367                                 wvalue|=1;
 368                                 wend=i;
 369                                 }
 370                         }
 371
 372                 /* wend is the size of the current window */
 373                 j=wend+1;
 374                 /* add the 'bytes above' */
 375                 if (!start)
 376                         for (i=0; i<j; i++)
 377                                 {
 378                                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r,r,r,&recp,ctx))
 379                                         goto err;
 380                                 }
 381
 382                 /* wvalue will be an odd number < 2^window */
 383                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r,r,val[wvalue>>1],&recp,ctx))
 384                         goto err;
 385
 386                 /* move the 'window' down further */
 387                 wstart-=wend+1;
 388                 wvalue=0;
 389                 start=0;
 390                 if (wstart < 0) break;
 391                 }
 392         ret=1;
 393 err:
 394         BN_CTX_end(ctx);
 395         BN_RECP_CTX_free(&recp);
 396         bn_check_top(r);
 397         return(ret);
 398         }
 399
 400
 401 int BN_mod_exp_mont(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 402                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
 403         {
 404         int i,j,bits,ret=0,wstart,wend,window,wvalue;
 405         int start=1;
 406         BIGNUM *d,*r;
 407         const BIGNUM *aa;
 408         /* Table of variables obtained from 'ctx' */
 409         BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
 410         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 411
 412         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
 413                 {
 414                 return BN_mod_exp_mont_consttime(rr, a, p, m, ctx, in_mont);
 415                 }
 416
 417         bn_check_top(a);
 418         bn_check_top(p);
 419         bn_check_top(m);
 420
 421         if (!BN_is_odd(m))
 422                 {
 423                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
 424                 return(0);
 425                 }
 426         bits=BN_num_bits(p);
 427         if (bits == 0)
 428                 {
 429                 ret = BN_one(rr);
 430                 return ret;
 431                 }
 432
 433         BN_CTX_start(ctx);
 434         d = BN_CTX_get(ctx);
 435         r = BN_CTX_get(ctx);
 436         val[0] = BN_CTX_get(ctx);
 437         if (!d || !r || !val[0]) goto err;
 438
 439         /* If this is not done, things will break in the montgomery
 440          * part */
 441
 442         if (in_mont != NULL)
 443                 mont=in_mont;
 444         else
 445                 {
 446                 if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
 447                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont,m,ctx)) goto err;
 448                 }
 449
 450         if (a->neg || BN_ucmp(a,m) >= 0)
 451                 {
 452                 if (!BN_nnmod(val[0],a,m,ctx))
 453                         goto err;
 454                 aa= val[0];
 455                 }
 456         else
 457                 aa=a;
 458         if (BN_is_zero(aa))
 459                 {
 460                 BN_zero(rr);
 461                 ret = 1;
 462                 goto err;
 463                 }
 464         if (!BN_to_montgomery(val[0],aa,mont,ctx)) goto err; /* 1 */
 465
 466         window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
 467         if (window > 1)
 468                 {
 469                 if (!BN_mod_mul_montgomery(d,val[0],val[0],mont,ctx)) goto err; /* 2 */
 470                 j=1<<(window-1);
 471                 for (i=1; i<j; i++)
 472                         {
 473                         if(((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
 474                                         !BN_mod_mul_montgomery(val[i],val[i-1],
 475                                                 d,mont,ctx))
 476                                 goto err;
 477                         }
 478                 }
 479
 480         start=1;        /* This is used to avoid multiplication etc
 481                          * when there is only the value '1' in the
 482                          * buffer. */
 483         wvalue=0;       /* The 'value' of the window */
 484         wstart=bits-1;  /* The top bit of the window */
 485         wend=0;         /* The bottom bit of the window */
 486
 487 #if 1   /* by Shay Gueron's suggestion */
 488         j = m->top;     /* borrow j */
 489         if (m->d[j-1] & (((BN_ULONG)1)<<(BN_BITS2-1)))
 490                 {
 491                 if (bn_wexpand(r,j) == NULL) goto err;
 492                 /* 2^(top*BN_BITS2) - m */
 493                 r->d[0] = (0-m->d[0])&BN_MASK2;
 494                 for(i=1;i<j;i++) r->d[i] = (~m->d[i])&BN_MASK2;
 495                 r->top = j;
 496                 /* Upper words will be zero if the corresponding words of 'm'
 497                  * were 0xfff[...], so decrement r->top accordingly. */
 498                 bn_correct_top(r);
 499                 }
 500         else
 501 #endif
 502         if (!BN_to_montgomery(r,BN_value_one(),mont,ctx)) goto err;
 503         for (;;)
 504                 {
 505                 if (BN_is_bit_set(p,wstart) == 0)
 506                         {
 507                         if (!start)
 508                                 {
 509                                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,r,mont,ctx))
 510                                 goto err;
 511                                 }
 512                         if (wstart == 0) break;
 513                         wstart--;
 514                         continue;
 515                         }
 516                 /* We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out
 517                  * how bit a window to do.  To do this we need to scan
 518                  * forward until the last set bit before the end of the
 519                  * window */
 520                 j=wstart;
 521                 wvalue=1;
 522                 wend=0;
 523                 for (i=1; i<window; i++)
 524                         {
 525                         if (wstart-i < 0) break;
 526                         if (BN_is_bit_set(p,wstart-i))
 527                                 {
 528                                 wvalue<<=(i-wend);
 529                                 wvalue|=1;
 530                                 wend=i;
 531                                 }
 532                         }
 533
 534                 /* wend is the size of the current window */
 535                 j=wend+1;
 536                 /* add the 'bytes above' */
 537                 if (!start)
 538                         for (i=0; i<j; i++)
 539                                 {
 540                                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,r,mont,ctx))
 541                                         goto err;
 542                                 }
 543
 544                 /* wvalue will be an odd number < 2^window */
 545                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r,r,val[wvalue>>1],mont,ctx))
 546                         goto err;
 547
 548                 /* move the 'window' down further */
 549                 wstart-=wend+1;
 550                 wvalue=0;
 551                 start=0;
 552                 if (wstart < 0) break;
 553                 }
 554 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 555         if (OPENSSL_sparcv9cap_P[0]&(SPARCV9_VIS3|SPARCV9_PREFER_FPU))
 556                 {
 557                 j = mont->N.top;        /* borrow j */
 558                 val[0]->d[0] = 1;       /* borrow val[0] */
 559                 for (i=1;i<j;i++) val[0]->d[i] = 0;
 560                 val[0]->top = j;
 561                 if (!BN_mod_mul_montgomery(rr,r,val[0],mont,ctx)) goto err;
 562                 }
 563         else
 564 #endif
 565         if (!BN_from_montgomery(rr,r,mont,ctx)) goto err;
 566         ret=1;
 567 err:
 568         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
 569         BN_CTX_end(ctx);
 570         bn_check_top(rr);
 571         return(ret);
 572         }
 573
 574 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 575 static BN_ULONG bn_get_bits(const BIGNUM *a, int bitpos)
 576         {
 577         BN_ULONG ret=0;
 578         int wordpos;
 579
 580         wordpos = bitpos/BN_BITS2;
 581         bitpos %= BN_BITS2;
 582         if (wordpos>=0 && wordpos < a->top)
 583                 {
 584                 ret = a->d[wordpos]&BN_MASK2;
 585                 if (bitpos)
 586                         {
 587                         ret >>= bitpos;
 588                         if (++wordpos < a->top)
 589                                 ret |= a->d[wordpos]<<(BN_BITS2-bitpos);
 590                         }
 591                 }
 592
 593         return ret&BN_MASK2;
 594 }
 595 #endif
 596
 597 /* BN_mod_exp_mont_consttime() stores the precomputed powers in a specific layout
 598  * so that accessing any of these table values shows the same access pattern as far
 599  * as cache lines are concerned.  The following functions are used to transfer a BIGNUM
 600  * from/to that table. */
 601
 602 static int MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(const BIGNUM *b, int top, unsigned char *buf, int idx, int width)
 603         {
 604         size_t i, j;
 605
 606         if (top > b->top)
 607                 top = b->top; /* this works because 'buf' is explicitly zeroed */
 608         for (i = 0, j=idx; i < top * sizeof b->d[0]; i++, j+=width)
 609                 {
 610                 buf[j] = ((unsigned char*)b->d)[i];
 611                 }
 612
 613         return 1;
 614         }
 615
 616 static int MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(BIGNUM *b, int top, unsigned char *buf, int idx, int width)
 617         {
 618         size_t i, j;
 619
 620         if (bn_wexpand(b, top) == NULL)
 621                 return 0;
 622
 623         for (i=0, j=idx; i < top * sizeof b->d[0]; i++, j+=width)
 624                 {
 625                 ((unsigned char*)b->d)[i] = buf[j];
 626                 }
 627
 628         b->top = top;
 629         bn_correct_top(b);
 630         return 1;
 631         }
 632
 633 /* Given a pointer value, compute the next address that is a cache line multiple. */
 634 #define MOD_EXP_CTIME_ALIGN(x_) \
 635         ((unsigned char*)(x_) + (MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH - (((size_t)(x_)) & (MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_MASK))))
 636
 637 /* This variant of BN_mod_exp_mont() uses fixed windows and the special
 638  * precomputation memory layout to limit data-dependency to a minimum
 639  * to protect secret exponents (cf. the hyper-threading timing attacks
 640  * pointed out by Colin Percival,
 641  * http://www.daemonology.net/hyperthreading-considered-harmful/)
 642  */
 643 int BN_mod_exp_mont_consttime(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 644                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
 645         {
 646         int i,bits,ret=0,window,wvalue;
 647         int top;
 648         BN_MONT_CTX *mont=NULL;
 649
 650         int numPowers;
 651         unsigned char *powerbufFree=NULL;
 652         int powerbufLen = 0;
 653         unsigned char *powerbuf=NULL;
 654         BIGNUM tmp, am;
 655 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 656         unsigned int t4=0;
 657 #endif
 658
 659         bn_check_top(a);
 660         bn_check_top(p);
 661         bn_check_top(m);
 662
 663         top = m->top;
 664
 665         if (!(m->d[0] & 1))
 666                 {
 667                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_CONSTTIME,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
 668                 return(0);
 669                 }
 670         bits=BN_num_bits(p);
 671         if (bits == 0)
 672                 {
 673                 ret = BN_one(rr);
 674                 return ret;
 675                 }
 676
 677         BN_CTX_start(ctx);
 678
 679         /* Allocate a montgomery context if it was not supplied by the caller.
 680          * If this is not done, things will break in the montgomery part.
 681          */
 682         if (in_mont != NULL)
 683                 mont=in_mont;
 684         else
 685                 {
 686                 if ((mont=BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
 687                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont,m,ctx)) goto err;
 688                 }
 689
 690 #ifdef RSAZ_ENABLED
 691         /*
 692          * If the size of the operands allow it, perform the optimized
 693          * RSAZ exponentiation. For further information see
 694          * crypto/bn/rsaz_exp.c and accompanying assembly modules.
 695          */
 696         if ((16 == a->top) && (16 == p->top) && (BN_num_bits(m) == 1024)
 697             && rsaz_avx2_eligible())
 698                 {
 699                 if (NULL == bn_wexpand(rr, 16)) goto err;
 700                 RSAZ_1024_mod_exp_avx2(rr->d, a->d, p->d, m->d, mont->RR.d, mont->n0[0]);
 701                 rr->top = 16;
 702                 rr->neg = 0;
 703                 bn_correct_top(rr);
 704                 ret = 1;
 705                 goto err;
 706                 }
 707         else if ((8 == a->top) && (8 == p->top) && (BN_num_bits(m) == 512))
 708                 {
 709                 if (NULL == bn_wexpand(rr,8)) goto err;
 710                 RSAZ_512_mod_exp(rr->d, a->d, p->d, m->d, mont->n0[0], mont->RR.d);
 711                 rr->top = 8;
 712                 rr->neg = 0;
 713                 bn_correct_top(rr);
 714                 ret = 1;
 715                 goto err;
 716                 }
 717 #endif
 718
 719         /* Get the window size to use with size of p. */
 720         window = BN_window_bits_for_ctime_exponent_size(bits);
 721 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 722         if (window>=5 && (top&15)==0 && top<=64 &&
 723             (OPENSSL_sparcv9cap_P[1]&(CFR_MONTMUL|CFR_MONTSQR))==
 724                                      (CFR_MONTMUL|CFR_MONTSQR) &&
 725             (t4=OPENSSL_sparcv9cap_P[0]))
 726                 window=5;
 727         else
 728 #endif
 729 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT5)
 730         if (window>=5)
 731                 {
 732                 window=5;       /* ~5% improvement for RSA2048 sign, and even for RSA4096 */
 733                 if ((top&7)==0) powerbufLen += 2*top*sizeof(m->d[0]);
 734                 }
 735 #endif
 736         (void)0;
 737
 738         /* Allocate a buffer large enough to hold all of the pre-computed
 739          * powers of am, am itself and tmp.
 740          */
 741         numPowers = 1 << window;
 742         powerbufLen += sizeof(m->d[0])*(top*numPowers +
 743                                 ((2*top)>numPowers?(2*top):numPowers));
 744 #ifdef alloca
 745         if (powerbufLen < 3072)
 746                 powerbufFree = alloca(powerbufLen+MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH);
 747         else
 748 #endif
 749         if ((powerbufFree=(unsigned char*)OPENSSL_malloc(powerbufLen+MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH)) == NULL)
 750                 goto err;
 751
 752         powerbuf = MOD_EXP_CTIME_ALIGN(powerbufFree);
 753         memset(powerbuf, 0, powerbufLen);
 754
 755 #ifdef alloca
 756         if (powerbufLen < 3072)
 757                 powerbufFree = NULL;
 758 #endif
 759
 760         /* lay down tmp and am right after powers table */
 761         tmp.d     = (BN_ULONG *)(powerbuf + sizeof(m->d[0])*top*numPowers);
 762         am.d      = tmp.d + top;
 763         tmp.top   = am.top  = 0;
 764         tmp.dmax  = am.dmax = top;
 765         tmp.neg   = am.neg  = 0;
 766         tmp.flags = am.flags = BN_FLG_STATIC_DATA;
 767
 768         /* prepare a^0 in Montgomery domain */
 769 #if 1   /* by Shay Gueron's suggestion */
 770         if (m->d[top-1] & (((BN_ULONG)1)<<(BN_BITS2-1)))
 771                 {
 772                 /* 2^(top*BN_BITS2) - m */
 773                 tmp.d[0] = (0-m->d[0])&BN_MASK2;
 774                 for (i=1;i<top;i++) tmp.d[i] = (~m->d[i])&BN_MASK2;
 775                 tmp.top = top;
 776                 }
 777         else
 778 #endif
 779         if (!BN_to_montgomery(&tmp,BN_value_one(),mont,ctx))    goto err;
 780
 781         /* prepare a^1 in Montgomery domain */
 782         if (a->neg || BN_ucmp(a,m) >= 0)
 783                 {
 784                 if (!BN_mod(&am,a,m,ctx))                       goto err;
 785                 if (!BN_to_montgomery(&am,&am,mont,ctx))        goto err;
 786                 }
 787         else    if (!BN_to_montgomery(&am,a,mont,ctx))          goto err;
 788
 789 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 790     if (t4)
 791         {
 792         typedef int (*bn_pwr5_mont_f)(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 793                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 794         int bn_pwr5_mont_t4_8(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 795                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 796         int bn_pwr5_mont_t4_16(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 797                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 798         int bn_pwr5_mont_t4_24(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 799                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 800         int bn_pwr5_mont_t4_32(BN_ULONG *tp,const BN_ULONG *np,
 801                         const BN_ULONG *n0,const void *table,int power,int bits);
 802         static const bn_pwr5_mont_f pwr5_funcs[4] = {
 803                         bn_pwr5_mont_t4_8,      bn_pwr5_mont_t4_16,
 804                         bn_pwr5_mont_t4_24,     bn_pwr5_mont_t4_32 };
 805         bn_pwr5_mont_f pwr5_worker = pwr5_funcs[top/16-1];
 806
 807         typedef int (*bn_mul_mont_f)(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 808                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 809         int bn_mul_mont_t4_8(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 810                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 811         int bn_mul_mont_t4_16(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 812                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 813         int bn_mul_mont_t4_24(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 814                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 815         int bn_mul_mont_t4_32(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 816                         const void *bp,const BN_ULONG *np,const BN_ULONG *n0);
 817         static const bn_mul_mont_f mul_funcs[4] = {
 818                         bn_mul_mont_t4_8,       bn_mul_mont_t4_16,
 819                         bn_mul_mont_t4_24,      bn_mul_mont_t4_32 };
 820         bn_mul_mont_f mul_worker = mul_funcs[top/16-1];
 821
 822         void bn_mul_mont_vis3(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 823                         const void *bp,const BN_ULONG *np,
 824                         const BN_ULONG *n0,int num);
 825         void bn_mul_mont_t4(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 826                         const void *bp,const BN_ULONG *np,
 827                         const BN_ULONG *n0,int num);
 828         void bn_mul_mont_gather5_t4(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 829                         const void *table,const BN_ULONG *np,
 830                         const BN_ULONG *n0,int num,int power);
 831         void bn_flip_n_scatter5_t4(const BN_ULONG *inp,size_t num,
 832                         void *table,size_t power);
 833         void bn_gather5_t4(BN_ULONG *out,size_t num,
 834                         void *table,size_t power);
 835         void bn_flip_t4(BN_ULONG *dst,BN_ULONG *src,size_t num);
 836
 837         BN_ULONG *np=mont->N.d, *n0=mont->n0;
 838         int stride = 5*(6-(top/16-1));  /* multiple of 5, but less than 32 */
 839
 840         /* BN_to_montgomery can contaminate words above .top
 841          * [in BN_DEBUG[_DEBUG] build]... */
 842         for (i=am.top; i<top; i++)      am.d[i]=0;
 843         for (i=tmp.top; i<top; i++)     tmp.d[i]=0;
 844
 845         bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d,top,powerbuf,0);
 846         bn_flip_n_scatter5_t4(am.d,top,powerbuf,1);
 847         if (!(*mul_worker)(tmp.d,am.d,am.d,np,n0) &&
 848             !(*mul_worker)(tmp.d,am.d,am.d,np,n0))
 849                 bn_mul_mont_vis3(tmp.d,am.d,am.d,np,n0,top);
 850         bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d,top,powerbuf,2);
 851
 852         for (i=3; i<32; i++)
 853                 {
 854                 /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
 855                 if (!(*mul_worker)(tmp.d,tmp.d,am.d,np,n0) &&
 856                     !(*mul_worker)(tmp.d,tmp.d,am.d,np,n0))
 857                         bn_mul_mont_vis3(tmp.d,tmp.d,am.d,np,n0,top);
 858                 bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d,top,powerbuf,i);
 859                 }
 860
 861         /* switch to 64-bit domain */
 862         np = alloca(top*sizeof(BN_ULONG));
 863         top /= 2;
 864         bn_flip_t4(np,mont->N.d,top);
 865
 866         bits--;
 867         for (wvalue=0, i=bits%5; i>=0; i--,bits--)
 868                 wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
 869         bn_gather5_t4(tmp.d,top,powerbuf,wvalue);
 870
 871         /* Scan the exponent one window at a time starting from the most
 872          * significant bits.
 873          */
 874         while (bits >= 0)
 875                 {
 876                 if (bits < stride) stride = bits+1;
 877                 bits -= stride;
 878                 wvalue = bn_get_bits(p,bits+1);
 879
 880                 if ((*pwr5_worker)(tmp.d,np,n0,powerbuf,wvalue,stride)) continue;
 881                 /* retry once and fall back */
 882                 if ((*pwr5_worker)(tmp.d,np,n0,powerbuf,wvalue,stride)) continue;
 883
 884                 bits += stride-5;
 885                 wvalue >>= stride-5;
 886                 wvalue &= 31;
 887                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 888                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 889                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 890                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 891                 bn_mul_mont_t4(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 892                 bn_mul_mont_gather5_t4(tmp.d,tmp.d,powerbuf,np,n0,top,wvalue);
 893                 }
 894
 895         bn_flip_t4(tmp.d,tmp.d,top);
 896         top *= 2;
 897         /* back to 32-bit domain */
 898         tmp.top=top;
 899         bn_correct_top(&tmp);
 900         OPENSSL_cleanse(np,top*sizeof(BN_ULONG));
 901         }
 902     else
 903 #endif
 904 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT5)
 905     /* This optimization uses ideas from http://eprint.iacr.org/2011/239,
 906      * specifically optimization of cache-timing attack countermeasures
 907      * and pre-computation optimization. */
 908
 909     /* Dedicated window==4 case improves 512-bit RSA sign by ~15%, but as
 910      * 512-bit RSA is hardly relevant, we omit it to spare size... */
 911     if (window==5 && top>1)
 912         {
 913         void bn_mul_mont_gather5(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 914                         const void *table,const BN_ULONG *np,
 915                         const BN_ULONG *n0,int num,int power);
 916         void bn_scatter5(const BN_ULONG *inp,size_t num,
 917                         void *table,size_t power);
 918         void bn_gather5(BN_ULONG *out,size_t num,
 919                         void *table,size_t power);
 920         void bn_power5(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 921                         const void *table,const BN_ULONG *np,
 922                         const BN_ULONG *n0,int num,int power);
 923         int bn_get_bits5(const BN_ULONG *ap,int off);
 924         int bn_from_montgomery(BN_ULONG *rp,const BN_ULONG *ap,
 925                         const BN_ULONG *not_used,const BN_ULONG *np,
 926                         const BN_ULONG *n0,int num);
 927
 928         BN_ULONG *np=mont->N.d, *n0=mont->n0, *np2;
 929
 930         /* BN_to_montgomery can contaminate words above .top
 931          * [in BN_DEBUG[_DEBUG] build]... */
 932         for (i=am.top; i<top; i++)      am.d[i]=0;
 933         for (i=tmp.top; i<top; i++)     tmp.d[i]=0;
 934
 935         if (top&7)
 936                 np2 = np;
 937         else
 938                 for (np2=am.d+top,i=0; i<top; i++) np2[2*i]=np[i];
 939
 940         bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,0);
 941         bn_scatter5(am.d,am.top,powerbuf,1);
 942         bn_mul_mont(tmp.d,am.d,am.d,np,n0,top);
 943         bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,2);
 944
 945 #if 0
 946         for (i=3; i<32; i++)
 947                 {
 948                 /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
 949                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np2,n0,top,i-1);
 950                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 951                 }
 952 #else
 953         /* same as above, but uses squaring for 1/2 of operations */
 954         for (i=4; i<32; i*=2)
 955                 {
 956                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 957                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 958                 }
 959         for (i=3; i<8; i+=2)
 960                 {
 961                 int j;
 962                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np2,n0,top,i-1);
 963                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 964                 for (j=2*i; j<32; j*=2)
 965                         {
 966                         bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 967                         bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,j);
 968                         }
 969                 }
 970         for (; i<16; i+=2)
 971                 {
 972                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np2,n0,top,i-1);
 973                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 974                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 975                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,2*i);
 976                 }
 977         for (; i<32; i+=2)
 978                 {
 979                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,am.d,powerbuf,np2,n0,top,i-1);
 980                 bn_scatter5(tmp.d,top,powerbuf,i);
 981                 }
 982 #endif
 983         bits--;
 984         for (wvalue=0, i=bits%5; i>=0; i--,bits--)
 985                 wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
 986         bn_gather5(tmp.d,top,powerbuf,wvalue);
 987
 988         /* Scan the exponent one window at a time starting from the most
 989          * significant bits.
 990          */
 991         if (top&7)
 992             while (bits >= 0)
 993                 {
 994                 for (wvalue=0, i=0; i<5; i++,bits--)
 995                         wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
 996
 997                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 998                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
 999                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
1000                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
1001                 bn_mul_mont(tmp.d,tmp.d,tmp.d,np,n0,top);
1002                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d,tmp.d,powerbuf,np,n0,top,wvalue);
1003                 }
1004         else
1005             {
1006             while (bits >= 0)
1007                 {
1008                 wvalue = bn_get_bits5(p->d,bits-4);
1009                 bits-=5;
1010                 bn_power5(tmp.d,tmp.d,powerbuf,np2,n0,top,wvalue);
1011                 }
1012             }
1013
1014         ret=bn_from_montgomery(tmp.d,tmp.d,NULL,np2,n0,top);
1015         tmp.top=top;
1016         bn_correct_top(&tmp);
1017         if (ret)
1018                 {
1019                 if (!BN_copy(rr,&tmp)) ret=0;
1020                 goto err; /* non-zero ret means it's not error */
1021                 }
1022         }
1023     else
1024 #endif
1025         {
1026         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, 0, numPowers)) goto err;
1027         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&am,  top, powerbuf, 1, numPowers)) goto err;
1028
1029         /* If the window size is greater than 1, then calculate
1030          * val[i=2..2^winsize-1]. Powers are computed as a*a^(i-1)
1031          * (even powers could instead be computed as (a^(i/2))^2
1032          * to use the slight performance advantage of sqr over mul).
1033          */
1034         if (window > 1)
1035                 {
1036                 if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&am,&am,mont,ctx))      goto err;
1037                 if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, 2, numPowers)) goto err;
1038                 for (i=3; i<numPowers; i++)
1039                         {
1040                         /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
1041                         if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&am,&tmp,mont,ctx))
1042                                 goto err;
1043                         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, i, numPowers)) goto err;
1044                         }
1045                 }
1046
1047         bits--;
1048         for (wvalue=0, i=bits%window; i>=0; i--,bits--)
1049                 wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
1050         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(&tmp,top,powerbuf,wvalue,numPowers)) goto err;
1051
1052         /* Scan the exponent one window at a time starting from the most
1053          * significant bits.
1054          */
1055         while (bits >= 0)
1056                 {
1057                 wvalue=0; /* The 'value' of the window */
1058
1059                 /* Scan the window, squaring the result as we go */
1060                 for (i=0; i<window; i++,bits--)
1061                         {
1062                         if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&tmp,&tmp,mont,ctx))    goto err;
1063                         wvalue = (wvalue<<1)+BN_is_bit_set(p,bits);
1064                         }
1065
1066                 /* Fetch the appropriate pre-computed value from the pre-buf */
1067                 if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(&am, top, powerbuf, wvalue, numPowers)) goto err;
1068
1069                 /* Multiply the result into the intermediate result */
1070                 if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp,&tmp,&am,mont,ctx)) goto err;
1071                 }
1072         }
1073
1074         /* Convert the final result from montgomery to standard format */
1075 #if defined(SPARC_T4_MONT)
1076         if (OPENSSL_sparcv9cap_P[0]&(SPARCV9_VIS3|SPARCV9_PREFER_FPU))
1077                 {
1078                 am.d[0] = 1;    /* borrow am */
1079                 for (i=1;i<top;i++) am.d[i] = 0;
1080                 if (!BN_mod_mul_montgomery(rr,&tmp,&am,mont,ctx)) goto err;
1081                 }
1082         else
1083 #endif
1084         if (!BN_from_montgomery(rr,&tmp,mont,ctx)) goto err;
1085         ret=1;
1086 err:
1087         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
1088         if (powerbuf!=NULL)
1089                 {
1090                 OPENSSL_cleanse(powerbuf,powerbufLen);
1091                 if (powerbufFree) OPENSSL_free(powerbufFree);
1092                 }
1093         BN_CTX_end(ctx);
1094         return(ret);
1095         }
1096
1097 int BN_mod_exp_mont_word(BIGNUM *rr, BN_ULONG a, const BIGNUM *p,
1098                          const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
1099         {
1100         BN_MONT_CTX *mont = NULL;
1101         int b, bits, ret=0;
1102         int r_is_one;
1103         BN_ULONG w, next_w;
1104         BIGNUM *d, *r, *t;
1105         BIGNUM *swap_tmp;
1106 #define BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m) \
1107                 (BN_mul_word(r, (w)) && \
1108                 (/* BN_ucmp(r, (m)) < 0 ? 1 :*/  \
1109                         (BN_mod(t, r, m, ctx) && (swap_tmp = r, r = t, t = swap_tmp, 1))))
1110                 /* BN_MOD_MUL_WORD is only used with 'w' large,
1111                  * so the BN_ucmp test is probably more overhead
1112                  * than always using BN_mod (which uses BN_copy if
1113                  * a similar test returns true). */
1114                 /* We can use BN_mod and do not need BN_nnmod because our
1115                  * accumulator is never negative (the result of BN_mod does
1116                  * not depend on the sign of the modulus).
1117                  */
1118 #define BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont) \
1119                 (BN_set_word(r, (w)) && BN_to_montgomery(r, r, (mont), ctx))
1120
1121         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
1122                 {
1123                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
1124                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
1125                 return -1;
1126                 }
1127
1128         bn_check_top(p);
1129         bn_check_top(m);
1130
1131         if (!BN_is_odd(m))
1132                 {
1133                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD,BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
1134                 return(0);
1135                 }
1136         if (m->top == 1)
1137                 a %= m->d[0]; /* make sure that 'a' is reduced */
1138
1139         bits = BN_num_bits(p);
1140         if (bits == 0)
1141                 {
1142                 /* x**0 mod 1 is still zero. */
1143                 if (BN_is_one(m))
1144                         {
1145                         ret = 1;
1146                         BN_zero(rr);
1147                         }
1148                 else
1149                         ret = BN_one(rr);
1150                 return ret;
1151                 }
1152         if (a == 0)
1153                 {
1154                 BN_zero(rr);
1155                 ret = 1;
1156                 return ret;
1157                 }
1158
1159         BN_CTX_start(ctx);
1160         d = BN_CTX_get(ctx);
1161         r = BN_CTX_get(ctx);
1162         t = BN_CTX_get(ctx);
1163         if (d == NULL || r == NULL || t == NULL) goto err;
1164
1165         if (in_mont != NULL)
1166                 mont=in_mont;
1167         else
1168                 {
1169                 if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL) goto err;
1170                 if (!BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx)) goto err;
1171                 }
1172
1173         r_is_one = 1; /* except for Montgomery factor */
1174
1175         /* bits-1 >= 0 */
1176
1177         /* The result is accumulated in the product r*w. */
1178         w = a; /* bit 'bits-1' of 'p' is always set */
1179         for (b = bits-2; b >= 0; b--)
1180                 {
1181                 /* First, square r*w. */
1182                 next_w = w*w;
1183                 if ((next_w/w) != w) /* overflow */
1184                         {
1185                         if (r_is_one)
1186                                 {
1187                                 if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont)) goto err;
1188                                 r_is_one = 0;
1189                                 }
1190                         else
1191                                 {
1192                                 if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m)) goto err;
1193                                 }
1194                         next_w = 1;
1195                         }
1196                 w = next_w;
1197                 if (!r_is_one)
1198                         {
1199                         if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, r, mont, ctx)) goto err;
1200                         }
1201
1202                 /* Second, multiply r*w by 'a' if exponent bit is set. */
1203                 if (BN_is_bit_set(p, b))
1204                         {
1205                         next_w = w*a;
1206                         if ((next_w/a) != w) /* overflow */
1207                                 {
1208                                 if (r_is_one)
1209                                         {
1210                                         if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont)) goto err;
1211                                         r_is_one = 0;
1212                                         }
1213                                 else
1214                                         {
1215                                         if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m)) goto err;
1216                                         }
1217                                 next_w = a;
1218                                 }
1219                         w = next_w;
1220                         }
1221                 }
1222
1223         /* Finally, set r:=r*w. */
1224         if (w != 1)
1225                 {
1226                 if (r_is_one)
1227                         {
1228                         if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont)) goto err;
1229                         r_is_one = 0;
1230                         }
1231                 else
1232                         {
1233                         if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m)) goto err;
1234                         }
1235                 }
1236
1237         if (r_is_one) /* can happen only if a == 1*/
1238                 {
1239                 if (!BN_one(rr)) goto err;
1240                 }
1241         else
1242                 {
1243                 if (!BN_from_montgomery(rr, r, mont, ctx)) goto err;
1244                 }
1245         ret = 1;
1246 err:
1247         if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL)) BN_MONT_CTX_free(mont);
1248         BN_CTX_end(ctx);
1249         bn_check_top(rr);
1250         return(ret);
1251         }
1252
1253
1254 /* The old fallback, simple version :-) */
1255 int BN_mod_exp_simple(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
1256                 const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx)
1257         {
1258         int i,j,bits,ret=0,wstart,wend,window,wvalue;
1259         int start=1;
1260         BIGNUM *d;
1261         /* Table of variables obtained from 'ctx' */
1262         BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
1263
1264         if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0)
1265                 {
1266                 /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
1267                 BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_SIMPLE,ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
1268                 return -1;
1269                 }
1270
1271         bits=BN_num_bits(p);
1272
1273         if (bits == 0)
1274                 {
1275                 ret = BN_one(r);
1276                 return ret;
1277                 }
1278
1279         BN_CTX_start(ctx);
1280         d = BN_CTX_get(ctx);
1281         val[0] = BN_CTX_get(ctx);
1282         if(!d || !val[0]) goto err;
1283
1284         if (!BN_nnmod(val[0],a,m,ctx)) goto err;                /* 1 */
1285         if (BN_is_zero(val[0]))
1286                 {
1287                 BN_zero(r);
1288                 ret = 1;
1289                 goto err;
1290                 }
1291
1292         window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
1293         if (window > 1)
1294                 {
1295                 if (!BN_mod_mul(d,val[0],val[0],m,ctx))
1296                         goto err;                               /* 2 */
1297                 j=1<<(window-1);
1298                 for (i=1; i<j; i++)
1299                         {
1300                         if(((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
1301                                         !BN_mod_mul(val[i],val[i-1],d,m,ctx))
1302                                 goto err;
1303                         }
1304                 }
1305
1306         start=1;        /* This is used to avoid multiplication etc
1307                          * when there is only the value '1' in the
1308                          * buffer. */
1309         wvalue=0;       /* The 'value' of the window */
1310         wstart=bits-1;  /* The top bit of the window */
1311         wend=0;         /* The bottom bit of the window */
1312
1313         if (!BN_one(r)) goto err;
1314
1315         for (;;)
1316                 {
1317                 if (BN_is_bit_set(p,wstart) == 0)
1318                         {
1319                         if (!start)
1320                                 if (!BN_mod_mul(r,r,r,m,ctx))
1321                                 goto err;
1322                         if (wstart == 0) break;
1323                         wstart--;
1324                         continue;
1325                         }
1326                 /* We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out
1327                  * how bit a window to do.  To do this we need to scan
1328                  * forward until the last set bit before the end of the
1329                  * window */
1330                 j=wstart;
1331                 wvalue=1;
1332                 wend=0;
1333                 for (i=1; i<window; i++)
1334                         {
1335                         if (wstart-i < 0) break;
1336                         if (BN_is_bit_set(p,wstart-i))
1337                                 {
1338                                 wvalue<<=(i-wend);
1339                                 wvalue|=1;
1340                                 wend=i;
1341                                 }
1342                         }
1343
1344                 /* wend is the size of the current window */
1345                 j=wend+1;
1346                 /* add the 'bytes above' */
1347                 if (!start)
1348                         for (i=0; i<j; i++)
1349                                 {
1350                                 if (!BN_mod_mul(r,r,r,m,ctx))
1351                                         goto err;
1352                                 }
1353
1354                 /* wvalue will be an odd number < 2^window */
1355                 if (!BN_mod_mul(r,r,val[wvalue>>1],m,ctx))
1356                         goto err;
1357
1358                 /* move the 'window' down further */
1359                 wstart-=wend+1;
1360                 wvalue=0;
1361                 start=0;
1362                 if (wstart < 0) break;
1363                 }
1364         ret=1;
1365 err:
1366         BN_CTX_end(ctx);
1367         bn_check_top(r);
1368         return(ret);
1369         }