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 #include "cryptlib.h"
 113 #include "bn_lcl.h"
 114
 115 #include <stdlib.h>
 116 #ifdef _WIN32
 117 # include <malloc.h>
 118 # ifndef alloca
 119 #  define alloca _alloca
 120 # endif
 121 #elif defined(__GNUC__)
 122 # ifndef alloca
 123 #  define alloca(s) __builtin_alloca((s))
 124 # endif
 125 #elif defined(__sun)
 126 # include <alloca.h>
 127 #endif
 128
 129 #undef RSAZ_ENABLED
 130 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && \
 131         (defined(__x86_64) || defined(__x86_64__) || \
 132          defined(_M_AMD64) || defined(_M_X64))
 133 # include "rsaz_exp.h"
 134 # define RSAZ_ENABLED
 135 #endif
 136
 137 #undef SPARC_T4_MONT
 138 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (defined(__sparc__) || defined(__sparc))
 139 # include "sparc_arch.h"
 140 extern unsigned int OPENSSL_sparcv9cap_P[];
 141 # define SPARC_T4_MONT
 142 #endif
 143
 144 /* maximum precomputation table size for *variable* sliding windows */
 145 #define TABLE_SIZE      32
 146
 147 /* this one works - simple but works */
 148 int BN_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
 149 {
 150     int i, bits, ret = 0;
 151     BIGNUM *v, *rr;
 152
 153     if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0) {
 154         /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
 155         BNerr(BN_F_BN_EXP, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 156         return -1;
 157     }
 158
 159     BN_CTX_start(ctx);
 160     if ((r == a) || (r == p))
 161         rr = BN_CTX_get(ctx);
 162     else
 163         rr = r;
 164     v = BN_CTX_get(ctx);
 165     if (rr == NULL || v == NULL)
 166         goto err;
 167
 168     if (BN_copy(v, a) == NULL)
 169         goto err;
 170     bits = BN_num_bits(p);
 171
 172     if (BN_is_odd(p)) {
 173         if (BN_copy(rr, a) == NULL)
 174             goto err;
 175     } else {
 176         if (!BN_one(rr))
 177             goto err;
 178     }
 179
 180     for (i = 1; i < bits; i++) {
 181         if (!BN_sqr(v, v, ctx))
 182             goto err;
 183         if (BN_is_bit_set(p, i)) {
 184             if (!BN_mul(rr, rr, v, ctx))
 185                 goto err;
 186         }
 187     }
 188     if (r != rr)
 189         BN_copy(r, rr);
 190     ret = 1;
 191  err:
 192     BN_CTX_end(ctx);
 193     bn_check_top(r);
 194     return (ret);
 195 }
 196
 197 int BN_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, const BIGNUM *m,
 198                BN_CTX *ctx)
 199 {
 200     int ret;
 201
 202     bn_check_top(a);
 203     bn_check_top(p);
 204     bn_check_top(m);
 205
 206     /*-
 207      * For even modulus  m = 2^k*m_odd,  it might make sense to compute
 208      * a^p mod m_odd  and  a^p mod 2^k  separately (with Montgomery
 209      * exponentiation for the odd part), using appropriate exponent
 210      * reductions, and combine the results using the CRT.
 211      *
 212      * For now, we use Montgomery only if the modulus is odd; otherwise,
 213      * exponentiation using the reciprocal-based quick remaindering
 214      * algorithm is used.
 215      *
 216      * (Timing obtained with expspeed.c [computations  a^p mod m
 217      * where  a, p, m  are of the same length: 256, 512, 1024, 2048,
 218      * 4096, 8192 bits], compared to the running time of the
 219      * standard algorithm:
 220      *
 221      *   BN_mod_exp_mont   33 .. 40 %  [AMD K6-2, Linux, debug configuration]
 222      *                     55 .. 77 %  [UltraSparc processor, but
 223      *                                  debug-solaris-sparcv8-gcc conf.]
 224      *
 225      *   BN_mod_exp_recp   50 .. 70 %  [AMD K6-2, Linux, debug configuration]
 226      *                     62 .. 118 % [UltraSparc, debug-solaris-sparcv8-gcc]
 227      *
 228      * On the Sparc, BN_mod_exp_recp was faster than BN_mod_exp_mont
 229      * at 2048 and more bits, but at 512 and 1024 bits, it was
 230      * slower even than the standard algorithm!
 231      *
 232      * "Real" timings [linux-elf, solaris-sparcv9-gcc configurations]
 233      * should be obtained when the new Montgomery reduction code
 234      * has been integrated into OpenSSL.)
 235      */
 236
 237 #define MONT_MUL_MOD
 238 #define MONT_EXP_WORD
 239 #define RECP_MUL_MOD
 240
 241 #ifdef MONT_MUL_MOD
 242     /*
 243      * I have finally been able to take out this pre-condition of the top bit
 244      * being set.  It was caused by an error in BN_div with negatives.  There
 245      * was also another problem when for a^b%m a >= m.  eay 07-May-97
 246      */
 247     /* if ((m->d[m->top-1]&BN_TBIT) && BN_is_odd(m)) */
 248
 249     if (BN_is_odd(m)) {
 250 # ifdef MONT_EXP_WORD
 251         if (a->top == 1 && !a->neg
 252             && (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) == 0)) {
 253             BN_ULONG A = a->d[0];
 254             ret = BN_mod_exp_mont_word(r, A, p, m, ctx, NULL);
 255         } else
 256 # endif
 257             ret = BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, ctx, NULL);
 258     } else
 259 #endif
 260 #ifdef RECP_MUL_MOD
 261     {
 262         ret = BN_mod_exp_recp(r, a, p, m, ctx);
 263     }
 264 #else
 265     {
 266         ret = BN_mod_exp_simple(r, a, p, m, ctx);
 267     }
 268 #endif
 269
 270     bn_check_top(r);
 271     return (ret);
 272 }
 273
 274 int BN_mod_exp_recp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 275                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx)
 276 {
 277     int i, j, bits, ret = 0, wstart, wend, window, wvalue;
 278     int start = 1;
 279     BIGNUM *aa;
 280     /* Table of variables obtained from 'ctx' */
 281     BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
 282     BN_RECP_CTX recp;
 283
 284     if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0) {
 285         /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
 286         BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_RECP, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
 287         return -1;
 288     }
 289
 290     bits = BN_num_bits(p);
 291
 292     if (bits == 0) {
 293         ret = BN_one(r);
 294         return ret;
 295     }
 296
 297     BN_CTX_start(ctx);
 298     aa = BN_CTX_get(ctx);
 299     val[0] = BN_CTX_get(ctx);
 300     if (!aa || !val[0])
 301         goto err;
 302
 303     BN_RECP_CTX_init(&recp);
 304     if (m->neg) {
 305         /* ignore sign of 'm' */
 306         if (!BN_copy(aa, m))
 307             goto err;
 308         aa->neg = 0;
 309         if (BN_RECP_CTX_set(&recp, aa, ctx) <= 0)
 310             goto err;
 311     } else {
 312         if (BN_RECP_CTX_set(&recp, m, ctx) <= 0)
 313             goto err;
 314     }
 315
 316     if (!BN_nnmod(val[0], a, m, ctx))
 317         goto err;               /* 1 */
 318     if (BN_is_zero(val[0])) {
 319         BN_zero(r);
 320         ret = 1;
 321         goto err;
 322     }
 323
 324     window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
 325     if (window > 1) {
 326         if (!BN_mod_mul_reciprocal(aa, val[0], val[0], &recp, ctx))
 327             goto err;           /* 2 */
 328         j = 1 << (window - 1);
 329         for (i = 1; i < j; i++) {
 330             if (((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
 331                 !BN_mod_mul_reciprocal(val[i], val[i - 1], aa, &recp, ctx))
 332                 goto err;
 333         }
 334     }
 335
 336     start = 1;                  /* This is used to avoid multiplication etc
 337                                  * when there is only the value '1' in the
 338                                  * buffer. */
 339     wvalue = 0;                 /* The 'value' of the window */
 340     wstart = bits - 1;          /* The top bit of the window */
 341     wend = 0;                   /* The bottom bit of the window */
 342
 343     if (!BN_one(r))
 344         goto err;
 345
 346     for (;;) {
 347         if (BN_is_bit_set(p, wstart) == 0) {
 348             if (!start)
 349                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r, r, r, &recp, ctx))
 350                     goto err;
 351             if (wstart == 0)
 352                 break;
 353             wstart--;
 354             continue;
 355         }
 356         /*
 357          * We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out how bit
 358          * a window to do.  To do this we need to scan forward until the last
 359          * set bit before the end of the window
 360          */
 361         j = wstart;
 362         wvalue = 1;
 363         wend = 0;
 364         for (i = 1; i < window; i++) {
 365             if (wstart - i < 0)
 366                 break;
 367             if (BN_is_bit_set(p, wstart - i)) {
 368                 wvalue <<= (i - wend);
 369                 wvalue |= 1;
 370                 wend = i;
 371             }
 372         }
 373
 374         /* wend is the size of the current window */
 375         j = wend + 1;
 376         /* add the 'bytes above' */
 377         if (!start)
 378             for (i = 0; i < j; i++) {
 379                 if (!BN_mod_mul_reciprocal(r, r, r, &recp, ctx))
 380                     goto err;
 381             }
 382
 383         /* wvalue will be an odd number < 2^window */
 384         if (!BN_mod_mul_reciprocal(r, r, val[wvalue >> 1], &recp, ctx))
 385             goto err;
 386
 387         /* move the 'window' down further */
 388         wstart -= wend + 1;
 389         wvalue = 0;
 390         start = 0;
 391         if (wstart < 0)
 392             break;
 393     }
 394     ret = 1;
 395  err:
 396     BN_CTX_end(ctx);
 397     BN_RECP_CTX_free(&recp);
 398     bn_check_top(r);
 399     return (ret);
 400 }
 401
 402 int BN_mod_exp_mont(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 403                     const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
 404 {
 405     int i, j, bits, ret = 0, wstart, wend, window, wvalue;
 406     int start = 1;
 407     BIGNUM *d, *r;
 408     const BIGNUM *aa;
 409     /* Table of variables obtained from 'ctx' */
 410     BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
 411     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
 412
 413     if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0) {
 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         BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT, BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
 423         return (0);
 424     }
 425     bits = BN_num_bits(p);
 426     if (bits == 0) {
 427         ret = BN_one(rr);
 428         return ret;
 429     }
 430
 431     BN_CTX_start(ctx);
 432     d = BN_CTX_get(ctx);
 433     r = BN_CTX_get(ctx);
 434     val[0] = BN_CTX_get(ctx);
 435     if (!d || !r || !val[0])
 436         goto err;
 437
 438     /*
 439      * If this is not done, things will break in the montgomery part
 440      */
 441
 442     if (in_mont != NULL)
 443         mont = in_mont;
 444     else {
 445         if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL)
 446             goto err;
 447         if (!BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx))
 448             goto err;
 449     }
 450
 451     if (a->neg || BN_ucmp(a, m) >= 0) {
 452         if (!BN_nnmod(val[0], a, m, ctx))
 453             goto err;
 454         aa = val[0];
 455     } else
 456         aa = a;
 457     if (BN_is_zero(aa)) {
 458         BN_zero(rr);
 459         ret = 1;
 460         goto err;
 461     }
 462     if (!BN_to_montgomery(val[0], aa, mont, ctx))
 463         goto err;               /* 1 */
 464
 465     window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
 466     if (window > 1) {
 467         if (!BN_mod_mul_montgomery(d, val[0], val[0], mont, ctx))
 468             goto err;           /* 2 */
 469         j = 1 << (window - 1);
 470         for (i = 1; i < j; i++) {
 471             if (((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
 472                 !BN_mod_mul_montgomery(val[i], val[i - 1], d, mont, ctx))
 473                 goto err;
 474         }
 475     }
 476
 477     start = 1;                  /* This is used to avoid multiplication etc
 478                                  * when there is only the value '1' in the
 479                                  * buffer. */
 480     wvalue = 0;                 /* The 'value' of the window */
 481     wstart = bits - 1;          /* The top bit of the window */
 482     wend = 0;                   /* The bottom bit of the window */
 483
 484 #if 1                           /* by Shay Gueron's suggestion */
 485     j = m->top;                 /* borrow j */
 486     if (m->d[j - 1] & (((BN_ULONG)1) << (BN_BITS2 - 1))) {
 487         if (bn_wexpand(r, j) == NULL)
 488             goto err;
 489         /* 2^(top*BN_BITS2) - m */
 490         r->d[0] = (0 - m->d[0]) & BN_MASK2;
 491         for (i = 1; i < j; i++)
 492             r->d[i] = (~m->d[i]) & BN_MASK2;
 493         r->top = j;
 494         /*
 495          * Upper words will be zero if the corresponding words of 'm' were
 496          * 0xfff[...], so decrement r->top accordingly.
 497          */
 498         bn_correct_top(r);
 499     } else
 500 #endif
 501     if (!BN_to_montgomery(r, BN_value_one(), mont, ctx))
 502         goto err;
 503     for (;;) {
 504         if (BN_is_bit_set(p, wstart) == 0) {
 505             if (!start) {
 506                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, r, mont, ctx))
 507                     goto err;
 508             }
 509             if (wstart == 0)
 510                 break;
 511             wstart--;
 512             continue;
 513         }
 514         /*
 515          * We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out how bit
 516          * a window to do.  To do this we need to scan forward until the last
 517          * set bit before the end of the window
 518          */
 519         j = wstart;
 520         wvalue = 1;
 521         wend = 0;
 522         for (i = 1; i < window; i++) {
 523             if (wstart - i < 0)
 524                 break;
 525             if (BN_is_bit_set(p, wstart - i)) {
 526                 wvalue <<= (i - wend);
 527                 wvalue |= 1;
 528                 wend = i;
 529             }
 530         }
 531
 532         /* wend is the size of the current window */
 533         j = wend + 1;
 534         /* add the 'bytes above' */
 535         if (!start)
 536             for (i = 0; i < j; i++) {
 537                 if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, r, mont, ctx))
 538                     goto err;
 539             }
 540
 541         /* wvalue will be an odd number < 2^window */
 542         if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, val[wvalue >> 1], mont, ctx))
 543             goto err;
 544
 545         /* move the 'window' down further */
 546         wstart -= wend + 1;
 547         wvalue = 0;
 548         start = 0;
 549         if (wstart < 0)
 550             break;
 551     }
 552 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 553     if (OPENSSL_sparcv9cap_P[0] & (SPARCV9_VIS3 | SPARCV9_PREFER_FPU)) {
 554         j = mont->N.top;        /* borrow j */
 555         val[0]->d[0] = 1;       /* borrow val[0] */
 556         for (i = 1; i < j; i++)
 557             val[0]->d[i] = 0;
 558         val[0]->top = j;
 559         if (!BN_mod_mul_montgomery(rr, r, val[0], mont, ctx))
 560             goto err;
 561     } else
 562 #endif
 563     if (!BN_from_montgomery(rr, r, mont, ctx))
 564         goto err;
 565     ret = 1;
 566  err:
 567     if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL))
 568         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         ret = a->d[wordpos] & BN_MASK2;
 584         if (bitpos) {
 585             ret >>= bitpos;
 586             if (++wordpos < a->top)
 587                 ret |= a->d[wordpos] << (BN_BITS2 - bitpos);
 588         }
 589     }
 590
 591     return ret & BN_MASK2;
 592 }
 593 #endif
 594
 595 /*
 596  * BN_mod_exp_mont_consttime() stores the precomputed powers in a specific
 597  * layout so that accessing any of these table values shows the same access
 598  * pattern as far as cache lines are concerned.  The following functions are
 599  * used to transfer a BIGNUM from/to that table.
 600  */
 601
 602 static int MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(const BIGNUM *b, int top,
 603                                         unsigned char *buf, int idx,
 604                                         int width)
 605 {
 606     size_t i, j;
 607
 608     if (top > b->top)
 609         top = b->top;           /* this works because 'buf' is explicitly
 610                                  * zeroed */
 611     for (i = 0, j = idx; i < top * sizeof b->d[0]; i++, j += width) {
 612         buf[j] = ((unsigned char *)b->d)[i];
 613     }
 614
 615     return 1;
 616 }
 617
 618 static int MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF(BIGNUM *b, int top,
 619                                           unsigned char *buf, int idx,
 620                                           int width)
 621 {
 622     size_t i, j;
 623
 624     if (bn_wexpand(b, top) == NULL)
 625         return 0;
 626
 627     for (i = 0, j = idx; i < top * sizeof b->d[0]; i++, j += width) {
 628         ((unsigned char *)b->d)[i] = buf[j];
 629     }
 630
 631     b->top = top;
 632     bn_correct_top(b);
 633     return 1;
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Given a pointer value, compute the next address that is a cache line
 638  * multiple.
 639  */
 640 #define MOD_EXP_CTIME_ALIGN(x_) \
 641         ((unsigned char*)(x_) + (MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH - (((size_t)(x_)) & (MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_MASK))))
 642
 643 /*
 644  * This variant of BN_mod_exp_mont() uses fixed windows and the special
 645  * precomputation memory layout to limit data-dependency to a minimum to
 646  * protect secret exponents (cf. the hyper-threading timing attacks pointed
 647  * out by Colin Percival,
 648  * http://www.daemong-consideredperthreading-considered-harmful/)
 649  */
 650 int BN_mod_exp_mont_consttime(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
 651                               const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
 652                               BN_MONT_CTX *in_mont)
 653 {
 654     int i, bits, ret = 0, window, wvalue;
 655     int top;
 656     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
 657
 658     int numPowers;
 659     unsigned char *powerbufFree = NULL;
 660     int powerbufLen = 0;
 661     unsigned char *powerbuf = NULL;
 662     BIGNUM tmp, am;
 663 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 664     unsigned int t4 = 0;
 665 #endif
 666
 667     bn_check_top(a);
 668     bn_check_top(p);
 669     bn_check_top(m);
 670
 671     top = m->top;
 672
 673     if (!(m->d[0] & 1)) {
 674         BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_CONSTTIME, BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
 675         return (0);
 676     }
 677     bits = BN_num_bits(p);
 678     if (bits == 0) {
 679         ret = BN_one(rr);
 680         return ret;
 681     }
 682
 683     BN_CTX_start(ctx);
 684
 685     /*
 686      * Allocate a montgomery context if it was not supplied by the caller. If
 687      * this is not done, things will break in the montgomery part.
 688      */
 689     if (in_mont != NULL)
 690         mont = in_mont;
 691     else {
 692         if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL)
 693             goto err;
 694         if (!BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx))
 695             goto err;
 696     }
 697
 698 #ifdef RSAZ_ENABLED
 699     /*
 700      * If the size of the operands allow it, perform the optimized
 701      * RSAZ exponentiation. For further information see
 702      * crypto/bn/rsaz_exp.c and accompanying assembly modules.
 703      */
 704     if ((16 == a->top) && (16 == p->top) && (BN_num_bits(m) == 1024)
 705         && rsaz_avx2_eligible()) {
 706         if (NULL == bn_wexpand(rr, 16))
 707             goto err;
 708         RSAZ_1024_mod_exp_avx2(rr->d, a->d, p->d, m->d, mont->RR.d,
 709                                mont->n0[0]);
 710         rr->top = 16;
 711         rr->neg = 0;
 712         bn_correct_top(rr);
 713         ret = 1;
 714         goto err;
 715     } else if ((8 == a->top) && (8 == p->top) && (BN_num_bits(m) == 512)) {
 716         if (NULL == bn_wexpand(rr, 8))
 717             goto err;
 718         RSAZ_512_mod_exp(rr->d, a->d, p->d, m->d, mont->n0[0], mont->RR.d);
 719         rr->top = 8;
 720         rr->neg = 0;
 721         bn_correct_top(rr);
 722         ret = 1;
 723         goto err;
 724     }
 725 #endif
 726
 727     /* Get the window size to use with size of p. */
 728     window = BN_window_bits_for_ctime_exponent_size(bits);
 729 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 730     if (window >= 5 && (top & 15) == 0 && top <= 64 &&
 731         (OPENSSL_sparcv9cap_P[1] & (CFR_MONTMUL | CFR_MONTSQR)) ==
 732         (CFR_MONTMUL | CFR_MONTSQR) && (t4 = OPENSSL_sparcv9cap_P[0]))
 733         window = 5;
 734     else
 735 #endif
 736 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT5)
 737     if (window >= 5) {
 738         window = 5;             /* ~5% improvement for RSA2048 sign, and even
 739                                  * for RSA4096 */
 740         if ((top & 7) == 0)
 741             powerbufLen += 2 * top * sizeof(m->d[0]);
 742     }
 743 #endif
 744     (void)0;
 745
 746     /*
 747      * Allocate a buffer large enough to hold all of the pre-computed powers
 748      * of am, am itself and tmp.
 749      */
 750     numPowers = 1 << window;
 751     powerbufLen += sizeof(m->d[0]) * (top * numPowers +
 752                                       ((2 * top) >
 753                                        numPowers ? (2 * top) : numPowers));
 754 #ifdef alloca
 755     if (powerbufLen < 3072)
 756         powerbufFree =
 757             alloca(powerbufLen + MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH);
 758     else
 759 #endif
 760         if ((powerbufFree =
 761              (unsigned char *)OPENSSL_malloc(powerbufLen +
 762                                              MOD_EXP_CTIME_MIN_CACHE_LINE_WIDTH))
 763             == NULL)
 764         goto err;
 765
 766     powerbuf = MOD_EXP_CTIME_ALIGN(powerbufFree);
 767     memset(powerbuf, 0, powerbufLen);
 768
 769 #ifdef alloca
 770     if (powerbufLen < 3072)
 771         powerbufFree = NULL;
 772 #endif
 773
 774     /* lay down tmp and am right after powers table */
 775     tmp.d = (BN_ULONG *)(powerbuf + sizeof(m->d[0]) * top * numPowers);
 776     am.d = tmp.d + top;
 777     tmp.top = am.top = 0;
 778     tmp.dmax = am.dmax = top;
 779     tmp.neg = am.neg = 0;
 780     tmp.flags = am.flags = BN_FLG_STATIC_DATA;
 781
 782     /* prepare a^0 in Montgomery domain */
 783 #if 1                           /* by Shay Gueron's suggestion */
 784     if (m->d[top - 1] & (((BN_ULONG)1) << (BN_BITS2 - 1))) {
 785         /* 2^(top*BN_BITS2) - m */
 786         tmp.d[0] = (0 - m->d[0]) & BN_MASK2;
 787         for (i = 1; i < top; i++)
 788             tmp.d[i] = (~m->d[i]) & BN_MASK2;
 789         tmp.top = top;
 790     } else
 791 #endif
 792     if (!BN_to_montgomery(&tmp, BN_value_one(), mont, ctx))
 793         goto err;
 794
 795     /* prepare a^1 in Montgomery domain */
 796     if (a->neg || BN_ucmp(a, m) >= 0) {
 797         if (!BN_mod(&am, a, m, ctx))
 798             goto err;
 799         if (!BN_to_montgomery(&am, &am, mont, ctx))
 800             goto err;
 801     } else if (!BN_to_montgomery(&am, a, mont, ctx))
 802         goto err;
 803
 804 #if defined(SPARC_T4_MONT)
 805     if (t4) {
 806         typedef int (*bn_pwr5_mont_f) (BN_ULONG *tp, const BN_ULONG *np,
 807                                        const BN_ULONG *n0, const void *table,
 808                                        int power, int bits);
 809         int bn_pwr5_mont_t4_8(BN_ULONG *tp, const BN_ULONG *np,
 810                               const BN_ULONG *n0, const void *table,
 811                               int power, int bits);
 812         int bn_pwr5_mont_t4_16(BN_ULONG *tp, const BN_ULONG *np,
 813                                const BN_ULONG *n0, const void *table,
 814                                int power, int bits);
 815         int bn_pwr5_mont_t4_24(BN_ULONG *tp, const BN_ULONG *np,
 816                                const BN_ULONG *n0, const void *table,
 817                                int power, int bits);
 818         int bn_pwr5_mont_t4_32(BN_ULONG *tp, const BN_ULONG *np,
 819                                const BN_ULONG *n0, const void *table,
 820                                int power, int bits);
 821         static const bn_pwr5_mont_f pwr5_funcs[4] = {
 822             bn_pwr5_mont_t4_8, bn_pwr5_mont_t4_16,
 823             bn_pwr5_mont_t4_24, bn_pwr5_mont_t4_32
 824         };
 825         bn_pwr5_mont_f pwr5_worker = pwr5_funcs[top / 16 - 1];
 826
 827         typedef int (*bn_mul_mont_f) (BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 828                                       const void *bp, const BN_ULONG *np,
 829                                       const BN_ULONG *n0);
 830         int bn_mul_mont_t4_8(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const void *bp,
 831                              const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0);
 832         int bn_mul_mont_t4_16(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 833                               const void *bp, const BN_ULONG *np,
 834                               const BN_ULONG *n0);
 835         int bn_mul_mont_t4_24(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 836                               const void *bp, const BN_ULONG *np,
 837                               const BN_ULONG *n0);
 838         int bn_mul_mont_t4_32(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 839                               const void *bp, const BN_ULONG *np,
 840                               const BN_ULONG *n0);
 841         static const bn_mul_mont_f mul_funcs[4] = {
 842             bn_mul_mont_t4_8, bn_mul_mont_t4_16,
 843             bn_mul_mont_t4_24, bn_mul_mont_t4_32
 844         };
 845         bn_mul_mont_f mul_worker = mul_funcs[top / 16 - 1];
 846
 847         void bn_mul_mont_vis3(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 848                               const void *bp, const BN_ULONG *np,
 849                               const BN_ULONG *n0, int num);
 850         void bn_mul_mont_t4(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 851                             const void *bp, const BN_ULONG *np,
 852                             const BN_ULONG *n0, int num);
 853         void bn_mul_mont_gather5_t4(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 854                                     const void *table, const BN_ULONG *np,
 855                                     const BN_ULONG *n0, int num, int power);
 856         void bn_flip_n_scatter5_t4(const BN_ULONG *inp, size_t num,
 857                                    void *table, size_t power);
 858         void bn_gather5_t4(BN_ULONG *out, size_t num,
 859                            void *table, size_t power);
 860         void bn_flip_t4(BN_ULONG *dst, BN_ULONG *src, size_t num);
 861
 862         BN_ULONG *np = mont->N.d, *n0 = mont->n0;
 863         int stride = 5 * (6 - (top / 16 - 1)); /* multiple of 5, but less
 864                                                 * than 32 */
 865
 866         /*
 867          * BN_to_montgomery can contaminate words above .top [in
 868          * BN_DEBUG[_DEBUG] build]...
 869          */
 870         for (i = am.top; i < top; i++)
 871             am.d[i] = 0;
 872         for (i = tmp.top; i < top; i++)
 873             tmp.d[i] = 0;
 874
 875         bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d, top, powerbuf, 0);
 876         bn_flip_n_scatter5_t4(am.d, top, powerbuf, 1);
 877         if (!(*mul_worker) (tmp.d, am.d, am.d, np, n0) &&
 878             !(*mul_worker) (tmp.d, am.d, am.d, np, n0))
 879             bn_mul_mont_vis3(tmp.d, am.d, am.d, np, n0, top);
 880         bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d, top, powerbuf, 2);
 881
 882         for (i = 3; i < 32; i++) {
 883             /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
 884             if (!(*mul_worker) (tmp.d, tmp.d, am.d, np, n0) &&
 885                 !(*mul_worker) (tmp.d, tmp.d, am.d, np, n0))
 886                 bn_mul_mont_vis3(tmp.d, tmp.d, am.d, np, n0, top);
 887             bn_flip_n_scatter5_t4(tmp.d, top, powerbuf, i);
 888         }
 889
 890         /* switch to 64-bit domain */
 891         np = alloca(top * sizeof(BN_ULONG));
 892         top /= 2;
 893         bn_flip_t4(np, mont->N.d, top);
 894
 895         bits--;
 896         for (wvalue = 0, i = bits % 5; i >= 0; i--, bits--)
 897             wvalue = (wvalue << 1) + BN_is_bit_set(p, bits);
 898         bn_gather5_t4(tmp.d, top, powerbuf, wvalue);
 899
 900         /*
 901          * Scan the exponent one window at a time starting from the most
 902          * significant bits.
 903          */
 904         while (bits >= 0) {
 905             if (bits < stride)
 906                 stride = bits + 1;
 907             bits -= stride;
 908             wvalue = bn_get_bits(p, bits + 1);
 909
 910             if ((*pwr5_worker) (tmp.d, np, n0, powerbuf, wvalue, stride))
 911                 continue;
 912             /* retry once and fall back */
 913             if ((*pwr5_worker) (tmp.d, np, n0, powerbuf, wvalue, stride))
 914                 continue;
 915
 916             bits += stride - 5;
 917             wvalue >>= stride - 5;
 918             wvalue &= 31;
 919             bn_mul_mont_t4(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
 920             bn_mul_mont_t4(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
 921             bn_mul_mont_t4(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
 922             bn_mul_mont_t4(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
 923             bn_mul_mont_t4(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
 924             bn_mul_mont_gather5_t4(tmp.d, tmp.d, powerbuf, np, n0, top,
 925                                    wvalue);
 926         }
 927
 928         bn_flip_t4(tmp.d, tmp.d, top);
 929         top *= 2;
 930         /* back to 32-bit domain */
 931         tmp.top = top;
 932         bn_correct_top(&tmp);
 933         OPENSSL_cleanse(np, top * sizeof(BN_ULONG));
 934     } else
 935 #endif
 936 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT5)
 937     if (window == 5 && top > 1) {
 938         /*
 939          * This optimization uses ideas from http://eprint.iacr.org/2011/239,
 940          * specifically optimization of cache-timing attack countermeasures
 941          * and pre-computation optimization.
 942          */
 943
 944         /*
 945          * Dedicated window==4 case improves 512-bit RSA sign by ~15%, but as
 946          * 512-bit RSA is hardly relevant, we omit it to spare size...
 947          */
 948         void bn_mul_mont_gather5(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 949                                  const void *table, const BN_ULONG *np,
 950                                  const BN_ULONG *n0, int num, int power);
 951         void bn_scatter5(const BN_ULONG *inp, size_t num,
 952                          void *table, size_t power);
 953         void bn_gather5(BN_ULONG *out, size_t num, void *table, size_t power);
 954         void bn_power5(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 955                        const void *table, const BN_ULONG *np,
 956                        const BN_ULONG *n0, int num, int power);
 957         int bn_get_bits5(const BN_ULONG *ap, int off);
 958         int bn_from_montgomery(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
 959                                const BN_ULONG *not_used, const BN_ULONG *np,
 960                                const BN_ULONG *n0, int num);
 961
 962         BN_ULONG *np = mont->N.d, *n0 = mont->n0, *np2;
 963
 964         /*
 965          * BN_to_montgomery can contaminate words above .top [in
 966          * BN_DEBUG[_DEBUG] build]...
 967          */
 968         for (i = am.top; i < top; i++)
 969             am.d[i] = 0;
 970         for (i = tmp.top; i < top; i++)
 971             tmp.d[i] = 0;
 972
 973         if (top & 7)
 974             np2 = np;
 975         else
 976             for (np2 = am.d + top, i = 0; i < top; i++)
 977                 np2[2 * i] = np[i];
 978
 979         bn_scatter5(tmp.d, top, powerbuf, 0);
 980         bn_scatter5(am.d, am.top, powerbuf, 1);
 981         bn_mul_mont(tmp.d, am.d, am.d, np, n0, top);
 982         bn_scatter5(tmp.d, top, powerbuf, 2);
 983
 984 # if 0
 985         for (i = 3; i < 32; i++) {
 986             /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
 987             bn_mul_mont_gather5(tmp.d, am.d, powerbuf, np2, n0, top, i - 1);
 988             bn_scatter5(tmp.d, top, powerbuf, i);
 989         }
 990 # else
 991         /* same as above, but uses squaring for 1/2 of operations */
 992         for (i = 4; i < 32; i *= 2) {
 993             bn_mul_mont(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
 994             bn_scatter5(tmp.d, top, powerbuf, i);
 995         }
 996         for (i = 3; i < 8; i += 2) {
 997             int j;
 998             bn_mul_mont_gather5(tmp.d, am.d, powerbuf, np2, n0, top, i - 1);
 999             bn_scatter5(tmp.d, top, powerbuf, i);
1000             for (j = 2 * i; j < 32; j *= 2) {
1001                 bn_mul_mont(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
1002                 bn_scatter5(tmp.d, top, powerbuf, j);
1003             }
1004         }
1005         for (; i < 16; i += 2) {
1006             bn_mul_mont_gather5(tmp.d, am.d, powerbuf, np2, n0, top, i - 1);
1007             bn_scatter5(tmp.d, top, powerbuf, i);
1008             bn_mul_mont(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
1009             bn_scatter5(tmp.d, top, powerbuf, 2 * i);
1010         }
1011         for (; i < 32; i += 2) {
1012             bn_mul_mont_gather5(tmp.d, am.d, powerbuf, np2, n0, top, i - 1);
1013             bn_scatter5(tmp.d, top, powerbuf, i);
1014         }
1015 # endif
1016         bits--;
1017         for (wvalue = 0, i = bits % 5; i >= 0; i--, bits--)
1018             wvalue = (wvalue << 1) + BN_is_bit_set(p, bits);
1019         bn_gather5(tmp.d, top, powerbuf, wvalue);
1020
1021         /*
1022          * Scan the exponent one window at a time starting from the most
1023          * significant bits.
1024          */
1025         if (top & 7)
1026             while (bits >= 0) {
1027                 for (wvalue = 0, i = 0; i < 5; i++, bits--)
1028                     wvalue = (wvalue << 1) + BN_is_bit_set(p, bits);
1029
1030                 bn_mul_mont(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
1031                 bn_mul_mont(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
1032                 bn_mul_mont(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
1033                 bn_mul_mont(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
1034                 bn_mul_mont(tmp.d, tmp.d, tmp.d, np, n0, top);
1035                 bn_mul_mont_gather5(tmp.d, tmp.d, powerbuf, np, n0, top,
1036                                     wvalue);
1037         } else {
1038             while (bits >= 0) {
1039                 wvalue = bn_get_bits5(p->d, bits - 4);
1040                 bits -= 5;
1041                 bn_power5(tmp.d, tmp.d, powerbuf, np2, n0, top, wvalue);
1042             }
1043         }
1044
1045         ret = bn_from_montgomery(tmp.d, tmp.d, NULL, np2, n0, top);
1046         tmp.top = top;
1047         bn_correct_top(&tmp);
1048         if (ret) {
1049             if (!BN_copy(rr, &tmp))
1050                 ret = 0;
1051             goto err;           /* non-zero ret means it's not error */
1052         }
1053     } else
1054 #endif
1055     {
1056         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&tmp, top, powerbuf, 0, numPowers))
1057             goto err;
1058         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF(&am, top, powerbuf, 1, numPowers))
1059             goto err;
1060
1061         /*
1062          * If the window size is greater than 1, then calculate
1063          * val[i=2..2^winsize-1]. Powers are computed as a*a^(i-1) (even
1064          * powers could instead be computed as (a^(i/2))^2 to use the slight
1065          * performance advantage of sqr over mul).
1066          */
1067         if (window > 1) {
1068             if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp, &am, &am, mont, ctx))
1069                 goto err;
1070             if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF
1071                 (&tmp, top, powerbuf, 2, numPowers))
1072                 goto err;
1073             for (i = 3; i < numPowers; i++) {
1074                 /* Calculate a^i = a^(i-1) * a */
1075                 if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp, &am, &tmp, mont, ctx))
1076                     goto err;
1077                 if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_TO_PREBUF
1078                     (&tmp, top, powerbuf, i, numPowers))
1079                     goto err;
1080             }
1081         }
1082
1083         bits--;
1084         for (wvalue = 0, i = bits % window; i >= 0; i--, bits--)
1085             wvalue = (wvalue << 1) + BN_is_bit_set(p, bits);
1086         if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF
1087             (&tmp, top, powerbuf, wvalue, numPowers))
1088             goto err;
1089
1090         /*
1091          * Scan the exponent one window at a time starting from the most
1092          * significant bits.
1093          */
1094         while (bits >= 0) {
1095             wvalue = 0;         /* The 'value' of the window */
1096
1097             /* Scan the window, squaring the result as we go */
1098             for (i = 0; i < window; i++, bits--) {
1099                 if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp, &tmp, &tmp, mont, ctx))
1100                     goto err;
1101                 wvalue = (wvalue << 1) + BN_is_bit_set(p, bits);
1102             }
1103
1104             /*
1105              * Fetch the appropriate pre-computed value from the pre-buf
1106              */
1107             if (!MOD_EXP_CTIME_COPY_FROM_PREBUF
1108                 (&am, top, powerbuf, wvalue, numPowers))
1109                 goto err;
1110
1111             /* Multiply the result into the intermediate result */
1112             if (!BN_mod_mul_montgomery(&tmp, &tmp, &am, mont, ctx))
1113                 goto err;
1114         }
1115     }
1116
1117     /* Convert the final result from montgomery to standard format */
1118 #if defined(SPARC_T4_MONT)
1119     if (OPENSSL_sparcv9cap_P[0] & (SPARCV9_VIS3 | SPARCV9_PREFER_FPU)) {
1120         am.d[0] = 1;            /* borrow am */
1121         for (i = 1; i < top; i++)
1122             am.d[i] = 0;
1123         if (!BN_mod_mul_montgomery(rr, &tmp, &am, mont, ctx))
1124             goto err;
1125     } else
1126 #endif
1127     if (!BN_from_montgomery(rr, &tmp, mont, ctx))
1128         goto err;
1129     ret = 1;
1130  err:
1131     if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL))
1132         BN_MONT_CTX_free(mont);
1133     if (powerbuf != NULL) {
1134         OPENSSL_cleanse(powerbuf, powerbufLen);
1135         if (powerbufFree)
1136             OPENSSL_free(powerbufFree);
1137     }
1138     BN_CTX_end(ctx);
1139     return (ret);
1140 }
1141
1142 int BN_mod_exp_mont_word(BIGNUM *rr, BN_ULONG a, const BIGNUM *p,
1143                          const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
1144 {
1145     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
1146     int b, bits, ret = 0;
1147     int r_is_one;
1148     BN_ULONG w, next_w;
1149     BIGNUM *d, *r, *t;
1150     BIGNUM *swap_tmp;
1151 #define BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m) \
1152                 (BN_mul_word(r, (w)) && \
1153                 (/* BN_ucmp(r, (m)) < 0 ? 1 :*/  \
1154                         (BN_mod(t, r, m, ctx) && (swap_tmp = r, r = t, t = swap_tmp, 1))))
1155     /*
1156      * BN_MOD_MUL_WORD is only used with 'w' large, so the BN_ucmp test is
1157      * probably more overhead than always using BN_mod (which uses BN_copy if
1158      * a similar test returns true).
1159      */
1160     /*
1161      * We can use BN_mod and do not need BN_nnmod because our accumulator is
1162      * never negative (the result of BN_mod does not depend on the sign of
1163      * the modulus).
1164      */
1165 #define BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont) \
1166                 (BN_set_word(r, (w)) && BN_to_montgomery(r, r, (mont), ctx))
1167
1168     if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0) {
1169         /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
1170         BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
1171         return -1;
1172     }
1173
1174     bn_check_top(p);
1175     bn_check_top(m);
1176
1177     if (!BN_is_odd(m)) {
1178         BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD, BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
1179         return (0);
1180     }
1181     if (m->top == 1)
1182         a %= m->d[0];           /* make sure that 'a' is reduced */
1183
1184     bits = BN_num_bits(p);
1185     if (bits == 0) {
1186         /* x**0 mod 1 is still zero. */
1187         if (BN_is_one(m)) {
1188             ret = 1;
1189             BN_zero(rr);
1190         } else
1191             ret = BN_one(rr);
1192         return ret;
1193     }
1194     if (a == 0) {
1195         BN_zero(rr);
1196         ret = 1;
1197         return ret;
1198     }
1199
1200     BN_CTX_start(ctx);
1201     d = BN_CTX_get(ctx);
1202     r = BN_CTX_get(ctx);
1203     t = BN_CTX_get(ctx);
1204     if (d == NULL || r == NULL || t == NULL)
1205         goto err;
1206
1207     if (in_mont != NULL)
1208         mont = in_mont;
1209     else {
1210         if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL)
1211             goto err;
1212         if (!BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx))
1213             goto err;
1214     }
1215
1216     r_is_one = 1;               /* except for Montgomery factor */
1217
1218     /* bits-1 >= 0 */
1219
1220     /* The result is accumulated in the product r*w. */
1221     w = a;                      /* bit 'bits-1' of 'p' is always set */
1222     for (b = bits - 2; b >= 0; b--) {
1223         /* First, square r*w. */
1224         next_w = w * w;
1225         if ((next_w / w) != w) { /* overflow */
1226             if (r_is_one) {
1227                 if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont))
1228                     goto err;
1229                 r_is_one = 0;
1230             } else {
1231                 if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m))
1232                     goto err;
1233             }
1234             next_w = 1;
1235         }
1236         w = next_w;
1237         if (!r_is_one) {
1238             if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, r, mont, ctx))
1239                 goto err;
1240         }
1241
1242         /* Second, multiply r*w by 'a' if exponent bit is set. */
1243         if (BN_is_bit_set(p, b)) {
1244             next_w = w * a;
1245             if ((next_w / a) != w) { /* overflow */
1246                 if (r_is_one) {
1247                     if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont))
1248                         goto err;
1249                     r_is_one = 0;
1250                 } else {
1251                     if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m))
1252                         goto err;
1253                 }
1254                 next_w = a;
1255             }
1256             w = next_w;
1257         }
1258     }
1259
1260     /* Finally, set r:=r*w. */
1261     if (w != 1) {
1262         if (r_is_one) {
1263             if (!BN_TO_MONTGOMERY_WORD(r, w, mont))
1264                 goto err;
1265             r_is_one = 0;
1266         } else {
1267             if (!BN_MOD_MUL_WORD(r, w, m))
1268                 goto err;
1269         }
1270     }
1271
1272     if (r_is_one) {             /* can happen only if a == 1 */
1273         if (!BN_one(rr))
1274             goto err;
1275     } else {
1276         if (!BN_from_montgomery(rr, r, mont, ctx))
1277             goto err;
1278     }
1279     ret = 1;
1280  err:
1281     if ((in_mont == NULL) && (mont != NULL))
1282         BN_MONT_CTX_free(mont);
1283     BN_CTX_end(ctx);
1284     bn_check_top(rr);
1285     return (ret);
1286 }
1287
1288 /* The old fallback, simple version :-) */
1289 int BN_mod_exp_simple(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
1290                       const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx)
1291 {
1292     int i, j, bits, ret = 0, wstart, wend, window, wvalue;
1293     int start = 1;
1294     BIGNUM *d;
1295     /* Table of variables obtained from 'ctx' */
1296     BIGNUM *val[TABLE_SIZE];
1297
1298     if (BN_get_flags(p, BN_FLG_CONSTTIME) != 0) {
1299         /* BN_FLG_CONSTTIME only supported by BN_mod_exp_mont() */
1300         BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP_SIMPLE, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
1301         return -1;
1302     }
1303
1304     bits = BN_num_bits(p);
1305
1306     if (bits == 0) {
1307         ret = BN_one(r);
1308         return ret;
1309     }
1310
1311     BN_CTX_start(ctx);
1312     d = BN_CTX_get(ctx);
1313     val[0] = BN_CTX_get(ctx);
1314     if (!d || !val[0])
1315         goto err;
1316
1317     if (!BN_nnmod(val[0], a, m, ctx))
1318         goto err;               /* 1 */
1319     if (BN_is_zero(val[0])) {
1320         BN_zero(r);
1321         ret = 1;
1322         goto err;
1323     }
1324
1325     window = BN_window_bits_for_exponent_size(bits);
1326     if (window > 1) {
1327         if (!BN_mod_mul(d, val[0], val[0], m, ctx))
1328             goto err;           /* 2 */
1329         j = 1 << (window - 1);
1330         for (i = 1; i < j; i++) {
1331             if (((val[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
1332                 !BN_mod_mul(val[i], val[i - 1], d, m, ctx))
1333                 goto err;
1334         }
1335     }
1336
1337     start = 1;                  /* This is used to avoid multiplication etc
1338                                  * when there is only the value '1' in the
1339                                  * buffer. */
1340     wvalue = 0;                 /* The 'value' of the window */
1341     wstart = bits - 1;          /* The top bit of the window */
1342     wend = 0;                   /* The bottom bit of the window */
1343
1344     if (!BN_one(r))
1345         goto err;
1346
1347     for (;;) {
1348         if (BN_is_bit_set(p, wstart) == 0) {
1349             if (!start)
1350                 if (!BN_mod_mul(r, r, r, m, ctx))
1351                     goto err;
1352             if (wstart == 0)
1353                 break;
1354             wstart--;
1355             continue;
1356         }
1357         /*
1358          * We now have wstart on a 'set' bit, we now need to work out how bit
1359          * a window to do.  To do this we need to scan forward until the last
1360          * set bit before the end of the window
1361          */
1362         j = wstart;
1363         wvalue = 1;
1364         wend = 0;
1365         for (i = 1; i < window; i++) {
1366             if (wstart - i < 0)
1367                 break;
1368             if (BN_is_bit_set(p, wstart - i)) {
1369                 wvalue <<= (i - wend);
1370                 wvalue |= 1;
1371                 wend = i;
1372             }
1373         }
1374
1375         /* wend is the size of the current window */
1376         j = wend + 1;
1377         /* add the 'bytes above' */
1378         if (!start)
1379             for (i = 0; i < j; i++) {
1380                 if (!BN_mod_mul(r, r, r, m, ctx))
1381                     goto err;
1382             }
1383
1384         /* wvalue will be an odd number < 2^window */
1385         if (!BN_mod_mul(r, r, val[wvalue >> 1], m, ctx))
1386             goto err;
1387
1388         /* move the 'window' down further */
1389         wstart -= wend + 1;
1390         wvalue = 0;
1391         start = 0;
1392         if (wstart < 0)
1393             break;
1394     }
1395     ret = 1;
1396  err:
1397     BN_CTX_end(ctx);
1398     bn_check_top(r);
1399     return (ret);
1400 }