crypto/bn/bn_exp2.c

   1 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   2  * All rights reserved.
   3  *
   4  * This package is an SSL implementation written
   5  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   6  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   7  *
   8  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
   9  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  10  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  11  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  12  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  13  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  14  *
  15  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  16  * the code are not to be removed.
  17  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  18  * as the author of the parts of the library used.
  19  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  20  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  21  *
  22  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  23  * modification, are permitted provided that the following conditions
  24  * are met:
  25  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  26  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  27  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  28  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  29  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  30  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  31  *    must display the following acknowledgement:
  32  *    "This product includes cryptographic software written by
  33  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  34  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  35  *    being used are not cryptographic related :-).
  36  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  37  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  38  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  39  *
  40  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  41  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  42  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  43  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  44  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  45  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  46  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  48  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  49  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  50  * SUCH DAMAGE.
  51  *
  52  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  53  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  54  * copied and put under another distribution licence
  55  * [including the GNU Public Licence.]
  56  */
  57 /* ====================================================================
  58  * Copyright (c) 1998-2000 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
  59  *
  60  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  61  * modification, are permitted provided that the following conditions
  62  * are met:
  63  *
  64  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  65  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  66  *
  67  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  68  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  69  *    the documentation and/or other materials provided with the
  70  *    distribution.
  71  *
  72  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  73  *    software must display the following acknowledgment:
  74  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  75  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
  76  *
  77  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  78  *    endorse or promote products derived from this software without
  79  *    prior written permission. For written permission, please contact
  80  *    openssl-core@openssl.org.
  81  *
  82  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  83  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  84  *    permission of the OpenSSL Project.
  85  *
  86  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  87  *    acknowledgment:
  88  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  89  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
  90  *
  91  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  92  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  93  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  94  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  95  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  96  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  97  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  98  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  99  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
 100  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
 101  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
 102  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 103  * ====================================================================
 104  *
 105  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
 106  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
 107  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
 108  *
 109  */
 110
 111 #include <stdio.h>
 112 #include "internal/cryptlib.h"
 113 #include "bn_lcl.h"
 114
 115 #define TABLE_SIZE      32
 116
 117 int BN_mod_exp2_mont(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a1, const BIGNUM *p1,
 118                      const BIGNUM *a2, const BIGNUM *p2, const BIGNUM *m,
 119                      BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont)
 120 {
 121     int i, j, bits, b, bits1, bits2, ret =
 122         0, wpos1, wpos2, window1, window2, wvalue1, wvalue2;
 123     int r_is_one = 1;
 124     BIGNUM *d, *r;
 125     const BIGNUM *a_mod_m;
 126     /* Tables of variables obtained from 'ctx' */
 127     BIGNUM *val1[TABLE_SIZE], *val2[TABLE_SIZE];
 128     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
 129
 130     bn_check_top(a1);
 131     bn_check_top(p1);
 132     bn_check_top(a2);
 133     bn_check_top(p2);
 134     bn_check_top(m);
 135
 136     if (!(m->d[0] & 1)) {
 137         BNerr(BN_F_BN_MOD_EXP2_MONT, BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS);
 138         return (0);
 139     }
 140     bits1 = BN_num_bits(p1);
 141     bits2 = BN_num_bits(p2);
 142     if ((bits1 == 0) && (bits2 == 0)) {
 143         ret = BN_one(rr);
 144         return ret;
 145     }
 146
 147     bits = (bits1 > bits2) ? bits1 : bits2;
 148
 149     BN_CTX_start(ctx);
 150     d = BN_CTX_get(ctx);
 151     r = BN_CTX_get(ctx);
 152     val1[0] = BN_CTX_get(ctx);
 153     val2[0] = BN_CTX_get(ctx);
 154     if (!d || !r || !val1[0] || !val2[0])
 155         goto err;
 156
 157     if (in_mont != NULL)
 158         mont = in_mont;
 159     else {
 160         if ((mont = BN_MONT_CTX_new()) == NULL)
 161             goto err;
 162         if (!BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx))
 163             goto err;
 164     }
 165
 166     window1 = BN_window_bits_for_exponent_size(bits1);
 167     window2 = BN_window_bits_for_exponent_size(bits2);
 168
 169     /*
 170      * Build table for a1:   val1[i] := a1^(2*i + 1) mod m  for i = 0 .. 2^(window1-1)
 171      */
 172     if (a1->neg || BN_ucmp(a1, m) >= 0) {
 173         if (!BN_mod(val1[0], a1, m, ctx))
 174             goto err;
 175         a_mod_m = val1[0];
 176     } else
 177         a_mod_m = a1;
 178     if (BN_is_zero(a_mod_m)) {
 179         BN_zero(rr);
 180         ret = 1;
 181         goto err;
 182     }
 183
 184     if (!BN_to_montgomery(val1[0], a_mod_m, mont, ctx))
 185         goto err;
 186     if (window1 > 1) {
 187         if (!BN_mod_mul_montgomery(d, val1[0], val1[0], mont, ctx))
 188             goto err;
 189
 190         j = 1 << (window1 - 1);
 191         for (i = 1; i < j; i++) {
 192             if (((val1[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
 193                 !BN_mod_mul_montgomery(val1[i], val1[i - 1], d, mont, ctx))
 194                 goto err;
 195         }
 196     }
 197
 198     /*
 199      * Build table for a2:   val2[i] := a2^(2*i + 1) mod m  for i = 0 .. 2^(window2-1)
 200      */
 201     if (a2->neg || BN_ucmp(a2, m) >= 0) {
 202         if (!BN_mod(val2[0], a2, m, ctx))
 203             goto err;
 204         a_mod_m = val2[0];
 205     } else
 206         a_mod_m = a2;
 207     if (BN_is_zero(a_mod_m)) {
 208         BN_zero(rr);
 209         ret = 1;
 210         goto err;
 211     }
 212     if (!BN_to_montgomery(val2[0], a_mod_m, mont, ctx))
 213         goto err;
 214     if (window2 > 1) {
 215         if (!BN_mod_mul_montgomery(d, val2[0], val2[0], mont, ctx))
 216             goto err;
 217
 218         j = 1 << (window2 - 1);
 219         for (i = 1; i < j; i++) {
 220             if (((val2[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) ||
 221                 !BN_mod_mul_montgomery(val2[i], val2[i - 1], d, mont, ctx))
 222                 goto err;
 223         }
 224     }
 225
 226     /* Now compute the power product, using independent windows. */
 227     r_is_one = 1;
 228     wvalue1 = 0;                /* The 'value' of the first window */
 229     wvalue2 = 0;                /* The 'value' of the second window */
 230     wpos1 = 0;                  /* If wvalue1 > 0, the bottom bit of the
 231                                  * first window */
 232     wpos2 = 0;                  /* If wvalue2 > 0, the bottom bit of the
 233                                  * second window */
 234
 235     if (!BN_to_montgomery(r, BN_value_one(), mont, ctx))
 236         goto err;
 237     for (b = bits - 1; b >= 0; b--) {
 238         if (!r_is_one) {
 239             if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, r, mont, ctx))
 240                 goto err;
 241         }
 242
 243         if (!wvalue1)
 244             if (BN_is_bit_set(p1, b)) {
 245                 /*
 246                  * consider bits b-window1+1 .. b for this window
 247                  */
 248                 i = b - window1 + 1;
 249                 while (!BN_is_bit_set(p1, i)) /* works for i<0 */
 250                     i++;
 251                 wpos1 = i;
 252                 wvalue1 = 1;
 253                 for (i = b - 1; i >= wpos1; i--) {
 254                     wvalue1 <<= 1;
 255                     if (BN_is_bit_set(p1, i))
 256                         wvalue1++;
 257                 }
 258             }
 259
 260         if (!wvalue2)
 261             if (BN_is_bit_set(p2, b)) {
 262                 /*
 263                  * consider bits b-window2+1 .. b for this window
 264                  */
 265                 i = b - window2 + 1;
 266                 while (!BN_is_bit_set(p2, i))
 267                     i++;
 268                 wpos2 = i;
 269                 wvalue2 = 1;
 270                 for (i = b - 1; i >= wpos2; i--) {
 271                     wvalue2 <<= 1;
 272                     if (BN_is_bit_set(p2, i))
 273                         wvalue2++;
 274                 }
 275             }
 276
 277         if (wvalue1 && b == wpos1) {
 278             /* wvalue1 is odd and < 2^window1 */
 279             if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, val1[wvalue1 >> 1], mont, ctx))
 280                 goto err;
 281             wvalue1 = 0;
 282             r_is_one = 0;
 283         }
 284
 285         if (wvalue2 && b == wpos2) {
 286             /* wvalue2 is odd and < 2^window2 */
 287             if (!BN_mod_mul_montgomery(r, r, val2[wvalue2 >> 1], mont, ctx))
 288                 goto err;
 289             wvalue2 = 0;
 290             r_is_one = 0;
 291         }
 292     }
 293     if (!BN_from_montgomery(rr, r, mont, ctx))
 294         goto err;
 295     ret = 1;
 296  err:
 297     if (in_mont == NULL)
 298         BN_MONT_CTX_free(mont);
 299     BN_CTX_end(ctx);
 300     bn_check_top(rr);
 301     return (ret);
 302 }