crypto/bn/bn_lcl.h

   1 /* crypto/bn/bn_lcl.h */
   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 #ifndef HEADER_BN_LCL_H
  60 #define HEADER_BN_LCL_H
  61
  62 #include <openssl/bn.h>
  63
  64 #ifdef  __cplusplus
  65 extern "C" {
  66 #endif
  67
  68 /* Pentium pro 16,16,16,32,64 */
  69 /* Alpha       16,16,16,16.64 */
  70 #define BN_MULL_SIZE_NORMAL                     (16) /* 32 */
  71 #define BN_MUL_RECURSIVE_SIZE_NORMAL            (16) /* 32 less than */
  72 #define BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL            (16) /* 32 */
  73 #define BN_MUL_LOW_RECURSIVE_SIZE_NORMAL        (32) /* 32 */
  74 #define BN_MONT_CTX_SET_SIZE_WORD               (64) /* 32 */
  75
  76 #if !defined(NO_ASM) && !defined(NO_INLINE_ASM) && !defined(PEDANTIC)
  77 /*
  78  * BN_UMULT_HIGH section.
  79  *
  80  * No, I'm not trying to overwhelm you when stating that the
  81  * product of N-bit numbers is 2*N bits wide:-) No, I don't expect
  82  * you to be impressed when I say that if the compiler doesn't
  83  * support 2*N integer type, then you have to replace every N*N
  84  * multiplication with 4 (N/2)*(N/2) accompanied by some shifts
  85  * and additions which unavoidably results in severe performance
  86  * penalties. Of course provided that the hardware is capable of
  87  * producing 2*N result... That's when you normally start
  88  * considering assembler implementation. However! It should be
  89  * pointed out that some CPUs (most notably Alpha, PowerPC and
  90  * upcoming IA-64 family:-) provide *separate* instruction
  91  * calculating the upper half of the product placing the result
  92  * into a general purpose register. Now *if* the compiler supports
  93  * inline assembler, then it's not impossible to implement the
  94  * "bignum" routines (and have the compiler optimize 'em)
  95  * exhibiting "native" performance in C. That's what BN_UMULT_HIGH
  96  * macro is about:-)
  97  *
  98  *                                      <appro@fy.chalmers.se>
  99  */
 100 # if defined(__alpha) && (defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG) || defined(SIXTY_FOUR_BIT))
 101 #  if defined(__DECC)
 102 #   include <c_asm.h>
 103 #   define BN_UMULT_HIGH(a,b)   (BN_ULONG)asm("umulh %a0,%a1,%v0",(a),(b))
 104 #  elif defined(__GNUC__)
 105 #   define BN_UMULT_HIGH(a,b)   ({      \
 106         register BN_ULONG ret;          \
 107         asm ("umulh     %1,%2,%0"       \
 108              : "=r"(ret)                \
 109              : "r"(a), "r"(b));         \
 110         ret;                    })
 111 #  endif        /* compiler */
 112 # elif defined(_ARCH_PPC) && defined(__64BIT__) && defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
 113 #  if defined(__GNUC__)
 114 #   define BN_UMULT_HIGH(a,b)   ({      \
 115         register BN_ULONG ret;          \
 116         asm ("mulhdu    %0,%1,%2"       \
 117              : "=r"(ret)                \
 118              : "r"(a), "r"(b));         \
 119         ret;                    })
 120 #  endif        /* compiler */
 121 # endif         /* cpu */
 122 #endif          /* NO_ASM */
 123
 124 /*************************************************************
 125  * Using the long long type
 126  */
 127 #define Lw(t)    (((BN_ULONG)(t))&BN_MASK2)
 128 #define Hw(t)    (((BN_ULONG)((t)>>BN_BITS2))&BN_MASK2)
 129
 130 /* This is used for internal error checking and is not normally used */
 131 #ifdef BN_DEBUG
 132 # include <assert.h>
 133 # define bn_check_top(a) assert ((a)->top >= 0 && (a)->top <= (a)->max);
 134 #else
 135 # define bn_check_top(a)
 136 #endif
 137
 138 /* This macro is to add extra stuff for development checking */
 139 #ifdef BN_DEBUG
 140 #define bn_set_max(r) ((r)->max=(r)->top,BN_set_flags((r),BN_FLG_STATIC_DATA))
 141 #else
 142 #define bn_set_max(r)
 143 #endif
 144
 145 /* These macros are used to 'take' a section of a bignum for read only use */
 146 #define bn_set_low(r,a,n) \
 147         { \
 148         (r)->top=((a)->top > (n))?(n):(a)->top; \
 149         (r)->d=(a)->d; \
 150         (r)->neg=(a)->neg; \
 151         (r)->flags|=BN_FLG_STATIC_DATA; \
 152         bn_set_max(r); \
 153         }
 154
 155 #define bn_set_high(r,a,n) \
 156         { \
 157         if ((a)->top > (n)) \
 158                 { \
 159                 (r)->top=(a)->top-n; \
 160                 (r)->d= &((a)->d[n]); \
 161                 } \
 162         else \
 163                 (r)->top=0; \
 164         (r)->neg=(a)->neg; \
 165         (r)->flags|=BN_FLG_STATIC_DATA; \
 166         bn_set_max(r); \
 167         }
 168
 169 #ifdef BN_LLONG
 170 #define mul_add(r,a,w,c) { \
 171         BN_ULLONG t; \
 172         t=(BN_ULLONG)w * (a) + (r) + (c); \
 173         (r)= Lw(t); \
 174         (c)= Hw(t); \
 175         }
 176
 177 #define mul(r,a,w,c) { \
 178         BN_ULLONG t; \
 179         t=(BN_ULLONG)w * (a) + (c); \
 180         (r)= Lw(t); \
 181         (c)= Hw(t); \
 182         }
 183
 184 #define sqr(r0,r1,a) { \
 185         BN_ULLONG t; \
 186         t=(BN_ULLONG)(a)*(a); \
 187         (r0)=Lw(t); \
 188         (r1)=Hw(t); \
 189         }
 190
 191 #elif defined(BN_UMULT_HIGH)
 192 #define mul_add(r,a,w,c) {              \
 193         BN_ULONG high,low,ret,tmp=(a);  \
 194         ret =  (r);                     \
 195         high=  BN_UMULT_HIGH(w,tmp);    \
 196         ret += (c);                     \
 197         low =  (w) * tmp;               \
 198         (c) =  (ret<(c))?1:0;           \
 199         (c) += high;                    \
 200         ret += low;                     \
 201         (c) += (ret<low)?1:0;           \
 202         (r) =  ret;                     \
 203         }
 204
 205 #define mul(r,a,w,c)    {               \
 206         BN_ULONG high,low,ret,ta=(a);   \
 207         low =  (w) * ta;                \
 208         high=  BN_UMULT_HIGH(w,ta);     \
 209         ret =  low + (c);               \
 210         (c) =  high;                    \
 211         (c) += (ret<low)?1:0;           \
 212         (r) =  ret;                     \
 213         }
 214
 215 #define sqr(r0,r1,a)    {               \
 216         BN_ULONG tmp=(a);               \
 217         (r0) = tmp * tmp;               \
 218         (r1) = BN_UMULT_HIGH(tmp,tmp);  \
 219         }
 220
 221 #else
 222 /*************************************************************
 223  * No long long type
 224  */
 225
 226 #define LBITS(a)        ((a)&BN_MASK2l)
 227 #define HBITS(a)        (((a)>>BN_BITS4)&BN_MASK2l)
 228 #define L2HBITS(a)      ((BN_ULONG)((a)&BN_MASK2l)<<BN_BITS4)
 229
 230 #define LLBITS(a)       ((a)&BN_MASKl)
 231 #define LHBITS(a)       (((a)>>BN_BITS2)&BN_MASKl)
 232 #define LL2HBITS(a)     ((BN_ULLONG)((a)&BN_MASKl)<<BN_BITS2)
 233
 234 #define mul64(l,h,bl,bh) \
 235         { \
 236         BN_ULONG m,m1,lt,ht; \
 237  \
 238         lt=l; \
 239         ht=h; \
 240         m =(bh)*(lt); \
 241         lt=(bl)*(lt); \
 242         m1=(bl)*(ht); \
 243         ht =(bh)*(ht); \
 244         m=(m+m1)&BN_MASK2; if (m < m1) ht+=L2HBITS(1L); \
 245         ht+=HBITS(m); \
 246         m1=L2HBITS(m); \
 247         lt=(lt+m1)&BN_MASK2; if (lt < m1) ht++; \
 248         (l)=lt; \
 249         (h)=ht; \
 250         }
 251
 252 #define sqr64(lo,ho,in) \
 253         { \
 254         BN_ULONG l,h,m; \
 255  \
 256         h=(in); \
 257         l=LBITS(h); \
 258         h=HBITS(h); \
 259         m =(l)*(h); \
 260         l*=l; \
 261         h*=h; \
 262         h+=(m&BN_MASK2h1)>>(BN_BITS4-1); \
 263         m =(m&BN_MASK2l)<<(BN_BITS4+1); \
 264         l=(l+m)&BN_MASK2; if (l < m) h++; \
 265         (lo)=l; \
 266         (ho)=h; \
 267         }
 268
 269 #define mul_add(r,a,bl,bh,c) { \
 270         BN_ULONG l,h; \
 271  \
 272         h= (a); \
 273         l=LBITS(h); \
 274         h=HBITS(h); \
 275         mul64(l,h,(bl),(bh)); \
 276  \
 277         /* non-multiply part */ \
 278         l=(l+(c))&BN_MASK2; if (l < (c)) h++; \
 279         (c)=(r); \
 280         l=(l+(c))&BN_MASK2; if (l < (c)) h++; \
 281         (c)=h&BN_MASK2; \
 282         (r)=l; \
 283         }
 284
 285 #define mul(r,a,bl,bh,c) { \
 286         BN_ULONG l,h; \
 287  \
 288         h= (a); \
 289         l=LBITS(h); \
 290         h=HBITS(h); \
 291         mul64(l,h,(bl),(bh)); \
 292  \
 293         /* non-multiply part */ \
 294         l+=(c); if ((l&BN_MASK2) < (c)) h++; \
 295         (c)=h&BN_MASK2; \
 296         (r)=l&BN_MASK2; \
 297         }
 298 #endif /* !BN_LLONG */
 299
 300 void bn_mul_normal(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,int na,BN_ULONG *b,int nb);
 301 void bn_mul_comba8(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b);
 302 void bn_mul_comba4(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b);
 303 void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp);
 304 void bn_sqr_comba8(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a);
 305 void bn_sqr_comba4(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a);
 306 int bn_cmp_words(BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,int n);
 307 void bn_mul_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,int n2,BN_ULONG *t);
 308 void bn_mul_part_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,
 309         int tn, int n,BN_ULONG *t);
 310 void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *t);
 311 void bn_mul_low_normal(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b, int n);
 312 void bn_mul_low_recursive(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,int n2,
 313         BN_ULONG *t);
 314 void bn_mul_high(BN_ULONG *r,BN_ULONG *a,BN_ULONG *b,BN_ULONG *l,int n2,
 315         BN_ULONG *t);
 316
 317 #ifdef  __cplusplus
 318 }
 319 #endif
 320
 321 #endif