crypto/bn/bn_lib.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 #include <assert.h>
  11 #include <limits.h>
  12 #include "internal/cryptlib.h"
  13 #include "bn_lcl.h"
  14 #include <openssl/opensslconf.h>
  15 #include "internal/constant_time_locl.h"
  16
  17 /* This stuff appears to be completely unused, so is deprecated */
  18 #if !OPENSSL_API_0_9_8
  19 /*-
  20  * For a 32 bit machine
  21  * 2 -   4 ==  128
  22  * 3 -   8 ==  256
  23  * 4 -  16 ==  512
  24  * 5 -  32 == 1024
  25  * 6 -  64 == 2048
  26  * 7 - 128 == 4096
  27  * 8 - 256 == 8192
  28  */
  29 static int bn_limit_bits = 0;
  30 static int bn_limit_num = 8;    /* (1<<bn_limit_bits) */
  31 static int bn_limit_bits_low = 0;
  32 static int bn_limit_num_low = 8; /* (1<<bn_limit_bits_low) */
  33 static int bn_limit_bits_high = 0;
  34 static int bn_limit_num_high = 8; /* (1<<bn_limit_bits_high) */
  35 static int bn_limit_bits_mont = 0;
  36 static int bn_limit_num_mont = 8; /* (1<<bn_limit_bits_mont) */
  37
  38 void BN_set_params(int mult, int high, int low, int mont)
  39 {
  40     if (mult >= 0) {
  41         if (mult > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  42             mult = sizeof(int) * 8 - 1;
  43         bn_limit_bits = mult;
  44         bn_limit_num = 1 << mult;
  45     }
  46     if (high >= 0) {
  47         if (high > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  48             high = sizeof(int) * 8 - 1;
  49         bn_limit_bits_high = high;
  50         bn_limit_num_high = 1 << high;
  51     }
  52     if (low >= 0) {
  53         if (low > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  54             low = sizeof(int) * 8 - 1;
  55         bn_limit_bits_low = low;
  56         bn_limit_num_low = 1 << low;
  57     }
  58     if (mont >= 0) {
  59         if (mont > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  60             mont = sizeof(int) * 8 - 1;
  61         bn_limit_bits_mont = mont;
  62         bn_limit_num_mont = 1 << mont;
  63     }
  64 }
  65
  66 int BN_get_params(int which)
  67 {
  68     if (which == 0)
  69         return bn_limit_bits;
  70     else if (which == 1)
  71         return bn_limit_bits_high;
  72     else if (which == 2)
  73         return bn_limit_bits_low;
  74     else if (which == 3)
  75         return bn_limit_bits_mont;
  76     else
  77         return 0;
  78 }
  79 #endif
  80
  81 const BIGNUM *BN_value_one(void)
  82 {
  83     static const BN_ULONG data_one = 1L;
  84     static const BIGNUM const_one =
  85         { (BN_ULONG *)&data_one, 1, 1, 0, BN_FLG_STATIC_DATA };
  86
  87     return &const_one;
  88 }
  89
  90 int BN_num_bits_word(BN_ULONG l)
  91 {
  92     BN_ULONG x, mask;
  93     int bits = (l != 0);
  94
  95 #if BN_BITS2 > 32
  96     x = l >> 32;
  97     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
  98     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
  99     bits += 32 & mask;
 100     l ^= (x ^ l) & mask;
 101 #endif
 102
 103     x = l >> 16;
 104     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 105     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 106     bits += 16 & mask;
 107     l ^= (x ^ l) & mask;
 108
 109     x = l >> 8;
 110     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 111     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 112     bits += 8 & mask;
 113     l ^= (x ^ l) & mask;
 114
 115     x = l >> 4;
 116     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 117     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 118     bits += 4 & mask;
 119     l ^= (x ^ l) & mask;
 120
 121     x = l >> 2;
 122     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 123     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 124     bits += 2 & mask;
 125     l ^= (x ^ l) & mask;
 126
 127     x = l >> 1;
 128     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 129     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 130     bits += 1 & mask;
 131
 132     return bits;
 133 }
 134
 135 int BN_num_bits(const BIGNUM *a)
 136 {
 137     int i = a->top - 1;
 138     bn_check_top(a);
 139
 140     if (BN_is_zero(a))
 141         return 0;
 142     return ((i * BN_BITS2) + BN_num_bits_word(a->d[i]));
 143 }
 144
 145 static void bn_free_d(BIGNUM *a)
 146 {
 147     if (BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE))
 148         OPENSSL_secure_free(a->d);
 149     else
 150         OPENSSL_free(a->d);
 151 }
 152
 153
 154 void BN_clear_free(BIGNUM *a)
 155 {
 156     if (a == NULL)
 157         return;
 158     if (a->d != NULL && !BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA)) {
 159         OPENSSL_cleanse(a->d, a->dmax * sizeof(a->d[0]));
 160         bn_free_d(a);
 161     }
 162     if (BN_get_flags(a, BN_FLG_MALLOCED)) {
 163         OPENSSL_cleanse(a, sizeof(*a));
 164         OPENSSL_free(a);
 165     }
 166 }
 167
 168 void BN_free(BIGNUM *a)
 169 {
 170     if (a == NULL)
 171         return;
 172     if (!BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA))
 173         bn_free_d(a);
 174     if (a->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 175         OPENSSL_free(a);
 176 }
 177
 178 void bn_init(BIGNUM *a)
 179 {
 180     static BIGNUM nilbn;
 181
 182     *a = nilbn;
 183     bn_check_top(a);
 184 }
 185
 186 BIGNUM *BN_new(void)
 187 {
 188     BIGNUM *ret;
 189
 190     if ((ret = OPENSSL_zalloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
 191         BNerr(BN_F_BN_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 192         return NULL;
 193     }
 194     ret->flags = BN_FLG_MALLOCED;
 195     bn_check_top(ret);
 196     return ret;
 197 }
 198
 199  BIGNUM *BN_secure_new(void)
 200  {
 201      BIGNUM *ret = BN_new();
 202      if (ret != NULL)
 203          ret->flags |= BN_FLG_SECURE;
 204      return ret;
 205  }
 206
 207 /* This is used by bn_expand2() */
 208 /* The caller MUST check that words > b->dmax before calling this */
 209 static BN_ULONG *bn_expand_internal(const BIGNUM *b, int words)
 210 {
 211     BN_ULONG *a = NULL;
 212
 213     if (words > (INT_MAX / (4 * BN_BITS2))) {
 214         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_BIGNUM_TOO_LONG);
 215         return NULL;
 216     }
 217     if (BN_get_flags(b, BN_FLG_STATIC_DATA)) {
 218         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA);
 219         return NULL;
 220     }
 221     if (BN_get_flags(b, BN_FLG_SECURE))
 222         a = OPENSSL_secure_zalloc(words * sizeof(*a));
 223     else
 224         a = OPENSSL_zalloc(words * sizeof(*a));
 225     if (a == NULL) {
 226         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 227         return NULL;
 228     }
 229
 230     assert(b->top <= words);
 231     if (b->top > 0)
 232         memcpy(a, b->d, sizeof(*a) * b->top);
 233
 234     return a;
 235 }
 236
 237 /*
 238  * This is an internal function that should not be used in applications. It
 239  * ensures that 'b' has enough room for a 'words' word number and initialises
 240  * any unused part of b->d with leading zeros. It is mostly used by the
 241  * various BIGNUM routines. If there is an error, NULL is returned. If not,
 242  * 'b' is returned.
 243  */
 244
 245 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int words)
 246 {
 247     if (words > b->dmax) {
 248         BN_ULONG *a = bn_expand_internal(b, words);
 249         if (!a)
 250             return NULL;
 251         if (b->d) {
 252             OPENSSL_cleanse(b->d, b->dmax * sizeof(b->d[0]));
 253             bn_free_d(b);
 254         }
 255         b->d = a;
 256         b->dmax = words;
 257     }
 258
 259     return b;
 260 }
 261
 262 BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a)
 263 {
 264     BIGNUM *t;
 265
 266     if (a == NULL)
 267         return NULL;
 268     bn_check_top(a);
 269
 270     t = BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE) ? BN_secure_new() : BN_new();
 271     if (t == NULL)
 272         return NULL;
 273     if (!BN_copy(t, a)) {
 274         BN_free(t);
 275         return NULL;
 276     }
 277     bn_check_top(t);
 278     return t;
 279 }
 280
 281 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 282 {
 283     bn_check_top(b);
 284
 285     if (a == b)
 286         return a;
 287     if (bn_wexpand(a, b->top) == NULL)
 288         return NULL;
 289
 290     if (b->top > 0)
 291         memcpy(a->d, b->d, sizeof(b->d[0]) * b->top);
 292
 293     a->neg = b->neg;
 294     a->top = b->top;
 295     a->flags |= b->flags & BN_FLG_FIXED_TOP;
 296     bn_check_top(a);
 297     return a;
 298 }
 299
 300 #define FLAGS_DATA(flags) ((flags) & (BN_FLG_STATIC_DATA \
 301                                     | BN_FLG_CONSTTIME   \
 302                                     | BN_FLG_SECURE      \
 303                                     | BN_FLG_FIXED_TOP))
 304 #define FLAGS_STRUCT(flags) ((flags) & (BN_FLG_MALLOCED))
 305
 306 void BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b)
 307 {
 308     int flags_old_a, flags_old_b;
 309     BN_ULONG *tmp_d;
 310     int tmp_top, tmp_dmax, tmp_neg;
 311
 312     bn_check_top(a);
 313     bn_check_top(b);
 314
 315     flags_old_a = a->flags;
 316     flags_old_b = b->flags;
 317
 318     tmp_d = a->d;
 319     tmp_top = a->top;
 320     tmp_dmax = a->dmax;
 321     tmp_neg = a->neg;
 322
 323     a->d = b->d;
 324     a->top = b->top;
 325     a->dmax = b->dmax;
 326     a->neg = b->neg;
 327
 328     b->d = tmp_d;
 329     b->top = tmp_top;
 330     b->dmax = tmp_dmax;
 331     b->neg = tmp_neg;
 332
 333     a->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_a) | FLAGS_DATA(flags_old_b);
 334     b->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_b) | FLAGS_DATA(flags_old_a);
 335     bn_check_top(a);
 336     bn_check_top(b);
 337 }
 338
 339 void BN_clear(BIGNUM *a)
 340 {
 341     if (a == NULL)
 342         return;
 343     bn_check_top(a);
 344     if (a->d != NULL)
 345         OPENSSL_cleanse(a->d, sizeof(*a->d) * a->dmax);
 346     a->neg = 0;
 347     a->top = 0;
 348     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 349 }
 350
 351 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a)
 352 {
 353     if (a->top > 1)
 354         return BN_MASK2;
 355     else if (a->top == 1)
 356         return a->d[0];
 357     /* a->top == 0 */
 358     return 0;
 359 }
 360
 361 int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
 362 {
 363     bn_check_top(a);
 364     if (bn_expand(a, (int)sizeof(BN_ULONG) * 8) == NULL)
 365         return 0;
 366     a->neg = 0;
 367     a->d[0] = w;
 368     a->top = (w ? 1 : 0);
 369     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 370     bn_check_top(a);
 371     return 1;
 372 }
 373
 374 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 375 {
 376     unsigned int i, m;
 377     unsigned int n;
 378     BN_ULONG l;
 379     BIGNUM *bn = NULL;
 380
 381     if (ret == NULL)
 382         ret = bn = BN_new();
 383     if (ret == NULL)
 384         return NULL;
 385     bn_check_top(ret);
 386     /* Skip leading zero's. */
 387     for ( ; len > 0 && *s == 0; s++, len--)
 388         continue;
 389     n = len;
 390     if (n == 0) {
 391         ret->top = 0;
 392         return ret;
 393     }
 394     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 395     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 396     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 397         BN_free(bn);
 398         return NULL;
 399     }
 400     ret->top = i;
 401     ret->neg = 0;
 402     l = 0;
 403     while (n--) {
 404         l = (l << 8L) | *(s++);
 405         if (m-- == 0) {
 406             ret->d[--i] = l;
 407             l = 0;
 408             m = BN_BYTES - 1;
 409         }
 410     }
 411     /*
 412      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 413      * bit set (-ve number)
 414      */
 415     bn_correct_top(ret);
 416     return ret;
 417 }
 418
 419 /* ignore negative */
 420 static int bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 421 {
 422     int n;
 423     size_t i, lasti, j, atop, mask;
 424     BN_ULONG l;
 425
 426     /*
 427      * In case |a| is fixed-top, BN_num_bytes can return bogus length,
 428      * but it's assumed that fixed-top inputs ought to be "nominated"
 429      * even for padded output, so it works out...
 430      */
 431     n = BN_num_bytes(a);
 432     if (tolen == -1) {
 433         tolen = n;
 434     } else if (tolen < n) {     /* uncommon/unlike case */
 435         BIGNUM temp = *a;
 436
 437         bn_correct_top(&temp);
 438         n = BN_num_bytes(&temp);
 439         if (tolen < n)
 440             return -1;
 441     }
 442
 443     /* Swipe through whole available data and don't give away padded zero. */
 444     atop = a->dmax * BN_BYTES;
 445     if (atop == 0) {
 446         OPENSSL_cleanse(to, tolen);
 447         return tolen;
 448     }
 449
 450     lasti = atop - 1;
 451     atop = a->top * BN_BYTES;
 452     for (i = 0, j = 0, to += tolen; j < (size_t)tolen; j++) {
 453         l = a->d[i / BN_BYTES];
 454         mask = 0 - ((j - atop) >> (8 * sizeof(i) - 1));
 455         *--to = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES)) & mask);
 456         i += (i - lasti) >> (8 * sizeof(i) - 1); /* stay on last limb */
 457     }
 458
 459     return tolen;
 460 }
 461
 462 int BN_bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 463 {
 464     if (tolen < 0)
 465         return -1;
 466     return bn2binpad(a, to, tolen);
 467 }
 468
 469 int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to)
 470 {
 471     return bn2binpad(a, to, -1);
 472 }
 473
 474 BIGNUM *BN_lebin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 475 {
 476     unsigned int i, m;
 477     unsigned int n;
 478     BN_ULONG l;
 479     BIGNUM *bn = NULL;
 480
 481     if (ret == NULL)
 482         ret = bn = BN_new();
 483     if (ret == NULL)
 484         return NULL;
 485     bn_check_top(ret);
 486     s += len;
 487     /* Skip trailing zeroes. */
 488     for ( ; len > 0 && s[-1] == 0; s--, len--)
 489         continue;
 490     n = len;
 491     if (n == 0) {
 492         ret->top = 0;
 493         return ret;
 494     }
 495     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 496     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 497     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 498         BN_free(bn);
 499         return NULL;
 500     }
 501     ret->top = i;
 502     ret->neg = 0;
 503     l = 0;
 504     while (n--) {
 505         s--;
 506         l = (l << 8L) | *s;
 507         if (m-- == 0) {
 508             ret->d[--i] = l;
 509             l = 0;
 510             m = BN_BYTES - 1;
 511         }
 512     }
 513     /*
 514      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 515      * bit set (-ve number)
 516      */
 517     bn_correct_top(ret);
 518     return ret;
 519 }
 520
 521 int BN_bn2lebinpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 522 {
 523     int i;
 524     BN_ULONG l;
 525     bn_check_top(a);
 526     i = BN_num_bytes(a);
 527     if (tolen < i)
 528         return -1;
 529     /* Add trailing zeroes if necessary */
 530     if (tolen > i)
 531         memset(to + i, 0, tolen - i);
 532     to += i;
 533     while (i--) {
 534         l = a->d[i / BN_BYTES];
 535         to--;
 536         *to = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES))) & 0xff;
 537     }
 538     return tolen;
 539 }
 540
 541 BIGNUM *BN_native2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 542 {
 543 #ifdef B_ENDIAN
 544     return BN_bin2bn(s, len, ret);
 545 #else
 546     return BN_lebin2bn(s, len, ret);
 547 #endif
 548 }
 549
 550 int BN_bn2nativepad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 551 {
 552 #ifdef B_ENDIAN
 553     return BN_bn2binpad(a, to, tolen);
 554 #else
 555     return BN_bn2lebinpad(a, to, tolen);
 556 #endif
 557 }
 558
 559 int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 560 {
 561     int i;
 562     BN_ULONG t1, t2, *ap, *bp;
 563
 564     bn_check_top(a);
 565     bn_check_top(b);
 566
 567     i = a->top - b->top;
 568     if (i != 0)
 569         return i;
 570     ap = a->d;
 571     bp = b->d;
 572     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 573         t1 = ap[i];
 574         t2 = bp[i];
 575         if (t1 != t2)
 576             return ((t1 > t2) ? 1 : -1);
 577     }
 578     return 0;
 579 }
 580
 581 int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 582 {
 583     int i;
 584     int gt, lt;
 585     BN_ULONG t1, t2;
 586
 587     if ((a == NULL) || (b == NULL)) {
 588         if (a != NULL)
 589             return -1;
 590         else if (b != NULL)
 591             return 1;
 592         else
 593             return 0;
 594     }
 595
 596     bn_check_top(a);
 597     bn_check_top(b);
 598
 599     if (a->neg != b->neg) {
 600         if (a->neg)
 601             return -1;
 602         else
 603             return 1;
 604     }
 605     if (a->neg == 0) {
 606         gt = 1;
 607         lt = -1;
 608     } else {
 609         gt = -1;
 610         lt = 1;
 611     }
 612
 613     if (a->top > b->top)
 614         return gt;
 615     if (a->top < b->top)
 616         return lt;
 617     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 618         t1 = a->d[i];
 619         t2 = b->d[i];
 620         if (t1 > t2)
 621             return gt;
 622         if (t1 < t2)
 623             return lt;
 624     }
 625     return 0;
 626 }
 627
 628 int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
 629 {
 630     int i, j, k;
 631
 632     if (n < 0)
 633         return 0;
 634
 635     i = n / BN_BITS2;
 636     j = n % BN_BITS2;
 637     if (a->top <= i) {
 638         if (bn_wexpand(a, i + 1) == NULL)
 639             return 0;
 640         for (k = a->top; k < i + 1; k++)
 641             a->d[k] = 0;
 642         a->top = i + 1;
 643         a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 644     }
 645
 646     a->d[i] |= (((BN_ULONG)1) << j);
 647     bn_check_top(a);
 648     return 1;
 649 }
 650
 651 int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
 652 {
 653     int i, j;
 654
 655     bn_check_top(a);
 656     if (n < 0)
 657         return 0;
 658
 659     i = n / BN_BITS2;
 660     j = n % BN_BITS2;
 661     if (a->top <= i)
 662         return 0;
 663
 664     a->d[i] &= (~(((BN_ULONG)1) << j));
 665     bn_correct_top(a);
 666     return 1;
 667 }
 668
 669 int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n)
 670 {
 671     int i, j;
 672
 673     bn_check_top(a);
 674     if (n < 0)
 675         return 0;
 676     i = n / BN_BITS2;
 677     j = n % BN_BITS2;
 678     if (a->top <= i)
 679         return 0;
 680     return (int)(((a->d[i]) >> j) & ((BN_ULONG)1));
 681 }
 682
 683 int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n)
 684 {
 685     int b, w;
 686
 687     bn_check_top(a);
 688     if (n < 0)
 689         return 0;
 690
 691     w = n / BN_BITS2;
 692     b = n % BN_BITS2;
 693     if (w >= a->top)
 694         return 0;
 695     if (b == 0)
 696         a->top = w;
 697     else {
 698         a->top = w + 1;
 699         a->d[w] &= ~(BN_MASK2 << b);
 700     }
 701     bn_correct_top(a);
 702     return 1;
 703 }
 704
 705 void BN_set_negative(BIGNUM *a, int b)
 706 {
 707     if (b && !BN_is_zero(a))
 708         a->neg = 1;
 709     else
 710         a->neg = 0;
 711 }
 712
 713 int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
 714 {
 715     int i;
 716     BN_ULONG aa, bb;
 717
 718     if (n == 0)
 719         return 0;
 720
 721     aa = a[n - 1];
 722     bb = b[n - 1];
 723     if (aa != bb)
 724         return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 725     for (i = n - 2; i >= 0; i--) {
 726         aa = a[i];
 727         bb = b[i];
 728         if (aa != bb)
 729             return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 730     }
 731     return 0;
 732 }
 733
 734 /*
 735  * Here follows a specialised variants of bn_cmp_words().  It has the
 736  * capability of performing the operation on arrays of different sizes. The
 737  * sizes of those arrays is expressed through cl, which is the common length
 738  * ( basically, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the delta between the
 739  * two lengths, calculated as len(a)-len(b). All lengths are the number of
 740  * BN_ULONGs...
 741  */
 742
 743 int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int cl, int dl)
 744 {
 745     int n, i;
 746     n = cl - 1;
 747
 748     if (dl < 0) {
 749         for (i = dl; i < 0; i++) {
 750             if (b[n - i] != 0)
 751                 return -1;      /* a < b */
 752         }
 753     }
 754     if (dl > 0) {
 755         for (i = dl; i > 0; i--) {
 756             if (a[n + i] != 0)
 757                 return 1;       /* a > b */
 758         }
 759     }
 760     return bn_cmp_words(a, b, cl);
 761 }
 762
 763 /*-
 764  * Constant-time conditional swap of a and b.
 765  * a and b are swapped if condition is not 0.
 766  * nwords is the number of words to swap.
 767  * Assumes that at least nwords are allocated in both a and b.
 768  * Assumes that no more than nwords are used by either a or b.
 769  */
 770 void BN_consttime_swap(BN_ULONG condition, BIGNUM *a, BIGNUM *b, int nwords)
 771 {
 772     BN_ULONG t;
 773     int i;
 774
 775     if (a == b)
 776         return;
 777
 778     bn_wcheck_size(a, nwords);
 779     bn_wcheck_size(b, nwords);
 780
 781     condition = ((~condition & ((condition - 1))) >> (BN_BITS2 - 1)) - 1;
 782
 783     t = (a->top ^ b->top) & condition;
 784     a->top ^= t;
 785     b->top ^= t;
 786
 787     t = (a->neg ^ b->neg) & condition;
 788     a->neg ^= t;
 789     b->neg ^= t;
 790
 791     /*-
 792      * BN_FLG_STATIC_DATA: indicates that data may not be written to. Intention
 793      * is actually to treat it as it's read-only data, and some (if not most)
 794      * of it does reside in read-only segment. In other words observation of
 795      * BN_FLG_STATIC_DATA in BN_consttime_swap should be treated as fatal
 796      * condition. It would either cause SEGV or effectively cause data
 797      * corruption.
 798      *
 799      * BN_FLG_MALLOCED: refers to BN structure itself, and hence must be
 800      * preserved.
 801      *
 802      * BN_FLG_SECURE: must be preserved, because it determines how x->d was
 803      * allocated and hence how to free it.
 804      *
 805      * BN_FLG_CONSTTIME: sufficient to mask and swap
 806      *
 807      * BN_FLG_FIXED_TOP: indicates that we haven't called bn_correct_top() on
 808      * the data, so the d array may be padded with additional 0 values (i.e.
 809      * top could be greater than the minimal value that it could be). We should
 810      * be swapping it
 811      */
 812
 813 #define BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS (BN_FLG_CONSTTIME | BN_FLG_FIXED_TOP)
 814
 815     t = ((a->flags ^ b->flags) & BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS) & condition;
 816     a->flags ^= t;
 817     b->flags ^= t;
 818
 819     /* conditionally swap the data */
 820     for (i = 0; i < nwords; i++) {
 821         t = (a->d[i] ^ b->d[i]) & condition;
 822         a->d[i] ^= t;
 823         b->d[i] ^= t;
 824     }
 825 }
 826
 827 #undef BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS
 828
 829 /* Bits of security, see SP800-57 */
 830
 831 int BN_security_bits(int L, int N)
 832 {
 833     int secbits, bits;
 834     if (L >= 15360)
 835         secbits = 256;
 836     else if (L >= 7680)
 837         secbits = 192;
 838     else if (L >= 3072)
 839         secbits = 128;
 840     else if (L >= 2048)
 841         secbits = 112;
 842     else if (L >= 1024)
 843         secbits = 80;
 844     else
 845         return 0;
 846     if (N == -1)
 847         return secbits;
 848     bits = N / 2;
 849     if (bits < 80)
 850         return 0;
 851     return bits >= secbits ? secbits : bits;
 852 }
 853
 854 void BN_zero_ex(BIGNUM *a)
 855 {
 856     a->neg = 0;
 857     a->top = 0;
 858     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 859 }
 860
 861 int BN_abs_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 862 {
 863     return ((a->top == 1) && (a->d[0] == w)) || ((w == 0) && (a->top == 0));
 864 }
 865
 866 int BN_is_zero(const BIGNUM *a)
 867 {
 868     return a->top == 0;
 869 }
 870
 871 int BN_is_one(const BIGNUM *a)
 872 {
 873     return BN_abs_is_word(a, 1) && !a->neg;
 874 }
 875
 876 int BN_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 877 {
 878     return BN_abs_is_word(a, w) && (!w || !a->neg);
 879 }
 880
 881 int BN_is_odd(const BIGNUM *a)
 882 {
 883     return (a->top > 0) && (a->d[0] & 1);
 884 }
 885
 886 int BN_is_negative(const BIGNUM *a)
 887 {
 888     return (a->neg != 0);
 889 }
 890
 891 int BN_to_montgomery(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_MONT_CTX *mont,
 892                      BN_CTX *ctx)
 893 {
 894     return BN_mod_mul_montgomery(r, a, &(mont->RR), mont, ctx);
 895 }
 896
 897 void BN_with_flags(BIGNUM *dest, const BIGNUM *b, int flags)
 898 {
 899     dest->d = b->d;
 900     dest->top = b->top;
 901     dest->dmax = b->dmax;
 902     dest->neg = b->neg;
 903     dest->flags = ((dest->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 904                    | (b->flags & ~BN_FLG_MALLOCED)
 905                    | BN_FLG_STATIC_DATA | flags);
 906 }
 907
 908 BN_GENCB *BN_GENCB_new(void)
 909 {
 910     BN_GENCB *ret;
 911
 912     if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
 913         BNerr(BN_F_BN_GENCB_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 914         return NULL;
 915     }
 916
 917     return ret;
 918 }
 919
 920 void BN_GENCB_free(BN_GENCB *cb)
 921 {
 922     if (cb == NULL)
 923         return;
 924     OPENSSL_free(cb);
 925 }
 926
 927 void BN_set_flags(BIGNUM *b, int n)
 928 {
 929     b->flags |= n;
 930 }
 931
 932 int BN_get_flags(const BIGNUM *b, int n)
 933 {
 934     return b->flags & n;
 935 }
 936
 937 /* Populate a BN_GENCB structure with an "old"-style callback */
 938 void BN_GENCB_set_old(BN_GENCB *gencb, void (*callback) (int, int, void *),
 939                       void *cb_arg)
 940 {
 941     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
 942     tmp_gencb->ver = 1;
 943     tmp_gencb->arg = cb_arg;
 944     tmp_gencb->cb.cb_1 = callback;
 945 }
 946
 947 /* Populate a BN_GENCB structure with a "new"-style callback */
 948 void BN_GENCB_set(BN_GENCB *gencb, int (*callback) (int, int, BN_GENCB *),
 949                   void *cb_arg)
 950 {
 951     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
 952     tmp_gencb->ver = 2;
 953     tmp_gencb->arg = cb_arg;
 954     tmp_gencb->cb.cb_2 = callback;
 955 }
 956
 957 void *BN_GENCB_get_arg(BN_GENCB *cb)
 958 {
 959     return cb->arg;
 960 }
 961
 962 BIGNUM *bn_wexpand(BIGNUM *a, int words)
 963 {
 964     return (words <= a->dmax) ? a : bn_expand2(a, words);
 965 }
 966
 967 void bn_correct_top(BIGNUM *a)
 968 {
 969     BN_ULONG *ftl;
 970     int tmp_top = a->top;
 971
 972     if (tmp_top > 0) {
 973         for (ftl = &(a->d[tmp_top]); tmp_top > 0; tmp_top--) {
 974             ftl--;
 975             if (*ftl != 0)
 976                 break;
 977         }
 978         a->top = tmp_top;
 979     }
 980     if (a->top == 0)
 981         a->neg = 0;
 982     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 983     bn_pollute(a);
 984 }