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_local.h"
  14 #include <openssl/opensslconf.h>
  15 #include "internal/constant_time.h"
  16
  17 /* This stuff appears to be completely unused, so is deprecated */
  18 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED_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 /*
 136  * This function still leaks `a->dmax`: it's caller's responsibility to
 137  * expand the input `a` in advance to a public length.
 138  */
 139 static ossl_inline
 140 int bn_num_bits_consttime(const BIGNUM *a)
 141 {
 142     int j, ret;
 143     unsigned int mask, past_i;
 144     int i = a->top - 1;
 145     bn_check_top(a);
 146
 147     for (j = 0, past_i = 0, ret = 0; j < a->dmax; j++) {
 148         mask = constant_time_eq_int(i, j); /* 0xff..ff if i==j, 0x0 otherwise */
 149
 150         ret += BN_BITS2 & (~mask & ~past_i);
 151         ret += BN_num_bits_word(a->d[j]) & mask;
 152
 153         past_i |= mask; /* past_i will become 0xff..ff after i==j */
 154     }
 155
 156     /*
 157      * if BN_is_zero(a) => i is -1 and ret contains garbage, so we mask the
 158      * final result.
 159      */
 160     mask = ~(constant_time_eq_int(i, ((int)-1)));
 161
 162     return ret & mask;
 163 }
 164
 165 int BN_num_bits(const BIGNUM *a)
 166 {
 167     int i = a->top - 1;
 168     bn_check_top(a);
 169
 170     if (a->flags & BN_FLG_CONSTTIME) {
 171         /*
 172          * We assume that BIGNUMs flagged as CONSTTIME have also been expanded
 173          * so that a->dmax is not leaking secret information.
 174          *
 175          * In other words, it's the caller's responsibility to ensure `a` has
 176          * been preallocated in advance to a public length if we hit this
 177          * branch.
 178          *
 179          */
 180         return bn_num_bits_consttime(a);
 181     }
 182
 183     if (BN_is_zero(a))
 184         return 0;
 185
 186     return ((i * BN_BITS2) + BN_num_bits_word(a->d[i]));
 187 }
 188
 189 static void bn_free_d(BIGNUM *a, int clear)
 190 {
 191     if (BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE))
 192         OPENSSL_secure_clear_free(a->d, a->dmax * sizeof(a->d[0]));
 193     else if (clear != 0)
 194         OPENSSL_clear_free(a->d, a->dmax * sizeof(a->d[0]));
 195     else
 196         OPENSSL_free(a->d);
 197 }
 198
 199
 200 void BN_clear_free(BIGNUM *a)
 201 {
 202     if (a == NULL)
 203         return;
 204     if (a->d != NULL && !BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA))
 205         bn_free_d(a, 1);
 206     if (BN_get_flags(a, BN_FLG_MALLOCED)) {
 207         OPENSSL_cleanse(a, sizeof(*a));
 208         OPENSSL_free(a);
 209     }
 210 }
 211
 212 void BN_free(BIGNUM *a)
 213 {
 214     if (a == NULL)
 215         return;
 216     if (!BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA))
 217         bn_free_d(a, 0);
 218     if (a->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 219         OPENSSL_free(a);
 220 }
 221
 222 void bn_init(BIGNUM *a)
 223 {
 224     static BIGNUM nilbn;
 225
 226     *a = nilbn;
 227     bn_check_top(a);
 228 }
 229
 230 BIGNUM *BN_new(void)
 231 {
 232     BIGNUM *ret;
 233
 234     if ((ret = OPENSSL_zalloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
 235         BNerr(BN_F_BN_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 236         return NULL;
 237     }
 238     ret->flags = BN_FLG_MALLOCED;
 239     bn_check_top(ret);
 240     return ret;
 241 }
 242
 243  BIGNUM *BN_secure_new(void)
 244  {
 245      BIGNUM *ret = BN_new();
 246      if (ret != NULL)
 247          ret->flags |= BN_FLG_SECURE;
 248      return ret;
 249  }
 250
 251 /* This is used by bn_expand2() */
 252 /* The caller MUST check that words > b->dmax before calling this */
 253 static BN_ULONG *bn_expand_internal(const BIGNUM *b, int words)
 254 {
 255     BN_ULONG *a = NULL;
 256
 257     if (words > (INT_MAX / (4 * BN_BITS2))) {
 258         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_BIGNUM_TOO_LONG);
 259         return NULL;
 260     }
 261     if (BN_get_flags(b, BN_FLG_STATIC_DATA)) {
 262         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA);
 263         return NULL;
 264     }
 265     if (BN_get_flags(b, BN_FLG_SECURE))
 266         a = OPENSSL_secure_zalloc(words * sizeof(*a));
 267     else
 268         a = OPENSSL_zalloc(words * sizeof(*a));
 269     if (a == NULL) {
 270         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 271         return NULL;
 272     }
 273
 274     assert(b->top <= words);
 275     if (b->top > 0)
 276         memcpy(a, b->d, sizeof(*a) * b->top);
 277
 278     return a;
 279 }
 280
 281 /*
 282  * This is an internal function that should not be used in applications. It
 283  * ensures that 'b' has enough room for a 'words' word number and initialises
 284  * any unused part of b->d with leading zeros. It is mostly used by the
 285  * various BIGNUM routines. If there is an error, NULL is returned. If not,
 286  * 'b' is returned.
 287  */
 288
 289 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int words)
 290 {
 291     if (words > b->dmax) {
 292         BN_ULONG *a = bn_expand_internal(b, words);
 293         if (!a)
 294             return NULL;
 295         if (b->d != NULL)
 296             bn_free_d(b, 1);
 297         b->d = a;
 298         b->dmax = words;
 299     }
 300
 301     return b;
 302 }
 303
 304 BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a)
 305 {
 306     BIGNUM *t;
 307
 308     if (a == NULL)
 309         return NULL;
 310     bn_check_top(a);
 311
 312     t = BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE) ? BN_secure_new() : BN_new();
 313     if (t == NULL)
 314         return NULL;
 315     if (!BN_copy(t, a)) {
 316         BN_free(t);
 317         return NULL;
 318     }
 319     bn_check_top(t);
 320     return t;
 321 }
 322
 323 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 324 {
 325     bn_check_top(b);
 326
 327     if (a == b)
 328         return a;
 329     if (bn_wexpand(a, b->top) == NULL)
 330         return NULL;
 331
 332     if (b->top > 0)
 333         memcpy(a->d, b->d, sizeof(b->d[0]) * b->top);
 334
 335     a->neg = b->neg;
 336     a->top = b->top;
 337     a->flags |= b->flags & BN_FLG_FIXED_TOP;
 338     bn_check_top(a);
 339     return a;
 340 }
 341
 342 #define FLAGS_DATA(flags) ((flags) & (BN_FLG_STATIC_DATA \
 343                                     | BN_FLG_CONSTTIME   \
 344                                     | BN_FLG_SECURE      \
 345                                     | BN_FLG_FIXED_TOP))
 346 #define FLAGS_STRUCT(flags) ((flags) & (BN_FLG_MALLOCED))
 347
 348 void BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b)
 349 {
 350     int flags_old_a, flags_old_b;
 351     BN_ULONG *tmp_d;
 352     int tmp_top, tmp_dmax, tmp_neg;
 353
 354     bn_check_top(a);
 355     bn_check_top(b);
 356
 357     flags_old_a = a->flags;
 358     flags_old_b = b->flags;
 359
 360     tmp_d = a->d;
 361     tmp_top = a->top;
 362     tmp_dmax = a->dmax;
 363     tmp_neg = a->neg;
 364
 365     a->d = b->d;
 366     a->top = b->top;
 367     a->dmax = b->dmax;
 368     a->neg = b->neg;
 369
 370     b->d = tmp_d;
 371     b->top = tmp_top;
 372     b->dmax = tmp_dmax;
 373     b->neg = tmp_neg;
 374
 375     a->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_a) | FLAGS_DATA(flags_old_b);
 376     b->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_b) | FLAGS_DATA(flags_old_a);
 377     bn_check_top(a);
 378     bn_check_top(b);
 379 }
 380
 381 void BN_clear(BIGNUM *a)
 382 {
 383     if (a == NULL)
 384         return;
 385     bn_check_top(a);
 386     if (a->d != NULL)
 387         OPENSSL_cleanse(a->d, sizeof(*a->d) * a->dmax);
 388     a->neg = 0;
 389     a->top = 0;
 390     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 391 }
 392
 393 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a)
 394 {
 395     if (a->top > 1)
 396         return BN_MASK2;
 397     else if (a->top == 1)
 398         return a->d[0];
 399     /* a->top == 0 */
 400     return 0;
 401 }
 402
 403 int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
 404 {
 405     bn_check_top(a);
 406     if (bn_expand(a, (int)sizeof(BN_ULONG) * 8) == NULL)
 407         return 0;
 408     a->neg = 0;
 409     a->d[0] = w;
 410     a->top = (w ? 1 : 0);
 411     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 412     bn_check_top(a);
 413     return 1;
 414 }
 415
 416 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 417 {
 418     unsigned int i, m;
 419     unsigned int n;
 420     BN_ULONG l;
 421     BIGNUM *bn = NULL;
 422
 423     if (ret == NULL)
 424         ret = bn = BN_new();
 425     if (ret == NULL)
 426         return NULL;
 427     bn_check_top(ret);
 428     /* Skip leading zero's. */
 429     for ( ; len > 0 && *s == 0; s++, len--)
 430         continue;
 431     n = len;
 432     if (n == 0) {
 433         ret->top = 0;
 434         return ret;
 435     }
 436     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 437     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 438     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 439         BN_free(bn);
 440         return NULL;
 441     }
 442     ret->top = i;
 443     ret->neg = 0;
 444     l = 0;
 445     while (n--) {
 446         l = (l << 8L) | *(s++);
 447         if (m-- == 0) {
 448             ret->d[--i] = l;
 449             l = 0;
 450             m = BN_BYTES - 1;
 451         }
 452     }
 453     /*
 454      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 455      * bit set (-ve number)
 456      */
 457     bn_correct_top(ret);
 458     return ret;
 459 }
 460
 461 typedef enum {big, little} endianess_t;
 462
 463 /* ignore negative */
 464 static
 465 int bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen, endianess_t endianess)
 466 {
 467     int n;
 468     size_t i, lasti, j, atop, mask;
 469     BN_ULONG l;
 470
 471     /*
 472      * In case |a| is fixed-top, BN_num_bytes can return bogus length,
 473      * but it's assumed that fixed-top inputs ought to be "nominated"
 474      * even for padded output, so it works out...
 475      */
 476     n = BN_num_bytes(a);
 477     if (tolen == -1) {
 478         tolen = n;
 479     } else if (tolen < n) {     /* uncommon/unlike case */
 480         BIGNUM temp = *a;
 481
 482         bn_correct_top(&temp);
 483         n = BN_num_bytes(&temp);
 484         if (tolen < n)
 485             return -1;
 486     }
 487
 488     /* Swipe through whole available data and don't give away padded zero. */
 489     atop = a->dmax * BN_BYTES;
 490     if (atop == 0) {
 491         OPENSSL_cleanse(to, tolen);
 492         return tolen;
 493     }
 494
 495     lasti = atop - 1;
 496     atop = a->top * BN_BYTES;
 497     if (endianess == big)
 498         to += tolen; /* start from the end of the buffer */
 499     for (i = 0, j = 0; j < (size_t)tolen; j++) {
 500         unsigned char val;
 501         l = a->d[i / BN_BYTES];
 502         mask = 0 - ((j - atop) >> (8 * sizeof(i) - 1));
 503         val = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES)) & mask);
 504         if (endianess == big)
 505             *--to = val;
 506         else
 507             *to++ = val;
 508         i += (i - lasti) >> (8 * sizeof(i) - 1); /* stay on last limb */
 509     }
 510
 511     return tolen;
 512 }
 513
 514 int BN_bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 515 {
 516     if (tolen < 0)
 517         return -1;
 518     return bn2binpad(a, to, tolen, big);
 519 }
 520
 521 int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to)
 522 {
 523     return bn2binpad(a, to, -1, big);
 524 }
 525
 526 BIGNUM *BN_lebin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 527 {
 528     unsigned int i, m;
 529     unsigned int n;
 530     BN_ULONG l;
 531     BIGNUM *bn = NULL;
 532
 533     if (ret == NULL)
 534         ret = bn = BN_new();
 535     if (ret == NULL)
 536         return NULL;
 537     bn_check_top(ret);
 538     s += len;
 539     /* Skip trailing zeroes. */
 540     for ( ; len > 0 && s[-1] == 0; s--, len--)
 541         continue;
 542     n = len;
 543     if (n == 0) {
 544         ret->top = 0;
 545         return ret;
 546     }
 547     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 548     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 549     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 550         BN_free(bn);
 551         return NULL;
 552     }
 553     ret->top = i;
 554     ret->neg = 0;
 555     l = 0;
 556     while (n--) {
 557         s--;
 558         l = (l << 8L) | *s;
 559         if (m-- == 0) {
 560             ret->d[--i] = l;
 561             l = 0;
 562             m = BN_BYTES - 1;
 563         }
 564     }
 565     /*
 566      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 567      * bit set (-ve number)
 568      */
 569     bn_correct_top(ret);
 570     return ret;
 571 }
 572
 573 int BN_bn2lebinpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 574 {
 575     if (tolen < 0)
 576         return -1;
 577     return bn2binpad(a, to, tolen, little);
 578 }
 579
 580 BIGNUM *BN_native2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 581 {
 582 #ifdef B_ENDIAN
 583     return BN_bin2bn(s, len, ret);
 584 #else
 585     return BN_lebin2bn(s, len, ret);
 586 #endif
 587 }
 588
 589 int BN_bn2nativepad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 590 {
 591 #ifdef B_ENDIAN
 592     return BN_bn2binpad(a, to, tolen);
 593 #else
 594     return BN_bn2lebinpad(a, to, tolen);
 595 #endif
 596 }
 597
 598 int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 599 {
 600     int i;
 601     BN_ULONG t1, t2, *ap, *bp;
 602
 603     bn_check_top(a);
 604     bn_check_top(b);
 605
 606     i = a->top - b->top;
 607     if (i != 0)
 608         return i;
 609     ap = a->d;
 610     bp = b->d;
 611     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 612         t1 = ap[i];
 613         t2 = bp[i];
 614         if (t1 != t2)
 615             return ((t1 > t2) ? 1 : -1);
 616     }
 617     return 0;
 618 }
 619
 620 int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 621 {
 622     int i;
 623     int gt, lt;
 624     BN_ULONG t1, t2;
 625
 626     if ((a == NULL) || (b == NULL)) {
 627         if (a != NULL)
 628             return -1;
 629         else if (b != NULL)
 630             return 1;
 631         else
 632             return 0;
 633     }
 634
 635     bn_check_top(a);
 636     bn_check_top(b);
 637
 638     if (a->neg != b->neg) {
 639         if (a->neg)
 640             return -1;
 641         else
 642             return 1;
 643     }
 644     if (a->neg == 0) {
 645         gt = 1;
 646         lt = -1;
 647     } else {
 648         gt = -1;
 649         lt = 1;
 650     }
 651
 652     if (a->top > b->top)
 653         return gt;
 654     if (a->top < b->top)
 655         return lt;
 656     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 657         t1 = a->d[i];
 658         t2 = b->d[i];
 659         if (t1 > t2)
 660             return gt;
 661         if (t1 < t2)
 662             return lt;
 663     }
 664     return 0;
 665 }
 666
 667 int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
 668 {
 669     int i, j, k;
 670
 671     if (n < 0)
 672         return 0;
 673
 674     i = n / BN_BITS2;
 675     j = n % BN_BITS2;
 676     if (a->top <= i) {
 677         if (bn_wexpand(a, i + 1) == NULL)
 678             return 0;
 679         for (k = a->top; k < i + 1; k++)
 680             a->d[k] = 0;
 681         a->top = i + 1;
 682         a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 683     }
 684
 685     a->d[i] |= (((BN_ULONG)1) << j);
 686     bn_check_top(a);
 687     return 1;
 688 }
 689
 690 int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
 691 {
 692     int i, j;
 693
 694     bn_check_top(a);
 695     if (n < 0)
 696         return 0;
 697
 698     i = n / BN_BITS2;
 699     j = n % BN_BITS2;
 700     if (a->top <= i)
 701         return 0;
 702
 703     a->d[i] &= (~(((BN_ULONG)1) << j));
 704     bn_correct_top(a);
 705     return 1;
 706 }
 707
 708 int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n)
 709 {
 710     int i, j;
 711
 712     bn_check_top(a);
 713     if (n < 0)
 714         return 0;
 715     i = n / BN_BITS2;
 716     j = n % BN_BITS2;
 717     if (a->top <= i)
 718         return 0;
 719     return (int)(((a->d[i]) >> j) & ((BN_ULONG)1));
 720 }
 721
 722 int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n)
 723 {
 724     int b, w;
 725
 726     bn_check_top(a);
 727     if (n < 0)
 728         return 0;
 729
 730     w = n / BN_BITS2;
 731     b = n % BN_BITS2;
 732     if (w >= a->top)
 733         return 0;
 734     if (b == 0)
 735         a->top = w;
 736     else {
 737         a->top = w + 1;
 738         a->d[w] &= ~(BN_MASK2 << b);
 739     }
 740     bn_correct_top(a);
 741     return 1;
 742 }
 743
 744 void BN_set_negative(BIGNUM *a, int b)
 745 {
 746     if (b && !BN_is_zero(a))
 747         a->neg = 1;
 748     else
 749         a->neg = 0;
 750 }
 751
 752 int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
 753 {
 754     int i;
 755     BN_ULONG aa, bb;
 756
 757     if (n == 0)
 758         return 0;
 759
 760     aa = a[n - 1];
 761     bb = b[n - 1];
 762     if (aa != bb)
 763         return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 764     for (i = n - 2; i >= 0; i--) {
 765         aa = a[i];
 766         bb = b[i];
 767         if (aa != bb)
 768             return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 769     }
 770     return 0;
 771 }
 772
 773 /*
 774  * Here follows a specialised variants of bn_cmp_words().  It has the
 775  * capability of performing the operation on arrays of different sizes. The
 776  * sizes of those arrays is expressed through cl, which is the common length
 777  * ( basically, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the delta between the
 778  * two lengths, calculated as len(a)-len(b). All lengths are the number of
 779  * BN_ULONGs...
 780  */
 781
 782 int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int cl, int dl)
 783 {
 784     int n, i;
 785     n = cl - 1;
 786
 787     if (dl < 0) {
 788         for (i = dl; i < 0; i++) {
 789             if (b[n - i] != 0)
 790                 return -1;      /* a < b */
 791         }
 792     }
 793     if (dl > 0) {
 794         for (i = dl; i > 0; i--) {
 795             if (a[n + i] != 0)
 796                 return 1;       /* a > b */
 797         }
 798     }
 799     return bn_cmp_words(a, b, cl);
 800 }
 801
 802 /*-
 803  * Constant-time conditional swap of a and b.
 804  * a and b are swapped if condition is not 0.
 805  * nwords is the number of words to swap.
 806  * Assumes that at least nwords are allocated in both a and b.
 807  * Assumes that no more than nwords are used by either a or b.
 808  */
 809 void BN_consttime_swap(BN_ULONG condition, BIGNUM *a, BIGNUM *b, int nwords)
 810 {
 811     BN_ULONG t;
 812     int i;
 813
 814     if (a == b)
 815         return;
 816
 817     bn_wcheck_size(a, nwords);
 818     bn_wcheck_size(b, nwords);
 819
 820     condition = ((~condition & ((condition - 1))) >> (BN_BITS2 - 1)) - 1;
 821
 822     t = (a->top ^ b->top) & condition;
 823     a->top ^= t;
 824     b->top ^= t;
 825
 826     t = (a->neg ^ b->neg) & condition;
 827     a->neg ^= t;
 828     b->neg ^= t;
 829
 830     /*-
 831      * BN_FLG_STATIC_DATA: indicates that data may not be written to. Intention
 832      * is actually to treat it as it's read-only data, and some (if not most)
 833      * of it does reside in read-only segment. In other words observation of
 834      * BN_FLG_STATIC_DATA in BN_consttime_swap should be treated as fatal
 835      * condition. It would either cause SEGV or effectively cause data
 836      * corruption.
 837      *
 838      * BN_FLG_MALLOCED: refers to BN structure itself, and hence must be
 839      * preserved.
 840      *
 841      * BN_FLG_SECURE: must be preserved, because it determines how x->d was
 842      * allocated and hence how to free it.
 843      *
 844      * BN_FLG_CONSTTIME: sufficient to mask and swap
 845      *
 846      * BN_FLG_FIXED_TOP: indicates that we haven't called bn_correct_top() on
 847      * the data, so the d array may be padded with additional 0 values (i.e.
 848      * top could be greater than the minimal value that it could be). We should
 849      * be swapping it
 850      */
 851
 852 #define BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS (BN_FLG_CONSTTIME | BN_FLG_FIXED_TOP)
 853
 854     t = ((a->flags ^ b->flags) & BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS) & condition;
 855     a->flags ^= t;
 856     b->flags ^= t;
 857
 858     /* conditionally swap the data */
 859     for (i = 0; i < nwords; i++) {
 860         t = (a->d[i] ^ b->d[i]) & condition;
 861         a->d[i] ^= t;
 862         b->d[i] ^= t;
 863     }
 864 }
 865
 866 #undef BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS
 867
 868 /* Bits of security, see SP800-57 */
 869
 870 int BN_security_bits(int L, int N)
 871 {
 872     int secbits, bits;
 873     if (L >= 15360)
 874         secbits = 256;
 875     else if (L >= 7680)
 876         secbits = 192;
 877     else if (L >= 3072)
 878         secbits = 128;
 879     else if (L >= 2048)
 880         secbits = 112;
 881     else if (L >= 1024)
 882         secbits = 80;
 883     else
 884         return 0;
 885     if (N == -1)
 886         return secbits;
 887     bits = N / 2;
 888     if (bits < 80)
 889         return 0;
 890     return bits >= secbits ? secbits : bits;
 891 }
 892
 893 void BN_zero_ex(BIGNUM *a)
 894 {
 895     a->neg = 0;
 896     a->top = 0;
 897     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 898 }
 899
 900 int BN_abs_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 901 {
 902     return ((a->top == 1) && (a->d[0] == w)) || ((w == 0) && (a->top == 0));
 903 }
 904
 905 int BN_is_zero(const BIGNUM *a)
 906 {
 907     return a->top == 0;
 908 }
 909
 910 int BN_is_one(const BIGNUM *a)
 911 {
 912     return BN_abs_is_word(a, 1) && !a->neg;
 913 }
 914
 915 int BN_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 916 {
 917     return BN_abs_is_word(a, w) && (!w || !a->neg);
 918 }
 919
 920 int BN_is_odd(const BIGNUM *a)
 921 {
 922     return (a->top > 0) && (a->d[0] & 1);
 923 }
 924
 925 int BN_is_negative(const BIGNUM *a)
 926 {
 927     return (a->neg != 0);
 928 }
 929
 930 int BN_to_montgomery(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_MONT_CTX *mont,
 931                      BN_CTX *ctx)
 932 {
 933     return BN_mod_mul_montgomery(r, a, &(mont->RR), mont, ctx);
 934 }
 935
 936 void BN_with_flags(BIGNUM *dest, const BIGNUM *b, int flags)
 937 {
 938     dest->d = b->d;
 939     dest->top = b->top;
 940     dest->dmax = b->dmax;
 941     dest->neg = b->neg;
 942     dest->flags = ((dest->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 943                    | (b->flags & ~BN_FLG_MALLOCED)
 944                    | BN_FLG_STATIC_DATA | flags);
 945 }
 946
 947 BN_GENCB *BN_GENCB_new(void)
 948 {
 949     BN_GENCB *ret;
 950
 951     if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
 952         BNerr(BN_F_BN_GENCB_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 953         return NULL;
 954     }
 955
 956     return ret;
 957 }
 958
 959 void BN_GENCB_free(BN_GENCB *cb)
 960 {
 961     if (cb == NULL)
 962         return;
 963     OPENSSL_free(cb);
 964 }
 965
 966 void BN_set_flags(BIGNUM *b, int n)
 967 {
 968     b->flags |= n;
 969 }
 970
 971 int BN_get_flags(const BIGNUM *b, int n)
 972 {
 973     return b->flags & n;
 974 }
 975
 976 /* Populate a BN_GENCB structure with an "old"-style callback */
 977 void BN_GENCB_set_old(BN_GENCB *gencb, void (*callback) (int, int, void *),
 978                       void *cb_arg)
 979 {
 980     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
 981     tmp_gencb->ver = 1;
 982     tmp_gencb->arg = cb_arg;
 983     tmp_gencb->cb.cb_1 = callback;
 984 }
 985
 986 /* Populate a BN_GENCB structure with a "new"-style callback */
 987 void BN_GENCB_set(BN_GENCB *gencb, int (*callback) (int, int, BN_GENCB *),
 988                   void *cb_arg)
 989 {
 990     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
 991     tmp_gencb->ver = 2;
 992     tmp_gencb->arg = cb_arg;
 993     tmp_gencb->cb.cb_2 = callback;
 994 }
 995
 996 void *BN_GENCB_get_arg(BN_GENCB *cb)
 997 {
 998     return cb->arg;
 999 }
1000
1001 BIGNUM *bn_wexpand(BIGNUM *a, int words)
1002 {
1003     return (words <= a->dmax) ? a : bn_expand2(a, words);
1004 }
1005
1006 void bn_correct_top(BIGNUM *a)
1007 {
1008     BN_ULONG *ftl;
1009     int tmp_top = a->top;
1010
1011     if (tmp_top > 0) {
1012         for (ftl = &(a->d[tmp_top]); tmp_top > 0; tmp_top--) {
1013             ftl--;
1014             if (*ftl != 0)
1015                 break;
1016         }
1017         a->top = tmp_top;
1018     }
1019     if (a->top == 0)
1020         a->neg = 0;
1021     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
1022     bn_pollute(a);
1023 }