[crypto/bn] swap BN_FLG_FIXED_TOP too
[openssl.git] / crypto / bn / bn_lib.c
1 /*
2  * Copyright 1995-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3  *
4  * Licensed under the OpenSSL license (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_COMPAT < 0x00908000L
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     bn_check_top(a);
342     if (a->d != NULL)
343         OPENSSL_cleanse(a->d, sizeof(*a->d) * a->dmax);
344     a->neg = 0;
345     a->top = 0;
346     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
347 }
348
349 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a)
350 {
351     if (a->top > 1)
352         return BN_MASK2;
353     else if (a->top == 1)
354         return a->d[0];
355     /* a->top == 0 */
356     return 0;
357 }
358
359 int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
360 {
361     bn_check_top(a);
362     if (bn_expand(a, (int)sizeof(BN_ULONG) * 8) == NULL)
363         return 0;
364     a->neg = 0;
365     a->d[0] = w;
366     a->top = (w ? 1 : 0);
367     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
368     bn_check_top(a);
369     return 1;
370 }
371
372 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
373 {
374     unsigned int i, m;
375     unsigned int n;
376     BN_ULONG l;
377     BIGNUM *bn = NULL;
378
379     if (ret == NULL)
380         ret = bn = BN_new();
381     if (ret == NULL)
382         return NULL;
383     bn_check_top(ret);
384     /* Skip leading zero's. */
385     for ( ; len > 0 && *s == 0; s++, len--)
386         continue;
387     n = len;
388     if (n == 0) {
389         ret->top = 0;
390         return ret;
391     }
392     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
393     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
394     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
395         BN_free(bn);
396         return NULL;
397     }
398     ret->top = i;
399     ret->neg = 0;
400     l = 0;
401     while (n--) {
402         l = (l << 8L) | *(s++);
403         if (m-- == 0) {
404             ret->d[--i] = l;
405             l = 0;
406             m = BN_BYTES - 1;
407         }
408     }
409     /*
410      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
411      * bit set (-ve number)
412      */
413     bn_correct_top(ret);
414     return ret;
415 }
416
417 /* ignore negative */
418 static int bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
419 {
420     int n;
421     size_t i, lasti, j, atop, mask;
422     BN_ULONG l;
423
424     /*
425      * In case |a| is fixed-top, BN_num_bytes can return bogus length,
426      * but it's assumed that fixed-top inputs ought to be "nominated"
427      * even for padded output, so it works out...
428      */
429     n = BN_num_bytes(a);
430     if (tolen == -1) {
431         tolen = n;
432     } else if (tolen < n) {     /* uncommon/unlike case */
433         BIGNUM temp = *a;
434
435         bn_correct_top(&temp);
436         n = BN_num_bytes(&temp);
437         if (tolen < n)
438             return -1;
439     }
440
441     /* Swipe through whole available data and don't give away padded zero. */
442     atop = a->dmax * BN_BYTES;
443     if (atop == 0) {
444         OPENSSL_cleanse(to, tolen);
445         return tolen;
446     }
447
448     lasti = atop - 1;
449     atop = a->top * BN_BYTES;
450     for (i = 0, j = 0, to += tolen; j < (size_t)tolen; j++) {
451         l = a->d[i / BN_BYTES];
452         mask = 0 - ((j - atop) >> (8 * sizeof(i) - 1));
453         *--to = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES)) & mask);
454         i += (i - lasti) >> (8 * sizeof(i) - 1); /* stay on last limb */
455     }
456
457     return tolen;
458 }
459
460 int BN_bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
461 {
462     if (tolen < 0)
463         return -1;
464     return bn2binpad(a, to, tolen);
465 }
466
467 int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to)
468 {
469     return bn2binpad(a, to, -1);
470 }
471
472 BIGNUM *BN_lebin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
473 {
474     unsigned int i, m;
475     unsigned int n;
476     BN_ULONG l;
477     BIGNUM *bn = NULL;
478
479     if (ret == NULL)
480         ret = bn = BN_new();
481     if (ret == NULL)
482         return NULL;
483     bn_check_top(ret);
484     s += len;
485     /* Skip trailing zeroes. */
486     for ( ; len > 0 && s[-1] == 0; s--, len--)
487         continue;
488     n = len;
489     if (n == 0) {
490         ret->top = 0;
491         return ret;
492     }
493     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
494     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
495     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
496         BN_free(bn);
497         return NULL;
498     }
499     ret->top = i;
500     ret->neg = 0;
501     l = 0;
502     while (n--) {
503         s--;
504         l = (l << 8L) | *s;
505         if (m-- == 0) {
506             ret->d[--i] = l;
507             l = 0;
508             m = BN_BYTES - 1;
509         }
510     }
511     /*
512      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
513      * bit set (-ve number)
514      */
515     bn_correct_top(ret);
516     return ret;
517 }
518
519 int BN_bn2lebinpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
520 {
521     int i;
522     BN_ULONG l;
523     bn_check_top(a);
524     i = BN_num_bytes(a);
525     if (tolen < i)
526         return -1;
527     /* Add trailing zeroes if necessary */
528     if (tolen > i)
529         memset(to + i, 0, tolen - i);
530     to += i;
531     while (i--) {
532         l = a->d[i / BN_BYTES];
533         to--;
534         *to = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES))) & 0xff;
535     }
536     return tolen;
537 }
538
539 int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
540 {
541     int i;
542     BN_ULONG t1, t2, *ap, *bp;
543
544     bn_check_top(a);
545     bn_check_top(b);
546
547     i = a->top - b->top;
548     if (i != 0)
549         return i;
550     ap = a->d;
551     bp = b->d;
552     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
553         t1 = ap[i];
554         t2 = bp[i];
555         if (t1 != t2)
556             return ((t1 > t2) ? 1 : -1);
557     }
558     return 0;
559 }
560
561 int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
562 {
563     int i;
564     int gt, lt;
565     BN_ULONG t1, t2;
566
567     if ((a == NULL) || (b == NULL)) {
568         if (a != NULL)
569             return -1;
570         else if (b != NULL)
571             return 1;
572         else
573             return 0;
574     }
575
576     bn_check_top(a);
577     bn_check_top(b);
578
579     if (a->neg != b->neg) {
580         if (a->neg)
581             return -1;
582         else
583             return 1;
584     }
585     if (a->neg == 0) {
586         gt = 1;
587         lt = -1;
588     } else {
589         gt = -1;
590         lt = 1;
591     }
592
593     if (a->top > b->top)
594         return gt;
595     if (a->top < b->top)
596         return lt;
597     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
598         t1 = a->d[i];
599         t2 = b->d[i];
600         if (t1 > t2)
601             return gt;
602         if (t1 < t2)
603             return lt;
604     }
605     return 0;
606 }
607
608 int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
609 {
610     int i, j, k;
611
612     if (n < 0)
613         return 0;
614
615     i = n / BN_BITS2;
616     j = n % BN_BITS2;
617     if (a->top <= i) {
618         if (bn_wexpand(a, i + 1) == NULL)
619             return 0;
620         for (k = a->top; k < i + 1; k++)
621             a->d[k] = 0;
622         a->top = i + 1;
623         a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
624     }
625
626     a->d[i] |= (((BN_ULONG)1) << j);
627     bn_check_top(a);
628     return 1;
629 }
630
631 int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
632 {
633     int i, j;
634
635     bn_check_top(a);
636     if (n < 0)
637         return 0;
638
639     i = n / BN_BITS2;
640     j = n % BN_BITS2;
641     if (a->top <= i)
642         return 0;
643
644     a->d[i] &= (~(((BN_ULONG)1) << j));
645     bn_correct_top(a);
646     return 1;
647 }
648
649 int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n)
650 {
651     int i, j;
652
653     bn_check_top(a);
654     if (n < 0)
655         return 0;
656     i = n / BN_BITS2;
657     j = n % BN_BITS2;
658     if (a->top <= i)
659         return 0;
660     return (int)(((a->d[i]) >> j) & ((BN_ULONG)1));
661 }
662
663 int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n)
664 {
665     int b, w;
666
667     bn_check_top(a);
668     if (n < 0)
669         return 0;
670
671     w = n / BN_BITS2;
672     b = n % BN_BITS2;
673     if (w >= a->top)
674         return 0;
675     if (b == 0)
676         a->top = w;
677     else {
678         a->top = w + 1;
679         a->d[w] &= ~(BN_MASK2 << b);
680     }
681     bn_correct_top(a);
682     return 1;
683 }
684
685 void BN_set_negative(BIGNUM *a, int b)
686 {
687     if (b && !BN_is_zero(a))
688         a->neg = 1;
689     else
690         a->neg = 0;
691 }
692
693 int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
694 {
695     int i;
696     BN_ULONG aa, bb;
697
698     aa = a[n - 1];
699     bb = b[n - 1];
700     if (aa != bb)
701         return ((aa > bb) ? 1 : -1);
702     for (i = n - 2; i >= 0; i--) {
703         aa = a[i];
704         bb = b[i];
705         if (aa != bb)
706             return ((aa > bb) ? 1 : -1);
707     }
708     return 0;
709 }
710
711 /*
712  * Here follows a specialised variants of bn_cmp_words().  It has the
713  * capability of performing the operation on arrays of different sizes. The
714  * sizes of those arrays is expressed through cl, which is the common length
715  * ( basically, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the delta between the
716  * two lengths, calculated as len(a)-len(b). All lengths are the number of
717  * BN_ULONGs...
718  */
719
720 int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int cl, int dl)
721 {
722     int n, i;
723     n = cl - 1;
724
725     if (dl < 0) {
726         for (i = dl; i < 0; i++) {
727             if (b[n - i] != 0)
728                 return -1;      /* a < b */
729         }
730     }
731     if (dl > 0) {
732         for (i = dl; i > 0; i--) {
733             if (a[n + i] != 0)
734                 return 1;       /* a > b */
735         }
736     }
737     return bn_cmp_words(a, b, cl);
738 }
739
740 /*
741  * Constant-time conditional swap of a and b.
742  * a and b are swapped if condition is not 0.  The code assumes that at most one bit of condition is set.
743  * nwords is the number of words to swap.  The code assumes that at least nwords are allocated in both a and b,
744  * and that no more than nwords are used by either a or b.
745  * a and b cannot be the same number
746  */
747 void BN_consttime_swap(BN_ULONG condition, BIGNUM *a, BIGNUM *b, int nwords)
748 {
749     BN_ULONG t;
750     int i;
751
752     bn_wcheck_size(a, nwords);
753     bn_wcheck_size(b, nwords);
754
755     assert(a != b);
756     assert((condition & (condition - 1)) == 0);
757     assert(sizeof(BN_ULONG) >= sizeof(int));
758
759     condition = ((condition - 1) >> (BN_BITS2 - 1)) - 1;
760
761     t = (a->top ^ b->top) & condition;
762     a->top ^= t;
763     b->top ^= t;
764
765     t = (a->neg ^ b->neg) & condition;
766     a->neg ^= t;
767     b->neg ^= t;
768
769     /*-
770      * BN_FLG_STATIC_DATA: indicates that data may not be written to. Intention
771      * is actually to treat it as it's read-only data, and some (if not most)
772      * of it does reside in read-only segment. In other words observation of
773      * BN_FLG_STATIC_DATA in BN_consttime_swap should be treated as fatal
774      * condition. It would either cause SEGV or effectively cause data
775      * corruption.
776      *
777      * BN_FLG_MALLOCED: refers to BN structure itself, and hence must be
778      * preserved.
779      *
780      * BN_FLG_SECURE: must be preserved, because it determines how x->d was
781      * allocated and hence how to free it.
782      *
783      * BN_FLG_CONSTTIME: sufficient to mask and swap
784      *
785      * BN_FLG_FIXED_TOP: indicates that we haven't called bn_correct_top() on
786      * the data, so the d array may be padded with additional 0 values (i.e.
787      * top could be greater than the minimal value that it could be). We should
788      * be swapping it
789      */
790
791 #define BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS (BN_FLG_CONSTTIME | BN_FLG_FIXED_TOP)
792
793     t = ((a->flags ^ b->flags) & BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS) & condition;
794     a->flags ^= t;
795     b->flags ^= t;
796
797 #define BN_CONSTTIME_SWAP(ind) \
798         do { \
799                 t = (a->d[ind] ^ b->d[ind]) & condition; \
800                 a->d[ind] ^= t; \
801                 b->d[ind] ^= t; \
802         } while (0)
803
804     switch (nwords) {
805     default:
806         for (i = 10; i < nwords; i++)
807             BN_CONSTTIME_SWAP(i);
808         /* Fallthrough */
809     case 10:
810         BN_CONSTTIME_SWAP(9);   /* Fallthrough */
811     case 9:
812         BN_CONSTTIME_SWAP(8);   /* Fallthrough */
813     case 8:
814         BN_CONSTTIME_SWAP(7);   /* Fallthrough */
815     case 7:
816         BN_CONSTTIME_SWAP(6);   /* Fallthrough */
817     case 6:
818         BN_CONSTTIME_SWAP(5);   /* Fallthrough */
819     case 5:
820         BN_CONSTTIME_SWAP(4);   /* Fallthrough */
821     case 4:
822         BN_CONSTTIME_SWAP(3);   /* Fallthrough */
823     case 3:
824         BN_CONSTTIME_SWAP(2);   /* Fallthrough */
825     case 2:
826         BN_CONSTTIME_SWAP(1);   /* Fallthrough */
827     case 1:
828         BN_CONSTTIME_SWAP(0);
829     }
830 #undef BN_CONSTTIME_SWAP
831 }
832
833 /* Bits of security, see SP800-57 */
834
835 int BN_security_bits(int L, int N)
836 {
837     int secbits, bits;
838     if (L >= 15360)
839         secbits = 256;
840     else if (L >= 7680)
841         secbits = 192;
842     else if (L >= 3072)
843         secbits = 128;
844     else if (L >= 2048)
845         secbits = 112;
846     else if (L >= 1024)
847         secbits = 80;
848     else
849         return 0;
850     if (N == -1)
851         return secbits;
852     bits = N / 2;
853     if (bits < 80)
854         return 0;
855     return bits >= secbits ? secbits : bits;
856 }
857
858 void BN_zero_ex(BIGNUM *a)
859 {
860     a->neg = 0;
861     a->top = 0;
862     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
863 }
864
865 int BN_abs_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
866 {
867     return ((a->top == 1) && (a->d[0] == w)) || ((w == 0) && (a->top == 0));
868 }
869
870 int BN_is_zero(const BIGNUM *a)
871 {
872     return a->top == 0;
873 }
874
875 int BN_is_one(const BIGNUM *a)
876 {
877     return BN_abs_is_word(a, 1) && !a->neg;
878 }
879
880 int BN_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
881 {
882     return BN_abs_is_word(a, w) && (!w || !a->neg);
883 }
884
885 int BN_is_odd(const BIGNUM *a)
886 {
887     return (a->top > 0) && (a->d[0] & 1);
888 }
889
890 int BN_is_negative(const BIGNUM *a)
891 {
892     return (a->neg != 0);
893 }
894
895 int BN_to_montgomery(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_MONT_CTX *mont,
896                      BN_CTX *ctx)
897 {
898     return BN_mod_mul_montgomery(r, a, &(mont->RR), mont, ctx);
899 }
900
901 void BN_with_flags(BIGNUM *dest, const BIGNUM *b, int flags)
902 {
903     dest->d = b->d;
904     dest->top = b->top;
905     dest->dmax = b->dmax;
906     dest->neg = b->neg;
907     dest->flags = ((dest->flags & BN_FLG_MALLOCED)
908                    | (b->flags & ~BN_FLG_MALLOCED)
909                    | BN_FLG_STATIC_DATA | flags);
910 }
911
912 BN_GENCB *BN_GENCB_new(void)
913 {
914     BN_GENCB *ret;
915
916     if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
917         BNerr(BN_F_BN_GENCB_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
918         return NULL;
919     }
920
921     return ret;
922 }
923
924 void BN_GENCB_free(BN_GENCB *cb)
925 {
926     if (cb == NULL)
927         return;
928     OPENSSL_free(cb);
929 }
930
931 void BN_set_flags(BIGNUM *b, int n)
932 {
933     b->flags |= n;
934 }
935
936 int BN_get_flags(const BIGNUM *b, int n)
937 {
938     return b->flags & n;
939 }
940
941 /* Populate a BN_GENCB structure with an "old"-style callback */
942 void BN_GENCB_set_old(BN_GENCB *gencb, void (*callback) (int, int, void *),
943                       void *cb_arg)
944 {
945     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
946     tmp_gencb->ver = 1;
947     tmp_gencb->arg = cb_arg;
948     tmp_gencb->cb.cb_1 = callback;
949 }
950
951 /* Populate a BN_GENCB structure with a "new"-style callback */
952 void BN_GENCB_set(BN_GENCB *gencb, int (*callback) (int, int, BN_GENCB *),
953                   void *cb_arg)
954 {
955     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
956     tmp_gencb->ver = 2;
957     tmp_gencb->arg = cb_arg;
958     tmp_gencb->cb.cb_2 = callback;
959 }
960
961 void *BN_GENCB_get_arg(BN_GENCB *cb)
962 {
963     return cb->arg;
964 }
965
966 BIGNUM *bn_wexpand(BIGNUM *a, int words)
967 {
968     return (words <= a->dmax) ? a : bn_expand2(a, words);
969 }
970
971 void bn_correct_top(BIGNUM *a)
972 {
973     BN_ULONG *ftl;
974     int tmp_top = a->top;
975
976     if (tmp_top > 0) {
977         for (ftl = &(a->d[tmp_top]); tmp_top > 0; tmp_top--) {
978             ftl--;
979             if (*ftl != 0)
980                 break;
981         }
982         a->top = tmp_top;
983     }
984     if (a->top == 0)
985         a->neg = 0;
986     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
987     bn_pollute(a);
988 }