crypto/bn/bn_lib.c

   1 /* crypto/bn/bn_lib.c */
   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 BN_DEBUG
  60 # undef NDEBUG /* avoid conflicting definitions */
  61 # define NDEBUG
  62 #endif
  63
  64 #include <assert.h>
  65 #include <limits.h>
  66 #include <stdio.h>
  67 #include "cryptlib.h"
  68 #include "bn_lcl.h"
  69
  70 const char BN_version[]="Big Number" OPENSSL_VERSION_PTEXT;
  71
  72 /* This stuff appears to be completely unused, so is deprecated */
  73 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
  74 /* For a 32 bit machine
  75  * 2 -   4 ==  128
  76  * 3 -   8 ==  256
  77  * 4 -  16 ==  512
  78  * 5 -  32 == 1024
  79  * 6 -  64 == 2048
  80  * 7 - 128 == 4096
  81  * 8 - 256 == 8192
  82  */
  83 static int bn_limit_bits=0;
  84 static int bn_limit_num=8;        /* (1<<bn_limit_bits) */
  85 static int bn_limit_bits_low=0;
  86 static int bn_limit_num_low=8;    /* (1<<bn_limit_bits_low) */
  87 static int bn_limit_bits_high=0;
  88 static int bn_limit_num_high=8;   /* (1<<bn_limit_bits_high) */
  89 static int bn_limit_bits_mont=0;
  90 static int bn_limit_num_mont=8;   /* (1<<bn_limit_bits_mont) */
  91
  92 void BN_set_params(int mult, int high, int low, int mont)
  93         {
  94         if (mult >= 0)
  95                 {
  96                 if (mult > (int)(sizeof(int)*8)-1)
  97                         mult=sizeof(int)*8-1;
  98                 bn_limit_bits=mult;
  99                 bn_limit_num=1<<mult;
 100                 }
 101         if (high >= 0)
 102                 {
 103                 if (high > (int)(sizeof(int)*8)-1)
 104                         high=sizeof(int)*8-1;
 105                 bn_limit_bits_high=high;
 106                 bn_limit_num_high=1<<high;
 107                 }
 108         if (low >= 0)
 109                 {
 110                 if (low > (int)(sizeof(int)*8)-1)
 111                         low=sizeof(int)*8-1;
 112                 bn_limit_bits_low=low;
 113                 bn_limit_num_low=1<<low;
 114                 }
 115         if (mont >= 0)
 116                 {
 117                 if (mont > (int)(sizeof(int)*8)-1)
 118                         mont=sizeof(int)*8-1;
 119                 bn_limit_bits_mont=mont;
 120                 bn_limit_num_mont=1<<mont;
 121                 }
 122         }
 123
 124 int BN_get_params(int which)
 125         {
 126         if      (which == 0) return(bn_limit_bits);
 127         else if (which == 1) return(bn_limit_bits_high);
 128         else if (which == 2) return(bn_limit_bits_low);
 129         else if (which == 3) return(bn_limit_bits_mont);
 130         else return(0);
 131         }
 132 #endif
 133
 134 const BIGNUM *BN_value_one(void)
 135         {
 136         static const BN_ULONG data_one=1L;
 137         static const BIGNUM const_one={(BN_ULONG *)&data_one,1,1,0,BN_FLG_STATIC_DATA};
 138
 139         return(&const_one);
 140         }
 141
 142 int BN_num_bits_word(BN_ULONG l)
 143         {
 144         static const unsigned char bits[256]={
 145                 0,1,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4,4,4,4,4,
 146                 5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,
 147                 6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,
 148                 6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,
 149                 7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
 150                 7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
 151                 7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
 152                 7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
 153                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
 154                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
 155                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
 156                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
 157                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
 158                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
 159                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
 160                 8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,
 161                 };
 162
 163 #if defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
 164         if (l & 0xffffffff00000000L)
 165                 {
 166                 if (l & 0xffff000000000000L)
 167                         {
 168                         if (l & 0xff00000000000000L)
 169                                 {
 170                                 return(bits[(int)(l>>56)]+56);
 171                                 }
 172                         else    return(bits[(int)(l>>48)]+48);
 173                         }
 174                 else
 175                         {
 176                         if (l & 0x0000ff0000000000L)
 177                                 {
 178                                 return(bits[(int)(l>>40)]+40);
 179                                 }
 180                         else    return(bits[(int)(l>>32)]+32);
 181                         }
 182                 }
 183         else
 184 #else
 185 #ifdef SIXTY_FOUR_BIT
 186         if (l & 0xffffffff00000000LL)
 187                 {
 188                 if (l & 0xffff000000000000LL)
 189                         {
 190                         if (l & 0xff00000000000000LL)
 191                                 {
 192                                 return(bits[(int)(l>>56)]+56);
 193                                 }
 194                         else    return(bits[(int)(l>>48)]+48);
 195                         }
 196                 else
 197                         {
 198                         if (l & 0x0000ff0000000000LL)
 199                                 {
 200                                 return(bits[(int)(l>>40)]+40);
 201                                 }
 202                         else    return(bits[(int)(l>>32)]+32);
 203                         }
 204                 }
 205         else
 206 #endif
 207 #endif
 208                 {
 209 #if defined(THIRTY_TWO_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
 210                 if (l & 0xffff0000L)
 211                         {
 212                         if (l & 0xff000000L)
 213                                 return(bits[(int)(l>>24L)]+24);
 214                         else    return(bits[(int)(l>>16L)]+16);
 215                         }
 216                 else
 217 #endif
 218                         {
 219 #if defined(THIRTY_TWO_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
 220                         if (l & 0xff00L)
 221                                 return(bits[(int)(l>>8)]+8);
 222                         else
 223 #endif
 224                                 return(bits[(int)(l   )]  );
 225                         }
 226                 }
 227         }
 228
 229 int BN_num_bits(const BIGNUM *a)
 230         {
 231         int i = a->top - 1;
 232         bn_check_top(a);
 233
 234         if (BN_is_zero(a)) return 0;
 235         return ((i*BN_BITS2) + BN_num_bits_word(a->d[i]));
 236         }
 237
 238 void BN_clear_free(BIGNUM *a)
 239         {
 240         int i;
 241
 242         if (a == NULL) return;
 243         bn_check_top(a);
 244         if (a->d != NULL)
 245                 {
 246                 OPENSSL_cleanse(a->d,a->dmax*sizeof(a->d[0]));
 247                 if (!(BN_get_flags(a,BN_FLG_STATIC_DATA)))
 248                         OPENSSL_free(a->d);
 249                 }
 250         i=BN_get_flags(a,BN_FLG_MALLOCED);
 251         OPENSSL_cleanse(a,sizeof(BIGNUM));
 252         if (i)
 253                 OPENSSL_free(a);
 254         }
 255
 256 void BN_free(BIGNUM *a)
 257         {
 258         if (a == NULL) return;
 259         bn_check_top(a);
 260         if ((a->d != NULL) && !(BN_get_flags(a,BN_FLG_STATIC_DATA)))
 261                 OPENSSL_free(a->d);
 262         if (a->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 263                 OPENSSL_free(a);
 264         else
 265                 {
 266 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 267                 a->flags|=BN_FLG_FREE;
 268 #endif
 269                 a->d = NULL;
 270                 }
 271         }
 272
 273 void BN_init(BIGNUM *a)
 274         {
 275         memset(a,0,sizeof(BIGNUM));
 276         bn_check_top(a);
 277         }
 278
 279 BIGNUM *BN_new(void)
 280         {
 281         BIGNUM *ret;
 282
 283         if ((ret=(BIGNUM *)OPENSSL_malloc(sizeof(BIGNUM))) == NULL)
 284                 {
 285                 BNerr(BN_F_BN_NEW,ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 286                 return(NULL);
 287                 }
 288         ret->flags=BN_FLG_MALLOCED;
 289         ret->top=0;
 290         ret->neg=0;
 291         ret->dmax=0;
 292         ret->d=NULL;
 293         bn_check_top(ret);
 294         return(ret);
 295         }
 296
 297 /* This is used both by bn_expand2() and bn_dup_expand() */
 298 /* The caller MUST check that words > b->dmax before calling this */
 299 static BN_ULONG *bn_expand_internal(const BIGNUM *b, int words)
 300         {
 301         BN_ULONG *A,*a = NULL;
 302         const BN_ULONG *B;
 303         int i;
 304
 305         bn_check_top(b);
 306
 307         if (words > (INT_MAX/(4*BN_BITS2)))
 308                 {
 309                 BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL,BN_R_BIGNUM_TOO_LONG);
 310                 return NULL;
 311                 }
 312         if (BN_get_flags(b,BN_FLG_STATIC_DATA))
 313                 {
 314                 BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL,BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA);
 315                 return(NULL);
 316                 }
 317         a=A=(BN_ULONG *)OPENSSL_malloc(sizeof(BN_ULONG)*words);
 318         if (A == NULL)
 319                 {
 320                 BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL,ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 321                 return(NULL);
 322                 }
 323 #ifdef PURIFY
 324         /* Valgrind complains in BN_consttime_swap because we process the whole
 325          * array even if it's not initialised yet. This doesn't matter in that
 326          * function - what's important is constant time operation (we're not
 327          * actually going to use the data)
 328         */
 329         memset(a, 0, sizeof(BN_ULONG)*words);
 330 #endif
 331
 332 #if 1
 333         B=b->d;
 334         /* Check if the previous number needs to be copied */
 335         if (B != NULL)
 336                 {
 337                 for (i=b->top>>2; i>0; i--,A+=4,B+=4)
 338                         {
 339                         /*
 340                          * The fact that the loop is unrolled
 341                          * 4-wise is a tribute to Intel. It's
 342                          * the one that doesn't have enough
 343                          * registers to accomodate more data.
 344                          * I'd unroll it 8-wise otherwise:-)
 345                          *
 346                          *              <appro@fy.chalmers.se>
 347                          */
 348                         BN_ULONG a0,a1,a2,a3;
 349                         a0=B[0]; a1=B[1]; a2=B[2]; a3=B[3];
 350                         A[0]=a0; A[1]=a1; A[2]=a2; A[3]=a3;
 351                         }
 352                 switch (b->top&3)
 353                         {
 354                 case 3: A[2]=B[2];
 355                 case 2: A[1]=B[1];
 356                 case 1: A[0]=B[0];
 357                 case 0: /* workaround for ultrix cc: without 'case 0', the optimizer does
 358                          * the switch table by doing a=top&3; a--; goto jump_table[a];
 359                          * which fails for top== 0 */
 360                         ;
 361                         }
 362                 }
 363
 364 #else
 365         memset(A,0,sizeof(BN_ULONG)*words);
 366         memcpy(A,b->d,sizeof(b->d[0])*b->top);
 367 #endif
 368
 369         return(a);
 370         }
 371
 372 /* This is an internal function that can be used instead of bn_expand2()
 373  * when there is a need to copy BIGNUMs instead of only expanding the
 374  * data part, while still expanding them.
 375  * Especially useful when needing to expand BIGNUMs that are declared
 376  * 'const' and should therefore not be changed.
 377  * The reason to use this instead of a BN_dup() followed by a bn_expand2()
 378  * is memory allocation overhead.  A BN_dup() followed by a bn_expand2()
 379  * will allocate new memory for the BIGNUM data twice, and free it once,
 380  * while bn_dup_expand() makes sure allocation is made only once.
 381  */
 382
 383 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
 384 BIGNUM *bn_dup_expand(const BIGNUM *b, int words)
 385         {
 386         BIGNUM *r = NULL;
 387
 388         bn_check_top(b);
 389
 390         /* This function does not work if
 391          *      words <= b->dmax && top < words
 392          * because BN_dup() does not preserve 'dmax'!
 393          * (But bn_dup_expand() is not used anywhere yet.)
 394          */
 395
 396         if (words > b->dmax)
 397                 {
 398                 BN_ULONG *a = bn_expand_internal(b, words);
 399
 400                 if (a)
 401                         {
 402                         r = BN_new();
 403                         if (r)
 404                                 {
 405                                 r->top = b->top;
 406                                 r->dmax = words;
 407                                 r->neg = b->neg;
 408                                 r->d = a;
 409                                 }
 410                         else
 411                                 {
 412                                 /* r == NULL, BN_new failure */
 413                                 OPENSSL_free(a);
 414                                 }
 415                         }
 416                 /* If a == NULL, there was an error in allocation in
 417                    bn_expand_internal(), and NULL should be returned */
 418                 }
 419         else
 420                 {
 421                 r = BN_dup(b);
 422                 }
 423
 424         bn_check_top(r);
 425         return r;
 426         }
 427 #endif
 428
 429 /* This is an internal function that should not be used in applications.
 430  * It ensures that 'b' has enough room for a 'words' word number
 431  * and initialises any unused part of b->d with leading zeros.
 432  * It is mostly used by the various BIGNUM routines. If there is an error,
 433  * NULL is returned. If not, 'b' is returned. */
 434
 435 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int words)
 436         {
 437         bn_check_top(b);
 438
 439         if (words > b->dmax)
 440                 {
 441                 BN_ULONG *a = bn_expand_internal(b, words);
 442                 if(!a) return NULL;
 443                 if(b->d) OPENSSL_free(b->d);
 444                 b->d=a;
 445                 b->dmax=words;
 446                 }
 447
 448 /* None of this should be necessary because of what b->top means! */
 449 #if 0
 450         /* NB: bn_wexpand() calls this only if the BIGNUM really has to grow */
 451         if (b->top < b->dmax)
 452                 {
 453                 int i;
 454                 BN_ULONG *A = &(b->d[b->top]);
 455                 for (i=(b->dmax - b->top)>>3; i>0; i--,A+=8)
 456                         {
 457                         A[0]=0; A[1]=0; A[2]=0; A[3]=0;
 458                         A[4]=0; A[5]=0; A[6]=0; A[7]=0;
 459                         }
 460                 for (i=(b->dmax - b->top)&7; i>0; i--,A++)
 461                         A[0]=0;
 462                 assert(A == &(b->d[b->dmax]));
 463                 }
 464 #endif
 465         bn_check_top(b);
 466         return b;
 467         }
 468
 469 BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a)
 470         {
 471         BIGNUM *t;
 472
 473         if (a == NULL) return NULL;
 474         bn_check_top(a);
 475
 476         t = BN_new();
 477         if (t == NULL) return NULL;
 478         if(!BN_copy(t, a))
 479                 {
 480                 BN_free(t);
 481                 return NULL;
 482                 }
 483         bn_check_top(t);
 484         return t;
 485         }
 486
 487 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 488         {
 489         int i;
 490         BN_ULONG *A;
 491         const BN_ULONG *B;
 492
 493         bn_check_top(b);
 494
 495         if (a == b) return(a);
 496         if (bn_wexpand(a,b->top) == NULL) return(NULL);
 497
 498 #if 1
 499         A=a->d;
 500         B=b->d;
 501         for (i=b->top>>2; i>0; i--,A+=4,B+=4)
 502                 {
 503                 BN_ULONG a0,a1,a2,a3;
 504                 a0=B[0]; a1=B[1]; a2=B[2]; a3=B[3];
 505                 A[0]=a0; A[1]=a1; A[2]=a2; A[3]=a3;
 506                 }
 507         switch (b->top&3)
 508                 {
 509                 case 3: A[2]=B[2];
 510                 case 2: A[1]=B[1];
 511                 case 1: A[0]=B[0];
 512                 case 0: ; /* ultrix cc workaround, see comments in bn_expand_internal */
 513                 }
 514 #else
 515         memcpy(a->d,b->d,sizeof(b->d[0])*b->top);
 516 #endif
 517
 518         a->top=b->top;
 519         a->neg=b->neg;
 520         bn_check_top(a);
 521         return(a);
 522         }
 523
 524 void BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b)
 525         {
 526         int flags_old_a, flags_old_b;
 527         BN_ULONG *tmp_d;
 528         int tmp_top, tmp_dmax, tmp_neg;
 529
 530         bn_check_top(a);
 531         bn_check_top(b);
 532
 533         flags_old_a = a->flags;
 534         flags_old_b = b->flags;
 535
 536         tmp_d = a->d;
 537         tmp_top = a->top;
 538         tmp_dmax = a->dmax;
 539         tmp_neg = a->neg;
 540
 541         a->d = b->d;
 542         a->top = b->top;
 543         a->dmax = b->dmax;
 544         a->neg = b->neg;
 545
 546         b->d = tmp_d;
 547         b->top = tmp_top;
 548         b->dmax = tmp_dmax;
 549         b->neg = tmp_neg;
 550
 551         a->flags = (flags_old_a & BN_FLG_MALLOCED) | (flags_old_b & BN_FLG_STATIC_DATA);
 552         b->flags = (flags_old_b & BN_FLG_MALLOCED) | (flags_old_a & BN_FLG_STATIC_DATA);
 553         bn_check_top(a);
 554         bn_check_top(b);
 555         }
 556
 557 void BN_clear(BIGNUM *a)
 558         {
 559         bn_check_top(a);
 560         if (a->d != NULL)
 561                 memset(a->d,0,a->dmax*sizeof(a->d[0]));
 562         a->top=0;
 563         a->neg=0;
 564         }
 565
 566 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a)
 567         {
 568         if (a->top > 1)
 569                 return BN_MASK2;
 570         else if (a->top == 1)
 571                 return a->d[0];
 572         /* a->top == 0 */
 573         return 0;
 574         }
 575
 576 int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
 577         {
 578         bn_check_top(a);
 579         if (bn_expand(a,(int)sizeof(BN_ULONG)*8) == NULL) return(0);
 580         a->neg = 0;
 581         a->d[0] = w;
 582         a->top = (w ? 1 : 0);
 583         bn_check_top(a);
 584         return(1);
 585         }
 586
 587 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 588         {
 589         unsigned int i,m;
 590         unsigned int n;
 591         BN_ULONG l;
 592         BIGNUM  *bn = NULL;
 593
 594         if (ret == NULL)
 595                 ret = bn = BN_new();
 596         if (ret == NULL) return(NULL);
 597         bn_check_top(ret);
 598         l=0;
 599         n=len;
 600         if (n == 0)
 601                 {
 602                 ret->top=0;
 603                 return(ret);
 604                 }
 605         i=((n-1)/BN_BYTES)+1;
 606         m=((n-1)%(BN_BYTES));
 607         if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL)
 608                 {
 609                 if (bn) BN_free(bn);
 610                 return NULL;
 611                 }
 612         ret->top=i;
 613         ret->neg=0;
 614         while (n--)
 615                 {
 616                 l=(l<<8L)| *(s++);
 617                 if (m-- == 0)
 618                         {
 619                         ret->d[--i]=l;
 620                         l=0;
 621                         m=BN_BYTES-1;
 622                         }
 623                 }
 624         /* need to call this due to clear byte at top if avoiding
 625          * having the top bit set (-ve number) */
 626         bn_correct_top(ret);
 627         return(ret);
 628         }
 629
 630 /* ignore negative */
 631 int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to)
 632         {
 633         int n,i;
 634         BN_ULONG l;
 635
 636         bn_check_top(a);
 637         n=i=BN_num_bytes(a);
 638         while (i--)
 639                 {
 640                 l=a->d[i/BN_BYTES];
 641                 *(to++)=(unsigned char)(l>>(8*(i%BN_BYTES)))&0xff;
 642                 }
 643         return(n);
 644         }
 645
 646 int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 647         {
 648         int i;
 649         BN_ULONG t1,t2,*ap,*bp;
 650
 651         bn_check_top(a);
 652         bn_check_top(b);
 653
 654         i=a->top-b->top;
 655         if (i != 0) return(i);
 656         ap=a->d;
 657         bp=b->d;
 658         for (i=a->top-1; i>=0; i--)
 659                 {
 660                 t1= ap[i];
 661                 t2= bp[i];
 662                 if (t1 != t2)
 663                         return((t1 > t2) ? 1 : -1);
 664                 }
 665         return(0);
 666         }
 667
 668 int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 669         {
 670         int i;
 671         int gt,lt;
 672         BN_ULONG t1,t2;
 673
 674         if ((a == NULL) || (b == NULL))
 675                 {
 676                 if (a != NULL)
 677                         return(-1);
 678                 else if (b != NULL)
 679                         return(1);
 680                 else
 681                         return(0);
 682                 }
 683
 684         bn_check_top(a);
 685         bn_check_top(b);
 686
 687         if (a->neg != b->neg)
 688                 {
 689                 if (a->neg)
 690                         return(-1);
 691                 else    return(1);
 692                 }
 693         if (a->neg == 0)
 694                 { gt=1; lt= -1; }
 695         else    { gt= -1; lt=1; }
 696
 697         if (a->top > b->top) return(gt);
 698         if (a->top < b->top) return(lt);
 699         for (i=a->top-1; i>=0; i--)
 700                 {
 701                 t1=a->d[i];
 702                 t2=b->d[i];
 703                 if (t1 > t2) return(gt);
 704                 if (t1 < t2) return(lt);
 705                 }
 706         return(0);
 707         }
 708
 709 int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
 710         {
 711         int i,j,k;
 712
 713         if (n < 0)
 714                 return 0;
 715
 716         i=n/BN_BITS2;
 717         j=n%BN_BITS2;
 718         if (a->top <= i)
 719                 {
 720                 if (bn_wexpand(a,i+1) == NULL) return(0);
 721                 for(k=a->top; k<i+1; k++)
 722                         a->d[k]=0;
 723                 a->top=i+1;
 724                 }
 725
 726         a->d[i]|=(((BN_ULONG)1)<<j);
 727         bn_check_top(a);
 728         return(1);
 729         }
 730
 731 int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
 732         {
 733         int i,j;
 734
 735         bn_check_top(a);
 736         if (n < 0) return 0;
 737
 738         i=n/BN_BITS2;
 739         j=n%BN_BITS2;
 740         if (a->top <= i) return(0);
 741
 742         a->d[i]&=(~(((BN_ULONG)1)<<j));
 743         bn_correct_top(a);
 744         return(1);
 745         }
 746
 747 int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n)
 748         {
 749         int i,j;
 750
 751         bn_check_top(a);
 752         if (n < 0) return 0;
 753         i=n/BN_BITS2;
 754         j=n%BN_BITS2;
 755         if (a->top <= i) return 0;
 756         return (int)(((a->d[i])>>j)&((BN_ULONG)1));
 757         }
 758
 759 int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n)
 760         {
 761         int b,w;
 762
 763         bn_check_top(a);
 764         if (n < 0) return 0;
 765
 766         w=n/BN_BITS2;
 767         b=n%BN_BITS2;
 768         if (w >= a->top) return 0;
 769         if (b == 0)
 770                 a->top=w;
 771         else
 772                 {
 773                 a->top=w+1;
 774                 a->d[w]&= ~(BN_MASK2<<b);
 775                 }
 776         bn_correct_top(a);
 777         return(1);
 778         }
 779
 780 void BN_set_negative(BIGNUM *a, int b)
 781         {
 782         if (b && !BN_is_zero(a))
 783                 a->neg = 1;
 784         else
 785                 a->neg = 0;
 786         }
 787
 788 int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
 789         {
 790         int i;
 791         BN_ULONG aa,bb;
 792
 793         aa=a[n-1];
 794         bb=b[n-1];
 795         if (aa != bb) return((aa > bb)?1:-1);
 796         for (i=n-2; i>=0; i--)
 797                 {
 798                 aa=a[i];
 799                 bb=b[i];
 800                 if (aa != bb) return((aa > bb)?1:-1);
 801                 }
 802         return(0);
 803         }
 804
 805 /* Here follows a specialised variants of bn_cmp_words().  It has the
 806    property of performing the operation on arrays of different sizes.
 807    The sizes of those arrays is expressed through cl, which is the
 808    common length ( basicall, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the
 809    delta between the two lengths, calculated as len(a)-len(b).
 810    All lengths are the number of BN_ULONGs...  */
 811
 812 int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b,
 813         int cl, int dl)
 814         {
 815         int n,i;
 816         n = cl-1;
 817
 818         if (dl < 0)
 819                 {
 820                 for (i=dl; i<0; i++)
 821                         {
 822                         if (b[n-i] != 0)
 823                                 return -1; /* a < b */
 824                         }
 825                 }
 826         if (dl > 0)
 827                 {
 828                 for (i=dl; i>0; i--)
 829                         {
 830                         if (a[n+i] != 0)
 831                                 return 1; /* a > b */
 832                         }
 833                 }
 834         return bn_cmp_words(a,b,cl);
 835         }
 836
 837 /*
 838  * Constant-time conditional swap of a and b.
 839  * a and b are swapped if condition is not 0.  The code assumes that at most one bit of condition is set.
 840  * nwords is the number of words to swap.  The code assumes that at least nwords are allocated in both a and b,
 841  * and that no more than nwords are used by either a or b.
 842  * a and b cannot be the same number
 843  */
 844 void BN_consttime_swap(BN_ULONG condition, BIGNUM *a, BIGNUM *b, int nwords)
 845         {
 846         BN_ULONG t;
 847         int i;
 848
 849         bn_wcheck_size(a, nwords);
 850         bn_wcheck_size(b, nwords);
 851
 852         assert(a != b);
 853         assert((condition & (condition - 1)) == 0);
 854         assert(sizeof(BN_ULONG) >= sizeof(int));
 855
 856         condition = ((condition - 1) >> (BN_BITS2 - 1)) - 1;
 857
 858         t = (a->top^b->top) & condition;
 859         a->top ^= t;
 860         b->top ^= t;
 861
 862 #define BN_CONSTTIME_SWAP(ind) \
 863         do { \
 864                 t = (a->d[ind] ^ b->d[ind]) & condition; \
 865                 a->d[ind] ^= t; \
 866                 b->d[ind] ^= t; \
 867         } while (0)
 868
 869
 870         switch (nwords) {
 871         default:
 872                 for (i = 10; i < nwords; i++)
 873                         BN_CONSTTIME_SWAP(i);
 874                 /* Fallthrough */
 875         case 10: BN_CONSTTIME_SWAP(9); /* Fallthrough */
 876         case 9: BN_CONSTTIME_SWAP(8); /* Fallthrough */
 877         case 8: BN_CONSTTIME_SWAP(7); /* Fallthrough */
 878         case 7: BN_CONSTTIME_SWAP(6); /* Fallthrough */
 879         case 6: BN_CONSTTIME_SWAP(5); /* Fallthrough */
 880         case 5: BN_CONSTTIME_SWAP(4); /* Fallthrough */
 881         case 4: BN_CONSTTIME_SWAP(3); /* Fallthrough */
 882         case 3: BN_CONSTTIME_SWAP(2); /* Fallthrough */
 883         case 2: BN_CONSTTIME_SWAP(1); /* Fallthrough */
 884         case 1: BN_CONSTTIME_SWAP(0);
 885         }
 886 #undef BN_CONSTTIME_SWAP
 887 }