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     int bn_words;
 326
 327     bn_check_top(b);
 328
 329     bn_words = BN_get_flags(b, BN_FLG_CONSTTIME) ? b->dmax : b->top;
 330
 331     if (a == b)
 332         return a;
 333     if (bn_wexpand(a, bn_words) == NULL)
 334         return NULL;
 335
 336     if (b->top > 0)
 337         memcpy(a->d, b->d, sizeof(b->d[0]) * bn_words);
 338
 339     a->neg = b->neg;
 340     a->top = b->top;
 341     a->flags |= b->flags & BN_FLG_FIXED_TOP;
 342     bn_check_top(a);
 343     return a;
 344 }
 345
 346 #define FLAGS_DATA(flags) ((flags) & (BN_FLG_STATIC_DATA \
 347                                     | BN_FLG_CONSTTIME   \
 348                                     | BN_FLG_SECURE      \
 349                                     | BN_FLG_FIXED_TOP))
 350 #define FLAGS_STRUCT(flags) ((flags) & (BN_FLG_MALLOCED))
 351
 352 void BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b)
 353 {
 354     int flags_old_a, flags_old_b;
 355     BN_ULONG *tmp_d;
 356     int tmp_top, tmp_dmax, tmp_neg;
 357
 358     bn_check_top(a);
 359     bn_check_top(b);
 360
 361     flags_old_a = a->flags;
 362     flags_old_b = b->flags;
 363
 364     tmp_d = a->d;
 365     tmp_top = a->top;
 366     tmp_dmax = a->dmax;
 367     tmp_neg = a->neg;
 368
 369     a->d = b->d;
 370     a->top = b->top;
 371     a->dmax = b->dmax;
 372     a->neg = b->neg;
 373
 374     b->d = tmp_d;
 375     b->top = tmp_top;
 376     b->dmax = tmp_dmax;
 377     b->neg = tmp_neg;
 378
 379     a->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_a) | FLAGS_DATA(flags_old_b);
 380     b->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_b) | FLAGS_DATA(flags_old_a);
 381     bn_check_top(a);
 382     bn_check_top(b);
 383 }
 384
 385 void BN_clear(BIGNUM *a)
 386 {
 387     if (a == NULL)
 388         return;
 389     bn_check_top(a);
 390     if (a->d != NULL)
 391         OPENSSL_cleanse(a->d, sizeof(*a->d) * a->dmax);
 392     a->neg = 0;
 393     a->top = 0;
 394     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 395 }
 396
 397 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a)
 398 {
 399     if (a->top > 1)
 400         return BN_MASK2;
 401     else if (a->top == 1)
 402         return a->d[0];
 403     /* a->top == 0 */
 404     return 0;
 405 }
 406
 407 int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
 408 {
 409     bn_check_top(a);
 410     if (bn_expand(a, (int)sizeof(BN_ULONG) * 8) == NULL)
 411         return 0;
 412     a->neg = 0;
 413     a->d[0] = w;
 414     a->top = (w ? 1 : 0);
 415     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 416     bn_check_top(a);
 417     return 1;
 418 }
 419
 420 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 421 {
 422     unsigned int i, m;
 423     unsigned int n;
 424     BN_ULONG l;
 425     BIGNUM *bn = NULL;
 426
 427     if (ret == NULL)
 428         ret = bn = BN_new();
 429     if (ret == NULL)
 430         return NULL;
 431     bn_check_top(ret);
 432     /* Skip leading zero's. */
 433     for ( ; len > 0 && *s == 0; s++, len--)
 434         continue;
 435     n = len;
 436     if (n == 0) {
 437         ret->top = 0;
 438         return ret;
 439     }
 440     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 441     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 442     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 443         BN_free(bn);
 444         return NULL;
 445     }
 446     ret->top = i;
 447     ret->neg = 0;
 448     l = 0;
 449     while (n--) {
 450         l = (l << 8L) | *(s++);
 451         if (m-- == 0) {
 452             ret->d[--i] = l;
 453             l = 0;
 454             m = BN_BYTES - 1;
 455         }
 456     }
 457     /*
 458      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 459      * bit set (-ve number)
 460      */
 461     bn_correct_top(ret);
 462     return ret;
 463 }
 464
 465 typedef enum {big, little} endianess_t;
 466
 467 /* ignore negative */
 468 static
 469 int bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen, endianess_t endianess)
 470 {
 471     int n;
 472     size_t i, lasti, j, atop, mask;
 473     BN_ULONG l;
 474
 475     /*
 476      * In case |a| is fixed-top, BN_num_bytes can return bogus length,
 477      * but it's assumed that fixed-top inputs ought to be "nominated"
 478      * even for padded output, so it works out...
 479      */
 480     n = BN_num_bytes(a);
 481     if (tolen == -1) {
 482         tolen = n;
 483     } else if (tolen < n) {     /* uncommon/unlike case */
 484         BIGNUM temp = *a;
 485
 486         bn_correct_top(&temp);
 487         n = BN_num_bytes(&temp);
 488         if (tolen < n)
 489             return -1;
 490     }
 491
 492     /* Swipe through whole available data and don't give away padded zero. */
 493     atop = a->dmax * BN_BYTES;
 494     if (atop == 0) {
 495         OPENSSL_cleanse(to, tolen);
 496         return tolen;
 497     }
 498
 499     lasti = atop - 1;
 500     atop = a->top * BN_BYTES;
 501     if (endianess == big)
 502         to += tolen; /* start from the end of the buffer */
 503     for (i = 0, j = 0; j < (size_t)tolen; j++) {
 504         unsigned char val;
 505         l = a->d[i / BN_BYTES];
 506         mask = 0 - ((j - atop) >> (8 * sizeof(i) - 1));
 507         val = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES)) & mask);
 508         if (endianess == big)
 509             *--to = val;
 510         else
 511             *to++ = val;
 512         i += (i - lasti) >> (8 * sizeof(i) - 1); /* stay on last limb */
 513     }
 514
 515     return tolen;
 516 }
 517
 518 int BN_bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 519 {
 520     if (tolen < 0)
 521         return -1;
 522     return bn2binpad(a, to, tolen, big);
 523 }
 524
 525 int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to)
 526 {
 527     return bn2binpad(a, to, -1, big);
 528 }
 529
 530 BIGNUM *BN_lebin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 531 {
 532     unsigned int i, m;
 533     unsigned int n;
 534     BN_ULONG l;
 535     BIGNUM *bn = NULL;
 536
 537     if (ret == NULL)
 538         ret = bn = BN_new();
 539     if (ret == NULL)
 540         return NULL;
 541     bn_check_top(ret);
 542     s += len;
 543     /* Skip trailing zeroes. */
 544     for ( ; len > 0 && s[-1] == 0; s--, len--)
 545         continue;
 546     n = len;
 547     if (n == 0) {
 548         ret->top = 0;
 549         return ret;
 550     }
 551     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 552     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 553     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 554         BN_free(bn);
 555         return NULL;
 556     }
 557     ret->top = i;
 558     ret->neg = 0;
 559     l = 0;
 560     while (n--) {
 561         s--;
 562         l = (l << 8L) | *s;
 563         if (m-- == 0) {
 564             ret->d[--i] = l;
 565             l = 0;
 566             m = BN_BYTES - 1;
 567         }
 568     }
 569     /*
 570      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 571      * bit set (-ve number)
 572      */
 573     bn_correct_top(ret);
 574     return ret;
 575 }
 576
 577 int BN_bn2lebinpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 578 {
 579     if (tolen < 0)
 580         return -1;
 581     return bn2binpad(a, to, tolen, little);
 582 }
 583
 584 BIGNUM *BN_native2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 585 {
 586 #ifdef B_ENDIAN
 587     return BN_bin2bn(s, len, ret);
 588 #else
 589     return BN_lebin2bn(s, len, ret);
 590 #endif
 591 }
 592
 593 int BN_bn2nativepad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 594 {
 595 #ifdef B_ENDIAN
 596     return BN_bn2binpad(a, to, tolen);
 597 #else
 598     return BN_bn2lebinpad(a, to, tolen);
 599 #endif
 600 }
 601
 602 int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 603 {
 604     int i;
 605     BN_ULONG t1, t2, *ap, *bp;
 606
 607     bn_check_top(a);
 608     bn_check_top(b);
 609
 610     i = a->top - b->top;
 611     if (i != 0)
 612         return i;
 613     ap = a->d;
 614     bp = b->d;
 615     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 616         t1 = ap[i];
 617         t2 = bp[i];
 618         if (t1 != t2)
 619             return ((t1 > t2) ? 1 : -1);
 620     }
 621     return 0;
 622 }
 623
 624 int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 625 {
 626     int i;
 627     int gt, lt;
 628     BN_ULONG t1, t2;
 629
 630     if ((a == NULL) || (b == NULL)) {
 631         if (a != NULL)
 632             return -1;
 633         else if (b != NULL)
 634             return 1;
 635         else
 636             return 0;
 637     }
 638
 639     bn_check_top(a);
 640     bn_check_top(b);
 641
 642     if (a->neg != b->neg) {
 643         if (a->neg)
 644             return -1;
 645         else
 646             return 1;
 647     }
 648     if (a->neg == 0) {
 649         gt = 1;
 650         lt = -1;
 651     } else {
 652         gt = -1;
 653         lt = 1;
 654     }
 655
 656     if (a->top > b->top)
 657         return gt;
 658     if (a->top < b->top)
 659         return lt;
 660     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 661         t1 = a->d[i];
 662         t2 = b->d[i];
 663         if (t1 > t2)
 664             return gt;
 665         if (t1 < t2)
 666             return lt;
 667     }
 668     return 0;
 669 }
 670
 671 int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
 672 {
 673     int i, j, k;
 674
 675     if (n < 0)
 676         return 0;
 677
 678     i = n / BN_BITS2;
 679     j = n % BN_BITS2;
 680     if (a->top <= i) {
 681         if (bn_wexpand(a, i + 1) == NULL)
 682             return 0;
 683         for (k = a->top; k < i + 1; k++)
 684             a->d[k] = 0;
 685         a->top = i + 1;
 686         a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 687     }
 688
 689     a->d[i] |= (((BN_ULONG)1) << j);
 690     bn_check_top(a);
 691     return 1;
 692 }
 693
 694 int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
 695 {
 696     int i, j;
 697
 698     bn_check_top(a);
 699     if (n < 0)
 700         return 0;
 701
 702     i = n / BN_BITS2;
 703     j = n % BN_BITS2;
 704     if (a->top <= i)
 705         return 0;
 706
 707     a->d[i] &= (~(((BN_ULONG)1) << j));
 708     bn_correct_top(a);
 709     return 1;
 710 }
 711
 712 int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n)
 713 {
 714     int i, j;
 715
 716     bn_check_top(a);
 717     if (n < 0)
 718         return 0;
 719     i = n / BN_BITS2;
 720     j = n % BN_BITS2;
 721     if (a->top <= i)
 722         return 0;
 723     return (int)(((a->d[i]) >> j) & ((BN_ULONG)1));
 724 }
 725
 726 int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n)
 727 {
 728     int b, w;
 729
 730     bn_check_top(a);
 731     if (n < 0)
 732         return 0;
 733
 734     w = n / BN_BITS2;
 735     b = n % BN_BITS2;
 736     if (w >= a->top)
 737         return 0;
 738     if (b == 0)
 739         a->top = w;
 740     else {
 741         a->top = w + 1;
 742         a->d[w] &= ~(BN_MASK2 << b);
 743     }
 744     bn_correct_top(a);
 745     return 1;
 746 }
 747
 748 void BN_set_negative(BIGNUM *a, int b)
 749 {
 750     if (b && !BN_is_zero(a))
 751         a->neg = 1;
 752     else
 753         a->neg = 0;
 754 }
 755
 756 int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
 757 {
 758     int i;
 759     BN_ULONG aa, bb;
 760
 761     if (n == 0)
 762         return 0;
 763
 764     aa = a[n - 1];
 765     bb = b[n - 1];
 766     if (aa != bb)
 767         return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 768     for (i = n - 2; i >= 0; i--) {
 769         aa = a[i];
 770         bb = b[i];
 771         if (aa != bb)
 772             return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 773     }
 774     return 0;
 775 }
 776
 777 /*
 778  * Here follows a specialised variants of bn_cmp_words().  It has the
 779  * capability of performing the operation on arrays of different sizes. The
 780  * sizes of those arrays is expressed through cl, which is the common length
 781  * ( basically, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the delta between the
 782  * two lengths, calculated as len(a)-len(b). All lengths are the number of
 783  * BN_ULONGs...
 784  */
 785
 786 int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int cl, int dl)
 787 {
 788     int n, i;
 789     n = cl - 1;
 790
 791     if (dl < 0) {
 792         for (i = dl; i < 0; i++) {
 793             if (b[n - i] != 0)
 794                 return -1;      /* a < b */
 795         }
 796     }
 797     if (dl > 0) {
 798         for (i = dl; i > 0; i--) {
 799             if (a[n + i] != 0)
 800                 return 1;       /* a > b */
 801         }
 802     }
 803     return bn_cmp_words(a, b, cl);
 804 }
 805
 806 /*-
 807  * Constant-time conditional swap of a and b.
 808  * a and b are swapped if condition is not 0.
 809  * nwords is the number of words to swap.
 810  * Assumes that at least nwords are allocated in both a and b.
 811  * Assumes that no more than nwords are used by either a or b.
 812  */
 813 void BN_consttime_swap(BN_ULONG condition, BIGNUM *a, BIGNUM *b, int nwords)
 814 {
 815     BN_ULONG t;
 816     int i;
 817
 818     if (a == b)
 819         return;
 820
 821     bn_wcheck_size(a, nwords);
 822     bn_wcheck_size(b, nwords);
 823
 824     condition = ((~condition & ((condition - 1))) >> (BN_BITS2 - 1)) - 1;
 825
 826     t = (a->top ^ b->top) & condition;
 827     a->top ^= t;
 828     b->top ^= t;
 829
 830     t = (a->neg ^ b->neg) & condition;
 831     a->neg ^= t;
 832     b->neg ^= t;
 833
 834     /*-
 835      * BN_FLG_STATIC_DATA: indicates that data may not be written to. Intention
 836      * is actually to treat it as it's read-only data, and some (if not most)
 837      * of it does reside in read-only segment. In other words observation of
 838      * BN_FLG_STATIC_DATA in BN_consttime_swap should be treated as fatal
 839      * condition. It would either cause SEGV or effectively cause data
 840      * corruption.
 841      *
 842      * BN_FLG_MALLOCED: refers to BN structure itself, and hence must be
 843      * preserved.
 844      *
 845      * BN_FLG_SECURE: must be preserved, because it determines how x->d was
 846      * allocated and hence how to free it.
 847      *
 848      * BN_FLG_CONSTTIME: sufficient to mask and swap
 849      *
 850      * BN_FLG_FIXED_TOP: indicates that we haven't called bn_correct_top() on
 851      * the data, so the d array may be padded with additional 0 values (i.e.
 852      * top could be greater than the minimal value that it could be). We should
 853      * be swapping it
 854      */
 855
 856 #define BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS (BN_FLG_CONSTTIME | BN_FLG_FIXED_TOP)
 857
 858     t = ((a->flags ^ b->flags) & BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS) & condition;
 859     a->flags ^= t;
 860     b->flags ^= t;
 861
 862     /* conditionally swap the data */
 863     for (i = 0; i < nwords; i++) {
 864         t = (a->d[i] ^ b->d[i]) & condition;
 865         a->d[i] ^= t;
 866         b->d[i] ^= t;
 867     }
 868 }
 869
 870 #undef BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS
 871
 872 /* Bits of security, see SP800-57 */
 873
 874 int BN_security_bits(int L, int N)
 875 {
 876     int secbits, bits;
 877     if (L >= 15360)
 878         secbits = 256;
 879     else if (L >= 7680)
 880         secbits = 192;
 881     else if (L >= 3072)
 882         secbits = 128;
 883     else if (L >= 2048)
 884         secbits = 112;
 885     else if (L >= 1024)
 886         secbits = 80;
 887     else
 888         return 0;
 889     if (N == -1)
 890         return secbits;
 891     bits = N / 2;
 892     if (bits < 80)
 893         return 0;
 894     return bits >= secbits ? secbits : bits;
 895 }
 896
 897 void BN_zero_ex(BIGNUM *a)
 898 {
 899     a->neg = 0;
 900     a->top = 0;
 901     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 902 }
 903
 904 int BN_abs_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 905 {
 906     return ((a->top == 1) && (a->d[0] == w)) || ((w == 0) && (a->top == 0));
 907 }
 908
 909 int BN_is_zero(const BIGNUM *a)
 910 {
 911     return a->top == 0;
 912 }
 913
 914 int BN_is_one(const BIGNUM *a)
 915 {
 916     return BN_abs_is_word(a, 1) && !a->neg;
 917 }
 918
 919 int BN_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 920 {
 921     return BN_abs_is_word(a, w) && (!w || !a->neg);
 922 }
 923
 924 int BN_is_odd(const BIGNUM *a)
 925 {
 926     return (a->top > 0) && (a->d[0] & 1);
 927 }
 928
 929 int BN_is_negative(const BIGNUM *a)
 930 {
 931     return (a->neg != 0);
 932 }
 933
 934 int BN_to_montgomery(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_MONT_CTX *mont,
 935                      BN_CTX *ctx)
 936 {
 937     return BN_mod_mul_montgomery(r, a, &(mont->RR), mont, ctx);
 938 }
 939
 940 void BN_with_flags(BIGNUM *dest, const BIGNUM *b, int flags)
 941 {
 942     dest->d = b->d;
 943     dest->top = b->top;
 944     dest->dmax = b->dmax;
 945     dest->neg = b->neg;
 946     dest->flags = ((dest->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 947                    | (b->flags & ~BN_FLG_MALLOCED)
 948                    | BN_FLG_STATIC_DATA | flags);
 949 }
 950
 951 BN_GENCB *BN_GENCB_new(void)
 952 {
 953     BN_GENCB *ret;
 954
 955     if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
 956         BNerr(BN_F_BN_GENCB_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 957         return NULL;
 958     }
 959
 960     return ret;
 961 }
 962
 963 void BN_GENCB_free(BN_GENCB *cb)
 964 {
 965     if (cb == NULL)
 966         return;
 967     OPENSSL_free(cb);
 968 }
 969
 970 void BN_set_flags(BIGNUM *b, int n)
 971 {
 972     b->flags |= n;
 973 }
 974
 975 int BN_get_flags(const BIGNUM *b, int n)
 976 {
 977     return b->flags & n;
 978 }
 979
 980 /* Populate a BN_GENCB structure with an "old"-style callback */
 981 void BN_GENCB_set_old(BN_GENCB *gencb, void (*callback) (int, int, void *),
 982                       void *cb_arg)
 983 {
 984     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
 985     tmp_gencb->ver = 1;
 986     tmp_gencb->arg = cb_arg;
 987     tmp_gencb->cb.cb_1 = callback;
 988 }
 989
 990 /* Populate a BN_GENCB structure with a "new"-style callback */
 991 void BN_GENCB_set(BN_GENCB *gencb, int (*callback) (int, int, BN_GENCB *),
 992                   void *cb_arg)
 993 {
 994     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
 995     tmp_gencb->ver = 2;
 996     tmp_gencb->arg = cb_arg;
 997     tmp_gencb->cb.cb_2 = callback;
 998 }
 999
1000 void *BN_GENCB_get_arg(BN_GENCB *cb)
1001 {
1002     return cb->arg;
1003 }
1004
1005 BIGNUM *bn_wexpand(BIGNUM *a, int words)
1006 {
1007     return (words <= a->dmax) ? a : bn_expand2(a, words);
1008 }
1009
1010 void bn_correct_top(BIGNUM *a)
1011 {
1012     BN_ULONG *ftl;
1013     int tmp_top = a->top;
1014
1015     if (tmp_top > 0) {
1016         for (ftl = &(a->d[tmp_top]); tmp_top > 0; tmp_top--) {
1017             ftl--;
1018             if (*ftl != 0)
1019                 break;
1020         }
1021         a->top = tmp_top;
1022     }
1023     if (a->top == 0)
1024         a->neg = 0;
1025     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
1026     bn_pollute(a);
1027 }