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
  16 /* This stuff appears to be completely unused, so is deprecated */
  17 #if OPENSSL_API_COMPAT < 0x00908000L
  18 /*-
  19  * For a 32 bit machine
  20  * 2 -   4 ==  128
  21  * 3 -   8 ==  256
  22  * 4 -  16 ==  512
  23  * 5 -  32 == 1024
  24  * 6 -  64 == 2048
  25  * 7 - 128 == 4096
  26  * 8 - 256 == 8192
  27  */
  28 static int bn_limit_bits = 0;
  29 static int bn_limit_num = 8;    /* (1<<bn_limit_bits) */
  30 static int bn_limit_bits_low = 0;
  31 static int bn_limit_num_low = 8; /* (1<<bn_limit_bits_low) */
  32 static int bn_limit_bits_high = 0;
  33 static int bn_limit_num_high = 8; /* (1<<bn_limit_bits_high) */
  34 static int bn_limit_bits_mont = 0;
  35 static int bn_limit_num_mont = 8; /* (1<<bn_limit_bits_mont) */
  36
  37 void BN_set_params(int mult, int high, int low, int mont)
  38 {
  39     if (mult >= 0) {
  40         if (mult > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  41             mult = sizeof(int) * 8 - 1;
  42         bn_limit_bits = mult;
  43         bn_limit_num = 1 << mult;
  44     }
  45     if (high >= 0) {
  46         if (high > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  47             high = sizeof(int) * 8 - 1;
  48         bn_limit_bits_high = high;
  49         bn_limit_num_high = 1 << high;
  50     }
  51     if (low >= 0) {
  52         if (low > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  53             low = sizeof(int) * 8 - 1;
  54         bn_limit_bits_low = low;
  55         bn_limit_num_low = 1 << low;
  56     }
  57     if (mont >= 0) {
  58         if (mont > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  59             mont = sizeof(int) * 8 - 1;
  60         bn_limit_bits_mont = mont;
  61         bn_limit_num_mont = 1 << mont;
  62     }
  63 }
  64
  65 int BN_get_params(int which)
  66 {
  67     if (which == 0)
  68         return (bn_limit_bits);
  69     else if (which == 1)
  70         return (bn_limit_bits_high);
  71     else if (which == 2)
  72         return (bn_limit_bits_low);
  73     else if (which == 3)
  74         return (bn_limit_bits_mont);
  75     else
  76         return (0);
  77 }
  78 #endif
  79
  80 const BIGNUM *BN_value_one(void)
  81 {
  82     static const BN_ULONG data_one = 1L;
  83     static const BIGNUM const_one =
  84         { (BN_ULONG *)&data_one, 1, 1, 0, BN_FLG_STATIC_DATA };
  85
  86     return (&const_one);
  87 }
  88
  89 int BN_num_bits_word(BN_ULONG l)
  90 {
  91     BN_ULONG x, mask;
  92     int bits = (l != 0);
  93
  94 #if BN_BITS2 > 32
  95     x = l >> 32;
  96     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
  97     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
  98     bits += 32 & mask;
  99     l ^= (x ^ l) & mask;
 100 #endif
 101
 102     x = l >> 16;
 103     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 104     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 105     bits += 16 & mask;
 106     l ^= (x ^ l) & mask;
 107
 108     x = l >> 8;
 109     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 110     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 111     bits += 8 & mask;
 112     l ^= (x ^ l) & mask;
 113
 114     x = l >> 4;
 115     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 116     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 117     bits += 4 & mask;
 118     l ^= (x ^ l) & mask;
 119
 120     x = l >> 2;
 121     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 122     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 123     bits += 2 & mask;
 124     l ^= (x ^ l) & mask;
 125
 126     x = l >> 1;
 127     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 128     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 129     bits += 1 & mask;
 130
 131     return bits;
 132 }
 133
 134 int BN_num_bits(const BIGNUM *a)
 135 {
 136     int i = a->top - 1;
 137     bn_check_top(a);
 138
 139     if (BN_is_zero(a))
 140         return 0;
 141     return ((i * BN_BITS2) + BN_num_bits_word(a->d[i]));
 142 }
 143
 144 static void bn_free_d(BIGNUM *a)
 145 {
 146     if (BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE))
 147         OPENSSL_secure_free(a->d);
 148     else
 149         OPENSSL_free(a->d);
 150 }
 151
 152
 153 void BN_clear_free(BIGNUM *a)
 154 {
 155     int i;
 156
 157     if (a == NULL)
 158         return;
 159     bn_check_top(a);
 160     if (a->d != NULL) {
 161         OPENSSL_cleanse(a->d, a->dmax * sizeof(a->d[0]));
 162         if (!BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA))
 163             bn_free_d(a);
 164     }
 165     i = BN_get_flags(a, BN_FLG_MALLOCED);
 166     OPENSSL_cleanse(a, sizeof(*a));
 167     if (i)
 168         OPENSSL_free(a);
 169 }
 170
 171 void BN_free(BIGNUM *a)
 172 {
 173     if (a == NULL)
 174         return;
 175     bn_check_top(a);
 176     if (!BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA))
 177         bn_free_d(a);
 178     if (a->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 179         OPENSSL_free(a);
 180     else {
 181 #if OPENSSL_API_COMPAT < 0x00908000L
 182         a->flags |= BN_FLG_FREE;
 183 #endif
 184         a->d = NULL;
 185     }
 186 }
 187
 188 void bn_init(BIGNUM *a)
 189 {
 190     static BIGNUM nilbn;
 191
 192     *a = nilbn;
 193     bn_check_top(a);
 194 }
 195
 196 BIGNUM *BN_new(void)
 197 {
 198     BIGNUM *ret;
 199
 200     if ((ret = OPENSSL_zalloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
 201         BNerr(BN_F_BN_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 202         return (NULL);
 203     }
 204     ret->flags = BN_FLG_MALLOCED;
 205     bn_check_top(ret);
 206     return (ret);
 207 }
 208
 209  BIGNUM *BN_secure_new(void)
 210  {
 211      BIGNUM *ret = BN_new();
 212      if (ret != NULL)
 213          ret->flags |= BN_FLG_SECURE;
 214      return (ret);
 215  }
 216
 217 /* This is used by bn_expand2() */
 218 /* The caller MUST check that words > b->dmax before calling this */
 219 static BN_ULONG *bn_expand_internal(const BIGNUM *b, int words)
 220 {
 221     BN_ULONG *A, *a = NULL;
 222     const BN_ULONG *B;
 223     int i;
 224
 225     bn_check_top(b);
 226
 227     if (words > (INT_MAX / (4 * BN_BITS2))) {
 228         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_BIGNUM_TOO_LONG);
 229         return NULL;
 230     }
 231     if (BN_get_flags(b, BN_FLG_STATIC_DATA)) {
 232         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA);
 233         return (NULL);
 234     }
 235     if (BN_get_flags(b, BN_FLG_SECURE))
 236         a = A = OPENSSL_secure_zalloc(words * sizeof(*a));
 237     else
 238         a = A = OPENSSL_zalloc(words * sizeof(*a));
 239     if (A == NULL) {
 240         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 241         return (NULL);
 242     }
 243
 244 #if 1
 245     B = b->d;
 246     /* Check if the previous number needs to be copied */
 247     if (B != NULL) {
 248         for (i = b->top >> 2; i > 0; i--, A += 4, B += 4) {
 249             /*
 250              * The fact that the loop is unrolled
 251              * 4-wise is a tribute to Intel. It's
 252              * the one that doesn't have enough
 253              * registers to accommodate more data.
 254              * I'd unroll it 8-wise otherwise:-)
 255              *
 256              *              <appro@fy.chalmers.se>
 257              */
 258             BN_ULONG a0, a1, a2, a3;
 259             a0 = B[0];
 260             a1 = B[1];
 261             a2 = B[2];
 262             a3 = B[3];
 263             A[0] = a0;
 264             A[1] = a1;
 265             A[2] = a2;
 266             A[3] = a3;
 267         }
 268         switch (b->top & 3) {
 269         case 3:
 270             A[2] = B[2];
 271             /* fall thru */
 272         case 2:
 273             A[1] = B[1];
 274             /* fall thru */
 275         case 1:
 276             A[0] = B[0];
 277             /* fall thru */
 278         case 0:
 279             /* Without the "case 0" some old optimizers got this wrong. */
 280             ;
 281         }
 282     }
 283 #else
 284     memset(A, 0, sizeof(*A) * words);
 285     memcpy(A, b->d, sizeof(b->d[0]) * b->top);
 286 #endif
 287
 288     return (a);
 289 }
 290
 291 /*
 292  * This is an internal function that should not be used in applications. It
 293  * ensures that 'b' has enough room for a 'words' word number and initialises
 294  * any unused part of b->d with leading zeros. It is mostly used by the
 295  * various BIGNUM routines. If there is an error, NULL is returned. If not,
 296  * 'b' is returned.
 297  */
 298
 299 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int words)
 300 {
 301     bn_check_top(b);
 302
 303     if (words > b->dmax) {
 304         BN_ULONG *a = bn_expand_internal(b, words);
 305         if (!a)
 306             return NULL;
 307         if (b->d) {
 308             OPENSSL_cleanse(b->d, b->dmax * sizeof(b->d[0]));
 309             bn_free_d(b);
 310         }
 311         b->d = a;
 312         b->dmax = words;
 313     }
 314
 315     bn_check_top(b);
 316     return b;
 317 }
 318
 319 BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a)
 320 {
 321     BIGNUM *t;
 322
 323     if (a == NULL)
 324         return NULL;
 325     bn_check_top(a);
 326
 327     t = BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE) ? BN_secure_new() : BN_new();
 328     if (t == NULL)
 329         return NULL;
 330     if (!BN_copy(t, a)) {
 331         BN_free(t);
 332         return NULL;
 333     }
 334     bn_check_top(t);
 335     return t;
 336 }
 337
 338 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 339 {
 340     int i;
 341     BN_ULONG *A;
 342     const BN_ULONG *B;
 343
 344     bn_check_top(b);
 345
 346     if (a == b)
 347         return (a);
 348     if (bn_wexpand(a, b->top) == NULL)
 349         return (NULL);
 350
 351 #if 1
 352     A = a->d;
 353     B = b->d;
 354     for (i = b->top >> 2; i > 0; i--, A += 4, B += 4) {
 355         BN_ULONG a0, a1, a2, a3;
 356         a0 = B[0];
 357         a1 = B[1];
 358         a2 = B[2];
 359         a3 = B[3];
 360         A[0] = a0;
 361         A[1] = a1;
 362         A[2] = a2;
 363         A[3] = a3;
 364     }
 365     /* ultrix cc workaround, see comments in bn_expand_internal */
 366     switch (b->top & 3) {
 367     case 3:
 368         A[2] = B[2];
 369         /* fall thru */
 370     case 2:
 371         A[1] = B[1];
 372         /* fall thru */
 373     case 1:
 374         A[0] = B[0];
 375         /* fall thru */
 376     case 0:;
 377     }
 378 #else
 379     memcpy(a->d, b->d, sizeof(b->d[0]) * b->top);
 380 #endif
 381
 382     a->top = b->top;
 383     a->neg = b->neg;
 384     bn_check_top(a);
 385     return (a);
 386 }
 387
 388 #define FLAGS_DATA(flags) ((flags) & (BN_FLG_STATIC_DATA \
 389                                     | BN_FLG_CONSTTIME   \
 390                                     | BN_FLG_SECURE))
 391 #define FLAGS_STRUCT(flags) ((flags) & (BN_FLG_MALLOCED))
 392
 393 void BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b)
 394 {
 395     int flags_old_a, flags_old_b;
 396     BN_ULONG *tmp_d;
 397     int tmp_top, tmp_dmax, tmp_neg;
 398
 399     bn_check_top(a);
 400     bn_check_top(b);
 401
 402     flags_old_a = a->flags;
 403     flags_old_b = b->flags;
 404
 405     tmp_d = a->d;
 406     tmp_top = a->top;
 407     tmp_dmax = a->dmax;
 408     tmp_neg = a->neg;
 409
 410     a->d = b->d;
 411     a->top = b->top;
 412     a->dmax = b->dmax;
 413     a->neg = b->neg;
 414
 415     b->d = tmp_d;
 416     b->top = tmp_top;
 417     b->dmax = tmp_dmax;
 418     b->neg = tmp_neg;
 419
 420     a->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_a) | FLAGS_DATA(flags_old_b);
 421     b->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_b) | FLAGS_DATA(flags_old_a);
 422     bn_check_top(a);
 423     bn_check_top(b);
 424 }
 425
 426 void BN_clear(BIGNUM *a)
 427 {
 428     bn_check_top(a);
 429     if (a->d != NULL)
 430         OPENSSL_cleanse(a->d, sizeof(*a->d) * a->dmax);
 431     a->top = 0;
 432     a->neg = 0;
 433 }
 434
 435 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a)
 436 {
 437     if (a->top > 1)
 438         return BN_MASK2;
 439     else if (a->top == 1)
 440         return a->d[0];
 441     /* a->top == 0 */
 442     return 0;
 443 }
 444
 445 int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
 446 {
 447     bn_check_top(a);
 448     if (bn_expand(a, (int)sizeof(BN_ULONG) * 8) == NULL)
 449         return (0);
 450     a->neg = 0;
 451     a->d[0] = w;
 452     a->top = (w ? 1 : 0);
 453     bn_check_top(a);
 454     return (1);
 455 }
 456
 457 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 458 {
 459     unsigned int i, m;
 460     unsigned int n;
 461     BN_ULONG l;
 462     BIGNUM *bn = NULL;
 463
 464     if (ret == NULL)
 465         ret = bn = BN_new();
 466     if (ret == NULL)
 467         return (NULL);
 468     bn_check_top(ret);
 469     /* Skip leading zero's. */
 470     for ( ; len > 0 && *s == 0; s++, len--)
 471         continue;
 472     n = len;
 473     if (n == 0) {
 474         ret->top = 0;
 475         return (ret);
 476     }
 477     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 478     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 479     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 480         BN_free(bn);
 481         return NULL;
 482     }
 483     ret->top = i;
 484     ret->neg = 0;
 485     l = 0;
 486     while (n--) {
 487         l = (l << 8L) | *(s++);
 488         if (m-- == 0) {
 489             ret->d[--i] = l;
 490             l = 0;
 491             m = BN_BYTES - 1;
 492         }
 493     }
 494     /*
 495      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 496      * bit set (-ve number)
 497      */
 498     bn_correct_top(ret);
 499     return (ret);
 500 }
 501
 502 /* ignore negative */
 503 static int bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 504 {
 505     int i;
 506     BN_ULONG l;
 507
 508     bn_check_top(a);
 509     i = BN_num_bytes(a);
 510     if (tolen == -1)
 511         tolen = i;
 512     else if (tolen < i)
 513         return -1;
 514     /* Add leading zeroes if necessary */
 515     if (tolen > i) {
 516         memset(to, 0, tolen - i);
 517         to += tolen - i;
 518     }
 519     while (i--) {
 520         l = a->d[i / BN_BYTES];
 521         *(to++) = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES))) & 0xff;
 522     }
 523     return tolen;
 524 }
 525
 526 int BN_bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 527 {
 528     if (tolen < 0)
 529         return -1;
 530     return bn2binpad(a, to, tolen);
 531 }
 532
 533 int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to)
 534 {
 535     return bn2binpad(a, to, -1);
 536 }
 537
 538 BIGNUM *BN_lebin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 539 {
 540     unsigned int i, m;
 541     unsigned int n;
 542     BN_ULONG l;
 543     BIGNUM *bn = NULL;
 544
 545     if (ret == NULL)
 546         ret = bn = BN_new();
 547     if (ret == NULL)
 548         return (NULL);
 549     bn_check_top(ret);
 550     s += len;
 551     /* Skip trailing zeroes. */
 552     for ( ; len > 0 && s[-1] == 0; s--, len--)
 553         continue;
 554     n = len;
 555     if (n == 0) {
 556         ret->top = 0;
 557         return ret;
 558     }
 559     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 560     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 561     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 562         BN_free(bn);
 563         return NULL;
 564     }
 565     ret->top = i;
 566     ret->neg = 0;
 567     l = 0;
 568     while (n--) {
 569         s--;
 570         l = (l << 8L) | *s;
 571         if (m-- == 0) {
 572             ret->d[--i] = l;
 573             l = 0;
 574             m = BN_BYTES - 1;
 575         }
 576     }
 577     /*
 578      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 579      * bit set (-ve number)
 580      */
 581     bn_correct_top(ret);
 582     return ret;
 583 }
 584
 585 int BN_bn2lebinpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 586 {
 587     int i;
 588     BN_ULONG l;
 589     bn_check_top(a);
 590     i = BN_num_bytes(a);
 591     if (tolen < i)
 592         return -1;
 593     /* Add trailing zeroes if necessary */
 594     if (tolen > i)
 595         memset(to + i, 0, tolen - i);
 596     to += i;
 597     while (i--) {
 598         l = a->d[i / BN_BYTES];
 599         to--;
 600         *to = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES))) & 0xff;
 601     }
 602     return tolen;
 603 }
 604
 605 int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 606 {
 607     int i;
 608     BN_ULONG t1, t2, *ap, *bp;
 609
 610     bn_check_top(a);
 611     bn_check_top(b);
 612
 613     i = a->top - b->top;
 614     if (i != 0)
 615         return (i);
 616     ap = a->d;
 617     bp = b->d;
 618     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 619         t1 = ap[i];
 620         t2 = bp[i];
 621         if (t1 != t2)
 622             return ((t1 > t2) ? 1 : -1);
 623     }
 624     return (0);
 625 }
 626
 627 int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 628 {
 629     int i;
 630     int gt, lt;
 631     BN_ULONG t1, t2;
 632
 633     if ((a == NULL) || (b == NULL)) {
 634         if (a != NULL)
 635             return (-1);
 636         else if (b != NULL)
 637             return (1);
 638         else
 639             return (0);
 640     }
 641
 642     bn_check_top(a);
 643     bn_check_top(b);
 644
 645     if (a->neg != b->neg) {
 646         if (a->neg)
 647             return (-1);
 648         else
 649             return (1);
 650     }
 651     if (a->neg == 0) {
 652         gt = 1;
 653         lt = -1;
 654     } else {
 655         gt = -1;
 656         lt = 1;
 657     }
 658
 659     if (a->top > b->top)
 660         return (gt);
 661     if (a->top < b->top)
 662         return (lt);
 663     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 664         t1 = a->d[i];
 665         t2 = b->d[i];
 666         if (t1 > t2)
 667             return (gt);
 668         if (t1 < t2)
 669             return (lt);
 670     }
 671     return (0);
 672 }
 673
 674 int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
 675 {
 676     int i, j, k;
 677
 678     if (n < 0)
 679         return 0;
 680
 681     i = n / BN_BITS2;
 682     j = n % BN_BITS2;
 683     if (a->top <= i) {
 684         if (bn_wexpand(a, i + 1) == NULL)
 685             return (0);
 686         for (k = a->top; k < i + 1; k++)
 687             a->d[k] = 0;
 688         a->top = i + 1;
 689     }
 690
 691     a->d[i] |= (((BN_ULONG)1) << j);
 692     bn_check_top(a);
 693     return (1);
 694 }
 695
 696 int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
 697 {
 698     int i, j;
 699
 700     bn_check_top(a);
 701     if (n < 0)
 702         return 0;
 703
 704     i = n / BN_BITS2;
 705     j = n % BN_BITS2;
 706     if (a->top <= i)
 707         return (0);
 708
 709     a->d[i] &= (~(((BN_ULONG)1) << j));
 710     bn_correct_top(a);
 711     return (1);
 712 }
 713
 714 int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n)
 715 {
 716     int i, j;
 717
 718     bn_check_top(a);
 719     if (n < 0)
 720         return 0;
 721     i = n / BN_BITS2;
 722     j = n % BN_BITS2;
 723     if (a->top <= i)
 724         return 0;
 725     return (int)(((a->d[i]) >> j) & ((BN_ULONG)1));
 726 }
 727
 728 int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n)
 729 {
 730     int b, w;
 731
 732     bn_check_top(a);
 733     if (n < 0)
 734         return 0;
 735
 736     w = n / BN_BITS2;
 737     b = n % BN_BITS2;
 738     if (w >= a->top)
 739         return 0;
 740     if (b == 0)
 741         a->top = w;
 742     else {
 743         a->top = w + 1;
 744         a->d[w] &= ~(BN_MASK2 << b);
 745     }
 746     bn_correct_top(a);
 747     return (1);
 748 }
 749
 750 void BN_set_negative(BIGNUM *a, int b)
 751 {
 752     if (b && !BN_is_zero(a))
 753         a->neg = 1;
 754     else
 755         a->neg = 0;
 756 }
 757
 758 int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
 759 {
 760     int i;
 761     BN_ULONG aa, bb;
 762
 763     aa = a[n - 1];
 764     bb = b[n - 1];
 765     if (aa != bb)
 766         return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 767     for (i = n - 2; i >= 0; i--) {
 768         aa = a[i];
 769         bb = b[i];
 770         if (aa != bb)
 771             return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 772     }
 773     return (0);
 774 }
 775
 776 /*
 777  * Here follows a specialised variants of bn_cmp_words().  It has the
 778  * capability of performing the operation on arrays of different sizes. The
 779  * sizes of those arrays is expressed through cl, which is the common length
 780  * ( basically, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the delta between the
 781  * two lengths, calculated as len(a)-len(b). All lengths are the number of
 782  * BN_ULONGs...
 783  */
 784
 785 int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int cl, int dl)
 786 {
 787     int n, i;
 788     n = cl - 1;
 789
 790     if (dl < 0) {
 791         for (i = dl; i < 0; i++) {
 792             if (b[n - i] != 0)
 793                 return -1;      /* a < b */
 794         }
 795     }
 796     if (dl > 0) {
 797         for (i = dl; i > 0; i--) {
 798             if (a[n + i] != 0)
 799                 return 1;       /* a > b */
 800         }
 801     }
 802     return bn_cmp_words(a, b, cl);
 803 }
 804
 805 /*
 806  * Constant-time conditional swap of a and b.
 807  * a and b are swapped if condition is not 0.  The code assumes that at most one bit of condition is set.
 808  * nwords is the number of words to swap.  The code assumes that at least nwords are allocated in both a and b,
 809  * and that no more than nwords are used by either a or b.
 810  * a and b cannot be the same number
 811  */
 812 void BN_consttime_swap(BN_ULONG condition, BIGNUM *a, BIGNUM *b, int nwords)
 813 {
 814     BN_ULONG t;
 815     int i;
 816
 817     bn_wcheck_size(a, nwords);
 818     bn_wcheck_size(b, nwords);
 819
 820     assert(a != b);
 821     assert((condition & (condition - 1)) == 0);
 822     assert(sizeof(BN_ULONG) >= sizeof(int));
 823
 824     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      * Idea behind BN_FLG_STATIC_DATA is actually to
 836      * indicate that data may not be written to.
 837      * Intention is actually to treat it as it's
 838      * read-only data, and some (if not most) of it does
 839      * reside in read-only segment. In other words
 840      * observation of BN_FLG_STATIC_DATA in
 841      * BN_consttime_swap should be treated as fatal
 842      * condition. It would either cause SEGV or
 843      * effectively cause data corruption.
 844      * BN_FLG_MALLOCED refers to BN structure itself,
 845      * and hence must be preserved. Remaining flags are
 846      * BN_FLG_CONSTIME and BN_FLG_SECURE. Latter must be
 847      * preserved, because it determines how x->d was
 848      * allocated and hence how to free it. This leaves
 849      * BN_FLG_CONSTTIME that one can do something about.
 850      * To summarize it's sufficient to mask and swap
 851      * BN_FLG_CONSTTIME alone. BN_FLG_STATIC_DATA should
 852      * be treated as fatal.
 853      */
 854     t = ((a->flags ^ b->flags) & BN_FLG_CONSTTIME) & condition;
 855     a->flags ^= t;
 856     b->flags ^= t;
 857
 858 #define BN_CONSTTIME_SWAP(ind) \
 859         do { \
 860                 t = (a->d[ind] ^ b->d[ind]) & condition; \
 861                 a->d[ind] ^= t; \
 862                 b->d[ind] ^= t; \
 863         } while (0)
 864
 865     switch (nwords) {
 866     default:
 867         for (i = 10; i < nwords; i++)
 868             BN_CONSTTIME_SWAP(i);
 869         /* Fallthrough */
 870     case 10:
 871         BN_CONSTTIME_SWAP(9);   /* Fallthrough */
 872     case 9:
 873         BN_CONSTTIME_SWAP(8);   /* Fallthrough */
 874     case 8:
 875         BN_CONSTTIME_SWAP(7);   /* Fallthrough */
 876     case 7:
 877         BN_CONSTTIME_SWAP(6);   /* Fallthrough */
 878     case 6:
 879         BN_CONSTTIME_SWAP(5);   /* Fallthrough */
 880     case 5:
 881         BN_CONSTTIME_SWAP(4);   /* Fallthrough */
 882     case 4:
 883         BN_CONSTTIME_SWAP(3);   /* Fallthrough */
 884     case 3:
 885         BN_CONSTTIME_SWAP(2);   /* Fallthrough */
 886     case 2:
 887         BN_CONSTTIME_SWAP(1);   /* Fallthrough */
 888     case 1:
 889         BN_CONSTTIME_SWAP(0);
 890     }
 891 #undef BN_CONSTTIME_SWAP
 892 }
 893
 894 /* Bits of security, see SP800-57 */
 895
 896 int BN_security_bits(int L, int N)
 897 {
 898     int secbits, bits;
 899     if (L >= 15360)
 900         secbits = 256;
 901     else if (L >= 7680)
 902         secbits = 192;
 903     else if (L >= 3072)
 904         secbits = 128;
 905     else if (L >= 2048)
 906         secbits = 112;
 907     else if (L >= 1024)
 908         secbits = 80;
 909     else
 910         return 0;
 911     if (N == -1)
 912         return secbits;
 913     bits = N / 2;
 914     if (bits < 80)
 915         return 0;
 916     return bits >= secbits ? secbits : bits;
 917 }
 918
 919 void BN_zero_ex(BIGNUM *a)
 920 {
 921     a->top = 0;
 922     a->neg = 0;
 923 }
 924
 925 int BN_abs_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 926 {
 927     return ((a->top == 1) && (a->d[0] == w)) || ((w == 0) && (a->top == 0));
 928 }
 929
 930 int BN_is_zero(const BIGNUM *a)
 931 {
 932     return a->top == 0;
 933 }
 934
 935 int BN_is_one(const BIGNUM *a)
 936 {
 937     return BN_abs_is_word(a, 1) && !a->neg;
 938 }
 939
 940 int BN_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 941 {
 942     return BN_abs_is_word(a, w) && (!w || !a->neg);
 943 }
 944
 945 int BN_is_odd(const BIGNUM *a)
 946 {
 947     return (a->top > 0) && (a->d[0] & 1);
 948 }
 949
 950 int BN_is_negative(const BIGNUM *a)
 951 {
 952     return (a->neg != 0);
 953 }
 954
 955 int BN_to_montgomery(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_MONT_CTX *mont,
 956                      BN_CTX *ctx)
 957 {
 958     return BN_mod_mul_montgomery(r, a, &(mont->RR), mont, ctx);
 959 }
 960
 961 void BN_with_flags(BIGNUM *dest, const BIGNUM *b, int flags)
 962 {
 963     dest->d = b->d;
 964     dest->top = b->top;
 965     dest->dmax = b->dmax;
 966     dest->neg = b->neg;
 967     dest->flags = ((dest->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 968                    | (b->flags & ~BN_FLG_MALLOCED)
 969                    | BN_FLG_STATIC_DATA | flags);
 970 }
 971
 972 BN_GENCB *BN_GENCB_new(void)
 973 {
 974     BN_GENCB *ret;
 975
 976     if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
 977         BNerr(BN_F_BN_GENCB_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 978         return (NULL);
 979     }
 980
 981     return ret;
 982 }
 983
 984 void BN_GENCB_free(BN_GENCB *cb)
 985 {
 986     if (cb == NULL)
 987         return;
 988     OPENSSL_free(cb);
 989 }
 990
 991 void BN_set_flags(BIGNUM *b, int n)
 992 {
 993     b->flags |= n;
 994 }
 995
 996 int BN_get_flags(const BIGNUM *b, int n)
 997 {
 998     return b->flags & n;
 999 }
1000
1001 /* Populate a BN_GENCB structure with an "old"-style callback */
1002 void BN_GENCB_set_old(BN_GENCB *gencb, void (*callback) (int, int, void *),
1003                       void *cb_arg)
1004 {
1005     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
1006     tmp_gencb->ver = 1;
1007     tmp_gencb->arg = cb_arg;
1008     tmp_gencb->cb.cb_1 = callback;
1009 }
1010
1011 /* Populate a BN_GENCB structure with a "new"-style callback */
1012 void BN_GENCB_set(BN_GENCB *gencb, int (*callback) (int, int, BN_GENCB *),
1013                   void *cb_arg)
1014 {
1015     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
1016     tmp_gencb->ver = 2;
1017     tmp_gencb->arg = cb_arg;
1018     tmp_gencb->cb.cb_2 = callback;
1019 }
1020
1021 void *BN_GENCB_get_arg(BN_GENCB *cb)
1022 {
1023     return cb->arg;
1024 }
1025
1026 BIGNUM *bn_wexpand(BIGNUM *a, int words)
1027 {
1028     return (words <= a->dmax) ? a : bn_expand2(a, words);
1029 }
1030
1031 void bn_correct_top(BIGNUM *a)
1032 {
1033     BN_ULONG *ftl;
1034     int tmp_top = a->top;
1035
1036     if (tmp_top > 0) {
1037         for (ftl = &(a->d[tmp_top]); tmp_top > 0; tmp_top--) {
1038             ftl--;
1039             if (*ftl != 0)
1040                 break;
1041         }
1042         a->top = tmp_top;
1043     }
1044     if (a->top == 0)
1045         a->neg = 0;
1046     bn_pollute(a);
1047 }