crypto/bn/bn_recp.c

   1 /* crypto/bn/bn_recp.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 #define OPENSSL_FIPSAPI
  60
  61 #include <stdio.h>
  62 #include "cryptlib.h"
  63 #include "bn_lcl.h"
  64
  65 void BN_RECP_CTX_init(BN_RECP_CTX *recp)
  66         {
  67         BN_init(&(recp->N));
  68         BN_init(&(recp->Nr));
  69         recp->num_bits=0;
  70         recp->flags=0;
  71         }
  72
  73 BN_RECP_CTX *BN_RECP_CTX_new(void)
  74         {
  75         BN_RECP_CTX *ret;
  76
  77         if ((ret=(BN_RECP_CTX *)OPENSSL_malloc(sizeof(BN_RECP_CTX))) == NULL)
  78                 return(NULL);
  79
  80         BN_RECP_CTX_init(ret);
  81         ret->flags=BN_FLG_MALLOCED;
  82         return(ret);
  83         }
  84
  85 void BN_RECP_CTX_free(BN_RECP_CTX *recp)
  86         {
  87         if(recp == NULL)
  88             return;
  89
  90         BN_free(&(recp->N));
  91         BN_free(&(recp->Nr));
  92         if (recp->flags & BN_FLG_MALLOCED)
  93                 OPENSSL_free(recp);
  94         }
  95
  96 int BN_RECP_CTX_set(BN_RECP_CTX *recp, const BIGNUM *d, BN_CTX *ctx)
  97         {
  98         if (!BN_copy(&(recp->N),d)) return 0;
  99         BN_zero(&(recp->Nr));
 100         recp->num_bits=BN_num_bits(d);
 101         recp->shift=0;
 102         return(1);
 103         }
 104
 105 int BN_mod_mul_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *x, const BIGNUM *y,
 106         BN_RECP_CTX *recp, BN_CTX *ctx)
 107         {
 108         int ret=0;
 109         BIGNUM *a;
 110         const BIGNUM *ca;
 111
 112         BN_CTX_start(ctx);
 113         if ((a = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
 114         if (y != NULL)
 115                 {
 116                 if (x == y)
 117                         { if (!BN_sqr(a,x,ctx)) goto err; }
 118                 else
 119                         { if (!BN_mul(a,x,y,ctx)) goto err; }
 120                 ca = a;
 121                 }
 122         else
 123                 ca=x; /* Just do the mod */
 124
 125         ret = BN_div_recp(NULL,r,ca,recp,ctx);
 126 err:
 127         BN_CTX_end(ctx);
 128         bn_check_top(r);
 129         return(ret);
 130         }
 131
 132 int BN_div_recp(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, const BIGNUM *m,
 133         BN_RECP_CTX *recp, BN_CTX *ctx)
 134         {
 135         int i,j,ret=0;
 136         BIGNUM *a,*b,*d,*r;
 137
 138         BN_CTX_start(ctx);
 139         a=BN_CTX_get(ctx);
 140         b=BN_CTX_get(ctx);
 141         if (dv != NULL)
 142                 d=dv;
 143         else
 144                 d=BN_CTX_get(ctx);
 145         if (rem != NULL)
 146                 r=rem;
 147         else
 148                 r=BN_CTX_get(ctx);
 149         if (a == NULL || b == NULL || d == NULL || r == NULL) goto err;
 150
 151         if (BN_ucmp(m,&(recp->N)) < 0)
 152                 {
 153                 BN_zero(d);
 154                 if (!BN_copy(r,m)) return 0;
 155                 BN_CTX_end(ctx);
 156                 return(1);
 157                 }
 158
 159         /* We want the remainder
 160          * Given input of ABCDEF / ab
 161          * we need multiply ABCDEF by 3 digests of the reciprocal of ab
 162          *
 163          */
 164
 165         /* i := max(BN_num_bits(m), 2*BN_num_bits(N)) */
 166         i=BN_num_bits(m);
 167         j=recp->num_bits<<1;
 168         if (j>i) i=j;
 169
 170         /* Nr := round(2^i / N) */
 171         if (i != recp->shift)
 172                 recp->shift=BN_reciprocal(&(recp->Nr),&(recp->N),
 173                         i,ctx); /* BN_reciprocal returns i, or -1 for an error */
 174         if (recp->shift == -1) goto err;
 175
 176         /* d := |round(round(m / 2^BN_num_bits(N)) * recp->Nr / 2^(i - BN_num_bits(N)))|
 177          *    = |round(round(m / 2^BN_num_bits(N)) * round(2^i / N) / 2^(i - BN_num_bits(N)))|
 178          *   <= |(m / 2^BN_num_bits(N)) * (2^i / N) * (2^BN_num_bits(N) / 2^i)|
 179          *    = |m/N|
 180          */
 181         if (!BN_rshift(a,m,recp->num_bits)) goto err;
 182         if (!BN_mul(b,a,&(recp->Nr),ctx)) goto err;
 183         if (!BN_rshift(d,b,i-recp->num_bits)) goto err;
 184         d->neg=0;
 185
 186         if (!BN_mul(b,&(recp->N),d,ctx)) goto err;
 187         if (!BN_usub(r,m,b)) goto err;
 188         r->neg=0;
 189
 190 #if 1
 191         j=0;
 192         while (BN_ucmp(r,&(recp->N)) >= 0)
 193                 {
 194                 if (j++ > 2)
 195                         {
 196                         BNerr(BN_F_BN_DIV_RECP,BN_R_BAD_RECIPROCAL);
 197                         goto err;
 198                         }
 199                 if (!BN_usub(r,r,&(recp->N))) goto err;
 200                 if (!BN_add_word(d,1)) goto err;
 201                 }
 202 #endif
 203
 204         r->neg=BN_is_zero(r)?0:m->neg;
 205         d->neg=m->neg^recp->N.neg;
 206         ret=1;
 207 err:
 208         BN_CTX_end(ctx);
 209         bn_check_top(dv);
 210         bn_check_top(rem);
 211         return(ret);
 212         }
 213
 214 /* len is the expected size of the result
 215  * We actually calculate with an extra word of precision, so
 216  * we can do faster division if the remainder is not required.
 217  */
 218 /* r := 2^len / m */
 219 int BN_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *m, int len, BN_CTX *ctx)
 220         {
 221         int ret= -1;
 222         BIGNUM *t;
 223
 224         BN_CTX_start(ctx);
 225         if((t = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
 226
 227         if (!BN_set_bit(t,len)) goto err;
 228
 229         if (!BN_div(r,NULL,t,m,ctx)) goto err;
 230
 231         ret=len;
 232 err:
 233         bn_check_top(r);
 234         BN_CTX_end(ctx);
 235         return(ret);
 236         }