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