crypto/bn/bn_sqr.c

   1 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   2  * All rights reserved.
   3  *
   4  * This package is an SSL implementation written
   5  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   6  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   7  *
   8  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
   9  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  10  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  11  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  12  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  13  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  14  *
  15  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  16  * the code are not to be removed.
  17  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  18  * as the author of the parts of the library used.
  19  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  20  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  21  *
  22  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  23  * modification, are permitted provided that the following conditions
  24  * are met:
  25  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  26  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  27  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  28  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  29  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  30  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  31  *    must display the following acknowledgement:
  32  *    "This product includes cryptographic software written by
  33  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  34  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  35  *    being used are not cryptographic related :-).
  36  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  37  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  38  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  39  *
  40  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  41  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  42  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  43  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  44  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  45  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  46  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  48  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  49  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  50  * SUCH DAMAGE.
  51  *
  52  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  53  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  54  * copied and put under another distribution licence
  55  * [including the GNU Public Licence.]
  56  */
  57
  58 #include "internal/cryptlib.h"
  59 #include "bn_lcl.h"
  60
  61 /* r must not be a */
  62 /*
  63  * I've just gone over this and it is now %20 faster on x86 - eay - 27 Jun 96
  64  */
  65 int BN_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_CTX *ctx)
  66 {
  67     int max, al;
  68     int ret = 0;
  69     BIGNUM *tmp, *rr;
  70
  71     bn_check_top(a);
  72
  73     al = a->top;
  74     if (al <= 0) {
  75         r->top = 0;
  76         r->neg = 0;
  77         return 1;
  78     }
  79
  80     BN_CTX_start(ctx);
  81     rr = (a != r) ? r : BN_CTX_get(ctx);
  82     tmp = BN_CTX_get(ctx);
  83     if (!rr || !tmp)
  84         goto err;
  85
  86     max = 2 * al;               /* Non-zero (from above) */
  87     if (bn_wexpand(rr, max) == NULL)
  88         goto err;
  89
  90     if (al == 4) {
  91 #ifndef BN_SQR_COMBA
  92         BN_ULONG t[8];
  93         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, 4, t);
  94 #else
  95         bn_sqr_comba4(rr->d, a->d);
  96 #endif
  97     } else if (al == 8) {
  98 #ifndef BN_SQR_COMBA
  99         BN_ULONG t[16];
 100         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, 8, t);
 101 #else
 102         bn_sqr_comba8(rr->d, a->d);
 103 #endif
 104     } else {
 105 #if defined(BN_RECURSION)
 106         if (al < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL) {
 107             BN_ULONG t[BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL * 2];
 108             bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, t);
 109         } else {
 110             int j, k;
 111
 112             j = BN_num_bits_word((BN_ULONG)al);
 113             j = 1 << (j - 1);
 114             k = j + j;
 115             if (al == j) {
 116                 if (bn_wexpand(tmp, k * 2) == NULL)
 117                     goto err;
 118                 bn_sqr_recursive(rr->d, a->d, al, tmp->d);
 119             } else {
 120                 if (bn_wexpand(tmp, max) == NULL)
 121                     goto err;
 122                 bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, tmp->d);
 123             }
 124         }
 125 #else
 126         if (bn_wexpand(tmp, max) == NULL)
 127             goto err;
 128         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, tmp->d);
 129 #endif
 130     }
 131
 132     rr->neg = 0;
 133     /*
 134      * If the most-significant half of the top word of 'a' is zero, then the
 135      * square of 'a' will max-1 words.
 136      */
 137     if (a->d[al - 1] == (a->d[al - 1] & BN_MASK2l))
 138         rr->top = max - 1;
 139     else
 140         rr->top = max;
 141     if (rr != r)
 142         BN_copy(r, rr);
 143     ret = 1;
 144  err:
 145     bn_check_top(rr);
 146     bn_check_top(tmp);
 147     BN_CTX_end(ctx);
 148     return (ret);
 149 }
 150
 151 /* tmp must have 2*n words */
 152 void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp)
 153 {
 154     int i, j, max;
 155     const BN_ULONG *ap;
 156     BN_ULONG *rp;
 157
 158     max = n * 2;
 159     ap = a;
 160     rp = r;
 161     rp[0] = rp[max - 1] = 0;
 162     rp++;
 163     j = n;
 164
 165     if (--j > 0) {
 166         ap++;
 167         rp[j] = bn_mul_words(rp, ap, j, ap[-1]);
 168         rp += 2;
 169     }
 170
 171     for (i = n - 2; i > 0; i--) {
 172         j--;
 173         ap++;
 174         rp[j] = bn_mul_add_words(rp, ap, j, ap[-1]);
 175         rp += 2;
 176     }
 177
 178     bn_add_words(r, r, r, max);
 179
 180     /* There will not be a carry */
 181
 182     bn_sqr_words(tmp, a, n);
 183
 184     bn_add_words(r, r, tmp, max);
 185 }
 186
 187 #ifdef BN_RECURSION
 188 /*-
 189  * r is 2*n words in size,
 190  * a and b are both n words in size.    (There's not actually a 'b' here ...)
 191  * n must be a power of 2.
 192  * We multiply and return the result.
 193  * t must be 2*n words in size
 194  * We calculate
 195  * a[0]*b[0]
 196  * a[0]*b[0]+a[1]*b[1]+(a[0]-a[1])*(b[1]-b[0])
 197  * a[1]*b[1]
 198  */
 199 void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *t)
 200 {
 201     int n = n2 / 2;
 202     int zero, c1;
 203     BN_ULONG ln, lo, *p;
 204
 205     if (n2 == 4) {
 206 # ifndef BN_SQR_COMBA
 207         bn_sqr_normal(r, a, 4, t);
 208 # else
 209         bn_sqr_comba4(r, a);
 210 # endif
 211         return;
 212     } else if (n2 == 8) {
 213 # ifndef BN_SQR_COMBA
 214         bn_sqr_normal(r, a, 8, t);
 215 # else
 216         bn_sqr_comba8(r, a);
 217 # endif
 218         return;
 219     }
 220     if (n2 < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL) {
 221         bn_sqr_normal(r, a, n2, t);
 222         return;
 223     }
 224     /* r=(a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]) */
 225     c1 = bn_cmp_words(a, &(a[n]), n);
 226     zero = 0;
 227     if (c1 > 0)
 228         bn_sub_words(t, a, &(a[n]), n);
 229     else if (c1 < 0)
 230         bn_sub_words(t, &(a[n]), a, n);
 231     else
 232         zero = 1;
 233
 234     /* The result will always be negative unless it is zero */
 235     p = &(t[n2 * 2]);
 236
 237     if (!zero)
 238         bn_sqr_recursive(&(t[n2]), t, n, p);
 239     else
 240         memset(&t[n2], 0, sizeof(*t) * n2);
 241     bn_sqr_recursive(r, a, n, p);
 242     bn_sqr_recursive(&(r[n2]), &(a[n]), n, p);
 243
 244     /*-
 245      * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]), it is negative or zero
 246      * r[10] holds (a[0]*b[0])
 247      * r[32] holds (b[1]*b[1])
 248      */
 249
 250     c1 = (int)(bn_add_words(t, r, &(r[n2]), n2));
 251
 252     /* t[32] is negative */
 253     c1 -= (int)(bn_sub_words(&(t[n2]), t, &(t[n2]), n2));
 254
 255     /*-
 256      * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0])+(a[0]*a[0])+(a[1]*a[1])
 257      * r[10] holds (a[0]*a[0])
 258      * r[32] holds (a[1]*a[1])
 259      * c1 holds the carry bits
 260      */
 261     c1 += (int)(bn_add_words(&(r[n]), &(r[n]), &(t[n2]), n2));
 262     if (c1) {
 263         p = &(r[n + n2]);
 264         lo = *p;
 265         ln = (lo + c1) & BN_MASK2;
 266         *p = ln;
 267
 268         /*
 269          * The overflow will stop before we over write words we should not
 270          * overwrite
 271          */
 272         if (ln < (BN_ULONG)c1) {
 273             do {
 274                 p++;
 275                 lo = *p;
 276                 ln = (lo + 1) & BN_MASK2;
 277                 *p = ln;
 278             } while (ln == 0);
 279         }
 280     }
 281 }
 282 #endif