Merge Nokia copyright notice into standard
[openssl.git] / test / bntest.c
1 /*
2  * Copyright 1995-2016 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 #include <assert.h>
10 #include <errno.h>
11 #include <stdio.h>
12 #include <string.h>
13 #include <ctype.h>
14
15 #include "e_os.h"
16 #include <internal/numbers.h>
17 #include <openssl/bn.h>
18 #include <openssl/crypto.h>
19 #include <openssl/err.h>
20 #include <openssl/rand.h>
21 #include "testutil.h"
22
23 /*
24  * In bn_lcl.h, bn_expand() is defined as a static ossl_inline function.
25  * This is fine in itself, it will end up as an unused static function in
26  * the worst case.  However, it references bn_expand2(), which is a private
27  * function in libcrypto and therefore unavailable on some systems.  This
28  * may result in a linker error because of unresolved symbols.
29  *
30  * To avoid this, we define a dummy variant of bn_expand2() here, and to
31  * avoid possible clashes with libcrypto, we rename it first, using a macro.
32  */
33 #define bn_expand2 dummy_bn_expand2
34 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int words);
35 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int words) { return NULL; }
36 #include "../crypto/bn/bn_lcl.h"
37
38 /*
39  * Things in boring, not in openssl.  TODO we should add them.
40  */
41 #define HAVE_BN_PADDED 0
42 #define HAVE_BN_SQRT 0
43
44 typedef struct filetest_st {
45     const char *name;
46     int (*func)(STANZA *s);
47 } FILETEST;
48
49 typedef struct mpitest_st {
50     const char *base10;
51     const char *mpi;
52     size_t mpi_len;
53 } MPITEST;
54
55 static const int NUM0 = 100;           /* number of tests */
56 static const int NUM1 = 50;            /* additional tests for some functions */
57 static BN_CTX *ctx;
58
59 /*
60  * Polynomial coefficients used in GFM tests.
61  */
62 static int p0[] = { 163, 7, 6, 3, 0, -1 };
63 static int p1[] = { 193, 15, 0, -1 };
64
65
66 /*
67  * Look for |key| in the stanza and return it or NULL if not found.
68  */
69 static const char *findattr(STANZA *s, const char *key)
70 {
71     int i = s->numpairs;
72     PAIR *pp = s->pairs;
73
74     for ( ; --i >= 0; pp++)
75         if (strcasecmp(pp->key, key) == 0)
76             return pp->value;
77     return NULL;
78 }
79
80 /*
81  * Parse BIGNUM, return number of bytes parsed.
82  */
83 static int parseBN(BIGNUM **out, const char *in)
84 {
85     *out = NULL;
86     return BN_hex2bn(out, in);
87 }
88
89 static int parsedecBN(BIGNUM **out, const char *in)
90 {
91     *out = NULL;
92     return BN_dec2bn(out, in);
93 }
94
95 static BIGNUM *getBN(STANZA *s, const char *attribute)
96 {
97     const char *hex;
98     BIGNUM *ret = NULL;
99
100     if ((hex = findattr(s, attribute)) == NULL) {
101         TEST_error("%s:%d: Can't find %s", s->test_file, s->start, attribute);
102         return NULL;
103     }
104
105     if (parseBN(&ret, hex) != (int)strlen(hex)) {
106         TEST_error("Could not decode '%s'", hex);
107         return NULL;
108     }
109     return ret;
110 }
111
112 static int getint(STANZA *s, int *out, const char *attribute)
113 {
114     BIGNUM *ret;
115     BN_ULONG word;
116     int st = 0;
117
118     if (!TEST_ptr(ret = getBN(s, attribute))
119             || !TEST_ulong_le(word = BN_get_word(ret), INT_MAX))
120         goto err;
121
122     *out = (int)word;
123     st = 1;
124 err:
125     BN_free(ret);
126     return st;
127 }
128
129 static int equalBN(const char *op, const BIGNUM *expected, const BIGNUM *actual)
130 {
131     if (BN_cmp(expected, actual) == 0)
132         return 1;
133
134     TEST_error("unexpected %s value", op);
135     TEST_BN_eq(expected, actual);
136     return 0;
137 }
138
139
140 /*
141  * Return a "random" flag for if a BN should be negated.
142  */
143 static int rand_neg(void)
144 {
145     static unsigned int neg = 0;
146     static int sign[8] = { 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1 };
147
148     return sign[(neg++) % 8];
149 }
150
151
152 static int test_sub()
153 {
154     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL;
155     int i, st = 0;
156
157     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
158             || !TEST_ptr(b = BN_new())
159             || !TEST_ptr(c = BN_new()))
160         goto err;
161
162     for (i = 0; i < NUM0 + NUM1; i++) {
163         if (i < NUM1) {
164             BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0);
165             BN_copy(b, a);
166             if (!TEST_int_ne(BN_set_bit(a, i), 0))
167                 goto err;
168             BN_add_word(b, i);
169         } else {
170             BN_bntest_rand(b, 400 + i - NUM1, 0, 0);
171             a->neg = rand_neg();
172             b->neg = rand_neg();
173         }
174         BN_sub(c, a, b);
175         BN_add(c, c, b);
176         BN_sub(c, c, a);
177         if (!TEST_BN_eq_zero(c))
178             goto err;
179     }
180     st = 1;
181 err:
182     BN_free(a);
183     BN_free(b);
184     BN_free(c);
185     return st;
186 }
187
188
189 static int test_div_recip()
190 {
191     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL, *e = NULL;
192     BN_RECP_CTX *recp = NULL;
193     int st = 0, i;
194
195     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
196             || !TEST_ptr(b = BN_new())
197             || !TEST_ptr(c = BN_new())
198             || !TEST_ptr(d = BN_new())
199             || !TEST_ptr(e = BN_new())
200             || !TEST_ptr(recp = BN_RECP_CTX_new()))
201         goto err;
202
203     for (i = 0; i < NUM0 + NUM1; i++) {
204         if (i < NUM1) {
205             BN_bntest_rand(a, 400, 0, 0);
206             BN_copy(b, a);
207             BN_lshift(a, a, i);
208             BN_add_word(a, i);
209         } else
210             BN_bntest_rand(b, 50 + 3 * (i - NUM1), 0, 0);
211         a->neg = rand_neg();
212         b->neg = rand_neg();
213         BN_RECP_CTX_set(recp, b, ctx);
214         BN_div_recp(d, c, a, recp, ctx);
215         BN_mul(e, d, b, ctx);
216         BN_add(d, e, c);
217         BN_sub(d, d, a);
218         if (!TEST_BN_eq_zero(d))
219             goto err;
220     }
221     st = 1;
222 err:
223     BN_free(a);
224     BN_free(b);
225     BN_free(c);
226     BN_free(d);
227     BN_free(e);
228     BN_RECP_CTX_free(recp);
229     return st;
230 }
231
232
233 static int test_mod()
234 {
235     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL, *e = NULL;
236     int st = 0, i;
237
238     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
239             || !TEST_ptr(b = BN_new())
240             || !TEST_ptr(c = BN_new())
241             || !TEST_ptr(d = BN_new())
242             || !TEST_ptr(e = BN_new()))
243         goto err;
244
245     BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0);
246     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
247         BN_bntest_rand(b, 450 + i * 10, 0, 0);
248         a->neg = rand_neg();
249         b->neg = rand_neg();
250         BN_mod(c, a, b, ctx);
251         BN_div(d, e, a, b, ctx);
252         BN_sub(e, e, c);
253         if (!TEST_BN_eq_zero(e))
254             goto err;
255     }
256     st = 1;
257 err:
258     BN_free(a);
259     BN_free(b);
260     BN_free(c);
261     BN_free(d);
262     BN_free(e);
263     return st;
264 }
265
266 static const char *bn1strings[] = {
267     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
268     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
269     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
270     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
271     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
272     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
273     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
274     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000000000FFFFFFFF00",
275     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
276     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
277     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
278     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
279     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
280     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
281     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
282     "00000000000000000000000000000000000000000000000000FFFFFFFFFFFFFF",
283     NULL
284 };
285
286 static const char *bn2strings[] = {
287     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
288     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
289     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
290     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
291     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
292     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
293     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
294     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000000000FFFFFFFF0000000000",
295     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
296     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
297     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
298     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
299     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
300     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
301     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
302     "000000000000000000000000000000000000000000FFFFFFFFFFFFFF00000000",
303     NULL
304 };
305
306 static char *glue(const char *list[])
307 {
308     size_t len = 0;
309     char *p, *save;
310     int i;
311
312     for (i = 0; list[i] != NULL; i++)
313         len += strlen(list[i]);
314     if (!TEST_ptr(p = save = OPENSSL_malloc(len + 1)))
315             return NULL;
316     for (i = 0; list[i] != NULL; i++)
317         p += strlen(strcpy(p, list[i]));
318     return save;
319 }
320
321 /*
322  * Test constant-time modular exponentiation with 1024-bit inputs, which on
323  * x86_64 cause a different code branch to be taken.
324  */
325 static int test_modexp_mont5()
326 {
327     BIGNUM *a = NULL, *p = NULL, *m = NULL, *d = NULL, *e = NULL;
328     BIGNUM *b = NULL, *n = NULL, *c = NULL;
329     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
330     char *bigstring;
331     int st = 0;
332
333     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
334             || !TEST_ptr(p = BN_new())
335             || !TEST_ptr(m = BN_new())
336             || !TEST_ptr(d = BN_new())
337             || !TEST_ptr(e = BN_new())
338             || !TEST_ptr(b = BN_new())
339             || !TEST_ptr(n = BN_new())
340             || !TEST_ptr(c = BN_new())
341             || !TEST_ptr(mont = BN_MONT_CTX_new()))
342         goto err;
343
344     BN_bntest_rand(m, 1024, 0, 1); /* must be odd for montgomery */
345     /* Zero exponent */
346     BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0);
347     BN_zero(p);
348     if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(d, a, p, m, ctx, NULL)))
349         goto err;
350     if (!TEST_BN_eq_one(d))
351         goto err;
352
353     /* Regression test for carry bug in mulx4x_mont */
354     BN_hex2bn(&a,
355         "7878787878787878787878787878787878787878787878787878787878787878"
356         "7878787878787878787878787878787878787878787878787878787878787878"
357         "7878787878787878787878787878787878787878787878787878787878787878"
358         "7878787878787878787878787878787878787878787878787878787878787878");
359     BN_hex2bn(&b,
360         "095D72C08C097BA488C5E439C655A192EAFB6380073D8C2664668EDDB4060744"
361         "E16E57FB4EDB9AE10A0CEFCDC28A894F689A128379DB279D48A2E20849D68593"
362         "9B7803BCF46CEBF5C533FB0DD35B080593DE5472E3FE5DB951B8BFF9B4CB8F03"
363         "9CC638A5EE8CDD703719F8000E6A9F63BEED5F2FCD52FF293EA05A251BB4AB81");
364     BN_hex2bn(&n,
365         "D78AF684E71DB0C39CFF4E64FB9DB567132CB9C50CC98009FEB820B26F2DED9B"
366         "91B9B5E2B83AE0AE4EB4E0523CA726BFBE969B89FD754F674CE99118C3F2D1C5"
367         "D81FDC7C54E02B60262B241D53C040E99E45826ECA37A804668E690E1AFC1CA4"
368         "2C9A15D84D4954425F0B7642FC0BD9D7B24E2618D2DCC9B729D944BADACFDDAF");
369     BN_MONT_CTX_set(mont, n, ctx);
370     BN_mod_mul_montgomery(c, a, b, mont, ctx);
371     BN_mod_mul_montgomery(d, b, a, mont, ctx);
372     if (!TEST_BN_eq(c, d))
373         goto err;
374
375     /* Regression test for carry bug in sqr[x]8x_mont */
376     bigstring = glue(bn1strings);
377     BN_hex2bn(&n, bigstring);
378     OPENSSL_free(bigstring);
379     bigstring = glue(bn2strings);
380     BN_hex2bn(&a, bigstring);
381     OPENSSL_free(bigstring);
382     BN_free(b);
383     b = BN_dup(a);
384     BN_MONT_CTX_set(mont, n, ctx);
385     BN_mod_mul_montgomery(c, a, a, mont, ctx);
386     BN_mod_mul_montgomery(d, a, b, mont, ctx);
387     if (!TEST_BN_eq(c, d))
388         goto err;
389
390     /* Zero input */
391     BN_bntest_rand(p, 1024, 0, 0);
392     BN_zero(a);
393     if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(d, a, p, m, ctx, NULL))
394             || !TEST_BN_eq_zero(d))
395         goto err;
396
397     /*
398      * Craft an input whose Montgomery representation is 1, i.e., shorter
399      * than the modulus m, in order to test the const time precomputation
400      * scattering/gathering.
401      */
402     BN_one(a);
403     BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx);
404     if (!TEST_true(BN_from_montgomery(e, a, mont, ctx))
405             || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(d, e, p, m, ctx, NULL))
406             || !TEST_true(BN_mod_exp_simple(a, e, p, m, ctx))
407             || !TEST_BN_eq(a, d))
408         goto err;
409
410     /* Finally, some regular test vectors. */
411     BN_bntest_rand(e, 1024, 0, 0);
412     if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(d, e, p, m, ctx, NULL))
413             || !TEST_true(BN_mod_exp_simple(a, e, p, m, ctx))
414             || !TEST_BN_eq(a, d))
415         goto err;
416
417     st = 1;
418
419 err:
420     BN_MONT_CTX_free(mont);
421     BN_free(a);
422     BN_free(p);
423     BN_free(m);
424     BN_free(d);
425     BN_free(e);
426     BN_free(b);
427     BN_free(n);
428     BN_free(c);
429     return st;
430 }
431
432 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
433 static int test_gf2m_add()
434 {
435     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL;
436     int i, st = 0;
437
438     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
439             || !TEST_ptr(b = BN_new())
440             || !TEST_ptr(c = BN_new()))
441         goto err;
442
443     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
444         BN_rand(a, 512, 0, 0);
445         BN_copy(b, BN_value_one());
446         a->neg = rand_neg();
447         b->neg = rand_neg();
448         BN_GF2m_add(c, a, b);
449         /* Test that two added values have the correct parity. */
450         if (!TEST_false((BN_is_odd(a) && BN_is_odd(c))
451                         || (!BN_is_odd(a) && !BN_is_odd(c))))
452             goto err;
453         BN_GF2m_add(c, c, c);
454         /* Test that c + c = 0. */
455         if (!TEST_BN_eq_zero(c))
456             goto err;
457     }
458     st = 1;
459  err:
460     BN_free(a);
461     BN_free(b);
462     BN_free(c);
463     return st;
464 }
465
466 static int test_gf2m_mod()
467 {
468     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL, *e = NULL;
469     int i, j, st = 0;
470
471     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
472             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
473             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
474             || !TEST_ptr(c = BN_new())
475             || !TEST_ptr(d = BN_new())
476             || !TEST_ptr(e = BN_new()))
477         goto err;
478
479     BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]);
480     BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]);
481
482     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
483         BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0);
484         for (j = 0; j < 2; j++) {
485             BN_GF2m_mod(c, a, b[j]);
486             BN_GF2m_add(d, a, c);
487             BN_GF2m_mod(e, d, b[j]);
488             /* Test that a + (a mod p) mod p == 0. */
489             if (!TEST_BN_eq_zero(e))
490                 goto err;
491         }
492     }
493     st = 1;
494  err:
495     BN_free(a);
496     BN_free(b[0]);
497     BN_free(b[1]);
498     BN_free(c);
499     BN_free(d);
500     BN_free(e);
501     return st;
502 }
503
504 static int test_gf2m_mul()
505 {
506     BIGNUM *a, *b[2] = {NULL, NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
507     BIGNUM *e = NULL, *f = NULL, *g = NULL, *h = NULL;
508     int i, j, st = 0;
509
510     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
511             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
512             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
513             || !TEST_ptr(c = BN_new())
514             || !TEST_ptr(d = BN_new())
515             || !TEST_ptr(e = BN_new())
516             || !TEST_ptr(f = BN_new())
517             || !TEST_ptr(g = BN_new())
518             || !TEST_ptr(h = BN_new()))
519         goto err;
520
521     BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]);
522     BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]);
523
524     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
525         BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0);
526         BN_bntest_rand(c, 1024, 0, 0);
527         BN_bntest_rand(d, 1024, 0, 0);
528         for (j = 0; j < 2; j++) {
529             BN_GF2m_mod_mul(e, a, c, b[j], ctx);
530             BN_GF2m_add(f, a, d);
531             BN_GF2m_mod_mul(g, f, c, b[j], ctx);
532             BN_GF2m_mod_mul(h, d, c, b[j], ctx);
533             BN_GF2m_add(f, e, g);
534             BN_GF2m_add(f, f, h);
535             /* Test that (a+d)*c = a*c + d*c. */
536             if (!TEST_BN_eq_zero(f))
537                 goto err;
538         }
539     }
540     st = 1;
541
542  err:
543     BN_free(a);
544     BN_free(b[0]);
545     BN_free(b[1]);
546     BN_free(c);
547     BN_free(d);
548     BN_free(e);
549     BN_free(f);
550     BN_free(g);
551     BN_free(h);
552     return st;
553 }
554
555 static int test_gf2m_sqr()
556 {
557     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
558     int i, j, st = 0;
559
560     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
561             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
562             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
563             || !TEST_ptr(c = BN_new())
564             || !TEST_ptr(d = BN_new()))
565         goto err;
566
567     BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]);
568     BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]);
569
570     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
571         BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0);
572         for (j = 0; j < 2; j++) {
573             BN_GF2m_mod_sqr(c, a, b[j], ctx);
574             BN_copy(d, a);
575             BN_GF2m_mod_mul(d, a, d, b[j], ctx);
576             BN_GF2m_add(d, c, d);
577             /* Test that a*a = a^2. */
578             if (!TEST_BN_eq_zero(d))
579                 goto err;
580         }
581     }
582     st = 1;
583  err:
584     BN_free(a);
585     BN_free(b[0]);
586     BN_free(b[1]);
587     BN_free(c);
588     BN_free(d);
589     return st;
590 }
591
592 static int test_gf2m_modinv()
593 {
594     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
595     int i, j, st = 0;
596
597     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
598             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
599             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
600             || !TEST_ptr(c = BN_new())
601             || !TEST_ptr(d = BN_new()))
602         goto err;
603
604     BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]);
605     BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]);
606
607     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
608         BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0);
609         for (j = 0; j < 2; j++) {
610             BN_GF2m_mod_inv(c, a, b[j], ctx);
611             BN_GF2m_mod_mul(d, a, c, b[j], ctx);
612             /* Test that ((1/a)*a) = 1. */
613             if (!TEST_BN_eq_one(d))
614                 goto err;
615         }
616     }
617     st = 1;
618  err:
619     BN_free(a);
620     BN_free(b[0]);
621     BN_free(b[1]);
622     BN_free(c);
623     BN_free(d);
624     return st;
625 }
626
627 static int test_gf2m_moddiv()
628 {
629     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
630     BIGNUM *e = NULL, *f = NULL;
631     int i, j, st = 0;
632
633     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
634             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
635             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
636             || !TEST_ptr(c = BN_new())
637             || !TEST_ptr(d = BN_new())
638             || !TEST_ptr(e = BN_new())
639             || !TEST_ptr(f = BN_new()))
640         goto err;
641
642     BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]);
643     BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]);
644
645     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
646         BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0);
647         BN_bntest_rand(c, 512, 0, 0);
648         for (j = 0; j < 2; j++) {
649             BN_GF2m_mod_div(d, a, c, b[j], ctx);
650             BN_GF2m_mod_mul(e, d, c, b[j], ctx);
651             BN_GF2m_mod_div(f, a, e, b[j], ctx);
652             /* Test that ((a/c)*c)/a = 1. */
653             if (!TEST_BN_eq_one(f))
654                 goto err;
655         }
656     }
657     st = 1;
658  err:
659     BN_free(a);
660     BN_free(b[0]);
661     BN_free(b[1]);
662     BN_free(c);
663     BN_free(d);
664     BN_free(e);
665     BN_free(f);
666     return st;
667 }
668
669 static int test_gf2m_modexp()
670 {
671     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
672     BIGNUM *e = NULL, *f = NULL;
673     int i, j, st = 0;
674
675     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
676             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
677             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
678             || !TEST_ptr(c = BN_new())
679             || !TEST_ptr(d = BN_new())
680             || !TEST_ptr(e = BN_new())
681             || !TEST_ptr(f = BN_new()))
682         goto err;
683
684     BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]);
685     BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]);
686
687     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
688         BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0);
689         BN_bntest_rand(c, 512, 0, 0);
690         BN_bntest_rand(d, 512, 0, 0);
691         for (j = 0; j < 2; j++) {
692             BN_GF2m_mod_exp(e, a, c, b[j], ctx);
693             BN_GF2m_mod_exp(f, a, d, b[j], ctx);
694             BN_GF2m_mod_mul(e, e, f, b[j], ctx);
695             BN_add(f, c, d);
696             BN_GF2m_mod_exp(f, a, f, b[j], ctx);
697             BN_GF2m_add(f, e, f);
698             /* Test that a^(c+d)=a^c*a^d. */
699             if (!TEST_BN_eq_zero(f))
700                 goto err;
701         }
702     }
703     st = 1;
704  err:
705     BN_free(a);
706     BN_free(b[0]);
707     BN_free(b[1]);
708     BN_free(c);
709     BN_free(d);
710     BN_free(e);
711     BN_free(f);
712     return st;
713 }
714
715 static int test_gf2m_modsqrt()
716 {
717     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
718     BIGNUM *e = NULL, *f = NULL;
719     int i, j, st = 0;
720
721     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
722             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
723             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
724             || !TEST_ptr(c = BN_new())
725             || !TEST_ptr(d = BN_new())
726             || !TEST_ptr(e = BN_new())
727             || !TEST_ptr(f = BN_new()))
728         goto err;
729
730     BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]);
731     BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]);
732
733     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
734         BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0);
735         for (j = 0; j < 2; j++) {
736             BN_GF2m_mod(c, a, b[j]);
737             BN_GF2m_mod_sqrt(d, a, b[j], ctx);
738             BN_GF2m_mod_sqr(e, d, b[j], ctx);
739             BN_GF2m_add(f, c, e);
740             /* Test that d^2 = a, where d = sqrt(a). */
741             if (!TEST_BN_eq_zero(f))
742                 goto err;
743         }
744     }
745     st = 1;
746  err:
747     BN_free(a);
748     BN_free(b[0]);
749     BN_free(b[1]);
750     BN_free(c);
751     BN_free(d);
752     BN_free(e);
753     BN_free(f);
754     return st;
755 }
756
757 static int test_gf2m_modsolvequad()
758 {
759     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
760     BIGNUM *e = NULL;
761     int i, j, s = 0, t, st = 0;
762
763     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
764             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
765             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
766             || !TEST_ptr(c = BN_new())
767             || !TEST_ptr(d = BN_new())
768             || !TEST_ptr(e = BN_new()))
769         goto err;
770
771     BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]);
772     BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]);
773
774     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
775         BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0);
776         for (j = 0; j < 2; j++) {
777             t = BN_GF2m_mod_solve_quad(c, a, b[j], ctx);
778             if (t) {
779                 s++;
780                 BN_GF2m_mod_sqr(d, c, b[j], ctx);
781                 BN_GF2m_add(d, c, d);
782                 BN_GF2m_mod(e, a, b[j]);
783                 BN_GF2m_add(e, e, d);
784                 /*
785                  * Test that solution of quadratic c satisfies c^2 + c = a.
786                  */
787                 if (!TEST_BN_eq_zero(e))
788                     goto err;
789             }
790         }
791     }
792     if (!TEST_int_ge(s, 0)) {
793         TEST_info("%d tests found no roots; probably an error", NUM0);
794         goto err;
795     }
796     st = 1;
797  err:
798     BN_free(a);
799     BN_free(b[0]);
800     BN_free(b[1]);
801     BN_free(c);
802     BN_free(d);
803     BN_free(e);
804     return st;
805 }
806 #endif
807
808 static int test_kronecker()
809 {
810     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *r = NULL, *t = NULL;
811     int i, legendre, kronecker, st = 0;
812
813     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
814             || !TEST_ptr(b = BN_new())
815             || !TEST_ptr(r = BN_new())
816             || !TEST_ptr(t = BN_new()))
817         goto err;
818
819     /*
820      * We test BN_kronecker(a, b, ctx) just for b odd (Jacobi symbol). In
821      * this case we know that if b is prime, then BN_kronecker(a, b, ctx) is
822      * congruent to $a^{(b-1)/2}$, modulo $b$ (Legendre symbol). So we
823      * generate a random prime b and compare these values for a number of
824      * random a's.  (That is, we run the Solovay-Strassen primality test to
825      * confirm that b is prime, except that we don't want to test whether b
826      * is prime but whether BN_kronecker works.)
827      */
828
829     if (!TEST_true(BN_generate_prime_ex(b, 512, 0, NULL, NULL, NULL)))
830         goto err;
831     b->neg = rand_neg();
832
833     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
834         if (!TEST_true(BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0)))
835             goto err;
836         a->neg = rand_neg();
837
838         /* t := (|b|-1)/2  (note that b is odd) */
839         if (!TEST_true(BN_copy(t, b)))
840             goto err;
841         t->neg = 0;
842         if (!TEST_true(BN_sub_word(t, 1)))
843             goto err;
844         if (!TEST_true(BN_rshift1(t, t)))
845             goto err;
846         /* r := a^t mod b */
847         b->neg = 0;
848
849         if (!TEST_true(BN_mod_exp_recp(r, a, t, b, ctx)))
850             goto err;
851         b->neg = 1;
852
853         if (BN_is_word(r, 1))
854             legendre = 1;
855         else if (BN_is_zero(r))
856             legendre = 0;
857         else {
858             if (!TEST_true(BN_add_word(r, 1)))
859                 goto err;
860             if (!TEST_int_eq(BN_ucmp(r, b), 0)) {
861                 TEST_info("Legendre symbol computation failed");
862                 goto err;
863             }
864             legendre = -1;
865         }
866
867         if (!TEST_int_ge(kronecker = BN_kronecker(a, b, ctx), -1))
868             goto err;
869         /* we actually need BN_kronecker(a, |b|) */
870         if (a->neg && b->neg)
871             kronecker = -kronecker;
872
873         if (!TEST_int_eq(legendre, kronecker))
874             goto err;
875     }
876
877     st = 1;
878  err:
879     BN_free(a);
880     BN_free(b);
881     BN_free(r);
882     BN_free(t);
883     return st;
884 }
885
886 static int file_sum(STANZA *s)
887 {
888     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *sum = NULL, *ret = NULL;
889     BN_ULONG b_word;
890     int st = 0;
891
892     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
893             || !TEST_ptr(b = getBN(s, "B"))
894             || !TEST_ptr(sum = getBN(s, "Sum"))
895             || !TEST_ptr(ret = BN_new()))
896         goto err;
897
898     if (!TEST_true(BN_add(ret, a, b))
899             || !equalBN("A + B", sum, ret)
900             || !TEST_true(BN_sub(ret, sum, a))
901             || !equalBN("Sum - A", b, ret)
902             || !TEST_true(BN_sub(ret, sum, b))
903             || !equalBN("Sum - B", a, ret))
904         goto err;
905
906     /*
907      * Test that the functions work when |r| and |a| point to the same BIGNUM,
908      * or when |r| and |b| point to the same BIGNUM.
909      * TODO: Test where all of |r|, |a|, and |b| point to the same BIGNUM.
910      */
911     if (!TEST_true(BN_copy(ret, a))
912             || !TEST_true(BN_add(ret, ret, b))
913             || !equalBN("A + B (r is a)", sum, ret)
914             || !TEST_true(BN_copy(ret, b))
915             || !TEST_true(BN_add(ret, a, ret))
916             || !equalBN("A + B (r is b)", sum, ret)
917             || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
918             || !TEST_true(BN_sub(ret, ret, a))
919             || !equalBN("Sum - A (r is a)", b, ret)
920             || !TEST_true(BN_copy(ret, a))
921             || !TEST_true(BN_sub(ret, sum, ret))
922             || !equalBN("Sum - A (r is b)", b, ret)
923             || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
924             || !TEST_true(BN_sub(ret, ret, b))
925             || !equalBN("Sum - B (r is a)", a, ret)
926             || !TEST_true(BN_copy(ret, b))
927             || !TEST_true(BN_sub(ret, sum, ret))
928             || !equalBN("Sum - B (r is b)", a, ret))
929         goto err;
930
931     /*
932      * Test BN_uadd() and BN_usub() with the prerequisites they are
933      * documented as having. Note that these functions are frequently used
934      * when the prerequisites don't hold. In those cases, they are supposed
935      * to work as if the prerequisite hold, but we don't test that yet.
936      * TODO: test that.
937      */
938     if (!BN_is_negative(a) && !BN_is_negative(b) && BN_cmp(a, b) >= 0) {
939         if (!TEST_true(BN_uadd(ret, a, b))
940                 || !equalBN("A +u B", sum, ret)
941                 || !TEST_true(BN_usub(ret, sum, a))
942                 || !equalBN("Sum -u A", b, ret)
943                 || !TEST_true(BN_usub(ret, sum, b))
944                 || !equalBN("Sum -u B", a, ret))
945             goto err;
946         /*
947          * Test that the functions work when |r| and |a| point to the same
948          * BIGNUM, or when |r| and |b| point to the same BIGNUM.
949          * TODO: Test where all of |r|, |a|, and |b| point to the same BIGNUM.
950          */
951         if (!TEST_true(BN_copy(ret, a))
952                 || !TEST_true(BN_uadd(ret, ret, b))
953                 || !equalBN("A +u B (r is a)", sum, ret)
954                 || !TEST_true(BN_copy(ret, b))
955                 || !TEST_true(BN_uadd(ret, a, ret))
956                 || !equalBN("A +u B (r is b)", sum, ret)
957                 || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
958                 || !TEST_true(BN_usub(ret, ret, a))
959                 || !equalBN("Sum -u A (r is a)", b, ret)
960                 || !TEST_true(BN_copy(ret, a))
961                 || !TEST_true(BN_usub(ret, sum, ret))
962                 || !equalBN("Sum -u A (r is b)", b, ret)
963                 || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
964                 || !TEST_true(BN_usub(ret, ret, b))
965                 || !equalBN("Sum -u B (r is a)", a, ret)
966                 || !TEST_true(BN_copy(ret, b))
967                 || !TEST_true(BN_usub(ret, sum, ret))
968                 || !equalBN("Sum -u B (r is b)", a, ret))
969             goto err;
970     }
971
972     /*
973      * Test with BN_add_word() and BN_sub_word() if |b| is small enough.
974      */
975     b_word = BN_get_word(b);
976     if (!BN_is_negative(b) && b_word != (BN_ULONG)-1) {
977         if (!TEST_true(BN_copy(ret, a))
978                 || !TEST_true(BN_add_word(ret, b_word))
979                 || !equalBN("A + B (word)", sum, ret)
980                 || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
981                 || !TEST_true(BN_sub_word(ret, b_word))
982                 || !equalBN("Sum - B (word)", a, ret))
983             goto err;
984     }
985     st = 1;
986
987 err:
988     BN_free(a);
989     BN_free(b);
990     BN_free(sum);
991     BN_free(ret);
992     return st;
993 }
994
995 static int file_lshift1(STANZA *s)
996 {
997     BIGNUM *a = NULL, *lshift1 = NULL, *zero = NULL, *ret = NULL;
998     BIGNUM *two = NULL, *remainder = NULL;
999     int st = 0;
1000
1001     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1002             || !TEST_ptr(lshift1 = getBN(s, "LShift1"))
1003             || !TEST_ptr(zero = BN_new())
1004             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1005             || !TEST_ptr(two = BN_new())
1006             || !TEST_ptr(remainder = BN_new()))
1007         goto err;
1008
1009     BN_zero(zero);
1010
1011     if (!TEST_true(BN_set_word(two, 2))
1012             || !TEST_true(BN_add(ret, a, a))
1013             || !equalBN("A + A", lshift1, ret)
1014             || !TEST_true(BN_mul(ret, a, two, ctx))
1015             || !equalBN("A * 2", lshift1, ret)
1016             || !TEST_true(BN_div(ret, remainder, lshift1, two, ctx))
1017             || !equalBN("LShift1 / 2", a, ret)
1018             || !equalBN("LShift1 % 2", zero, remainder)
1019             || !TEST_true(BN_lshift1(ret, a))
1020             || !equalBN("A << 1", lshift1, ret)
1021             || !TEST_true(BN_rshift1(ret, lshift1))
1022             || !equalBN("LShift >> 1", a, ret)
1023             || !TEST_true(BN_rshift1(ret, lshift1))
1024             || !equalBN("LShift >> 1", a, ret))
1025         goto err;
1026
1027     /* Set the LSB to 1 and test rshift1 again. */
1028     if (!TEST_true(BN_set_bit(lshift1, 0))
1029             || !TEST_true(BN_div(ret, NULL /* rem */ , lshift1, two, ctx))
1030             || !equalBN("(LShift1 | 1) / 2", a, ret)
1031             || !TEST_true(BN_rshift1(ret, lshift1))
1032             || !equalBN("(LShift | 1) >> 1", a, ret))
1033         goto err;
1034
1035     st = 1;
1036 err:
1037     BN_free(a);
1038     BN_free(lshift1);
1039     BN_free(zero);
1040     BN_free(ret);
1041     BN_free(two);
1042     BN_free(remainder);
1043
1044     return st;
1045 }
1046
1047 static int file_lshift(STANZA *s)
1048 {
1049     BIGNUM *a = NULL, *lshift = NULL, *ret = NULL;
1050     int n = 0, st = 0;
1051
1052     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1053             || !TEST_ptr(lshift = getBN(s, "LShift"))
1054             || !TEST_ptr(ret = BN_new()))
1055
1056     if (!TEST_true(BN_lshift(ret, a, n))
1057             || !equalBN("A << N", lshift, ret)
1058             || !TEST_true(BN_rshift(ret, lshift, n))
1059             || !equalBN("A >> N", a, ret))
1060         goto err;
1061
1062     st = 1;
1063 err:
1064     BN_free(a);
1065     BN_free(lshift);
1066     BN_free(ret);
1067     return st;
1068 }
1069
1070 static int file_rshift(STANZA *s)
1071 {
1072     BIGNUM *a = NULL, *rshift = NULL, *ret = NULL;
1073     int n = 0, st = 0;
1074
1075     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1076             || !TEST_ptr(rshift = getBN(s, "RShift"))
1077             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1078             || !getint(s, &n, "N"))
1079         goto err;
1080
1081     if (!TEST_true(BN_rshift(ret, a, n))
1082             || !equalBN("A >> N", rshift, ret))
1083         goto err;
1084
1085     /* If N == 1, try with rshift1 as well */
1086     if (n == 1) {
1087         if (!TEST_true(BN_rshift1(ret, a))
1088                 || !equalBN("A >> 1 (rshift1)", rshift, ret))
1089             goto err;
1090     }
1091     st = 1;
1092
1093 err:
1094     BN_free(a);
1095     BN_free(rshift);
1096     BN_free(ret);
1097     return st;
1098 }
1099
1100 static int file_square(STANZA *s)
1101 {
1102     BIGNUM *a = NULL, *square = NULL, *zero = NULL, *ret = NULL;
1103     BIGNUM *remainder = NULL, *tmp = NULL;
1104     int st = 0;
1105
1106     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1107             || !TEST_ptr(square = getBN(s, "Square"))
1108             || !TEST_ptr(zero = BN_new())
1109             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1110             || !TEST_ptr(remainder = BN_new()))
1111         goto err;
1112
1113     BN_zero(zero);
1114     if (!TEST_true(BN_sqr(ret, a, ctx))
1115             || !equalBN("A^2", square, ret)
1116             || !TEST_true(BN_mul(ret, a, a, ctx))
1117             || !equalBN("A * A", square, ret)
1118             || !TEST_true(BN_div(ret, remainder, square, a, ctx))
1119             || !equalBN("Square / A", a, ret)
1120             || !equalBN("Square % A", zero, remainder))
1121         goto err;
1122
1123 #if HAVE_BN_SQRT
1124     BN_set_negative(a, 0);
1125     if (!TEST_true(BN_sqrt(ret, square, ctx))
1126             || !equalBN("sqrt(Square)", a, ret))
1127         goto err;
1128
1129     /* BN_sqrt should fail on non-squares and negative numbers. */
1130     if (!TEST_BN_eq_zero(square)) {
1131         if (!TEST_ptr(tmp = BN_new())
1132                 || !TEST_true(BN_copy(tmp, square)))
1133             goto err;
1134         BN_set_negative(tmp, 1);
1135
1136         if (!TEST_int_eq(BN_sqrt(ret, tmp, ctx), 0))
1137             goto err;
1138         ERR_clear_error();
1139
1140         BN_set_negative(tmp, 0);
1141         if (BN_add(tmp, tmp, BN_value_one()))
1142             goto err;
1143         if (!TEST_int_eq(BN_sqrt(ret, tmp, ctx)))
1144             goto err;
1145         ERR_clear_error();
1146     }
1147 #endif
1148
1149     st = 1;
1150 err:
1151     BN_free(a);
1152     BN_free(square);
1153     BN_free(zero);
1154     BN_free(ret);
1155     BN_free(remainder);
1156     BN_free(tmp);
1157     return st;
1158 }
1159
1160 static int file_product(STANZA *s)
1161 {
1162     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *product = NULL, *ret = NULL;
1163     BIGNUM *remainder = NULL, *zero = NULL;
1164     int st = 0;
1165
1166     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1167             || !TEST_ptr(b = getBN(s, "B"))
1168             || !TEST_ptr(product = getBN(s, "Product"))
1169             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1170             || !TEST_ptr(remainder = BN_new())
1171             || !TEST_ptr(zero = BN_new()))
1172         goto err;
1173
1174     BN_zero(zero);
1175
1176     if (!TEST_true(BN_mul(ret, a, b, ctx))
1177             || !equalBN("A * B", product, ret)
1178             || !TEST_true(BN_div(ret, remainder, product, a, ctx))
1179             || !equalBN("Product / A", b, ret)
1180             || !equalBN("Product % A", zero, remainder)
1181             || !TEST_true(BN_div(ret, remainder, product, b, ctx))
1182             || !equalBN("Product / B", a, ret)
1183             || !equalBN("Product % B", zero, remainder))
1184         goto err;
1185
1186     st = 1;
1187 err:
1188     BN_free(a);
1189     BN_free(b);
1190     BN_free(product);
1191     BN_free(ret);
1192     BN_free(remainder);
1193     BN_free(zero);
1194     return st;
1195 }
1196
1197 static int file_quotient(STANZA *s)
1198 {
1199     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *quotient = NULL, *remainder = NULL;
1200     BIGNUM *ret = NULL, *ret2 = NULL, *nnmod = NULL;
1201     BN_ULONG b_word, ret_word;
1202     int st = 0;
1203
1204     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1205             || !TEST_ptr(b = getBN(s, "B"))
1206             || !TEST_ptr(quotient = getBN(s, "Quotient"))
1207             || !TEST_ptr(remainder = getBN(s, "Remainder"))
1208             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1209             || !TEST_ptr(ret2 = BN_new())
1210             || !TEST_ptr(nnmod = BN_new()))
1211         goto err;
1212
1213     if (!TEST_true(BN_div(ret, ret2, a, b, ctx))
1214             || !equalBN("A / B", quotient, ret)
1215             || !equalBN("A % B", remainder, ret2)
1216             || !TEST_true(BN_mul(ret, quotient, b, ctx))
1217             || !TEST_true(BN_add(ret, ret, remainder))
1218             || !equalBN("Quotient * B + Remainder", a, ret))
1219         goto err;
1220
1221     /*
1222      * Test with BN_mod_word() and BN_div_word() if the divisor is
1223      * small enough.
1224      */
1225     b_word = BN_get_word(b);
1226     if (!BN_is_negative(b) && b_word != (BN_ULONG)-1) {
1227         BN_ULONG remainder_word = BN_get_word(remainder);
1228
1229         assert(remainder_word != (BN_ULONG)-1);
1230         if (!TEST_ptr(BN_copy(ret, a)))
1231             goto err;
1232         ret_word = BN_div_word(ret, b_word);
1233         if (ret_word != remainder_word) {
1234 #ifdef BN_DEC_FMT1
1235             TEST_error(
1236                     "Got A %% B (word) = " BN_DEC_FMT1 ", wanted " BN_DEC_FMT1,
1237                     ret_word, remainder_word);
1238 #else
1239             TEST_error("Got A %% B (word) mismatch");
1240 #endif
1241             goto err;
1242         }
1243         if (!equalBN ("A / B (word)", quotient, ret))
1244             goto err;
1245
1246         ret_word = BN_mod_word(a, b_word);
1247         if (ret_word != remainder_word) {
1248 #ifdef BN_DEC_FMT1
1249             TEST_error(
1250                     "Got A %% B (word) = " BN_DEC_FMT1 ", wanted " BN_DEC_FMT1 "",
1251                     ret_word, remainder_word);
1252 #else
1253             TEST_error("Got A %% B (word) mismatch");
1254 #endif
1255             goto err;
1256         }
1257     }
1258
1259     /* Test BN_nnmod. */
1260     if (!BN_is_negative(b)) {
1261         if (!TEST_true(BN_copy(nnmod, remainder))
1262                 || (BN_is_negative(nnmod)
1263                         && !TEST_true(BN_add(nnmod, nnmod, b)))
1264                 || !TEST_true(BN_nnmod(ret, a, b, ctx))
1265                 || !equalBN("A % B (non-negative)", nnmod, ret))
1266             goto err;
1267     }
1268
1269     st = 1;
1270 err:
1271     BN_free(a);
1272     BN_free(b);
1273     BN_free(quotient);
1274     BN_free(remainder);
1275     BN_free(ret);
1276     BN_free(ret2);
1277     BN_free(nnmod);
1278     return st;
1279 }
1280
1281 static int file_modmul(STANZA *s)
1282 {
1283     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *m = NULL, *mod_mul = NULL, *ret = NULL;
1284     int st = 0;
1285
1286     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1287             || !TEST_ptr(b = getBN(s, "B"))
1288             || !TEST_ptr(m = getBN(s, "M"))
1289             || !TEST_ptr(mod_mul = getBN(s, "ModMul"))
1290             || !TEST_ptr(ret = BN_new()))
1291         goto err;
1292
1293     if (!TEST_true(BN_mod_mul(ret, a, b, m, ctx))
1294             || !equalBN("A * B (mod M)", mod_mul, ret))
1295         goto err;
1296
1297     if (BN_is_odd(m)) {
1298         /* Reduce |a| and |b| and test the Montgomery version. */
1299         BN_MONT_CTX *mont = BN_MONT_CTX_new();
1300         BIGNUM *a_tmp = BN_new();
1301         BIGNUM *b_tmp = BN_new();
1302
1303         if (mont == NULL || a_tmp == NULL || b_tmp == NULL
1304                 || !TEST_true(BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx))
1305                 || !TEST_true(BN_nnmod(a_tmp, a, m, ctx))
1306                 || !TEST_true(BN_nnmod(b_tmp, b, m, ctx))
1307                 || !TEST_true(BN_to_montgomery(a_tmp, a_tmp, mont, ctx))
1308                 || !TEST_true(BN_to_montgomery(b_tmp, b_tmp, mont, ctx))
1309                 || !TEST_true(BN_mod_mul_montgomery(ret, a_tmp, b_tmp,
1310                                                     mont, ctx))
1311                 || !TEST_true(BN_from_montgomery(ret, ret, mont, ctx))
1312                 || !equalBN("A * B (mod M) (mont)", mod_mul, ret))
1313             st = 0;
1314         else
1315             st = 1;
1316         BN_MONT_CTX_free(mont);
1317         BN_free(a_tmp);
1318         BN_free(b_tmp);
1319         if (st == 0)
1320             goto err;
1321     }
1322
1323     st = 1;
1324 err:
1325     BN_free(a);
1326     BN_free(b);
1327     BN_free(m);
1328     BN_free(mod_mul);
1329     BN_free(ret);
1330     return st;
1331 }
1332
1333 static int file_modexp(STANZA *s)
1334 {
1335     BIGNUM *a = NULL, *e = NULL, *m = NULL, *mod_exp = NULL, *ret = NULL;
1336     BIGNUM *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL;
1337     int st = 0;
1338
1339     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1340             || !TEST_ptr(e = getBN(s, "E"))
1341             || !TEST_ptr(m = getBN(s, "M"))
1342             || !TEST_ptr(mod_exp = getBN(s, "ModExp"))
1343             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1344             || !TEST_ptr(d = BN_new()))
1345         goto err;
1346
1347     if (!TEST_true(BN_mod_exp(ret, a, e, m, ctx))
1348             || !equalBN("A ^ E (mod M)", mod_exp, ret))
1349         goto err;
1350
1351     if (BN_is_odd(m)) {
1352         if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont(ret, a, e, m, ctx, NULL))
1353                 || !equalBN("A ^ E (mod M) (mont)", mod_exp, ret)
1354                 || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(ret, a, e, m,
1355                                                         ctx, NULL))
1356                 || !equalBN("A ^ E (mod M) (mont const", mod_exp, ret))
1357             goto err;
1358     }
1359
1360     /* Regression test for carry propagation bug in sqr8x_reduction */
1361     BN_hex2bn(&a, "050505050505");
1362     BN_hex2bn(&b, "02");
1363     BN_hex2bn(&c,
1364         "4141414141414141414141274141414141414141414141414141414141414141"
1365         "4141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141"
1366         "4141414141414141414141800000000000000000000000000000000000000000"
1367         "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
1368         "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
1369         "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000001");
1370     BN_mod_exp(d, a, b, c, ctx);
1371     BN_mul(e, a, a, ctx);
1372     if (!TEST_BN_eq(d, e))
1373         goto err;
1374
1375     st = 1;
1376 err:
1377     BN_free(a);
1378     BN_free(b);
1379     BN_free(c);
1380     BN_free(d);
1381     BN_free(e);
1382     BN_free(m);
1383     BN_free(mod_exp);
1384     BN_free(ret);
1385     return st;
1386 }
1387
1388 static int file_exp(STANZA *s)
1389 {
1390     BIGNUM *a = NULL, *e = NULL, *exp = NULL, *ret = NULL;
1391     int st = 0;
1392
1393     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1394             || !TEST_ptr(e = getBN(s, "E"))
1395             || !TEST_ptr(exp = getBN(s, "Exp"))
1396             || !TEST_ptr(ret = BN_new()))
1397         goto err;
1398
1399     if (!TEST_true(BN_exp(ret, a, e, ctx))
1400             || !equalBN("A ^ E", exp, ret))
1401         goto err;
1402
1403     st = 1;
1404 err:
1405     BN_free(a);
1406     BN_free(e);
1407     BN_free(exp);
1408     BN_free(ret);
1409     return st;
1410 }
1411
1412 static int file_modsqrt(STANZA *s)
1413 {
1414     BIGNUM *a = NULL, *p = NULL, *mod_sqrt = NULL, *ret = NULL, *ret2 = NULL;
1415     int st = 0;
1416
1417     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1418             || !TEST_ptr(p = getBN(s, "P"))
1419             || !TEST_ptr(mod_sqrt = getBN(s, "ModSqrt"))
1420             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1421             || !TEST_ptr(ret2 = BN_new()))
1422         goto err;
1423
1424     /* There are two possible answers. */
1425     if (!TEST_true(BN_mod_sqrt(ret, a, p, ctx))
1426             || !TEST_true(BN_sub(ret2, p, ret)))
1427         goto err;
1428
1429     /* The first condition should NOT be a test. */
1430     if (BN_cmp(ret2, mod_sqrt) != 0
1431             && !equalBN("sqrt(A) (mod P)", mod_sqrt, ret))
1432         goto err;
1433
1434     st = 1;
1435 err:
1436     BN_free(a);
1437     BN_free(p);
1438     BN_free(mod_sqrt);
1439     BN_free(ret);
1440     BN_free(ret2);
1441     return st;
1442 }
1443
1444 static int test_bn2padded()
1445 {
1446 #if HAVE_BN_PADDED
1447     uint8_t zeros[256], out[256], reference[128];
1448     BIGNUM *n = BN_new();
1449     int st = 0;
1450
1451     /* Test edge case at 0. */
1452     if (n == NULL)
1453         goto err;
1454     if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(NULL, 0, n)))
1455         goto err;
1456     memset(out, -1, sizeof(out));
1457     if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(out, sizeof(out)), n))
1458         goto err;
1459     memset(zeros, 0, sizeof(zeros));
1460     if (!TEST_mem_eq(zeros, sizeof(zeros), out, sizeof(out)))
1461         goto err;
1462
1463     /* Test a random numbers at various byte lengths. */
1464     for (size_t bytes = 128 - 7; bytes <= 128; bytes++) {
1465 #define TOP_BIT_ON 0
1466 #define BOTTOM_BIT_NOTOUCH 0
1467         if (!TEST_true(BN_rand(n, bytes * 8, TOP_BIT_ON, BOTTOM_BIT_NOTOUCH)))
1468             goto err;
1469         if (!TEST_int_eq(BN_num_bytes(n),A) bytes
1470                 || TEST_int_eq(BN_bn2bin(n, reference), bytes))
1471             goto err;
1472         /* Empty buffer should fail. */
1473         if (!TEST_int_eq(BN_bn2bin_padded(NULL, 0, n)), 0)
1474             goto err;
1475         /* One byte short should fail. */
1476         if (BN_bn2bin_padded(out, bytes - 1, n))
1477             goto err;
1478         /* Exactly right size should encode. */
1479         if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(out, bytes, n))
1480                 || TEST_mem_eq(out, bytes, reference, bytes))
1481             goto err;
1482         /* Pad up one byte extra. */
1483         if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(out, bytes + 1, n))
1484                 || !TEST_mem_eq(out + 1, bytes, reference, bytes)
1485                 || !TEST_mem_eq(out, 1, zeros, 1))
1486             goto err;
1487         /* Pad up to 256. */
1488         if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(out, sizeof(out)), n)
1489                 || !TEST_mem_eq(out + sizeof(out) - bytes, bytes,
1490                                 reference, bytes)
1491                 || !TEST_mem_eq(out, sizseof(out) - bytes,
1492                                 zeros, sizeof(out) - bytes))
1493             goto err;
1494     }
1495
1496     st = 1;
1497 err:
1498     BN_free(n);
1499     return st;
1500 #else
1501     return ctx != NULL;
1502 #endif
1503 }
1504
1505 static int test_dec2bn()
1506 {
1507     BIGNUM *bn = NULL;
1508     int st = 0;
1509
1510     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "0"), 1)
1511             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0)
1512             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1513             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1514             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1515             || !TEST_BN_even(bn))
1516         goto err;
1517     BN_free(bn);
1518     bn = NULL;
1519
1520     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "256"), 3)
1521             || !TEST_BN_eq_word(bn, 256)
1522             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1523             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1524             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1525             || !TEST_BN_even(bn))
1526         goto err;
1527     BN_free(bn);
1528     bn = NULL;
1529
1530     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "-42"), 3)
1531             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 42)
1532             || !TEST_BN_lt_zero(bn)
1533             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1534             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1535             || !TEST_BN_even(bn))
1536         goto err;
1537     BN_free(bn);
1538     bn = NULL;
1539
1540     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "1"), 1)
1541             || !TEST_BN_eq_word(bn, 1)
1542             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1543             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1544             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1545             || !TEST_BN_eq_one(bn)
1546             || !TEST_BN_odd(bn))
1547         goto err;
1548     BN_free(bn);
1549     bn = NULL;
1550
1551     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "-0"), 2)
1552             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1553             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1554             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1555             || !TEST_BN_even(bn))
1556         goto err;
1557     BN_free(bn);
1558     bn = NULL;
1559
1560     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "42trailing garbage is ignored"), 2)
1561             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 42)
1562             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1563             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1564             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1565             || !TEST_BN_even(bn))
1566         goto err;
1567
1568     st = 1;
1569 err:
1570     BN_free(bn);
1571     return st;
1572 }
1573
1574 static int test_hex2bn()
1575 {
1576     BIGNUM *bn = NULL;
1577     int st = 0;
1578
1579     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "0"), 1)
1580             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1581             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1582             || !TEST_BN_even(bn))
1583         goto err;
1584     BN_free(bn);
1585     bn = NULL;
1586
1587     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "256"), 3)
1588             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0x256)
1589             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1590             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1591             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1592             || !TEST_BN_even(bn))
1593         goto err;
1594     BN_free(bn);
1595     bn = NULL;
1596
1597     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "-42"), 3)
1598             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 0x42)
1599             || !TEST_BN_lt_zero(bn)
1600             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1601             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1602             || !TEST_BN_even(bn))
1603         goto err;
1604     BN_free(bn);
1605     bn = NULL;
1606
1607     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "cb"), 2)
1608             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0xCB)
1609             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1610             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1611             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1612             || !TEST_BN_odd(bn))
1613         goto err;
1614     BN_free(bn);
1615     bn = NULL;
1616
1617     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "-0"), 2)
1618             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1619             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1620             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1621             || !TEST_BN_even(bn))
1622         goto err;
1623     BN_free(bn);
1624     bn = NULL;
1625
1626     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "abctrailing garbage is ignored"), 3)
1627             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0xabc)
1628             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1629             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1630             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1631             || !TEST_BN_even(bn))
1632         goto err;
1633     st = 1;
1634
1635 err:
1636     BN_free(bn);
1637     return st;
1638 }
1639
1640 static int test_asc2bn()
1641 {
1642     BIGNUM *bn = NULL;
1643     int st = 0;
1644
1645     if (!TEST_ptr(bn = BN_new()))
1646         goto err;
1647
1648     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "0"))
1649             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1650             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1651         goto err;
1652
1653     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "256"))
1654             || !TEST_BN_eq_word(bn, 256)
1655             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1656         goto err;
1657
1658     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "-42"))
1659             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 42)
1660             || !TEST_BN_lt_zero(bn))
1661         goto err;
1662
1663     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "0x1234"))
1664             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0x1234)
1665             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1666         goto err;
1667
1668     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "0X1234"))
1669             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0x1234)
1670             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1671         goto err;
1672
1673     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "-0xabcd"))
1674             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 0xabcd)
1675             || !TEST_BN_lt_zero(bn))
1676         goto err;
1677
1678     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "-0"))
1679             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1680             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1681         goto err;
1682
1683     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "123trailing garbage is ignored"))
1684             || !TEST_BN_eq_word(bn, 123)
1685             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1686         goto err;
1687
1688     st = 1;
1689 err:
1690     BN_free(bn);
1691     return st;
1692 }
1693
1694 static const MPITEST kMPITests[] = {
1695     {"0", "\x00\x00\x00\x00", 4},
1696     {"1", "\x00\x00\x00\x01\x01", 5},
1697     {"-1", "\x00\x00\x00\x01\x81", 5},
1698     {"128", "\x00\x00\x00\x02\x00\x80", 6},
1699     {"256", "\x00\x00\x00\x02\x01\x00", 6},
1700     {"-256", "\x00\x00\x00\x02\x81\x00", 6},
1701 };
1702
1703 static int test_mpi(int i)
1704 {
1705     uint8_t scratch[8];
1706     const MPITEST *test = &kMPITests[i];
1707     size_t mpi_len, mpi_len2;
1708     BIGNUM *bn = NULL;
1709     BIGNUM *bn2 = NULL;
1710     int st = 0;
1711
1712     if (!TEST_ptr(bn = BN_new())
1713             || !TEST_true(BN_asc2bn(&bn, test->base10)))
1714         goto err;
1715     mpi_len = BN_bn2mpi(bn, NULL);
1716     if (!TEST_size_t_le(mpi_len, sizeof(scratch)))
1717         goto err;
1718
1719     if (!TEST_size_t_eq(mpi_len2 = BN_bn2mpi(bn, scratch), mpi_len)
1720             || !TEST_mem_eq(test->mpi, test->mpi_len, scratch, mpi_len))
1721         goto err;
1722
1723     if (!TEST_ptr(bn2 = BN_mpi2bn(scratch, mpi_len, NULL)))
1724         goto err;
1725
1726     if (!TEST_BN_eq(bn, bn2)) {
1727         BN_free(bn2);
1728         goto err;
1729     }
1730     BN_free(bn2);
1731
1732     st = 1;
1733 err:
1734     BN_free(bn);
1735     return st;
1736 }
1737
1738 static int test_rand()
1739 {
1740     BIGNUM *bn = NULL;
1741     int st = 0;
1742
1743     if (!TEST_ptr(bn = BN_new()))
1744         return 0;
1745
1746     /* Test BN_rand for degenerate cases with |top| and |bottom| parameters. */
1747     if (!TEST_false(BN_rand(bn, 0, 0 /* top */ , 0 /* bottom */ ))
1748             || !TEST_false(BN_rand(bn, 0, 1 /* top */ , 1 /* bottom */ ))
1749             || !TEST_true(BN_rand(bn, 1, 0 /* top */ , 0 /* bottom */ ))
1750             || !TEST_BN_eq_one(bn)
1751             || !TEST_false(BN_rand(bn, 1, 1 /* top */ , 0 /* bottom */ ))
1752             || !TEST_true(BN_rand(bn, 1, -1 /* top */ , 1 /* bottom */ ))
1753             || !TEST_BN_eq_one(bn)
1754             || !TEST_true(BN_rand(bn, 2, 1 /* top */ , 0 /* bottom */ ))
1755             || !TEST_BN_eq_word(bn, 3))
1756         goto err;
1757
1758     st = 1;
1759 err:
1760     BN_free(bn);
1761     return st;
1762 }
1763
1764 static int test_negzero()
1765 {
1766     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL;
1767     BIGNUM *numerator = NULL, *denominator = NULL;
1768     int consttime, st = 0;
1769
1770     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
1771             || !TEST_ptr(b = BN_new())
1772             || !TEST_ptr(c = BN_new())
1773             || !TEST_ptr(d = BN_new()))
1774         goto err;
1775
1776     /* Test that BN_mul never gives negative zero. */
1777     if (!TEST_true(BN_set_word(a, 1)))
1778         goto err;
1779     BN_set_negative(a, 1);
1780     BN_zero(b);
1781     if (!TEST_true(BN_mul(c, a, b, ctx)))
1782         goto err;
1783     if (!TEST_BN_eq_zero(c)
1784             || !TEST_BN_ge_zero(c))
1785         goto err;
1786
1787     for (consttime = 0; consttime < 2; consttime++) {
1788         if (!TEST_ptr(numerator = BN_new())
1789                 || !TEST_ptr(denominator = BN_new()))
1790             goto err;
1791         if (consttime) {
1792             BN_set_flags(numerator, BN_FLG_CONSTTIME);
1793             BN_set_flags(denominator, BN_FLG_CONSTTIME);
1794         }
1795         /* Test that BN_div never gives negative zero in the quotient. */
1796         if (!TEST_true(BN_set_word(numerator, 1))
1797                 || !TEST_true(BN_set_word(denominator, 2)))
1798             goto err;
1799         BN_set_negative(numerator, 1);
1800         if (!TEST_true(BN_div(a, b, numerator, denominator, ctx))
1801                 || !TEST_BN_eq_zero(a)
1802                 || !TEST_BN_ge_zero(a))
1803             goto err;
1804
1805         /* Test that BN_div never gives negative zero in the remainder. */
1806         if (!TEST_true(BN_set_word(denominator, 1))
1807                 || !TEST_true(BN_div(a, b, numerator, denominator, ctx))
1808                 || !TEST_BN_eq_zero(b)
1809                 || !TEST_BN_ge_zero(b))
1810             goto err;
1811         BN_free(numerator);
1812         BN_free(denominator);
1813         numerator = denominator = NULL;
1814     }
1815
1816     /* Test that BN_set_negative will not produce a negative zero. */
1817     BN_zero(a);
1818     BN_set_negative(a, 1);
1819     if (BN_is_negative(a))
1820         goto err;
1821     st = 1;
1822
1823 err:
1824     BN_free(a);
1825     BN_free(b);
1826     BN_free(c);
1827     BN_free(d);
1828     BN_free(numerator);
1829     BN_free(denominator);
1830     return st;
1831 }
1832
1833 static int test_badmod()
1834 {
1835     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *zero = NULL;
1836     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
1837     int st = 0;
1838
1839     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
1840             || !TEST_ptr(b = BN_new())
1841             || !TEST_ptr(zero = BN_new())
1842             || !TEST_ptr(mont = BN_MONT_CTX_new()))
1843         goto err;
1844     BN_zero(zero);
1845
1846     if (!TEST_false(BN_div(a, b, BN_value_one(), zero, ctx)))
1847         goto err;
1848     ERR_clear_error();
1849
1850     if (!TEST_false(BN_mod_mul(a, BN_value_one(), BN_value_one(), zero, ctx)))
1851         goto err;
1852     ERR_clear_error();
1853
1854     if (!TEST_false(BN_mod_exp(a, BN_value_one(), BN_value_one(), zero, ctx)))
1855         goto err;
1856     ERR_clear_error();
1857
1858     if (!TEST_false(BN_mod_exp_mont(a, BN_value_one(), BN_value_one(),
1859                                     zero, ctx, NULL)))
1860         goto err;
1861     ERR_clear_error();
1862
1863     if (!TEST_false(BN_mod_exp_mont_consttime(a, BN_value_one(), BN_value_one(),
1864                                              zero, ctx, NULL)))
1865         goto err;
1866     ERR_clear_error();
1867
1868     if (!TEST_false(BN_MONT_CTX_set(mont, zero, ctx)))
1869         goto err;
1870     ERR_clear_error();
1871
1872     /* Some operations also may not be used with an even modulus. */
1873     if (!TEST_true(BN_set_word(b, 16)))
1874         goto err;
1875
1876     if (!TEST_false(BN_MONT_CTX_set(mont, b, ctx)))
1877         goto err;
1878     ERR_clear_error();
1879
1880     if (!TEST_false(BN_mod_exp_mont(a, BN_value_one(), BN_value_one(),
1881                                     b, ctx, NULL)))
1882         goto err;
1883     ERR_clear_error();
1884
1885     if (!TEST_false(BN_mod_exp_mont_consttime(a, BN_value_one(), BN_value_one(),
1886                                   b, ctx, NULL)))
1887         goto err;
1888     ERR_clear_error();
1889
1890     st = 1;
1891 err:
1892     BN_free(a);
1893     BN_free(b);
1894     BN_free(zero);
1895     BN_MONT_CTX_free(mont);
1896     return st;
1897 }
1898
1899 static int test_expmodzero()
1900 {
1901     BIGNUM *a = NULL, *r = NULL, *zero = NULL;
1902     int st = 0;
1903
1904     if (!TEST_ptr(zero = BN_new())
1905             || !TEST_ptr(a = BN_new())
1906             || !TEST_ptr(r = BN_new()))
1907         goto err;
1908     BN_zero(zero);
1909
1910     if (!TEST_true(BN_mod_exp(r, a, zero, BN_value_one(), NULL))
1911             || !TEST_BN_eq_zero(r)
1912             || !TEST_true(BN_mod_exp_mont(r, a, zero, BN_value_one(),
1913                                           NULL, NULL))
1914             || !TEST_BN_eq_zero(r)
1915             || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(r, a, zero,
1916                                                     BN_value_one(),
1917                                                     NULL, NULL))
1918             || !TEST_BN_eq_zero(r)
1919             || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_word(r, 42, zero,
1920                                                BN_value_one(), NULL, NULL))
1921             || !TEST_BN_eq_zero(r))
1922         goto err;
1923
1924     st = 1;
1925 err:
1926     BN_free(zero);
1927     BN_free(a);
1928     BN_free(r);
1929     return st;
1930 }
1931
1932 static int test_smallprime()
1933 {
1934     static const int kBits = 10;
1935     BIGNUM *r;
1936     int st = 0;
1937
1938     if (!TEST_ptr(r = BN_new())
1939             || !TEST_true(BN_generate_prime_ex(r, (int)kBits, 0,
1940                                                NULL, NULL, NULL))
1941             || !TEST_int_eq(BN_num_bits(r), kBits))
1942         goto err;
1943
1944     st = 1;
1945 err:
1946     BN_free(r);
1947     return st;
1948 }
1949
1950 static int test_3_is_prime()
1951 {
1952     int ret = 0;
1953     BIGNUM *r = NULL;
1954
1955     /*
1956      * For a long time, small primes were not considered prime when
1957      * do_trial_division was set.
1958      */
1959     if (!TEST_ptr(r = BN_new())
1960             || !TEST_true(BN_set_word(r, 3))
1961             || !TEST_int_eq(BN_is_prime_fasttest_ex(r, 3 /* nchecks */, ctx,
1962                                 0 /* do_trial_division */, NULL), 1)
1963             || !TEST_int_eq(BN_is_prime_fasttest_ex(r, 3 /* nchecks */, ctx,
1964                                 1 /* do_trial_division */, NULL), 1))
1965         goto err;
1966
1967     ret = 1;
1968
1969 err:
1970     BN_free(r);
1971     return ret;
1972 }
1973
1974 static int file_test_run(STANZA *s)
1975 {
1976     static const FILETEST filetests[] = {
1977         {"Sum", file_sum},
1978         {"LShift1", file_lshift1},
1979         {"LShift", file_lshift},
1980         {"RShift", file_rshift},
1981         {"Square", file_square},
1982         {"Product", file_product},
1983         {"Quotient", file_quotient},
1984         {"ModMul", file_modmul},
1985         {"ModExp", file_modexp},
1986         {"Exp", file_exp},
1987         {"ModSqrt", file_modsqrt},
1988     };
1989     int numtests = OSSL_NELEM(filetests);
1990     const FILETEST *tp = filetests;
1991
1992     for ( ; --numtests >= 0; tp++) {
1993         if (findattr(s, tp->name) != NULL) {
1994             if (!tp->func(s)) {
1995                 TEST_info("%s:%d: Failed %s test",
1996                           s->test_file, s->start, tp->name);
1997                 return 0;
1998             }
1999             return 1;
2000         }
2001     }
2002     TEST_info("%s:%d: Unknown test", s->test_file, s->start);
2003     return 0;
2004 }
2005
2006 static char * const *testfiles;
2007
2008 static int run_file_tests(int i)
2009 {
2010     STANZA *s = NULL;
2011     int c;
2012
2013     if (!TEST_ptr(s = OPENSSL_zalloc(sizeof(*s))))
2014         return 0;
2015     if (!test_start_file(s, testfiles[i])) {
2016         OPENSSL_free(s);
2017         return 0;
2018     }
2019
2020     /* Read test file. */
2021     while (!BIO_eof(s->fp) && test_readstanza(s)) {
2022         if (s->numpairs == 0)
2023             continue;
2024         if (!file_test_run(s))
2025             s->errors++;
2026         s->numtests++;
2027         test_clearstanza(s);
2028     }
2029     test_end_file(s);
2030     c = s->errors;
2031     OPENSSL_free(s);
2032
2033     return c == 0;
2034 }
2035
2036
2037 int test_main(int argc, char *argv[])
2038 {
2039     static const char rnd_seed[] =
2040         "If not seeded, BN_generate_prime might fail";
2041     int result = EXIT_FAILURE;
2042
2043
2044     RAND_seed(rnd_seed, sizeof rnd_seed);
2045     if (!TEST_ptr(ctx = BN_CTX_new()))
2046         goto end;
2047
2048     if (argc < 2) {
2049         ADD_TEST(test_sub);
2050         ADD_TEST(test_div_recip);
2051         ADD_TEST(test_mod);
2052         ADD_TEST(test_modexp_mont5);
2053         ADD_TEST(test_kronecker);
2054         ADD_TEST(test_rand);
2055         ADD_TEST(test_bn2padded);
2056         ADD_TEST(test_dec2bn);
2057         ADD_TEST(test_hex2bn);
2058         ADD_TEST(test_asc2bn);
2059         ADD_ALL_TESTS(test_mpi, (int)OSSL_NELEM(kMPITests));
2060         ADD_TEST(test_negzero);
2061         ADD_TEST(test_badmod);
2062         ADD_TEST(test_expmodzero);
2063         ADD_TEST(test_smallprime);
2064 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
2065         ADD_TEST(test_gf2m_add);
2066         ADD_TEST(test_gf2m_mod);
2067         ADD_TEST(test_gf2m_mul);
2068         ADD_TEST(test_gf2m_sqr);
2069         ADD_TEST(test_gf2m_modinv);
2070         ADD_TEST(test_gf2m_moddiv);
2071         ADD_TEST(test_gf2m_modexp);
2072         ADD_TEST(test_gf2m_modsqrt);
2073         ADD_TEST(test_gf2m_modsolvequad);
2074 #endif
2075         ADD_TEST(test_3_is_prime);
2076     } else {
2077         testfiles = &argv[1];
2078         ADD_ALL_TESTS(run_file_tests, argc - 1);
2079     }
2080
2081     result = run_tests(argv[0]);
2082
2083 end:
2084     BN_CTX_free(ctx);
2085     return result;
2086 }