Add blowfish ciphers to default provider
[openssl.git] / test / bntest.c
1 /*
2  * Copyright 1995-2019 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3  *
4  * Licensed under the Apache License 2.0 (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 <openssl/bn.h>
16 #include <openssl/crypto.h>
17 #include <openssl/err.h>
18 #include <openssl/rand.h>
19 #include "internal/nelem.h"
20 #include "internal/numbers.h"
21 #include "testutil.h"
22
23 #ifdef OPENSSL_SYS_WINDOWS
24 # define strcasecmp _stricmp
25 #endif
26
27 /*
28  * Things in boring, not in openssl.  TODO we should add them.
29  */
30 #define HAVE_BN_PADDED 0
31 #define HAVE_BN_SQRT 0
32
33 typedef struct filetest_st {
34     const char *name;
35     int (*func)(STANZA *s);
36 } FILETEST;
37
38 typedef struct mpitest_st {
39     const char *base10;
40     const char *mpi;
41     size_t mpi_len;
42 } MPITEST;
43
44 static const int NUM0 = 100;           /* number of tests */
45 static const int NUM1 = 50;            /* additional tests for some functions */
46 static BN_CTX *ctx;
47
48 /*
49  * Polynomial coefficients used in GFM tests.
50  */
51 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
52 static int p0[] = { 163, 7, 6, 3, 0, -1 };
53 static int p1[] = { 193, 15, 0, -1 };
54 #endif
55
56 /*
57  * Look for |key| in the stanza and return it or NULL if not found.
58  */
59 static const char *findattr(STANZA *s, const char *key)
60 {
61     int i = s->numpairs;
62     PAIR *pp = s->pairs;
63
64     for ( ; --i >= 0; pp++)
65         if (strcasecmp(pp->key, key) == 0)
66             return pp->value;
67     return NULL;
68 }
69
70 /*
71  * Parse BIGNUM from sparse hex-strings, return |BN_hex2bn| result.
72  */
73 static int parse_bigBN(BIGNUM **out, const char *bn_strings[])
74 {
75     char *bigstring = glue_strings(bn_strings, NULL);
76     int ret = BN_hex2bn(out, bigstring);
77
78     OPENSSL_free(bigstring);
79     return ret;
80 }
81
82 /*
83  * Parse BIGNUM, return number of bytes parsed.
84  */
85 static int parseBN(BIGNUM **out, const char *in)
86 {
87     *out = NULL;
88     return BN_hex2bn(out, in);
89 }
90
91 static int parsedecBN(BIGNUM **out, const char *in)
92 {
93     *out = NULL;
94     return BN_dec2bn(out, in);
95 }
96
97 static BIGNUM *getBN(STANZA *s, const char *attribute)
98 {
99     const char *hex;
100     BIGNUM *ret = NULL;
101
102     if ((hex = findattr(s, attribute)) == NULL) {
103         TEST_error("%s:%d: Can't find %s", s->test_file, s->start, attribute);
104         return NULL;
105     }
106
107     if (parseBN(&ret, hex) != (int)strlen(hex)) {
108         TEST_error("Could not decode '%s'", hex);
109         return NULL;
110     }
111     return ret;
112 }
113
114 static int getint(STANZA *s, int *out, const char *attribute)
115 {
116     BIGNUM *ret;
117     BN_ULONG word;
118     int st = 0;
119
120     if (!TEST_ptr(ret = getBN(s, attribute))
121             || !TEST_ulong_le(word = BN_get_word(ret), INT_MAX))
122         goto err;
123
124     *out = (int)word;
125     st = 1;
126  err:
127     BN_free(ret);
128     return st;
129 }
130
131 static int equalBN(const char *op, const BIGNUM *expected, const BIGNUM *actual)
132 {
133     if (BN_cmp(expected, actual) == 0)
134         return 1;
135
136     TEST_error("unexpected %s value", op);
137     TEST_BN_eq(expected, actual);
138     return 0;
139 }
140
141 /*
142  * Return a "random" flag for if a BN should be negated.
143  */
144 static int rand_neg(void)
145 {
146     static unsigned int neg = 0;
147     static int sign[8] = { 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1 };
148
149     return sign[(neg++) % 8];
150 }
151
152 static int test_swap(void)
153 {
154     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL;
155     int top, cond, st = 0;
156
157     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
158             || !TEST_ptr(b = BN_new())
159             || !TEST_ptr(c = BN_new())
160             || !TEST_ptr(d = BN_new()))
161         goto err;
162
163     if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(a, 1024, 1, 0))
164             && TEST_true(BN_bntest_rand(b, 1024, 1, 0))
165             && TEST_ptr(BN_copy(c, a))
166             && TEST_ptr(BN_copy(d, b))))
167         goto err;
168     top = BN_num_bits(a) / BN_BITS2;
169
170     /* regular swap */
171     BN_swap(a, b);
172     if (!equalBN("swap", a, d)
173             || !equalBN("swap", b, c))
174         goto err;
175
176     /* conditional swap: true */
177     cond = 1;
178     BN_consttime_swap(cond, a, b, top);
179     if (!equalBN("cswap true", a, c)
180             || !equalBN("cswap true", b, d))
181         goto err;
182
183     /* conditional swap: false */
184     cond = 0;
185     BN_consttime_swap(cond, a, b, top);
186     if (!equalBN("cswap false", a, c)
187             || !equalBN("cswap false", b, d))
188         goto err;
189
190     /* same tests but checking flag swap */
191     BN_set_flags(a, BN_FLG_CONSTTIME);
192
193     BN_swap(a, b);
194     if (!equalBN("swap, flags", a, d)
195             || !equalBN("swap, flags", b, c)
196             || !TEST_true(BN_get_flags(b, BN_FLG_CONSTTIME))
197             || !TEST_false(BN_get_flags(a, BN_FLG_CONSTTIME)))
198         goto err;
199
200     cond = 1;
201     BN_consttime_swap(cond, a, b, top);
202     if (!equalBN("cswap true, flags", a, c)
203             || !equalBN("cswap true, flags", b, d)
204             || !TEST_true(BN_get_flags(a, BN_FLG_CONSTTIME))
205             || !TEST_false(BN_get_flags(b, BN_FLG_CONSTTIME)))
206         goto err;
207
208     cond = 0;
209     BN_consttime_swap(cond, a, b, top);
210     if (!equalBN("cswap false, flags", a, c)
211             || !equalBN("cswap false, flags", b, d)
212             || !TEST_true(BN_get_flags(a, BN_FLG_CONSTTIME))
213             || !TEST_false(BN_get_flags(b, BN_FLG_CONSTTIME)))
214         goto err;
215
216     st = 1;
217  err:
218     BN_free(a);
219     BN_free(b);
220     BN_free(c);
221     BN_free(d);
222     return st;
223 }
224
225 static int test_sub(void)
226 {
227     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL;
228     int i, st = 0;
229
230     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
231             || !TEST_ptr(b = BN_new())
232             || !TEST_ptr(c = BN_new()))
233         goto err;
234
235     for (i = 0; i < NUM0 + NUM1; i++) {
236         if (i < NUM1) {
237             if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0)))
238                     && TEST_ptr(BN_copy(b, a))
239                     && TEST_int_ne(BN_set_bit(a, i), 0)
240                     && TEST_true(BN_add_word(b, i)))
241                 goto err;
242         } else {
243             if (!TEST_true(BN_bntest_rand(b, 400 + i - NUM1, 0, 0)))
244                 goto err;
245             BN_set_negative(a, rand_neg());
246             BN_set_negative(b, rand_neg());
247         }
248         if (!(TEST_true(BN_sub(c, a, b))
249                 && TEST_true(BN_add(c, c, b))
250                 && TEST_true(BN_sub(c, c, a))
251                 && TEST_BN_eq_zero(c)))
252             goto err;
253     }
254     st = 1;
255  err:
256     BN_free(a);
257     BN_free(b);
258     BN_free(c);
259     return st;
260 }
261
262 static int test_div_recip(void)
263 {
264     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL, *e = NULL;
265     BN_RECP_CTX *recp = NULL;
266     int st = 0, i;
267
268     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
269             || !TEST_ptr(b = BN_new())
270             || !TEST_ptr(c = BN_new())
271             || !TEST_ptr(d = BN_new())
272             || !TEST_ptr(e = BN_new())
273             || !TEST_ptr(recp = BN_RECP_CTX_new()))
274         goto err;
275
276     for (i = 0; i < NUM0 + NUM1; i++) {
277         if (i < NUM1) {
278             if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(a, 400, 0, 0))
279                     && TEST_ptr(BN_copy(b, a))
280                     && TEST_true(BN_lshift(a, a, i))
281                     && TEST_true(BN_add_word(a, i))))
282                 goto err;
283         } else {
284             if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(b, 50 + 3 * (i - NUM1), 0, 0))))
285                 goto err;
286         }
287         BN_set_negative(a, rand_neg());
288         BN_set_negative(b, rand_neg());
289         if (!(TEST_true(BN_RECP_CTX_set(recp, b, ctx))
290                 && TEST_true(BN_div_recp(d, c, a, recp, ctx))
291                 && TEST_true(BN_mul(e, d, b, ctx))
292                 && TEST_true(BN_add(d, e, c))
293                 && TEST_true(BN_sub(d, d, a))
294                 && TEST_BN_eq_zero(d)))
295             goto err;
296     }
297     st = 1;
298  err:
299     BN_free(a);
300     BN_free(b);
301     BN_free(c);
302     BN_free(d);
303     BN_free(e);
304     BN_RECP_CTX_free(recp);
305     return st;
306 }
307
308 static int test_mod(void)
309 {
310     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL, *e = NULL;
311     int st = 0, i;
312
313     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
314             || !TEST_ptr(b = BN_new())
315             || !TEST_ptr(c = BN_new())
316             || !TEST_ptr(d = BN_new())
317             || !TEST_ptr(e = BN_new()))
318         goto err;
319
320     if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0))))
321         goto err;
322     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
323         if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(b, 450 + i * 10, 0, 0))))
324             goto err;
325         BN_set_negative(a, rand_neg());
326         BN_set_negative(b, rand_neg());
327         if (!(TEST_true(BN_mod(c, a, b, ctx))
328                 && TEST_true(BN_div(d, e, a, b, ctx))
329                 && TEST_true(BN_sub(e, e, c))
330                 && TEST_BN_eq_zero(e)))
331             goto err;
332     }
333     st = 1;
334  err:
335     BN_free(a);
336     BN_free(b);
337     BN_free(c);
338     BN_free(d);
339     BN_free(e);
340     return st;
341 }
342
343 static const char *bn1strings[] = {
344     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
345     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
346     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
347     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
348     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
349     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
350     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
351     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000000000FFFFFFFF00",
352     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
353     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
354     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
355     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
356     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
357     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
358     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
359     "00000000000000000000000000000000000000000000000000FFFFFFFFFFFFFF",
360     NULL
361 };
362
363 static const char *bn2strings[] = {
364     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
365     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
366     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
367     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
368     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
369     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
370     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
371     "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000000000FFFFFFFF0000000000",
372     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
373     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
374     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
375     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
376     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
377     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
378     "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
379     "000000000000000000000000000000000000000000FFFFFFFFFFFFFF00000000",
380     NULL
381 };
382
383 /*
384  * Test constant-time modular exponentiation with 1024-bit inputs, which on
385  * x86_64 cause a different code branch to be taken.
386  */
387 static int test_modexp_mont5(void)
388 {
389     BIGNUM *a = NULL, *p = NULL, *m = NULL, *d = NULL, *e = NULL;
390     BIGNUM *b = NULL, *n = NULL, *c = NULL;
391     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
392     int st = 0;
393
394     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
395             || !TEST_ptr(p = BN_new())
396             || !TEST_ptr(m = BN_new())
397             || !TEST_ptr(d = BN_new())
398             || !TEST_ptr(e = BN_new())
399             || !TEST_ptr(b = BN_new())
400             || !TEST_ptr(n = BN_new())
401             || !TEST_ptr(c = BN_new())
402             || !TEST_ptr(mont = BN_MONT_CTX_new()))
403         goto err;
404
405     /* must be odd for montgomery */
406     if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(m, 1024, 0, 1))
407             /* Zero exponent */
408             && TEST_true(BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0))))
409         goto err;
410     BN_zero(p);
411
412     if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(d, a, p, m, ctx, NULL)))
413         goto err;
414     if (!TEST_BN_eq_one(d))
415         goto err;
416
417     /* Regression test for carry bug in mulx4x_mont */
418     if (!(TEST_true(BN_hex2bn(&a,
419         "7878787878787878787878787878787878787878787878787878787878787878"
420         "7878787878787878787878787878787878787878787878787878787878787878"
421         "7878787878787878787878787878787878787878787878787878787878787878"
422         "7878787878787878787878787878787878787878787878787878787878787878"))
423         && TEST_true(BN_hex2bn(&b,
424         "095D72C08C097BA488C5E439C655A192EAFB6380073D8C2664668EDDB4060744"
425         "E16E57FB4EDB9AE10A0CEFCDC28A894F689A128379DB279D48A2E20849D68593"
426         "9B7803BCF46CEBF5C533FB0DD35B080593DE5472E3FE5DB951B8BFF9B4CB8F03"
427         "9CC638A5EE8CDD703719F8000E6A9F63BEED5F2FCD52FF293EA05A251BB4AB81"))
428         && TEST_true(BN_hex2bn(&n,
429         "D78AF684E71DB0C39CFF4E64FB9DB567132CB9C50CC98009FEB820B26F2DED9B"
430         "91B9B5E2B83AE0AE4EB4E0523CA726BFBE969B89FD754F674CE99118C3F2D1C5"
431         "D81FDC7C54E02B60262B241D53C040E99E45826ECA37A804668E690E1AFC1CA4"
432         "2C9A15D84D4954425F0B7642FC0BD9D7B24E2618D2DCC9B729D944BADACFDDAF"))))
433         goto err;
434
435     if (!(TEST_true(BN_MONT_CTX_set(mont, n, ctx))
436             && TEST_true(BN_mod_mul_montgomery(c, a, b, mont, ctx))
437             && TEST_true(BN_mod_mul_montgomery(d, b, a, mont, ctx))
438             && TEST_BN_eq(c, d)))
439         goto err;
440
441     /* Regression test for carry bug in sqr[x]8x_mont */
442     if (!(TEST_true(parse_bigBN(&n, bn1strings))
443             && TEST_true(parse_bigBN(&a, bn2strings))))
444         goto err;
445     BN_free(b);
446     if (!(TEST_ptr(b = BN_dup(a))
447             && TEST_true(BN_MONT_CTX_set(mont, n, ctx))
448             && TEST_true(BN_mod_mul_montgomery(c, a, a, mont, ctx))
449             && TEST_true(BN_mod_mul_montgomery(d, a, b, mont, ctx))
450             && TEST_BN_eq(c, d)))
451         goto err;
452
453     /* Regression test for carry bug in bn_sqrx8x_internal */
454     {
455         static const char *ahex[] = {
456                       "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
457             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
458             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
459             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
460             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF8FFEADBCFC4DAE7FFF908E92820306B",
461             "9544D954000000006C0000000000000000000000000000000000000000000000",
462             "00000000000000000000FF030202FFFFF8FFEBDBCFC4DAE7FFF908E92820306B",
463             "9544D954000000006C000000FF0302030000000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
464             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF01FC00FF02FFFFFFFF",
465             "00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00FCFD",
466             "FCFFFFFFFFFF000000000000000000FF0302030000000000FFFFFFFFFFFFFFFF",
467             "FF00FCFDFDFF030202FF00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFF00FCFDFCFFFFFFFFFF",
468             NULL
469         };
470         static const char *nhex[] = {
471                       "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
472             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
473             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
474             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
475             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF8F8F8F8000000",
476             "00000010000000006C0000000000000000000000000000000000000000000000",
477             "00000000000000000000000000000000000000FFFFFFFFFFFFF8F8F8F8000000",
478             "00000010000000006C000000000000000000000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
479             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
480             "00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
481             "FFFFFFFFFFFF000000000000000000000000000000000000FFFFFFFFFFFFFFFF",
482             "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF",
483             NULL
484         };
485
486         if (!(TEST_true(parse_bigBN(&a, ahex))
487                 && TEST_true(parse_bigBN(&n, nhex))))
488             goto err;
489     }
490     BN_free(b);
491     if (!(TEST_ptr(b = BN_dup(a))
492             && TEST_true(BN_MONT_CTX_set(mont, n, ctx))))
493         goto err;
494
495     if (!TEST_true(BN_mod_mul_montgomery(c, a, a, mont, ctx))
496             || !TEST_true(BN_mod_mul_montgomery(d, a, b, mont, ctx))
497             || !TEST_BN_eq(c, d))
498         goto err;
499
500     /* Regression test for bug in BN_from_montgomery_word */
501     if (!(TEST_true(BN_hex2bn(&a,
502         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
503         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
504         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"))
505          && TEST_true(BN_hex2bn(&n,
506         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
507         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"))
508         && TEST_true(BN_MONT_CTX_set(mont, n, ctx))
509         && TEST_false(BN_mod_mul_montgomery(d, a, a, mont, ctx))))
510         goto err;
511
512     /* Regression test for bug in rsaz_1024_mul_avx2 */
513     if (!(TEST_true(BN_hex2bn(&a,
514         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
515         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
516         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
517         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF2020202020DF"))
518         && TEST_true(BN_hex2bn(&b,
519         "2020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020"
520         "2020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020"
521         "20202020202020FF202020202020202020202020202020202020202020202020"
522         "2020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020"))
523         && TEST_true(BN_hex2bn(&n,
524         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
525         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
526         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
527         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF2020202020FF"))
528         && TEST_true(BN_MONT_CTX_set(mont, n, ctx))
529         && TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(c, a, b, n, ctx, mont))
530         && TEST_true(BN_mod_exp_mont(d, a, b, n, ctx, mont))
531         && TEST_BN_eq(c, d)))
532         goto err;
533
534     /*
535      * rsaz_1024_mul_avx2 expects fully-reduced inputs.
536      * BN_mod_exp_mont_consttime should reduce the input first.
537      */
538     if (!(TEST_true(BN_hex2bn(&a,
539         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
540         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
541         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
542         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF2020202020DF"))
543         && TEST_true(BN_hex2bn(&b,
544         "1FA53F26F8811C58BE0357897AA5E165693230BC9DF5F01DFA6A2D59229EC69D"
545         "9DE6A89C36E3B6957B22D6FAAD5A3C73AE587B710DBE92E83D3A9A3339A085CB"
546         "B58F508CA4F837924BB52CC1698B7FDC2FD74362456A595A5B58E38E38E38E38"
547         "E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E38E"))
548         && TEST_true(BN_hex2bn(&n,
549         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
550         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
551         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF"
552         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF2020202020DF"))
553         && TEST_true(BN_MONT_CTX_set(mont, n, ctx))
554         && TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(c, a, b, n, ctx, mont))))
555         goto err;
556     BN_zero(d);
557     if (!TEST_BN_eq(c, d))
558         goto err;
559
560     /* Zero input */
561     if (!TEST_true(BN_bntest_rand(p, 1024, 0, 0)))
562         goto err;
563     BN_zero(a);
564     if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(d, a, p, m, ctx, NULL))
565             || !TEST_BN_eq_zero(d))
566         goto err;
567
568     /*
569      * Craft an input whose Montgomery representation is 1, i.e., shorter
570      * than the modulus m, in order to test the const time precomputation
571      * scattering/gathering.
572      */
573     if (!(TEST_true(BN_one(a))
574             && TEST_true(BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx))))
575         goto err;
576     if (!TEST_true(BN_from_montgomery(e, a, mont, ctx))
577             || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(d, e, p, m, ctx, NULL))
578             || !TEST_true(BN_mod_exp_simple(a, e, p, m, ctx))
579             || !TEST_BN_eq(a, d))
580         goto err;
581
582     /* Finally, some regular test vectors. */
583     if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(e, 1024, 0, 0))
584             && TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(d, e, p, m, ctx, NULL))
585             && TEST_true(BN_mod_exp_simple(a, e, p, m, ctx))
586             && TEST_BN_eq(a, d)))
587         goto err;
588
589     st = 1;
590
591  err:
592     BN_MONT_CTX_free(mont);
593     BN_free(a);
594     BN_free(p);
595     BN_free(m);
596     BN_free(d);
597     BN_free(e);
598     BN_free(b);
599     BN_free(n);
600     BN_free(c);
601     return st;
602 }
603
604 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
605 static int test_gf2m_add(void)
606 {
607     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL;
608     int i, st = 0;
609
610     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
611             || !TEST_ptr(b = BN_new())
612             || !TEST_ptr(c = BN_new()))
613         goto err;
614
615     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
616         if (!(TEST_true(BN_rand(a, 512, 0, 0))
617                 && TEST_ptr(BN_copy(b, BN_value_one()))))
618             goto err;
619         BN_set_negative(a, rand_neg());
620         BN_set_negative(b, rand_neg());
621         if (!(TEST_true(BN_GF2m_add(c, a, b))
622                 /* Test that two added values have the correct parity. */
623                 && TEST_false((BN_is_odd(a) && BN_is_odd(c))
624                         || (!BN_is_odd(a) && !BN_is_odd(c)))))
625             goto err;
626         if (!(TEST_true(BN_GF2m_add(c, c, c))
627                 /* Test that c + c = 0. */
628                 && TEST_BN_eq_zero(c)))
629             goto err;
630     }
631     st = 1;
632  err:
633     BN_free(a);
634     BN_free(b);
635     BN_free(c);
636     return st;
637 }
638
639 static int test_gf2m_mod(void)
640 {
641     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL, *e = NULL;
642     int i, j, st = 0;
643
644     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
645             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
646             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
647             || !TEST_ptr(c = BN_new())
648             || !TEST_ptr(d = BN_new())
649             || !TEST_ptr(e = BN_new()))
650         goto err;
651
652     if (!(TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]))
653             && TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]))))
654         goto err;
655
656     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
657         if (!TEST_true(BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0)))
658             goto err;
659         for (j = 0; j < 2; j++) {
660             if (!(TEST_true(BN_GF2m_mod(c, a, b[j]))
661                     && TEST_true(BN_GF2m_add(d, a, c))
662                     && TEST_true(BN_GF2m_mod(e, d, b[j]))
663                     /* Test that a + (a mod p) mod p == 0. */
664                     && TEST_BN_eq_zero(e)))
665                 goto err;
666         }
667     }
668     st = 1;
669  err:
670     BN_free(a);
671     BN_free(b[0]);
672     BN_free(b[1]);
673     BN_free(c);
674     BN_free(d);
675     BN_free(e);
676     return st;
677 }
678
679 static int test_gf2m_mul(void)
680 {
681     BIGNUM *a, *b[2] = {NULL, NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
682     BIGNUM *e = NULL, *f = NULL, *g = NULL, *h = NULL;
683     int i, j, st = 0;
684
685     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
686             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
687             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
688             || !TEST_ptr(c = BN_new())
689             || !TEST_ptr(d = BN_new())
690             || !TEST_ptr(e = BN_new())
691             || !TEST_ptr(f = BN_new())
692             || !TEST_ptr(g = BN_new())
693             || !TEST_ptr(h = BN_new()))
694         goto err;
695
696     if (!(TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]))
697             && TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]))))
698         goto err;
699
700     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
701         if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0))
702                 && TEST_true(BN_bntest_rand(c, 1024, 0, 0))
703                 && TEST_true(BN_bntest_rand(d, 1024, 0, 0))))
704             goto err;
705         for (j = 0; j < 2; j++) {
706             if (!(TEST_true(BN_GF2m_mod_mul(e, a, c, b[j], ctx))
707                     && TEST_true(BN_GF2m_add(f, a, d))
708                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_mul(g, f, c, b[j], ctx))
709                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_mul(h, d, c, b[j], ctx))
710                     && TEST_true(BN_GF2m_add(f, e, g))
711                     && TEST_true(BN_GF2m_add(f, f, h))
712                     /* Test that (a+d)*c = a*c + d*c. */
713                     && TEST_BN_eq_zero(f)))
714                 goto err;
715         }
716     }
717     st = 1;
718
719  err:
720     BN_free(a);
721     BN_free(b[0]);
722     BN_free(b[1]);
723     BN_free(c);
724     BN_free(d);
725     BN_free(e);
726     BN_free(f);
727     BN_free(g);
728     BN_free(h);
729     return st;
730 }
731
732 static int test_gf2m_sqr(void)
733 {
734     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
735     int i, j, st = 0;
736
737     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
738             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
739             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
740             || !TEST_ptr(c = BN_new())
741             || !TEST_ptr(d = BN_new()))
742         goto err;
743
744     if (!(TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]))
745             && TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]))))
746         goto err;
747
748     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
749         if (!TEST_true(BN_bntest_rand(a, 1024, 0, 0)))
750                 goto err;
751         for (j = 0; j < 2; j++) {
752             if (!(TEST_true(BN_GF2m_mod_sqr(c, a, b[j], ctx))
753                     && TEST_true(BN_copy(d, a))
754                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_mul(d, a, d, b[j], ctx))
755                     && TEST_true(BN_GF2m_add(d, c, d))
756                     /* Test that a*a = a^2. */
757                     && TEST_BN_eq_zero(d)))
758                 goto err;
759         }
760     }
761     st = 1;
762  err:
763     BN_free(a);
764     BN_free(b[0]);
765     BN_free(b[1]);
766     BN_free(c);
767     BN_free(d);
768     return st;
769 }
770
771 static int test_gf2m_modinv(void)
772 {
773     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
774     int i, j, st = 0;
775
776     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
777             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
778             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
779             || !TEST_ptr(c = BN_new())
780             || !TEST_ptr(d = BN_new()))
781         goto err;
782
783     if (!(TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]))
784             && TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]))))
785         goto err;
786
787     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
788         if (!TEST_true(BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0)))
789             goto err;
790         for (j = 0; j < 2; j++) {
791             if (!(TEST_true(BN_GF2m_mod_inv(c, a, b[j], ctx))
792                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_mul(d, a, c, b[j], ctx))
793                     /* Test that ((1/a)*a) = 1. */
794                     && TEST_BN_eq_one(d)))
795                 goto err;
796         }
797     }
798     st = 1;
799  err:
800     BN_free(a);
801     BN_free(b[0]);
802     BN_free(b[1]);
803     BN_free(c);
804     BN_free(d);
805     return st;
806 }
807
808 static int test_gf2m_moddiv(void)
809 {
810     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
811     BIGNUM *e = NULL, *f = NULL;
812     int i, j, st = 0;
813
814     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
815             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
816             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
817             || !TEST_ptr(c = BN_new())
818             || !TEST_ptr(d = BN_new())
819             || !TEST_ptr(e = BN_new())
820             || !TEST_ptr(f = BN_new()))
821         goto err;
822
823     if (!(TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]))
824             && TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]))))
825         goto err;
826
827     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
828         if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0))
829                 && TEST_true(BN_bntest_rand(c, 512, 0, 0))))
830             goto err;
831         for (j = 0; j < 2; j++) {
832             if (!(TEST_true(BN_GF2m_mod_div(d, a, c, b[j], ctx))
833                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_mul(e, d, c, b[j], ctx))
834                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_div(f, a, e, b[j], ctx))
835                     /* Test that ((a/c)*c)/a = 1. */
836                     && TEST_BN_eq_one(f)))
837                 goto err;
838         }
839     }
840     st = 1;
841  err:
842     BN_free(a);
843     BN_free(b[0]);
844     BN_free(b[1]);
845     BN_free(c);
846     BN_free(d);
847     BN_free(e);
848     BN_free(f);
849     return st;
850 }
851
852 static int test_gf2m_modexp(void)
853 {
854     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
855     BIGNUM *e = NULL, *f = NULL;
856     int i, j, st = 0;
857
858     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
859             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
860             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
861             || !TEST_ptr(c = BN_new())
862             || !TEST_ptr(d = BN_new())
863             || !TEST_ptr(e = BN_new())
864             || !TEST_ptr(f = BN_new()))
865         goto err;
866
867     if (!(TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]))
868             && TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]))))
869         goto err;
870
871     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
872         if (!(TEST_true(BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0))
873                 && TEST_true(BN_bntest_rand(c, 512, 0, 0))
874                 && TEST_true(BN_bntest_rand(d, 512, 0, 0))))
875             goto err;
876         for (j = 0; j < 2; j++) {
877             if (!(TEST_true(BN_GF2m_mod_exp(e, a, c, b[j], ctx))
878                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_exp(f, a, d, b[j], ctx))
879                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_mul(e, e, f, b[j], ctx))
880                     && TEST_true(BN_add(f, c, d))
881                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_exp(f, a, f, b[j], ctx))
882                     && TEST_true(BN_GF2m_add(f, e, f))
883                     /* Test that a^(c+d)=a^c*a^d. */
884                     && TEST_BN_eq_zero(f)))
885                 goto err;
886         }
887     }
888     st = 1;
889  err:
890     BN_free(a);
891     BN_free(b[0]);
892     BN_free(b[1]);
893     BN_free(c);
894     BN_free(d);
895     BN_free(e);
896     BN_free(f);
897     return st;
898 }
899
900 static int test_gf2m_modsqrt(void)
901 {
902     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
903     BIGNUM *e = NULL, *f = NULL;
904     int i, j, st = 0;
905
906     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
907             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
908             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
909             || !TEST_ptr(c = BN_new())
910             || !TEST_ptr(d = BN_new())
911             || !TEST_ptr(e = BN_new())
912             || !TEST_ptr(f = BN_new()))
913         goto err;
914
915     if (!(TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]))
916             && TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]))))
917         goto err;
918
919     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
920         if (!TEST_true(BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0)))
921             goto err;
922
923         for (j = 0; j < 2; j++) {
924             if (!(TEST_true(BN_GF2m_mod(c, a, b[j]))
925                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_sqrt(d, a, b[j], ctx))
926                     && TEST_true(BN_GF2m_mod_sqr(e, d, b[j], ctx))
927                     && TEST_true(BN_GF2m_add(f, c, e))
928                     /* Test that d^2 = a, where d = sqrt(a). */
929                     && TEST_BN_eq_zero(f)))
930                 goto err;
931         }
932     }
933     st = 1;
934  err:
935     BN_free(a);
936     BN_free(b[0]);
937     BN_free(b[1]);
938     BN_free(c);
939     BN_free(d);
940     BN_free(e);
941     BN_free(f);
942     return st;
943 }
944
945 static int test_gf2m_modsolvequad(void)
946 {
947     BIGNUM *a = NULL, *b[2] = {NULL,NULL}, *c = NULL, *d = NULL;
948     BIGNUM *e = NULL;
949     int i, j, s = 0, t, st = 0;
950
951     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
952             || !TEST_ptr(b[0] = BN_new())
953             || !TEST_ptr(b[1] = BN_new())
954             || !TEST_ptr(c = BN_new())
955             || !TEST_ptr(d = BN_new())
956             || !TEST_ptr(e = BN_new()))
957         goto err;
958
959     if (!(TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p0, b[0]))
960             && TEST_true(BN_GF2m_arr2poly(p1, b[1]))))
961         goto err;
962
963     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
964         if (!TEST_true(BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0)))
965             goto err;
966         for (j = 0; j < 2; j++) {
967             t = BN_GF2m_mod_solve_quad(c, a, b[j], ctx);
968             if (t) {
969                 s++;
970                 if (!(TEST_true(BN_GF2m_mod_sqr(d, c, b[j], ctx))
971                         && TEST_true(BN_GF2m_add(d, c, d))
972                         && TEST_true(BN_GF2m_mod(e, a, b[j]))
973                         && TEST_true(BN_GF2m_add(e, e, d))
974                         /*
975                          * Test that solution of quadratic c
976                          * satisfies c^2 + c = a.
977                          */
978                         && TEST_BN_eq_zero(e)))
979                     goto err;
980             }
981         }
982     }
983     if (!TEST_int_ge(s, 0)) {
984         TEST_info("%d tests found no roots; probably an error", NUM0);
985         goto err;
986     }
987     st = 1;
988  err:
989     BN_free(a);
990     BN_free(b[0]);
991     BN_free(b[1]);
992     BN_free(c);
993     BN_free(d);
994     BN_free(e);
995     return st;
996 }
997 #endif
998
999 static int test_kronecker(void)
1000 {
1001     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *r = NULL, *t = NULL;
1002     int i, legendre, kronecker, st = 0;
1003
1004     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
1005             || !TEST_ptr(b = BN_new())
1006             || !TEST_ptr(r = BN_new())
1007             || !TEST_ptr(t = BN_new()))
1008         goto err;
1009
1010     /*
1011      * We test BN_kronecker(a, b, ctx) just for b odd (Jacobi symbol). In
1012      * this case we know that if b is prime, then BN_kronecker(a, b, ctx) is
1013      * congruent to $a^{(b-1)/2}$, modulo $b$ (Legendre symbol). So we
1014      * generate a random prime b and compare these values for a number of
1015      * random a's.  (That is, we run the Solovay-Strassen primality test to
1016      * confirm that b is prime, except that we don't want to test whether b
1017      * is prime but whether BN_kronecker works.)
1018      */
1019
1020     if (!TEST_true(BN_generate_prime_ex(b, 512, 0, NULL, NULL, NULL)))
1021         goto err;
1022     BN_set_negative(b, rand_neg());
1023
1024     for (i = 0; i < NUM0; i++) {
1025         if (!TEST_true(BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0)))
1026             goto err;
1027         BN_set_negative(a, rand_neg());
1028
1029         /* t := (|b|-1)/2  (note that b is odd) */
1030         if (!TEST_true(BN_copy(t, b)))
1031             goto err;
1032         BN_set_negative(t, 0);
1033         if (!TEST_true(BN_sub_word(t, 1)))
1034             goto err;
1035         if (!TEST_true(BN_rshift1(t, t)))
1036             goto err;
1037         /* r := a^t mod b */
1038         BN_set_negative(b, 0);
1039
1040         if (!TEST_true(BN_mod_exp_recp(r, a, t, b, ctx)))
1041             goto err;
1042         BN_set_negative(b, 1);
1043
1044         if (BN_is_word(r, 1))
1045             legendre = 1;
1046         else if (BN_is_zero(r))
1047             legendre = 0;
1048         else {
1049             if (!TEST_true(BN_add_word(r, 1)))
1050                 goto err;
1051             if (!TEST_int_eq(BN_ucmp(r, b), 0)) {
1052                 TEST_info("Legendre symbol computation failed");
1053                 goto err;
1054             }
1055             legendre = -1;
1056         }
1057
1058         if (!TEST_int_ge(kronecker = BN_kronecker(a, b, ctx), -1))
1059             goto err;
1060         /* we actually need BN_kronecker(a, |b|) */
1061         if (BN_is_negative(a) && BN_is_negative(b))
1062             kronecker = -kronecker;
1063
1064         if (!TEST_int_eq(legendre, kronecker))
1065             goto err;
1066     }
1067
1068     st = 1;
1069  err:
1070     BN_free(a);
1071     BN_free(b);
1072     BN_free(r);
1073     BN_free(t);
1074     return st;
1075 }
1076
1077 static int file_sum(STANZA *s)
1078 {
1079     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *sum = NULL, *ret = NULL;
1080     BN_ULONG b_word;
1081     int st = 0;
1082
1083     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1084             || !TEST_ptr(b = getBN(s, "B"))
1085             || !TEST_ptr(sum = getBN(s, "Sum"))
1086             || !TEST_ptr(ret = BN_new()))
1087         goto err;
1088
1089     if (!TEST_true(BN_add(ret, a, b))
1090             || !equalBN("A + B", sum, ret)
1091             || !TEST_true(BN_sub(ret, sum, a))
1092             || !equalBN("Sum - A", b, ret)
1093             || !TEST_true(BN_sub(ret, sum, b))
1094             || !equalBN("Sum - B", a, ret))
1095         goto err;
1096
1097     /*
1098      * Test that the functions work when |r| and |a| point to the same BIGNUM,
1099      * or when |r| and |b| point to the same BIGNUM.
1100      * TODO: Test where all of |r|, |a|, and |b| point to the same BIGNUM.
1101      */
1102     if (!TEST_true(BN_copy(ret, a))
1103             || !TEST_true(BN_add(ret, ret, b))
1104             || !equalBN("A + B (r is a)", sum, ret)
1105             || !TEST_true(BN_copy(ret, b))
1106             || !TEST_true(BN_add(ret, a, ret))
1107             || !equalBN("A + B (r is b)", sum, ret)
1108             || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
1109             || !TEST_true(BN_sub(ret, ret, a))
1110             || !equalBN("Sum - A (r is a)", b, ret)
1111             || !TEST_true(BN_copy(ret, a))
1112             || !TEST_true(BN_sub(ret, sum, ret))
1113             || !equalBN("Sum - A (r is b)", b, ret)
1114             || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
1115             || !TEST_true(BN_sub(ret, ret, b))
1116             || !equalBN("Sum - B (r is a)", a, ret)
1117             || !TEST_true(BN_copy(ret, b))
1118             || !TEST_true(BN_sub(ret, sum, ret))
1119             || !equalBN("Sum - B (r is b)", a, ret))
1120         goto err;
1121
1122     /*
1123      * Test BN_uadd() and BN_usub() with the prerequisites they are
1124      * documented as having. Note that these functions are frequently used
1125      * when the prerequisites don't hold. In those cases, they are supposed
1126      * to work as if the prerequisite hold, but we don't test that yet.
1127      * TODO: test that.
1128      */
1129     if (!BN_is_negative(a) && !BN_is_negative(b) && BN_cmp(a, b) >= 0) {
1130         if (!TEST_true(BN_uadd(ret, a, b))
1131                 || !equalBN("A +u B", sum, ret)
1132                 || !TEST_true(BN_usub(ret, sum, a))
1133                 || !equalBN("Sum -u A", b, ret)
1134                 || !TEST_true(BN_usub(ret, sum, b))
1135                 || !equalBN("Sum -u B", a, ret))
1136             goto err;
1137         /*
1138          * Test that the functions work when |r| and |a| point to the same
1139          * BIGNUM, or when |r| and |b| point to the same BIGNUM.
1140          * TODO: Test where all of |r|, |a|, and |b| point to the same BIGNUM.
1141          */
1142         if (!TEST_true(BN_copy(ret, a))
1143                 || !TEST_true(BN_uadd(ret, ret, b))
1144                 || !equalBN("A +u B (r is a)", sum, ret)
1145                 || !TEST_true(BN_copy(ret, b))
1146                 || !TEST_true(BN_uadd(ret, a, ret))
1147                 || !equalBN("A +u B (r is b)", sum, ret)
1148                 || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
1149                 || !TEST_true(BN_usub(ret, ret, a))
1150                 || !equalBN("Sum -u A (r is a)", b, ret)
1151                 || !TEST_true(BN_copy(ret, a))
1152                 || !TEST_true(BN_usub(ret, sum, ret))
1153                 || !equalBN("Sum -u A (r is b)", b, ret)
1154                 || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
1155                 || !TEST_true(BN_usub(ret, ret, b))
1156                 || !equalBN("Sum -u B (r is a)", a, ret)
1157                 || !TEST_true(BN_copy(ret, b))
1158                 || !TEST_true(BN_usub(ret, sum, ret))
1159                 || !equalBN("Sum -u B (r is b)", a, ret))
1160             goto err;
1161     }
1162
1163     /*
1164      * Test with BN_add_word() and BN_sub_word() if |b| is small enough.
1165      */
1166     b_word = BN_get_word(b);
1167     if (!BN_is_negative(b) && b_word != (BN_ULONG)-1) {
1168         if (!TEST_true(BN_copy(ret, a))
1169                 || !TEST_true(BN_add_word(ret, b_word))
1170                 || !equalBN("A + B (word)", sum, ret)
1171                 || !TEST_true(BN_copy(ret, sum))
1172                 || !TEST_true(BN_sub_word(ret, b_word))
1173                 || !equalBN("Sum - B (word)", a, ret))
1174             goto err;
1175     }
1176     st = 1;
1177
1178  err:
1179     BN_free(a);
1180     BN_free(b);
1181     BN_free(sum);
1182     BN_free(ret);
1183     return st;
1184 }
1185
1186 static int file_lshift1(STANZA *s)
1187 {
1188     BIGNUM *a = NULL, *lshift1 = NULL, *zero = NULL, *ret = NULL;
1189     BIGNUM *two = NULL, *remainder = NULL;
1190     int st = 0;
1191
1192     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1193             || !TEST_ptr(lshift1 = getBN(s, "LShift1"))
1194             || !TEST_ptr(zero = BN_new())
1195             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1196             || !TEST_ptr(two = BN_new())
1197             || !TEST_ptr(remainder = BN_new()))
1198         goto err;
1199
1200     BN_zero(zero);
1201
1202     if (!TEST_true(BN_set_word(two, 2))
1203             || !TEST_true(BN_add(ret, a, a))
1204             || !equalBN("A + A", lshift1, ret)
1205             || !TEST_true(BN_mul(ret, a, two, ctx))
1206             || !equalBN("A * 2", lshift1, ret)
1207             || !TEST_true(BN_div(ret, remainder, lshift1, two, ctx))
1208             || !equalBN("LShift1 / 2", a, ret)
1209             || !equalBN("LShift1 % 2", zero, remainder)
1210             || !TEST_true(BN_lshift1(ret, a))
1211             || !equalBN("A << 1", lshift1, ret)
1212             || !TEST_true(BN_rshift1(ret, lshift1))
1213             || !equalBN("LShift >> 1", a, ret)
1214             || !TEST_true(BN_rshift1(ret, lshift1))
1215             || !equalBN("LShift >> 1", a, ret))
1216         goto err;
1217
1218     /* Set the LSB to 1 and test rshift1 again. */
1219     if (!TEST_true(BN_set_bit(lshift1, 0))
1220             || !TEST_true(BN_div(ret, NULL /* rem */ , lshift1, two, ctx))
1221             || !equalBN("(LShift1 | 1) / 2", a, ret)
1222             || !TEST_true(BN_rshift1(ret, lshift1))
1223             || !equalBN("(LShift | 1) >> 1", a, ret))
1224         goto err;
1225
1226     st = 1;
1227  err:
1228     BN_free(a);
1229     BN_free(lshift1);
1230     BN_free(zero);
1231     BN_free(ret);
1232     BN_free(two);
1233     BN_free(remainder);
1234
1235     return st;
1236 }
1237
1238 static int file_lshift(STANZA *s)
1239 {
1240     BIGNUM *a = NULL, *lshift = NULL, *ret = NULL;
1241     int n = 0, st = 0;
1242
1243     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1244             || !TEST_ptr(lshift = getBN(s, "LShift"))
1245             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1246             || !getint(s, &n, "N"))
1247         goto err;
1248
1249     if (!TEST_true(BN_lshift(ret, a, n))
1250             || !equalBN("A << N", lshift, ret)
1251             || !TEST_true(BN_rshift(ret, lshift, n))
1252             || !equalBN("A >> N", a, ret))
1253         goto err;
1254
1255     st = 1;
1256  err:
1257     BN_free(a);
1258     BN_free(lshift);
1259     BN_free(ret);
1260     return st;
1261 }
1262
1263 static int file_rshift(STANZA *s)
1264 {
1265     BIGNUM *a = NULL, *rshift = NULL, *ret = NULL;
1266     int n = 0, st = 0;
1267
1268     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1269             || !TEST_ptr(rshift = getBN(s, "RShift"))
1270             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1271             || !getint(s, &n, "N"))
1272         goto err;
1273
1274     if (!TEST_true(BN_rshift(ret, a, n))
1275             || !equalBN("A >> N", rshift, ret))
1276         goto err;
1277
1278     /* If N == 1, try with rshift1 as well */
1279     if (n == 1) {
1280         if (!TEST_true(BN_rshift1(ret, a))
1281                 || !equalBN("A >> 1 (rshift1)", rshift, ret))
1282             goto err;
1283     }
1284     st = 1;
1285
1286  err:
1287     BN_free(a);
1288     BN_free(rshift);
1289     BN_free(ret);
1290     return st;
1291 }
1292
1293 static int file_square(STANZA *s)
1294 {
1295     BIGNUM *a = NULL, *square = NULL, *zero = NULL, *ret = NULL;
1296     BIGNUM *remainder = NULL, *tmp = NULL;
1297     int st = 0;
1298
1299     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1300             || !TEST_ptr(square = getBN(s, "Square"))
1301             || !TEST_ptr(zero = BN_new())
1302             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1303             || !TEST_ptr(remainder = BN_new()))
1304         goto err;
1305
1306     BN_zero(zero);
1307     if (!TEST_true(BN_sqr(ret, a, ctx))
1308             || !equalBN("A^2", square, ret)
1309             || !TEST_true(BN_mul(ret, a, a, ctx))
1310             || !equalBN("A * A", square, ret)
1311             || !TEST_true(BN_div(ret, remainder, square, a, ctx))
1312             || !equalBN("Square / A", a, ret)
1313             || !equalBN("Square % A", zero, remainder))
1314         goto err;
1315
1316 #if HAVE_BN_SQRT
1317     BN_set_negative(a, 0);
1318     if (!TEST_true(BN_sqrt(ret, square, ctx))
1319             || !equalBN("sqrt(Square)", a, ret))
1320         goto err;
1321
1322     /* BN_sqrt should fail on non-squares and negative numbers. */
1323     if (!TEST_BN_eq_zero(square)) {
1324         if (!TEST_ptr(tmp = BN_new())
1325                 || !TEST_true(BN_copy(tmp, square)))
1326             goto err;
1327         BN_set_negative(tmp, 1);
1328
1329         if (!TEST_int_eq(BN_sqrt(ret, tmp, ctx), 0))
1330             goto err;
1331         ERR_clear_error();
1332
1333         BN_set_negative(tmp, 0);
1334         if (BN_add(tmp, tmp, BN_value_one()))
1335             goto err;
1336         if (!TEST_int_eq(BN_sqrt(ret, tmp, ctx)))
1337             goto err;
1338         ERR_clear_error();
1339     }
1340 #endif
1341
1342     st = 1;
1343  err:
1344     BN_free(a);
1345     BN_free(square);
1346     BN_free(zero);
1347     BN_free(ret);
1348     BN_free(remainder);
1349     BN_free(tmp);
1350     return st;
1351 }
1352
1353 static int file_product(STANZA *s)
1354 {
1355     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *product = NULL, *ret = NULL;
1356     BIGNUM *remainder = NULL, *zero = NULL;
1357     int st = 0;
1358
1359     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1360             || !TEST_ptr(b = getBN(s, "B"))
1361             || !TEST_ptr(product = getBN(s, "Product"))
1362             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1363             || !TEST_ptr(remainder = BN_new())
1364             || !TEST_ptr(zero = BN_new()))
1365         goto err;
1366
1367     BN_zero(zero);
1368
1369     if (!TEST_true(BN_mul(ret, a, b, ctx))
1370             || !equalBN("A * B", product, ret)
1371             || !TEST_true(BN_div(ret, remainder, product, a, ctx))
1372             || !equalBN("Product / A", b, ret)
1373             || !equalBN("Product % A", zero, remainder)
1374             || !TEST_true(BN_div(ret, remainder, product, b, ctx))
1375             || !equalBN("Product / B", a, ret)
1376             || !equalBN("Product % B", zero, remainder))
1377         goto err;
1378
1379     st = 1;
1380  err:
1381     BN_free(a);
1382     BN_free(b);
1383     BN_free(product);
1384     BN_free(ret);
1385     BN_free(remainder);
1386     BN_free(zero);
1387     return st;
1388 }
1389
1390 static int file_quotient(STANZA *s)
1391 {
1392     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *quotient = NULL, *remainder = NULL;
1393     BIGNUM *ret = NULL, *ret2 = NULL, *nnmod = NULL;
1394     BN_ULONG b_word, ret_word;
1395     int st = 0;
1396
1397     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1398             || !TEST_ptr(b = getBN(s, "B"))
1399             || !TEST_ptr(quotient = getBN(s, "Quotient"))
1400             || !TEST_ptr(remainder = getBN(s, "Remainder"))
1401             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1402             || !TEST_ptr(ret2 = BN_new())
1403             || !TEST_ptr(nnmod = BN_new()))
1404         goto err;
1405
1406     if (!TEST_true(BN_div(ret, ret2, a, b, ctx))
1407             || !equalBN("A / B", quotient, ret)
1408             || !equalBN("A % B", remainder, ret2)
1409             || !TEST_true(BN_mul(ret, quotient, b, ctx))
1410             || !TEST_true(BN_add(ret, ret, remainder))
1411             || !equalBN("Quotient * B + Remainder", a, ret))
1412         goto err;
1413
1414     /*
1415      * Test with BN_mod_word() and BN_div_word() if the divisor is
1416      * small enough.
1417      */
1418     b_word = BN_get_word(b);
1419     if (!BN_is_negative(b) && b_word != (BN_ULONG)-1) {
1420         BN_ULONG remainder_word = BN_get_word(remainder);
1421
1422         assert(remainder_word != (BN_ULONG)-1);
1423         if (!TEST_ptr(BN_copy(ret, a)))
1424             goto err;
1425         ret_word = BN_div_word(ret, b_word);
1426         if (ret_word != remainder_word) {
1427 #ifdef BN_DEC_FMT1
1428             TEST_error(
1429                     "Got A %% B (word) = " BN_DEC_FMT1 ", wanted " BN_DEC_FMT1,
1430                     ret_word, remainder_word);
1431 #else
1432             TEST_error("Got A %% B (word) mismatch");
1433 #endif
1434             goto err;
1435         }
1436         if (!equalBN ("A / B (word)", quotient, ret))
1437             goto err;
1438
1439         ret_word = BN_mod_word(a, b_word);
1440         if (ret_word != remainder_word) {
1441 #ifdef BN_DEC_FMT1
1442             TEST_error(
1443                     "Got A %% B (word) = " BN_DEC_FMT1 ", wanted " BN_DEC_FMT1 "",
1444                     ret_word, remainder_word);
1445 #else
1446             TEST_error("Got A %% B (word) mismatch");
1447 #endif
1448             goto err;
1449         }
1450     }
1451
1452     /* Test BN_nnmod. */
1453     if (!BN_is_negative(b)) {
1454         if (!TEST_true(BN_copy(nnmod, remainder))
1455                 || (BN_is_negative(nnmod)
1456                         && !TEST_true(BN_add(nnmod, nnmod, b)))
1457                 || !TEST_true(BN_nnmod(ret, a, b, ctx))
1458                 || !equalBN("A % B (non-negative)", nnmod, ret))
1459             goto err;
1460     }
1461
1462     st = 1;
1463  err:
1464     BN_free(a);
1465     BN_free(b);
1466     BN_free(quotient);
1467     BN_free(remainder);
1468     BN_free(ret);
1469     BN_free(ret2);
1470     BN_free(nnmod);
1471     return st;
1472 }
1473
1474 static int file_modmul(STANZA *s)
1475 {
1476     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *m = NULL, *mod_mul = NULL, *ret = NULL;
1477     int st = 0;
1478
1479     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1480             || !TEST_ptr(b = getBN(s, "B"))
1481             || !TEST_ptr(m = getBN(s, "M"))
1482             || !TEST_ptr(mod_mul = getBN(s, "ModMul"))
1483             || !TEST_ptr(ret = BN_new()))
1484         goto err;
1485
1486     if (!TEST_true(BN_mod_mul(ret, a, b, m, ctx))
1487             || !equalBN("A * B (mod M)", mod_mul, ret))
1488         goto err;
1489
1490     if (BN_is_odd(m)) {
1491         /* Reduce |a| and |b| and test the Montgomery version. */
1492         BN_MONT_CTX *mont = BN_MONT_CTX_new();
1493         BIGNUM *a_tmp = BN_new();
1494         BIGNUM *b_tmp = BN_new();
1495
1496         if (mont == NULL || a_tmp == NULL || b_tmp == NULL
1497                 || !TEST_true(BN_MONT_CTX_set(mont, m, ctx))
1498                 || !TEST_true(BN_nnmod(a_tmp, a, m, ctx))
1499                 || !TEST_true(BN_nnmod(b_tmp, b, m, ctx))
1500                 || !TEST_true(BN_to_montgomery(a_tmp, a_tmp, mont, ctx))
1501                 || !TEST_true(BN_to_montgomery(b_tmp, b_tmp, mont, ctx))
1502                 || !TEST_true(BN_mod_mul_montgomery(ret, a_tmp, b_tmp,
1503                                                     mont, ctx))
1504                 || !TEST_true(BN_from_montgomery(ret, ret, mont, ctx))
1505                 || !equalBN("A * B (mod M) (mont)", mod_mul, ret))
1506             st = 0;
1507         else
1508             st = 1;
1509         BN_MONT_CTX_free(mont);
1510         BN_free(a_tmp);
1511         BN_free(b_tmp);
1512         if (st == 0)
1513             goto err;
1514     }
1515
1516     st = 1;
1517  err:
1518     BN_free(a);
1519     BN_free(b);
1520     BN_free(m);
1521     BN_free(mod_mul);
1522     BN_free(ret);
1523     return st;
1524 }
1525
1526 static int file_modexp(STANZA *s)
1527 {
1528     BIGNUM *a = NULL, *e = NULL, *m = NULL, *mod_exp = NULL, *ret = NULL;
1529     BIGNUM *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL;
1530     int st = 0;
1531
1532     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1533             || !TEST_ptr(e = getBN(s, "E"))
1534             || !TEST_ptr(m = getBN(s, "M"))
1535             || !TEST_ptr(mod_exp = getBN(s, "ModExp"))
1536             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1537             || !TEST_ptr(d = BN_new()))
1538         goto err;
1539
1540     if (!TEST_true(BN_mod_exp(ret, a, e, m, ctx))
1541             || !equalBN("A ^ E (mod M)", mod_exp, ret))
1542         goto err;
1543
1544     if (BN_is_odd(m)) {
1545         if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont(ret, a, e, m, ctx, NULL))
1546                 || !equalBN("A ^ E (mod M) (mont)", mod_exp, ret)
1547                 || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(ret, a, e, m,
1548                                                         ctx, NULL))
1549                 || !equalBN("A ^ E (mod M) (mont const", mod_exp, ret))
1550             goto err;
1551     }
1552
1553     /* Regression test for carry propagation bug in sqr8x_reduction */
1554     BN_hex2bn(&a, "050505050505");
1555     BN_hex2bn(&b, "02");
1556     BN_hex2bn(&c,
1557         "4141414141414141414141274141414141414141414141414141414141414141"
1558         "4141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141"
1559         "4141414141414141414141800000000000000000000000000000000000000000"
1560         "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
1561         "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
1562         "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000001");
1563     if (!TEST_true(BN_mod_exp(d, a, b, c, ctx))
1564         || !TEST_true(BN_mul(e, a, a, ctx))
1565         || !TEST_BN_eq(d, e))
1566         goto err;
1567
1568     st = 1;
1569  err:
1570     BN_free(a);
1571     BN_free(b);
1572     BN_free(c);
1573     BN_free(d);
1574     BN_free(e);
1575     BN_free(m);
1576     BN_free(mod_exp);
1577     BN_free(ret);
1578     return st;
1579 }
1580
1581 static int file_exp(STANZA *s)
1582 {
1583     BIGNUM *a = NULL, *e = NULL, *exp = NULL, *ret = NULL;
1584     int st = 0;
1585
1586     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1587             || !TEST_ptr(e = getBN(s, "E"))
1588             || !TEST_ptr(exp = getBN(s, "Exp"))
1589             || !TEST_ptr(ret = BN_new()))
1590         goto err;
1591
1592     if (!TEST_true(BN_exp(ret, a, e, ctx))
1593             || !equalBN("A ^ E", exp, ret))
1594         goto err;
1595
1596     st = 1;
1597  err:
1598     BN_free(a);
1599     BN_free(e);
1600     BN_free(exp);
1601     BN_free(ret);
1602     return st;
1603 }
1604
1605 static int file_modsqrt(STANZA *s)
1606 {
1607     BIGNUM *a = NULL, *p = NULL, *mod_sqrt = NULL, *ret = NULL, *ret2 = NULL;
1608     int st = 0;
1609
1610     if (!TEST_ptr(a = getBN(s, "A"))
1611             || !TEST_ptr(p = getBN(s, "P"))
1612             || !TEST_ptr(mod_sqrt = getBN(s, "ModSqrt"))
1613             || !TEST_ptr(ret = BN_new())
1614             || !TEST_ptr(ret2 = BN_new()))
1615         goto err;
1616
1617     /* There are two possible answers. */
1618     if (!TEST_true(BN_mod_sqrt(ret, a, p, ctx))
1619             || !TEST_true(BN_sub(ret2, p, ret)))
1620         goto err;
1621
1622     /* The first condition should NOT be a test. */
1623     if (BN_cmp(ret2, mod_sqrt) != 0
1624             && !equalBN("sqrt(A) (mod P)", mod_sqrt, ret))
1625         goto err;
1626
1627     st = 1;
1628  err:
1629     BN_free(a);
1630     BN_free(p);
1631     BN_free(mod_sqrt);
1632     BN_free(ret);
1633     BN_free(ret2);
1634     return st;
1635 }
1636
1637 static int test_bn2padded(void)
1638 {
1639 #if HAVE_BN_PADDED
1640     uint8_t zeros[256], out[256], reference[128];
1641     BIGNUM *n = BN_new();
1642     int st = 0;
1643
1644     /* Test edge case at 0. */
1645     if (n == NULL)
1646         goto err;
1647     if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(NULL, 0, n)))
1648         goto err;
1649     memset(out, -1, sizeof(out));
1650     if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(out, sizeof(out)), n))
1651         goto err;
1652     memset(zeros, 0, sizeof(zeros));
1653     if (!TEST_mem_eq(zeros, sizeof(zeros), out, sizeof(out)))
1654         goto err;
1655
1656     /* Test a random numbers at various byte lengths. */
1657     for (size_t bytes = 128 - 7; bytes <= 128; bytes++) {
1658 # define TOP_BIT_ON 0
1659 # define BOTTOM_BIT_NOTOUCH 0
1660         if (!TEST_true(BN_rand(n, bytes * 8, TOP_BIT_ON, BOTTOM_BIT_NOTOUCH)))
1661             goto err;
1662         if (!TEST_int_eq(BN_num_bytes(n),A) bytes
1663                 || TEST_int_eq(BN_bn2bin(n, reference), bytes))
1664             goto err;
1665         /* Empty buffer should fail. */
1666         if (!TEST_int_eq(BN_bn2bin_padded(NULL, 0, n)), 0)
1667             goto err;
1668         /* One byte short should fail. */
1669         if (BN_bn2bin_padded(out, bytes - 1, n))
1670             goto err;
1671         /* Exactly right size should encode. */
1672         if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(out, bytes, n))
1673                 || TEST_mem_eq(out, bytes, reference, bytes))
1674             goto err;
1675         /* Pad up one byte extra. */
1676         if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(out, bytes + 1, n))
1677                 || !TEST_mem_eq(out + 1, bytes, reference, bytes)
1678                 || !TEST_mem_eq(out, 1, zeros, 1))
1679             goto err;
1680         /* Pad up to 256. */
1681         if (!TEST_true(BN_bn2bin_padded(out, sizeof(out)), n)
1682                 || !TEST_mem_eq(out + sizeof(out) - bytes, bytes,
1683                                 reference, bytes)
1684                 || !TEST_mem_eq(out, sizseof(out) - bytes,
1685                                 zeros, sizeof(out) - bytes))
1686             goto err;
1687     }
1688
1689     st = 1;
1690  err:
1691     BN_free(n);
1692     return st;
1693 #else
1694     return ctx != NULL;
1695 #endif
1696 }
1697
1698 static int test_dec2bn(void)
1699 {
1700     BIGNUM *bn = NULL;
1701     int st = 0;
1702
1703     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "0"), 1)
1704             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0)
1705             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1706             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1707             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1708             || !TEST_BN_even(bn))
1709         goto err;
1710     BN_free(bn);
1711     bn = NULL;
1712
1713     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "256"), 3)
1714             || !TEST_BN_eq_word(bn, 256)
1715             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1716             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1717             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1718             || !TEST_BN_even(bn))
1719         goto err;
1720     BN_free(bn);
1721     bn = NULL;
1722
1723     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "-42"), 3)
1724             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 42)
1725             || !TEST_BN_lt_zero(bn)
1726             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1727             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1728             || !TEST_BN_even(bn))
1729         goto err;
1730     BN_free(bn);
1731     bn = NULL;
1732
1733     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "1"), 1)
1734             || !TEST_BN_eq_word(bn, 1)
1735             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1736             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1737             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1738             || !TEST_BN_eq_one(bn)
1739             || !TEST_BN_odd(bn))
1740         goto err;
1741     BN_free(bn);
1742     bn = NULL;
1743
1744     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "-0"), 2)
1745             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1746             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1747             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1748             || !TEST_BN_even(bn))
1749         goto err;
1750     BN_free(bn);
1751     bn = NULL;
1752
1753     if (!TEST_int_eq(parsedecBN(&bn, "42trailing garbage is ignored"), 2)
1754             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 42)
1755             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1756             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1757             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1758             || !TEST_BN_even(bn))
1759         goto err;
1760
1761     st = 1;
1762  err:
1763     BN_free(bn);
1764     return st;
1765 }
1766
1767 static int test_hex2bn(void)
1768 {
1769     BIGNUM *bn = NULL;
1770     int st = 0;
1771
1772     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "0"), 1)
1773             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1774             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1775             || !TEST_BN_even(bn))
1776         goto err;
1777     BN_free(bn);
1778     bn = NULL;
1779
1780     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "256"), 3)
1781             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0x256)
1782             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1783             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1784             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1785             || !TEST_BN_even(bn))
1786         goto err;
1787     BN_free(bn);
1788     bn = NULL;
1789
1790     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "-42"), 3)
1791             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 0x42)
1792             || !TEST_BN_lt_zero(bn)
1793             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1794             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1795             || !TEST_BN_even(bn))
1796         goto err;
1797     BN_free(bn);
1798     bn = NULL;
1799
1800     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "cb"), 2)
1801             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0xCB)
1802             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1803             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1804             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1805             || !TEST_BN_odd(bn))
1806         goto err;
1807     BN_free(bn);
1808     bn = NULL;
1809
1810     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "-0"), 2)
1811             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1812             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1813             || !TEST_BN_le_zero(bn)
1814             || !TEST_BN_even(bn))
1815         goto err;
1816     BN_free(bn);
1817     bn = NULL;
1818
1819     if (!TEST_int_eq(parseBN(&bn, "abctrailing garbage is ignored"), 3)
1820             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0xabc)
1821             || !TEST_BN_ge_zero(bn)
1822             || !TEST_BN_gt_zero(bn)
1823             || !TEST_BN_ne_zero(bn)
1824             || !TEST_BN_even(bn))
1825         goto err;
1826     st = 1;
1827
1828  err:
1829     BN_free(bn);
1830     return st;
1831 }
1832
1833 static int test_asc2bn(void)
1834 {
1835     BIGNUM *bn = NULL;
1836     int st = 0;
1837
1838     if (!TEST_ptr(bn = BN_new()))
1839         goto err;
1840
1841     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "0"))
1842             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1843             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1844         goto err;
1845
1846     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "256"))
1847             || !TEST_BN_eq_word(bn, 256)
1848             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1849         goto err;
1850
1851     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "-42"))
1852             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 42)
1853             || !TEST_BN_lt_zero(bn))
1854         goto err;
1855
1856     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "0x1234"))
1857             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0x1234)
1858             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1859         goto err;
1860
1861     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "0X1234"))
1862             || !TEST_BN_eq_word(bn, 0x1234)
1863             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1864         goto err;
1865
1866     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "-0xabcd"))
1867             || !TEST_BN_abs_eq_word(bn, 0xabcd)
1868             || !TEST_BN_lt_zero(bn))
1869         goto err;
1870
1871     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "-0"))
1872             || !TEST_BN_eq_zero(bn)
1873             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1874         goto err;
1875
1876     if (!TEST_true(BN_asc2bn(&bn, "123trailing garbage is ignored"))
1877             || !TEST_BN_eq_word(bn, 123)
1878             || !TEST_BN_ge_zero(bn))
1879         goto err;
1880
1881     st = 1;
1882  err:
1883     BN_free(bn);
1884     return st;
1885 }
1886
1887 static const MPITEST kMPITests[] = {
1888     {"0", "\x00\x00\x00\x00", 4},
1889     {"1", "\x00\x00\x00\x01\x01", 5},
1890     {"-1", "\x00\x00\x00\x01\x81", 5},
1891     {"128", "\x00\x00\x00\x02\x00\x80", 6},
1892     {"256", "\x00\x00\x00\x02\x01\x00", 6},
1893     {"-256", "\x00\x00\x00\x02\x81\x00", 6},
1894 };
1895
1896 static int test_mpi(int i)
1897 {
1898     uint8_t scratch[8];
1899     const MPITEST *test = &kMPITests[i];
1900     size_t mpi_len, mpi_len2;
1901     BIGNUM *bn = NULL;
1902     BIGNUM *bn2 = NULL;
1903     int st = 0;
1904
1905     if (!TEST_ptr(bn = BN_new())
1906             || !TEST_true(BN_asc2bn(&bn, test->base10)))
1907         goto err;
1908     mpi_len = BN_bn2mpi(bn, NULL);
1909     if (!TEST_size_t_le(mpi_len, sizeof(scratch)))
1910         goto err;
1911
1912     if (!TEST_size_t_eq(mpi_len2 = BN_bn2mpi(bn, scratch), mpi_len)
1913             || !TEST_mem_eq(test->mpi, test->mpi_len, scratch, mpi_len))
1914         goto err;
1915
1916     if (!TEST_ptr(bn2 = BN_mpi2bn(scratch, mpi_len, NULL)))
1917         goto err;
1918
1919     if (!TEST_BN_eq(bn, bn2)) {
1920         BN_free(bn2);
1921         goto err;
1922     }
1923     BN_free(bn2);
1924
1925     st = 1;
1926  err:
1927     BN_free(bn);
1928     return st;
1929 }
1930
1931 static int test_rand(void)
1932 {
1933     BIGNUM *bn = NULL;
1934     int st = 0;
1935
1936     if (!TEST_ptr(bn = BN_new()))
1937         return 0;
1938
1939     /* Test BN_rand for degenerate cases with |top| and |bottom| parameters. */
1940     if (!TEST_false(BN_rand(bn, 0, 0 /* top */ , 0 /* bottom */ ))
1941             || !TEST_false(BN_rand(bn, 0, 1 /* top */ , 1 /* bottom */ ))
1942             || !TEST_true(BN_rand(bn, 1, 0 /* top */ , 0 /* bottom */ ))
1943             || !TEST_BN_eq_one(bn)
1944             || !TEST_false(BN_rand(bn, 1, 1 /* top */ , 0 /* bottom */ ))
1945             || !TEST_true(BN_rand(bn, 1, -1 /* top */ , 1 /* bottom */ ))
1946             || !TEST_BN_eq_one(bn)
1947             || !TEST_true(BN_rand(bn, 2, 1 /* top */ , 0 /* bottom */ ))
1948             || !TEST_BN_eq_word(bn, 3))
1949         goto err;
1950
1951     st = 1;
1952  err:
1953     BN_free(bn);
1954     return st;
1955 }
1956
1957 /*
1958  * Run some statistical tests to provide a degree confidence that the
1959  * BN_rand_range() function works as expected.  The test cases and
1960  * critical values are generated by the bn_rand_range script.
1961  *
1962  * Each individual test is a Chi^2 goodness of fit for a specified number
1963  * of samples and range.  The samples are assumed to be independent and
1964  * that they are from a discrete uniform distribution.
1965  *
1966  * Some of these individual tests are expected to fail, the success/failure
1967  * of each is an independent Bernoulli trial.  The number of such successes
1968  * will form a binomial distribution.  The count of the successes is compared
1969  * against a precomputed critical value to determine the overall outcome.
1970  */
1971 struct rand_range_case {
1972     unsigned int range;
1973     unsigned int iterations;
1974     double critical;
1975 };
1976
1977 #include "bn_rand_range.h"
1978
1979 static int test_rand_range_single(size_t n)
1980 {
1981     const unsigned int range = rand_range_cases[n].range;
1982     const unsigned int iterations = rand_range_cases[n].iterations;
1983     const double critical = rand_range_cases[n].critical;
1984     const double expected = iterations / (double)range;
1985     double sum = 0;
1986     BIGNUM *rng = NULL, *val = NULL;
1987     size_t *counts;
1988     unsigned int i, v;
1989     int res = 0;
1990
1991     if (!TEST_ptr(counts = OPENSSL_zalloc(sizeof(*counts) * range))
1992         || !TEST_ptr(rng = BN_new())
1993         || !TEST_ptr(val = BN_new())
1994         || !TEST_true(BN_set_word(rng, range)))
1995         goto err;
1996     for (i = 0; i < iterations; i++) {
1997         if (!TEST_true(BN_rand_range(val, rng))
1998             || !TEST_uint_lt(v = (unsigned int)BN_get_word(val), range))
1999             goto err;
2000         counts[v]++;
2001     }
2002
2003     for (i = 0; i < range; i++) {
2004         const double delta = counts[i] - expected;
2005         sum += delta * delta;
2006     }
2007     sum /= expected;
2008
2009     if (sum > critical) {
2010         TEST_info("Chi^2 test negative %.4f > %4.f", sum, critical);
2011         TEST_note("test case %zu  range %u  iterations %u", n + 1, range,
2012                   iterations);
2013         goto err;
2014     }
2015
2016     res = 1;
2017 err:
2018     BN_free(rng);
2019     BN_free(val);
2020     OPENSSL_free(counts);
2021     return res;
2022 }
2023
2024 static int test_rand_range(void)
2025 {
2026     int n_success = 0;
2027     size_t i;
2028
2029     for (i = 0; i < OSSL_NELEM(rand_range_cases); i++)
2030         n_success += test_rand_range_single(i);
2031     if (TEST_int_ge(n_success, binomial_critical))
2032         return 1;
2033     TEST_note("This test is expeced to fail by chance 0.01%% of the time.");
2034     return 0;
2035 }
2036
2037 static int test_negzero(void)
2038 {
2039     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL;
2040     BIGNUM *numerator = NULL, *denominator = NULL;
2041     int consttime, st = 0;
2042
2043     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
2044             || !TEST_ptr(b = BN_new())
2045             || !TEST_ptr(c = BN_new())
2046             || !TEST_ptr(d = BN_new()))
2047         goto err;
2048
2049     /* Test that BN_mul never gives negative zero. */
2050     if (!TEST_true(BN_set_word(a, 1)))
2051         goto err;
2052     BN_set_negative(a, 1);
2053     BN_zero(b);
2054     if (!TEST_true(BN_mul(c, a, b, ctx)))
2055         goto err;
2056     if (!TEST_BN_eq_zero(c)
2057             || !TEST_BN_ge_zero(c))
2058         goto err;
2059
2060     for (consttime = 0; consttime < 2; consttime++) {
2061         if (!TEST_ptr(numerator = BN_new())
2062                 || !TEST_ptr(denominator = BN_new()))
2063             goto err;
2064         if (consttime) {
2065             BN_set_flags(numerator, BN_FLG_CONSTTIME);
2066             BN_set_flags(denominator, BN_FLG_CONSTTIME);
2067         }
2068         /* Test that BN_div never gives negative zero in the quotient. */
2069         if (!TEST_true(BN_set_word(numerator, 1))
2070                 || !TEST_true(BN_set_word(denominator, 2)))
2071             goto err;
2072         BN_set_negative(numerator, 1);
2073         if (!TEST_true(BN_div(a, b, numerator, denominator, ctx))
2074                 || !TEST_BN_eq_zero(a)
2075                 || !TEST_BN_ge_zero(a))
2076             goto err;
2077
2078         /* Test that BN_div never gives negative zero in the remainder. */
2079         if (!TEST_true(BN_set_word(denominator, 1))
2080                 || !TEST_true(BN_div(a, b, numerator, denominator, ctx))
2081                 || !TEST_BN_eq_zero(b)
2082                 || !TEST_BN_ge_zero(b))
2083             goto err;
2084         BN_free(numerator);
2085         BN_free(denominator);
2086         numerator = denominator = NULL;
2087     }
2088
2089     /* Test that BN_set_negative will not produce a negative zero. */
2090     BN_zero(a);
2091     BN_set_negative(a, 1);
2092     if (BN_is_negative(a))
2093         goto err;
2094     st = 1;
2095
2096  err:
2097     BN_free(a);
2098     BN_free(b);
2099     BN_free(c);
2100     BN_free(d);
2101     BN_free(numerator);
2102     BN_free(denominator);
2103     return st;
2104 }
2105
2106 static int test_badmod(void)
2107 {
2108     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *zero = NULL;
2109     BN_MONT_CTX *mont = NULL;
2110     int st = 0;
2111
2112     if (!TEST_ptr(a = BN_new())
2113             || !TEST_ptr(b = BN_new())
2114             || !TEST_ptr(zero = BN_new())
2115             || !TEST_ptr(mont = BN_MONT_CTX_new()))
2116         goto err;
2117     BN_zero(zero);
2118
2119     if (!TEST_false(BN_div(a, b, BN_value_one(), zero, ctx)))
2120         goto err;
2121     ERR_clear_error();
2122
2123     if (!TEST_false(BN_mod_mul(a, BN_value_one(), BN_value_one(), zero, ctx)))
2124         goto err;
2125     ERR_clear_error();
2126
2127     if (!TEST_false(BN_mod_exp(a, BN_value_one(), BN_value_one(), zero, ctx)))
2128         goto err;
2129     ERR_clear_error();
2130
2131     if (!TEST_false(BN_mod_exp_mont(a, BN_value_one(), BN_value_one(),
2132                                     zero, ctx, NULL)))
2133         goto err;
2134     ERR_clear_error();
2135
2136     if (!TEST_false(BN_mod_exp_mont_consttime(a, BN_value_one(), BN_value_one(),
2137                                               zero, ctx, NULL)))
2138         goto err;
2139     ERR_clear_error();
2140
2141     if (!TEST_false(BN_MONT_CTX_set(mont, zero, ctx)))
2142         goto err;
2143     ERR_clear_error();
2144
2145     /* Some operations also may not be used with an even modulus. */
2146     if (!TEST_true(BN_set_word(b, 16)))
2147         goto err;
2148
2149     if (!TEST_false(BN_MONT_CTX_set(mont, b, ctx)))
2150         goto err;
2151     ERR_clear_error();
2152
2153     if (!TEST_false(BN_mod_exp_mont(a, BN_value_one(), BN_value_one(),
2154                                     b, ctx, NULL)))
2155         goto err;
2156     ERR_clear_error();
2157
2158     if (!TEST_false(BN_mod_exp_mont_consttime(a, BN_value_one(), BN_value_one(),
2159                                               b, ctx, NULL)))
2160         goto err;
2161     ERR_clear_error();
2162
2163     st = 1;
2164  err:
2165     BN_free(a);
2166     BN_free(b);
2167     BN_free(zero);
2168     BN_MONT_CTX_free(mont);
2169     return st;
2170 }
2171
2172 static int test_expmodzero(void)
2173 {
2174     BIGNUM *a = NULL, *r = NULL, *zero = NULL;
2175     int st = 0;
2176
2177     if (!TEST_ptr(zero = BN_new())
2178             || !TEST_ptr(a = BN_new())
2179             || !TEST_ptr(r = BN_new()))
2180         goto err;
2181     BN_zero(zero);
2182
2183     if (!TEST_true(BN_mod_exp(r, a, zero, BN_value_one(), NULL))
2184             || !TEST_BN_eq_zero(r)
2185             || !TEST_true(BN_mod_exp_mont(r, a, zero, BN_value_one(),
2186                                           NULL, NULL))
2187             || !TEST_BN_eq_zero(r)
2188             || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(r, a, zero,
2189                                                     BN_value_one(),
2190                                                     NULL, NULL))
2191             || !TEST_BN_eq_zero(r)
2192             || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_word(r, 42, zero,
2193                                                BN_value_one(), NULL, NULL))
2194             || !TEST_BN_eq_zero(r))
2195         goto err;
2196
2197     st = 1;
2198  err:
2199     BN_free(zero);
2200     BN_free(a);
2201     BN_free(r);
2202     return st;
2203 }
2204
2205 static int test_expmodone(void)
2206 {
2207     int ret = 0, i;
2208     BIGNUM *r = BN_new();
2209     BIGNUM *a = BN_new();
2210     BIGNUM *p = BN_new();
2211     BIGNUM *m = BN_new();
2212
2213     if (!TEST_ptr(r)
2214             || !TEST_ptr(a)
2215             || !TEST_ptr(p)
2216             || !TEST_ptr(p)
2217             || !TEST_ptr(m)
2218             || !TEST_true(BN_set_word(a, 1))
2219             || !TEST_true(BN_set_word(p, 0))
2220             || !TEST_true(BN_set_word(m, 1)))
2221         goto err;
2222
2223     /* Calculate r = 1 ^ 0 mod 1, and check the result is always 0 */
2224     for (i = 0; i < 2; i++) {
2225         if (!TEST_true(BN_mod_exp(r, a, p, m, NULL))
2226                 || !TEST_BN_eq_zero(r)
2227                 || !TEST_true(BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, NULL, NULL))
2228                 || !TEST_BN_eq_zero(r)
2229                 || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(r, a, p, m, NULL, NULL))
2230                 || !TEST_BN_eq_zero(r)
2231                 || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_word(r, 1, p, m, NULL, NULL))
2232                 || !TEST_BN_eq_zero(r)
2233                 || !TEST_true(BN_mod_exp_simple(r, a, p, m, NULL))
2234                 || !TEST_BN_eq_zero(r)
2235                 || !TEST_true(BN_mod_exp_recp(r, a, p, m, NULL))
2236                 || !TEST_BN_eq_zero(r))
2237             goto err;
2238         /* Repeat for r = 1 ^ 0 mod -1 */
2239         if (i == 0)
2240             BN_set_negative(m, 1);
2241     }
2242
2243     ret = 1;
2244  err:
2245     BN_free(r);
2246     BN_free(a);
2247     BN_free(p);
2248     BN_free(m);
2249     return ret;
2250 }
2251
2252 static int test_smallprime(int kBits)
2253 {
2254     BIGNUM *r;
2255     int st = 0;
2256
2257     if (!TEST_ptr(r = BN_new()))
2258         goto err;
2259
2260     if (kBits <= 1) {
2261         if (!TEST_false(BN_generate_prime_ex(r, kBits, 0,
2262                                              NULL, NULL, NULL)))
2263             goto err;
2264     } else {
2265         if (!TEST_true(BN_generate_prime_ex(r, kBits, 0,
2266                                             NULL, NULL, NULL))
2267                 || !TEST_int_eq(BN_num_bits(r), kBits))
2268             goto err;
2269     }
2270
2271     st = 1;
2272  err:
2273     BN_free(r);
2274     return st;
2275 }
2276
2277 static int test_smallsafeprime(int kBits)
2278 {
2279     BIGNUM *r;
2280     int st = 0;
2281
2282     if (!TEST_ptr(r = BN_new()))
2283         goto err;
2284
2285     if (kBits <= 5 && kBits != 3) {
2286         if (!TEST_false(BN_generate_prime_ex(r, kBits, 1,
2287                                              NULL, NULL, NULL)))
2288             goto err;
2289     } else {
2290         if (!TEST_true(BN_generate_prime_ex(r, kBits, 1,
2291                                             NULL, NULL, NULL))
2292                 || !TEST_int_eq(BN_num_bits(r), kBits))
2293             goto err;
2294     }
2295
2296     st = 1;
2297  err:
2298     BN_free(r);
2299     return st;
2300 }
2301
2302 static int primes[] = { 2, 3, 5, 7, 17863 };
2303
2304 static int test_is_prime(int i)
2305 {
2306     int ret = 0;
2307     BIGNUM *r = NULL;
2308     int trial;
2309
2310     if (!TEST_ptr(r = BN_new()))
2311         goto err;
2312
2313     for (trial = 0; trial <= 1; ++trial) {
2314         if (!TEST_true(BN_set_word(r, primes[i]))
2315                 || !TEST_int_eq(BN_is_prime_fasttest_ex(r, 1, ctx, trial, NULL),
2316                                 1))
2317             goto err;
2318     }
2319
2320     ret = 1;
2321  err:
2322     BN_free(r);
2323     return ret;
2324 }
2325
2326 static int not_primes[] = { -1, 0, 1, 4 };
2327
2328 static int test_not_prime(int i)
2329 {
2330     int ret = 0;
2331     BIGNUM *r = NULL;
2332     int trial;
2333
2334     if (!TEST_ptr(r = BN_new()))
2335         goto err;
2336
2337     for (trial = 0; trial <= 1; ++trial) {
2338         if (!TEST_true(BN_set_word(r, not_primes[i]))
2339                 || !TEST_false(BN_is_prime_fasttest_ex(r, 1, ctx, trial, NULL)))
2340             goto err;
2341     }
2342
2343     ret = 1;
2344  err:
2345     BN_free(r);
2346     return ret;
2347 }
2348
2349 static int test_ctx_set_ct_flag(BN_CTX *c)
2350 {
2351     int st = 0;
2352     size_t i;
2353     BIGNUM *b[15];
2354
2355     BN_CTX_start(c);
2356     for (i = 0; i < OSSL_NELEM(b); i++) {
2357         if (!TEST_ptr(b[i] = BN_CTX_get(c)))
2358             goto err;
2359         if (i % 2 == 1)
2360             BN_set_flags(b[i], BN_FLG_CONSTTIME);
2361     }
2362
2363     st = 1;
2364  err:
2365     BN_CTX_end(c);
2366     return st;
2367 }
2368
2369 static int test_ctx_check_ct_flag(BN_CTX *c)
2370 {
2371     int st = 0;
2372     size_t i;
2373     BIGNUM *b[30];
2374
2375     BN_CTX_start(c);
2376     for (i = 0; i < OSSL_NELEM(b); i++) {
2377         if (!TEST_ptr(b[i] = BN_CTX_get(c)))
2378             goto err;
2379         if (!TEST_false(BN_get_flags(b[i], BN_FLG_CONSTTIME)))
2380             goto err;
2381     }
2382
2383     st = 1;
2384  err:
2385     BN_CTX_end(c);
2386     return st;
2387 }
2388
2389 static int test_ctx_consttime_flag(void)
2390 {
2391     /*-
2392      * The constant-time flag should not "leak" among BN_CTX frames:
2393      *
2394      * - test_ctx_set_ct_flag() starts a frame in the given BN_CTX and
2395      *   sets the BN_FLG_CONSTTIME flag on some of the BIGNUMs obtained
2396      *   from the frame before ending it.
2397      * - test_ctx_check_ct_flag() then starts a new frame and gets a
2398      *   number of BIGNUMs from it. In absence of leaks, none of the
2399      *   BIGNUMs in the new frame should have BN_FLG_CONSTTIME set.
2400      *
2401      * In actual BN_CTX usage inside libcrypto the leak could happen at
2402      * any depth level in the BN_CTX stack, with varying results
2403      * depending on the patterns of sibling trees of nested function
2404      * calls sharing the same BN_CTX object, and the effect of
2405      * unintended BN_FLG_CONSTTIME on the called BN_* functions.
2406      *
2407      * This simple unit test abstracts away this complexity and verifies
2408      * that the leak does not happen between two sibling functions
2409      * sharing the same BN_CTX object at the same level of nesting.
2410      *
2411      */
2412     BN_CTX *nctx = NULL;
2413     BN_CTX *sctx = NULL;
2414     size_t i = 0;
2415     int st = 0;
2416
2417     if (!TEST_ptr(nctx = BN_CTX_new())
2418             || !TEST_ptr(sctx = BN_CTX_secure_new()))
2419         goto err;
2420
2421     for (i = 0; i < 2; i++) {
2422         BN_CTX *c = i == 0 ? nctx : sctx;
2423         if (!TEST_true(test_ctx_set_ct_flag(c))
2424                 || !TEST_true(test_ctx_check_ct_flag(c)))
2425             goto err;
2426     }
2427
2428     st = 1;
2429  err:
2430     BN_CTX_free(nctx);
2431     BN_CTX_free(sctx);
2432     return st;
2433 }
2434
2435 static int file_test_run(STANZA *s)
2436 {
2437     static const FILETEST filetests[] = {
2438         {"Sum", file_sum},
2439         {"LShift1", file_lshift1},
2440         {"LShift", file_lshift},
2441         {"RShift", file_rshift},
2442         {"Square", file_square},
2443         {"Product", file_product},
2444         {"Quotient", file_quotient},
2445         {"ModMul", file_modmul},
2446         {"ModExp", file_modexp},
2447         {"Exp", file_exp},
2448         {"ModSqrt", file_modsqrt},
2449     };
2450     int numtests = OSSL_NELEM(filetests);
2451     const FILETEST *tp = filetests;
2452
2453     for ( ; --numtests >= 0; tp++) {
2454         if (findattr(s, tp->name) != NULL) {
2455             if (!tp->func(s)) {
2456                 TEST_info("%s:%d: Failed %s test",
2457                           s->test_file, s->start, tp->name);
2458                 return 0;
2459             }
2460             return 1;
2461         }
2462     }
2463     TEST_info("%s:%d: Unknown test", s->test_file, s->start);
2464     return 0;
2465 }
2466
2467 static int run_file_tests(int i)
2468 {
2469     STANZA *s = NULL;
2470     char *testfile = test_get_argument(i);
2471     int c;
2472
2473     if (!TEST_ptr(s = OPENSSL_zalloc(sizeof(*s))))
2474         return 0;
2475     if (!test_start_file(s, testfile)) {
2476         OPENSSL_free(s);
2477         return 0;
2478     }
2479
2480     /* Read test file. */
2481     while (!BIO_eof(s->fp) && test_readstanza(s)) {
2482         if (s->numpairs == 0)
2483             continue;
2484         if (!file_test_run(s))
2485             s->errors++;
2486         s->numtests++;
2487         test_clearstanza(s);
2488     }
2489     test_end_file(s);
2490     c = s->errors;
2491     OPENSSL_free(s);
2492
2493     return c == 0;
2494 }
2495
2496 typedef enum OPTION_choice {
2497     OPT_ERR = -1,
2498     OPT_EOF = 0,
2499     OPT_STOCHASTIC_TESTS,
2500     OPT_TEST_ENUM
2501 } OPTION_CHOICE;
2502
2503 const OPTIONS *test_get_options(void)
2504 {
2505     static const OPTIONS test_options[] = {
2506         OPT_TEST_OPTIONS_WITH_EXTRA_USAGE("[file...]\n"),
2507         { "stochastic", OPT_STOCHASTIC_TESTS, '-', "Run stochastic tests" },
2508         { OPT_HELP_STR, 1, '-',
2509           "file\tFile to run tests on. Normal tests are not run\n" },
2510         { NULL }
2511     };
2512     return test_options;
2513 }
2514
2515 int setup_tests(void)
2516 {
2517     OPTION_CHOICE o;
2518     int n, stochastic = 0;
2519
2520     while ((o = opt_next()) != OPT_EOF) {
2521         switch (o) {
2522         case OPT_STOCHASTIC_TESTS:
2523             stochastic = 1;
2524             break;
2525         case OPT_TEST_CASES:
2526            break;
2527         default:
2528         case OPT_ERR:
2529             return 0;
2530         }
2531     }
2532     n  = test_get_argument_count();
2533
2534     if (!TEST_ptr(ctx = BN_CTX_new()))
2535         return 0;
2536
2537     if (n == 0) {
2538         ADD_TEST(test_sub);
2539         ADD_TEST(test_div_recip);
2540         ADD_TEST(test_mod);
2541         ADD_TEST(test_modexp_mont5);
2542         ADD_TEST(test_kronecker);
2543         ADD_TEST(test_rand);
2544         ADD_TEST(test_bn2padded);
2545         ADD_TEST(test_dec2bn);
2546         ADD_TEST(test_hex2bn);
2547         ADD_TEST(test_asc2bn);
2548         ADD_ALL_TESTS(test_mpi, (int)OSSL_NELEM(kMPITests));
2549         ADD_TEST(test_negzero);
2550         ADD_TEST(test_badmod);
2551         ADD_TEST(test_expmodzero);
2552         ADD_TEST(test_expmodone);
2553         ADD_ALL_TESTS(test_smallprime, 16);
2554         ADD_ALL_TESTS(test_smallsafeprime, 16);
2555         ADD_TEST(test_swap);
2556         ADD_TEST(test_ctx_consttime_flag);
2557 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
2558         ADD_TEST(test_gf2m_add);
2559         ADD_TEST(test_gf2m_mod);
2560         ADD_TEST(test_gf2m_mul);
2561         ADD_TEST(test_gf2m_sqr);
2562         ADD_TEST(test_gf2m_modinv);
2563         ADD_TEST(test_gf2m_moddiv);
2564         ADD_TEST(test_gf2m_modexp);
2565         ADD_TEST(test_gf2m_modsqrt);
2566         ADD_TEST(test_gf2m_modsolvequad);
2567 #endif
2568         ADD_ALL_TESTS(test_is_prime, (int)OSSL_NELEM(primes));
2569         ADD_ALL_TESTS(test_not_prime, (int)OSSL_NELEM(not_primes));
2570         if (stochastic)
2571             ADD_TEST(test_rand_range);
2572     } else {
2573         ADD_ALL_TESTS(run_file_tests, n);
2574     }
2575     return 1;
2576 }
2577
2578 void cleanup_tests(void)
2579 {
2580     BN_CTX_free(ctx);
2581 }