Update copyright year
[openssl.git] / crypto / bn / bn_lib.c
index 9cffba8b47ee1225177b8f97b73b541ed2b243dd..8286b3855a2cb38d6ff0ccc44cbd5597fa31b1f1 100644 (file)
@@ -1,75 +1,21 @@
-/* crypto/bn/bn_lib.c */
-/* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
- * All rights reserved.
- *
- * This package is an SSL implementation written
- * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
- * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
- *
- * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
- * the following conditions are aheared to.  The following conditions
- * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
- * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
- * included with this distribution is covered by the same copyright terms
- * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
- *
- * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
- * the code are not to be removed.
- * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
- * as the author of the parts of the library used.
- * This can be in the form of a textual message at program startup or
- * in documentation (online or textual) provided with the package.
- *
- * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
- * modification, are permitted provided that the following conditions
- * are met:
- * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
- *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
- * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
- *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
- *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
- * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
- *    must display the following acknowledgement:
- *    "This product includes cryptographic software written by
- *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
- *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
- *    being used are not cryptographic related :-).
- * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
- *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
- *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
- *
- * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
- * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
- * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
- * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
- * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
- * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
- * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
- * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
- * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
- * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
- * SUCH DAMAGE.
+/*
+ * Copyright 1995-2019 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
  *
- * The licence and distribution terms for any publically available version or
- * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
- * copied and put under another distribution licence
- * [including the GNU Public Licence.]
+ * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
+ * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
+ * in the file LICENSE in the source distribution or at
+ * https://www.openssl.org/source/license.html
  */
 
-#ifndef BN_DEBUG
-# undef NDEBUG                  /* avoid conflicting definitions */
-# define NDEBUG
-#endif
-
 #include <assert.h>
 #include <limits.h>
-#include "cryptlib.h"
+#include "internal/cryptlib.h"
 #include "bn_lcl.h"
-
-const char BN_version[] = "Big Number" OPENSSL_VERSION_PTEXT;
+#include <openssl/opensslconf.h>
+#include "internal/constant_time_locl.h"
 
 /* This stuff appears to be completely unused, so is deprecated */
-#ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
+#if OPENSSL_API_COMPAT < 0x00908000L
 /*-
  * For a 32 bit machine
  * 2 -   4 ==  128
@@ -120,15 +66,15 @@ void BN_set_params(int mult, int high, int low, int mont)
 int BN_get_params(int which)
 {
     if (which == 0)
-        return (bn_limit_bits);
+        return bn_limit_bits;
     else if (which == 1)
-        return (bn_limit_bits_high);
+        return bn_limit_bits_high;
     else if (which == 2)
-        return (bn_limit_bits_low);
+        return bn_limit_bits_low;
     else if (which == 3)
-        return (bn_limit_bits_mont);
+        return bn_limit_bits_mont;
     else
-        return (0);
+        return 0;
 }
 #endif
 
@@ -138,79 +84,52 @@ const BIGNUM *BN_value_one(void)
     static const BIGNUM const_one =
         { (BN_ULONG *)&data_one, 1, 1, 0, BN_FLG_STATIC_DATA };
 
-    return (&const_one);
+    return &const_one;
 }
 
 int BN_num_bits_word(BN_ULONG l)
 {
-    static const unsigned char bits[256] = {
-        0, 1, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
-        5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
-        6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6,
-        6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6,
-        7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7,
-        7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7,
-        7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7,
-        7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7,
-        8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
-        8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
-        8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
-        8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
-        8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
-        8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
-        8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
-        8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
-    };
-
-#if defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
-    if (l & 0xffffffff00000000L) {
-        if (l & 0xffff000000000000L) {
-            if (l & 0xff00000000000000L) {
-                return (bits[(int)(l >> 56)] + 56);
-            } else
-                return (bits[(int)(l >> 48)] + 48);
-        } else {
-            if (l & 0x0000ff0000000000L) {
-                return (bits[(int)(l >> 40)] + 40);
-            } else
-                return (bits[(int)(l >> 32)] + 32);
-        }
-    } else
-#else
-# ifdef SIXTY_FOUR_BIT
-    if (l & 0xffffffff00000000LL) {
-        if (l & 0xffff000000000000LL) {
-            if (l & 0xff00000000000000LL) {
-                return (bits[(int)(l >> 56)] + 56);
-            } else
-                return (bits[(int)(l >> 48)] + 48);
-        } else {
-            if (l & 0x0000ff0000000000LL) {
-                return (bits[(int)(l >> 40)] + 40);
-            } else
-                return (bits[(int)(l >> 32)] + 32);
-        }
-    } else
-# endif
-#endif
-    {
-#if defined(THIRTY_TWO_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
-        if (l & 0xffff0000L) {
-            if (l & 0xff000000L)
-                return (bits[(int)(l >> 24L)] + 24);
-            else
-                return (bits[(int)(l >> 16L)] + 16);
-        } else
-#endif
-        {
-#if defined(THIRTY_TWO_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
-            if (l & 0xff00L)
-                return (bits[(int)(l >> 8)] + 8);
-            else
+    BN_ULONG x, mask;
+    int bits = (l != 0);
+
+#if BN_BITS2 > 32
+    x = l >> 32;
+    mask = (0 - x) & BN_MASK2;
+    mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
+    bits += 32 & mask;
+    l ^= (x ^ l) & mask;
 #endif
-                return (bits[(int)(l)]);
-        }
-    }
+
+    x = l >> 16;
+    mask = (0 - x) & BN_MASK2;
+    mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
+    bits += 16 & mask;
+    l ^= (x ^ l) & mask;
+
+    x = l >> 8;
+    mask = (0 - x) & BN_MASK2;
+    mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
+    bits += 8 & mask;
+    l ^= (x ^ l) & mask;
+
+    x = l >> 4;
+    mask = (0 - x) & BN_MASK2;
+    mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
+    bits += 4 & mask;
+    l ^= (x ^ l) & mask;
+
+    x = l >> 2;
+    mask = (0 - x) & BN_MASK2;
+    mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
+    bits += 2 & mask;
+    l ^= (x ^ l) & mask;
+
+    x = l >> 1;
+    mask = (0 - x) & BN_MASK2;
+    mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
+    bits += 1 & mask;
+
+    return bits;
 }
 
 int BN_num_bits(const BIGNUM *a)
@@ -223,44 +142,44 @@ int BN_num_bits(const BIGNUM *a)
     return ((i * BN_BITS2) + BN_num_bits_word(a->d[i]));
 }
 
-void BN_clear_free(BIGNUM *a)
+static void bn_free_d(BIGNUM *a)
 {
-    int i;
+    if (BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE))
+        OPENSSL_secure_free(a->d);
+    else
+        OPENSSL_free(a->d);
+}
 
+
+void BN_clear_free(BIGNUM *a)
+{
     if (a == NULL)
         return;
-    bn_check_top(a);
-    if (a->d != NULL) {
+    if (a->d != NULL && !BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA)) {
         OPENSSL_cleanse(a->d, a->dmax * sizeof(a->d[0]));
-        if (!(BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA)))
-            OPENSSL_free(a->d);
+        bn_free_d(a);
     }
-    i = BN_get_flags(a, BN_FLG_MALLOCED);
-    OPENSSL_cleanse(a, sizeof(BIGNUM));
-    if (i)
+    if (BN_get_flags(a, BN_FLG_MALLOCED)) {
+        OPENSSL_cleanse(a, sizeof(*a));
         OPENSSL_free(a);
+    }
 }
 
 void BN_free(BIGNUM *a)
 {
     if (a == NULL)
         return;
-    bn_check_top(a);
-    if ((a->d != NULL) && !(BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA)))
-        OPENSSL_free(a->d);
+    if (!BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA))
+        bn_free_d(a);
     if (a->flags & BN_FLG_MALLOCED)
         OPENSSL_free(a);
-    else {
-#ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
-        a->flags |= BN_FLG_FREE;
-#endif
-        a->d = NULL;
-    }
 }
 
-void BN_init(BIGNUM *a)
+void bn_init(BIGNUM *a)
 {
-    memset(a, 0, sizeof(BIGNUM));
+    static BIGNUM nilbn;
+
+    *a = nilbn;
     bn_check_top(a);
 }
 
@@ -268,28 +187,28 @@ BIGNUM *BN_new(void)
 {
     BIGNUM *ret;
 
-    if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(BIGNUM))) == NULL) {
+    if ((ret = OPENSSL_zalloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
         BNerr(BN_F_BN_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
-        return (NULL);
+        return NULL;
     }
     ret->flags = BN_FLG_MALLOCED;
-    ret->top = 0;
-    ret->neg = 0;
-    ret->dmax = 0;
-    ret->d = NULL;
     bn_check_top(ret);
-    return (ret);
+    return ret;
 }
 
-/* This is used both by bn_expand2() and bn_dup_expand() */
+ BIGNUM *BN_secure_new(void)
+ {
+     BIGNUM *ret = BN_new();
+     if (ret != NULL)
+         ret->flags |= BN_FLG_SECURE;
+     return ret;
+ }
+
+/* This is used by bn_expand2() */
 /* The caller MUST check that words > b->dmax before calling this */
 static BN_ULONG *bn_expand_internal(const BIGNUM *b, int words)
 {
-    BN_ULONG *A, *a = NULL;
-    const BN_ULONG *B;
-    int i;
-
-    bn_check_top(b);
+    BN_ULONG *a = NULL;
 
     if (words > (INT_MAX / (4 * BN_BITS2))) {
         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_BIGNUM_TOO_LONG);
@@ -297,69 +216,22 @@ static BN_ULONG *bn_expand_internal(const BIGNUM *b, int words)
     }
     if (BN_get_flags(b, BN_FLG_STATIC_DATA)) {
         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA);
-        return (NULL);
+        return NULL;
     }
-    a = A = OPENSSL_malloc(sizeof(BN_ULONG) * words);
-    if (A == NULL) {
+    if (BN_get_flags(b, BN_FLG_SECURE))
+        a = OPENSSL_secure_zalloc(words * sizeof(*a));
+    else
+        a = OPENSSL_zalloc(words * sizeof(*a));
+    if (a == NULL) {
         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
-        return (NULL);
+        return NULL;
     }
-#ifdef PURIFY
-    /*
-     * Valgrind complains in BN_consttime_swap because we process the whole
-     * array even if it's not initialised yet. This doesn't matter in that
-     * function - what's important is constant time operation (we're not
-     * actually going to use the data)
-     */
-    memset(a, 0, sizeof(BN_ULONG) * words);
-#endif
 
-#if 1
-    B = b->d;
-    /* Check if the previous number needs to be copied */
-    if (B != NULL) {
-        for (i = b->top >> 2; i > 0; i--, A += 4, B += 4) {
-            /*
-             * The fact that the loop is unrolled
-             * 4-wise is a tribute to Intel. It's
-             * the one that doesn't have enough
-             * registers to accomodate more data.
-             * I'd unroll it 8-wise otherwise:-)
-             *
-             *              <appro@fy.chalmers.se>
-             */
-            BN_ULONG a0, a1, a2, a3;
-            a0 = B[0];
-            a1 = B[1];
-            a2 = B[2];
-            a3 = B[3];
-            A[0] = a0;
-            A[1] = a1;
-            A[2] = a2;
-            A[3] = a3;
-        }
-        /*
-         * workaround for ultrix cc: without 'case 0', the optimizer does
-         * the switch table by doing a=top&3; a--; goto jump_table[a];
-         * which fails for top== 0
-         */
-        switch (b->top & 3) {
-        case 3:
-            A[2] = B[2];
-        case 2:
-            A[1] = B[1];
-        case 1:
-            A[0] = B[0];
-        case 0:
-            ;
-        }
-    }
-#else
-    memset(A, 0, sizeof(BN_ULONG) * words);
-    memcpy(A, b->d, sizeof(b->d[0]) * b->top);
-#endif
+    assert(b->top <= words);
+    if (b->top > 0)
+        memcpy(a, b->d, sizeof(*a) * b->top);
 
-    return (a);
+    return a;
 }
 
 /*
@@ -372,19 +244,18 @@ static BN_ULONG *bn_expand_internal(const BIGNUM *b, int words)
 
 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int words)
 {
-    bn_check_top(b);
-
     if (words > b->dmax) {
         BN_ULONG *a = bn_expand_internal(b, words);
         if (!a)
             return NULL;
-        if (b->d)
-            OPENSSL_free(b->d);
+        if (b->d) {
+            OPENSSL_cleanse(b->d, b->dmax * sizeof(b->d[0]));
+            bn_free_d(b);
+        }
         b->d = a;
         b->dmax = words;
     }
 
-    bn_check_top(b);
     return b;
 }
 
@@ -396,7 +267,7 @@ BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a)
         return NULL;
     bn_check_top(a);
 
-    t = BN_new();
+    t = BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE) ? BN_secure_new() : BN_new();
     if (t == NULL)
         return NULL;
     if (!BN_copy(t, a)) {
@@ -409,51 +280,29 @@ BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a)
 
 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 {
-    int i;
-    BN_ULONG *A;
-    const BN_ULONG *B;
-
     bn_check_top(b);
 
     if (a == b)
-        return (a);
+        return a;
     if (bn_wexpand(a, b->top) == NULL)
-        return (NULL);
-
-#if 1
-    A = a->d;
-    B = b->d;
-    for (i = b->top >> 2; i > 0; i--, A += 4, B += 4) {
-        BN_ULONG a0, a1, a2, a3;
-        a0 = B[0];
-        a1 = B[1];
-        a2 = B[2];
-        a3 = B[3];
-        A[0] = a0;
-        A[1] = a1;
-        A[2] = a2;
-        A[3] = a3;
-    }
-    /* ultrix cc workaround, see comments in bn_expand_internal */
-    switch (b->top & 3) {
-    case 3:
-        A[2] = B[2];
-    case 2:
-        A[1] = B[1];
-    case 1:
-        A[0] = B[0];
-    case 0:;
-    }
-#else
-    memcpy(a->d, b->d, sizeof(b->d[0]) * b->top);
-#endif
+        return NULL;
+
+    if (b->top > 0)
+        memcpy(a->d, b->d, sizeof(b->d[0]) * b->top);
 
-    a->top = b->top;
     a->neg = b->neg;
+    a->top = b->top;
+    a->flags |= b->flags & BN_FLG_FIXED_TOP;
     bn_check_top(a);
-    return (a);
+    return a;
 }
 
+#define FLAGS_DATA(flags) ((flags) & (BN_FLG_STATIC_DATA \
+                                    | BN_FLG_CONSTTIME   \
+                                    | BN_FLG_SECURE      \
+                                    | BN_FLG_FIXED_TOP))
+#define FLAGS_STRUCT(flags) ((flags) & (BN_FLG_MALLOCED))
+
 void BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b)
 {
     int flags_old_a, flags_old_b;
@@ -481,10 +330,8 @@ void BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b)
     b->dmax = tmp_dmax;
     b->neg = tmp_neg;
 
-    a->flags =
-        (flags_old_a & BN_FLG_MALLOCED) | (flags_old_b & BN_FLG_STATIC_DATA);
-    b->flags =
-        (flags_old_b & BN_FLG_MALLOCED) | (flags_old_a & BN_FLG_STATIC_DATA);
+    a->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_a) | FLAGS_DATA(flags_old_b);
+    b->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_b) | FLAGS_DATA(flags_old_a);
     bn_check_top(a);
     bn_check_top(b);
 }
@@ -493,9 +340,10 @@ void BN_clear(BIGNUM *a)
 {
     bn_check_top(a);
     if (a->d != NULL)
-        memset(a->d, 0, a->dmax * sizeof(a->d[0]));
-    a->top = 0;
+        OPENSSL_cleanse(a->d, sizeof(*a->d) * a->dmax);
     a->neg = 0;
+    a->top = 0;
+    a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 }
 
 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a)
@@ -512,12 +360,13 @@ int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
 {
     bn_check_top(a);
     if (bn_expand(a, (int)sizeof(BN_ULONG) * 8) == NULL)
-        return (0);
+        return 0;
     a->neg = 0;
     a->d[0] = w;
     a->top = (w ? 1 : 0);
+    a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
     bn_check_top(a);
-    return (1);
+    return 1;
 }
 
 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
@@ -530,23 +379,25 @@ BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
     if (ret == NULL)
         ret = bn = BN_new();
     if (ret == NULL)
-        return (NULL);
+        return NULL;
     bn_check_top(ret);
-    l = 0;
+    /* Skip leading zero's. */
+    for ( ; len > 0 && *s == 0; s++, len--)
+        continue;
     n = len;
     if (n == 0) {
         ret->top = 0;
-        return (ret);
+        return ret;
     }
     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
-        if (bn)
-            BN_free(bn);
+        BN_free(bn);
         return NULL;
     }
     ret->top = i;
     ret->neg = 0;
+    l = 0;
     while (n--) {
         l = (l << 8L) | *(s++);
         if (m-- == 0) {
@@ -560,22 +411,129 @@ BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
      * bit set (-ve number)
      */
     bn_correct_top(ret);
-    return (ret);
+    return ret;
 }
 
 /* ignore negative */
+static int bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
+{
+    int n;
+    size_t i, lasti, j, atop, mask;
+    BN_ULONG l;
+
+    /*
+     * In case |a| is fixed-top, BN_num_bytes can return bogus length,
+     * but it's assumed that fixed-top inputs ought to be "nominated"
+     * even for padded output, so it works out...
+     */
+    n = BN_num_bytes(a);
+    if (tolen == -1) {
+        tolen = n;
+    } else if (tolen < n) {     /* uncommon/unlike case */
+        BIGNUM temp = *a;
+
+        bn_correct_top(&temp);
+        n = BN_num_bytes(&temp);
+        if (tolen < n)
+            return -1;
+    }
+
+    /* Swipe through whole available data and don't give away padded zero. */
+    atop = a->dmax * BN_BYTES;
+    if (atop == 0) {
+        OPENSSL_cleanse(to, tolen);
+        return tolen;
+    }
+
+    lasti = atop - 1;
+    atop = a->top * BN_BYTES;
+    for (i = 0, j = 0, to += tolen; j < (size_t)tolen; j++) {
+        l = a->d[i / BN_BYTES];
+        mask = 0 - ((j - atop) >> (8 * sizeof(i) - 1));
+        *--to = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES)) & mask);
+        i += (i - lasti) >> (8 * sizeof(i) - 1); /* stay on last limb */
+    }
+
+    return tolen;
+}
+
+int BN_bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
+{
+    if (tolen < 0)
+        return -1;
+    return bn2binpad(a, to, tolen);
+}
+
 int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to)
 {
-    int n, i;
+    return bn2binpad(a, to, -1);
+}
+
+BIGNUM *BN_lebin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
+{
+    unsigned int i, m;
+    unsigned int n;
     BN_ULONG l;
+    BIGNUM *bn = NULL;
 
+    if (ret == NULL)
+        ret = bn = BN_new();
+    if (ret == NULL)
+        return NULL;
+    bn_check_top(ret);
+    s += len;
+    /* Skip trailing zeroes. */
+    for ( ; len > 0 && s[-1] == 0; s--, len--)
+        continue;
+    n = len;
+    if (n == 0) {
+        ret->top = 0;
+        return ret;
+    }
+    i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
+    m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
+    if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
+        BN_free(bn);
+        return NULL;
+    }
+    ret->top = i;
+    ret->neg = 0;
+    l = 0;
+    while (n--) {
+        s--;
+        l = (l << 8L) | *s;
+        if (m-- == 0) {
+            ret->d[--i] = l;
+            l = 0;
+            m = BN_BYTES - 1;
+        }
+    }
+    /*
+     * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
+     * bit set (-ve number)
+     */
+    bn_correct_top(ret);
+    return ret;
+}
+
+int BN_bn2lebinpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
+{
+    int i;
+    BN_ULONG l;
     bn_check_top(a);
-    n = i = BN_num_bytes(a);
+    i = BN_num_bytes(a);
+    if (tolen < i)
+        return -1;
+    /* Add trailing zeroes if necessary */
+    if (tolen > i)
+        memset(to + i, 0, tolen - i);
+    to += i;
     while (i--) {
         l = a->d[i / BN_BYTES];
-        *(to++) = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES))) & 0xff;
+        to--;
+        *to = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES))) & 0xff;
     }
-    return (n);
+    return tolen;
 }
 
 int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
@@ -588,7 +546,7 @@ int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 
     i = a->top - b->top;
     if (i != 0)
-        return (i);
+        return i;
     ap = a->d;
     bp = b->d;
     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
@@ -597,7 +555,7 @@ int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
         if (t1 != t2)
             return ((t1 > t2) ? 1 : -1);
     }
-    return (0);
+    return 0;
 }
 
 int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
@@ -608,11 +566,11 @@ int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 
     if ((a == NULL) || (b == NULL)) {
         if (a != NULL)
-            return (-1);
+            return -1;
         else if (b != NULL)
-            return (1);
+            return 1;
         else
-            return (0);
+            return 0;
     }
 
     bn_check_top(a);
@@ -620,9 +578,9 @@ int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 
     if (a->neg != b->neg) {
         if (a->neg)
-            return (-1);
+            return -1;
         else
-            return (1);
+            return 1;
     }
     if (a->neg == 0) {
         gt = 1;
@@ -633,18 +591,18 @@ int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
     }
 
     if (a->top > b->top)
-        return (gt);
+        return gt;
     if (a->top < b->top)
-        return (lt);
+        return lt;
     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
         t1 = a->d[i];
         t2 = b->d[i];
         if (t1 > t2)
-            return (gt);
+            return gt;
         if (t1 < t2)
-            return (lt);
+            return lt;
     }
-    return (0);
+    return 0;
 }
 
 int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
@@ -658,15 +616,16 @@ int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
     j = n % BN_BITS2;
     if (a->top <= i) {
         if (bn_wexpand(a, i + 1) == NULL)
-            return (0);
+            return 0;
         for (k = a->top; k < i + 1; k++)
             a->d[k] = 0;
         a->top = i + 1;
+        a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
     }
 
     a->d[i] |= (((BN_ULONG)1) << j);
     bn_check_top(a);
-    return (1);
+    return 1;
 }
 
 int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
@@ -680,11 +639,11 @@ int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
     i = n / BN_BITS2;
     j = n % BN_BITS2;
     if (a->top <= i)
-        return (0);
+        return 0;
 
     a->d[i] &= (~(((BN_ULONG)1) << j));
     bn_correct_top(a);
-    return (1);
+    return 1;
 }
 
 int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n)
@@ -720,7 +679,7 @@ int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n)
         a->d[w] &= ~(BN_MASK2 << b);
     }
     bn_correct_top(a);
-    return (1);
+    return 1;
 }
 
 void BN_set_negative(BIGNUM *a, int b)
@@ -736,6 +695,9 @@ int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
     int i;
     BN_ULONG aa, bb;
 
+    if (n == 0)
+        return 0;
+
     aa = a[n - 1];
     bb = b[n - 1];
     if (aa != bb)
@@ -746,14 +708,14 @@ int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
         if (aa != bb)
             return ((aa > bb) ? 1 : -1);
     }
-    return (0);
+    return 0;
 }
 
 /*
  * Here follows a specialised variants of bn_cmp_words().  It has the
- * property of performing the operation on arrays of different sizes. The
+ * capability of performing the operation on arrays of different sizes. The
  * sizes of those arrays is expressed through cl, which is the common length
- * ( basicall, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the delta between the
+ * ( basically, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the delta between the
  * two lengths, calculated as len(a)-len(b). All lengths are the number of
  * BN_ULONGs...
  */
@@ -778,67 +740,72 @@ int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int cl, int dl)
     return bn_cmp_words(a, b, cl);
 }
 
-/*
+/*-
  * Constant-time conditional swap of a and b.
- * a and b are swapped if condition is not 0.  The code assumes that at most one bit of condition is set.
- * nwords is the number of words to swap.  The code assumes that at least nwords are allocated in both a and b,
- * and that no more than nwords are used by either a or b.
- * a and b cannot be the same number
+ * a and b are swapped if condition is not 0.
+ * nwords is the number of words to swap.
+ * Assumes that at least nwords are allocated in both a and b.
+ * Assumes that no more than nwords are used by either a or b.
  */
 void BN_consttime_swap(BN_ULONG condition, BIGNUM *a, BIGNUM *b, int nwords)
 {
     BN_ULONG t;
     int i;
 
+    if (a == b)
+        return;
+
     bn_wcheck_size(a, nwords);
     bn_wcheck_size(b, nwords);
 
-    assert(a != b);
-    assert((condition & (condition - 1)) == 0);
-    assert(sizeof(BN_ULONG) >= sizeof(int));
-
-    condition = ((condition - 1) >> (BN_BITS2 - 1)) - 1;
+    condition = ((~condition & ((condition - 1))) >> (BN_BITS2 - 1)) - 1;
 
     t = (a->top ^ b->top) & condition;
     a->top ^= t;
     b->top ^= t;
 
-#define BN_CONSTTIME_SWAP(ind) \
-        do { \
-                t = (a->d[ind] ^ b->d[ind]) & condition; \
-                a->d[ind] ^= t; \
-                b->d[ind] ^= t; \
-        } while (0)
-
-    switch (nwords) {
-    default:
-        for (i = 10; i < nwords; i++)
-            BN_CONSTTIME_SWAP(i);
-        /* Fallthrough */
-    case 10:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(9);   /* Fallthrough */
-    case 9:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(8);   /* Fallthrough */
-    case 8:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(7);   /* Fallthrough */
-    case 7:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(6);   /* Fallthrough */
-    case 6:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(5);   /* Fallthrough */
-    case 5:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(4);   /* Fallthrough */
-    case 4:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(3);   /* Fallthrough */
-    case 3:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(2);   /* Fallthrough */
-    case 2:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(1);   /* Fallthrough */
-    case 1:
-        BN_CONSTTIME_SWAP(0);
-    }
-#undef BN_CONSTTIME_SWAP
+    t = (a->neg ^ b->neg) & condition;
+    a->neg ^= t;
+    b->neg ^= t;
+
+    /*-
+     * BN_FLG_STATIC_DATA: indicates that data may not be written to. Intention
+     * is actually to treat it as it's read-only data, and some (if not most)
+     * of it does reside in read-only segment. In other words observation of
+     * BN_FLG_STATIC_DATA in BN_consttime_swap should be treated as fatal
+     * condition. It would either cause SEGV or effectively cause data
+     * corruption.
+     *
+     * BN_FLG_MALLOCED: refers to BN structure itself, and hence must be
+     * preserved.
+     *
+     * BN_FLG_SECURE: must be preserved, because it determines how x->d was
+     * allocated and hence how to free it.
+     *
+     * BN_FLG_CONSTTIME: sufficient to mask and swap
+     *
+     * BN_FLG_FIXED_TOP: indicates that we haven't called bn_correct_top() on
+     * the data, so the d array may be padded with additional 0 values (i.e.
+     * top could be greater than the minimal value that it could be). We should
+     * be swapping it
+     */
+
+#define BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS (BN_FLG_CONSTTIME | BN_FLG_FIXED_TOP)
+
+    t = ((a->flags ^ b->flags) & BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS) & condition;
+    a->flags ^= t;
+    b->flags ^= t;
+
+    /* conditionally swap the data */
+    for (i = 0; i < nwords; i++) {
+        t = (a->d[i] ^ b->d[i]) & condition;
+        a->d[i] ^= t;
+        b->d[i] ^= t;
+    }
 }
 
+#undef BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS
+
 /* Bits of security, see SP800-57 */
 
 int BN_security_bits(int L, int N)
@@ -846,7 +813,7 @@ int BN_security_bits(int L, int N)
     int secbits, bits;
     if (L >= 15360)
         secbits = 256;
-    else if (L >= 7690)
+    else if (L >= 7680)
         secbits = 192;
     else if (L >= 3072)
         secbits = 128;
@@ -866,8 +833,9 @@ int BN_security_bits(int L, int N)
 
 void BN_zero_ex(BIGNUM *a)
 {
-    a->top = 0;
     a->neg = 0;
+    a->top = 0;
+    a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 }
 
 int BN_abs_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
@@ -906,7 +874,7 @@ int BN_to_montgomery(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_MONT_CTX *mont,
     return BN_mod_mul_montgomery(r, a, &(mont->RR), mont, ctx);
 }
 
-void BN_with_flags(BIGNUM *dest, const BIGNUM *b, int n)
+void BN_with_flags(BIGNUM *dest, const BIGNUM *b, int flags)
 {
     dest->d = b->d;
     dest->top = b->top;
@@ -914,16 +882,16 @@ void BN_with_flags(BIGNUM *dest, const BIGNUM *b, int n)
     dest->neg = b->neg;
     dest->flags = ((dest->flags & BN_FLG_MALLOCED)
                    | (b->flags & ~BN_FLG_MALLOCED)
-                   | BN_FLG_STATIC_DATA | n);
+                   | BN_FLG_STATIC_DATA | flags);
 }
 
 BN_GENCB *BN_GENCB_new(void)
 {
     BN_GENCB *ret;
 
-    if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(BN_GENCB))) == NULL) {
+    if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
         BNerr(BN_F_BN_GENCB_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
-        return (NULL);
+        return NULL;
     }
 
     return ret;
@@ -982,10 +950,15 @@ void bn_correct_top(BIGNUM *a)
     int tmp_top = a->top;
 
     if (tmp_top > 0) {
-        for (ftl = &(a->d[tmp_top - 1]); tmp_top > 0; tmp_top--)
-            if (*(ftl--))
+        for (ftl = &(a->d[tmp_top]); tmp_top > 0; tmp_top--) {
+            ftl--;
+            if (*ftl != 0)
                 break;
+        }
         a->top = tmp_top;
     }
+    if (a->top == 0)
+        a->neg = 0;
+    a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
     bn_pollute(a);
 }