Added NULL check to BN_clear() & BN_CTX_end()
[openssl.git] / crypto / bn / bn_prime.c
index 064944c8dd48e642eac8b4ad69f13ae17ef72585..2c9f89d95dd7d905b6d605843718b67794fafd43 100644 (file)
-/* crypto/bn/bn_prime.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.
- * 
- * 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.]
- */
-/* ====================================================================
- * Copyright (c) 1998-2001 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
- *
- * 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 above 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 acknowledgment:
- *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
- *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
- *
- * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
- *    endorse or promote products derived from this software without
- *    prior written permission. For written permission, please contact
- *    openssl-core@openssl.org.
- *
- * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
- *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
- *    permission of the OpenSSL Project.
- *
- * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
- *    acknowledgment:
- *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
- *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
- *
- * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
- * EXPRESSED 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 OpenSSL PROJECT OR
- * ITS 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.
- * ====================================================================
- *
- * This product includes cryptographic software written by Eric Young
- * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
- * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
+/*
+ * Copyright 1995-2019 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
  *
+ * Licensed under the Apache License 2.0 (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
  */
 
 #include <stdio.h>
 #include <time.h>
-#include "cryptlib.h"
+#include "internal/cryptlib.h"
 #include "bn_lcl.h"
-#include <openssl/rand.h>
-
-/* NB: these functions have been "upgraded", the deprecated versions (which are
- * compatibility wrappers using these functions) are in bn_depr.c.
- * - Geoff
- */
 
-/* The quick sieve algorithm approach to weeding out primes is
- * Philip Zimmermann's, as implemented in PGP.  I have had a read of
- * his comments and implemented my own version.
+/*
+ * The quick sieve algorithm approach to weeding out primes is Philip
+ * Zimmermann's, as implemented in PGP.  I have had a read of his comments
+ * and implemented my own version.
  */
 #include "bn_prime.h"
 
-static int witness(BIGNUM *w, const BIGNUM *a, const BIGNUM *a1,
-       const BIGNUM *a1_odd, int k, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *mont);
-static int probable_prime(BIGNUM *rnd, int bits);
+static int probable_prime(BIGNUM *rnd, int bits, prime_t *mods);
 static int probable_prime_dh_safe(BIGNUM *rnd, int bits,
-       const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx);
-
-static int prime_offsets[480] = {
-       13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89,
-       97, 101, 103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151, 157, 163, 167,
-       169, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199, 211, 221, 223, 227, 229, 233, 239,
-       241, 247, 251, 257, 263, 269, 271, 277, 281, 283, 289, 293, 299, 307, 311,
-       313, 317, 323, 331, 337, 347, 349, 353, 359, 361, 367, 373, 377, 379, 383,
-       389, 391, 397, 401, 403, 409, 419, 421, 431, 433, 437, 439, 443, 449, 457,
-       461, 463, 467, 479, 481, 487, 491, 493, 499, 503, 509, 521, 523, 527, 529,
-       533, 541, 547, 551, 557, 559, 563, 569, 571, 577, 587, 589, 593, 599, 601,
-       607, 611, 613, 617, 619, 629, 631, 641, 643, 647, 653, 659, 661, 667, 673,
-       677, 683, 689, 691, 697, 701, 703, 709, 713, 719, 727, 731, 733, 739, 743,
-       751, 757, 761, 767, 769, 773, 779, 787, 793, 797, 799, 809, 811, 817, 821,
-       823, 827, 829, 839, 841, 851, 853, 857, 859, 863, 871, 877, 881, 883, 887,
-       893, 899, 901, 907, 911, 919, 923, 929, 937, 941, 943, 947, 949, 953, 961,
-       967, 971, 977, 983, 989, 991, 997, 1003, 1007, 1009, 1013, 1019, 1021, 1027,
-       1031, 1033, 1037, 1039, 1049, 1051, 1061, 1063, 1069, 1073, 1079, 1081,
-       1087, 1091, 1093, 1097, 1103, 1109, 1117, 1121, 1123, 1129, 1139, 1147,
-       1151, 1153, 1157, 1159, 1163, 1171, 1181, 1187, 1189, 1193, 1201, 1207,
-       1213, 1217, 1219, 1223, 1229, 1231, 1237, 1241, 1247, 1249, 1259, 1261,
-       1271, 1273, 1277, 1279, 1283, 1289, 1291, 1297, 1301, 1303, 1307, 1313,
-       1319, 1321, 1327, 1333, 1339, 1343, 1349, 1357, 1361, 1363, 1367, 1369,
-       1373, 1381, 1387, 1391, 1399, 1403, 1409, 1411, 1417, 1423, 1427, 1429,
-       1433, 1439, 1447, 1451, 1453, 1457, 1459, 1469, 1471, 1481, 1483, 1487,
-       1489, 1493, 1499, 1501, 1511, 1513, 1517, 1523, 1531, 1537, 1541, 1543,
-       1549, 1553, 1559, 1567, 1571, 1577, 1579, 1583, 1591, 1597, 1601, 1607,
-       1609, 1613, 1619, 1621, 1627, 1633, 1637, 1643, 1649, 1651, 1657, 1663,
-       1667, 1669, 1679, 1681, 1691, 1693, 1697, 1699, 1703, 1709, 1711, 1717,
-       1721, 1723, 1733, 1739, 1741, 1747, 1751, 1753, 1759, 1763, 1769, 1777,
-       1781, 1783, 1787, 1789, 1801, 1807, 1811, 1817, 1819, 1823, 1829, 1831,
-       1843, 1847, 1849, 1853, 1861, 1867, 1871, 1873, 1877, 1879, 1889, 1891,
-       1901, 1907, 1909, 1913, 1919, 1921, 1927, 1931, 1933, 1937, 1943, 1949,
-       1951, 1957, 1961, 1963, 1973, 1979, 1987, 1993, 1997, 1999, 2003, 2011,
-       2017, 2021, 2027, 2029, 2033, 2039, 2041, 2047, 2053, 2059, 2063, 2069,
-       2071, 2077, 2081, 2083, 2087, 2089, 2099, 2111, 2113, 2117, 2119, 2129,
-       2131, 2137, 2141, 2143, 2147, 2153, 2159, 2161, 2171, 2173, 2179, 2183,
-       2197, 2201, 2203, 2207, 2209, 2213, 2221, 2227, 2231, 2237, 2239, 2243,
-       2249, 2251, 2257, 2263, 2267, 2269, 2273, 2279, 2281, 2287, 2291, 2293,
-       2297, 2309, 2311 };
-static int prime_offset_count = 480;
-static int prime_multiplier = 2310;
+                                  const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem,
+                                  BN_CTX *ctx);
+
+#if BN_BITS2 == 64
+# define BN_DEF(lo, hi) (BN_ULONG)hi<<32|lo
+#else
+# define BN_DEF(lo, hi) lo, hi
+#endif
+
+/*
+ * See SP800 89 5.3.3 (Step f)
+ * The product of the set of primes ranging from 3 to 751
+ * Generated using process in test/bn_internal_test.c test_bn_small_factors().
+ * This includes 751 (which is not currently included in SP 800-89).
+ */
+static const BN_ULONG small_prime_factors[] = {
+    BN_DEF(0x3ef4e3e1, 0xc4309333), BN_DEF(0xcd2d655f, 0x71161eb6),
+    BN_DEF(0x0bf94862, 0x95e2238c), BN_DEF(0x24f7912b, 0x3eb233d3),
+    BN_DEF(0xbf26c483, 0x6b55514b), BN_DEF(0x5a144871, 0x0a84d817),
+    BN_DEF(0x9b82210a, 0x77d12fee), BN_DEF(0x97f050b3, 0xdb5b93c2),
+    BN_DEF(0x4d6c026b, 0x4acad6b9), BN_DEF(0x54aec893, 0xeb7751f3),
+    BN_DEF(0x36bc85c4, 0xdba53368), BN_DEF(0x7f5ec78e, 0xd85a1b28),
+    BN_DEF(0x6b322244, 0x2eb072d8), BN_DEF(0x5e2b3aea, 0xbba51112),
+    BN_DEF(0x0e2486bf, 0x36ed1a6c), BN_DEF(0xec0c5727, 0x5f270460),
+    (BN_ULONG)0x000017b1
+};
+
+#define BN_SMALL_PRIME_FACTORS_TOP OSSL_NELEM(small_prime_factors)
+static const BIGNUM _bignum_small_prime_factors = {
+    (BN_ULONG *)small_prime_factors,
+    BN_SMALL_PRIME_FACTORS_TOP,
+    BN_SMALL_PRIME_FACTORS_TOP,
+    0,
+    BN_FLG_STATIC_DATA
+};
+
+const BIGNUM *bn_get0_small_factors(void)
+{
+    return &_bignum_small_prime_factors;
+}
 
 int BN_GENCB_call(BN_GENCB *cb, int a, int b)
-       {
-       /* No callback means continue */
-       if(!cb) return 1;
-       switch(cb->ver)
-               {
-       case 1:
-               /* Deprecated-style callbacks */
-               if(!cb->cb.cb_1)
-                       return 1;
-               cb->cb.cb_1(a, b, cb->arg);
-               return 1;
-       case 2:
-               /* New-style callbacks */
-               return cb->cb.cb_2(a, b, cb);
-       default:
-               break;
-               }
-       /* Unrecognised callback type */
-       return 0;
-       }
+{
+    /* No callback means continue */
+    if (!cb)
+        return 1;
+    switch (cb->ver) {
+    case 1:
+        /* Deprecated-style callbacks */
+        if (!cb->cb.cb_1)
+            return 1;
+        cb->cb.cb_1(a, b, cb->arg);
+        return 1;
+    case 2:
+        /* New-style callbacks */
+        return cb->cb.cb_2(a, b, cb);
+    default:
+        break;
+    }
+    /* Unrecognised callback type */
+    return 0;
+}
 
 int BN_generate_prime_ex(BIGNUM *ret, int bits, int safe,
-       const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem, BN_GENCB *cb)
-       {
-       BIGNUM *t;
-       int found=0;
-       int i,j,c1=0;
-       BN_CTX *ctx;
-       int checks = BN_prime_checks_for_size(bits);
-
-       if (bits < 2)
-               {
-               /* There are no prime numbers this small. */
-               BNerr(BN_F_BN_GENERATE_PRIME_EX, BN_R_BITS_TOO_SMALL);
-               return 0;
-               }
-       else if (bits == 2 && safe)
-               {
-               /* The smallest safe prime (7) is three bits. */
-               BNerr(BN_F_BN_GENERATE_PRIME_EX, BN_R_BITS_TOO_SMALL);
-               return 0;
-               }
-
-       ctx=BN_CTX_new();
-       if (ctx == NULL) goto err;
-       BN_CTX_start(ctx);
-       t = BN_CTX_get(ctx);
-       if(!t) goto err;
-loop: 
-       /* make a random number and set the top and bottom bits */
-       if (add == NULL)
-               {
-               if (!probable_prime(ret,bits)) goto err;
-               }
-       else
-               {
-               if (safe)
-                       {
-                       if (!probable_prime_dh_safe(ret,bits,add,rem,ctx))
-                                goto err;
-                       }
-               else
-                       {
-                       if (!bn_probable_prime_dh(ret,bits,add,rem,ctx))
-                               goto err;
-                       }
-               }
-       /* if (BN_mod_word(ret,(BN_ULONG)3) == 1) goto loop; */
-       if(!BN_GENCB_call(cb, 0, c1++))
-               /* aborted */
-               goto err;
-
-       if (!safe)
-               {
-               i=BN_is_prime_fasttest_ex(ret,checks,ctx,0,cb);
-               if (i == -1) goto err;
-               if (i == 0) goto loop;
-               }
-       else
-               {
-               /* for "safe prime" generation,
-                * check that (p-1)/2 is prime.
-                * Since a prime is odd, We just
-                * need to divide by 2 */
-               if (!BN_rshift1(t,ret)) goto err;
-
-               for (i=0; i<checks; i++)
-                       {
-                       j=BN_is_prime_fasttest_ex(ret,1,ctx,0,cb);
-                       if (j == -1) goto err;
-                       if (j == 0) goto loop;
-
-                       j=BN_is_prime_fasttest_ex(t,1,ctx,0,cb);
-                       if (j == -1) goto err;
-                       if (j == 0) goto loop;
-
-                       if(!BN_GENCB_call(cb, 2, c1-1))
-                               goto err;
-                       /* We have a safe prime test pass */
-                       }
-               }
-       /* we have a prime :-) */
-       found = 1;
-err:
-       if (ctx != NULL)
-               {
-               BN_CTX_end(ctx);
-               BN_CTX_free(ctx);
-               }
-       bn_check_top(ret);
-       return found;
-       }
-
-int BN_is_prime_ex(const BIGNUM *a, int checks, BN_CTX *ctx_passed, BN_GENCB *cb)
-       {
-       return BN_is_prime_fasttest_ex(a, checks, ctx_passed, 0, cb);
-       }
-
-int BN_is_prime_fasttest_ex(const BIGNUM *a, int checks, BN_CTX *ctx_passed,
-               int do_trial_division, BN_GENCB *cb)
-       {
-       int i, j, ret = -1;
-       int k;
-       BN_CTX *ctx = NULL;
-       BIGNUM *A1, *A1_odd, *check; /* taken from ctx */
-       BN_MONT_CTX *mont = NULL;
-       const BIGNUM *A = NULL;
-
-       if (BN_cmp(a, BN_value_one()) <= 0)
-               return 0;
-       
-       if (checks == BN_prime_checks)
-               checks = BN_prime_checks_for_size(BN_num_bits(a));
-
-       /* first look for small factors */
-       if (!BN_is_odd(a))
-               /* a is even => a is prime if and only if a == 2 */
-               return BN_is_word(a, 2);
-       if (do_trial_division)
-               {
-               for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++)
-                       if (BN_mod_word(a, primes[i]) == 0) 
-                               return 0;
-               if(!BN_GENCB_call(cb, 1, -1))
-                       goto err;
-               }
-
-       if (ctx_passed != NULL)
-               ctx = ctx_passed;
-       else
-               if ((ctx=BN_CTX_new()) == NULL)
-                       goto err;
-       BN_CTX_start(ctx);
-
-       /* A := abs(a) */
-       if (a->neg)
-               {
-               BIGNUM *t;
-               if ((t = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
-               BN_copy(t, a);
-               t->neg = 0;
-               A = t;
-               }
-       else
-               A = a;
-       A1 = BN_CTX_get(ctx);
-       A1_odd = BN_CTX_get(ctx);
-       check = BN_CTX_get(ctx);
-       if (check == NULL) goto err;
-
-       /* compute A1 := A - 1 */
-       if (!BN_copy(A1, A))
-               goto err;
-       if (!BN_sub_word(A1, 1))
-               goto err;
-       if (BN_is_zero(A1))
-               {
-               ret = 0;
-               goto err;
-               }
-
-       /* write  A1  as  A1_odd * 2^k */
-       k = 1;
-       while (!BN_is_bit_set(A1, k))
-               k++;
-       if (!BN_rshift(A1_odd, A1, k))
-               goto err;
-
-       /* Montgomery setup for computations mod A */
-       mont = BN_MONT_CTX_new();
-       if (mont == NULL)
-               goto err;
-       if (!BN_MONT_CTX_set(mont, A, ctx))
-               goto err;
-       
-       for (i = 0; i < checks; i++)
-               {
-               if (!BN_pseudo_rand_range(check, A1))
-                       goto err;
-               if (!BN_add_word(check, 1))
-                       goto err;
-               /* now 1 <= check < A */
-
-               j = witness(check, A, A1, A1_odd, k, ctx, mont);
-               if (j == -1) goto err;
-               if (j)
-                       {
-                       ret=0;
-                       goto err;
-                       }
-               if(!BN_GENCB_call(cb, 1, i))
-                       goto err;
-               }
-       ret=1;
-err:
-       if (ctx != NULL)
-               {
-               BN_CTX_end(ctx);
-               if (ctx_passed == NULL)
-                       BN_CTX_free(ctx);
-               }
-       if (mont != NULL)
-               BN_MONT_CTX_free(mont);
-
-       return(ret);
-       }
-
-int bn_probable_prime_dh_retry(BIGNUM *rnd, int bits, BN_CTX *ctx)
-       {
-       int i;
-       BIGNUM *t1;
-       int ret = 0;
-
-       BN_CTX_start(ctx);
-       if ((t1 = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
-
-loop:
-       if (!BN_rand(rnd, bits, 0, 1)) goto err;
-
-       /* we now have a random number 'rand' to test. */
-
-       for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++)
-               {
-               /* check that rnd is a prime */
-               if (BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]) <= 1)
-                       {
-                       /*if (!BN_add(rnd, rnd, add)) goto err;*/
-                       goto loop;
-                       }
-               }
-       ret=1;
-
+                         const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem, BN_GENCB *cb)
+{
+    BIGNUM *t;
+    int found = 0;
+    int i, j, c1 = 0;
+    BN_CTX *ctx = NULL;
+    prime_t *mods = NULL;
+    int checks = BN_prime_checks_for_size(bits);
+
+    if (bits < 2) {
+        /* There are no prime numbers this small. */
+        BNerr(BN_F_BN_GENERATE_PRIME_EX, BN_R_BITS_TOO_SMALL);
+        return 0;
+    } else if (bits == 2 && safe) {
+        /* The smallest safe prime (7) is three bits. */
+        BNerr(BN_F_BN_GENERATE_PRIME_EX, BN_R_BITS_TOO_SMALL);
+        return 0;
+    }
+
+    mods = OPENSSL_zalloc(sizeof(*mods) * NUMPRIMES);
+    if (mods == NULL)
+        goto err;
+
+    ctx = BN_CTX_new();
+    if (ctx == NULL)
+        goto err;
+    BN_CTX_start(ctx);
+    t = BN_CTX_get(ctx);
+    if (t == NULL)
+        goto err;
+ loop:
+    /* make a random number and set the top and bottom bits */
+    if (add == NULL) {
+        if (!probable_prime(ret, bits, mods))
+            goto err;
+    } else {
+        if (safe) {
+            if (!probable_prime_dh_safe(ret, bits, add, rem, ctx))
+                goto err;
+        } else {
+            if (!bn_probable_prime_dh(ret, bits, add, rem, ctx))
+                goto err;
+        }
+    }
+
+    if (!BN_GENCB_call(cb, 0, c1++))
+        /* aborted */
+        goto err;
+
+    if (!safe) {
+        i = BN_is_prime_fasttest_ex(ret, checks, ctx, 0, cb);
+        if (i == -1)
+            goto err;
+        if (i == 0)
+            goto loop;
+    } else {
+        /*
+         * for "safe prime" generation, check that (p-1)/2 is prime. Since a
+         * prime is odd, We just need to divide by 2
+         */
+        if (!BN_rshift1(t, ret))
+            goto err;
+
+        for (i = 0; i < checks; i++) {
+            j = BN_is_prime_fasttest_ex(ret, 1, ctx, 0, cb);
+            if (j == -1)
+                goto err;
+            if (j == 0)
+                goto loop;
+
+            j = BN_is_prime_fasttest_ex(t, 1, ctx, 0, cb);
+            if (j == -1)
+                goto err;
+            if (j == 0)
+                goto loop;
+
+            if (!BN_GENCB_call(cb, 2, c1 - 1))
+                goto err;
+            /* We have a safe prime test pass */
+        }
+    }
+    /* we have a prime :-) */
+    found = 1;
+ err:
+    OPENSSL_free(mods);
+    BN_CTX_end(ctx);
+    BN_CTX_free(ctx);
+    bn_check_top(ret);
+    return found;
+}
+
+int BN_is_prime_ex(const BIGNUM *a, int checks, BN_CTX *ctx_passed,
+                   BN_GENCB *cb)
+{
+    return BN_is_prime_fasttest_ex(a, checks, ctx_passed, 0, cb);
+}
+
+/* See FIPS 186-4 C.3.1 Miller Rabin Probabilistic Primality Test. */
+int BN_is_prime_fasttest_ex(const BIGNUM *w, int checks, BN_CTX *ctx_passed,
+                            int do_trial_division, BN_GENCB *cb)
+{
+    int i, status, ret = -1;
+    BN_CTX *ctx = NULL;
+
+    /* w must be bigger than 1 */
+    if (BN_cmp(w, BN_value_one()) <= 0)
+        return 0;
+
+    /* w must be odd */
+    if (BN_is_odd(w)) {
+        /* Take care of the really small prime 3 */
+        if (BN_is_word(w, 3))
+            return 1;
+    } else {
+        /* 2 is the only even prime */
+        return BN_is_word(w, 2);
+    }
+
+    /* first look for small factors */
+    if (do_trial_division) {
+        for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+            BN_ULONG mod = BN_mod_word(w, primes[i]);
+            if (mod == (BN_ULONG)-1)
+                return -1;
+            if (mod == 0)
+                return BN_is_word(w, primes[i]);
+        }
+        if (!BN_GENCB_call(cb, 1, -1))
+            return -1;
+    }
+    if (ctx_passed != NULL)
+        ctx = ctx_passed;
+    else if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
+        goto err;
+
+    ret = bn_miller_rabin_is_prime(w, checks, ctx, cb, 0, &status);
+    if (!ret)
+        goto err;
+    ret = (status == BN_PRIMETEST_PROBABLY_PRIME);
 err:
-       BN_CTX_end(ctx);
-       bn_check_top(rnd);
-       return(ret);
-       }
-
-int bn_probable_prime_dh_coprime(BIGNUM *rnd, int bits, BN_CTX *ctx)
-       {
-       int i;
-       BIGNUM *t1;
-       BIGNUM *offset_index;
-       BIGNUM *offset_count;
-       int ret = 0;
-       
-       BN_CTX_start(ctx);
-       if ((t1 = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
-       if ((offset_index = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
-       if ((offset_count = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
-       
-       BN_add_word(offset_count, prime_offset_count);
-
-loop:
-       if (!BN_rand(rnd, bits, 0, 1)) goto err;
-       if (!BN_rand_range(offset_index, offset_count)) goto err;
-
-       BN_mul_word(rnd, prime_multiplier);
-       BN_add_word(rnd, prime_offsets[BN_get_word(offset_index)]);
-
-       /* we now have a random number 'rand' to test. */
-
-       /* skip primes 2, 3, 5, 7, 11 */
-       for (i = 5; i < NUMPRIMES; i++)
-               {
-               /* check that rnd is a prime */
-               if (BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]) <= 1)
-                       {
-                       goto loop;
-                       }
-               }
-       ret=1;
-
+    if (ctx_passed == NULL)
+        BN_CTX_free(ctx);
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Refer to FIPS 186-4 C.3.2 Enhanced Miller-Rabin Probabilistic Primality Test.
+ * OR C.3.1 Miller-Rabin Probabilistic Primality Test (if enhanced is zero).
+ * The Step numbers listed in the code refer to the enhanced case.
+ *
+ * if enhanced is set, then status returns one of the following:
+ *     BN_PRIMETEST_PROBABLY_PRIME
+ *     BN_PRIMETEST_COMPOSITE_WITH_FACTOR
+ *     BN_PRIMETEST_COMPOSITE_NOT_POWER_OF_PRIME
+ * if enhanced is zero, then status returns either
+ *     BN_PRIMETEST_PROBABLY_PRIME or
+ *     BN_PRIMETEST_COMPOSITE
+ *
+ * returns 0 if there was an error, otherwise it returns 1.
+ */
+int bn_miller_rabin_is_prime(const BIGNUM *w, int iterations, BN_CTX *ctx,
+                             BN_GENCB *cb, int enhanced, int *status)
+{
+    int i, j, a, ret = 0;
+    BIGNUM *g, *w1, *w3, *x, *m, *z, *b;
+    BN_MONT_CTX *mont = NULL;
+
+    /* w must be odd */
+    if (!BN_is_odd(w))
+        return 0;
+
+    BN_CTX_start(ctx);
+    g = BN_CTX_get(ctx);
+    w1 = BN_CTX_get(ctx);
+    w3 = BN_CTX_get(ctx);
+    x = BN_CTX_get(ctx);
+    m = BN_CTX_get(ctx);
+    z = BN_CTX_get(ctx);
+    b = BN_CTX_get(ctx);
+
+    if (!(b != NULL
+            /* w1 := w - 1 */
+            && BN_copy(w1, w)
+            && BN_sub_word(w1, 1)
+            /* w3 := w - 3 */
+            && BN_copy(w3, w)
+            && BN_sub_word(w3, 3)))
+        goto err;
+
+    /* check w is larger than 3, otherwise the random b will be too small */
+    if (BN_is_zero(w3) || BN_is_negative(w3))
+        goto err;
+
+    /* (Step 1) Calculate largest integer 'a' such that 2^a divides w-1 */
+    a = 1;
+    while (!BN_is_bit_set(w1, a))
+        a++;
+    /* (Step 2) m = (w-1) / 2^a */
+    if (!BN_rshift(m, w1, a))
+        goto err;
+
+    /* Montgomery setup for computations mod a */
+    mont = BN_MONT_CTX_new();
+    if (mont == NULL || !BN_MONT_CTX_set(mont, w, ctx))
+        goto err;
+
+    if (iterations == BN_prime_checks)
+        iterations = BN_prime_checks_for_size(BN_num_bits(w));
+
+    /* (Step 4) */
+    for (i = 0; i < iterations; ++i) {
+        /* (Step 4.1) obtain a Random string of bits b where 1 < b < w-1 */
+        if (!BN_priv_rand_range(b, w3) || !BN_add_word(b, 2)) /* 1 < b < w-1 */
+            goto err;
+
+        if (enhanced) {
+            /* (Step 4.3) */
+            if (!BN_gcd(g, b, w, ctx))
+                goto err;
+            /* (Step 4.4) */
+            if (!BN_is_one(g)) {
+                *status = BN_PRIMETEST_COMPOSITE_WITH_FACTOR;
+                ret = 1;
+                goto err;
+            }
+        }
+        /* (Step 4.5) z = b^m mod w */
+        if (!BN_mod_exp_mont(z, b, m, w, ctx, mont))
+            goto err;
+        /* (Step 4.6) if (z = 1 or z = w-1) */
+        if (BN_is_one(z) || BN_cmp(z, w1) == 0)
+            goto outer_loop;
+        /* (Step 4.7) for j = 1 to a-1 */
+        for (j = 1; j < a ; ++j) {
+            /* (Step 4.7.1 - 4.7.2) x = z. z = x^2 mod w */
+            if (!BN_copy(x, z) || !BN_mod_mul(z, x, x, w, ctx))
+                goto err;
+            /* (Step 4.7.3) */
+            if (BN_cmp(z, w1) == 0)
+                goto outer_loop;
+            /* (Step 4.7.4) */
+            if (BN_is_one(z))
+                goto composite;
+        }
+        if (!BN_GENCB_call(cb, 1, i))
+            goto err;
+        /* At this point z = b^((w-1)/2) mod w */
+        /* (Steps 4.8 - 4.9) x = z, z = x^2 mod w */
+        if (!BN_copy(x, z) || !BN_mod_mul(z, x, x, w, ctx))
+            goto err;
+        /* (Step 4.10) */
+        if (BN_is_one(z))
+            goto composite;
+        /* (Step 4.11) x = b^(w-1) mod w */
+        if (!BN_copy(x, z))
+            goto err;
+composite:
+        if (enhanced) {
+            /* (Step 4.1.2) g = GCD(x-1, w) */
+            if (!BN_sub_word(x, 1) || !BN_gcd(g, x, w, ctx))
+                goto err;
+            /* (Steps 4.1.3 - 4.1.4) */
+            if (BN_is_one(g))
+                *status = BN_PRIMETEST_COMPOSITE_NOT_POWER_OF_PRIME;
+            else
+                *status = BN_PRIMETEST_COMPOSITE_WITH_FACTOR;
+        } else {
+            *status = BN_PRIMETEST_COMPOSITE;
+        }
+        ret = 1;
+        goto err;
+outer_loop: ;
+        /* (Step 4.1.5) */
+    }
+    /* (Step 5) */
+    *status = BN_PRIMETEST_PROBABLY_PRIME;
+    ret = 1;
 err:
-       BN_CTX_end(ctx);
-       bn_check_top(rnd);
-       return(ret);
-       }
-
-static int witness(BIGNUM *w, const BIGNUM *a, const BIGNUM *a1,
-       const BIGNUM *a1_odd, int k, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *mont)
-       {
-       if (!BN_mod_exp_mont(w, w, a1_odd, a, ctx, mont)) /* w := w^a1_odd mod a */
-               return -1;
-       if (BN_is_one(w))
-               return 0; /* probably prime */
-       if (BN_cmp(w, a1) == 0)
-               return 0; /* w == -1 (mod a),  'a' is probably prime */
-       while (--k)
-               {
-               if (!BN_mod_mul(w, w, w, a, ctx)) /* w := w^2 mod a */
-                       return -1;
-               if (BN_is_one(w))
-                       return 1; /* 'a' is composite, otherwise a previous 'w' would
-                                  * have been == -1 (mod 'a') */
-               if (BN_cmp(w, a1) == 0)
-                       return 0; /* w == -1 (mod a), 'a' is probably prime */
-               }
-       /* If we get here, 'w' is the (a-1)/2-th power of the original 'w',
-        * and it is neither -1 nor +1 -- so 'a' cannot be prime */
-       bn_check_top(w);
-       return 1;
-       }
-
-static int probable_prime(BIGNUM *rnd, int bits)
-       {
-       int i;
-       prime_t mods[NUMPRIMES];
-       BN_ULONG delta;
-       BN_ULONG maxdelta = BN_MASK2 - primes[NUMPRIMES-1];
-       char is_single_word = bits <= BN_BITS2;
-
-again:
-       if (!BN_rand(rnd,bits,1,1)) return(0);
-       /* we now have a random number 'rnd' to test. */
-       for (i=1; i<NUMPRIMES; i++)
-               mods[i]=(prime_t)BN_mod_word(rnd,(BN_ULONG)primes[i]);
-       /* If bits is so small that it fits into a single word then we
-        * additionally don't want to exceed that many bits. */
-       if (is_single_word)
-               {
-               BN_ULONG size_limit = (((BN_ULONG) 1) << bits) - BN_get_word(rnd) - 1;
-               if (size_limit < maxdelta)
-                       maxdelta = size_limit;
-               }
-       delta=0;
-loop:
-       if (is_single_word)
-               {
-               BN_ULONG rnd_word = BN_get_word(rnd);
-
-               /* In the case that the candidate prime is a single word then
-                * we check that:
-                *   1) It's greater than primes[i] because we shouldn't reject
-                *      3 as being a prime number because it's a multiple of
-                *      three.
-                *   2) That it's not a multiple of a known prime. We don't
-                *      check that rnd-1 is also coprime to all the known
-                *      primes because there aren't many small primes where
-                *      that's true. */
-               for (i=1; i<NUMPRIMES && primes[i]<rnd_word; i++)
-                       {
-                       if ((mods[i]+delta)%primes[i] == 0)
-                               {
-                               delta+=2;
-                               if (delta > maxdelta) goto again;
-                               goto loop;
-                               }
-                       }
-               }
-       else
-               {
-               for (i=1; i<NUMPRIMES; i++)
-                       {
-                       /* check that rnd is not a prime and also
-                        * that gcd(rnd-1,primes) == 1 (except for 2) */
-                       if (((mods[i]+delta)%primes[i]) <= 1)
-                               {
-                               delta+=2;
-                               if (delta > maxdelta) goto again;
-                               goto loop;
-                               }
-                       }
-               }
-       if (!BN_add_word(rnd,delta)) return(0);
-       if (BN_num_bits(rnd) != bits)
-               goto again;
-       bn_check_top(rnd);
-       return(1);
-       }
+    BN_clear(g);
+    BN_clear(w1);
+    BN_clear(w3);
+    BN_clear(x);
+    BN_clear(m);
+    BN_clear(z);
+    BN_clear(b);
+    BN_CTX_end(ctx);
+    BN_MONT_CTX_free(mont);
+    return ret;
+}
+
+static int probable_prime(BIGNUM *rnd, int bits, prime_t *mods)
+{
+    int i;
+    BN_ULONG delta;
+    BN_ULONG maxdelta = BN_MASK2 - primes[NUMPRIMES - 1];
+    char is_single_word = bits <= BN_BITS2;
+
+ again:
+    /* TODO: Not all primes are private */
+    if (!BN_priv_rand(rnd, bits, BN_RAND_TOP_TWO, BN_RAND_BOTTOM_ODD))
+        return 0;
+    /* we now have a random number 'rnd' to test. */
+    for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+        BN_ULONG mod = BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]);
+        if (mod == (BN_ULONG)-1)
+            return 0;
+        mods[i] = (prime_t) mod;
+    }
+    /*
+     * If bits is so small that it fits into a single word then we
+     * additionally don't want to exceed that many bits.
+     */
+    if (is_single_word) {
+        BN_ULONG size_limit;
+
+        if (bits == BN_BITS2) {
+            /*
+             * Shifting by this much has undefined behaviour so we do it a
+             * different way
+             */
+            size_limit = ~((BN_ULONG)0) - BN_get_word(rnd);
+        } else {
+            size_limit = (((BN_ULONG)1) << bits) - BN_get_word(rnd) - 1;
+        }
+        if (size_limit < maxdelta)
+            maxdelta = size_limit;
+    }
+    delta = 0;
+ loop:
+    if (is_single_word) {
+        BN_ULONG rnd_word = BN_get_word(rnd);
+
+        /*-
+         * In the case that the candidate prime is a single word then
+         * we check that:
+         *   1) It's greater than primes[i] because we shouldn't reject
+         *      3 as being a prime number because it's a multiple of
+         *      three.
+         *   2) That it's not a multiple of a known prime. We don't
+         *      check that rnd-1 is also coprime to all the known
+         *      primes because there aren't many small primes where
+         *      that's true.
+         */
+        for (i = 1; i < NUMPRIMES && primes[i] < rnd_word; i++) {
+            if ((mods[i] + delta) % primes[i] == 0) {
+                delta += 2;
+                if (delta > maxdelta)
+                    goto again;
+                goto loop;
+            }
+        }
+    } else {
+        for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+            /*
+             * check that rnd is not a prime and also that gcd(rnd-1,primes)
+             * == 1 (except for 2)
+             */
+            if (((mods[i] + delta) % primes[i]) <= 1) {
+                delta += 2;
+                if (delta > maxdelta)
+                    goto again;
+                goto loop;
+            }
+        }
+    }
+    if (!BN_add_word(rnd, delta))
+        return 0;
+    if (BN_num_bits(rnd) != bits)
+        goto again;
+    bn_check_top(rnd);
+    return 1;
+}
 
 int bn_probable_prime_dh(BIGNUM *rnd, int bits,
-       const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx)
-       {
-       int i,ret=0;
-       BIGNUM *t1;
-
-       BN_CTX_start(ctx);
-       if ((t1 = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) goto err;
-
-       if (!BN_rand(rnd,bits,0,1)) goto err;
-
-       /* we need ((rnd-rem) % add) == 0 */
-
-       if (!BN_mod(t1,rnd,add,ctx)) goto err;
-       if (!BN_sub(rnd,rnd,t1)) goto err;
-       if (rem == NULL)
-               { if (!BN_add_word(rnd,1)) goto err; }
-       else
-               { if (!BN_add(rnd,rnd,rem)) goto err; }
-
-       /* we now have a random number 'rand' to test. */
-
-loop:
-       for (i=1; i<NUMPRIMES; i++)
-               {
-               /* check that rnd is a prime */
-               if (BN_mod_word(rnd,(BN_ULONG)primes[i]) <= 1)
-                       {
-                       if (!BN_add(rnd,rnd,add)) goto err;
-                       goto loop;
-                       }
-               }
-       ret=1;
-
-err:
-       BN_CTX_end(ctx);
-       bn_check_top(rnd);
-       return(ret);
-       }
+                         const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx)
+{
+    int i, ret = 0;
+    BIGNUM *t1;
+
+    BN_CTX_start(ctx);
+    if ((t1 = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
+        goto err;
+
+    if (!BN_rand(rnd, bits, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ODD))
+        goto err;
+
+    /* we need ((rnd-rem) % add) == 0 */
+
+    if (!BN_mod(t1, rnd, add, ctx))
+        goto err;
+    if (!BN_sub(rnd, rnd, t1))
+        goto err;
+    if (rem == NULL) {
+        if (!BN_add_word(rnd, 1))
+            goto err;
+    } else {
+        if (!BN_add(rnd, rnd, rem))
+            goto err;
+    }
+
+    /* we now have a random number 'rand' to test. */
+
+ loop:
+    for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+        /* check that rnd is a prime */
+        BN_ULONG mod = BN_mod_word(rnd, (BN_ULONG)primes[i]);
+        if (mod == (BN_ULONG)-1)
+            goto err;
+        if (mod <= 1) {
+            if (!BN_add(rnd, rnd, add))
+                goto err;
+            goto loop;
+        }
+    }
+    ret = 1;
+
+ err:
+    BN_CTX_end(ctx);
+    bn_check_top(rnd);
+    return ret;
+}
 
 static int probable_prime_dh_safe(BIGNUM *p, int bits, const BIGNUM *padd,
-       const BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx)
-       {
-       int i,ret=0;
-       BIGNUM *t1,*qadd,*q;
-
-       bits--;
-       BN_CTX_start(ctx);
-       t1 = BN_CTX_get(ctx);
-       q = BN_CTX_get(ctx);
-       qadd = BN_CTX_get(ctx);
-       if (qadd == NULL) goto err;
-
-       if (!BN_rshift1(qadd,padd)) goto err;
-               
-       if (!BN_rand(q,bits,0,1)) goto err;
-
-       /* we need ((rnd-rem) % add) == 0 */
-       if (!BN_mod(t1,q,qadd,ctx)) goto err;
-       if (!BN_sub(q,q,t1)) goto err;
-       if (rem == NULL)
-               { if (!BN_add_word(q,1)) goto err; }
-       else
-               {
-               if (!BN_rshift1(t1,rem)) goto err;
-               if (!BN_add(q,q,t1)) goto err;
-               }
-
-       /* we now have a random number 'rand' to test. */
-       if (!BN_lshift1(p,q)) goto err;
-       if (!BN_add_word(p,1)) goto err;
-
-loop:
-       for (i=1; i<NUMPRIMES; i++)
-               {
-               /* check that p and q are prime */
-               /* check that for p and q
-                * gcd(p-1,primes) == 1 (except for 2) */
-               if ((BN_mod_word(p,(BN_ULONG)primes[i]) == 0) ||
-                       (BN_mod_word(q,(BN_ULONG)primes[i]) == 0))
-                       {
-                       if (!BN_add(p,p,padd)) goto err;
-                       if (!BN_add(q,q,qadd)) goto err;
-                       goto loop;
-                       }
-               }
-       ret=1;
-
-err:
-       BN_CTX_end(ctx);
-       bn_check_top(p);
-       return(ret);
-       }
+                                  const BIGNUM *rem, BN_CTX *ctx)
+{
+    int i, ret = 0;
+    BIGNUM *t1, *qadd, *q;
+
+    bits--;
+    BN_CTX_start(ctx);
+    t1 = BN_CTX_get(ctx);
+    q = BN_CTX_get(ctx);
+    qadd = BN_CTX_get(ctx);
+    if (qadd == NULL)
+        goto err;
+
+    if (!BN_rshift1(qadd, padd))
+        goto err;
+
+    if (!BN_rand(q, bits, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ODD))
+        goto err;
+
+    /* we need ((rnd-rem) % add) == 0 */
+    if (!BN_mod(t1, q, qadd, ctx))
+        goto err;
+    if (!BN_sub(q, q, t1))
+        goto err;
+    if (rem == NULL) {
+        if (!BN_add_word(q, 1))
+            goto err;
+    } else {
+        if (!BN_rshift1(t1, rem))
+            goto err;
+        if (!BN_add(q, q, t1))
+            goto err;
+    }
+
+    /* we now have a random number 'rand' to test. */
+    if (!BN_lshift1(p, q))
+        goto err;
+    if (!BN_add_word(p, 1))
+        goto err;
+
+ loop:
+    for (i = 1; i < NUMPRIMES; i++) {
+        /* check that p and q are prime */
+        /*
+         * check that for p and q gcd(p-1,primes) == 1 (except for 2)
+         */
+        BN_ULONG pmod = BN_mod_word(p, (BN_ULONG)primes[i]);
+        BN_ULONG qmod = BN_mod_word(q, (BN_ULONG)primes[i]);
+        if (pmod == (BN_ULONG)-1 || qmod == (BN_ULONG)-1)
+            goto err;
+        if (pmod == 0 || qmod == 0) {
+            if (!BN_add(p, p, padd))
+                goto err;
+            if (!BN_add(q, q, qadd))
+                goto err;
+            goto loop;
+        }
+    }
+    ret = 1;
+
+ err:
+    BN_CTX_end(ctx);
+    bn_check_top(p);
+    return ret;
+}