crypto/openssl/crypto/bn/bn_recp.c

   1 /* crypto/bn/bn_recp.c */
   2 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This package is an SSL implementation written
   6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   8  *
   9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
  10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  15  *
  16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  17  * the code are not to be removed.
  18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  19  * as the author of the parts of the library used.
  20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  22  *
  23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  24  * modification, are permitted provided that the following conditions
  25  * are met:
  26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  32  *    must display the following acknowledgement:
  33  *    "This product includes cryptographic software written by
  34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  36  *    being used are not cryptographic related :-).
  37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  40  *
  41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  51  * SUCH DAMAGE.
  52  *
  53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  55  * copied and put under another distribution licence
  56  * [including the GNU Public Licence.]
  57  */
  58
  59 #include <stdio.h>
  60 #include "cryptlib.h"
  61 #include "bn_lcl.h"
  62
  63 void BN_RECP_CTX_init(BN_RECP_CTX *recp)
  64 {
  65     BN_init(&(recp->N));
  66     BN_init(&(recp->Nr));
  67     recp->num_bits = 0;
  68     recp->flags = 0;
  69 }
  70
  71 BN_RECP_CTX *BN_RECP_CTX_new(void)
  72 {
  73     BN_RECP_CTX *ret;
  74
  75     if ((ret = (BN_RECP_CTX *)OPENSSL_malloc(sizeof(BN_RECP_CTX))) == NULL)
  76         return (NULL);
  77
  78     BN_RECP_CTX_init(ret);
  79     ret->flags = BN_FLG_MALLOCED;
  80     return (ret);
  81 }
  82
  83 void BN_RECP_CTX_free(BN_RECP_CTX *recp)
  84 {
  85     if (recp == NULL)
  86         return;
  87
  88     BN_free(&(recp->N));
  89     BN_free(&(recp->Nr));
  90     if (recp->flags & BN_FLG_MALLOCED)
  91         OPENSSL_free(recp);
  92 }
  93
  94 int BN_RECP_CTX_set(BN_RECP_CTX *recp, const BIGNUM *d, BN_CTX *ctx)
  95 {
  96     if (!BN_copy(&(recp->N), d))
  97         return 0;
  98     BN_zero(&(recp->Nr));
  99     recp->num_bits = BN_num_bits(d);
 100     recp->shift = 0;
 101     return (1);
 102 }
 103
 104 int BN_mod_mul_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *x, const BIGNUM *y,
 105                           BN_RECP_CTX *recp, BN_CTX *ctx)
 106 {
 107     int ret = 0;
 108     BIGNUM *a;
 109     const BIGNUM *ca;
 110
 111     BN_CTX_start(ctx);
 112     if ((a = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 113         goto err;
 114     if (y != NULL) {
 115         if (x == y) {
 116             if (!BN_sqr(a, x, ctx))
 117                 goto err;
 118         } else {
 119             if (!BN_mul(a, x, y, ctx))
 120                 goto err;
 121         }
 122         ca = a;
 123     } else
 124         ca = x;                 /* Just do the mod */
 125
 126     ret = BN_div_recp(NULL, r, ca, recp, ctx);
 127  err:
 128     BN_CTX_end(ctx);
 129     bn_check_top(r);
 130     return (ret);
 131 }
 132
 133 int BN_div_recp(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, const BIGNUM *m,
 134                 BN_RECP_CTX *recp, BN_CTX *ctx)
 135 {
 136     int i, j, ret = 0;
 137     BIGNUM *a, *b, *d, *r;
 138
 139     BN_CTX_start(ctx);
 140     a = BN_CTX_get(ctx);
 141     b = BN_CTX_get(ctx);
 142     if (dv != NULL)
 143         d = dv;
 144     else
 145         d = BN_CTX_get(ctx);
 146     if (rem != NULL)
 147         r = rem;
 148     else
 149         r = BN_CTX_get(ctx);
 150     if (a == NULL || b == NULL || d == NULL || r == NULL)
 151         goto err;
 152
 153     if (BN_ucmp(m, &(recp->N)) < 0) {
 154         BN_zero(d);
 155         if (!BN_copy(r, m))
 156             return 0;
 157         BN_CTX_end(ctx);
 158         return (1);
 159     }
 160
 161     /*
 162      * We want the remainder Given input of ABCDEF / ab we need multiply
 163      * ABCDEF by 3 digests of the reciprocal of ab
 164      */
 165
 166     /* i := max(BN_num_bits(m), 2*BN_num_bits(N)) */
 167     i = BN_num_bits(m);
 168     j = recp->num_bits << 1;
 169     if (j > i)
 170         i = j;
 171
 172     /* Nr := round(2^i / N) */
 173     if (i != recp->shift)
 174         recp->shift = BN_reciprocal(&(recp->Nr), &(recp->N), i, ctx);
 175     /* BN_reciprocal could have returned -1 for an error */
 176     if (recp->shift == -1)
 177         goto err;
 178
 179     /*-
 180      * d := |round(round(m / 2^BN_num_bits(N)) * recp->Nr / 2^(i - BN_num_bits(N)))|
 181      *    = |round(round(m / 2^BN_num_bits(N)) * round(2^i / N) / 2^(i - BN_num_bits(N)))|
 182      *   <= |(m / 2^BN_num_bits(N)) * (2^i / N) * (2^BN_num_bits(N) / 2^i)|
 183      *    = |m/N|
 184      */
 185     if (!BN_rshift(a, m, recp->num_bits))
 186         goto err;
 187     if (!BN_mul(b, a, &(recp->Nr), ctx))
 188         goto err;
 189     if (!BN_rshift(d, b, i - recp->num_bits))
 190         goto err;
 191     d->neg = 0;
 192
 193     if (!BN_mul(b, &(recp->N), d, ctx))
 194         goto err;
 195     if (!BN_usub(r, m, b))
 196         goto err;
 197     r->neg = 0;
 198
 199 #if 1
 200     j = 0;
 201     while (BN_ucmp(r, &(recp->N)) >= 0) {
 202         if (j++ > 2) {
 203             BNerr(BN_F_BN_DIV_RECP, BN_R_BAD_RECIPROCAL);
 204             goto err;
 205         }
 206         if (!BN_usub(r, r, &(recp->N)))
 207             goto err;
 208         if (!BN_add_word(d, 1))
 209             goto err;
 210     }
 211 #endif
 212
 213     r->neg = BN_is_zero(r) ? 0 : m->neg;
 214     d->neg = m->neg ^ recp->N.neg;
 215     ret = 1;
 216  err:
 217     BN_CTX_end(ctx);
 218     bn_check_top(dv);
 219     bn_check_top(rem);
 220     return (ret);
 221 }
 222
 223 /*
 224  * len is the expected size of the result We actually calculate with an extra
 225  * word of precision, so we can do faster division if the remainder is not
 226  * required.
 227  */
 228 /* r := 2^len / m */
 229 int BN_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *m, int len, BN_CTX *ctx)
 230 {
 231     int ret = -1;
 232     BIGNUM *t;
 233
 234     BN_CTX_start(ctx);
 235     if ((t = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 236         goto err;
 237
 238     if (!BN_set_bit(t, len))
 239         goto err;
 240
 241     if (!BN_div(r, NULL, t, m, ctx))
 242         goto err;
 243
 244     ret = len;
 245  err:
 246     bn_check_top(r);
 247     BN_CTX_end(ctx);
 248     return (ret);
 249 }