crypto/openssl/crypto/bn/bn_nist.c

   1 /* crypto/bn/bn_nist.c */
   2 /*
   3  * Written by Nils Larsch for the OpenSSL project
   4  */
   5 /* ====================================================================
   6  * Copyright (c) 1998-2005 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  *
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  *
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  17  *    the documentation and/or other materials provided with the
  18  *    distribution.
  19  *
  20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  21  *    software must display the following acknowledgment:
  22  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  23  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
  24  *
  25  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  26  *    endorse or promote products derived from this software without
  27  *    prior written permission. For written permission, please contact
  28  *    openssl-core@openssl.org.
  29  *
  30  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  31  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  32  *    permission of the OpenSSL Project.
  33  *
  34  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  35  *    acknowledgment:
  36  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  37  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
  38  *
  39  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  40  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  41  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  42  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  43  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  44  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  45  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  46  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  48  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  49  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  50  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  51  * ====================================================================
  52  *
  53  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
  54  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
  55  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  56  *
  57  */
  58
  59 #include "bn_lcl.h"
  60 #include "cryptlib.h"
  61
  62
  63 #define BN_NIST_192_TOP (192+BN_BITS2-1)/BN_BITS2
  64 #define BN_NIST_224_TOP (224+BN_BITS2-1)/BN_BITS2
  65 #define BN_NIST_256_TOP (256+BN_BITS2-1)/BN_BITS2
  66 #define BN_NIST_384_TOP (384+BN_BITS2-1)/BN_BITS2
  67 #define BN_NIST_521_TOP (521+BN_BITS2-1)/BN_BITS2
  68
  69 #if BN_BITS2 == 64
  70 static const BN_ULONG _nist_p_192[] =
  71         {0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,0xFFFFFFFFFFFFFFFEULL,
  72         0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL};
  73 static const BN_ULONG _nist_p_224[] =
  74         {0x0000000000000001ULL,0xFFFFFFFF00000000ULL,
  75         0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,0x00000000FFFFFFFFULL};
  76 static const BN_ULONG _nist_p_256[] =
  77         {0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,0x00000000FFFFFFFFULL,
  78         0x0000000000000000ULL,0xFFFFFFFF00000001ULL};
  79 static const BN_ULONG _nist_p_384[] =
  80         {0x00000000FFFFFFFFULL,0xFFFFFFFF00000000ULL,
  81         0xFFFFFFFFFFFFFFFEULL,0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,
  82         0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL};
  83 static const BN_ULONG _nist_p_521[] =
  84         {0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,
  85         0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,
  86         0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,
  87         0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL,
  88         0x00000000000001FFULL};
  89 #elif BN_BITS2 == 32
  90 static const BN_ULONG _nist_p_192[] = {0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFE,
  91         0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF};
  92 static const BN_ULONG _nist_p_224[] = {0x00000001,0x00000000,0x00000000,
  93         0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF};
  94 static const BN_ULONG _nist_p_256[] = {0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,
  95         0x00000000,0x00000000,0x00000000,0x00000001,0xFFFFFFFF};
  96 static const BN_ULONG _nist_p_384[] = {0xFFFFFFFF,0x00000000,0x00000000,
  97         0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFE,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,
  98         0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF};
  99 static const BN_ULONG _nist_p_521[] = {0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,
 100         0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,
 101         0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,
 102         0xFFFFFFFF,0x000001FF};
 103 #endif
 104
 105
 106 static const BIGNUM _bignum_nist_p_192 =
 107         {
 108         (BN_ULONG *)_nist_p_192,
 109         BN_NIST_192_TOP,
 110         BN_NIST_192_TOP,
 111         0,
 112         BN_FLG_STATIC_DATA
 113         };
 114
 115 static const BIGNUM _bignum_nist_p_224 =
 116         {
 117         (BN_ULONG *)_nist_p_224,
 118         BN_NIST_224_TOP,
 119         BN_NIST_224_TOP,
 120         0,
 121         BN_FLG_STATIC_DATA
 122         };
 123
 124 static const BIGNUM _bignum_nist_p_256 =
 125         {
 126         (BN_ULONG *)_nist_p_256,
 127         BN_NIST_256_TOP,
 128         BN_NIST_256_TOP,
 129         0,
 130         BN_FLG_STATIC_DATA
 131         };
 132
 133 static const BIGNUM _bignum_nist_p_384 =
 134         {
 135         (BN_ULONG *)_nist_p_384,
 136         BN_NIST_384_TOP,
 137         BN_NIST_384_TOP,
 138         0,
 139         BN_FLG_STATIC_DATA
 140         };
 141
 142 static const BIGNUM _bignum_nist_p_521 =
 143         {
 144         (BN_ULONG *)_nist_p_521,
 145         BN_NIST_521_TOP,
 146         BN_NIST_521_TOP,
 147         0,
 148         BN_FLG_STATIC_DATA
 149         };
 150
 151
 152 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_192(void)
 153         {
 154         return &_bignum_nist_p_192;
 155         }
 156
 157 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_224(void)
 158         {
 159         return &_bignum_nist_p_224;
 160         }
 161
 162 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_256(void)
 163         {
 164         return &_bignum_nist_p_256;
 165         }
 166
 167 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_384(void)
 168         {
 169         return &_bignum_nist_p_384;
 170         }
 171
 172 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_521(void)
 173         {
 174         return &_bignum_nist_p_521;
 175         }
 176
 177
 178 static void nist_cp_bn_0(BN_ULONG *buf, BN_ULONG *a, int top, int max)
 179         {
 180         int i;
 181         BN_ULONG *_tmp1 = (buf), *_tmp2 = (a);
 182
 183         OPENSSL_assert(top <= max);
 184         for (i = (top); i != 0; i--)
 185                 *_tmp1++ = *_tmp2++;
 186         for (i = (max) - (top); i != 0; i--)
 187                 *_tmp1++ = (BN_ULONG) 0;
 188         }
 189
 190 static void nist_cp_bn(BN_ULONG *buf, BN_ULONG *a, int top)
 191         {
 192         int i;
 193         BN_ULONG *_tmp1 = (buf), *_tmp2 = (a);
 194         for (i = (top); i != 0; i--)
 195                 *_tmp1++ = *_tmp2++;
 196         }
 197
 198 #if BN_BITS2 == 64
 199 #define bn_cp_64(to, n, from, m)        (to)[n] = (m>=0)?((from)[m]):0;
 200 #define bn_64_set_0(to, n)              (to)[n] = (BN_ULONG)0;
 201 /* TBD */
 202 #define bn_cp_32(to, n, from, m)        (to)[n] = (m>=0)?((from)[m]):0;
 203 #define bn_32_set_0(to, n)              (to)[n] = (BN_ULONG)0;
 204 #else
 205 #define bn_cp_64(to, n, from, m) \
 206         { \
 207         bn_cp_32(to, (n)*2, from, (m)*2); \
 208         bn_cp_32(to, (n)*2+1, from, (m)*2+1); \
 209         }
 210 #define bn_64_set_0(to, n) \
 211         { \
 212         bn_32_set_0(to, (n)*2); \
 213         bn_32_set_0(to, (n)*2+1); \
 214         }
 215 #if BN_BITS2 == 32
 216 #define bn_cp_32(to, n, from, m)        (to)[n] = (m>=0)?((from)[m]):0;
 217 #define bn_32_set_0(to, n)              (to)[n] = (BN_ULONG)0;
 218 #endif
 219 #endif /* BN_BITS2 != 64 */
 220
 221
 222 #define nist_set_192(to, from, a1, a2, a3) \
 223         { \
 224         if (a3 != 0) bn_cp_64(to, 0, from, (a3) - 3) else bn_64_set_0(to, 0)\
 225         bn_cp_64(to, 1, from, (a2) - 3) \
 226         if (a1 != 0) bn_cp_64(to, 2, from, (a1) - 3) else bn_64_set_0(to, 2)\
 227         }
 228
 229 int BN_nist_mod_192(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *field,
 230         BN_CTX *ctx)
 231         {
 232         int      top = a->top, i;
 233         int      carry;
 234         register BN_ULONG *r_d, *a_d = a->d;
 235         BN_ULONG t_d[BN_NIST_192_TOP],
 236                  buf[BN_NIST_192_TOP],
 237                  c_d[BN_NIST_192_TOP],
 238                 *res;
 239         size_t   mask;
 240
 241         field = &_bignum_nist_p_192; /* just to make sure */
 242
 243         if (BN_is_negative(a) || a->top > 2*BN_NIST_192_TOP)
 244                 return BN_nnmod(r, field, a, ctx);
 245
 246         i = BN_ucmp(field, a);
 247         if (i == 0)
 248                 {
 249                 BN_zero(r);
 250                 return 1;
 251                 }
 252         else if (i > 0)
 253                 return (r == a) ? 1 : (BN_copy(r ,a) != NULL);
 254
 255         if (r != a)
 256                 {
 257                 if (!bn_wexpand(r, BN_NIST_192_TOP))
 258                         return 0;
 259                 r_d = r->d;
 260                 nist_cp_bn(r_d, a_d, BN_NIST_192_TOP);
 261                 }
 262         else
 263                 r_d = a_d;
 264
 265         nist_cp_bn_0(buf, a_d + BN_NIST_192_TOP, top - BN_NIST_192_TOP, BN_NIST_192_TOP);
 266
 267         nist_set_192(t_d, buf, 0, 3, 3);
 268         carry = bn_add_words(r_d, r_d, t_d, BN_NIST_192_TOP);
 269         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_192,BN_NIST_192_TOP);
 270         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 271         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 272
 273         nist_set_192(t_d, buf, 4, 4, 0);
 274         carry = bn_add_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_192_TOP);
 275         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_192,BN_NIST_192_TOP);
 276         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 277         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 278
 279         nist_set_192(t_d, buf, 5, 5, 5)
 280         carry = bn_add_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_192_TOP);
 281         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_192,BN_NIST_192_TOP);
 282         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 283         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 284
 285         nist_cp_bn(r_d, res, BN_NIST_192_TOP);
 286         r->top = BN_NIST_192_TOP;
 287         bn_correct_top(r);
 288
 289         if (BN_ucmp(field, r) <= 0)
 290                 {
 291                 if (!BN_usub(r, r, field)) return 0;
 292                 }
 293
 294         return 1;
 295         }
 296
 297 #define nist_set_224(to, from, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7) \
 298         { \
 299         if (a7 != 0) bn_cp_32(to, 0, from, (a7) - 7) else bn_32_set_0(to, 0)\
 300         if (a6 != 0) bn_cp_32(to, 1, from, (a6) - 7) else bn_32_set_0(to, 1)\
 301         if (a5 != 0) bn_cp_32(to, 2, from, (a5) - 7) else bn_32_set_0(to, 2)\
 302         if (a4 != 0) bn_cp_32(to, 3, from, (a4) - 7) else bn_32_set_0(to, 3)\
 303         if (a3 != 0) bn_cp_32(to, 4, from, (a3) - 7) else bn_32_set_0(to, 4)\
 304         if (a2 != 0) bn_cp_32(to, 5, from, (a2) - 7) else bn_32_set_0(to, 5)\
 305         if (a1 != 0) bn_cp_32(to, 6, from, (a1) - 7) else bn_32_set_0(to, 6)\
 306         }
 307
 308 int BN_nist_mod_224(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *field,
 309         BN_CTX *ctx)
 310         {
 311 #if BN_BITS2 == 32
 312         int     top = a->top, i;
 313         int     carry;
 314         BN_ULONG *r_d, *a_d = a->d;
 315         BN_ULONG t_d[BN_NIST_224_TOP],
 316                  buf[BN_NIST_224_TOP],
 317                  c_d[BN_NIST_224_TOP],
 318                 *res;
 319         size_t   mask;
 320
 321         field = &_bignum_nist_p_224; /* just to make sure */
 322
 323         if (BN_is_negative(a) || a->top > 2*BN_NIST_224_TOP)
 324                 return BN_nnmod(r, field, a, ctx);
 325
 326         i = BN_ucmp(field, a);
 327         if (i == 0)
 328                 {
 329                 BN_zero(r);
 330                 return 1;
 331                 }
 332         else if (i > 0)
 333                 return (r == a)? 1 : (BN_copy(r ,a) != NULL);
 334
 335         if (r != a)
 336                 {
 337                 if (!bn_wexpand(r, BN_NIST_224_TOP))
 338                         return 0;
 339                 r_d = r->d;
 340                 nist_cp_bn(r_d, a_d, BN_NIST_224_TOP);
 341                 }
 342         else
 343                 r_d = a_d;
 344
 345         nist_cp_bn_0(buf, a_d + BN_NIST_224_TOP, top - BN_NIST_224_TOP, BN_NIST_224_TOP);
 346
 347         nist_set_224(t_d, buf, 10, 9, 8, 7, 0, 0, 0);
 348         carry = bn_add_words(r_d, r_d, t_d, BN_NIST_224_TOP);
 349         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_224,BN_NIST_224_TOP);
 350         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 351         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 352
 353         nist_set_224(t_d, buf, 0, 13, 12, 11, 0, 0, 0);
 354         carry = bn_add_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_224_TOP);
 355         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_224,BN_NIST_224_TOP);
 356         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 357         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 358
 359         nist_set_224(t_d, buf, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7);
 360 #if BRANCH_FREE
 361         carry = bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_224_TOP);
 362         bn_add_words(c_d,r_d,_nist_p_224,BN_NIST_224_TOP);
 363         mask = 0-(size_t)carry;
 364         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 365 #else
 366         if (bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_224_TOP))
 367                 bn_add_words(r_d,r_d,_nist_p_224,BN_NIST_224_TOP);
 368 #endif
 369         nist_set_224(t_d, buf, 0, 0, 0, 0, 13, 12, 11);
 370 #if BRANCH_FREE
 371         carry = bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_224_TOP);
 372         bn_add_words(c_d,r_d,_nist_p_224,BN_NIST_224_TOP);
 373         mask = 0-(size_t)carry;
 374         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 375
 376         nist_cp_bn(r_d, res, BN_NIST_224_TOP);
 377 #else
 378         if (bn_sub_words(r_d, r_d, t_d, BN_NIST_224_TOP))
 379                 bn_add_words(r_d,r_d,_nist_p_224,BN_NIST_224_TOP);
 380 #endif
 381         r->top = BN_NIST_224_TOP;
 382         bn_correct_top(r);
 383
 384         if (BN_ucmp(field, r) <= 0)
 385                 {
 386                 if (!BN_usub(r, r, field)) return 0;
 387                 }
 388
 389         return 1;
 390 #else   /* BN_BITS!=32 */
 391         return 0;
 392 #endif
 393         }
 394
 395 #define nist_set_256(to, from, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8) \
 396         { \
 397         if (a8 != 0) bn_cp_32(to, 0, from, (a8) - 8) else bn_32_set_0(to, 0)\
 398         if (a7 != 0) bn_cp_32(to, 1, from, (a7) - 8) else bn_32_set_0(to, 1)\
 399         if (a6 != 0) bn_cp_32(to, 2, from, (a6) - 8) else bn_32_set_0(to, 2)\
 400         if (a5 != 0) bn_cp_32(to, 3, from, (a5) - 8) else bn_32_set_0(to, 3)\
 401         if (a4 != 0) bn_cp_32(to, 4, from, (a4) - 8) else bn_32_set_0(to, 4)\
 402         if (a3 != 0) bn_cp_32(to, 5, from, (a3) - 8) else bn_32_set_0(to, 5)\
 403         if (a2 != 0) bn_cp_32(to, 6, from, (a2) - 8) else bn_32_set_0(to, 6)\
 404         if (a1 != 0) bn_cp_32(to, 7, from, (a1) - 8) else bn_32_set_0(to, 7)\
 405         }
 406
 407 int BN_nist_mod_256(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *field,
 408         BN_CTX *ctx)
 409         {
 410 #if BN_BITS2 == 32
 411         int     i, top = a->top;
 412         int     carry = 0;
 413         register BN_ULONG *a_d = a->d, *r_d;
 414         BN_ULONG t_d[BN_NIST_256_TOP],
 415                  buf[BN_NIST_256_TOP],
 416                  c_d[BN_NIST_256_TOP],
 417                 *res;
 418         size_t   mask;
 419
 420         field = &_bignum_nist_p_256; /* just to make sure */
 421
 422         if (BN_is_negative(a) || a->top > 2*BN_NIST_256_TOP)
 423                 return BN_nnmod(r, field, a, ctx);
 424
 425         i = BN_ucmp(field, a);
 426         if (i == 0)
 427                 {
 428                 BN_zero(r);
 429                 return 1;
 430                 }
 431         else if (i > 0)
 432                 return (r == a)? 1 : (BN_copy(r ,a) != NULL);
 433
 434         if (r != a)
 435                 {
 436                 if (!bn_wexpand(r, BN_NIST_256_TOP))
 437                         return 0;
 438                 r_d = r->d;
 439                 nist_cp_bn(r_d, a_d, BN_NIST_256_TOP);
 440                 }
 441         else
 442                 r_d = a_d;
 443
 444         nist_cp_bn_0(buf, a_d + BN_NIST_256_TOP, top - BN_NIST_256_TOP, BN_NIST_256_TOP);
 445
 446         /*S1*/
 447         nist_set_256(t_d, buf, 15, 14, 13, 12, 11, 0, 0, 0);
 448         /*S2*/
 449         nist_set_256(c_d,buf, 0, 15, 14, 13, 12, 0, 0, 0);
 450         carry = bn_add_words(t_d, t_d, c_d, BN_NIST_256_TOP);
 451         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,t_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 452         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 453         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)t_d&~mask));
 454
 455         carry = bn_add_words(t_d, res, res, BN_NIST_256_TOP);
 456         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,t_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 457         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 458         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)t_d&~mask));
 459
 460         carry = bn_add_words(r_d, r_d, res, BN_NIST_256_TOP);
 461         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 462         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 463         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 464
 465         /*S3*/
 466         nist_set_256(t_d, buf, 15, 14, 0, 0, 0, 10, 9, 8);
 467         carry = bn_add_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_256_TOP);
 468         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 469         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 470         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 471
 472         /*S4*/
 473         nist_set_256(t_d, buf, 8, 13, 15, 14, 13, 11, 10, 9);
 474         carry = bn_add_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_256_TOP);
 475         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 476         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 477         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 478
 479         /*D1*/
 480         nist_set_256(t_d, buf, 10, 8, 0, 0, 0, 13, 12, 11);
 481 #if BRANCH_FREE
 482         carry = bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_256_TOP);
 483         bn_add_words(c_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 484         mask = 0-(size_t)carry;
 485         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 486 #else
 487         if (bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_256_TOP))
 488                 bn_add_words(r_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 489 #endif
 490         /*D2*/
 491         nist_set_256(t_d, buf, 11, 9, 0, 0, 15, 14, 13, 12);
 492 #if BRANCH_FREE
 493         carry = bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_256_TOP);
 494         bn_add_words(c_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 495         mask = 0-(size_t)carry;
 496         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 497 #else
 498         if (bn_sub_words(r_d, r_d, t_d, BN_NIST_256_TOP))
 499                 bn_add_words(r_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 500 #endif
 501         /*D3*/
 502         nist_set_256(t_d, buf, 12, 0, 10, 9, 8, 15, 14, 13);
 503 #if BRANCH_FREE
 504         carry = bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_256_TOP);
 505         bn_add_words(c_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 506         mask = 0-(size_t)carry;
 507         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 508 #else
 509         if (bn_sub_words(r_d, r_d, t_d, BN_NIST_256_TOP))
 510                 bn_add_words(r_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 511 #endif
 512         /*D4*/
 513         nist_set_256(t_d, buf, 13, 0, 11, 10, 9, 0, 15, 14);
 514 #if BRANCH_FREE
 515         carry = bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_256_TOP);
 516         bn_add_words(c_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 517         mask = 0-(size_t)carry;
 518         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 519
 520         nist_cp_bn(r_d, res, BN_NIST_384_TOP);
 521 #else
 522         if (bn_sub_words(r_d, r_d, t_d, BN_NIST_256_TOP))
 523                 bn_add_words(r_d,r_d,_nist_p_256,BN_NIST_256_TOP);
 524 #endif
 525         r->top = BN_NIST_256_TOP;
 526         bn_correct_top(r);
 527
 528         if (BN_ucmp(field, r) <= 0)
 529                 {
 530                 if (!BN_usub(r, r, field)) return 0;
 531                 }
 532
 533         return 1;
 534 #else   /* BN_BITS!=32 */
 535         return 0;
 536 #endif
 537         }
 538
 539 #define nist_set_384(to,from,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10,a11,a12) \
 540         { \
 541         if (a12 != 0) bn_cp_32(to, 0, from,  (a12) - 12) else bn_32_set_0(to, 0)\
 542         if (a11 != 0) bn_cp_32(to, 1, from,  (a11) - 12) else bn_32_set_0(to, 1)\
 543         if (a10 != 0) bn_cp_32(to, 2, from,  (a10) - 12) else bn_32_set_0(to, 2)\
 544         if (a9 != 0)  bn_cp_32(to, 3, from,  (a9) - 12)  else bn_32_set_0(to, 3)\
 545         if (a8 != 0)  bn_cp_32(to, 4, from,  (a8) - 12)  else bn_32_set_0(to, 4)\
 546         if (a7 != 0)  bn_cp_32(to, 5, from,  (a7) - 12)  else bn_32_set_0(to, 5)\
 547         if (a6 != 0)  bn_cp_32(to, 6, from,  (a6) - 12)  else bn_32_set_0(to, 6)\
 548         if (a5 != 0)  bn_cp_32(to, 7, from,  (a5) - 12)  else bn_32_set_0(to, 7)\
 549         if (a4 != 0)  bn_cp_32(to, 8, from,  (a4) - 12)  else bn_32_set_0(to, 8)\
 550         if (a3 != 0)  bn_cp_32(to, 9, from,  (a3) - 12)  else bn_32_set_0(to, 9)\
 551         if (a2 != 0)  bn_cp_32(to, 10, from, (a2) - 12)  else bn_32_set_0(to, 10)\
 552         if (a1 != 0)  bn_cp_32(to, 11, from, (a1) - 12)  else bn_32_set_0(to, 11)\
 553         }
 554
 555 int BN_nist_mod_384(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *field,
 556         BN_CTX *ctx)
 557         {
 558 #if BN_BITS2 == 32
 559         int     i, top = a->top;
 560         int     carry = 0;
 561         register BN_ULONG *r_d, *a_d = a->d;
 562         BN_ULONG t_d[BN_NIST_384_TOP],
 563                  buf[BN_NIST_384_TOP],
 564                  c_d[BN_NIST_384_TOP],
 565                 *res;
 566         size_t   mask;
 567
 568         field = &_bignum_nist_p_384; /* just to make sure */
 569
 570         if (BN_is_negative(a) || a->top > 2*BN_NIST_384_TOP)
 571                 return BN_nnmod(r, field, a, ctx);
 572
 573         i = BN_ucmp(field, a);
 574         if (i == 0)
 575                 {
 576                 BN_zero(r);
 577                 return 1;
 578                 }
 579         else if (i > 0)
 580                 return (r == a)? 1 : (BN_copy(r ,a) != NULL);
 581
 582         if (r != a)
 583                 {
 584                 if (!bn_wexpand(r, BN_NIST_384_TOP))
 585                         return 0;
 586                 r_d = r->d;
 587                 nist_cp_bn(r_d, a_d, BN_NIST_384_TOP);
 588                 }
 589         else
 590                 r_d = a_d;
 591
 592         nist_cp_bn_0(buf, a_d + BN_NIST_384_TOP, top - BN_NIST_384_TOP, BN_NIST_384_TOP);
 593
 594         /*S1*/
 595         nist_set_256(t_d, buf, 0, 0, 0, 0, 0, 23-4, 22-4, 21-4);
 596                 /* left shift */
 597                 {
 598                 register BN_ULONG *ap,t,c;
 599                 ap = t_d;
 600                 c=0;
 601                 for (i = 3; i != 0; --i)
 602                         {
 603                         t= *ap;
 604                         *(ap++)=((t<<1)|c)&BN_MASK2;
 605                         c=(t & BN_TBIT)?1:0;
 606                         }
 607                 *ap=c;
 608                 }
 609         carry = bn_add_words(r_d+(128/BN_BITS2), r_d+(128/BN_BITS2),
 610                 t_d, BN_NIST_256_TOP);
 611         /*
 612          * we need if (result>=modulus) subtract(result,modulus);
 613          * in n-bit space this can be expressed as
 614          * if (carry || result>=modulus) subtract(result,modulus);
 615          * the catch is that comparison implies subtraction and
 616          * therefore one can write tmp=subtract(result,modulus);
 617          * and then if(carry || !borrow) result=tmp; this's what
 618          * happens below, but without explicit if:-) a.
 619          */
 620         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 621         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 622         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 623
 624         /*S2 */
 625         carry = bn_add_words(r_d, res, buf, BN_NIST_384_TOP);
 626         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 627         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 628         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 629
 630         /*S3*/
 631         nist_set_384(t_d,buf,20,19,18,17,16,15,14,13,12,23,22,21);
 632         carry = bn_add_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_384_TOP);
 633         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 634         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 635         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 636
 637         /*S4*/
 638         nist_set_384(t_d,buf,19,18,17,16,15,14,13,12,20,0,23,0);
 639         carry = bn_add_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_384_TOP);
 640         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 641         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 642         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 643
 644         /*S5*/
 645         nist_set_384(t_d, buf,0,0,0,0,23,22,21,20,0,0,0,0);
 646         carry = bn_add_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_384_TOP);
 647         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 648         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 649         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 650
 651         /*S6*/
 652         nist_set_384(t_d,buf,0,0,0,0,0,0,23,22,21,0,0,20);
 653         carry = bn_add_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_384_TOP);
 654         mask = 0-(size_t)bn_sub_words(c_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 655         mask = ~mask | (0-(size_t)carry);
 656         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 657
 658         /*D1*/
 659         nist_set_384(t_d,buf,22,21,20,19,18,17,16,15,14,13,12,23);
 660 #if BRANCH_FREE
 661         carry = bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_384_TOP);
 662         bn_add_words(c_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 663         mask = 0-(size_t)carry;
 664         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 665 #else
 666         if (bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_384_TOP))
 667                 bn_add_words(r_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 668 #endif
 669         /*D2*/
 670         nist_set_384(t_d,buf,0,0,0,0,0,0,0,23,22,21,20,0);
 671 #if BRANCH_FREE
 672         carry = bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_384_TOP);
 673         bn_add_words(c_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 674         mask = 0-(size_t)carry;
 675         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 676 #else
 677         if (bn_sub_words(r_d, r_d, t_d, BN_NIST_384_TOP))
 678                 bn_add_words(r_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 679 #endif
 680         /*D3*/
 681         nist_set_384(t_d,buf,0,0,0,0,0,0,0,23,23,0,0,0);
 682 #if BRANCH_FREE
 683         carry = bn_sub_words(r_d, res, t_d, BN_NIST_384_TOP);
 684         bn_add_words(c_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 685         mask = 0-(size_t)carry;
 686         res = (BN_ULONG *)(((size_t)c_d&mask) | ((size_t)r_d&~mask));
 687
 688         nist_cp_bn(r_d, res, BN_NIST_384_TOP);
 689 #else
 690         if (bn_sub_words(r_d, r_d, t_d, BN_NIST_384_TOP))
 691                 bn_add_words(r_d,r_d,_nist_p_384,BN_NIST_384_TOP);
 692 #endif
 693         r->top = BN_NIST_384_TOP;
 694         bn_correct_top(r);
 695
 696         if (BN_ucmp(field, r) <= 0)
 697                 {
 698                 if (!BN_usub(r, r, field)) return 0;
 699                 }
 700
 701         return 1;
 702 #else   /* BN_BITS!=32 */
 703         return 0;
 704 #endif
 705         }
 706
 707 int BN_nist_mod_521(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *field,
 708         BN_CTX *ctx)
 709         {
 710 #if BN_BITS2 == 64
 711 #define BN_NIST_521_TOP_MASK    (BN_ULONG)0x1FF
 712 #elif BN_BITS2 == 32
 713 #define BN_NIST_521_TOP_MASK    (BN_ULONG)0x1FF
 714 #endif
 715         int     top, ret = 0;
 716         BIGNUM  *tmp;
 717
 718         field = &_bignum_nist_p_521; /* just to make sure */
 719
 720         if (BN_is_negative(a))
 721                 return BN_nnmod(r, field, a, ctx);
 722
 723         /* check whether a reduction is necessary */
 724         top = a->top;
 725         if (top < BN_NIST_521_TOP  || ( top == BN_NIST_521_TOP &&
 726             (!(a->d[BN_NIST_521_TOP-1] & ~(BN_NIST_521_TOP_MASK)))))
 727                 {
 728                 int i = BN_ucmp(field, a);
 729                 if (i == 0)
 730                         {
 731                         BN_zero(r);
 732                         return 1;
 733                         }
 734                 else
 735                         {
 736 #ifdef BN_DEBUG
 737                         OPENSSL_assert(i > 0); /* because 'field' is 1111...1111 */
 738 #endif
 739                         return (r == a)? 1 : (BN_copy(r ,a) != NULL);
 740                         }
 741                 }
 742
 743         if (BN_num_bits(a) > 2*521)
 744                 return BN_nnmod(r, field, a, ctx);
 745
 746         BN_CTX_start(ctx);
 747         tmp = BN_CTX_get(ctx);
 748         if (!tmp)
 749                 goto err;
 750
 751         if (!bn_wexpand(tmp, BN_NIST_521_TOP))
 752                 goto err;
 753         nist_cp_bn(tmp->d, a->d, BN_NIST_521_TOP);
 754
 755         tmp->top = BN_NIST_521_TOP;
 756         tmp->d[BN_NIST_521_TOP-1]  &= BN_NIST_521_TOP_MASK;
 757         bn_correct_top(tmp);
 758
 759         if (!BN_rshift(r, a, 521))
 760                 goto err;
 761
 762         if (!BN_uadd(r, tmp, r))
 763                 goto err;
 764
 765         if (BN_ucmp(field, r) <= 0)
 766                 {
 767                 if (!BN_usub(r, r, field)) goto err;
 768                 }
 769
 770         ret = 1;
 771 err:
 772         BN_CTX_end(ctx);
 773
 774         bn_check_top(r);
 775         return ret;
 776         }