xref: /freebsd/crypto/openssl/crypto/bn/bn_gf2m.c (revision e0c4386e)
16f9291ceSJung-uk Kim /*
2b077aed3SPierre Pronchery  * Copyright 2002-2021 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3e71b7053SJung-uk Kim  * Copyright (c) 2002, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved
43b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  *
5b077aed3SPierre Pronchery  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
6e71b7053SJung-uk Kim  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
7e71b7053SJung-uk Kim  * in the file LICENSE in the source distribution or at
8e71b7053SJung-uk Kim  * https://www.openssl.org/source/license.html
93b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
103b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
113b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #include <assert.h>
123b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #include <limits.h>
133b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #include <stdio.h>
14e71b7053SJung-uk Kim #include "internal/cryptlib.h"
1517f01e99SJung-uk Kim #include "bn_local.h"
163b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
171f13597dSJung-uk Kim #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
181f13597dSJung-uk Kim 
196f9291ceSJung-uk Kim /*
206f9291ceSJung-uk Kim  * Maximum number of iterations before BN_GF2m_mod_solve_quad_arr should
216f9291ceSJung-uk Kim  * fail.
226f9291ceSJung-uk Kim  */
233b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen # define MAX_ITERATIONS 50
243b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
25dea77ea6SJung-uk Kim # define SQR_nibble(w)   ((((w) & 8) << 3) \
26dea77ea6SJung-uk Kim                        |  (((w) & 4) << 2) \
27dea77ea6SJung-uk Kim                        |  (((w) & 2) << 1) \
28dea77ea6SJung-uk Kim                        |   ((w) & 1))
29dea77ea6SJung-uk Kim 
306f9291ceSJung-uk Kim 
313b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen /* Platform-specific macros to accelerate squaring. */
323b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen # if defined(SIXTY_FOUR_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
333b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #  define SQR1(w) \
34dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 60) << 56 | SQR_nibble((w) >> 56) << 48 | \
35dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 52) << 40 | SQR_nibble((w) >> 48) << 32 | \
36dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 44) << 24 | SQR_nibble((w) >> 40) << 16 | \
37dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 36) <<  8 | SQR_nibble((w) >> 32)
383b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #  define SQR0(w) \
39dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 28) << 56 | SQR_nibble((w) >> 24) << 48 | \
40dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 20) << 40 | SQR_nibble((w) >> 16) << 32 | \
41dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 12) << 24 | SQR_nibble((w) >>  8) << 16 | \
42dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >>  4) <<  8 | SQR_nibble((w)      )
433b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen # endif
443b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen # ifdef THIRTY_TWO_BIT
453b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #  define SQR1(w) \
46dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 28) << 24 | SQR_nibble((w) >> 24) << 16 | \
47dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 20) <<  8 | SQR_nibble((w) >> 16)
483b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #  define SQR0(w) \
49dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >> 12) << 24 | SQR_nibble((w) >>  8) << 16 | \
50dea77ea6SJung-uk Kim     SQR_nibble((w) >>  4) <<  8 | SQR_nibble((w)      )
513b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen # endif
523b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
531f13597dSJung-uk Kim # if !defined(OPENSSL_BN_ASM_GF2m)
546f9291ceSJung-uk Kim /*
556f9291ceSJung-uk Kim  * Product of two polynomials a, b each with degree < BN_BITS2 - 1, result is
566f9291ceSJung-uk Kim  * a polynomial r with degree < 2 * BN_BITS - 1 The caller MUST ensure that
576f9291ceSJung-uk Kim  * the variables have the right amount of space allocated.
583b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
593b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #  ifdef THIRTY_TWO_BIT
bn_GF2m_mul_1x1(BN_ULONG * r1,BN_ULONG * r0,const BN_ULONG a,const BN_ULONG b)606f9291ceSJung-uk Kim static void bn_GF2m_mul_1x1(BN_ULONG *r1, BN_ULONG *r0, const BN_ULONG a,
616f9291ceSJung-uk Kim                             const BN_ULONG b)
623b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
633b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     register BN_ULONG h, l, s;
643b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_ULONG tab[8], top2b = a >> 30;
653b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     register BN_ULONG a1, a2, a4;
663b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
676f9291ceSJung-uk Kim     a1 = a & (0x3FFFFFFF);
686f9291ceSJung-uk Kim     a2 = a1 << 1;
696f9291ceSJung-uk Kim     a4 = a2 << 1;
703b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
716f9291ceSJung-uk Kim     tab[0] = 0;
726f9291ceSJung-uk Kim     tab[1] = a1;
736f9291ceSJung-uk Kim     tab[2] = a2;
746f9291ceSJung-uk Kim     tab[3] = a1 ^ a2;
756f9291ceSJung-uk Kim     tab[4] = a4;
766f9291ceSJung-uk Kim     tab[5] = a1 ^ a4;
776f9291ceSJung-uk Kim     tab[6] = a2 ^ a4;
786f9291ceSJung-uk Kim     tab[7] = a1 ^ a2 ^ a4;
793b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
806f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b & 0x7];
816f9291ceSJung-uk Kim     l = s;
826f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 3 & 0x7];
836f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 3;
846f9291ceSJung-uk Kim     h = s >> 29;
856f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 6 & 0x7];
866f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 6;
876f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 26;
886f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 9 & 0x7];
896f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 9;
906f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 23;
916f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 12 & 0x7];
926f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 12;
936f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 20;
946f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 15 & 0x7];
956f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 15;
966f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 17;
976f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 18 & 0x7];
986f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 18;
996f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 14;
1006f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 21 & 0x7];
1016f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 21;
1026f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 11;
1036f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 24 & 0x7];
1046f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 24;
1056f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 8;
1066f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 27 & 0x7];
1076f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 27;
1086f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 5;
1096f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 30];
1106f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 30;
1116f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 2;
1123b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
1133b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     /* compensate for the top two bits of a */
1143b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
1156f9291ceSJung-uk Kim     if (top2b & 01) {
1166f9291ceSJung-uk Kim         l ^= b << 30;
1176f9291ceSJung-uk Kim         h ^= b >> 2;
1186f9291ceSJung-uk Kim     }
1196f9291ceSJung-uk Kim     if (top2b & 02) {
1206f9291ceSJung-uk Kim         l ^= b << 31;
1216f9291ceSJung-uk Kim         h ^= b >> 1;
1226f9291ceSJung-uk Kim     }
1233b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
1246f9291ceSJung-uk Kim     *r1 = h;
1256f9291ceSJung-uk Kim     *r0 = l;
1263b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
1273b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #  endif
1283b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #  if defined(SIXTY_FOUR_BIT) || defined(SIXTY_FOUR_BIT_LONG)
bn_GF2m_mul_1x1(BN_ULONG * r1,BN_ULONG * r0,const BN_ULONG a,const BN_ULONG b)1296f9291ceSJung-uk Kim static void bn_GF2m_mul_1x1(BN_ULONG *r1, BN_ULONG *r0, const BN_ULONG a,
1306f9291ceSJung-uk Kim                             const BN_ULONG b)
1313b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
1323b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     register BN_ULONG h, l, s;
1333b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_ULONG tab[16], top3b = a >> 61;
1343b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     register BN_ULONG a1, a2, a4, a8;
1353b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
1366f9291ceSJung-uk Kim     a1 = a & (0x1FFFFFFFFFFFFFFFULL);
1376f9291ceSJung-uk Kim     a2 = a1 << 1;
1386f9291ceSJung-uk Kim     a4 = a2 << 1;
1396f9291ceSJung-uk Kim     a8 = a4 << 1;
1403b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
1416f9291ceSJung-uk Kim     tab[0] = 0;
1426f9291ceSJung-uk Kim     tab[1] = a1;
1436f9291ceSJung-uk Kim     tab[2] = a2;
1446f9291ceSJung-uk Kim     tab[3] = a1 ^ a2;
1456f9291ceSJung-uk Kim     tab[4] = a4;
1466f9291ceSJung-uk Kim     tab[5] = a1 ^ a4;
1476f9291ceSJung-uk Kim     tab[6] = a2 ^ a4;
1486f9291ceSJung-uk Kim     tab[7] = a1 ^ a2 ^ a4;
1496f9291ceSJung-uk Kim     tab[8] = a8;
1506f9291ceSJung-uk Kim     tab[9] = a1 ^ a8;
1516f9291ceSJung-uk Kim     tab[10] = a2 ^ a8;
1526f9291ceSJung-uk Kim     tab[11] = a1 ^ a2 ^ a8;
1536f9291ceSJung-uk Kim     tab[12] = a4 ^ a8;
1546f9291ceSJung-uk Kim     tab[13] = a1 ^ a4 ^ a8;
1556f9291ceSJung-uk Kim     tab[14] = a2 ^ a4 ^ a8;
1566f9291ceSJung-uk Kim     tab[15] = a1 ^ a2 ^ a4 ^ a8;
1573b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
1586f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b & 0xF];
1596f9291ceSJung-uk Kim     l = s;
1606f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 4 & 0xF];
1616f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 4;
1626f9291ceSJung-uk Kim     h = s >> 60;
1636f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 8 & 0xF];
1646f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 8;
1656f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 56;
1666f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 12 & 0xF];
1676f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 12;
1686f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 52;
1696f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 16 & 0xF];
1706f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 16;
1716f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 48;
1726f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 20 & 0xF];
1736f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 20;
1746f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 44;
1756f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 24 & 0xF];
1766f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 24;
1776f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 40;
1786f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 28 & 0xF];
1796f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 28;
1806f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 36;
1816f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 32 & 0xF];
1826f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 32;
1836f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 32;
1846f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 36 & 0xF];
1856f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 36;
1866f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 28;
1876f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 40 & 0xF];
1886f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 40;
1896f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 24;
1906f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 44 & 0xF];
1916f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 44;
1926f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 20;
1936f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 48 & 0xF];
1946f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 48;
1956f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 16;
1966f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 52 & 0xF];
1976f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 52;
1986f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 12;
1996f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 56 & 0xF];
2006f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 56;
2016f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 8;
2026f9291ceSJung-uk Kim     s = tab[b >> 60];
2036f9291ceSJung-uk Kim     l ^= s << 60;
2046f9291ceSJung-uk Kim     h ^= s >> 4;
2053b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2063b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     /* compensate for the top three bits of a */
2073b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2086f9291ceSJung-uk Kim     if (top3b & 01) {
2096f9291ceSJung-uk Kim         l ^= b << 61;
2106f9291ceSJung-uk Kim         h ^= b >> 3;
2116f9291ceSJung-uk Kim     }
2126f9291ceSJung-uk Kim     if (top3b & 02) {
2136f9291ceSJung-uk Kim         l ^= b << 62;
2146f9291ceSJung-uk Kim         h ^= b >> 2;
2156f9291ceSJung-uk Kim     }
2166f9291ceSJung-uk Kim     if (top3b & 04) {
2176f9291ceSJung-uk Kim         l ^= b << 63;
2186f9291ceSJung-uk Kim         h ^= b >> 1;
2196f9291ceSJung-uk Kim     }
2203b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2216f9291ceSJung-uk Kim     *r1 = h;
2226f9291ceSJung-uk Kim     *r0 = l;
2233b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
2243b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen #  endif
2253b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2266f9291ceSJung-uk Kim /*
2276f9291ceSJung-uk Kim  * Product of two polynomials a, b each with degree < 2 * BN_BITS2 - 1,
2286f9291ceSJung-uk Kim  * result is a polynomial r with degree < 4 * BN_BITS2 - 1 The caller MUST
2296f9291ceSJung-uk Kim  * ensure that the variables have the right amount of space allocated.
2303b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
bn_GF2m_mul_2x2(BN_ULONG * r,const BN_ULONG a1,const BN_ULONG a0,const BN_ULONG b1,const BN_ULONG b0)2316f9291ceSJung-uk Kim static void bn_GF2m_mul_2x2(BN_ULONG *r, const BN_ULONG a1, const BN_ULONG a0,
2326f9291ceSJung-uk Kim                             const BN_ULONG b1, const BN_ULONG b0)
2333b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
2343b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_ULONG m1, m0;
2353b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     /* r[3] = h1, r[2] = h0; r[1] = l1; r[0] = l0 */
2363b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_GF2m_mul_1x1(r + 3, r + 2, a1, b1);
2373b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_GF2m_mul_1x1(r + 1, r, a0, b0);
2383b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_GF2m_mul_1x1(&m1, &m0, a0 ^ a1, b0 ^ b1);
2393b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     /* Correction on m1 ^= l1 ^ h1; m0 ^= l0 ^ h0; */
2403b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     r[2] ^= m1 ^ r[1] ^ r[3];   /* h0 ^= m1 ^ l1 ^ h1; */
2413b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     r[1] = r[3] ^ r[2] ^ r[0] ^ m1 ^ m0; /* l1 ^= l0 ^ h0 ^ m0; */
2423b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
2431f13597dSJung-uk Kim # else
2446f9291ceSJung-uk Kim void bn_GF2m_mul_2x2(BN_ULONG *r, BN_ULONG a1, BN_ULONG a0, BN_ULONG b1,
2456f9291ceSJung-uk Kim                      BN_ULONG b0);
2461f13597dSJung-uk Kim # endif
2473b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2486f9291ceSJung-uk Kim /*
2496f9291ceSJung-uk Kim  * Add polynomials a and b and store result in r; r could be a or b, a and b
2503b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  * could be equal; r is the bitwise XOR of a and b.
2513b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_add(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * b)2523b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen int BN_GF2m_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
2533b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
2543b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int i;
2553b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     const BIGNUM *at, *bt;
2563b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2573b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
2583b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(b);
2593b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2606f9291ceSJung-uk Kim     if (a->top < b->top) {
2616f9291ceSJung-uk Kim         at = b;
2626f9291ceSJung-uk Kim         bt = a;
2636f9291ceSJung-uk Kim     } else {
2646f9291ceSJung-uk Kim         at = a;
2656f9291ceSJung-uk Kim         bt = b;
2666f9291ceSJung-uk Kim     }
2673b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2686a599222SSimon L. B. Nielsen     if (bn_wexpand(r, at->top) == NULL)
2696a599222SSimon L. B. Nielsen         return 0;
2703b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2716f9291ceSJung-uk Kim     for (i = 0; i < bt->top; i++) {
2723b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         r->d[i] = at->d[i] ^ bt->d[i];
2733b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
2746f9291ceSJung-uk Kim     for (; i < at->top; i++) {
2753b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         r->d[i] = at->d[i];
2763b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
2773b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2783b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     r->top = at->top;
2793b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_correct_top(r);
2803b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2813b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return 1;
2823b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
2833b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2846f9291ceSJung-uk Kim /*-
2856f9291ceSJung-uk Kim  * Some functions allow for representation of the irreducible polynomials
2863b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  * as an int[], say p.  The irreducible f(t) is then of the form:
2873b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  *     t^p[0] + t^p[1] + ... + t^p[k]
2883b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  * where m = p[0] > p[1] > ... > p[k] = 0.
2893b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
2903b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2913b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen /* Performs modular reduction of a and store result in r.  r could be a. */
BN_GF2m_mod_arr(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const int p[])2921f13597dSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const int p[])
2933b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
2943b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int j, k;
2953b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int n, dN, d0, d1;
2963b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_ULONG zz, *z;
2973b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
2983b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
2993b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
300b077aed3SPierre Pronchery     if (p[0] == 0) {
3013b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         /* reduction mod 1 => return 0 */
3023b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         BN_zero(r);
3033b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         return 1;
3043b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
3053b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3066f9291ceSJung-uk Kim     /*
3076f9291ceSJung-uk Kim      * Since the algorithm does reduction in the r value, if a != r, copy the
3086f9291ceSJung-uk Kim      * contents of a into r so we can do reduction in r.
3093b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen      */
3106f9291ceSJung-uk Kim     if (a != r) {
3116f9291ceSJung-uk Kim         if (!bn_wexpand(r, a->top))
3126f9291ceSJung-uk Kim             return 0;
3136f9291ceSJung-uk Kim         for (j = 0; j < a->top; j++) {
3143b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             r->d[j] = a->d[j];
3153b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
3163b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         r->top = a->top;
3173b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
3183b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     z = r->d;
3193b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3203b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     /* start reduction */
3213b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     dN = p[0] / BN_BITS2;
3226f9291ceSJung-uk Kim     for (j = r->top - 1; j > dN;) {
3233b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         zz = z[j];
3246f9291ceSJung-uk Kim         if (z[j] == 0) {
3256f9291ceSJung-uk Kim             j--;
3266f9291ceSJung-uk Kim             continue;
3276f9291ceSJung-uk Kim         }
3283b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         z[j] = 0;
3293b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3306f9291ceSJung-uk Kim         for (k = 1; p[k] != 0; k++) {
3313b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             /* reducing component t^p[k] */
3323b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             n = p[0] - p[k];
3336f9291ceSJung-uk Kim             d0 = n % BN_BITS2;
3346f9291ceSJung-uk Kim             d1 = BN_BITS2 - d0;
3353b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             n /= BN_BITS2;
3363b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             z[j - n] ^= (zz >> d0);
3376f9291ceSJung-uk Kim             if (d0)
3386f9291ceSJung-uk Kim                 z[j - n - 1] ^= (zz << d1);
3393b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
3403b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3413b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         /* reducing component t^0 */
3423b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         n = dN;
3433b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         d0 = p[0] % BN_BITS2;
3443b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         d1 = BN_BITS2 - d0;
3453b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         z[j - n] ^= (zz >> d0);
3466f9291ceSJung-uk Kim         if (d0)
3476f9291ceSJung-uk Kim             z[j - n - 1] ^= (zz << d1);
3483b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
3493b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3503b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     /* final round of reduction */
3516f9291ceSJung-uk Kim     while (j == dN) {
3523b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3533b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         d0 = p[0] % BN_BITS2;
3543b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         zz = z[dN] >> d0;
3556f9291ceSJung-uk Kim         if (zz == 0)
3566f9291ceSJung-uk Kim             break;
3573b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         d1 = BN_BITS2 - d0;
3583b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
359db522d3aSSimon L. B. Nielsen         /* clear up the top d1 bits */
360db522d3aSSimon L. B. Nielsen         if (d0)
361db522d3aSSimon L. B. Nielsen             z[dN] = (z[dN] << d1) >> d1;
362db522d3aSSimon L. B. Nielsen         else
363db522d3aSSimon L. B. Nielsen             z[dN] = 0;
3643b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         z[0] ^= zz;             /* reduction t^0 component */
3653b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3666f9291ceSJung-uk Kim         for (k = 1; p[k] != 0; k++) {
3673b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             BN_ULONG tmp_ulong;
3683b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3693b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             /* reducing component t^p[k] */
3703b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             n = p[k] / BN_BITS2;
3713b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             d0 = p[k] % BN_BITS2;
3723b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             d1 = BN_BITS2 - d0;
3733b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             z[n] ^= (zz << d0);
3747bded2dbSJung-uk Kim             if (d0 && (tmp_ulong = zz >> d1))
3753b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen                 z[n + 1] ^= tmp_ulong;
3763b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
3773b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3783b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
3793b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3803b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_correct_top(r);
3813b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return 1;
3823b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
3833b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
3846f9291ceSJung-uk Kim /*
3856f9291ceSJung-uk Kim  * Performs modular reduction of a by p and store result in r.  r could be a.
3863b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  * This function calls down to the BN_GF2m_mod_arr implementation; this wrapper
3873b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  * function is only provided for convenience; for best performance, use the
3883b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  * BN_GF2m_mod_arr function.
3893b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * p)3903b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen int BN_GF2m_mod(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p)
3913b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
3923b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
3931f13597dSJung-uk Kim     int arr[6];
3943b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
3953b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(p);
396e71b7053SJung-uk Kim     ret = BN_GF2m_poly2arr(p, arr, OSSL_NELEM(arr));
397e71b7053SJung-uk Kim     if (!ret || ret > (int)OSSL_NELEM(arr)) {
398b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, BN_R_INVALID_LENGTH);
3991f13597dSJung-uk Kim         return 0;
4003b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
4013b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_mod_arr(r, a, arr);
4023b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
4033b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
4043b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
4053b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4066f9291ceSJung-uk Kim /*
4076f9291ceSJung-uk Kim  * Compute the product of two polynomials a and b, reduce modulo p, and store
4083b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  * the result in r.  r could be a or b; a could be b.
4093b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_mul_arr(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * b,const int p[],BN_CTX * ctx)4106f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_mul_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
4116f9291ceSJung-uk Kim                         const int p[], BN_CTX *ctx)
4123b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
4133b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int zlen, i, j, k, ret = 0;
4143b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BIGNUM *s;
4153b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_ULONG x1, x0, y1, y0, zz[4];
4163b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4173b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
4183b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(b);
4193b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4206f9291ceSJung-uk Kim     if (a == b) {
4213b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         return BN_GF2m_mod_sqr_arr(r, a, p, ctx);
4223b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
4233b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4243b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_start(ctx);
4256f9291ceSJung-uk Kim     if ((s = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
4266f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
4273b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4283b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     zlen = a->top + b->top + 4;
4296f9291ceSJung-uk Kim     if (!bn_wexpand(s, zlen))
4306f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
4313b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     s->top = zlen;
4323b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4336f9291ceSJung-uk Kim     for (i = 0; i < zlen; i++)
4346f9291ceSJung-uk Kim         s->d[i] = 0;
4353b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4366f9291ceSJung-uk Kim     for (j = 0; j < b->top; j += 2) {
4373b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         y0 = b->d[j];
4383b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         y1 = ((j + 1) == b->top) ? 0 : b->d[j + 1];
4396f9291ceSJung-uk Kim         for (i = 0; i < a->top; i += 2) {
4403b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             x0 = a->d[i];
4413b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             x1 = ((i + 1) == a->top) ? 0 : a->d[i + 1];
4423b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             bn_GF2m_mul_2x2(zz, x1, x0, y1, y0);
4436f9291ceSJung-uk Kim             for (k = 0; k < 4; k++)
4446f9291ceSJung-uk Kim                 s->d[i + j + k] ^= zz[k];
4453b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
4463b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
4473b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4483b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_correct_top(s);
4493b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     if (BN_GF2m_mod_arr(r, s, p))
4503b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         ret = 1;
4513b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
4523b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4533b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
4543b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_end(ctx);
4553b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
4563b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
4573b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4586f9291ceSJung-uk Kim /*
4596f9291ceSJung-uk Kim  * Compute the product of two polynomials a and b, reduce modulo p, and store
4606f9291ceSJung-uk Kim  * the result in r.  r could be a or b; a could equal b. This function calls
4616f9291ceSJung-uk Kim  * down to the BN_GF2m_mod_mul_arr implementation; this wrapper function is
4626f9291ceSJung-uk Kim  * only provided for convenience; for best performance, use the
4633b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  * BN_GF2m_mod_mul_arr function.
4643b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_mul(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * b,const BIGNUM * p,BN_CTX * ctx)4656f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
4666f9291ceSJung-uk Kim                     const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
4673b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
4683b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
4691f13597dSJung-uk Kim     const int max = BN_num_bits(p) + 1;
470b077aed3SPierre Pronchery     int *arr;
471b077aed3SPierre Pronchery 
4723b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
4733b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(b);
4743b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(p);
475b077aed3SPierre Pronchery 
476b077aed3SPierre Pronchery     arr = OPENSSL_malloc(sizeof(*arr) * max);
477b077aed3SPierre Pronchery     if (arr == NULL) {
478b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
479b077aed3SPierre Pronchery         return 0;
480b077aed3SPierre Pronchery     }
4813b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_poly2arr(p, arr, max);
4826f9291ceSJung-uk Kim     if (!ret || ret > max) {
483b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, BN_R_INVALID_LENGTH);
4843b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         goto err;
4853b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
4863b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_mod_mul_arr(r, a, b, arr, ctx);
4873b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
4883b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
4896f9291ceSJung-uk Kim     OPENSSL_free(arr);
4903b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
4913b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
4923b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
4933b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen /* Square a, reduce the result mod p, and store it in a.  r could be a. */
BN_GF2m_mod_sqr_arr(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const int p[],BN_CTX * ctx)4946f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_sqr_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const int p[],
4956f9291ceSJung-uk Kim                         BN_CTX *ctx)
4963b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
4973b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int i, ret = 0;
4983b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BIGNUM *s;
4993b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5003b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
5013b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_start(ctx);
5026f9291ceSJung-uk Kim     if ((s = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
50380815a77SJung-uk Kim         goto err;
5046f9291ceSJung-uk Kim     if (!bn_wexpand(s, 2 * a->top))
5056f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
5063b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5076f9291ceSJung-uk Kim     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
5083b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         s->d[2 * i + 1] = SQR1(a->d[i]);
5093b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         s->d[2 * i] = SQR0(a->d[i]);
5103b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
5113b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5123b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     s->top = 2 * a->top;
5133b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_correct_top(s);
5146f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod_arr(r, s, p))
5156f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
5163b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
5173b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = 1;
5183b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
5193b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_end(ctx);
5203b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
5213b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
5223b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5236f9291ceSJung-uk Kim /*
5246f9291ceSJung-uk Kim  * Square a, reduce the result mod p, and store it in a.  r could be a. This
5256f9291ceSJung-uk Kim  * function calls down to the BN_GF2m_mod_sqr_arr implementation; this
5266f9291ceSJung-uk Kim  * wrapper function is only provided for convenience; for best performance,
5276f9291ceSJung-uk Kim  * use the BN_GF2m_mod_sqr_arr function.
5283b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_sqr(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * p,BN_CTX * ctx)5293b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen int BN_GF2m_mod_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
5303b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
5313b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
5321f13597dSJung-uk Kim     const int max = BN_num_bits(p) + 1;
533b077aed3SPierre Pronchery     int *arr;
5343b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5353b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
5363b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(p);
537b077aed3SPierre Pronchery 
538b077aed3SPierre Pronchery     arr = OPENSSL_malloc(sizeof(*arr) * max);
539b077aed3SPierre Pronchery     if (arr == NULL) {
540b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
541b077aed3SPierre Pronchery         return 0;
542b077aed3SPierre Pronchery     }
5433b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_poly2arr(p, arr, max);
5446f9291ceSJung-uk Kim     if (!ret || ret > max) {
545b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, BN_R_INVALID_LENGTH);
5463b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         goto err;
5473b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
5483b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_mod_sqr_arr(r, a, arr, ctx);
5493b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
5503b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
5516f9291ceSJung-uk Kim     OPENSSL_free(arr);
5523b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
5533b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
5543b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5556f9291ceSJung-uk Kim /*
5566f9291ceSJung-uk Kim  * Invert a, reduce modulo p, and store the result in r. r could be a. Uses
5576f9291ceSJung-uk Kim  * Modified Almost Inverse Algorithm (Algorithm 10) from Hankerson, D.,
5586f9291ceSJung-uk Kim  * Hernandez, J.L., and Menezes, A.  "Software Implementation of Elliptic
5596f9291ceSJung-uk Kim  * Curve Cryptography Over Binary Fields".
5603b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_inv_vartime(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * p,BN_CTX * ctx)561e71b7053SJung-uk Kim static int BN_GF2m_mod_inv_vartime(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
562e71b7053SJung-uk Kim                                    const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
5633b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
5641f13597dSJung-uk Kim     BIGNUM *b, *c = NULL, *u = NULL, *v = NULL, *tmp;
5653b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
5663b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5673b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
5683b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(p);
5693b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5703b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_start(ctx);
5713b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
572e71b7053SJung-uk Kim     b = BN_CTX_get(ctx);
573e71b7053SJung-uk Kim     c = BN_CTX_get(ctx);
574e71b7053SJung-uk Kim     u = BN_CTX_get(ctx);
575e71b7053SJung-uk Kim     v = BN_CTX_get(ctx);
576e71b7053SJung-uk Kim     if (v == NULL)
5776f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
5783b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5796f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod(u, a, p))
5806f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
5816f9291ceSJung-uk Kim     if (BN_is_zero(u))
5826f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
5833b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
5846f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_copy(v, p))
5856f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
5861f13597dSJung-uk Kim # if 0
5876f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_one(b))
5886f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
5891f13597dSJung-uk Kim 
5906f9291ceSJung-uk Kim     while (1) {
5916f9291ceSJung-uk Kim         while (!BN_is_odd(u)) {
5926f9291ceSJung-uk Kim             if (BN_is_zero(u))
5936f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
5946f9291ceSJung-uk Kim             if (!BN_rshift1(u, u))
5956f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
5966f9291ceSJung-uk Kim             if (BN_is_odd(b)) {
5976f9291ceSJung-uk Kim                 if (!BN_GF2m_add(b, b, p))
5986f9291ceSJung-uk Kim                     goto err;
5993b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             }
6006f9291ceSJung-uk Kim             if (!BN_rshift1(b, b))
6016f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
6023b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
6033b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
6046f9291ceSJung-uk Kim         if (BN_abs_is_word(u, 1))
6056f9291ceSJung-uk Kim             break;
6063b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
6076f9291ceSJung-uk Kim         if (BN_num_bits(u) < BN_num_bits(v)) {
6086f9291ceSJung-uk Kim             tmp = u;
6096f9291ceSJung-uk Kim             u = v;
6106f9291ceSJung-uk Kim             v = tmp;
6116f9291ceSJung-uk Kim             tmp = b;
6126f9291ceSJung-uk Kim             b = c;
6136f9291ceSJung-uk Kim             c = tmp;
6143b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
6153b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
6166f9291ceSJung-uk Kim         if (!BN_GF2m_add(u, u, v))
6176f9291ceSJung-uk Kim             goto err;
6186f9291ceSJung-uk Kim         if (!BN_GF2m_add(b, b, c))
6196f9291ceSJung-uk Kim             goto err;
6203b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
6211f13597dSJung-uk Kim # else
6221f13597dSJung-uk Kim     {
623ed6b93beSJung-uk Kim         int i;
624ed6b93beSJung-uk Kim         int ubits = BN_num_bits(u);
625ed6b93beSJung-uk Kim         int vbits = BN_num_bits(v); /* v is copy of p */
626ed6b93beSJung-uk Kim         int top = p->top;
6271f13597dSJung-uk Kim         BN_ULONG *udp, *bdp, *vdp, *cdp;
6283b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
62980815a77SJung-uk Kim         if (!bn_wexpand(u, top))
63080815a77SJung-uk Kim             goto err;
6316f9291ceSJung-uk Kim         udp = u->d;
6326f9291ceSJung-uk Kim         for (i = u->top; i < top; i++)
6336f9291ceSJung-uk Kim             udp[i] = 0;
6341f13597dSJung-uk Kim         u->top = top;
63580815a77SJung-uk Kim         if (!bn_wexpand(b, top))
63680815a77SJung-uk Kim           goto err;
6376f9291ceSJung-uk Kim         bdp = b->d;
6381f13597dSJung-uk Kim         bdp[0] = 1;
6396f9291ceSJung-uk Kim         for (i = 1; i < top; i++)
6406f9291ceSJung-uk Kim             bdp[i] = 0;
6411f13597dSJung-uk Kim         b->top = top;
64280815a77SJung-uk Kim         if (!bn_wexpand(c, top))
64380815a77SJung-uk Kim           goto err;
6446f9291ceSJung-uk Kim         cdp = c->d;
6456f9291ceSJung-uk Kim         for (i = 0; i < top; i++)
6466f9291ceSJung-uk Kim             cdp[i] = 0;
6471f13597dSJung-uk Kim         c->top = top;
6486f9291ceSJung-uk Kim         vdp = v->d;             /* It pays off to "cache" *->d pointers,
6496f9291ceSJung-uk Kim                                  * because it allows optimizer to be more
6506f9291ceSJung-uk Kim                                  * aggressive. But we don't have to "cache"
6516f9291ceSJung-uk Kim                                  * p->d, because *p is declared 'const'... */
6526f9291ceSJung-uk Kim         while (1) {
6536f9291ceSJung-uk Kim             while (ubits && !(udp[0] & 1)) {
6541f13597dSJung-uk Kim                 BN_ULONG u0, u1, b0, b1, mask;
6551f13597dSJung-uk Kim 
6561f13597dSJung-uk Kim                 u0 = udp[0];
6571f13597dSJung-uk Kim                 b0 = bdp[0];
6581f13597dSJung-uk Kim                 mask = (BN_ULONG)0 - (b0 & 1);
6591f13597dSJung-uk Kim                 b0 ^= p->d[0] & mask;
6606f9291ceSJung-uk Kim                 for (i = 0; i < top - 1; i++) {
6611f13597dSJung-uk Kim                     u1 = udp[i + 1];
6621f13597dSJung-uk Kim                     udp[i] = ((u0 >> 1) | (u1 << (BN_BITS2 - 1))) & BN_MASK2;
6631f13597dSJung-uk Kim                     u0 = u1;
6641f13597dSJung-uk Kim                     b1 = bdp[i + 1] ^ (p->d[i + 1] & mask);
6651f13597dSJung-uk Kim                     bdp[i] = ((b0 >> 1) | (b1 << (BN_BITS2 - 1))) & BN_MASK2;
6661f13597dSJung-uk Kim                     b0 = b1;
6671f13597dSJung-uk Kim                 }
6681f13597dSJung-uk Kim                 udp[i] = u0 >> 1;
6691f13597dSJung-uk Kim                 bdp[i] = b0 >> 1;
6701f13597dSJung-uk Kim                 ubits--;
6711f13597dSJung-uk Kim             }
6721f13597dSJung-uk Kim 
673ed6b93beSJung-uk Kim             if (ubits <= BN_BITS2) {
674ed6b93beSJung-uk Kim                 if (udp[0] == 0) /* poly was reducible */
675ed6b93beSJung-uk Kim                     goto err;
676ed6b93beSJung-uk Kim                 if (udp[0] == 1)
6776f9291ceSJung-uk Kim                     break;
678ed6b93beSJung-uk Kim             }
6791f13597dSJung-uk Kim 
6806f9291ceSJung-uk Kim             if (ubits < vbits) {
6816f9291ceSJung-uk Kim                 i = ubits;
6826f9291ceSJung-uk Kim                 ubits = vbits;
6836f9291ceSJung-uk Kim                 vbits = i;
6846f9291ceSJung-uk Kim                 tmp = u;
6856f9291ceSJung-uk Kim                 u = v;
6866f9291ceSJung-uk Kim                 v = tmp;
6876f9291ceSJung-uk Kim                 tmp = b;
6886f9291ceSJung-uk Kim                 b = c;
6896f9291ceSJung-uk Kim                 c = tmp;
6906f9291ceSJung-uk Kim                 udp = vdp;
6916f9291ceSJung-uk Kim                 vdp = v->d;
6926f9291ceSJung-uk Kim                 bdp = cdp;
6936f9291ceSJung-uk Kim                 cdp = c->d;
6941f13597dSJung-uk Kim             }
6956f9291ceSJung-uk Kim             for (i = 0; i < top; i++) {
6961f13597dSJung-uk Kim                 udp[i] ^= vdp[i];
6971f13597dSJung-uk Kim                 bdp[i] ^= cdp[i];
6981f13597dSJung-uk Kim             }
6996f9291ceSJung-uk Kim             if (ubits == vbits) {
7001f13597dSJung-uk Kim                 BN_ULONG ul;
7011f13597dSJung-uk Kim                 int utop = (ubits - 1) / BN_BITS2;
7021f13597dSJung-uk Kim 
7036f9291ceSJung-uk Kim                 while ((ul = udp[utop]) == 0 && utop)
7046f9291ceSJung-uk Kim                     utop--;
7051f13597dSJung-uk Kim                 ubits = utop * BN_BITS2 + BN_num_bits_word(ul);
7061f13597dSJung-uk Kim             }
7071f13597dSJung-uk Kim         }
7081f13597dSJung-uk Kim         bn_correct_top(b);
7091f13597dSJung-uk Kim     }
7101f13597dSJung-uk Kim # endif
7113b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
7126f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_copy(r, b))
7136f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
7143b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
7153b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = 1;
7163b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
7173b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
718b077aed3SPierre Pronchery # ifdef BN_DEBUG
719b077aed3SPierre Pronchery     /* BN_CTX_end would complain about the expanded form */
7201f13597dSJung-uk Kim     bn_correct_top(c);
7211f13597dSJung-uk Kim     bn_correct_top(u);
7221f13597dSJung-uk Kim     bn_correct_top(v);
7231f13597dSJung-uk Kim # endif
7243b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_end(ctx);
7253b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
7263b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
7273b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
728e71b7053SJung-uk Kim /*-
729e71b7053SJung-uk Kim  * Wrapper for BN_GF2m_mod_inv_vartime that blinds the input before calling.
730e71b7053SJung-uk Kim  * This is not constant time.
731e71b7053SJung-uk Kim  * But it does eliminate first order deduction on the input.
732e71b7053SJung-uk Kim  */
BN_GF2m_mod_inv(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * p,BN_CTX * ctx)733e71b7053SJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_inv(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
734e71b7053SJung-uk Kim {
735e71b7053SJung-uk Kim     BIGNUM *b = NULL;
736e71b7053SJung-uk Kim     int ret = 0;
737e0c4386eSCy Schubert     int numbits;
738e71b7053SJung-uk Kim 
739e71b7053SJung-uk Kim     BN_CTX_start(ctx);
740e71b7053SJung-uk Kim     if ((b = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
741e71b7053SJung-uk Kim         goto err;
742e71b7053SJung-uk Kim 
743e0c4386eSCy Schubert     /* Fail on a non-sensical input p value */
744e0c4386eSCy Schubert     numbits = BN_num_bits(p);
745e0c4386eSCy Schubert     if (numbits <= 1)
746e0c4386eSCy Schubert         goto err;
747e0c4386eSCy Schubert 
748e71b7053SJung-uk Kim     /* generate blinding value */
749e71b7053SJung-uk Kim     do {
750e0c4386eSCy Schubert         if (!BN_priv_rand_ex(b, numbits - 1,
751b077aed3SPierre Pronchery                              BN_RAND_TOP_ANY, BN_RAND_BOTTOM_ANY, 0, ctx))
752e71b7053SJung-uk Kim             goto err;
753e71b7053SJung-uk Kim     } while (BN_is_zero(b));
754e71b7053SJung-uk Kim 
755e71b7053SJung-uk Kim     /* r := a * b */
756e71b7053SJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod_mul(r, a, b, p, ctx))
757e71b7053SJung-uk Kim         goto err;
758e71b7053SJung-uk Kim 
759e71b7053SJung-uk Kim     /* r := 1/(a * b) */
760e71b7053SJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod_inv_vartime(r, r, p, ctx))
761e71b7053SJung-uk Kim         goto err;
762e71b7053SJung-uk Kim 
763e71b7053SJung-uk Kim     /* r := b/(a * b) = 1/a */
764e71b7053SJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod_mul(r, r, b, p, ctx))
765e71b7053SJung-uk Kim         goto err;
766e71b7053SJung-uk Kim 
767e71b7053SJung-uk Kim     ret = 1;
768e71b7053SJung-uk Kim 
769e71b7053SJung-uk Kim  err:
770e71b7053SJung-uk Kim     BN_CTX_end(ctx);
771e71b7053SJung-uk Kim     return ret;
772e71b7053SJung-uk Kim }
773e71b7053SJung-uk Kim 
7746f9291ceSJung-uk Kim /*
7756f9291ceSJung-uk Kim  * Invert xx, reduce modulo p, and store the result in r. r could be xx.
7766f9291ceSJung-uk Kim  * This function calls down to the BN_GF2m_mod_inv implementation; this
7776f9291ceSJung-uk Kim  * wrapper function is only provided for convenience; for best performance,
7786f9291ceSJung-uk Kim  * use the BN_GF2m_mod_inv function.
7793b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_inv_arr(BIGNUM * r,const BIGNUM * xx,const int p[],BN_CTX * ctx)7806f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_inv_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *xx, const int p[],
7816f9291ceSJung-uk Kim                         BN_CTX *ctx)
7823b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
7833b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BIGNUM *field;
7843b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
7853b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
7863b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(xx);
7873b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_start(ctx);
7886f9291ceSJung-uk Kim     if ((field = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
7896f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
7906f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_arr2poly(p, field))
7916f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
7923b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
7933b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_mod_inv(r, xx, field, ctx);
7943b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
7953b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
7963b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
7973b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_end(ctx);
7983b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
7993b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
8003b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8016f9291ceSJung-uk Kim /*
8026f9291ceSJung-uk Kim  * Divide y by x, reduce modulo p, and store the result in r. r could be x
8033b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  * or y, x could equal y.
8043b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_div(BIGNUM * r,const BIGNUM * y,const BIGNUM * x,const BIGNUM * p,BN_CTX * ctx)8056f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_div(BIGNUM *r, const BIGNUM *y, const BIGNUM *x,
8066f9291ceSJung-uk Kim                     const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
8073b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
8083b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BIGNUM *xinv = NULL;
8093b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
8103b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8113b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(y);
8123b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(x);
8133b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(p);
8143b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8153b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_start(ctx);
8163b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     xinv = BN_CTX_get(ctx);
8176f9291ceSJung-uk Kim     if (xinv == NULL)
8186f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
8193b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8206f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod_inv(xinv, x, p, ctx))
8216f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
8226f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod_mul(r, y, xinv, p, ctx))
8236f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
8243b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
8253b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = 1;
8263b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8273b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
8283b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_end(ctx);
8293b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
8303b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
8313b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8326f9291ceSJung-uk Kim /*
8336f9291ceSJung-uk Kim  * Divide yy by xx, reduce modulo p, and store the result in r. r could be xx
8346f9291ceSJung-uk Kim  * * or yy, xx could equal yy. This function calls down to the
8356f9291ceSJung-uk Kim  * BN_GF2m_mod_div implementation; this wrapper function is only provided for
8366f9291ceSJung-uk Kim  * convenience; for best performance, use the BN_GF2m_mod_div function.
8373b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_div_arr(BIGNUM * r,const BIGNUM * yy,const BIGNUM * xx,const int p[],BN_CTX * ctx)8386f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_div_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *yy, const BIGNUM *xx,
8396f9291ceSJung-uk Kim                         const int p[], BN_CTX *ctx)
8403b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
8413b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BIGNUM *field;
8423b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
8433b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8443b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(yy);
8453b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(xx);
8463b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8473b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_start(ctx);
8486f9291ceSJung-uk Kim     if ((field = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
8496f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
8506f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_arr2poly(p, field))
8516f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
8523b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8533b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_mod_div(r, yy, xx, field, ctx);
8543b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
8553b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8563b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
8573b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_end(ctx);
8583b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
8593b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
8603b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8616f9291ceSJung-uk Kim /*
8626f9291ceSJung-uk Kim  * Compute the bth power of a, reduce modulo p, and store the result in r.  r
8636f9291ceSJung-uk Kim  * could be a. Uses simple square-and-multiply algorithm A.5.1 from IEEE
8646f9291ceSJung-uk Kim  * P1363.
8653b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_exp_arr(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * b,const int p[],BN_CTX * ctx)8666f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_exp_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
8676f9291ceSJung-uk Kim                         const int p[], BN_CTX *ctx)
8683b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
8693b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0, i, n;
8703b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BIGNUM *u;
8713b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8723b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
8733b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(b);
8743b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8753b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     if (BN_is_zero(b))
876e71b7053SJung-uk Kim         return BN_one(r);
8773b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8783b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     if (BN_abs_is_word(b, 1))
8793b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         return (BN_copy(r, a) != NULL);
8803b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8813b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_start(ctx);
8826f9291ceSJung-uk Kim     if ((u = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
8836f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
8843b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8856f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod_arr(u, a, p))
8866f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
8873b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
8883b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     n = BN_num_bits(b) - 1;
8896f9291ceSJung-uk Kim     for (i = n - 1; i >= 0; i--) {
8906f9291ceSJung-uk Kim         if (!BN_GF2m_mod_sqr_arr(u, u, p, ctx))
8916f9291ceSJung-uk Kim             goto err;
8926f9291ceSJung-uk Kim         if (BN_is_bit_set(b, i)) {
8936f9291ceSJung-uk Kim             if (!BN_GF2m_mod_mul_arr(u, u, a, p, ctx))
8946f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
8953b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
8963b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
8976f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_copy(r, u))
8986f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
8993b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
9003b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = 1;
9013b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
9023b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_end(ctx);
9033b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
9043b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
9053b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
9066f9291ceSJung-uk Kim /*
9076f9291ceSJung-uk Kim  * Compute the bth power of a, reduce modulo p, and store the result in r.  r
9086f9291ceSJung-uk Kim  * could be a. This function calls down to the BN_GF2m_mod_exp_arr
9096f9291ceSJung-uk Kim  * implementation; this wrapper function is only provided for convenience;
9106f9291ceSJung-uk Kim  * for best performance, use the BN_GF2m_mod_exp_arr function.
9113b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_exp(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * b,const BIGNUM * p,BN_CTX * ctx)9126f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
9136f9291ceSJung-uk Kim                     const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
9143b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
9153b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
9161f13597dSJung-uk Kim     const int max = BN_num_bits(p) + 1;
917b077aed3SPierre Pronchery     int *arr;
918b077aed3SPierre Pronchery 
9193b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
9203b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(b);
9213b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(p);
922b077aed3SPierre Pronchery 
923b077aed3SPierre Pronchery     arr = OPENSSL_malloc(sizeof(*arr) * max);
924b077aed3SPierre Pronchery     if (arr == NULL) {
925b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
926b077aed3SPierre Pronchery         return 0;
927b077aed3SPierre Pronchery     }
9283b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_poly2arr(p, arr, max);
9296f9291ceSJung-uk Kim     if (!ret || ret > max) {
930b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, BN_R_INVALID_LENGTH);
9313b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         goto err;
9323b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
9333b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_mod_exp_arr(r, a, b, arr, ctx);
9343b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
9353b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
9366f9291ceSJung-uk Kim     OPENSSL_free(arr);
9373b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
9383b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
9393b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
9406f9291ceSJung-uk Kim /*
9416f9291ceSJung-uk Kim  * Compute the square root of a, reduce modulo p, and store the result in r.
9426f9291ceSJung-uk Kim  * r could be a. Uses exponentiation as in algorithm A.4.1 from IEEE P1363.
9433b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_sqrt_arr(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const int p[],BN_CTX * ctx)9446f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_sqrt_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const int p[],
9456f9291ceSJung-uk Kim                          BN_CTX *ctx)
9463b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
9473b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
9483b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BIGNUM *u;
9493b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
9503b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
9513b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
952b077aed3SPierre Pronchery     if (p[0] == 0) {
9533b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         /* reduction mod 1 => return 0 */
9543b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         BN_zero(r);
9553b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         return 1;
9563b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
9573b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
9583b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_start(ctx);
9596f9291ceSJung-uk Kim     if ((u = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
9606f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
9613b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
9626f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_set_bit(u, p[0] - 1))
9636f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
9643b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_mod_exp_arr(r, a, u, p, ctx);
9653b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
9663b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
9673b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
9683b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_end(ctx);
9693b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
9703b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
9713b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
9726f9291ceSJung-uk Kim /*
9736f9291ceSJung-uk Kim  * Compute the square root of a, reduce modulo p, and store the result in r.
9746f9291ceSJung-uk Kim  * r could be a. This function calls down to the BN_GF2m_mod_sqrt_arr
9756f9291ceSJung-uk Kim  * implementation; this wrapper function is only provided for convenience;
9766f9291ceSJung-uk Kim  * for best performance, use the BN_GF2m_mod_sqrt_arr function.
9773b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_sqrt(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * p,BN_CTX * ctx)9783b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen int BN_GF2m_mod_sqrt(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx)
9793b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
9803b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
9811f13597dSJung-uk Kim     const int max = BN_num_bits(p) + 1;
982b077aed3SPierre Pronchery     int *arr;
983b077aed3SPierre Pronchery 
9843b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
9853b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(p);
986b077aed3SPierre Pronchery 
987b077aed3SPierre Pronchery     arr = OPENSSL_malloc(sizeof(*arr) * max);
988b077aed3SPierre Pronchery     if (arr == NULL) {
989b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
990b077aed3SPierre Pronchery         return 0;
991b077aed3SPierre Pronchery     }
9923b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_poly2arr(p, arr, max);
9936f9291ceSJung-uk Kim     if (!ret || ret > max) {
994b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, BN_R_INVALID_LENGTH);
9953b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         goto err;
9963b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
9973b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_mod_sqrt_arr(r, a, arr, ctx);
9983b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
9993b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
10006f9291ceSJung-uk Kim     OPENSSL_free(arr);
10013b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
10023b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
10033b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
10046f9291ceSJung-uk Kim /*
10056f9291ceSJung-uk Kim  * Find r such that r^2 + r = a mod p.  r could be a. If no r exists returns
10066f9291ceSJung-uk Kim  * 0. Uses algorithms A.4.7 and A.4.6 from IEEE P1363.
10073b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_solve_quad_arr(BIGNUM * r,const BIGNUM * a_,const int p[],BN_CTX * ctx)10086f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_solve_quad_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a_, const int p[],
10096f9291ceSJung-uk Kim                                BN_CTX *ctx)
10103b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
10111f13597dSJung-uk Kim     int ret = 0, count = 0, j;
10123b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BIGNUM *a, *z, *rho, *w, *w2, *tmp;
10133b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
10143b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a_);
10153b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
1016b077aed3SPierre Pronchery     if (p[0] == 0) {
10173b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         /* reduction mod 1 => return 0 */
10183b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         BN_zero(r);
10193b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         return 1;
10203b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
10213b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
10223b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_start(ctx);
10233b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     a = BN_CTX_get(ctx);
10243b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     z = BN_CTX_get(ctx);
10253b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     w = BN_CTX_get(ctx);
10266f9291ceSJung-uk Kim     if (w == NULL)
10276f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
10283b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
10296f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod_arr(a, a_, p))
10306f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
10313b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
10326f9291ceSJung-uk Kim     if (BN_is_zero(a)) {
10333b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         BN_zero(r);
10343b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         ret = 1;
10353b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         goto err;
10363b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
10373b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
10386f9291ceSJung-uk Kim     if (p[0] & 0x1) {           /* m is odd */
10393b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         /* compute half-trace of a */
10406f9291ceSJung-uk Kim         if (!BN_copy(z, a))
10416f9291ceSJung-uk Kim             goto err;
10426f9291ceSJung-uk Kim         for (j = 1; j <= (p[0] - 1) / 2; j++) {
10436f9291ceSJung-uk Kim             if (!BN_GF2m_mod_sqr_arr(z, z, p, ctx))
10446f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
10456f9291ceSJung-uk Kim             if (!BN_GF2m_mod_sqr_arr(z, z, p, ctx))
10466f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
10476f9291ceSJung-uk Kim             if (!BN_GF2m_add(z, z, a))
10486f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
10493b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
10503b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
10516f9291ceSJung-uk Kim     } else {                    /* m is even */
10526f9291ceSJung-uk Kim 
10533b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         rho = BN_CTX_get(ctx);
10543b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         w2 = BN_CTX_get(ctx);
10553b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         tmp = BN_CTX_get(ctx);
10566f9291ceSJung-uk Kim         if (tmp == NULL)
10576f9291ceSJung-uk Kim             goto err;
10586f9291ceSJung-uk Kim         do {
1059b077aed3SPierre Pronchery             if (!BN_priv_rand_ex(rho, p[0], BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY,
1060b077aed3SPierre Pronchery                                  0, ctx))
10616f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
10626f9291ceSJung-uk Kim             if (!BN_GF2m_mod_arr(rho, rho, p))
10636f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
10643b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             BN_zero(z);
10656f9291ceSJung-uk Kim             if (!BN_copy(w, rho))
10666f9291ceSJung-uk Kim                 goto err;
10676f9291ceSJung-uk Kim             for (j = 1; j <= p[0] - 1; j++) {
10686f9291ceSJung-uk Kim                 if (!BN_GF2m_mod_sqr_arr(z, z, p, ctx))
10696f9291ceSJung-uk Kim                     goto err;
10706f9291ceSJung-uk Kim                 if (!BN_GF2m_mod_sqr_arr(w2, w, p, ctx))
10716f9291ceSJung-uk Kim                     goto err;
10726f9291ceSJung-uk Kim                 if (!BN_GF2m_mod_mul_arr(tmp, w2, a, p, ctx))
10736f9291ceSJung-uk Kim                     goto err;
10746f9291ceSJung-uk Kim                 if (!BN_GF2m_add(z, z, tmp))
10756f9291ceSJung-uk Kim                     goto err;
10766f9291ceSJung-uk Kim                 if (!BN_GF2m_add(w, w2, rho))
10776f9291ceSJung-uk Kim                     goto err;
10783b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             }
10793b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             count++;
10803b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         } while (BN_is_zero(w) && (count < MAX_ITERATIONS));
10816f9291ceSJung-uk Kim         if (BN_is_zero(w)) {
1082b077aed3SPierre Pronchery             ERR_raise(ERR_LIB_BN, BN_R_TOO_MANY_ITERATIONS);
10833b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             goto err;
10843b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
10853b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
10863b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
10876f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_mod_sqr_arr(w, z, p, ctx))
10886f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
10896f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_GF2m_add(w, z, w))
10906f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
10916f9291ceSJung-uk Kim     if (BN_GF2m_cmp(w, a)) {
1092b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, BN_R_NO_SOLUTION);
10933b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         goto err;
10943b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
10953b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
10966f9291ceSJung-uk Kim     if (!BN_copy(r, z))
10976f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
10983b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
10993b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11003b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = 1;
11013b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11023b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
11033b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_CTX_end(ctx);
11043b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
11053b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
11063b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11076f9291ceSJung-uk Kim /*
11086f9291ceSJung-uk Kim  * Find r such that r^2 + r = a mod p.  r could be a. If no r exists returns
11096f9291ceSJung-uk Kim  * 0. This function calls down to the BN_GF2m_mod_solve_quad_arr
11106f9291ceSJung-uk Kim  * implementation; this wrapper function is only provided for convenience;
11116f9291ceSJung-uk Kim  * for best performance, use the BN_GF2m_mod_solve_quad_arr function.
11123b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_mod_solve_quad(BIGNUM * r,const BIGNUM * a,const BIGNUM * p,BN_CTX * ctx)11136f9291ceSJung-uk Kim int BN_GF2m_mod_solve_quad(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
11146f9291ceSJung-uk Kim                            BN_CTX *ctx)
11153b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
11163b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int ret = 0;
11171f13597dSJung-uk Kim     const int max = BN_num_bits(p) + 1;
1118b077aed3SPierre Pronchery     int *arr;
1119b077aed3SPierre Pronchery 
11203b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
11213b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(p);
1122b077aed3SPierre Pronchery 
1123b077aed3SPierre Pronchery     arr = OPENSSL_malloc(sizeof(*arr) * max);
1124b077aed3SPierre Pronchery     if (arr == NULL) {
1125b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
11266f9291ceSJung-uk Kim         goto err;
1127b077aed3SPierre Pronchery     }
11283b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_poly2arr(p, arr, max);
11296f9291ceSJung-uk Kim     if (!ret || ret > max) {
1130b077aed3SPierre Pronchery         ERR_raise(ERR_LIB_BN, BN_R_INVALID_LENGTH);
11313b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         goto err;
11323b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
11333b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     ret = BN_GF2m_mod_solve_quad_arr(r, a, arr, ctx);
11343b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(r);
11353b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  err:
11366f9291ceSJung-uk Kim     OPENSSL_free(arr);
11373b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return ret;
11383b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
11393b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11406f9291ceSJung-uk Kim /*
11416f9291ceSJung-uk Kim  * Convert the bit-string representation of a polynomial ( \sum_{i=0}^n a_i *
11426f9291ceSJung-uk Kim  * x^i) into an array of integers corresponding to the bits with non-zero
11436f9291ceSJung-uk Kim  * coefficient.  Array is terminated with -1. Up to max elements of the array
11446f9291ceSJung-uk Kim  * will be filled.  Return value is total number of array elements that would
11456f9291ceSJung-uk Kim  * be filled if array was large enough.
11463b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_poly2arr(const BIGNUM * a,int p[],int max)11471f13597dSJung-uk Kim int BN_GF2m_poly2arr(const BIGNUM *a, int p[], int max)
11483b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
11493b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int i, j, k = 0;
11503b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_ULONG mask;
11513b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11521f13597dSJung-uk Kim     if (BN_is_zero(a))
11533b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         return 0;
11543b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11556f9291ceSJung-uk Kim     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
11563b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         if (!a->d[i])
11573b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             /* skip word if a->d[i] == 0 */
11583b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             continue;
11593b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         mask = BN_TBIT;
11606f9291ceSJung-uk Kim         for (j = BN_BITS2 - 1; j >= 0; j--) {
11616f9291ceSJung-uk Kim             if (a->d[i] & mask) {
11626f9291ceSJung-uk Kim                 if (k < max)
11636f9291ceSJung-uk Kim                     p[k] = BN_BITS2 * i + j;
11643b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen                 k++;
11653b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             }
11663b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             mask >>= 1;
11673b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         }
11683b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
11693b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11701f13597dSJung-uk Kim     if (k < max) {
11711f13597dSJung-uk Kim         p[k] = -1;
11721f13597dSJung-uk Kim         k++;
11731f13597dSJung-uk Kim     }
11741f13597dSJung-uk Kim 
11753b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return k;
11763b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
11773b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11786f9291ceSJung-uk Kim /*
11796f9291ceSJung-uk Kim  * Convert the coefficient array representation of a polynomial to a
11801f13597dSJung-uk Kim  * bit-string.  The array must be terminated by -1.
11813b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen  */
BN_GF2m_arr2poly(const int p[],BIGNUM * a)11821f13597dSJung-uk Kim int BN_GF2m_arr2poly(const int p[], BIGNUM *a)
11833b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen {
11843b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     int i;
11853b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11863b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
11873b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     BN_zero(a);
11886f9291ceSJung-uk Kim     for (i = 0; p[i] != -1; i++) {
11893b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen         if (BN_set_bit(a, p[i]) == 0)
11903b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen             return 0;
11913b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     }
11923b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     bn_check_top(a);
11933b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11943b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen     return 1;
11953b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen }
11963b4e3dcbSSimon L. B. Nielsen 
11971f13597dSJung-uk Kim #endif
1198