Unobtrusive backport of 32-bit x86 Montgomery improvements from 0.9.9-dev:
[oweals/openssl.git] / crypto / bn / bn.h
1 /* crypto/bn/bn.h */
2 /* Copyright (C) 1995-1997 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This package is an SSL implementation written
6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
8  * 
9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
15  * 
16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
17  * the code are not to be removed.
18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
19  * as the author of the parts of the library used.
20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
22  * 
23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
24  * modification, are permitted provided that the following conditions
25  * are met:
26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
32  *    must display the following acknowledgement:
33  *    "This product includes cryptographic software written by
34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
36  *    being used are not cryptographic related :-).
37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from 
38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
40  * 
41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
51  * SUCH DAMAGE.
52  * 
53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
55  * copied and put under another distribution licence
56  * [including the GNU Public Licence.]
57  */
58 /* ====================================================================
59  * Copyright 2002 Sun Microsystems, Inc. ALL RIGHTS RESERVED.
60  *
61  * Portions of the attached software ("Contribution") are developed by 
62  * SUN MICROSYSTEMS, INC., and are contributed to the OpenSSL project.
63  *
64  * The Contribution is licensed pursuant to the Eric Young open source
65  * license provided above.
66  *
67  * The binary polynomial arithmetic software is originally written by 
68  * Sheueling Chang Shantz and Douglas Stebila of Sun Microsystems Laboratories.
69  *
70  */
71
72 #ifndef HEADER_BN_H
73 #define HEADER_BN_H
74
75 #include <openssl/e_os2.h>
76 #ifndef OPENSSL_NO_FP_API
77 #include <stdio.h> /* FILE */
78 #endif
79 #include <openssl/ossl_typ.h>
80
81 #ifdef  __cplusplus
82 extern "C" {
83 #endif
84
85 /* These preprocessor symbols control various aspects of the bignum headers and
86  * library code. They're not defined by any "normal" configuration, as they are
87  * intended for development and testing purposes. NB: defining all three can be
88  * useful for debugging application code as well as openssl itself.
89  *
90  * BN_DEBUG - turn on various debugging alterations to the bignum code
91  * BN_DEBUG_RAND - uses random poisoning of unused words to trip up
92  * mismanagement of bignum internals. You must also define BN_DEBUG.
93  */
94 /* #define BN_DEBUG */
95 /* #define BN_DEBUG_RAND */
96
97 #define BN_MUL_COMBA
98 #define BN_SQR_COMBA
99 #define BN_RECURSION
100
101 /* This next option uses the C libraries (2 word)/(1 word) function.
102  * If it is not defined, I use my C version (which is slower).
103  * The reason for this flag is that when the particular C compiler
104  * library routine is used, and the library is linked with a different
105  * compiler, the library is missing.  This mostly happens when the
106  * library is built with gcc and then linked using normal cc.  This would
107  * be a common occurrence because gcc normally produces code that is
108  * 2 times faster than system compilers for the big number stuff.
109  * For machines with only one compiler (or shared libraries), this should
110  * be on.  Again this in only really a problem on machines
111  * using "long long's", are 32bit, and are not using my assembler code. */
112 #if defined(OPENSSL_SYS_MSDOS) || defined(OPENSSL_SYS_WINDOWS) || \
113     defined(OPENSSL_SYS_WIN32) || defined(linux)
114 # ifndef BN_DIV2W
115 #  define BN_DIV2W
116 # endif
117 #endif
118
119 /* assuming long is 64bit - this is the DEC Alpha
120  * unsigned long long is only 64 bits :-(, don't define
121  * BN_LLONG for the DEC Alpha */
122 #ifdef SIXTY_FOUR_BIT_LONG
123 #define BN_ULLONG       unsigned long long
124 #define BN_ULONG        unsigned long
125 #define BN_LONG         long
126 #define BN_BITS         128
127 #define BN_BYTES        8
128 #define BN_BITS2        64
129 #define BN_BITS4        32
130 #define BN_MASK         (0xffffffffffffffffffffffffffffffffLL)
131 #define BN_MASK2        (0xffffffffffffffffL)
132 #define BN_MASK2l       (0xffffffffL)
133 #define BN_MASK2h       (0xffffffff00000000L)
134 #define BN_MASK2h1      (0xffffffff80000000L)
135 #define BN_TBIT         (0x8000000000000000L)
136 #define BN_DEC_CONV     (10000000000000000000UL)
137 #define BN_DEC_FMT1     "%lu"
138 #define BN_DEC_FMT2     "%019lu"
139 #define BN_DEC_NUM      19
140 #endif
141
142 /* This is where the long long data type is 64 bits, but long is 32.
143  * For machines where there are 64bit registers, this is the mode to use.
144  * IRIX, on R4000 and above should use this mode, along with the relevant
145  * assembler code :-).  Do NOT define BN_LLONG.
146  */
147 #ifdef SIXTY_FOUR_BIT
148 #undef BN_LLONG
149 #undef BN_ULLONG
150 #define BN_ULONG        unsigned long long
151 #define BN_LONG         long long
152 #define BN_BITS         128
153 #define BN_BYTES        8
154 #define BN_BITS2        64
155 #define BN_BITS4        32
156 #define BN_MASK2        (0xffffffffffffffffLL)
157 #define BN_MASK2l       (0xffffffffL)
158 #define BN_MASK2h       (0xffffffff00000000LL)
159 #define BN_MASK2h1      (0xffffffff80000000LL)
160 #define BN_TBIT         (0x8000000000000000LL)
161 #define BN_DEC_CONV     (10000000000000000000ULL)
162 #define BN_DEC_FMT1     "%llu"
163 #define BN_DEC_FMT2     "%019llu"
164 #define BN_DEC_NUM      19
165 #endif
166
167 #ifdef THIRTY_TWO_BIT
168 #ifdef BN_LLONG
169 # if defined(OPENSSL_SYS_WIN32) && !defined(__GNUC__)
170 #  define BN_ULLONG     unsigned __int64
171 # else
172 #  define BN_ULLONG     unsigned long long
173 # endif
174 #endif
175 #define BN_ULONG        unsigned long
176 #define BN_LONG         long
177 #define BN_BITS         64
178 #define BN_BYTES        4
179 #define BN_BITS2        32
180 #define BN_BITS4        16
181 #ifdef OPENSSL_SYS_WIN32
182 /* VC++ doesn't like the LL suffix */
183 #define BN_MASK         (0xffffffffffffffffL)
184 #else
185 #define BN_MASK         (0xffffffffffffffffLL)
186 #endif
187 #define BN_MASK2        (0xffffffffL)
188 #define BN_MASK2l       (0xffff)
189 #define BN_MASK2h1      (0xffff8000L)
190 #define BN_MASK2h       (0xffff0000L)
191 #define BN_TBIT         (0x80000000L)
192 #define BN_DEC_CONV     (1000000000L)
193 #define BN_DEC_FMT1     "%lu"
194 #define BN_DEC_FMT2     "%09lu"
195 #define BN_DEC_NUM      9
196 #endif
197
198 #ifdef SIXTEEN_BIT
199 #ifndef BN_DIV2W
200 #define BN_DIV2W
201 #endif
202 #define BN_ULLONG       unsigned long
203 #define BN_ULONG        unsigned short
204 #define BN_LONG         short
205 #define BN_BITS         32
206 #define BN_BYTES        2
207 #define BN_BITS2        16
208 #define BN_BITS4        8
209 #define BN_MASK         (0xffffffff)
210 #define BN_MASK2        (0xffff)
211 #define BN_MASK2l       (0xff)
212 #define BN_MASK2h1      (0xff80)
213 #define BN_MASK2h       (0xff00)
214 #define BN_TBIT         (0x8000)
215 #define BN_DEC_CONV     (100000)
216 #define BN_DEC_FMT1     "%u"
217 #define BN_DEC_FMT2     "%05u"
218 #define BN_DEC_NUM      5
219 #endif
220
221 #ifdef EIGHT_BIT
222 #ifndef BN_DIV2W
223 #define BN_DIV2W
224 #endif
225 #define BN_ULLONG       unsigned short
226 #define BN_ULONG        unsigned char
227 #define BN_LONG         char
228 #define BN_BITS         16
229 #define BN_BYTES        1
230 #define BN_BITS2        8
231 #define BN_BITS4        4
232 #define BN_MASK         (0xffff)
233 #define BN_MASK2        (0xff)
234 #define BN_MASK2l       (0xf)
235 #define BN_MASK2h1      (0xf8)
236 #define BN_MASK2h       (0xf0)
237 #define BN_TBIT         (0x80)
238 #define BN_DEC_CONV     (100)
239 #define BN_DEC_FMT1     "%u"
240 #define BN_DEC_FMT2     "%02u"
241 #define BN_DEC_NUM      2
242 #endif
243
244 #define BN_DEFAULT_BITS 1280
245
246 #define BN_FLG_MALLOCED         0x01
247 #define BN_FLG_STATIC_DATA      0x02
248 #define BN_FLG_CONSTTIME        0x04 /* avoid leaking exponent information through timing,
249                                       * BN_mod_exp_mont() will call BN_mod_exp_mont_consttime,
250                                       * BN_div() will call BN_div_no_branch,
251                                       * BN_mod_inverse() will call BN_mod_inverse_no_branch.
252                                       */
253
254 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
255 #define BN_FLG_EXP_CONSTTIME BN_FLG_CONSTTIME /* deprecated name for the flag */
256                                       /* avoid leaking exponent information through timings
257                                       * (BN_mod_exp_mont() will call BN_mod_exp_mont_consttime) */
258 #endif
259
260 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
261 #define BN_FLG_FREE             0x8000  /* used for debuging */
262 #endif
263 #define BN_set_flags(b,n)       ((b)->flags|=(n))
264 #define BN_get_flags(b,n)       ((b)->flags&(n))
265
266 /* get a clone of a BIGNUM with changed flags, for *temporary* use only
267  * (the two BIGNUMs cannot not be used in parallel!) */
268 #define BN_with_flags(dest,b,n)  ((dest)->d=(b)->d, \
269                                   (dest)->top=(b)->top, \
270                                   (dest)->dmax=(b)->dmax, \
271                                   (dest)->neg=(b)->neg, \
272                                   (dest)->flags=(((dest)->flags & BN_FLG_MALLOCED) \
273                                                  |  ((b)->flags & ~BN_FLG_MALLOCED) \
274                                                  |  BN_FLG_STATIC_DATA \
275                                                  |  (n)))
276
277 /* Already declared in ossl_typ.h */
278 #if 0
279 typedef struct bignum_st BIGNUM;
280 /* Used for temp variables (declaration hidden in bn_lcl.h) */
281 typedef struct bignum_ctx BN_CTX;
282 typedef struct bn_blinding_st BN_BLINDING;
283 typedef struct bn_mont_ctx_st BN_MONT_CTX;
284 typedef struct bn_recp_ctx_st BN_RECP_CTX;
285 typedef struct bn_gencb_st BN_GENCB;
286 #endif
287
288 struct bignum_st
289         {
290         BN_ULONG *d;    /* Pointer to an array of 'BN_BITS2' bit chunks. */
291         int top;        /* Index of last used d +1. */
292         /* The next are internal book keeping for bn_expand. */
293         int dmax;       /* Size of the d array. */
294         int neg;        /* one if the number is negative */
295         int flags;
296         };
297
298 /* Used for montgomery multiplication */
299 struct bn_mont_ctx_st
300         {
301         int ri;        /* number of bits in R */
302         BIGNUM RR;     /* used to convert to montgomery form */
303         BIGNUM N;      /* The modulus */
304         BIGNUM Ni;     /* R*(1/R mod N) - N*Ni = 1
305                         * (Ni is only stored for bignum algorithm) */
306 #if defined(OPENSSL_BN_ASM_MONT) && (BN_BITS2<=32)
307         /* Non-default compile (can only happen with "enable-montasm"),
308          * uses the new type from 0.9.9 to accomodate two words: */
309         BN_ULONG n0[2];/* least significant word(s) of Ni */
310 #else
311         /* By default, use old type: */
312         BN_ULONG n0;   /* least significant word of Ni */
313 #endif
314         int flags;
315         };
316
317 /* Used for reciprocal division/mod functions
318  * It cannot be shared between threads
319  */
320 struct bn_recp_ctx_st
321         {
322         BIGNUM N;       /* the divisor */
323         BIGNUM Nr;      /* the reciprocal */
324         int num_bits;
325         int shift;
326         int flags;
327         };
328
329 /* Used for slow "generation" functions. */
330 struct bn_gencb_st
331         {
332         unsigned int ver;       /* To handle binary (in)compatibility */
333         void *arg;              /* callback-specific data */
334         union
335                 {
336                 /* if(ver==1) - handles old style callbacks */
337                 void (*cb_1)(int, int, void *);
338                 /* if(ver==2) - new callback style */
339                 int (*cb_2)(int, int, BN_GENCB *);
340                 } cb;
341         };
342 /* Wrapper function to make using BN_GENCB easier,  */
343 int BN_GENCB_call(BN_GENCB *cb, int a, int b);
344 /* Macro to populate a BN_GENCB structure with an "old"-style callback */
345 #define BN_GENCB_set_old(gencb, callback, cb_arg) { \
346                 BN_GENCB *tmp_gencb = (gencb); \
347                 tmp_gencb->ver = 1; \
348                 tmp_gencb->arg = (cb_arg); \
349                 tmp_gencb->cb.cb_1 = (callback); }
350 /* Macro to populate a BN_GENCB structure with a "new"-style callback */
351 #define BN_GENCB_set(gencb, callback, cb_arg) { \
352                 BN_GENCB *tmp_gencb = (gencb); \
353                 tmp_gencb->ver = 2; \
354                 tmp_gencb->arg = (cb_arg); \
355                 tmp_gencb->cb.cb_2 = (callback); }
356
357 #define BN_prime_checks 0 /* default: select number of iterations
358                              based on the size of the number */
359
360 /* number of Miller-Rabin iterations for an error rate  of less than 2^-80
361  * for random 'b'-bit input, b >= 100 (taken from table 4.4 in the Handbook
362  * of Applied Cryptography [Menezes, van Oorschot, Vanstone; CRC Press 1996];
363  * original paper: Damgaard, Landrock, Pomerance: Average case error estimates
364  * for the strong probable prime test. -- Math. Comp. 61 (1993) 177-194) */
365 #define BN_prime_checks_for_size(b) ((b) >= 1300 ?  2 : \
366                                 (b) >=  850 ?  3 : \
367                                 (b) >=  650 ?  4 : \
368                                 (b) >=  550 ?  5 : \
369                                 (b) >=  450 ?  6 : \
370                                 (b) >=  400 ?  7 : \
371                                 (b) >=  350 ?  8 : \
372                                 (b) >=  300 ?  9 : \
373                                 (b) >=  250 ? 12 : \
374                                 (b) >=  200 ? 15 : \
375                                 (b) >=  150 ? 18 : \
376                                 /* b >= 100 */ 27)
377
378 #define BN_num_bytes(a) ((BN_num_bits(a)+7)/8)
379
380 /* Note that BN_abs_is_word didn't work reliably for w == 0 until 0.9.8 */
381 #define BN_abs_is_word(a,w) ((((a)->top == 1) && ((a)->d[0] == (BN_ULONG)(w))) || \
382                                 (((w) == 0) && ((a)->top == 0)))
383 #define BN_is_zero(a)       ((a)->top == 0)
384 #define BN_is_one(a)        (BN_abs_is_word((a),1) && !(a)->neg)
385 #define BN_is_word(a,w)     (BN_abs_is_word((a),(w)) && (!(w) || !(a)->neg))
386 #define BN_is_odd(a)        (((a)->top > 0) && ((a)->d[0] & 1))
387
388 #define BN_one(a)       (BN_set_word((a),1))
389 #define BN_zero_ex(a) \
390         do { \
391                 BIGNUM *_tmp_bn = (a); \
392                 _tmp_bn->top = 0; \
393                 _tmp_bn->neg = 0; \
394         } while(0)
395 #ifdef OPENSSL_NO_DEPRECATED
396 #define BN_zero(a)      BN_zero_ex(a)
397 #else
398 #define BN_zero(a)      (BN_set_word((a),0))
399 #endif
400
401 const BIGNUM *BN_value_one(void);
402 char *  BN_options(void);
403 BN_CTX *BN_CTX_new(void);
404 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
405 void    BN_CTX_init(BN_CTX *c);
406 #endif
407 void    BN_CTX_free(BN_CTX *c);
408 void    BN_CTX_start(BN_CTX *ctx);
409 BIGNUM *BN_CTX_get(BN_CTX *ctx);
410 void    BN_CTX_end(BN_CTX *ctx);
411 int     BN_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
412 int     BN_pseudo_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
413 int     BN_rand_range(BIGNUM *rnd, BIGNUM *range);
414 int     BN_pseudo_rand_range(BIGNUM *rnd, BIGNUM *range);
415 int     BN_num_bits(const BIGNUM *a);
416 int     BN_num_bits_word(BN_ULONG);
417 BIGNUM *BN_new(void);
418 void    BN_init(BIGNUM *);
419 void    BN_clear_free(BIGNUM *a);
420 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
421 void    BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b);
422 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s,int len,BIGNUM *ret);
423 int     BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to);
424 BIGNUM *BN_mpi2bn(const unsigned char *s,int len,BIGNUM *ret);
425 int     BN_bn2mpi(const BIGNUM *a, unsigned char *to);
426 int     BN_sub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
427 int     BN_usub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
428 int     BN_uadd(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
429 int     BN_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
430 int     BN_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, BN_CTX *ctx);
431 int     BN_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,BN_CTX *ctx);
432 /** BN_set_negative sets sign of a BIGNUM
433  * \param  b  pointer to the BIGNUM object
434  * \param  n  0 if the BIGNUM b should be positive and a value != 0 otherwise 
435  */
436 void    BN_set_negative(BIGNUM *b, int n);
437 /** BN_is_negative returns 1 if the BIGNUM is negative
438  * \param  a  pointer to the BIGNUM object
439  * \return 1 if a < 0 and 0 otherwise
440  */
441 #define BN_is_negative(a) ((a)->neg != 0)
442
443 int     BN_div(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, const BIGNUM *m, const BIGNUM *d,
444         BN_CTX *ctx);
445 #define BN_mod(rem,m,d,ctx) BN_div(NULL,(rem),(m),(d),(ctx))
446 int     BN_nnmod(BIGNUM *r, const BIGNUM *m, const BIGNUM *d, BN_CTX *ctx);
447 int     BN_mod_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
448 int     BN_mod_add_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m);
449 int     BN_mod_sub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
450 int     BN_mod_sub_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, const BIGNUM *m);
451 int     BN_mod_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
452         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
453 int     BN_mod_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
454 int     BN_mod_lshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
455 int     BN_mod_lshift1_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m);
456 int     BN_mod_lshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n, const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
457 int     BN_mod_lshift_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n, const BIGNUM *m);
458
459 BN_ULONG BN_mod_word(const BIGNUM *a, BN_ULONG w);
460 BN_ULONG BN_div_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
461 int     BN_mul_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
462 int     BN_add_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
463 int     BN_sub_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
464 int     BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
465 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a);
466
467 int     BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
468 void    BN_free(BIGNUM *a);
469 int     BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n);
470 int     BN_lshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n);
471 int     BN_lshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a);
472 int     BN_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,BN_CTX *ctx);
473
474 int     BN_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
475         const BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
476 int     BN_mod_exp_mont(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
477         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *m_ctx);
478 int BN_mod_exp_mont_consttime(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
479         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont);
480 int     BN_mod_exp_mont_word(BIGNUM *r, BN_ULONG a, const BIGNUM *p,
481         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *m_ctx);
482 int     BN_mod_exp2_mont(BIGNUM *r, const BIGNUM *a1, const BIGNUM *p1,
483         const BIGNUM *a2, const BIGNUM *p2,const BIGNUM *m,
484         BN_CTX *ctx,BN_MONT_CTX *m_ctx);
485 int     BN_mod_exp_simple(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
486         const BIGNUM *m,BN_CTX *ctx);
487
488 int     BN_mask_bits(BIGNUM *a,int n);
489 #ifndef OPENSSL_NO_FP_API
490 int     BN_print_fp(FILE *fp, const BIGNUM *a);
491 #endif
492 #ifdef HEADER_BIO_H
493 int     BN_print(BIO *fp, const BIGNUM *a);
494 #else
495 int     BN_print(void *fp, const BIGNUM *a);
496 #endif
497 int     BN_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *m, int len, BN_CTX *ctx);
498 int     BN_rshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n);
499 int     BN_rshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a);
500 void    BN_clear(BIGNUM *a);
501 BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a);
502 int     BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
503 int     BN_set_bit(BIGNUM *a, int n);
504 int     BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n);
505 char *  BN_bn2hex(const BIGNUM *a);
506 char *  BN_bn2dec(const BIGNUM *a);
507 int     BN_hex2bn(BIGNUM **a, const char *str);
508 int     BN_dec2bn(BIGNUM **a, const char *str);
509 int     BN_gcd(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,const BIGNUM *b,BN_CTX *ctx);
510 int     BN_kronecker(const BIGNUM *a,const BIGNUM *b,BN_CTX *ctx); /* returns -2 for error */
511 BIGNUM *BN_mod_inverse(BIGNUM *ret,
512         const BIGNUM *a, const BIGNUM *n,BN_CTX *ctx);
513 BIGNUM *BN_mod_sqrt(BIGNUM *ret,
514         const BIGNUM *a, const BIGNUM *n,BN_CTX *ctx);
515
516 /* Deprecated versions */
517 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
518 BIGNUM *BN_generate_prime(BIGNUM *ret,int bits,int safe,
519         const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem,
520         void (*callback)(int,int,void *),void *cb_arg);
521 int     BN_is_prime(const BIGNUM *p,int nchecks,
522         void (*callback)(int,int,void *),
523         BN_CTX *ctx,void *cb_arg);
524 int     BN_is_prime_fasttest(const BIGNUM *p,int nchecks,
525         void (*callback)(int,int,void *),BN_CTX *ctx,void *cb_arg,
526         int do_trial_division);
527 #endif /* !defined(OPENSSL_NO_DEPRECATED) */
528
529 /* Newer versions */
530 int     BN_generate_prime_ex(BIGNUM *ret,int bits,int safe, const BIGNUM *add,
531                 const BIGNUM *rem, BN_GENCB *cb);
532 int     BN_is_prime_ex(const BIGNUM *p,int nchecks, BN_CTX *ctx, BN_GENCB *cb);
533 int     BN_is_prime_fasttest_ex(const BIGNUM *p,int nchecks, BN_CTX *ctx,
534                 int do_trial_division, BN_GENCB *cb);
535
536 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_new(void );
537 void BN_MONT_CTX_init(BN_MONT_CTX *ctx);
538 int BN_mod_mul_montgomery(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,const BIGNUM *b,
539         BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx);
540 #define BN_to_montgomery(r,a,mont,ctx)  BN_mod_mul_montgomery(\
541         (r),(a),&((mont)->RR),(mont),(ctx))
542 int BN_from_montgomery(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,
543         BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx);
544 void BN_MONT_CTX_free(BN_MONT_CTX *mont);
545 int BN_MONT_CTX_set(BN_MONT_CTX *mont,const BIGNUM *mod,BN_CTX *ctx);
546 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_copy(BN_MONT_CTX *to,BN_MONT_CTX *from);
547 BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_set_locked(BN_MONT_CTX **pmont, int lock,
548                                         const BIGNUM *mod, BN_CTX *ctx);
549
550 /* BN_BLINDING flags */
551 #define BN_BLINDING_NO_UPDATE   0x00000001
552 #define BN_BLINDING_NO_RECREATE 0x00000002
553
554 BN_BLINDING *BN_BLINDING_new(const BIGNUM *A, const BIGNUM *Ai, /* const */ BIGNUM *mod);
555 void BN_BLINDING_free(BN_BLINDING *b);
556 int BN_BLINDING_update(BN_BLINDING *b,BN_CTX *ctx);
557 int BN_BLINDING_convert(BIGNUM *n, BN_BLINDING *b, BN_CTX *ctx);
558 int BN_BLINDING_invert(BIGNUM *n, BN_BLINDING *b, BN_CTX *ctx);
559 int BN_BLINDING_convert_ex(BIGNUM *n, BIGNUM *r, BN_BLINDING *b, BN_CTX *);
560 int BN_BLINDING_invert_ex(BIGNUM *n, const BIGNUM *r, BN_BLINDING *b, BN_CTX *);
561 unsigned long BN_BLINDING_get_thread_id(const BN_BLINDING *);
562 void BN_BLINDING_set_thread_id(BN_BLINDING *, unsigned long);
563 unsigned long BN_BLINDING_get_flags(const BN_BLINDING *);
564 void BN_BLINDING_set_flags(BN_BLINDING *, unsigned long);
565 BN_BLINDING *BN_BLINDING_create_param(BN_BLINDING *b,
566         const BIGNUM *e, /* const */ BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
567         int (*bn_mod_exp)(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
568                           const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *m_ctx),
569         BN_MONT_CTX *m_ctx);
570
571 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
572 void BN_set_params(int mul,int high,int low,int mont);
573 int BN_get_params(int which); /* 0, mul, 1 high, 2 low, 3 mont */
574 #endif
575
576 void    BN_RECP_CTX_init(BN_RECP_CTX *recp);
577 BN_RECP_CTX *BN_RECP_CTX_new(void);
578 void    BN_RECP_CTX_free(BN_RECP_CTX *recp);
579 int     BN_RECP_CTX_set(BN_RECP_CTX *recp,const BIGNUM *rdiv,BN_CTX *ctx);
580 int     BN_mod_mul_reciprocal(BIGNUM *r, const BIGNUM *x, const BIGNUM *y,
581         BN_RECP_CTX *recp,BN_CTX *ctx);
582 int     BN_mod_exp_recp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
583         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
584 int     BN_div_recp(BIGNUM *dv, BIGNUM *rem, const BIGNUM *m,
585         BN_RECP_CTX *recp, BN_CTX *ctx);
586
587 /* Functions for arithmetic over binary polynomials represented by BIGNUMs. 
588  *
589  * The BIGNUM::neg property of BIGNUMs representing binary polynomials is
590  * ignored.
591  *
592  * Note that input arguments are not const so that their bit arrays can
593  * be expanded to the appropriate size if needed.
594  */
595
596 int     BN_GF2m_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b); /*r = a + b*/
597 #define BN_GF2m_sub(r, a, b) BN_GF2m_add(r, a, b)
598 int     BN_GF2m_mod(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p); /*r=a mod p*/
599 int     BN_GF2m_mod_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
600         const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx); /* r = (a * b) mod p */
601 int     BN_GF2m_mod_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
602         BN_CTX *ctx); /* r = (a * a) mod p */
603 int     BN_GF2m_mod_inv(BIGNUM *r, const BIGNUM *b, const BIGNUM *p,
604         BN_CTX *ctx); /* r = (1 / b) mod p */
605 int     BN_GF2m_mod_div(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
606         const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx); /* r = (a / b) mod p */
607 int     BN_GF2m_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
608         const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx); /* r = (a ^ b) mod p */
609 int     BN_GF2m_mod_sqrt(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
610         BN_CTX *ctx); /* r = sqrt(a) mod p */
611 int     BN_GF2m_mod_solve_quad(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
612         BN_CTX *ctx); /* r^2 + r = a mod p */
613 #define BN_GF2m_cmp(a, b) BN_ucmp((a), (b))
614 /* Some functions allow for representation of the irreducible polynomials
615  * as an unsigned int[], say p.  The irreducible f(t) is then of the form:
616  *     t^p[0] + t^p[1] + ... + t^p[k]
617  * where m = p[0] > p[1] > ... > p[k] = 0.
618  */
619 int     BN_GF2m_mod_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const unsigned int p[]);
620         /* r = a mod p */
621 int     BN_GF2m_mod_mul_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
622         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = (a * b) mod p */
623 int     BN_GF2m_mod_sqr_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const unsigned int p[],
624         BN_CTX *ctx); /* r = (a * a) mod p */
625 int     BN_GF2m_mod_inv_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *b, const unsigned int p[],
626         BN_CTX *ctx); /* r = (1 / b) mod p */
627 int     BN_GF2m_mod_div_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
628         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = (a / b) mod p */
629 int     BN_GF2m_mod_exp_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
630         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = (a ^ b) mod p */
631 int     BN_GF2m_mod_sqrt_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
632         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r = sqrt(a) mod p */
633 int     BN_GF2m_mod_solve_quad_arr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
634         const unsigned int p[], BN_CTX *ctx); /* r^2 + r = a mod p */
635 int     BN_GF2m_poly2arr(const BIGNUM *a, unsigned int p[], int max);
636 int     BN_GF2m_arr2poly(const unsigned int p[], BIGNUM *a);
637
638 /* faster mod functions for the 'NIST primes' 
639  * 0 <= a < p^2 */
640 int BN_nist_mod_192(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
641 int BN_nist_mod_224(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
642 int BN_nist_mod_256(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
643 int BN_nist_mod_384(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
644 int BN_nist_mod_521(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p, BN_CTX *ctx);
645
646 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_192(void);
647 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_224(void);
648 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_256(void);
649 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_384(void);
650 const BIGNUM *BN_get0_nist_prime_521(void);
651
652 /* library internal functions */
653
654 #define bn_expand(a,bits) ((((((bits+BN_BITS2-1))/BN_BITS2)) <= (a)->dmax)?\
655         (a):bn_expand2((a),(bits+BN_BITS2-1)/BN_BITS2))
656 #define bn_wexpand(a,words) (((words) <= (a)->dmax)?(a):bn_expand2((a),(words)))
657 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *a, int words);
658 #ifndef OPENSSL_NO_DEPRECATED
659 BIGNUM *bn_dup_expand(const BIGNUM *a, int words); /* unused */
660 #endif
661
662 /* Bignum consistency macros
663  * There is one "API" macro, bn_fix_top(), for stripping leading zeroes from
664  * bignum data after direct manipulations on the data. There is also an
665  * "internal" macro, bn_check_top(), for verifying that there are no leading
666  * zeroes. Unfortunately, some auditing is required due to the fact that
667  * bn_fix_top() has become an overabused duct-tape because bignum data is
668  * occasionally passed around in an inconsistent state. So the following
669  * changes have been made to sort this out;
670  * - bn_fix_top()s implementation has been moved to bn_correct_top()
671  * - if BN_DEBUG isn't defined, bn_fix_top() maps to bn_correct_top(), and
672  *   bn_check_top() is as before.
673  * - if BN_DEBUG *is* defined;
674  *   - bn_check_top() tries to pollute unused words even if the bignum 'top' is
675  *     consistent. (ed: only if BN_DEBUG_RAND is defined)
676  *   - bn_fix_top() maps to bn_check_top() rather than "fixing" anything.
677  * The idea is to have debug builds flag up inconsistent bignums when they
678  * occur. If that occurs in a bn_fix_top(), we examine the code in question; if
679  * the use of bn_fix_top() was appropriate (ie. it follows directly after code
680  * that manipulates the bignum) it is converted to bn_correct_top(), and if it
681  * was not appropriate, we convert it permanently to bn_check_top() and track
682  * down the cause of the bug. Eventually, no internal code should be using the
683  * bn_fix_top() macro. External applications and libraries should try this with
684  * their own code too, both in terms of building against the openssl headers
685  * with BN_DEBUG defined *and* linking with a version of OpenSSL built with it
686  * defined. This not only improves external code, it provides more test
687  * coverage for openssl's own code.
688  */
689
690 #ifdef BN_DEBUG
691
692 /* We only need assert() when debugging */
693 #include <assert.h>
694
695 #ifdef BN_DEBUG_RAND
696 /* To avoid "make update" cvs wars due to BN_DEBUG, use some tricks */
697 #ifndef RAND_pseudo_bytes
698 int RAND_pseudo_bytes(unsigned char *buf,int num);
699 #define BN_DEBUG_TRIX
700 #endif
701 #define bn_pollute(a) \
702         do { \
703                 const BIGNUM *_bnum1 = (a); \
704                 if(_bnum1->top < _bnum1->dmax) { \
705                         unsigned char _tmp_char; \
706                         /* We cast away const without the compiler knowing, any \
707                          * *genuinely* constant variables that aren't mutable \
708                          * wouldn't be constructed with top!=dmax. */ \
709                         BN_ULONG *_not_const; \
710                         memcpy(&_not_const, &_bnum1->d, sizeof(BN_ULONG*)); \
711                         RAND_pseudo_bytes(&_tmp_char, 1); \
712                         memset((unsigned char *)(_not_const + _bnum1->top), _tmp_char, \
713                                 (_bnum1->dmax - _bnum1->top) * sizeof(BN_ULONG)); \
714                 } \
715         } while(0)
716 #ifdef BN_DEBUG_TRIX
717 #undef RAND_pseudo_bytes
718 #endif
719 #else
720 #define bn_pollute(a)
721 #endif
722 #define bn_check_top(a) \
723         do { \
724                 const BIGNUM *_bnum2 = (a); \
725                 if (_bnum2 != NULL) { \
726                         assert((_bnum2->top == 0) || \
727                                 (_bnum2->d[_bnum2->top - 1] != 0)); \
728                         bn_pollute(_bnum2); \
729                 } \
730         } while(0)
731
732 #define bn_fix_top(a)           bn_check_top(a)
733
734 #else /* !BN_DEBUG */
735
736 #define bn_pollute(a)
737 #define bn_check_top(a)
738 #define bn_fix_top(a)           bn_correct_top(a)
739
740 #endif
741
742 #define bn_correct_top(a) \
743         { \
744         BN_ULONG *ftl; \
745         if ((a)->top > 0) \
746                 { \
747                 for (ftl= &((a)->d[(a)->top-1]); (a)->top > 0; (a)->top--) \
748                 if (*(ftl--)) break; \
749                 } \
750         bn_pollute(a); \
751         }
752
753 BN_ULONG bn_mul_add_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
754 BN_ULONG bn_mul_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
755 void     bn_sqr_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, int num);
756 BN_ULONG bn_div_words(BN_ULONG h, BN_ULONG l, BN_ULONG d);
757 BN_ULONG bn_add_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,int num);
758 BN_ULONG bn_sub_words(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,int num);
759
760 /* Primes from RFC 2409 */
761 BIGNUM *get_rfc2409_prime_768(BIGNUM *bn);
762 BIGNUM *get_rfc2409_prime_1024(BIGNUM *bn);
763
764 /* Primes from RFC 3526 */
765 BIGNUM *get_rfc3526_prime_1536(BIGNUM *bn);
766 BIGNUM *get_rfc3526_prime_2048(BIGNUM *bn);
767 BIGNUM *get_rfc3526_prime_3072(BIGNUM *bn);
768 BIGNUM *get_rfc3526_prime_4096(BIGNUM *bn);
769 BIGNUM *get_rfc3526_prime_6144(BIGNUM *bn);
770 BIGNUM *get_rfc3526_prime_8192(BIGNUM *bn);
771
772 int BN_bntest_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top,int bottom);
773
774 /* BEGIN ERROR CODES */
775 /* The following lines are auto generated by the script mkerr.pl. Any changes
776  * made after this point may be overwritten when the script is next run.
777  */
778 void ERR_load_BN_strings(void);
779
780 /* Error codes for the BN functions. */
781
782 /* Function codes. */
783 #define BN_F_BNRAND                                      127
784 #define BN_F_BN_BLINDING_CONVERT_EX                      100
785 #define BN_F_BN_BLINDING_CREATE_PARAM                    128
786 #define BN_F_BN_BLINDING_INVERT_EX                       101
787 #define BN_F_BN_BLINDING_NEW                             102
788 #define BN_F_BN_BLINDING_UPDATE                          103
789 #define BN_F_BN_BN2DEC                                   104
790 #define BN_F_BN_BN2HEX                                   105
791 #define BN_F_BN_CTX_GET                                  116
792 #define BN_F_BN_CTX_NEW                                  106
793 #define BN_F_BN_CTX_START                                129
794 #define BN_F_BN_DIV                                      107
795 #define BN_F_BN_DIV_NO_BRANCH                            138
796 #define BN_F_BN_DIV_RECP                                 130
797 #define BN_F_BN_EXP                                      123
798 #define BN_F_BN_EXPAND2                                  108
799 #define BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL                          120
800 #define BN_F_BN_GF2M_MOD                                 131
801 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_EXP                             132
802 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_MUL                             133
803 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SOLVE_QUAD                      134
804 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SOLVE_QUAD_ARR                  135
805 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SQR                             136
806 #define BN_F_BN_GF2M_MOD_SQRT                            137
807 #define BN_F_BN_MOD_EXP2_MONT                            118
808 #define BN_F_BN_MOD_EXP_MONT                             109
809 #define BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_CONSTTIME                   124
810 #define BN_F_BN_MOD_EXP_MONT_WORD                        117
811 #define BN_F_BN_MOD_EXP_RECP                             125
812 #define BN_F_BN_MOD_EXP_SIMPLE                           126
813 #define BN_F_BN_MOD_INVERSE                              110
814 #define BN_F_BN_MOD_INVERSE_NO_BRANCH                    139
815 #define BN_F_BN_MOD_LSHIFT_QUICK                         119
816 #define BN_F_BN_MOD_MUL_RECIPROCAL                       111
817 #define BN_F_BN_MOD_SQRT                                 121
818 #define BN_F_BN_MPI2BN                                   112
819 #define BN_F_BN_NEW                                      113
820 #define BN_F_BN_RAND                                     114
821 #define BN_F_BN_RAND_RANGE                               122
822 #define BN_F_BN_USUB                                     115
823
824 /* Reason codes. */
825 #define BN_R_ARG2_LT_ARG3                                100
826 #define BN_R_BAD_RECIPROCAL                              101
827 #define BN_R_BIGNUM_TOO_LONG                             114
828 #define BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS                    102
829 #define BN_R_DIV_BY_ZERO                                 103
830 #define BN_R_ENCODING_ERROR                              104
831 #define BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA                105
832 #define BN_R_INPUT_NOT_REDUCED                           110
833 #define BN_R_INVALID_LENGTH                              106
834 #define BN_R_INVALID_RANGE                               115
835 #define BN_R_NOT_A_SQUARE                                111
836 #define BN_R_NOT_INITIALIZED                             107
837 #define BN_R_NO_INVERSE                                  108
838 #define BN_R_NO_SOLUTION                                 116
839 #define BN_R_P_IS_NOT_PRIME                              112
840 #define BN_R_TOO_MANY_ITERATIONS                         113
841 #define BN_R_TOO_MANY_TEMPORARY_VARIABLES                109
842
843 #ifdef  __cplusplus
844 }
845 #endif
846 #endif