crypto/bn/bn_sqr.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2017 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 #include "internal/cryptlib.h"
  11 #include "bn_lcl.h"
  12
  13 /* r must not be a */
  14 /*
  15  * I've just gone over this and it is now %20 faster on x86 - eay - 27 Jun 96
  16  */
  17 int BN_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_CTX *ctx)
  18 {
  19     int max, al;
  20     int ret = 0;
  21     BIGNUM *tmp, *rr;
  22
  23     bn_check_top(a);
  24
  25     al = a->top;
  26     if (al <= 0) {
  27         r->top = 0;
  28         r->neg = 0;
  29         return 1;
  30     }
  31
  32     BN_CTX_start(ctx);
  33     rr = (a != r) ? r : BN_CTX_get(ctx);
  34     tmp = BN_CTX_get(ctx);
  35     if (rr == NULL || tmp == NULL)
  36         goto err;
  37
  38     max = 2 * al;               /* Non-zero (from above) */
  39     if (bn_wexpand(rr, max) == NULL)
  40         goto err;
  41
  42     if (al == 4) {
  43 #ifndef BN_SQR_COMBA
  44         BN_ULONG t[8];
  45         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, 4, t);
  46 #else
  47         bn_sqr_comba4(rr->d, a->d);
  48 #endif
  49     } else if (al == 8) {
  50 #ifndef BN_SQR_COMBA
  51         BN_ULONG t[16];
  52         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, 8, t);
  53 #else
  54         bn_sqr_comba8(rr->d, a->d);
  55 #endif
  56     } else {
  57 #if defined(BN_RECURSION)
  58         if (al < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL) {
  59             BN_ULONG t[BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL * 2];
  60             bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, t);
  61         } else {
  62             int j, k;
  63
  64             j = BN_num_bits_word((BN_ULONG)al);
  65             j = 1 << (j - 1);
  66             k = j + j;
  67             if (al == j) {
  68                 if (bn_wexpand(tmp, k * 2) == NULL)
  69                     goto err;
  70                 bn_sqr_recursive(rr->d, a->d, al, tmp->d);
  71             } else {
  72                 if (bn_wexpand(tmp, max) == NULL)
  73                     goto err;
  74                 bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, tmp->d);
  75             }
  76         }
  77 #else
  78         if (bn_wexpand(tmp, max) == NULL)
  79             goto err;
  80         bn_sqr_normal(rr->d, a->d, al, tmp->d);
  81 #endif
  82     }
  83
  84     rr->neg = 0;
  85     rr->top = max;
  86     bn_correct_top(rr);
  87     if (r != rr && BN_copy(r, rr) == NULL)
  88         goto err;
  89
  90     ret = 1;
  91  err:
  92     bn_check_top(rr);
  93     bn_check_top(tmp);
  94     BN_CTX_end(ctx);
  95     return ret;
  96 }
  97
  98 /* tmp must have 2*n words */
  99 void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp)
 100 {
 101     int i, j, max;
 102     const BN_ULONG *ap;
 103     BN_ULONG *rp;
 104
 105     max = n * 2;
 106     ap = a;
 107     rp = r;
 108     rp[0] = rp[max - 1] = 0;
 109     rp++;
 110     j = n;
 111
 112     if (--j > 0) {
 113         ap++;
 114         rp[j] = bn_mul_words(rp, ap, j, ap[-1]);
 115         rp += 2;
 116     }
 117
 118     for (i = n - 2; i > 0; i--) {
 119         j--;
 120         ap++;
 121         rp[j] = bn_mul_add_words(rp, ap, j, ap[-1]);
 122         rp += 2;
 123     }
 124
 125     bn_add_words(r, r, r, max);
 126
 127     /* There will not be a carry */
 128
 129     bn_sqr_words(tmp, a, n);
 130
 131     bn_add_words(r, r, tmp, max);
 132 }
 133
 134 #ifdef BN_RECURSION
 135 /*-
 136  * r is 2*n words in size,
 137  * a and b are both n words in size.    (There's not actually a 'b' here ...)
 138  * n must be a power of 2.
 139  * We multiply and return the result.
 140  * t must be 2*n words in size
 141  * We calculate
 142  * a[0]*b[0]
 143  * a[0]*b[0]+a[1]*b[1]+(a[0]-a[1])*(b[1]-b[0])
 144  * a[1]*b[1]
 145  */
 146 void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r, const BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *t)
 147 {
 148     int n = n2 / 2;
 149     int zero, c1;
 150     BN_ULONG ln, lo, *p;
 151
 152     if (n2 == 4) {
 153 # ifndef BN_SQR_COMBA
 154         bn_sqr_normal(r, a, 4, t);
 155 # else
 156         bn_sqr_comba4(r, a);
 157 # endif
 158         return;
 159     } else if (n2 == 8) {
 160 # ifndef BN_SQR_COMBA
 161         bn_sqr_normal(r, a, 8, t);
 162 # else
 163         bn_sqr_comba8(r, a);
 164 # endif
 165         return;
 166     }
 167     if (n2 < BN_SQR_RECURSIVE_SIZE_NORMAL) {
 168         bn_sqr_normal(r, a, n2, t);
 169         return;
 170     }
 171     /* r=(a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]) */
 172     c1 = bn_cmp_words(a, &(a[n]), n);
 173     zero = 0;
 174     if (c1 > 0)
 175         bn_sub_words(t, a, &(a[n]), n);
 176     else if (c1 < 0)
 177         bn_sub_words(t, &(a[n]), a, n);
 178     else
 179         zero = 1;
 180
 181     /* The result will always be negative unless it is zero */
 182     p = &(t[n2 * 2]);
 183
 184     if (!zero)
 185         bn_sqr_recursive(&(t[n2]), t, n, p);
 186     else
 187         memset(&t[n2], 0, sizeof(*t) * n2);
 188     bn_sqr_recursive(r, a, n, p);
 189     bn_sqr_recursive(&(r[n2]), &(a[n]), n, p);
 190
 191     /*-
 192      * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0]), it is negative or zero
 193      * r[10] holds (a[0]*b[0])
 194      * r[32] holds (b[1]*b[1])
 195      */
 196
 197     c1 = (int)(bn_add_words(t, r, &(r[n2]), n2));
 198
 199     /* t[32] is negative */
 200     c1 -= (int)(bn_sub_words(&(t[n2]), t, &(t[n2]), n2));
 201
 202     /*-
 203      * t[32] holds (a[0]-a[1])*(a[1]-a[0])+(a[0]*a[0])+(a[1]*a[1])
 204      * r[10] holds (a[0]*a[0])
 205      * r[32] holds (a[1]*a[1])
 206      * c1 holds the carry bits
 207      */
 208     c1 += (int)(bn_add_words(&(r[n]), &(r[n]), &(t[n2]), n2));
 209     if (c1) {
 210         p = &(r[n + n2]);
 211         lo = *p;
 212         ln = (lo + c1) & BN_MASK2;
 213         *p = ln;
 214
 215         /*
 216          * The overflow will stop before we over write words we should not
 217          * overwrite
 218          */
 219         if (ln < (BN_ULONG)c1) {
 220             do {
 221                 p++;
 222                 lo = *p;
 223                 ln = (lo + 1) & BN_MASK2;
 224                 *p = ln;
 225             } while (ln == 0);
 226         }
 227     }
 228 }
 229 #endif