indent has problems with comments that are on the right hand side of a line.
[oweals/openssl.git] / crypto / ec / ec2_mult.c
index a8ead01d610d1d0fb717f8cbdac9b44d9269206a..3f99e177f5e0c4feeb7901b0b7130a6b6046a515 100644 (file)
  *
  */
 
+
+
 #include <openssl/err.h>
 
+#include "internal/bn_int.h"
 #include "ec_lcl.h"
 
+#ifndef OPENSSL_NO_EC2M
+
 
-/* Compute the x-coordinate x/z for the point 2*(x/z) in Montgomery projective 
+/*-
+ * Compute the x-coordinate x/z for the point 2*(x/z) in Montgomery projective 
  * coordinates.
  * Uses algorithm Mdouble in appendix of 
  *     Lopez, J. and Dahab, R.  "Fast multiplication on elliptic curves over 
- *     GF(2^m) without precomputation".
+ *     GF(2^m) without precomputation" (CHES '99, LNCS 1717).
  * modified to not require precomputation of c=b^{2^{m-1}}.
  */
 static int gf2m_Mdouble(const EC_GROUP *group, BIGNUM *x, BIGNUM *z, BN_CTX *ctx)
@@ -94,7 +100,7 @@ static int gf2m_Mdouble(const EC_GROUP *group, BIGNUM *x, BIGNUM *z, BN_CTX *ctx
        if (!group->meth->field_mul(group, z, x, t1, ctx)) goto err;
        if (!group->meth->field_sqr(group, x, x, ctx)) goto err;
        if (!group->meth->field_sqr(group, t1, t1, ctx)) goto err;
-       if (!group->meth->field_mul(group, t1, &group->b, t1, ctx)) goto err;
+       if (!group->meth->field_mul(group, t1, group->b, t1, ctx)) goto err;
        if (!BN_GF2m_add(x, x, t1)) goto err;
 
        ret = 1;
@@ -104,11 +110,12 @@ static int gf2m_Mdouble(const EC_GROUP *group, BIGNUM *x, BIGNUM *z, BN_CTX *ctx
        return ret;
        }
 
-/* Compute the x-coordinate x1/z1 for the point (x1/z1)+(x2/x2) in Montgomery 
+/*-
+ * Compute the x-coordinate x1/z1 for the point (x1/z1)+(x2/x2) in Montgomery 
  * projective coordinates.
  * Uses algorithm Madd in appendix of 
- *     Lopex, J. and Dahab, R.  "Fast multiplication on elliptic curves over 
- *     GF(2^m) without precomputation".
+ *     Lopez, J. and Dahab, R.  "Fast multiplication on elliptic curves over 
+ *     GF(2^m) without precomputation" (CHES '99, LNCS 1717).
  */
 static int gf2m_Madd(const EC_GROUP *group, const BIGNUM *x, BIGNUM *x1, BIGNUM *z1, 
        const BIGNUM *x2, const BIGNUM *z2, BN_CTX *ctx)
@@ -138,10 +145,11 @@ static int gf2m_Madd(const EC_GROUP *group, const BIGNUM *x, BIGNUM *x1, BIGNUM
        return ret;
        }
 
-/* Compute the x, y affine coordinates from the point (x1, z1) (x2, z2) 
+/*-
+ * Compute the x, y affine coordinates from the point (x1, z1) (x2, z2) 
  * using Montgomery point multiplication algorithm Mxy() in appendix of 
- *     Lopex, J. and Dahab, R.  "Fast multiplication on elliptic curves over 
- *     GF(2^m) without precomputation".
+ *     Lopez, J. and Dahab, R.  "Fast multiplication on elliptic curves over 
+ *     GF(2^m) without precomputation" (CHES '99, LNCS 1717).
  * Returns:
  *     0 on error
  *     1 if return value should be the point at infinity
@@ -206,22 +214,27 @@ static int gf2m_Mxy(const EC_GROUP *group, const BIGNUM *x, const BIGNUM *y, BIG
        return ret;
        }
 
-/* Computes scalar*point and stores the result in r.
+
+/*-
+ * Computes scalar*point and stores the result in r.
  * point can not equal r.
- * Uses algorithm 2P of
- *     Lopex, J. and Dahab, R.  "Fast multiplication on elliptic curves over 
- *     GF(2^m) without precomputation".
+ * Uses a modified algorithm 2P of
+ *     Lopez, J. and Dahab, R.  "Fast multiplication on elliptic curves over 
+ *     GF(2^m) without precomputation" (CHES '99, LNCS 1717).
+ *
+ * To protect against side-channel attack the function uses constant time swap,
+ * avoiding conditional branches.
  */
 static int ec_GF2m_montgomery_point_multiply(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *scalar,
        const EC_POINT *point, BN_CTX *ctx)
        {
        BIGNUM *x1, *x2, *z1, *z2;
-       int ret = 0, i, j;
-       BN_ULONG mask;
+       int ret = 0, i;
+       BN_ULONG mask,word;
 
        if (r == point)
                {
-               ECerr(EC_F_EC_POINT_MUL, EC_R_INVALID_ARGUMENT);
+               ECerr(EC_F_EC_GF2M_MONTGOMERY_POINT_MULTIPLY, EC_R_INVALID_ARGUMENT);
                return 0;
                }
        
@@ -241,49 +254,51 @@ static int ec_GF2m_montgomery_point_multiply(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r,
        z1 = BN_CTX_get(ctx);
        if (z1 == NULL) goto err;
 
-       x2 = &r->X;
-       z2 = &r->Y;
+       x2 = r->X;
+       z2 = r->Y;
+
+       bn_wexpand(x1, bn_get_top(group->field));
+       bn_wexpand(z1, bn_get_top(group->field));
+       bn_wexpand(x2, bn_get_top(group->field));
+       bn_wexpand(z2, bn_get_top(group->field));
 
-       if (!BN_GF2m_mod_arr(x1, &point->X, group->poly)) goto err; /* x1 = x */
+       if (!BN_GF2m_mod_arr(x1, point->X, group->poly)) goto err; /* x1 = x */
        if (!BN_one(z1)) goto err; /* z1 = 1 */
        if (!group->meth->field_sqr(group, z2, x1, ctx)) goto err; /* z2 = x1^2 = x^2 */
        if (!group->meth->field_sqr(group, x2, z2, ctx)) goto err;
-       if (!BN_GF2m_add(x2, x2, &group->b)) goto err; /* x2 = x^4 + b */
+       if (!BN_GF2m_add(x2, x2, group->b)) goto err; /* x2 = x^4 + b */
 
        /* find top most bit and go one past it */
-       i = scalar->top - 1; j = BN_BITS2 - 1;
+       i = bn_get_top(scalar) - 1;
        mask = BN_TBIT;
-       while (!(scalar->d[i] & mask)) { mask >>= 1; j--; }
-       mask >>= 1; j--;
+       word = bn_get_words(scalar)[i];
+       while (!(word & mask)) mask >>= 1;
+       mask >>= 1;
        /* if top most bit was at word break, go to next word */
        if (!mask) 
                {
-               i--; j = BN_BITS2 - 1;
+               i--;
                mask = BN_TBIT;
                }
 
        for (; i >= 0; i--)
                {
-               for (; j >= 0; j--)
+               word = bn_get_words(scalar)[i];
+               while (mask)
                        {
-                       if (scalar->d[i] & mask)
-                               {
-                               if (!gf2m_Madd(group, &point->X, x1, z1, x2, z2, ctx)) goto err;
-                               if (!gf2m_Mdouble(group, x2, z2, ctx)) goto err;
-                               }
-                       else
-                               {
-                               if (!gf2m_Madd(group, &point->X, x2, z2, x1, z1, ctx)) goto err;
-                               if (!gf2m_Mdouble(group, x1, z1, ctx)) goto err;
-                               }
+                       BN_consttime_swap(word & mask, x1, x2, bn_get_top(group->field));
+                       BN_consttime_swap(word & mask, z1, z2, bn_get_top(group->field));
+                       if (!gf2m_Madd(group, point->X, x2, z2, x1, z1, ctx)) goto err;
+                       if (!gf2m_Mdouble(group, x1, z1, ctx)) goto err;
+                       BN_consttime_swap(word & mask, x1, x2, bn_get_top(group->field));
+                       BN_consttime_swap(word & mask, z1, z2, bn_get_top(group->field));
                        mask >>= 1;
                        }
-               j = BN_BITS2 - 1;
                mask = BN_TBIT;
                }
 
        /* convert out of "projective" coordinates */
-       i = gf2m_Mxy(group, &point->X, &point->Y, x1, z1, x2, z2, ctx);
+       i = gf2m_Mxy(group, point->X, point->Y, x1, z1, x2, z2, ctx);
        if (i == 0) goto err;
        else if (i == 1) 
                {
@@ -291,13 +306,13 @@ static int ec_GF2m_montgomery_point_multiply(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r,
                }
        else
                {
-               if (!BN_one(&r->Z)) goto err;
+               if (!BN_one(r->Z)) goto err;
                r->Z_is_one = 1;
                }
 
        /* GF(2^m) field elements should always have BIGNUM::neg = 0 */
-       BN_set_sign(&r->X, 0);
-       BN_set_sign(&r->Y, 0);
+       BN_set_negative(r->X, 0);
+       BN_set_negative(r->Y, 0);
 
        ret = 1;
 
@@ -307,7 +322,8 @@ static int ec_GF2m_montgomery_point_multiply(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r,
        }
 
 
-/* Computes the sum
+/*-
+ * Computes the sum
  *     scalar*group->generator + scalars[0]*points[0] + ... + scalars[num-1]*points[num-1]
  * gracefully ignoring NULL scalar values.
  */
@@ -318,6 +334,7 @@ int ec_GF2m_simple_mul(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *scalar,
        int ret = 0;
        size_t i;
        EC_POINT *p=NULL;
+       EC_POINT *acc = NULL;
 
        if (ctx == NULL)
                {
@@ -337,29 +354,33 @@ int ec_GF2m_simple_mul(const EC_GROUP *group, EC_POINT *r, const BIGNUM *scalar,
                }
 
        if ((p = EC_POINT_new(group)) == NULL) goto err;
+       if ((acc = EC_POINT_new(group)) == NULL) goto err;
 
-       if (!EC_POINT_set_to_infinity(group, r)) goto err;
+       if (!EC_POINT_set_to_infinity(group, acc)) goto err;
 
        if (scalar)
                {
                if (!ec_GF2m_montgomery_point_multiply(group, p, scalar, group->generator, ctx)) goto err;
-               if (BN_get_sign(scalar)) 
+               if (BN_is_negative(scalar))
                        if (!group->meth->invert(group, p, ctx)) goto err;
-               if (!group->meth->add(group, r, r, p, ctx)) goto err;
+               if (!group->meth->add(group, acc, acc, p, ctx)) goto err;
                }
 
        for (i = 0; i < num; i++)
                {
                if (!ec_GF2m_montgomery_point_multiply(group, p, scalars[i], points[i], ctx)) goto err;
-               if (BN_get_sign(scalars[i]))
+               if (BN_is_negative(scalars[i]))
                        if (!group->meth->invert(group, p, ctx)) goto err;
-               if (!group->meth->add(group, r, r, p, ctx)) goto err;
+               if (!group->meth->add(group, acc, acc, p, ctx)) goto err;
                }
 
+       if (!EC_POINT_copy(r, acc)) goto err;
+
        ret = 1;
 
   err:
        if (p) EC_POINT_free(p);
+       if (acc) EC_POINT_free(acc);
        if (new_ctx != NULL)
                BN_CTX_free(new_ctx);
        return ret;
@@ -378,3 +399,5 @@ int ec_GF2m_have_precompute_mult(const EC_GROUP *group)
        {
        return ec_wNAF_have_precompute_mult(group);
        }
+
+#endif