crypto/openssl/crypto/bn/bn_lib.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2020 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 <assert.h>
  11 #include <limits.h>
  12 #include "internal/cryptlib.h"
  13 #include "bn_local.h"
  14 #include <openssl/opensslconf.h>
  15 #include "internal/constant_time.h"
  16
  17 /* This stuff appears to be completely unused, so is deprecated */
  18 #if OPENSSL_API_COMPAT < 0x00908000L
  19 /*-
  20  * For a 32 bit machine
  21  * 2 -   4 ==  128
  22  * 3 -   8 ==  256
  23  * 4 -  16 ==  512
  24  * 5 -  32 == 1024
  25  * 6 -  64 == 2048
  26  * 7 - 128 == 4096
  27  * 8 - 256 == 8192
  28  */
  29 static int bn_limit_bits = 0;
  30 static int bn_limit_num = 8;    /* (1<<bn_limit_bits) */
  31 static int bn_limit_bits_low = 0;
  32 static int bn_limit_num_low = 8; /* (1<<bn_limit_bits_low) */
  33 static int bn_limit_bits_high = 0;
  34 static int bn_limit_num_high = 8; /* (1<<bn_limit_bits_high) */
  35 static int bn_limit_bits_mont = 0;
  36 static int bn_limit_num_mont = 8; /* (1<<bn_limit_bits_mont) */
  37
  38 void BN_set_params(int mult, int high, int low, int mont)
  39 {
  40     if (mult >= 0) {
  41         if (mult > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  42             mult = sizeof(int) * 8 - 1;
  43         bn_limit_bits = mult;
  44         bn_limit_num = 1 << mult;
  45     }
  46     if (high >= 0) {
  47         if (high > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  48             high = sizeof(int) * 8 - 1;
  49         bn_limit_bits_high = high;
  50         bn_limit_num_high = 1 << high;
  51     }
  52     if (low >= 0) {
  53         if (low > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  54             low = sizeof(int) * 8 - 1;
  55         bn_limit_bits_low = low;
  56         bn_limit_num_low = 1 << low;
  57     }
  58     if (mont >= 0) {
  59         if (mont > (int)(sizeof(int) * 8) - 1)
  60             mont = sizeof(int) * 8 - 1;
  61         bn_limit_bits_mont = mont;
  62         bn_limit_num_mont = 1 << mont;
  63     }
  64 }
  65
  66 int BN_get_params(int which)
  67 {
  68     if (which == 0)
  69         return bn_limit_bits;
  70     else if (which == 1)
  71         return bn_limit_bits_high;
  72     else if (which == 2)
  73         return bn_limit_bits_low;
  74     else if (which == 3)
  75         return bn_limit_bits_mont;
  76     else
  77         return 0;
  78 }
  79 #endif
  80
  81 const BIGNUM *BN_value_one(void)
  82 {
  83     static const BN_ULONG data_one = 1L;
  84     static const BIGNUM const_one =
  85         { (BN_ULONG *)&data_one, 1, 1, 0, BN_FLG_STATIC_DATA };
  86
  87     return &const_one;
  88 }
  89
  90 /*
  91  * Old Visual Studio ARM compiler miscompiles BN_num_bits_word()
  92  * https://mta.openssl.org/pipermail/openssl-users/2018-August/008465.html
  93  */
  94 #if defined(_MSC_VER) && defined(_ARM_) && defined(_WIN32_WCE) \
  95     && _MSC_VER>=1400 && _MSC_VER<1501
  96 # define MS_BROKEN_BN_num_bits_word
  97 # pragma optimize("", off)
  98 #endif
  99 int BN_num_bits_word(BN_ULONG l)
 100 {
 101     BN_ULONG x, mask;
 102     int bits = (l != 0);
 103
 104 #if BN_BITS2 > 32
 105     x = l >> 32;
 106     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 107     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 108     bits += 32 & mask;
 109     l ^= (x ^ l) & mask;
 110 #endif
 111
 112     x = l >> 16;
 113     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 114     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 115     bits += 16 & mask;
 116     l ^= (x ^ l) & mask;
 117
 118     x = l >> 8;
 119     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 120     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 121     bits += 8 & mask;
 122     l ^= (x ^ l) & mask;
 123
 124     x = l >> 4;
 125     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 126     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 127     bits += 4 & mask;
 128     l ^= (x ^ l) & mask;
 129
 130     x = l >> 2;
 131     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 132     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 133     bits += 2 & mask;
 134     l ^= (x ^ l) & mask;
 135
 136     x = l >> 1;
 137     mask = (0 - x) & BN_MASK2;
 138     mask = (0 - (mask >> (BN_BITS2 - 1)));
 139     bits += 1 & mask;
 140
 141     return bits;
 142 }
 143 #ifdef MS_BROKEN_BN_num_bits_word
 144 # pragma optimize("", on)
 145 #endif
 146
 147 /*
 148  * This function still leaks `a->dmax`: it's caller's responsibility to
 149  * expand the input `a` in advance to a public length.
 150  */
 151 static ossl_inline
 152 int bn_num_bits_consttime(const BIGNUM *a)
 153 {
 154     int j, ret;
 155     unsigned int mask, past_i;
 156     int i = a->top - 1;
 157     bn_check_top(a);
 158
 159     for (j = 0, past_i = 0, ret = 0; j < a->dmax; j++) {
 160         mask = constant_time_eq_int(i, j); /* 0xff..ff if i==j, 0x0 otherwise */
 161
 162         ret += BN_BITS2 & (~mask & ~past_i);
 163         ret += BN_num_bits_word(a->d[j]) & mask;
 164
 165         past_i |= mask; /* past_i will become 0xff..ff after i==j */
 166     }
 167
 168     /*
 169      * if BN_is_zero(a) => i is -1 and ret contains garbage, so we mask the
 170      * final result.
 171      */
 172     mask = ~(constant_time_eq_int(i, ((int)-1)));
 173
 174     return ret & mask;
 175 }
 176
 177 int BN_num_bits(const BIGNUM *a)
 178 {
 179     int i = a->top - 1;
 180     bn_check_top(a);
 181
 182     if (a->flags & BN_FLG_CONSTTIME) {
 183         /*
 184          * We assume that BIGNUMs flagged as CONSTTIME have also been expanded
 185          * so that a->dmax is not leaking secret information.
 186          *
 187          * In other words, it's the caller's responsibility to ensure `a` has
 188          * been preallocated in advance to a public length if we hit this
 189          * branch.
 190          *
 191          */
 192         return bn_num_bits_consttime(a);
 193     }
 194
 195     if (BN_is_zero(a))
 196         return 0;
 197
 198     return ((i * BN_BITS2) + BN_num_bits_word(a->d[i]));
 199 }
 200
 201 static void bn_free_d(BIGNUM *a, int clear)
 202 {
 203     if (BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE))
 204         OPENSSL_secure_clear_free(a->d, a->dmax * sizeof(a->d[0]));
 205     else if (clear != 0)
 206         OPENSSL_clear_free(a->d, a->dmax * sizeof(a->d[0]));
 207     else
 208         OPENSSL_free(a->d);
 209 }
 210
 211
 212 void BN_clear_free(BIGNUM *a)
 213 {
 214     if (a == NULL)
 215         return;
 216     if (a->d != NULL && !BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA))
 217         bn_free_d(a, 1);
 218     if (BN_get_flags(a, BN_FLG_MALLOCED)) {
 219         OPENSSL_cleanse(a, sizeof(*a));
 220         OPENSSL_free(a);
 221     }
 222 }
 223
 224 void BN_free(BIGNUM *a)
 225 {
 226     if (a == NULL)
 227         return;
 228     if (!BN_get_flags(a, BN_FLG_STATIC_DATA))
 229         bn_free_d(a, 0);
 230     if (a->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 231         OPENSSL_free(a);
 232 }
 233
 234 void bn_init(BIGNUM *a)
 235 {
 236     static BIGNUM nilbn;
 237
 238     *a = nilbn;
 239     bn_check_top(a);
 240 }
 241
 242 BIGNUM *BN_new(void)
 243 {
 244     BIGNUM *ret;
 245
 246     if ((ret = OPENSSL_zalloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
 247         BNerr(BN_F_BN_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 248         return NULL;
 249     }
 250     ret->flags = BN_FLG_MALLOCED;
 251     bn_check_top(ret);
 252     return ret;
 253 }
 254
 255  BIGNUM *BN_secure_new(void)
 256  {
 257      BIGNUM *ret = BN_new();
 258      if (ret != NULL)
 259          ret->flags |= BN_FLG_SECURE;
 260      return ret;
 261  }
 262
 263 /* This is used by bn_expand2() */
 264 /* The caller MUST check that words > b->dmax before calling this */
 265 static BN_ULONG *bn_expand_internal(const BIGNUM *b, int words)
 266 {
 267     BN_ULONG *a = NULL;
 268
 269     if (words > (INT_MAX / (4 * BN_BITS2))) {
 270         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_BIGNUM_TOO_LONG);
 271         return NULL;
 272     }
 273     if (BN_get_flags(b, BN_FLG_STATIC_DATA)) {
 274         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA);
 275         return NULL;
 276     }
 277     if (BN_get_flags(b, BN_FLG_SECURE))
 278         a = OPENSSL_secure_zalloc(words * sizeof(*a));
 279     else
 280         a = OPENSSL_zalloc(words * sizeof(*a));
 281     if (a == NULL) {
 282         BNerr(BN_F_BN_EXPAND_INTERNAL, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 283         return NULL;
 284     }
 285
 286     assert(b->top <= words);
 287     if (b->top > 0)
 288         memcpy(a, b->d, sizeof(*a) * b->top);
 289
 290     return a;
 291 }
 292
 293 /*
 294  * This is an internal function that should not be used in applications. It
 295  * ensures that 'b' has enough room for a 'words' word number and initialises
 296  * any unused part of b->d with leading zeros. It is mostly used by the
 297  * various BIGNUM routines. If there is an error, NULL is returned. If not,
 298  * 'b' is returned.
 299  */
 300
 301 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *b, int words)
 302 {
 303     if (words > b->dmax) {
 304         BN_ULONG *a = bn_expand_internal(b, words);
 305         if (!a)
 306             return NULL;
 307         if (b->d != NULL)
 308             bn_free_d(b, 1);
 309         b->d = a;
 310         b->dmax = words;
 311     }
 312
 313     return b;
 314 }
 315
 316 BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a)
 317 {
 318     BIGNUM *t;
 319
 320     if (a == NULL)
 321         return NULL;
 322     bn_check_top(a);
 323
 324     t = BN_get_flags(a, BN_FLG_SECURE) ? BN_secure_new() : BN_new();
 325     if (t == NULL)
 326         return NULL;
 327     if (!BN_copy(t, a)) {
 328         BN_free(t);
 329         return NULL;
 330     }
 331     bn_check_top(t);
 332     return t;
 333 }
 334
 335 BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 336 {
 337     int bn_words;
 338
 339     bn_check_top(b);
 340
 341     bn_words = BN_get_flags(b, BN_FLG_CONSTTIME) ? b->dmax : b->top;
 342
 343     if (a == b)
 344         return a;
 345     if (bn_wexpand(a, bn_words) == NULL)
 346         return NULL;
 347
 348     if (b->top > 0)
 349         memcpy(a->d, b->d, sizeof(b->d[0]) * bn_words);
 350
 351     a->neg = b->neg;
 352     a->top = b->top;
 353     a->flags |= b->flags & BN_FLG_FIXED_TOP;
 354     bn_check_top(a);
 355     return a;
 356 }
 357
 358 #define FLAGS_DATA(flags) ((flags) & (BN_FLG_STATIC_DATA \
 359                                     | BN_FLG_CONSTTIME   \
 360                                     | BN_FLG_SECURE      \
 361                                     | BN_FLG_FIXED_TOP))
 362 #define FLAGS_STRUCT(flags) ((flags) & (BN_FLG_MALLOCED))
 363
 364 void BN_swap(BIGNUM *a, BIGNUM *b)
 365 {
 366     int flags_old_a, flags_old_b;
 367     BN_ULONG *tmp_d;
 368     int tmp_top, tmp_dmax, tmp_neg;
 369
 370     bn_check_top(a);
 371     bn_check_top(b);
 372
 373     flags_old_a = a->flags;
 374     flags_old_b = b->flags;
 375
 376     tmp_d = a->d;
 377     tmp_top = a->top;
 378     tmp_dmax = a->dmax;
 379     tmp_neg = a->neg;
 380
 381     a->d = b->d;
 382     a->top = b->top;
 383     a->dmax = b->dmax;
 384     a->neg = b->neg;
 385
 386     b->d = tmp_d;
 387     b->top = tmp_top;
 388     b->dmax = tmp_dmax;
 389     b->neg = tmp_neg;
 390
 391     a->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_a) | FLAGS_DATA(flags_old_b);
 392     b->flags = FLAGS_STRUCT(flags_old_b) | FLAGS_DATA(flags_old_a);
 393     bn_check_top(a);
 394     bn_check_top(b);
 395 }
 396
 397 void BN_clear(BIGNUM *a)
 398 {
 399     if (a == NULL)
 400         return;
 401     bn_check_top(a);
 402     if (a->d != NULL)
 403         OPENSSL_cleanse(a->d, sizeof(*a->d) * a->dmax);
 404     a->neg = 0;
 405     a->top = 0;
 406     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 407 }
 408
 409 BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *a)
 410 {
 411     if (a->top > 1)
 412         return BN_MASK2;
 413     else if (a->top == 1)
 414         return a->d[0];
 415     /* a->top == 0 */
 416     return 0;
 417 }
 418
 419 int BN_set_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w)
 420 {
 421     bn_check_top(a);
 422     if (bn_expand(a, (int)sizeof(BN_ULONG) * 8) == NULL)
 423         return 0;
 424     a->neg = 0;
 425     a->d[0] = w;
 426     a->top = (w ? 1 : 0);
 427     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 428     bn_check_top(a);
 429     return 1;
 430 }
 431
 432 BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 433 {
 434     unsigned int i, m;
 435     unsigned int n;
 436     BN_ULONG l;
 437     BIGNUM *bn = NULL;
 438
 439     if (ret == NULL)
 440         ret = bn = BN_new();
 441     if (ret == NULL)
 442         return NULL;
 443     bn_check_top(ret);
 444     /* Skip leading zero's. */
 445     for ( ; len > 0 && *s == 0; s++, len--)
 446         continue;
 447     n = len;
 448     if (n == 0) {
 449         ret->top = 0;
 450         return ret;
 451     }
 452     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 453     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 454     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 455         BN_free(bn);
 456         return NULL;
 457     }
 458     ret->top = i;
 459     ret->neg = 0;
 460     l = 0;
 461     while (n--) {
 462         l = (l << 8L) | *(s++);
 463         if (m-- == 0) {
 464             ret->d[--i] = l;
 465             l = 0;
 466             m = BN_BYTES - 1;
 467         }
 468     }
 469     /*
 470      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 471      * bit set (-ve number)
 472      */
 473     bn_correct_top(ret);
 474     return ret;
 475 }
 476
 477 typedef enum {big, little} endianess_t;
 478
 479 /* ignore negative */
 480 static
 481 int bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen, endianess_t endianess)
 482 {
 483     int n;
 484     size_t i, lasti, j, atop, mask;
 485     BN_ULONG l;
 486
 487     /*
 488      * In case |a| is fixed-top, BN_num_bytes can return bogus length,
 489      * but it's assumed that fixed-top inputs ought to be "nominated"
 490      * even for padded output, so it works out...
 491      */
 492     n = BN_num_bytes(a);
 493     if (tolen == -1) {
 494         tolen = n;
 495     } else if (tolen < n) {     /* uncommon/unlike case */
 496         BIGNUM temp = *a;
 497
 498         bn_correct_top(&temp);
 499         n = BN_num_bytes(&temp);
 500         if (tolen < n)
 501             return -1;
 502     }
 503
 504     /* Swipe through whole available data and don't give away padded zero. */
 505     atop = a->dmax * BN_BYTES;
 506     if (atop == 0) {
 507         OPENSSL_cleanse(to, tolen);
 508         return tolen;
 509     }
 510
 511     lasti = atop - 1;
 512     atop = a->top * BN_BYTES;
 513     if (endianess == big)
 514         to += tolen; /* start from the end of the buffer */
 515     for (i = 0, j = 0; j < (size_t)tolen; j++) {
 516         unsigned char val;
 517         l = a->d[i / BN_BYTES];
 518         mask = 0 - ((j - atop) >> (8 * sizeof(i) - 1));
 519         val = (unsigned char)(l >> (8 * (i % BN_BYTES)) & mask);
 520         if (endianess == big)
 521             *--to = val;
 522         else
 523             *to++ = val;
 524         i += (i - lasti) >> (8 * sizeof(i) - 1); /* stay on last limb */
 525     }
 526
 527     return tolen;
 528 }
 529
 530 int BN_bn2binpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 531 {
 532     if (tolen < 0)
 533         return -1;
 534     return bn2binpad(a, to, tolen, big);
 535 }
 536
 537 int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to)
 538 {
 539     return bn2binpad(a, to, -1, big);
 540 }
 541
 542 BIGNUM *BN_lebin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret)
 543 {
 544     unsigned int i, m;
 545     unsigned int n;
 546     BN_ULONG l;
 547     BIGNUM *bn = NULL;
 548
 549     if (ret == NULL)
 550         ret = bn = BN_new();
 551     if (ret == NULL)
 552         return NULL;
 553     bn_check_top(ret);
 554     s += len;
 555     /* Skip trailing zeroes. */
 556     for ( ; len > 0 && s[-1] == 0; s--, len--)
 557         continue;
 558     n = len;
 559     if (n == 0) {
 560         ret->top = 0;
 561         return ret;
 562     }
 563     i = ((n - 1) / BN_BYTES) + 1;
 564     m = ((n - 1) % (BN_BYTES));
 565     if (bn_wexpand(ret, (int)i) == NULL) {
 566         BN_free(bn);
 567         return NULL;
 568     }
 569     ret->top = i;
 570     ret->neg = 0;
 571     l = 0;
 572     while (n--) {
 573         s--;
 574         l = (l << 8L) | *s;
 575         if (m-- == 0) {
 576             ret->d[--i] = l;
 577             l = 0;
 578             m = BN_BYTES - 1;
 579         }
 580     }
 581     /*
 582      * need to call this due to clear byte at top if avoiding having the top
 583      * bit set (-ve number)
 584      */
 585     bn_correct_top(ret);
 586     return ret;
 587 }
 588
 589 int BN_bn2lebinpad(const BIGNUM *a, unsigned char *to, int tolen)
 590 {
 591     if (tolen < 0)
 592         return -1;
 593     return bn2binpad(a, to, tolen, little);
 594 }
 595
 596 int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 597 {
 598     int i;
 599     BN_ULONG t1, t2, *ap, *bp;
 600
 601     bn_check_top(a);
 602     bn_check_top(b);
 603
 604     i = a->top - b->top;
 605     if (i != 0)
 606         return i;
 607     ap = a->d;
 608     bp = b->d;
 609     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 610         t1 = ap[i];
 611         t2 = bp[i];
 612         if (t1 != t2)
 613             return ((t1 > t2) ? 1 : -1);
 614     }
 615     return 0;
 616 }
 617
 618 int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b)
 619 {
 620     int i;
 621     int gt, lt;
 622     BN_ULONG t1, t2;
 623
 624     if ((a == NULL) || (b == NULL)) {
 625         if (a != NULL)
 626             return -1;
 627         else if (b != NULL)
 628             return 1;
 629         else
 630             return 0;
 631     }
 632
 633     bn_check_top(a);
 634     bn_check_top(b);
 635
 636     if (a->neg != b->neg) {
 637         if (a->neg)
 638             return -1;
 639         else
 640             return 1;
 641     }
 642     if (a->neg == 0) {
 643         gt = 1;
 644         lt = -1;
 645     } else {
 646         gt = -1;
 647         lt = 1;
 648     }
 649
 650     if (a->top > b->top)
 651         return gt;
 652     if (a->top < b->top)
 653         return lt;
 654     for (i = a->top - 1; i >= 0; i--) {
 655         t1 = a->d[i];
 656         t2 = b->d[i];
 657         if (t1 > t2)
 658             return gt;
 659         if (t1 < t2)
 660             return lt;
 661     }
 662     return 0;
 663 }
 664
 665 int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n)
 666 {
 667     int i, j, k;
 668
 669     if (n < 0)
 670         return 0;
 671
 672     i = n / BN_BITS2;
 673     j = n % BN_BITS2;
 674     if (a->top <= i) {
 675         if (bn_wexpand(a, i + 1) == NULL)
 676             return 0;
 677         for (k = a->top; k < i + 1; k++)
 678             a->d[k] = 0;
 679         a->top = i + 1;
 680         a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 681     }
 682
 683     a->d[i] |= (((BN_ULONG)1) << j);
 684     bn_check_top(a);
 685     return 1;
 686 }
 687
 688 int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n)
 689 {
 690     int i, j;
 691
 692     bn_check_top(a);
 693     if (n < 0)
 694         return 0;
 695
 696     i = n / BN_BITS2;
 697     j = n % BN_BITS2;
 698     if (a->top <= i)
 699         return 0;
 700
 701     a->d[i] &= (~(((BN_ULONG)1) << j));
 702     bn_correct_top(a);
 703     return 1;
 704 }
 705
 706 int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n)
 707 {
 708     int i, j;
 709
 710     bn_check_top(a);
 711     if (n < 0)
 712         return 0;
 713     i = n / BN_BITS2;
 714     j = n % BN_BITS2;
 715     if (a->top <= i)
 716         return 0;
 717     return (int)(((a->d[i]) >> j) & ((BN_ULONG)1));
 718 }
 719
 720 int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n)
 721 {
 722     int b, w;
 723
 724     bn_check_top(a);
 725     if (n < 0)
 726         return 0;
 727
 728     w = n / BN_BITS2;
 729     b = n % BN_BITS2;
 730     if (w >= a->top)
 731         return 0;
 732     if (b == 0)
 733         a->top = w;
 734     else {
 735         a->top = w + 1;
 736         a->d[w] &= ~(BN_MASK2 << b);
 737     }
 738     bn_correct_top(a);
 739     return 1;
 740 }
 741
 742 void BN_set_negative(BIGNUM *a, int b)
 743 {
 744     if (b && !BN_is_zero(a))
 745         a->neg = 1;
 746     else
 747         a->neg = 0;
 748 }
 749
 750 int bn_cmp_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int n)
 751 {
 752     int i;
 753     BN_ULONG aa, bb;
 754
 755     if (n == 0)
 756         return 0;
 757
 758     aa = a[n - 1];
 759     bb = b[n - 1];
 760     if (aa != bb)
 761         return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 762     for (i = n - 2; i >= 0; i--) {
 763         aa = a[i];
 764         bb = b[i];
 765         if (aa != bb)
 766             return ((aa > bb) ? 1 : -1);
 767     }
 768     return 0;
 769 }
 770
 771 /*
 772  * Here follows a specialised variants of bn_cmp_words().  It has the
 773  * capability of performing the operation on arrays of different sizes. The
 774  * sizes of those arrays is expressed through cl, which is the common length
 775  * ( basically, min(len(a),len(b)) ), and dl, which is the delta between the
 776  * two lengths, calculated as len(a)-len(b). All lengths are the number of
 777  * BN_ULONGs...
 778  */
 779
 780 int bn_cmp_part_words(const BN_ULONG *a, const BN_ULONG *b, int cl, int dl)
 781 {
 782     int n, i;
 783     n = cl - 1;
 784
 785     if (dl < 0) {
 786         for (i = dl; i < 0; i++) {
 787             if (b[n - i] != 0)
 788                 return -1;      /* a < b */
 789         }
 790     }
 791     if (dl > 0) {
 792         for (i = dl; i > 0; i--) {
 793             if (a[n + i] != 0)
 794                 return 1;       /* a > b */
 795         }
 796     }
 797     return bn_cmp_words(a, b, cl);
 798 }
 799
 800 /*-
 801  * Constant-time conditional swap of a and b.
 802  * a and b are swapped if condition is not 0.
 803  * nwords is the number of words to swap.
 804  * Assumes that at least nwords are allocated in both a and b.
 805  * Assumes that no more than nwords are used by either a or b.
 806  */
 807 void BN_consttime_swap(BN_ULONG condition, BIGNUM *a, BIGNUM *b, int nwords)
 808 {
 809     BN_ULONG t;
 810     int i;
 811
 812     if (a == b)
 813         return;
 814
 815     bn_wcheck_size(a, nwords);
 816     bn_wcheck_size(b, nwords);
 817
 818     condition = ((~condition & ((condition - 1))) >> (BN_BITS2 - 1)) - 1;
 819
 820     t = (a->top ^ b->top) & condition;
 821     a->top ^= t;
 822     b->top ^= t;
 823
 824     t = (a->neg ^ b->neg) & condition;
 825     a->neg ^= t;
 826     b->neg ^= t;
 827
 828     /*-
 829      * BN_FLG_STATIC_DATA: indicates that data may not be written to. Intention
 830      * is actually to treat it as it's read-only data, and some (if not most)
 831      * of it does reside in read-only segment. In other words observation of
 832      * BN_FLG_STATIC_DATA in BN_consttime_swap should be treated as fatal
 833      * condition. It would either cause SEGV or effectively cause data
 834      * corruption.
 835      *
 836      * BN_FLG_MALLOCED: refers to BN structure itself, and hence must be
 837      * preserved.
 838      *
 839      * BN_FLG_SECURE: must be preserved, because it determines how x->d was
 840      * allocated and hence how to free it.
 841      *
 842      * BN_FLG_CONSTTIME: sufficient to mask and swap
 843      *
 844      * BN_FLG_FIXED_TOP: indicates that we haven't called bn_correct_top() on
 845      * the data, so the d array may be padded with additional 0 values (i.e.
 846      * top could be greater than the minimal value that it could be). We should
 847      * be swapping it
 848      */
 849
 850 #define BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS (BN_FLG_CONSTTIME | BN_FLG_FIXED_TOP)
 851
 852     t = ((a->flags ^ b->flags) & BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS) & condition;
 853     a->flags ^= t;
 854     b->flags ^= t;
 855
 856     /* conditionally swap the data */
 857     for (i = 0; i < nwords; i++) {
 858         t = (a->d[i] ^ b->d[i]) & condition;
 859         a->d[i] ^= t;
 860         b->d[i] ^= t;
 861     }
 862 }
 863
 864 #undef BN_CONSTTIME_SWAP_FLAGS
 865
 866 /* Bits of security, see SP800-57 */
 867
 868 int BN_security_bits(int L, int N)
 869 {
 870     int secbits, bits;
 871     if (L >= 15360)
 872         secbits = 256;
 873     else if (L >= 7680)
 874         secbits = 192;
 875     else if (L >= 3072)
 876         secbits = 128;
 877     else if (L >= 2048)
 878         secbits = 112;
 879     else if (L >= 1024)
 880         secbits = 80;
 881     else
 882         return 0;
 883     if (N == -1)
 884         return secbits;
 885     bits = N / 2;
 886     if (bits < 80)
 887         return 0;
 888     return bits >= secbits ? secbits : bits;
 889 }
 890
 891 void BN_zero_ex(BIGNUM *a)
 892 {
 893     a->neg = 0;
 894     a->top = 0;
 895     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
 896 }
 897
 898 int BN_abs_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 899 {
 900     return ((a->top == 1) && (a->d[0] == w)) || ((w == 0) && (a->top == 0));
 901 }
 902
 903 int BN_is_zero(const BIGNUM *a)
 904 {
 905     return a->top == 0;
 906 }
 907
 908 int BN_is_one(const BIGNUM *a)
 909 {
 910     return BN_abs_is_word(a, 1) && !a->neg;
 911 }
 912
 913 int BN_is_word(const BIGNUM *a, const BN_ULONG w)
 914 {
 915     return BN_abs_is_word(a, w) && (!w || !a->neg);
 916 }
 917
 918 int BN_is_odd(const BIGNUM *a)
 919 {
 920     return (a->top > 0) && (a->d[0] & 1);
 921 }
 922
 923 int BN_is_negative(const BIGNUM *a)
 924 {
 925     return (a->neg != 0);
 926 }
 927
 928 int BN_to_montgomery(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_MONT_CTX *mont,
 929                      BN_CTX *ctx)
 930 {
 931     return BN_mod_mul_montgomery(r, a, &(mont->RR), mont, ctx);
 932 }
 933
 934 void BN_with_flags(BIGNUM *dest, const BIGNUM *b, int flags)
 935 {
 936     dest->d = b->d;
 937     dest->top = b->top;
 938     dest->dmax = b->dmax;
 939     dest->neg = b->neg;
 940     dest->flags = ((dest->flags & BN_FLG_MALLOCED)
 941                    | (b->flags & ~BN_FLG_MALLOCED)
 942                    | BN_FLG_STATIC_DATA | flags);
 943 }
 944
 945 BN_GENCB *BN_GENCB_new(void)
 946 {
 947     BN_GENCB *ret;
 948
 949     if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(*ret))) == NULL) {
 950         BNerr(BN_F_BN_GENCB_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 951         return NULL;
 952     }
 953
 954     return ret;
 955 }
 956
 957 void BN_GENCB_free(BN_GENCB *cb)
 958 {
 959     if (cb == NULL)
 960         return;
 961     OPENSSL_free(cb);
 962 }
 963
 964 void BN_set_flags(BIGNUM *b, int n)
 965 {
 966     b->flags |= n;
 967 }
 968
 969 int BN_get_flags(const BIGNUM *b, int n)
 970 {
 971     return b->flags & n;
 972 }
 973
 974 /* Populate a BN_GENCB structure with an "old"-style callback */
 975 void BN_GENCB_set_old(BN_GENCB *gencb, void (*callback) (int, int, void *),
 976                       void *cb_arg)
 977 {
 978     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
 979     tmp_gencb->ver = 1;
 980     tmp_gencb->arg = cb_arg;
 981     tmp_gencb->cb.cb_1 = callback;
 982 }
 983
 984 /* Populate a BN_GENCB structure with a "new"-style callback */
 985 void BN_GENCB_set(BN_GENCB *gencb, int (*callback) (int, int, BN_GENCB *),
 986                   void *cb_arg)
 987 {
 988     BN_GENCB *tmp_gencb = gencb;
 989     tmp_gencb->ver = 2;
 990     tmp_gencb->arg = cb_arg;
 991     tmp_gencb->cb.cb_2 = callback;
 992 }
 993
 994 void *BN_GENCB_get_arg(BN_GENCB *cb)
 995 {
 996     return cb->arg;
 997 }
 998
 999 BIGNUM *bn_wexpand(BIGNUM *a, int words)
1000 {
1001     return (words <= a->dmax) ? a : bn_expand2(a, words);
1002 }
1003
1004 void bn_correct_top(BIGNUM *a)
1005 {
1006     BN_ULONG *ftl;
1007     int tmp_top = a->top;
1008
1009     if (tmp_top > 0) {
1010         for (ftl = &(a->d[tmp_top]); tmp_top > 0; tmp_top--) {
1011             ftl--;
1012             if (*ftl != 0)
1013                 break;
1014         }
1015         a->top = tmp_top;
1016     }
1017     if (a->top == 0)
1018         a->neg = 0;
1019     a->flags &= ~BN_FLG_FIXED_TOP;
1020     bn_pollute(a);
1021 }