Annotation of qemu/roms/ipxe/src/crypto/axtls/bigint.c, revision 1.1

1.1     ! root        1: /*
        !             2:  *  Copyright(C) 2006 Cameron Rich
        !             3:  *
        !             4:  *  This library is free software; you can redistribute it and/or modify
        !             5:  *  it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
        !             6:  *  the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
        !             7:  *  (at your option) any later version.
        !             8:  *
        !             9:  *  This library is distributed in the hope that it will be useful,
        !            10:  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
        !            11:  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
        !            12:  *  GNU Lesser General Public License for more details.
        !            13:  *
        !            14:  *  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
        !            15:  *  along with this library; if not, write to the Free Software
        !            16:  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
        !            17:  */
        !            18: 
        !            19: /**
        !            20:  * @defgroup bigint_api Big Integer API
        !            21:  * @brief The bigint implementation as used by the axTLS project.
        !            22:  *
        !            23:  * The bigint library is for RSA encryption/decryption as well as signing.
        !            24:  * This code tries to minimise use of malloc/free by maintaining a small 
        !            25:  * cache. A bigint context may maintain state by being made "permanent". 
        !            26:  * It be be later released with a bi_depermanent() and bi_free() call.
        !            27:  *
        !            28:  * It supports the following reduction techniques:
        !            29:  * - Classical
        !            30:  * - Barrett
        !            31:  * - Montgomery
        !            32:  *
        !            33:  * It also implements the following:
        !            34:  * - Karatsuba multiplication
        !            35:  * - Squaring
        !            36:  * - Sliding window exponentiation
        !            37:  * - Chinese Remainder Theorem (implemented in rsa.c).
        !            38:  *
        !            39:  * All the algorithms used are pretty standard, and designed for different
        !            40:  * data bus sizes. Negative numbers are not dealt with at all, so a subtraction
        !            41:  * may need to be tested for negativity.
        !            42:  *
        !            43:  * This library steals some ideas from Jef Poskanzer
        !            44:  * <http://cs.marlboro.edu/term/cs-fall02/algorithms/crypto/RSA/bigint>
        !            45:  * and GMP <http://www.swox.com/gmp>. It gets most of its implementation
        !            46:  * detail from "The Handbook of Applied Cryptography"
        !            47:  * <http://www.cacr.math.uwaterloo.ca/hac/about/chap14.pdf>
        !            48:  * @{
        !            49:  */
        !            50: 
        !            51: #include <stdlib.h>
        !            52: #include <limits.h>
        !            53: #include <string.h>
        !            54: #include <stdio.h>
        !            55: #include <time.h>
        !            56: #include "bigint.h"
        !            57: #include "crypto.h"
        !            58: 
        !            59: static bigint *bi_int_multiply(BI_CTX *ctx, bigint *bi, comp i);
        !            60: static bigint *bi_int_divide(BI_CTX *ctx, bigint *biR, comp denom);
        !            61: static bigint __malloc *alloc(BI_CTX *ctx, int size);
        !            62: static bigint *trim(bigint *bi);
        !            63: static void more_comps(bigint *bi, int n);
        !            64: #if defined(CONFIG_BIGINT_KARATSUBA) || defined(CONFIG_BIGINT_BARRETT) || \
        !            65:     defined(CONFIG_BIGINT_MONTGOMERY)
        !            66: static bigint *comp_right_shift(bigint *biR, int num_shifts);
        !            67: static bigint *comp_left_shift(bigint *biR, int num_shifts);
        !            68: #endif
        !            69: 
        !            70: #ifdef CONFIG_BIGINT_CHECK_ON
        !            71: static void check(const bigint *bi);
        !            72: #endif
        !            73: 
        !            74: /**
        !            75:  * @brief Start a new bigint context.
        !            76:  * @return A bigint context.
        !            77:  */
        !            78: BI_CTX *bi_initialize(void)
        !            79: {
        !            80:     /* calloc() sets everything to zero */
        !            81:     BI_CTX *ctx = (BI_CTX *)calloc(1, sizeof(BI_CTX));
        !            82:    
        !            83:     /* the radix */
        !            84:     ctx->bi_radix = alloc(ctx, 2); 
        !            85:     ctx->bi_radix->comps[0] = 0;
        !            86:     ctx->bi_radix->comps[1] = 1;
        !            87:     bi_permanent(ctx->bi_radix);
        !            88:     return ctx;
        !            89: }
        !            90: 
        !            91: /**
        !            92:  * @brief Close the bigint context and free any resources.
        !            93:  *
        !            94:  * Free up any used memory - a check is done if all objects were not 
        !            95:  * properly freed.
        !            96:  * @param ctx [in]   The bigint session context.
        !            97:  */
        !            98: void bi_terminate(BI_CTX *ctx)
        !            99: {
        !           100:     bigint *p, *pn;
        !           101: 
        !           102:     bi_depermanent(ctx->bi_radix); 
        !           103:     bi_free(ctx, ctx->bi_radix);
        !           104: 
        !           105:     if (ctx->active_count != 0)
        !           106:     {
        !           107: #ifdef CONFIG_SSL_FULL_MODE
        !           108:         printf("bi_terminate: there were %d un-freed bigints\n",
        !           109:                        ctx->active_count);
        !           110: #endif
        !           111:         abort();
        !           112:     }
        !           113: 
        !           114:     for (p = ctx->free_list; p != NULL; p = pn)
        !           115:     {
        !           116:         pn = p->next;
        !           117:         free(p->comps);
        !           118:         free(p);
        !           119:     }
        !           120: 
        !           121:     free(ctx);
        !           122: }
        !           123: 
        !           124: /**
        !           125:  * @brief Increment the number of references to this object. 
        !           126:  * It does not do a full copy.
        !           127:  * @param bi [in]   The bigint to copy.
        !           128:  * @return A reference to the same bigint.
        !           129:  */
        !           130: bigint *bi_copy(bigint *bi)
        !           131: {
        !           132:     check(bi);
        !           133:     if (bi->refs != PERMANENT)
        !           134:         bi->refs++;
        !           135:     return bi;
        !           136: }
        !           137: 
        !           138: /**
        !           139:  * @brief Simply make a bigint object "unfreeable" if bi_free() is called on it.
        !           140:  *
        !           141:  * For this object to be freed, bi_depermanent() must be called.
        !           142:  * @param bi [in]   The bigint to be made permanent.
        !           143:  */
        !           144: void bi_permanent(bigint *bi)
        !           145: {
        !           146:     check(bi);
        !           147:     if (bi->refs != 1)
        !           148:     {
        !           149: #ifdef CONFIG_SSL_FULL_MODE
        !           150:         printf("bi_permanent: refs was not 1\n");
        !           151: #endif
        !           152:         abort();
        !           153:     }
        !           154: 
        !           155:     bi->refs = PERMANENT;
        !           156: }
        !           157: 
        !           158: /**
        !           159:  * @brief Take a permanent object and make it eligible for freedom.
        !           160:  * @param bi [in]   The bigint to be made back to temporary.
        !           161:  */
        !           162: void bi_depermanent(bigint *bi)
        !           163: {
        !           164:     check(bi);
        !           165:     if (bi->refs != PERMANENT)
        !           166:     {
        !           167: #ifdef CONFIG_SSL_FULL_MODE
        !           168:         printf("bi_depermanent: bigint was not permanent\n");
        !           169: #endif
        !           170:         abort();
        !           171:     }
        !           172: 
        !           173:     bi->refs = 1;
        !           174: }
        !           175: 
        !           176: /**
        !           177:  * @brief Free a bigint object so it can be used again. 
        !           178:  *
        !           179:  * The memory itself it not actually freed, just tagged as being available 
        !           180:  * @param ctx [in]   The bigint session context.
        !           181:  * @param bi [in]    The bigint to be freed.
        !           182:  */
        !           183: void bi_free(BI_CTX *ctx, bigint *bi)
        !           184: {
        !           185:     check(bi);
        !           186:     if (bi->refs == PERMANENT)
        !           187:     {
        !           188:         return;
        !           189:     }
        !           190: 
        !           191:     if (--bi->refs > 0)
        !           192:     {
        !           193:         return;
        !           194:     }
        !           195: 
        !           196:     bi->next = ctx->free_list;
        !           197:     ctx->free_list = bi;
        !           198:     ctx->free_count++;
        !           199: 
        !           200:     if (--ctx->active_count < 0)
        !           201:     {
        !           202: #ifdef CONFIG_SSL_FULL_MODE
        !           203:         printf("bi_free: active_count went negative "
        !           204:                 "- double-freed bigint?\n");
        !           205: #endif
        !           206:         abort();
        !           207:     }
        !           208: }
        !           209: 
        !           210: /**
        !           211:  * @brief Convert an (unsigned) integer into a bigint.
        !           212:  * @param ctx [in]   The bigint session context.
        !           213:  * @param i [in]     The (unsigned) integer to be converted.
        !           214:  * 
        !           215:  */
        !           216: bigint *int_to_bi(BI_CTX *ctx, comp i)
        !           217: {
        !           218:     bigint *biR = alloc(ctx, 1);
        !           219:     biR->comps[0] = i;
        !           220:     return biR;
        !           221: }
        !           222: 
        !           223: /**
        !           224:  * @brief Do a full copy of the bigint object.
        !           225:  * @param ctx [in]   The bigint session context.
        !           226:  * @param bi  [in]   The bigint object to be copied.
        !           227:  */
        !           228: bigint *bi_clone(BI_CTX *ctx, const bigint *bi)
        !           229: {
        !           230:     bigint *biR = alloc(ctx, bi->size);
        !           231:     check(bi);
        !           232:     memcpy(biR->comps, bi->comps, bi->size*COMP_BYTE_SIZE);
        !           233:     return biR;
        !           234: }
        !           235: 
        !           236: /**
        !           237:  * @brief Perform an addition operation between two bigints.
        !           238:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           239:  * @param bia [in]  A bigint.
        !           240:  * @param bib [in]  Another bigint.
        !           241:  * @return The result of the addition.
        !           242:  */
        !           243: bigint *bi_add(BI_CTX *ctx, bigint *bia, bigint *bib)
        !           244: {
        !           245:     int n;
        !           246:     comp carry = 0;
        !           247:     comp *pa, *pb;
        !           248: 
        !           249:     check(bia);
        !           250:     check(bib);
        !           251: 
        !           252:     n = max(bia->size, bib->size);
        !           253:     more_comps(bia, n+1);
        !           254:     more_comps(bib, n);
        !           255:     pa = bia->comps;
        !           256:     pb = bib->comps;
        !           257: 
        !           258:     do
        !           259:     {
        !           260:         comp  sl, rl, cy1;
        !           261:         sl = *pa + *pb++;
        !           262:         rl = sl + carry;
        !           263:         cy1 = sl < *pa;
        !           264:         carry = cy1 | (rl < sl);
        !           265:         *pa++ = rl;
        !           266:     } while (--n != 0);
        !           267: 
        !           268:     *pa = carry;                  /* do overflow */
        !           269:     bi_free(ctx, bib);
        !           270:     return trim(bia);
        !           271: }
        !           272: 
        !           273: /**
        !           274:  * @brief Perform a subtraction operation between two bigints.
        !           275:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           276:  * @param bia [in]  A bigint.
        !           277:  * @param bib [in]  Another bigint.
        !           278:  * @param is_negative [out] If defined, indicates that the result was negative.
        !           279:  * is_negative may be null.
        !           280:  * @return The result of the subtraction. The result is always positive.
        !           281:  */
        !           282: bigint *bi_subtract(BI_CTX *ctx, 
        !           283:         bigint *bia, bigint *bib, int *is_negative)
        !           284: {
        !           285:     int n = bia->size;
        !           286:     comp *pa, *pb, carry = 0;
        !           287: 
        !           288:     check(bia);
        !           289:     check(bib);
        !           290: 
        !           291:     more_comps(bib, n);
        !           292:     pa = bia->comps;
        !           293:     pb = bib->comps;
        !           294: 
        !           295:     do 
        !           296:     {
        !           297:         comp sl, rl, cy1;
        !           298:         sl = *pa - *pb++;
        !           299:         rl = sl - carry;
        !           300:         cy1 = sl > *pa;
        !           301:         carry = cy1 | (rl > sl);
        !           302:         *pa++ = rl;
        !           303:     } while (--n != 0);
        !           304: 
        !           305:     if (is_negative)    /* indicate a negative result */
        !           306:     {
        !           307:         *is_negative = carry;
        !           308:     }
        !           309: 
        !           310:     bi_free(ctx, trim(bib));    /* put bib back to the way it was */
        !           311:     return trim(bia);
        !           312: }
        !           313: 
        !           314: /**
        !           315:  * Perform a multiply between a bigint an an (unsigned) integer
        !           316:  */
        !           317: static bigint *bi_int_multiply(BI_CTX *ctx, bigint *bia, comp b)
        !           318: {
        !           319:     int j = 0, n = bia->size;
        !           320:     bigint *biR = alloc(ctx, n + 1);
        !           321:     comp carry = 0;
        !           322:     comp *r = biR->comps;
        !           323:     comp *a = bia->comps;
        !           324: 
        !           325:     check(bia);
        !           326: 
        !           327:     /* clear things to start with */
        !           328:     memset(r, 0, ((n+1)*COMP_BYTE_SIZE));
        !           329: 
        !           330:     do
        !           331:     {
        !           332:         long_comp tmp = *r + (long_comp)a[j]*b + carry;
        !           333:         *r++ = (comp)tmp;              /* downsize */
        !           334:         carry = (comp)(tmp >> COMP_BIT_SIZE);
        !           335:     } while (++j < n);
        !           336: 
        !           337:     *r = carry;
        !           338:     bi_free(ctx, bia);
        !           339:     return trim(biR);
        !           340: }
        !           341: 
        !           342: /**
        !           343:  * @brief Does both division and modulo calculations. 
        !           344:  *
        !           345:  * Used extensively when doing classical reduction.
        !           346:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           347:  * @param u [in]    A bigint which is the numerator.
        !           348:  * @param v [in]    Either the denominator or the modulus depending on the mode.
        !           349:  * @param is_mod [n] Determines if this is a normal division (0) or a reduction
        !           350:  * (1).
        !           351:  * @return  The result of the division/reduction.
        !           352:  */
        !           353: bigint *bi_divide(BI_CTX *ctx, bigint *u, bigint *v, int is_mod)
        !           354: {
        !           355:     int n = v->size, m = u->size-n;
        !           356:     int j = 0, orig_u_size = u->size;
        !           357:     uint8_t mod_offset = ctx->mod_offset;
        !           358:     comp d;
        !           359:     bigint *quotient, *tmp_u;
        !           360:     comp q_dash;
        !           361: 
        !           362:     check(u);
        !           363:     check(v);
        !           364: 
        !           365:     /* if doing reduction and we are < mod, then return mod */
        !           366:     if (is_mod && bi_compare(v, u) > 0)
        !           367:     {
        !           368:         bi_free(ctx, v);
        !           369:         return u;
        !           370:     }
        !           371: 
        !           372:     quotient = alloc(ctx, m+1);
        !           373:     tmp_u = alloc(ctx, n+1);
        !           374:     v = trim(v);        /* make sure we have no leading 0's */
        !           375:     d = (comp)((long_comp)COMP_RADIX/(V1+1));
        !           376: 
        !           377:     /* clear things to start with */
        !           378:     memset(quotient->comps, 0, ((quotient->size)*COMP_BYTE_SIZE));
        !           379: 
        !           380:     /* normalise */
        !           381:     if (d > 1)
        !           382:     {
        !           383:         u = bi_int_multiply(ctx, u, d);
        !           384: 
        !           385:         if (is_mod)
        !           386:         {
        !           387:             v = ctx->bi_normalised_mod[mod_offset];
        !           388:         }
        !           389:         else
        !           390:         {
        !           391:             v = bi_int_multiply(ctx, v, d);
        !           392:         }
        !           393:     }
        !           394: 
        !           395:     if (orig_u_size == u->size)  /* new digit position u0 */
        !           396:     {
        !           397:         more_comps(u, orig_u_size + 1);
        !           398:     }
        !           399: 
        !           400:     do
        !           401:     {
        !           402:         /* get a temporary short version of u */
        !           403:         memcpy(tmp_u->comps, &u->comps[u->size-n-1-j], (n+1)*COMP_BYTE_SIZE);
        !           404: 
        !           405:         /* calculate q' */
        !           406:         if (U(0) == V1)
        !           407:         {
        !           408:             q_dash = COMP_RADIX-1;
        !           409:         }
        !           410:         else
        !           411:         {
        !           412:             q_dash = (comp)(((long_comp)U(0)*COMP_RADIX + U(1))/V1);
        !           413:         }
        !           414: 
        !           415:         if (v->size > 1 && V2)
        !           416:         {
        !           417:             /* we are implementing the following:
        !           418:             if (V2*q_dash > (((U(0)*COMP_RADIX + U(1)        !           419:                     q_dash*V1)*COMP_RADIX) + U(2))) ... */
        !           420:             comp inner = (comp)((long_comp)COMP_RADIX*U(0) + U(1)        !           421:                                         (long_comp)q_dash*V1);
        !           422:             if ((long_comp)V2*q_dash > (long_comp)inner*COMP_RADIX + U(2))
        !           423:             {
        !           424:                 q_dash--;
        !           425:             }
        !           426:         }
        !           427: 
        !           428:         /* multiply and subtract */
        !           429:         if (q_dash)
        !           430:         {
        !           431:             int is_negative;
        !           432:             tmp_u = bi_subtract(ctx, tmp_u, 
        !           433:                     bi_int_multiply(ctx, bi_copy(v), q_dash), &is_negative);
        !           434:             more_comps(tmp_u, n+1);
        !           435: 
        !           436:             Q(j) = q_dash; 
        !           437: 
        !           438:             /* add back */
        !           439:             if (is_negative)
        !           440:             {
        !           441:                 Q(j)--;
        !           442:                 tmp_u = bi_add(ctx, tmp_u, bi_copy(v));
        !           443: 
        !           444:                 /* lop off the carry */
        !           445:                 tmp_u->size--;
        !           446:                 v->size--;
        !           447:             }
        !           448:         }
        !           449:         else
        !           450:         {
        !           451:             Q(j) = 0; 
        !           452:         }
        !           453: 
        !           454:         /* copy back to u */
        !           455:         memcpy(&u->comps[u->size-n-1-j], tmp_u->comps, (n+1)*COMP_BYTE_SIZE);
        !           456:     } while (++j <= m);
        !           457: 
        !           458:     bi_free(ctx, tmp_u);
        !           459:     bi_free(ctx, v);
        !           460: 
        !           461:     if (is_mod)     /* get the remainder */
        !           462:     {
        !           463:         bi_free(ctx, quotient);
        !           464:         return bi_int_divide(ctx, trim(u), d);
        !           465:     }
        !           466:     else            /* get the quotient */
        !           467:     {
        !           468:         bi_free(ctx, u);
        !           469:         return trim(quotient);
        !           470:     }
        !           471: }
        !           472: 
        !           473: /*
        !           474:  * Perform an integer divide on a bigint.
        !           475:  */
        !           476: static bigint *bi_int_divide(BI_CTX *ctx __unused, bigint *biR, comp denom)
        !           477: {
        !           478:     int i = biR->size - 1;
        !           479:     long_comp r = 0;
        !           480: 
        !           481:     check(biR);
        !           482: 
        !           483:     do
        !           484:     {
        !           485:         r = (r<<COMP_BIT_SIZE) + biR->comps[i];
        !           486:         biR->comps[i] = (comp)(r / denom);
        !           487:         r %= denom;
        !           488:     } while (--i != 0);
        !           489: 
        !           490:     return trim(biR);
        !           491: }
        !           492: 
        !           493: #ifdef CONFIG_BIGINT_MONTGOMERY
        !           494: /**
        !           495:  * There is a need for the value of integer N' such that B^-1(B-1)-N^-1N'=1, 
        !           496:  * where B^-1(B-1) mod N=1. Actually, only the least significant part of 
        !           497:  * N' is needed, hence the definition N0'=N' mod b. We reproduce below the 
        !           498:  * simple algorithm from an article by Dusse and Kaliski to efficiently 
        !           499:  * find N0' from N0 and b */
        !           500: static comp modular_inverse(bigint *bim)
        !           501: {
        !           502:     int i;
        !           503:     comp t = 1;
        !           504:     comp two_2_i_minus_1 = 2;   /* 2^(i-1) */
        !           505:     long_comp two_2_i = 4;      /* 2^i */
        !           506:     comp N = bim->comps[0];
        !           507: 
        !           508:     for (i = 2; i <= COMP_BIT_SIZE; i++)
        !           509:     {
        !           510:         if ((long_comp)N*t%two_2_i >= two_2_i_minus_1)
        !           511:         {
        !           512:             t += two_2_i_minus_1;
        !           513:         }
        !           514: 
        !           515:         two_2_i_minus_1 <<= 1;
        !           516:         two_2_i <<= 1;
        !           517:     }
        !           518: 
        !           519:     return (comp)(COMP_RADIX-t);
        !           520: }
        !           521: #endif
        !           522: 
        !           523: #if defined(CONFIG_BIGINT_KARATSUBA) || defined(CONFIG_BIGINT_BARRETT) || \
        !           524:     defined(CONFIG_BIGINT_MONTGOMERY)
        !           525: /**
        !           526:  * Take each component and shift down (in terms of components) 
        !           527:  */
        !           528: static bigint *comp_right_shift(bigint *biR, int num_shifts)
        !           529: {
        !           530:     int i = biR->size-num_shifts;
        !           531:     comp *x = biR->comps;
        !           532:     comp *y = &biR->comps[num_shifts];
        !           533: 
        !           534:     check(biR);
        !           535: 
        !           536:     if (i <= 0)     /* have we completely right shifted? */
        !           537:     {
        !           538:         biR->comps[0] = 0;  /* return 0 */
        !           539:         biR->size = 1;
        !           540:         return biR;
        !           541:     }
        !           542: 
        !           543:     do
        !           544:     {
        !           545:         *x++ = *y++;
        !           546:     } while (--i > 0);
        !           547: 
        !           548:     biR->size -= num_shifts;
        !           549:     return biR;
        !           550: }
        !           551: 
        !           552: /**
        !           553:  * Take each component and shift it up (in terms of components) 
        !           554:  */
        !           555: static bigint *comp_left_shift(bigint *biR, int num_shifts)
        !           556: {
        !           557:     int i = biR->size-1;
        !           558:     comp *x, *y;
        !           559: 
        !           560:     check(biR);
        !           561: 
        !           562:     if (num_shifts <= 0)
        !           563:     {
        !           564:         return biR;
        !           565:     }
        !           566: 
        !           567:     more_comps(biR, biR->size + num_shifts);
        !           568: 
        !           569:     x = &biR->comps[i+num_shifts];
        !           570:     y = &biR->comps[i];
        !           571: 
        !           572:     do
        !           573:     {
        !           574:         *x-- = *y--;
        !           575:     } while (i--);
        !           576: 
        !           577:     memset(biR->comps, 0, num_shifts*COMP_BYTE_SIZE); /* zero LS comps */
        !           578:     return biR;
        !           579: }
        !           580: #endif
        !           581: 
        !           582: /**
        !           583:  * @brief Allow a binary sequence to be imported as a bigint.
        !           584:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           585:  * @param data [in] The data to be converted.
        !           586:  * @param size [in] The number of bytes of data.
        !           587:  * @return A bigint representing this data.
        !           588:  */
        !           589: bigint *bi_import(BI_CTX *ctx, const uint8_t *data, int size)
        !           590: {
        !           591:     bigint *biR = alloc(ctx, (size+COMP_BYTE_SIZE-1)/COMP_BYTE_SIZE);
        !           592:     int i, j = 0, offset = 0;
        !           593: 
        !           594:     memset(biR->comps, 0, biR->size*COMP_BYTE_SIZE);
        !           595: 
        !           596:     for (i = size-1; i >= 0; i--)
        !           597:     {
        !           598:         biR->comps[offset] += data[i] << (j*8);
        !           599: 
        !           600:         if (++j == COMP_BYTE_SIZE)
        !           601:         {
        !           602:             j = 0;
        !           603:             offset ++;
        !           604:         }
        !           605:     }
        !           606: 
        !           607:     return trim(biR);
        !           608: }
        !           609: 
        !           610: #ifdef CONFIG_SSL_FULL_MODE
        !           611: /**
        !           612:  * @brief The testharness uses this code to import text hex-streams and 
        !           613:  * convert them into bigints.
        !           614:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           615:  * @param data [in] A string consisting of hex characters. The characters must
        !           616:  * be in upper case.
        !           617:  * @return A bigint representing this data.
        !           618:  */
        !           619: bigint *bi_str_import(BI_CTX *ctx, const char *data)
        !           620: {
        !           621:     int size = strlen(data);
        !           622:     bigint *biR = alloc(ctx, (size+COMP_NUM_NIBBLES-1)/COMP_NUM_NIBBLES);
        !           623:     int i, j = 0, offset = 0;
        !           624:     memset(biR->comps, 0, biR->size*COMP_BYTE_SIZE);
        !           625: 
        !           626:     for (i = size-1; i >= 0; i--)
        !           627:     {
        !           628:         int num = (data[i] <= '9') ? (data[i] - '0') : (data[i] - 'A' + 10);
        !           629:         biR->comps[offset] += num << (j*4);
        !           630: 
        !           631:         if (++j == COMP_NUM_NIBBLES)
        !           632:         {
        !           633:             j = 0;
        !           634:             offset ++;
        !           635:         }
        !           636:     }
        !           637: 
        !           638:     return biR;
        !           639: }
        !           640: 
        !           641: void bi_print(const char *label, bigint *x)
        !           642: {
        !           643:     int i, j;
        !           644: 
        !           645:     if (x == NULL)
        !           646:     {
        !           647:         printf("%s: (null)\n", label);
        !           648:         return;
        !           649:     }
        !           650: 
        !           651:     printf("%s: (size %d)\n", label, x->size);
        !           652:     for (i = x->size-1; i >= 0; i--)
        !           653:     {
        !           654:         for (j = COMP_NUM_NIBBLES-1; j >= 0; j--)
        !           655:         {
        !           656:             comp mask = 0x0f << (j*4);
        !           657:             comp num = (x->comps[i] & mask) >> (j*4);
        !           658:             putc((num <= 9) ? (num + '0') : (num + 'A' - 10), stdout);
        !           659:         }
        !           660:     }  
        !           661: 
        !           662:     printf("\n");
        !           663: }
        !           664: #endif
        !           665: 
        !           666: /**
        !           667:  * @brief Take a bigint and convert it into a byte sequence. 
        !           668:  *
        !           669:  * This is useful after a decrypt operation.
        !           670:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           671:  * @param x [in]  The bigint to be converted.
        !           672:  * @param data [out] The converted data as a byte stream.
        !           673:  * @param size [in] The maximum size of the byte stream. Unused bytes will be
        !           674:  * zeroed.
        !           675:  */
        !           676: void bi_export(BI_CTX *ctx, bigint *x, uint8_t *data, int size)
        !           677: {
        !           678:     int i, j, k = size-1;
        !           679: 
        !           680:     check(x);
        !           681:     memset(data, 0, size);  /* ensure all leading 0's are cleared */
        !           682: 
        !           683:     for (i = 0; i < x->size; i++)
        !           684:     {
        !           685:         for (j = 0; j < COMP_BYTE_SIZE; j++)
        !           686:         {
        !           687:             comp mask = 0xff << (j*8);
        !           688:             int num = (x->comps[i] & mask) >> (j*8);
        !           689:             data[k--] = num;
        !           690: 
        !           691:             if (k < 0)
        !           692:             {
        !           693:                 break;
        !           694:             }
        !           695:         }
        !           696:     }
        !           697: 
        !           698:     bi_free(ctx, x);
        !           699: }
        !           700: 
        !           701: /**
        !           702:  * @brief Pre-calculate some of the expensive steps in reduction. 
        !           703:  *
        !           704:  * This function should only be called once (normally when a session starts).
        !           705:  * When the session is over, bi_free_mod() should be called. bi_mod_power()
        !           706:  * relies on this function being called.
        !           707:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           708:  * @param bim [in]  The bigint modulus that will be used.
        !           709:  * @param mod_offset [in] There are three moduluii that can be stored - the
        !           710:  * standard modulus, and its two primes p and q. This offset refers to which
        !           711:  * modulus we are referring to.
        !           712:  * @see bi_free_mod(), bi_mod_power().
        !           713:  */
        !           714: void bi_set_mod(BI_CTX *ctx, bigint *bim, int mod_offset)
        !           715: {
        !           716:     int k = bim->size;
        !           717:     comp d = (comp)((long_comp)COMP_RADIX/(bim->comps[k-1]+1));
        !           718: #ifdef CONFIG_BIGINT_MONTGOMERY
        !           719:     bigint *R, *R2;
        !           720: #endif
        !           721: 
        !           722:     ctx->bi_mod[mod_offset] = bim;
        !           723:     bi_permanent(ctx->bi_mod[mod_offset]);
        !           724:     ctx->bi_normalised_mod[mod_offset] = bi_int_multiply(ctx, bim, d);
        !           725:     bi_permanent(ctx->bi_normalised_mod[mod_offset]);
        !           726: 
        !           727: #if defined(CONFIG_BIGINT_MONTGOMERY)
        !           728:     /* set montgomery variables */
        !           729:     R = comp_left_shift(bi_clone(ctx, ctx->bi_radix), k-1);     /* R */
        !           730:     R2 = comp_left_shift(bi_clone(ctx, ctx->bi_radix), k*2-1);  /* R^2 */
        !           731:     ctx->bi_RR_mod_m[mod_offset] = bi_mod(ctx, R2);             /* R^2 mod m */
        !           732:     ctx->bi_R_mod_m[mod_offset] = bi_mod(ctx, R);               /* R mod m */
        !           733: 
        !           734:     bi_permanent(ctx->bi_RR_mod_m[mod_offset]);
        !           735:     bi_permanent(ctx->bi_R_mod_m[mod_offset]);
        !           736: 
        !           737:     ctx->N0_dash[mod_offset] = modular_inverse(ctx->bi_mod[mod_offset]);
        !           738: 
        !           739: #elif defined (CONFIG_BIGINT_BARRETT)
        !           740:     ctx->bi_mu[mod_offset] = 
        !           741:         bi_divide(ctx, comp_left_shift(
        !           742:             bi_clone(ctx, ctx->bi_radix), k*2-1), ctx->bi_mod[mod_offset], 0);
        !           743:     bi_permanent(ctx->bi_mu[mod_offset]);
        !           744: #endif
        !           745: }
        !           746: 
        !           747: /**
        !           748:  * @brief Used when cleaning various bigints at the end of a session.
        !           749:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           750:  * @param mod_offset [in] The offset to use.
        !           751:  * @see bi_set_mod().
        !           752:  */
        !           753: void bi_free_mod(BI_CTX *ctx, int mod_offset)
        !           754: {
        !           755:     bi_depermanent(ctx->bi_mod[mod_offset]);
        !           756:     bi_free(ctx, ctx->bi_mod[mod_offset]);
        !           757: #if defined (CONFIG_BIGINT_MONTGOMERY)
        !           758:     bi_depermanent(ctx->bi_RR_mod_m[mod_offset]);
        !           759:     bi_depermanent(ctx->bi_R_mod_m[mod_offset]);
        !           760:     bi_free(ctx, ctx->bi_RR_mod_m[mod_offset]);
        !           761:     bi_free(ctx, ctx->bi_R_mod_m[mod_offset]);
        !           762: #elif defined(CONFIG_BIGINT_BARRETT)
        !           763:     bi_depermanent(ctx->bi_mu[mod_offset]); 
        !           764:     bi_free(ctx, ctx->bi_mu[mod_offset]);
        !           765: #endif
        !           766:     bi_depermanent(ctx->bi_normalised_mod[mod_offset]); 
        !           767:     bi_free(ctx, ctx->bi_normalised_mod[mod_offset]);
        !           768: }
        !           769: 
        !           770: /** 
        !           771:  * Perform a standard multiplication between two bigints.
        !           772:  */
        !           773: static bigint *regular_multiply(BI_CTX *ctx, bigint *bia, bigint *bib)
        !           774: {
        !           775:     int i, j, i_plus_j;
        !           776:     int n = bia->size; 
        !           777:     int t = bib->size;
        !           778:     bigint *biR = alloc(ctx, n + t);
        !           779:     comp *sr = biR->comps;
        !           780:     comp *sa = bia->comps;
        !           781:     comp *sb = bib->comps;
        !           782: 
        !           783:     check(bia);
        !           784:     check(bib);
        !           785: 
        !           786:     /* clear things to start with */
        !           787:     memset(biR->comps, 0, ((n+t)*COMP_BYTE_SIZE));
        !           788:     i = 0;
        !           789: 
        !           790:     do 
        !           791:     {
        !           792:         comp carry = 0;
        !           793:         comp b = *sb++;
        !           794:         i_plus_j = i;
        !           795:         j = 0;
        !           796: 
        !           797:         do
        !           798:         {
        !           799:             long_comp tmp = sr[i_plus_j] + (long_comp)sa[j]*b + carry;
        !           800:             sr[i_plus_j++] = (comp)tmp;              /* downsize */
        !           801:             carry = (comp)(tmp >> COMP_BIT_SIZE);
        !           802:         } while (++j < n);
        !           803: 
        !           804:         sr[i_plus_j] = carry;
        !           805:     } while (++i < t);
        !           806: 
        !           807:     bi_free(ctx, bia);
        !           808:     bi_free(ctx, bib);
        !           809:     return trim(biR);
        !           810: }
        !           811: 
        !           812: #ifdef CONFIG_BIGINT_KARATSUBA
        !           813: /*
        !           814:  * Karatsuba improves on regular multiplication due to only 3 multiplications 
        !           815:  * being done instead of 4. The additional additions/subtractions are O(N) 
        !           816:  * rather than O(N^2) and so for big numbers it saves on a few operations 
        !           817:  */
        !           818: static bigint *karatsuba(BI_CTX *ctx, bigint *bia, bigint *bib, int is_square)
        !           819: {
        !           820:     bigint *x0, *x1;
        !           821:     bigint *p0, *p1, *p2;
        !           822:     int m;
        !           823: 
        !           824:     if (is_square)
        !           825:     {
        !           826:         m = (bia->size + 1)/2;
        !           827:     }
        !           828:     else
        !           829:     {
        !           830:         m = (max(bia->size, bib->size) + 1)/2;
        !           831:     }
        !           832: 
        !           833:     x0 = bi_clone(ctx, bia);
        !           834:     x0->size = m;
        !           835:     x1 = bi_clone(ctx, bia);
        !           836:     comp_right_shift(x1, m);
        !           837:     bi_free(ctx, bia);
        !           838: 
        !           839:     /* work out the 3 partial products */
        !           840:     if (is_square)
        !           841:     {
        !           842:         p0 = bi_square(ctx, bi_copy(x0));
        !           843:         p2 = bi_square(ctx, bi_copy(x1));
        !           844:         p1 = bi_square(ctx, bi_add(ctx, x0, x1));
        !           845:     }
        !           846:     else /* normal multiply */
        !           847:     {
        !           848:         bigint *y0, *y1;
        !           849:         y0 = bi_clone(ctx, bib);
        !           850:         y0->size = m;
        !           851:         y1 = bi_clone(ctx, bib);
        !           852:         comp_right_shift(y1, m);
        !           853:         bi_free(ctx, bib);
        !           854: 
        !           855:         p0 = bi_multiply(ctx, bi_copy(x0), bi_copy(y0));
        !           856:         p2 = bi_multiply(ctx, bi_copy(x1), bi_copy(y1));
        !           857:         p1 = bi_multiply(ctx, bi_add(ctx, x0, x1), bi_add(ctx, y0, y1));
        !           858:     }
        !           859: 
        !           860:     p1 = bi_subtract(ctx, 
        !           861:             bi_subtract(ctx, p1, bi_copy(p2), NULL), bi_copy(p0), NULL);
        !           862: 
        !           863:     comp_left_shift(p1, m);
        !           864:     comp_left_shift(p2, 2*m);
        !           865:     return bi_add(ctx, p1, bi_add(ctx, p0, p2));
        !           866: }
        !           867: #endif
        !           868: 
        !           869: /**
        !           870:  * @brief Perform a multiplication operation between two bigints.
        !           871:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           872:  * @param bia [in]  A bigint.
        !           873:  * @param bib [in]  Another bigint.
        !           874:  * @return The result of the multiplication.
        !           875:  */
        !           876: bigint *bi_multiply(BI_CTX *ctx, bigint *bia, bigint *bib)
        !           877: {
        !           878:     check(bia);
        !           879:     check(bib);
        !           880: 
        !           881: #ifdef CONFIG_BIGINT_KARATSUBA
        !           882:     if (min(bia->size, bib->size) < MUL_KARATSUBA_THRESH)
        !           883:     {
        !           884:         return regular_multiply(ctx, bia, bib);
        !           885:     }
        !           886: 
        !           887:     return karatsuba(ctx, bia, bib, 0);
        !           888: #else
        !           889:     return regular_multiply(ctx, bia, bib);
        !           890: #endif
        !           891: }
        !           892: 
        !           893: #ifdef CONFIG_BIGINT_SQUARE
        !           894: /*
        !           895:  * Perform the actual square operion. It takes into account overflow.
        !           896:  */
        !           897: static bigint *regular_square(BI_CTX *ctx, bigint *bi)
        !           898: {
        !           899:     int t = bi->size;
        !           900:     int i = 0, j;
        !           901:     bigint *biR = alloc(ctx, t*2);
        !           902:     comp *w = biR->comps;
        !           903:     comp *x = bi->comps;
        !           904:     comp carry;
        !           905: 
        !           906:     memset(w, 0, biR->size*COMP_BYTE_SIZE);
        !           907: 
        !           908:     do
        !           909:     {
        !           910:         long_comp tmp = w[2*i] + (long_comp)x[i]*x[i];
        !           911:         comp u = 0;
        !           912:         w[2*i] = (comp)tmp;
        !           913:         carry = (comp)(tmp >> COMP_BIT_SIZE);
        !           914: 
        !           915:         for (j = i+1; j < t; j++)
        !           916:         {
        !           917:             long_comp xx = (long_comp)x[i]*x[j];
        !           918:             long_comp blob = (long_comp)w[i+j]+carry;
        !           919: 
        !           920:             if (u)                  /* previous overflow */
        !           921:             {
        !           922:                 blob += COMP_RADIX;
        !           923:             }
        !           924: 
        !           925:             u = 0;
        !           926:             if (xx & COMP_BIG_MSB)  /* check for overflow */
        !           927:             {
        !           928:                 u = 1;
        !           929:             }
        !           930: 
        !           931:             tmp = 2*xx + blob;
        !           932:             w[i+j] = (comp)tmp;
        !           933:             carry = (comp)(tmp >> COMP_BIT_SIZE);
        !           934:         }
        !           935: 
        !           936:         w[i+t] += carry;
        !           937: 
        !           938:         if (u)
        !           939:         {
        !           940:             w[i+t+1] = 1;   /* add carry */
        !           941:         }
        !           942:     } while (++i < t);
        !           943: 
        !           944:     bi_free(ctx, bi);
        !           945:     return trim(biR);
        !           946: }
        !           947: 
        !           948: /**
        !           949:  * @brief Perform a square operation on a bigint.
        !           950:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !           951:  * @param bia [in]  A bigint.
        !           952:  * @return The result of the multiplication.
        !           953:  */
        !           954: bigint *bi_square(BI_CTX *ctx, bigint *bia)
        !           955: {
        !           956:     check(bia);
        !           957: 
        !           958: #ifdef CONFIG_BIGINT_KARATSUBA
        !           959:     if (bia->size < SQU_KARATSUBA_THRESH) 
        !           960:     {
        !           961:         return regular_square(ctx, bia);
        !           962:     }
        !           963: 
        !           964:     return karatsuba(ctx, bia, NULL, 1);
        !           965: #else
        !           966:     return regular_square(ctx, bia);
        !           967: #endif
        !           968: }
        !           969: #endif
        !           970: 
        !           971: /**
        !           972:  * @brief Compare two bigints.
        !           973:  * @param bia [in]  A bigint.
        !           974:  * @param bib [in]  Another bigint.
        !           975:  * @return -1 if smaller, 1 if larger and 0 if equal.
        !           976:  */
        !           977: int bi_compare(bigint *bia, bigint *bib)
        !           978: {
        !           979:     int r, i;
        !           980: 
        !           981:     check(bia);
        !           982:     check(bib);
        !           983: 
        !           984:     if (bia->size > bib->size)
        !           985:         r = 1;
        !           986:     else if (bia->size < bib->size)
        !           987:         r = -1;
        !           988:     else
        !           989:     {
        !           990:         comp *a = bia->comps; 
        !           991:         comp *b = bib->comps; 
        !           992: 
        !           993:         /* Same number of components.  Compare starting from the high end
        !           994:          * and working down. */
        !           995:         r = 0;
        !           996:         i = bia->size - 1;
        !           997: 
        !           998:         do 
        !           999:         {
        !          1000:             if (a[i] > b[i])
        !          1001:             { 
        !          1002:                 r = 1;
        !          1003:                 break; 
        !          1004:             }
        !          1005:             else if (a[i] < b[i])
        !          1006:             { 
        !          1007:                 r = -1;
        !          1008:                 break; 
        !          1009:             }
        !          1010:         } while (--i >= 0);
        !          1011:     }
        !          1012: 
        !          1013:     return r;
        !          1014: }
        !          1015: 
        !          1016: /*
        !          1017:  * Allocate and zero more components.  Does not consume bi. 
        !          1018:  */
        !          1019: static void more_comps(bigint *bi, int n)
        !          1020: {
        !          1021:     if (n > bi->max_comps)
        !          1022:     {
        !          1023:         bi->max_comps = max(bi->max_comps * 2, n);
        !          1024:         bi->comps = (comp*)realloc(bi->comps, bi->max_comps * COMP_BYTE_SIZE);
        !          1025:     }
        !          1026: 
        !          1027:     if (n > bi->size)
        !          1028:     {
        !          1029:         memset(&bi->comps[bi->size], 0, (n-bi->size)*COMP_BYTE_SIZE);
        !          1030:     }
        !          1031: 
        !          1032:     bi->size = n;
        !          1033: }
        !          1034: 
        !          1035: /*
        !          1036:  * Make a new empty bigint. It may just use an old one if one is available.
        !          1037:  * Otherwise get one off the heap.
        !          1038:  */
        !          1039: static bigint *alloc(BI_CTX *ctx, int size)
        !          1040: {
        !          1041:     bigint *biR;
        !          1042: 
        !          1043:     /* Can we recycle an old bigint? */
        !          1044:     if (ctx->free_list != NULL)
        !          1045:     {
        !          1046:         biR = ctx->free_list;
        !          1047:         ctx->free_list = biR->next;
        !          1048:         ctx->free_count--;
        !          1049: 
        !          1050:         if (biR->refs != 0)
        !          1051:         {
        !          1052: #ifdef CONFIG_SSL_FULL_MODE
        !          1053:             printf("alloc: refs was not 0\n");
        !          1054: #endif
        !          1055:             abort();    /* create a stack trace from a core dump */
        !          1056:         }
        !          1057: 
        !          1058:         more_comps(biR, size);
        !          1059:     }
        !          1060:     else
        !          1061:     {
        !          1062:         /* No free bigints available - create a new one. */
        !          1063:         biR = (bigint *)malloc(sizeof(bigint));
        !          1064:         biR->comps = (comp*)malloc(size * COMP_BYTE_SIZE);
        !          1065:         biR->max_comps = size;  /* give some space to spare */
        !          1066:     }
        !          1067: 
        !          1068:     biR->size = size;
        !          1069:     biR->refs = 1;
        !          1070:     biR->next = NULL;
        !          1071:     ctx->active_count++;
        !          1072:     return biR;
        !          1073: }
        !          1074: 
        !          1075: /*
        !          1076:  * Work out the highest '1' bit in an exponent. Used when doing sliding-window
        !          1077:  * exponentiation.
        !          1078:  */
        !          1079: static int find_max_exp_index(bigint *biexp)
        !          1080: {
        !          1081:     int i = COMP_BIT_SIZE-1;
        !          1082:     comp shift = COMP_RADIX/2;
        !          1083:     comp test = biexp->comps[biexp->size-1];    /* assume no leading zeroes */
        !          1084: 
        !          1085:     check(biexp);
        !          1086: 
        !          1087:     do
        !          1088:     {
        !          1089:         if (test & shift)
        !          1090:         {
        !          1091:             return i+(biexp->size-1)*COMP_BIT_SIZE;
        !          1092:         }
        !          1093: 
        !          1094:         shift >>= 1;
        !          1095:     } while (--i != 0);
        !          1096: 
        !          1097:     return -1;      /* error - must have been a leading 0 */
        !          1098: }
        !          1099: 
        !          1100: /*
        !          1101:  * Is a particular bit is an exponent 1 or 0? Used when doing sliding-window
        !          1102:  * exponentiation.
        !          1103:  */
        !          1104: static int exp_bit_is_one(bigint *biexp, int offset)
        !          1105: {
        !          1106:     comp test = biexp->comps[offset / COMP_BIT_SIZE];
        !          1107:     int num_shifts = offset % COMP_BIT_SIZE;
        !          1108:     comp shift = 1;
        !          1109:     int i;
        !          1110: 
        !          1111:     check(biexp);
        !          1112: 
        !          1113:     for (i = 0; i < num_shifts; i++)
        !          1114:     {
        !          1115:         shift <<= 1;
        !          1116:     }
        !          1117: 
        !          1118:     return test & shift;
        !          1119: }
        !          1120: 
        !          1121: #ifdef CONFIG_BIGINT_CHECK_ON
        !          1122: /*
        !          1123:  * Perform a sanity check on bi.
        !          1124:  */
        !          1125: static void check(const bigint *bi)
        !          1126: {
        !          1127:     if (bi->refs <= 0)
        !          1128:     {
        !          1129:         printf("check: zero or negative refs in bigint\n");
        !          1130:         abort();
        !          1131:     }
        !          1132: 
        !          1133:     if (bi->next != NULL)
        !          1134:     {
        !          1135:         printf("check: attempt to use a bigint from "
        !          1136:                 "the free list\n");
        !          1137:         abort();
        !          1138:     }
        !          1139: }
        !          1140: #endif
        !          1141: 
        !          1142: /*
        !          1143:  * Delete any leading 0's (and allow for 0).
        !          1144:  */
        !          1145: static bigint *trim(bigint *bi)
        !          1146: {
        !          1147:     check(bi);
        !          1148: 
        !          1149:     while (bi->comps[bi->size-1] == 0 && bi->size > 1)
        !          1150:     {
        !          1151:         bi->size--;
        !          1152:     }
        !          1153: 
        !          1154:     return bi;
        !          1155: }
        !          1156: 
        !          1157: #if defined(CONFIG_BIGINT_MONTGOMERY)
        !          1158: /**
        !          1159:  * @brief Perform a single montgomery reduction.
        !          1160:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !          1161:  * @param bixy [in]  A bigint.
        !          1162:  * @return The result of the montgomery reduction.
        !          1163:  */
        !          1164: bigint *bi_mont(BI_CTX *ctx, bigint *bixy)
        !          1165: {
        !          1166:     int i = 0, n;
        !          1167:     uint8_t mod_offset = ctx->mod_offset;
        !          1168:     bigint *bim = ctx->bi_mod[mod_offset];
        !          1169:     comp mod_inv = ctx->N0_dash[mod_offset];
        !          1170: 
        !          1171:     check(bixy);
        !          1172: 
        !          1173:     if (ctx->use_classical)     /* just use classical instead */
        !          1174:     {
        !          1175:         return bi_mod(ctx, bixy);
        !          1176:     }
        !          1177: 
        !          1178:     n = bim->size;
        !          1179: 
        !          1180:     do
        !          1181:     {
        !          1182:         bixy = bi_add(ctx, bixy, comp_left_shift(
        !          1183:                     bi_int_multiply(ctx, bim, bixy->comps[i]*mod_inv), i));
        !          1184:     } while (++i < n);
        !          1185: 
        !          1186:     comp_right_shift(bixy, n);
        !          1187: 
        !          1188:     if (bi_compare(bixy, bim) >= 0)
        !          1189:     {
        !          1190:         bixy = bi_subtract(ctx, bixy, bim, NULL);
        !          1191:     }
        !          1192: 
        !          1193:     return bixy;
        !          1194: }
        !          1195: 
        !          1196: #elif defined(CONFIG_BIGINT_BARRETT)
        !          1197: /*
        !          1198:  * Stomp on the most significant components to give the illusion of a "mod base
        !          1199:  * radix" operation 
        !          1200:  */
        !          1201: static bigint *comp_mod(bigint *bi, int mod)
        !          1202: {
        !          1203:     check(bi);
        !          1204: 
        !          1205:     if (bi->size > mod)
        !          1206:     {
        !          1207:         bi->size = mod;
        !          1208:     }
        !          1209: 
        !          1210:     return bi;
        !          1211: }
        !          1212: 
        !          1213: /*
        !          1214:  * Barrett reduction has no need for some parts of the product, so ignore bits
        !          1215:  * of the multiply. This routine gives Barrett its big performance
        !          1216:  * improvements over Classical/Montgomery reduction methods. 
        !          1217:  */
        !          1218: static bigint *partial_multiply(BI_CTX *ctx, bigint *bia, bigint *bib, 
        !          1219:         int inner_partial, int outer_partial)
        !          1220: {
        !          1221:     int i = 0, j, n = bia->size, t = bib->size;
        !          1222:     bigint *biR;
        !          1223:     comp carry;
        !          1224:     comp *sr, *sa, *sb;
        !          1225: 
        !          1226:     check(bia);
        !          1227:     check(bib);
        !          1228: 
        !          1229:     biR = alloc(ctx, n + t);
        !          1230:     sa = bia->comps;
        !          1231:     sb = bib->comps;
        !          1232:     sr = biR->comps;
        !          1233: 
        !          1234:     if (inner_partial)
        !          1235:     {
        !          1236:         memset(sr, 0, inner_partial*COMP_BYTE_SIZE); 
        !          1237:     }
        !          1238:     else    /* outer partial */
        !          1239:     {
        !          1240:         if (n < outer_partial || t < outer_partial) /* should we bother? */
        !          1241:         {
        !          1242:             bi_free(ctx, bia);
        !          1243:             bi_free(ctx, bib);
        !          1244:             biR->comps[0] = 0;      /* return 0 */
        !          1245:             biR->size = 1;
        !          1246:             return biR;
        !          1247:         }
        !          1248: 
        !          1249:         memset(&sr[outer_partial], 0, (n+t-outer_partial)*COMP_BYTE_SIZE);
        !          1250:     }
        !          1251: 
        !          1252:     do 
        !          1253:     {
        !          1254:         comp *a = sa;
        !          1255:         comp b = *sb++;
        !          1256:         long_comp tmp;
        !          1257:         int i_plus_j = i;
        !          1258:         carry = 0;
        !          1259:         j = n;
        !          1260: 
        !          1261:         if (outer_partial && i_plus_j < outer_partial)
        !          1262:         {
        !          1263:             i_plus_j = outer_partial;
        !          1264:             a = &sa[outer_partial-i];
        !          1265:             j = n-(outer_partial-i);
        !          1266:         }
        !          1267: 
        !          1268:         do
        !          1269:         {
        !          1270:             if (inner_partial && i_plus_j >= inner_partial) 
        !          1271:             {
        !          1272:                 break;
        !          1273:             }
        !          1274: 
        !          1275:             tmp = sr[i_plus_j] + ((long_comp)*a++)*b + carry;
        !          1276:             sr[i_plus_j++] = (comp)tmp;              /* downsize */
        !          1277:             carry = (comp)(tmp >> COMP_BIT_SIZE);
        !          1278:         } while (--j != 0);
        !          1279: 
        !          1280:         sr[i_plus_j] = carry;
        !          1281:     } while (++i < t);
        !          1282: 
        !          1283:     bi_free(ctx, bia);
        !          1284:     bi_free(ctx, bib);
        !          1285:     return trim(biR);
        !          1286: }
        !          1287: 
        !          1288: /**
        !          1289:  * @brief Perform a single Barrett reduction.
        !          1290:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !          1291:  * @param bi [in]  A bigint.
        !          1292:  * @return The result of the Barrett reduction.
        !          1293:  */
        !          1294: bigint *bi_barrett(BI_CTX *ctx, bigint *bi)
        !          1295: {
        !          1296:     bigint *q1, *q2, *q3, *r1, *r2, *r;
        !          1297:     uint8_t mod_offset = ctx->mod_offset;
        !          1298:     bigint *bim = ctx->bi_mod[mod_offset];
        !          1299:     int k = bim->size;
        !          1300: 
        !          1301:     check(bi);
        !          1302:     check(bim);
        !          1303: 
        !          1304:     /* use Classical method instead  - Barrett cannot help here */
        !          1305:     if (bi->size > k*2)
        !          1306:     {
        !          1307:         return bi_mod(ctx, bi);
        !          1308:     }
        !          1309: 
        !          1310:     q1 = comp_right_shift(bi_clone(ctx, bi), k-1);
        !          1311: 
        !          1312:     /* do outer partial multiply */
        !          1313:     q2 = partial_multiply(ctx, q1, ctx->bi_mu[mod_offset], 0, k-1); 
        !          1314:     q3 = comp_right_shift(q2, k+1);
        !          1315:     r1 = comp_mod(bi, k+1);
        !          1316: 
        !          1317:     /* do inner partial multiply */
        !          1318:     r2 = comp_mod(partial_multiply(ctx, q3, bim, k+1, 0), k+1);
        !          1319:     r = bi_subtract(ctx, r1, r2, NULL);
        !          1320: 
        !          1321:     /* if (r >= m) r = r - m; */
        !          1322:     if (bi_compare(r, bim) >= 0)
        !          1323:     {
        !          1324:         r = bi_subtract(ctx, r, bim, NULL);
        !          1325:     }
        !          1326: 
        !          1327:     return r;
        !          1328: }
        !          1329: #endif /* CONFIG_BIGINT_BARRETT */
        !          1330: 
        !          1331: #ifdef CONFIG_BIGINT_SLIDING_WINDOW
        !          1332: /*
        !          1333:  * Work out g1, g3, g5, g7... etc for the sliding-window algorithm 
        !          1334:  */
        !          1335: static void precompute_slide_window(BI_CTX *ctx, int window, bigint *g1)
        !          1336: {
        !          1337:     int k = 1, i;
        !          1338:     bigint *g2;
        !          1339: 
        !          1340:     for (i = 0; i < window-1; i++)   /* compute 2^(window-1) */
        !          1341:     {
        !          1342:         k <<= 1;
        !          1343:     }
        !          1344: 
        !          1345:     ctx->g = (bigint **)malloc(k*sizeof(bigint *));
        !          1346:     ctx->g[0] = bi_clone(ctx, g1);
        !          1347:     bi_permanent(ctx->g[0]);
        !          1348:     g2 = bi_residue(ctx, bi_square(ctx, ctx->g[0]));   /* g^2 */
        !          1349: 
        !          1350:     for (i = 1; i < k; i++)
        !          1351:     {
        !          1352:         ctx->g[i] = bi_residue(ctx, bi_multiply(ctx, ctx->g[i-1], bi_copy(g2)));
        !          1353:         bi_permanent(ctx->g[i]);
        !          1354:     }
        !          1355: 
        !          1356:     bi_free(ctx, g2);
        !          1357:     ctx->window = k;
        !          1358: }
        !          1359: #endif
        !          1360: 
        !          1361: /**
        !          1362:  * @brief Perform a modular exponentiation.
        !          1363:  *
        !          1364:  * This function requires bi_set_mod() to have been called previously. This is 
        !          1365:  * one of the optimisations used for performance.
        !          1366:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !          1367:  * @param bi  [in]  The bigint on which to perform the mod power operation.
        !          1368:  * @param biexp [in] The bigint exponent.
        !          1369:  * @see bi_set_mod().
        !          1370:  */
        !          1371: bigint *bi_mod_power(BI_CTX *ctx, bigint *bi, bigint *biexp)
        !          1372: {
        !          1373:     int i = find_max_exp_index(biexp), j, window_size = 1;
        !          1374:     bigint *biR = int_to_bi(ctx, 1);
        !          1375: 
        !          1376: #if defined(CONFIG_BIGINT_MONTGOMERY)
        !          1377:     uint8_t mod_offset = ctx->mod_offset;
        !          1378:     if (!ctx->use_classical)
        !          1379:     {
        !          1380:         /* preconvert */
        !          1381:         bi = bi_mont(ctx, 
        !          1382:                 bi_multiply(ctx, bi, ctx->bi_RR_mod_m[mod_offset]));    /* x' */
        !          1383:         bi_free(ctx, biR);
        !          1384:         biR = ctx->bi_R_mod_m[mod_offset];                              /* A */
        !          1385:     }
        !          1386: #endif
        !          1387: 
        !          1388:     check(bi);
        !          1389:     check(biexp);
        !          1390: 
        !          1391: #ifdef CONFIG_BIGINT_SLIDING_WINDOW
        !          1392:     for (j = i; j > 32; j /= 5) /* work out an optimum size */
        !          1393:         window_size++;
        !          1394: 
        !          1395:     /* work out the slide constants */
        !          1396:     precompute_slide_window(ctx, window_size, bi);
        !          1397: #else   /* just one constant */
        !          1398:     ctx->g = (bigint **)malloc(sizeof(bigint *));
        !          1399:     ctx->g[0] = bi_clone(ctx, bi);
        !          1400:     ctx->window = 1;
        !          1401:     bi_permanent(ctx->g[0]);
        !          1402: #endif
        !          1403: 
        !          1404:     /* if sliding-window is off, then only one bit will be done at a time and
        !          1405:      * will reduce to standard left-to-right exponentiation */
        !          1406:     do
        !          1407:     {
        !          1408:         if (exp_bit_is_one(biexp, i))
        !          1409:         {
        !          1410:             int l = i-window_size+1;
        !          1411:             int part_exp = 0;
        !          1412: 
        !          1413:             if (l < 0)  /* LSB of exponent will always be 1 */
        !          1414:                 l = 0;
        !          1415:             else
        !          1416:             {
        !          1417:                 while (exp_bit_is_one(biexp, l) == 0)
        !          1418:                     l++;    /* go back up */
        !          1419:             }
        !          1420: 
        !          1421:             /* build up the section of the exponent */
        !          1422:             for (j = i; j >= l; j--)
        !          1423:             {
        !          1424:                 biR = bi_residue(ctx, bi_square(ctx, biR));
        !          1425:                 if (exp_bit_is_one(biexp, j))
        !          1426:                     part_exp++;
        !          1427: 
        !          1428:                 if (j != l)
        !          1429:                     part_exp <<= 1;
        !          1430:             }
        !          1431: 
        !          1432:             part_exp = (part_exp-1)/2;  /* adjust for array */
        !          1433:             biR = bi_residue(ctx, bi_multiply(ctx, biR, ctx->g[part_exp]));
        !          1434:             i = l-1;
        !          1435:         }
        !          1436:         else    /* square it */
        !          1437:         {
        !          1438:             biR = bi_residue(ctx, bi_square(ctx, biR));
        !          1439:             i--;
        !          1440:         }
        !          1441:     } while (i >= 0);
        !          1442:      
        !          1443:     /* cleanup */
        !          1444:     for (i = 0; i < ctx->window; i++)
        !          1445:     {
        !          1446:         bi_depermanent(ctx->g[i]);
        !          1447:         bi_free(ctx, ctx->g[i]);
        !          1448:     }
        !          1449: 
        !          1450:     free(ctx->g);
        !          1451:     bi_free(ctx, bi);
        !          1452:     bi_free(ctx, biexp);
        !          1453: #if defined CONFIG_BIGINT_MONTGOMERY
        !          1454:     return ctx->use_classical ? biR : bi_mont(ctx, biR); /* convert back */
        !          1455: #else /* CONFIG_BIGINT_CLASSICAL or CONFIG_BIGINT_BARRETT */
        !          1456:     return biR;
        !          1457: #endif
        !          1458: }
        !          1459: 
        !          1460: #ifdef CONFIG_SSL_CERT_VERIFICATION
        !          1461: /**
        !          1462:  * @brief Perform a modular exponentiation using a temporary modulus.
        !          1463:  *
        !          1464:  * We need this function to check the signatures of certificates. The modulus
        !          1465:  * of this function is temporary as it's just used for authentication.
        !          1466:  * @param ctx [in]  The bigint session context.
        !          1467:  * @param bi  [in]  The bigint to perform the exp/mod.
        !          1468:  * @param bim [in]  The temporary modulus.
        !          1469:  * @param biexp [in] The bigint exponent.
        !          1470:  * @see bi_set_mod().
        !          1471:  */
        !          1472: bigint *bi_mod_power2(BI_CTX *ctx, bigint *bi, bigint *bim, bigint *biexp)
        !          1473: {
        !          1474:     bigint *biR, *tmp_biR;
        !          1475: 
        !          1476:     /* Set up a temporary bigint context and transfer what we need between
        !          1477:      * them. We need to do this since we want to keep the original modulus
        !          1478:      * which is already in this context. This operation is only called when
        !          1479:      * doing peer verification, and so is not expensive :-) */
        !          1480:     BI_CTX *tmp_ctx = bi_initialize();
        !          1481:     bi_set_mod(tmp_ctx, bi_clone(tmp_ctx, bim), BIGINT_M_OFFSET);
        !          1482:     tmp_biR = bi_mod_power(tmp_ctx, 
        !          1483:                 bi_clone(tmp_ctx, bi), 
        !          1484:                 bi_clone(tmp_ctx, biexp));
        !          1485:     biR = bi_clone(ctx, tmp_biR);
        !          1486:     bi_free(tmp_ctx, tmp_biR);
        !          1487:     bi_free_mod(tmp_ctx, BIGINT_M_OFFSET);
        !          1488:     bi_terminate(tmp_ctx);
        !          1489: 
        !          1490:     bi_free(ctx, bi);
        !          1491:     bi_free(ctx, bim);
        !          1492:     bi_free(ctx, biexp);
        !          1493:     return biR;
        !          1494: }
        !          1495: #endif
        !          1496: /** @} */

unix.superglobalmegacorp.com

This archive runs on limited infrastructure. Preserving old code on modern bandwidth. Automated agents are requested to crawl responsibly.