Upstream version 10.39.225.0
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / third_party / boringssl / src / include / openssl / bn.h
1 /* Copyright (C) 1995-1997 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
2  * All rights reserved.
3  *
4  * This package is an SSL implementation written
5  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
6  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
7  *
8  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
9  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
10  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
11  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
12  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
13  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
14  *
15  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
16  * the code are not to be removed.
17  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
18  * as the author of the parts of the library used.
19  * This can be in the form of a textual message at program startup or
20  * in documentation (online or textual) provided with the package.
21  *
22  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
23  * modification, are permitted provided that the following conditions
24  * are met:
25  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
26  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
27  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
28  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
29  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
30  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
31  *    must display the following acknowledgement:
32  *    "This product includes cryptographic software written by
33  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
34  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
35  *    being used are not cryptographic related :-).
36  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
37  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
38  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
39  *
40  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
41  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
42  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
43  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
44  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
45  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
46  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
48  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
49  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
50  * SUCH DAMAGE.
51  *
52  * The licence and distribution terms for any publically available version or
53  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
54  * copied and put under another distribution licence
55  * [including the GNU Public Licence.]
56  */
57 /* ====================================================================
58  * Copyright (c) 1998-2006 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
59  *
60  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
61  * modification, are permitted provided that the following conditions
62  * are met:
63  *
64  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
65  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
66  *
67  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
68  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
69  *    the documentation and/or other materials provided with the
70  *    distribution.
71  *
72  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
73  *    software must display the following acknowledgment:
74  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
75  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
76  *
77  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
78  *    endorse or promote products derived from this software without
79  *    prior written permission. For written permission, please contact
80  *    openssl-core@openssl.org.
81  *
82  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
83  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
84  *    permission of the OpenSSL Project.
85  *
86  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
87  *    acknowledgment:
88  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
89  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
90  *
91  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
92  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
93  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
94  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
95  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
96  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
97  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
98  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
99  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
100  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
101  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
102  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
103  * ====================================================================
104  *
105  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
106  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
107  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
108  *
109  */
110 /* ====================================================================
111  * Copyright 2002 Sun Microsystems, Inc. ALL RIGHTS RESERVED.
112  *
113  * Portions of the attached software ("Contribution") are developed by
114  * SUN MICROSYSTEMS, INC., and are contributed to the OpenSSL project.
115  *
116  * The Contribution is licensed pursuant to the Eric Young open source
117  * license provided above.
118  *
119  * The binary polynomial arithmetic software is originally written by
120  * Sheueling Chang Shantz and Douglas Stebila of Sun Microsystems
121  * Laboratories. */
122
123 #ifndef OPENSSL_HEADER_BN_H
124 #define OPENSSL_HEADER_BN_H
125
126 #include <openssl/base.h>
127
128 #include <stdio.h>  /* for FILE* */
129
130 #if defined(__cplusplus)
131 extern "C" {
132 #endif
133
134
135 /* BN provides support for working with arbitary sized integers. For example,
136  * although the largest integer supported by the compiler might be 64 bits, BN
137  * will allow you to work with numbers until you run out of memory. */
138
139
140 /* BN_ULONG is the native word size when working with big integers. */
141 #if defined(OPENSSL_64_BIT)
142 #define BN_ULONG uint64_t
143 #define BN_BITS2 64
144 #elif defined(OPENSSL_32_BIT)
145 #define BN_ULONG uint32_t
146 #define BN_BITS2 32
147 #else
148 #error "Must define either OPENSSL_32_BIT or OPENSSL_64_BIT"
149 #endif
150
151
152 /* Allocation and freeing. */
153
154 /* BN_new creates a new, allocated BIGNUM and initialises it. */
155 OPENSSL_EXPORT BIGNUM *BN_new(void);
156
157 /* BN_init initialises a stack allocated |BIGNUM|. */
158 OPENSSL_EXPORT void BN_init(BIGNUM *bn);
159
160 /* BN_free frees the data referenced by |bn| and, if |bn| was originally
161  * allocated on the heap, frees |bn| also. */
162 OPENSSL_EXPORT void BN_free(BIGNUM *bn);
163
164 /* BN_clear_free erases and frees the data referenced by |bn| and, if |bn| was
165  * originally allocated on the heap, frees |bn| also. */
166 OPENSSL_EXPORT void BN_clear_free(BIGNUM *bn);
167
168 /* BN_dup allocates a new BIGNUM and sets it equal to |src|. It returns the
169  * allocated BIGNUM on success or NULL otherwise. */
170 OPENSSL_EXPORT BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *src);
171
172 /* BN_copy sets |dest| equal to |src| and returns |dest|. */
173 OPENSSL_EXPORT BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *dest, const BIGNUM *src);
174
175 /* BN_clear sets |bn| to zero and erases the old data. */
176 OPENSSL_EXPORT void BN_clear(BIGNUM *bn);
177
178 /* BN_value_one returns a static BIGNUM with value 1. */
179 OPENSSL_EXPORT const BIGNUM *BN_value_one(void);
180
181 /* BN_with_flags initialises a stack allocated |BIGNUM| with pointers to the
182  * contents of |in| but with |flags| ORed into the flags field.
183  *
184  * Note: the two BIGNUMs share state and so |out| should /not/ be passed to
185  * |BN_free|. */
186 OPENSSL_EXPORT void BN_with_flags(BIGNUM *out, const BIGNUM *in, int flags);
187
188
189 /* Basic functions. */
190
191 /* BN_num_bits returns the minimum number of bits needed to represent the
192  * absolute value of |bn|. */
193 OPENSSL_EXPORT unsigned BN_num_bits(const BIGNUM *bn);
194
195 /* BN_num_bytes returns the minimum number of bytes needed to represent the
196  * absolute value of |bn|. */
197 OPENSSL_EXPORT unsigned BN_num_bytes(const BIGNUM *bn);
198
199 /* BN_zero sets |bn| to zero. */
200 OPENSSL_EXPORT void BN_zero(BIGNUM *bn);
201
202 /* BN_one sets |bn| to one. It returns one on success or zero on allocation
203  * failure. */
204 OPENSSL_EXPORT int BN_one(BIGNUM *bn);
205
206 /* BN_set_word sets |bn| to |value|. It returns one on success or zero on
207  * allocation failure. */
208 OPENSSL_EXPORT int BN_set_word(BIGNUM *bn, BN_ULONG value);
209
210 /* BN_set_negative sets the sign of |bn|. */
211 OPENSSL_EXPORT void BN_set_negative(BIGNUM *bn, int sign);
212
213 /* BN_is_negative returns one if |bn| is negative and zero otherwise. */
214 OPENSSL_EXPORT int BN_is_negative(const BIGNUM *bn);
215
216 /* BN_get_flags returns |bn->flags| & |flags|. */
217 OPENSSL_EXPORT int BN_get_flags(const BIGNUM *bn, int flags);
218
219 /* BN_set_flags sets |flags| on |bn|. */
220 OPENSSL_EXPORT void BN_set_flags(BIGNUM *bn, int flags);
221
222
223 /* Conversion functions. */
224
225 /* BN_bin2bn sets |*ret| to the value of |len| bytes from |in|, interpreted as
226  * a big-endian number, and returns |ret|. If |ret| is NULL then a fresh
227  * |BIGNUM| is allocated and returned. It returns NULL on allocation
228  * failure. */
229 OPENSSL_EXPORT BIGNUM *BN_bin2bn(const uint8_t *in, size_t len, BIGNUM *ret);
230
231 /* BN_bn2bin serialises the absolute value of |in| to |out| as a big-endian
232  * integer, which must have |BN_num_bytes| of space available. It returns the
233  * number of bytes written. */
234 OPENSSL_EXPORT size_t BN_bn2bin(const BIGNUM *in, uint8_t *out);
235
236 /* BN_bn2bin_padded serialises the absolute value of |in| to |out| as a
237  * big-endian integer. The integer is padded with leading zeros up to size
238  * |len|. If |len| is smaller than |BN_num_bytes|, the function fails and
239  * returns 0. Otherwise, it returns 1. */
240 OPENSSL_EXPORT int BN_bn2bin_padded(uint8_t *out, size_t len, const BIGNUM *in);
241
242 /* BN_bn2hex returns an allocated string that contains a NUL-terminated, hex
243  * representation of |bn|. If |bn| is negative, the first char in the resulting
244  * string will be '-'. Returns NULL on allocation failure. */
245 OPENSSL_EXPORT char *BN_bn2hex(const BIGNUM *bn);
246
247 /* BN_hex2bn parses the leading hex number from |in|, which may be proceeded by
248  * a '-' to indicate a negative number and may contain trailing, non-hex data.
249  * If |outp| is not NULL, it constructs a BIGNUM equal to the hex number and
250  * stores it in |*outp|. If |*outp| is NULL then it allocates a new BIGNUM and
251  * updates |*outp|. It returns the number of bytes of |in| processed or zero on
252  * error. */
253 OPENSSL_EXPORT int BN_hex2bn(BIGNUM **outp, const char *in);
254
255 /* BN_bn2dec returns an allocated string that contains a NUL-terminated,
256  * decimal representation of |bn|. If |bn| is negative, the first char in the
257  * resulting string will be '-'. Returns NULL on allocation failure. */
258 OPENSSL_EXPORT char *BN_bn2dec(const BIGNUM *a);
259
260 /* BN_dec2bn parses the leading decimal number from |in|, which may be
261  * proceeded by a '-' to indicate a negative number and may contain trailing,
262  * non-decimal data. If |outp| is not NULL, it constructs a BIGNUM equal to the
263  * decimal number and stores it in |*outp|. If |*outp| is NULL then it
264  * allocates a new BIGNUM and updates |*outp|. It returns the number of bytes
265  * of |in| processed or zero on error. */
266 OPENSSL_EXPORT int BN_dec2bn(BIGNUM **outp, const char *in);
267
268 /* BN_asc2bn acts like |BN_dec2bn| or |BN_hex2bn| depending on whether |in|
269  * begins with "0X" or "0x" (indicating hex) or not (indicating decimal). A
270  * leading '-' is still permitted and comes before the optional 0X/0x. It
271  * returns one on success or zero on error. */
272 OPENSSL_EXPORT int BN_asc2bn(BIGNUM **outp, const char *in);
273
274 /* BN_print writes a hex encoding of |a| to |bio|. It returns one on success
275  * and zero on error. */
276 OPENSSL_EXPORT int BN_print(BIO *bio, const BIGNUM *a);
277
278 /* BN_print_fp acts like |BIO_print|, but wraps |fp| in a |BIO| first. */
279 OPENSSL_EXPORT int BN_print_fp(FILE *fp, const BIGNUM *a);
280
281 /* BN_get_word returns the absolute value of |bn| as a single word. If |bn| is
282  * too large to be represented as a single word, the maximum possible value
283  * will be returned. */
284 OPENSSL_EXPORT BN_ULONG BN_get_word(const BIGNUM *bn);
285
286
287 /* Internal functions.
288  *
289  * These functions are useful for code that is doing low-level manipulations of
290  * BIGNUM values. However, be sure that no other function in this file does
291  * what you want before turning to these. */
292
293 /* bn_correct_top decrements |bn->top| until |bn->d[top-1]| is non-zero or
294  * until |top| is zero. */
295 OPENSSL_EXPORT void bn_correct_top(BIGNUM *bn);
296
297 /* bn_wexpand ensures that |bn| has at least |words| works of space without
298  * altering its value. It returns one on success or zero on allocation
299  * failure. */
300 OPENSSL_EXPORT BIGNUM *bn_wexpand(BIGNUM *bn, unsigned words);
301
302
303 /* BIGNUM pools.
304  *
305  * Certain BIGNUM operations need to use many temporary variables and
306  * allocating and freeing them can be quite slow. Thus such opertions typically
307  * take a |BN_CTX| parameter, which contains a pool of |BIGNUMs|. The |ctx|
308  * argument to a public function may be NULL, in which case a local |BN_CTX|
309  * will be created just for the lifetime of that call.
310  *
311  * A function must call |BN_CTX_start| first. Then, |BN_CTX_get| may be called
312  * repeatedly to obtain temporary |BIGNUM|s. All |BN_CTX_get| calls must be made
313  * before calling any other functions that use the |ctx| as an argument.
314  *
315  * Finally, |BN_CTX_end| must be called before returning from the function.
316  * When |BN_CTX_end| is called, the |BIGNUM| pointers obtained from
317  * |BN_CTX_get| become invalid. */
318
319 /* BN_CTX_new returns a new, empty BN_CTX or NULL on allocation failure. */
320 OPENSSL_EXPORT BN_CTX *BN_CTX_new(void);
321
322 /* BN_CTX_free frees all BIGNUMs contained in |ctx| and then frees |ctx|
323  * itself. */
324 OPENSSL_EXPORT void BN_CTX_free(BN_CTX *ctx);
325
326 /* BN_CTX_start "pushes" a new entry onto the |ctx| stack and allows future
327  * calls to |BN_CTX_get|. */
328 OPENSSL_EXPORT void BN_CTX_start(BN_CTX *ctx);
329
330 /* BN_CTX_get returns a new |BIGNUM|, or NULL on allocation failure. Once
331  * |BN_CTX_get| has returned NULL, all future calls will also return NULL until
332  * |BN_CTX_end| is called. */
333 OPENSSL_EXPORT BIGNUM *BN_CTX_get(BN_CTX *ctx);
334
335 /* BN_CTX_end invalidates all |BIGNUM|s returned from |BN_CTX_get| since the
336  * matching |BN_CTX_start| call. */
337 OPENSSL_EXPORT void BN_CTX_end(BN_CTX *ctx);
338
339
340 /* Simple arithmetic */
341
342 /* BN_add sets |r| = |a| + |b|, where |r| may be the same pointer as either |a|
343  * or |b|. It returns one on success and zero on allocation failure. */
344 OPENSSL_EXPORT int BN_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
345
346 /* BN_uadd sets |r| = |a| + |b|, where |a| and |b| are non-negative and |r| may
347  * be the same pointer as either |a| or |b|. It returns one on success and zero
348  * on allocation failure. */
349 OPENSSL_EXPORT int BN_uadd(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
350
351 /* BN_add_word adds |w| to |a|. It returns one on success and zero otherwise. */
352 OPENSSL_EXPORT int BN_add_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
353
354 /* BN_sub sets |r| = |a| - |b|, where |r| must be a distinct pointer from |a|
355  * and |b|. It returns one on success and zero on allocation failure. */
356 OPENSSL_EXPORT int BN_sub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
357
358 /* BN_usub sets |r| = |a| - |b|, where |a| and |b| are non-negative integers,
359  * |b| < |a| and |r| must be a distinct pointer from |a| and |b|. It returns
360  * one on success and zero on allocation failure. */
361 OPENSSL_EXPORT int BN_usub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
362
363 /* BN_sub_word subtracts |w| from |a|. It returns one on success and zero on
364  * allocation failure. */
365 OPENSSL_EXPORT int BN_sub_word(BIGNUM *a, BN_ULONG w);
366
367 /* BN_mul sets |r| = |a| * |b|, where |r| may be the same pointer as |a| or
368  * |b|. Returns one on success and zero otherwise. */
369 OPENSSL_EXPORT int BN_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
370                           BN_CTX *ctx);
371
372 /* BN_mul_word sets |bn| = |bn| * |w|. It returns one on success or zero on
373  * allocation failure. */
374 OPENSSL_EXPORT int BN_mul_word(BIGNUM *bn, BN_ULONG w);
375
376 /* BN_sqr sets |r| = |a|^2 (i.e. squares), where |r| may be the same pointer as
377  * |a|. Returns one on success and zero otherwise. This is more efficient than
378  * BN_mul(r, a, a, ctx). */
379 OPENSSL_EXPORT int BN_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, BN_CTX *ctx);
380
381 /* BN_div divides |numerator| by |divisor| and places the result in |quotient|
382  * and the remainder in |rem|. Either of |quotient| or |rem| may be NULL, in
383  * which case the respective value is not returned. The result is rounded
384  * towards zero; thus if |numerator| is negative, the remainder will be zero or
385  * negative. It returns one on success or zero on error. */
386 OPENSSL_EXPORT int BN_div(BIGNUM *quotient, BIGNUM *rem,
387                           const BIGNUM *numerator, const BIGNUM *divisor,
388                           BN_CTX *ctx);
389
390 /* BN_div_word sets |numerator| = |numerator|/|divisor| and returns the
391  * remainder or (BN_ULONG)-1 on error. */
392 OPENSSL_EXPORT BN_ULONG BN_div_word(BIGNUM *numerator, BN_ULONG divisor);
393
394 /* BN_sqrt sets |*out_sqrt| (which may be the same |BIGNUM| as |in|) to the
395  * square root of |in|, using |ctx|. It returns one on success or zero on
396  * error. Negative numbers and non-square numbers will result in an error with
397  * appropriate errors on the error queue. */
398 OPENSSL_EXPORT int BN_sqrt(BIGNUM *out_sqrt, const BIGNUM *in, BN_CTX *ctx);
399
400
401 /* Comparison functions */
402
403 /* BN_cmp returns a value less than, equal to or greater than zero if |a| is
404  * less than, equal to or greater than |b|, respectively. */
405 OPENSSL_EXPORT int BN_cmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
406
407 /* BN_ucmp returns a value less than, equal to or greater than zero if the
408  * absolute value of |a| is less than, equal to or greater than the absolute
409  * value of |b|, respectively. */
410 OPENSSL_EXPORT int BN_ucmp(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b);
411
412 /* BN_abs_is_word returns one if the absolute value of |bn| equals |w| and zero
413  * otherwise. */
414 OPENSSL_EXPORT int BN_abs_is_word(const BIGNUM *bn, BN_ULONG w);
415
416 /* BN_is_zero returns one if |bn| is zero and zero otherwise. */
417 OPENSSL_EXPORT int BN_is_zero(const BIGNUM *bn);
418
419 /* BN_is_one returns one if |bn| equals one and zero otherwise. */
420 OPENSSL_EXPORT int BN_is_one(const BIGNUM *bn);
421
422 /* BN_is_word returns one if |bn| is exactly |w| and zero otherwise. */
423 OPENSSL_EXPORT int BN_is_word(const BIGNUM *bn, BN_ULONG w);
424
425 /* BN_is_odd returns one if |bn| is odd and zero otherwise. */
426 OPENSSL_EXPORT int BN_is_odd(const BIGNUM *bn);
427
428
429 /* Bitwise operations. */
430
431 /* BN_lshift sets |r| equal to |a| << n. The |a| and |r| arguments may be the
432  * same |BIGNUM|. It returns one on success and zero on allocation failure. */
433 OPENSSL_EXPORT int BN_lshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n);
434
435 /* BN_lshift1 sets |r| equal to |a| << 1, where |r| and |a| may be the same
436  * pointer. It returns one on success and zero on allocation failure. */
437 OPENSSL_EXPORT int BN_lshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a);
438
439 /* BN_rshift sets |r| equal to |a| >> n, where |r| and |a| may be the same
440  * pointer. It returns one on success and zero on allocation failure. */
441 OPENSSL_EXPORT int BN_rshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n);
442
443 /* BN_rshift1 sets |r| equal to |a| >> 1, where |r| and |a| may be the same
444  * pointer. It returns one on success and zero on allocation failure. */
445 OPENSSL_EXPORT int BN_rshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a);
446
447 /* BN_set_bit sets the |n|th, least-significant bit in |a|. For example, if |a|
448  * is 2 then setting bit zero will make it 3. It returns one on success or zero
449  * on allocation failure. */
450 OPENSSL_EXPORT int BN_set_bit(BIGNUM *a, int n);
451
452 /* BN_clear_bit clears the |n|th, least-significant bit in |a|. For example, if
453  * |a| is 3, clearing bit zero will make it two. It returns one on success or
454  * zero on allocation failure. */
455 OPENSSL_EXPORT int BN_clear_bit(BIGNUM *a, int n);
456
457 /* BN_is_bit_set returns the value of the |n|th, least-significant bit in |a|,
458  * or zero if the bit doesn't exist. */
459 OPENSSL_EXPORT int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a, int n);
460
461 /* BN_mask_bits truncates |a| so that it is only |n| bits long. It returns one
462  * on success or zero if |n| is greater than the length of |a| already. */
463 OPENSSL_EXPORT int BN_mask_bits(BIGNUM *a, int n);
464
465
466 /* Modulo arithmetic. */
467
468 /* BN_mod_word returns |a| mod |w|. */
469 OPENSSL_EXPORT BN_ULONG BN_mod_word(const BIGNUM *a, BN_ULONG w);
470
471 /* BN_mod is a helper macro that calls |BN_div| and discards the quotient. */
472 #define BN_mod(rem, numerator, divisor, ctx) \
473   BN_div(NULL, (rem), (numerator), (divisor), (ctx))
474
475 /* BN_nnmod is a non-negative modulo function. It acts like |BN_mod|, but 0 <=
476  * |rem| < |divisor| is always true. */
477 OPENSSL_EXPORT int BN_nnmod(BIGNUM *rem, const BIGNUM *numerator,
478                             const BIGNUM *divisor, BN_CTX *ctx);
479
480 /* BN_mod_add sets |r| = |a| + |b| mod |m|. It returns one on success and zero
481  * on error. */
482 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_add(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
483                               const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
484
485 /* BN_mod_add_quick acts like |BN_mod_add| but requires that |a| and |b| be
486  * non-negative and less than |m|. */
487 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_add_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
488                                     const BIGNUM *m);
489
490 /* BN_mod_sub sets |r| = |a| - |b| mod |m|. It returns one on success and zero
491  * on error. */
492 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_sub(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
493                               const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
494
495 /* BN_mod_sub_quick acts like |BN_mod_sub| but requires that |a| and |b| be
496  * non-negative and less than |m|. */
497 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_sub_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
498                                     const BIGNUM *m);
499
500 /* BN_mod_mul sets |r| = |a|*|b| mod |m|. It returns one on success and zero
501  * on error. */
502 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_mul(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
503                               const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
504
505 /* BN_mod_mul sets |r| = |a|^2 mod |m|. It returns one on success and zero
506  * on error. */
507 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_sqr(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m,
508                               BN_CTX *ctx);
509
510 /* BN_mod_lshift sets |r| = (|a| << n) mod |m|, where |r| and |a| may be the
511  * same pointer. It returns one on success and zero on error. */
512 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_lshift(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n,
513                                  const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
514
515 /* BN_mod_lshift_quick acts like |BN_mod_lshift| but requires that |a| be
516  * non-negative and less than |m|. */
517 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_lshift_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, int n,
518                                        const BIGNUM *m);
519
520 /* BN_mod_lshift1 sets |r| = (|a| << 1) mod |m|, where |r| and |a| may be the
521  * same pointer. It returns one on success and zero on error. */
522 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_lshift1(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *m,
523                                   BN_CTX *ctx);
524
525 /* BN_mod_lshift1_quick acts like |BN_mod_lshift1| but requires that |a| be
526  * non-negative and less than |m|. */
527 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_lshift1_quick(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
528                                         const BIGNUM *m);
529
530 /* BN_mod_sqrt returns a |BIGNUM|, r, such that r^2 == a (mod p). */
531 OPENSSL_EXPORT BIGNUM *BN_mod_sqrt(BIGNUM *in, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
532                                    BN_CTX *ctx);
533
534
535 /* Random and prime number generation. */
536
537 /* BN_rand sets |rnd| to a random number of length |bits|. If |top| is zero,
538  * the most-significant bit will be set. If |top| is one, the two most
539  * significant bits will be set.
540  *
541  * If |top| is -1 then no extra action will be taken and |BN_num_bits(rnd)| may
542  * not equal |bits| if the most significant bits randomly ended up as zeros.
543  *
544  * If |bottom| is non-zero, the least-significant bit will be set. The function
545  * returns one on success or zero otherwise. */
546 OPENSSL_EXPORT int BN_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top, int bottom);
547
548 /* BN_pseudo_rand is an alias for |BN_rand|. */
549 OPENSSL_EXPORT int BN_pseudo_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top, int bottom);
550
551 /* BN_rand_range sets |rnd| to a random value [0..range). It returns one on
552  * success and zero otherwise. */
553 OPENSSL_EXPORT int BN_rand_range(BIGNUM *rnd, const BIGNUM *range);
554
555 /* BN_pseudo_rand_range is an alias for BN_rand_range. */
556 OPENSSL_EXPORT int BN_pseudo_rand_range(BIGNUM *rnd, const BIGNUM *range);
557
558 /* BN_generate_dsa_nonce generates a random number 0 <= out < range. Unlike
559  * BN_rand_range, it also includes the contents of |priv| and |message| in the
560  * generation so that an RNG failure isn't fatal as long as |priv| remains
561  * secret. This is intended for use in DSA and ECDSA where an RNG weakness
562  * leads directly to private key exposure unless this function is used.
563  * It returns one on success and zero on error. */
564 OPENSSL_EXPORT int BN_generate_dsa_nonce(BIGNUM *out, const BIGNUM *range,
565                                          const BIGNUM *priv,
566                                          const uint8_t *message,
567                                          size_t message_len, BN_CTX *ctx);
568
569 /* BN_GENCB holds a callback function that is used by generation functions that
570  * can take a very long time to complete. Use |BN_GENCB_set| to initialise a
571  * |BN_GENCB| structure.
572  *
573  * The callback receives the address of that |BN_GENCB| structure as its last
574  * argument and the user is free to put an arbitary pointer in |arg|. The other
575  * arguments are set as follows:
576  *   event=BN_GENCB_GENERATED, n=i:   after generating the i'th possible prime
577  *                                    number.
578  *   event=BN_GENCB_PRIME_TEST, n=-1: when finished trial division primality
579  *                                    checks.
580  *   event=BN_GENCB_PRIME_TEST, n=i:  when the i'th primality test has finished.
581  *
582  * The callback can return zero to abort the generation progress or one to
583  * allow it to continue.
584  *
585  * When other code needs to call a BN generation function it will often take a
586  * BN_GENCB argument and may call the function with other argument values. */
587 #define BN_GENCB_GENERATED 0
588 #define BN_GENCB_PRIME_TEST 1
589
590 struct bn_gencb_st {
591   void *arg;        /* callback-specific data */
592   int (*callback)(int event, int n, struct bn_gencb_st *);
593 };
594
595 /* BN_GENCB_set configures |callback| to call |f| and sets |callout->arg| to
596  * |arg|. */
597 OPENSSL_EXPORT void BN_GENCB_set(BN_GENCB *callback,
598                                  int (*f)(int event, int n,
599                                           struct bn_gencb_st *),
600                                  void *arg);
601
602 /* BN_GENCB_call calls |callback|, if not NULL, and returns the return value of
603  * the callback, or 1 if |callback| is NULL. */
604 OPENSSL_EXPORT int BN_GENCB_call(BN_GENCB *callback, int event, int n);
605
606 /* BN_generate_prime_ex sets |ret| to a prime number of |bits| length. If safe
607  * is non-zero then the prime will be such that (ret-1)/2 is also a prime.
608  * (This is needed for Diffie-Hellman groups to ensure that the only subgroups
609  * are of size 2 and (p-1)/2.).
610  *
611  * If |add| is not NULL, the prime will fulfill the condition |ret| % |add| ==
612  * |rem| in order to suit a given generator. (If |rem| is NULL then |ret| %
613  * |add| == 1.)
614  *
615  * If |cb| is not NULL, it will be called during processing to give an
616  * indication of progress. See the comments for |BN_GENCB|. It returns one on
617  * success and zero otherwise. */
618 OPENSSL_EXPORT int BN_generate_prime_ex(BIGNUM *ret, int bits, int safe,
619                                         const BIGNUM *add, const BIGNUM *rem,
620                                         BN_GENCB *cb);
621
622 /* BN_prime_checks is magic value that can be used as the |checks| argument to
623  * the primality testing functions in order to automatically select a number of
624  * Miller-Rabin checks that gives a false positive rate of ~2^{-80}. */
625 #define BN_prime_checks 0
626
627 /* BN_primality_test sets |*is_probably_prime| to one if |candidate| is
628  * probably a prime number by the Miller-Rabin test or zero if it's certainly
629  * not.
630  *
631  * If |do_trial_division| is non-zero then |candidate| will be tested against a
632  * list of small primes before Miller-Rabin tests. The probability of this
633  * function returning a false positive is 2^{2*checks}. If |checks| is
634  * |BN_prime_checks| then a value that results in approximately 2^{-80} false
635  * positive probability is used. If |cb| is not NULL then it is called during
636  * the checking process. See the comment above |BN_GENCB|.
637  *
638  * The function returns one on success and zero on error.
639  *
640  * (If you are unsure whether you want |do_trial_division|, don't set it.) */
641 OPENSSL_EXPORT int BN_primality_test(int *is_probably_prime,
642                                      const BIGNUM *candidate, int checks,
643                                      BN_CTX *ctx, int do_trial_division,
644                                      BN_GENCB *cb);
645
646 /* BN_is_prime_fasttest_ex returns one if |candidate| is probably a prime
647  * number by the Miller-Rabin test, zero if it's certainly not and -1 on error.
648  *
649  * If |do_trial_division| is non-zero then |candidate| will be tested against a
650  * list of small primes before Miller-Rabin tests. The probability of this
651  * function returning one when |candidate| is composite is 2^{2*checks}. If
652  * |checks| is |BN_prime_checks| then a value that results in approximately
653  * 2^{-80} false positive probability is used. If |cb| is not NULL then it is
654  * called during the checking process. See the comment above |BN_GENCB|.
655  *
656  * WARNING: deprecated. Use |BN_primality_test|. */
657 OPENSSL_EXPORT int BN_is_prime_fasttest_ex(const BIGNUM *candidate, int checks,
658                                            BN_CTX *ctx, int do_trial_division,
659                                            BN_GENCB *cb);
660
661 /* BN_is_prime_ex acts the same as |BN_is_prime_fasttest_ex| with
662  * |do_trial_division| set to zero.
663  *
664  * WARNING: deprecated: Use |BN_primality_test|. */
665 OPENSSL_EXPORT int BN_is_prime_ex(const BIGNUM *candidate, int checks,
666                                   BN_CTX *ctx, BN_GENCB *cb);
667
668
669 /* Number theory functions */
670
671 /* BN_gcd sets |r| = gcd(|a|, |b|). It returns one on success and zero
672  * otherwise. */
673 OPENSSL_EXPORT int BN_gcd(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *b,
674                           BN_CTX *ctx);
675
676 /* BN_mod_inverse sets |out| equal to |a|^-1, mod |n|. If either of |a| or |n|
677  * have |BN_FLG_CONSTTIME| set then the operation is performed in constant
678  * time. If |out| is NULL, a fresh BIGNUM is allocated. It returns the result
679  * or NULL on error. */
680 OPENSSL_EXPORT BIGNUM *BN_mod_inverse(BIGNUM *out, const BIGNUM *a,
681                                       const BIGNUM *n, BN_CTX *ctx);
682
683 /* BN_kronecker returns the Kronecker symbol of |a| and |b| (which is -1, 0 or
684  * 1), or -2 on error. */
685 OPENSSL_EXPORT int BN_kronecker(const BIGNUM *a, const BIGNUM *b, BN_CTX *ctx);
686
687
688 /* Montgomery arithmetic. */
689
690 /* BN_MONT_CTX contains the precomputed values needed to work in a specific
691  * Montgomery domain. */
692
693 /* BN_MONT_CTX_new returns a fresh BN_MONT_CTX or NULL on allocation failure. */
694 OPENSSL_EXPORT BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_new(void);
695
696 /* BN_MONT_CTX_init initialises a stack allocated |BN_MONT_CTX|. */
697 OPENSSL_EXPORT void BN_MONT_CTX_init(BN_MONT_CTX *mont);
698
699 /* BN_MONT_CTX_free frees the contexts of |mont| and, if it was originally
700  * allocated with |BN_MONT_CTX_new|, |mont| itself. */
701 OPENSSL_EXPORT void BN_MONT_CTX_free(BN_MONT_CTX *mont);
702
703 /* BN_MONT_CTX_copy sets |to| equal to |from|. It returns |to| on success or
704  * NULL on error. */
705 OPENSSL_EXPORT BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_copy(BN_MONT_CTX *to,
706                                              BN_MONT_CTX *from);
707
708 /* BN_MONT_CTX_set sets up a Montgomery context given the modulus, |mod|. It
709  * returns one on success and zero on error. */
710 OPENSSL_EXPORT int BN_MONT_CTX_set(BN_MONT_CTX *mont, const BIGNUM *mod,
711                                    BN_CTX *ctx);
712
713 /* BN_MONT_CTX_set_locked takes the lock indicated by |lock| and checks whether
714  * |*pmont| is NULL. If so, it creates a new |BN_MONT_CTX| and sets the modulus
715  * for it to |mod|. It then stores it as |*pmont| and returns it, or NULL on
716  * error.
717  *
718  * If |*pmont| is already non-NULL then the existing value is returned. */
719 OPENSSL_EXPORT BN_MONT_CTX *BN_MONT_CTX_set_locked(BN_MONT_CTX **pmont,
720                                                    int lock, const BIGNUM *mod,
721                                                    BN_CTX *ctx);
722
723 /* BN_to_montgomery sets |ret| equal to |a| in the Montgomery domain. It
724  * returns one on success and zero on error. */
725 OPENSSL_EXPORT int BN_to_montgomery(BIGNUM *ret, const BIGNUM *a,
726                                     const BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx);
727
728 /* BN_from_montgomery sets |ret| equal to |a| * R^-1, i.e. translates values
729  * out of the Montgomery domain. It returns one on success or zero on error. */
730 OPENSSL_EXPORT int BN_from_montgomery(BIGNUM *ret, const BIGNUM *a,
731                                       const BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx);
732
733 /* BN_mod_mul_montgomery set |r| equal to |a| * |b|, in the Montgomery domain.
734  * Both |a| and |b| must already be in the Montgomery domain (by
735  * |BN_to_montgomery|). It returns one on success or zero on error. */
736 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_mul_montgomery(BIGNUM *r, const BIGNUM *a,
737                                          const BIGNUM *b,
738                                          const BN_MONT_CTX *mont, BN_CTX *ctx);
739
740
741 /* Exponentiation. */
742
743 /* BN_exp sets |r| equal to |a|^{|p|}. It does so with a square-and-multiply
744  * algorithm that leaks side-channel information. It returns one on success or
745  * zero otherwise. */
746 OPENSSL_EXPORT int BN_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
747                           BN_CTX *ctx);
748
749 /* BN_mod_exp sets |r| equal to |a|^{|p|} mod |m|. It does so with the best
750  * algorithm for the values provided and can run in constant time if
751  * |BN_FLG_CONSTTIME| is set for |p|. It returns one on success or zero
752  * otherwise. */
753 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_exp(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
754                               const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx);
755
756 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_exp_mont(BIGNUM *r, const BIGNUM *a, const BIGNUM *p,
757                                    const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
758                                    BN_MONT_CTX *m_ctx);
759
760 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_exp_mont_consttime(BIGNUM *rr, const BIGNUM *a,
761                                              const BIGNUM *p, const BIGNUM *m,
762                                              BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *in_mont);
763
764 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_exp_mont_word(BIGNUM *r, BN_ULONG a, const BIGNUM *p,
765                                         const BIGNUM *m, BN_CTX *ctx,
766                                         BN_MONT_CTX *m_ctx);
767 OPENSSL_EXPORT int BN_mod_exp2_mont(BIGNUM *r, const BIGNUM *a1,
768                                     const BIGNUM *p1, const BIGNUM *a2,
769                                     const BIGNUM *p2, const BIGNUM *m,
770                                     BN_CTX *ctx, BN_MONT_CTX *m_ctx);
771
772
773 /* Private functions */
774
775 struct bignum_st {
776   BN_ULONG *d; /* Pointer to an array of 'BN_BITS2' bit chunks in little-endian
777                   order. */
778   int top;   /* Index of last used element in |d|, plus one. */
779   int dmax;  /* Size of |d|, in words. */
780   int neg;   /* one if the number is negative */
781   int flags; /* bitmask of BN_FLG_* values */
782 };
783
784 struct bn_mont_ctx_st {
785   BIGNUM RR; /* used to convert to montgomery form */
786   BIGNUM N;  /* The modulus */
787   BIGNUM Ni; /* R*(1/R mod N) - N*Ni = 1
788               * (Ni is only stored for bignum algorithm) */
789   BN_ULONG n0[2]; /* least significant word(s) of Ni;
790                      (type changed with 0.9.9, was "BN_ULONG n0;" before) */
791   int flags;
792   int ri;    /* number of bits in R */
793 };
794
795 OPENSSL_EXPORT unsigned BN_num_bits_word(BN_ULONG l);
796
797 #define BN_FLG_MALLOCED 0x01
798 #define BN_FLG_STATIC_DATA 0x02
799 /* avoid leaking exponent information through timing, BN_mod_exp_mont() will
800  * call BN_mod_exp_mont_consttime, BN_div() will call BN_div_no_branch,
801  * BN_mod_inverse() will call BN_mod_inverse_no_branch. */
802 #define BN_FLG_CONSTTIME 0x04
803
804
805 #if defined(__cplusplus)
806 }  /* extern C */
807 #endif
808
809 #define BN_F_BN_bn2hex 100
810 #define BN_F_BN_new 101
811 #define BN_F_BN_exp 102
812 #define BN_F_mod_exp_recp 103
813 #define BN_F_BN_mod_sqrt 104
814 #define BN_F_BN_rand 105
815 #define BN_F_BN_rand_range 106
816 #define BN_F_bn_wexpand 107
817 #define BN_F_BN_mod_exp_mont 108
818 #define BN_F_BN_mod_exp2_mont 109
819 #define BN_F_BN_CTX_get 110
820 #define BN_F_BN_mod_inverse 111
821 #define BN_F_BN_bn2dec 112
822 #define BN_F_BN_div 113
823 #define BN_F_BN_div_recp 114
824 #define BN_F_BN_mod_exp_mont_consttime 115
825 #define BN_F_BN_mod_exp_mont_word 116
826 #define BN_F_BN_CTX_start 117
827 #define BN_F_BN_usub 118
828 #define BN_F_BN_mod_lshift_quick 119
829 #define BN_F_BN_CTX_new 120
830 #define BN_F_BN_mod_inverse_no_branch 121
831 #define BN_F_BN_generate_dsa_nonce 122
832 #define BN_F_BN_generate_prime_ex 123
833 #define BN_F_BN_sqrt 124
834 #define BN_R_NOT_A_SQUARE 100
835 #define BN_R_TOO_MANY_ITERATIONS 101
836 #define BN_R_INPUT_NOT_REDUCED 102
837 #define BN_R_TOO_MANY_TEMPORARY_VARIABLES 103
838 #define BN_R_NO_INVERSE 104
839 #define BN_R_NOT_INITIALIZED 105
840 #define BN_R_DIV_BY_ZERO 106
841 #define BN_R_CALLED_WITH_EVEN_MODULUS 107
842 #define BN_R_EXPAND_ON_STATIC_BIGNUM_DATA 108
843 #define BN_R_BAD_RECIPROCAL 109
844 #define BN_R_P_IS_NOT_PRIME 110
845 #define BN_R_INVALID_RANGE 111
846 #define BN_R_ARG2_LT_ARG3 112
847 #define BN_R_BIGNUM_TOO_LONG 113
848 #define BN_R_PRIVATE_KEY_TOO_LARGE 114
849 #define BN_R_BITS_TOO_SMALL 115
850 #define BN_R_NEGATIVE_NUMBER 116
851
852 #endif  /* OPENSSL_HEADER_BN_H */