begriffs open source - freertos/blob - FreeRTOS-Plus/Source/CyaSSL/cyassl/ctaocrypt/integer.h

   1 /* integer.h
   2  *
   3  * Copyright (C) 2006-2012 Sawtooth Consulting Ltd.
   4  *
   5  * This file is part of CyaSSL.
   6  *
   7  * CyaSSL is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  * (at your option) any later version.
  11  *
  12  * CyaSSL is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with this program; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA
  20  */
  21
  22 /*
  23  * Based on public domain LibTomMath 0.38 by Tom St Denis, tomstdenis@iahu.ca,
  24  * http://math.libtomcrypt.com
  25  */
  26
  27
  28 #ifndef CTAO_CRYPT_INTEGER_H
  29 #define CTAO_CRYPT_INTEGER_H
  30
  31 /* may optionally use fast math instead, not yet supported on all platforms and
  32    may not be faster on all
  33 */
  34 #include <cyassl/ctaocrypt/types.h>       /* will set MP_xxBIT if not default */
  35 #ifdef USE_FAST_MATH
  36     #include <cyassl/ctaocrypt/tfm.h>
  37 #else
  38
  39 #ifndef CHAR_BIT
  40     #include <limits.h>
  41 #endif
  42
  43 #include <cyassl/ctaocrypt/mpi_class.h>
  44
  45 #ifndef MIN
  46    #define MIN(x,y) ((x)<(y)?(x):(y))
  47 #endif
  48
  49 #ifndef MAX
  50    #define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
  51 #endif
  52
  53 #ifdef __cplusplus
  54 extern "C" {
  55
  56 /* C++ compilers don't like assigning void * to mp_digit * */
  57 #define  OPT_CAST(x)  (x *)
  58
  59 #else
  60
  61 /* C on the other hand doesn't care */
  62 #define  OPT_CAST(x)
  63
  64 #endif
  65
  66
  67 /* detect 64-bit mode if possible */
  68 #if defined(__x86_64__)
  69    #if !(defined(MP_64BIT) && defined(MP_16BIT) && defined(MP_8BIT))
  70       #define MP_64BIT
  71    #endif
  72 #endif
  73
  74 /* some default configurations.
  75  *
  76  * A "mp_digit" must be able to hold DIGIT_BIT + 1 bits
  77  * A "mp_word" must be able to hold 2*DIGIT_BIT + 1 bits
  78  *
  79  * At the very least a mp_digit must be able to hold 7 bits
  80  * [any size beyond that is ok provided it doesn't overflow the data type]
  81  */
  82 #ifdef MP_8BIT
  83    typedef unsigned char      mp_digit;
  84    typedef unsigned short     mp_word;
  85 #elif defined(MP_16BIT)
  86    typedef unsigned short     mp_digit;
  87    typedef unsigned long      mp_word;
  88 #elif defined(MP_64BIT)
  89    /* for GCC only on supported platforms */
  90 #ifndef CRYPT
  91    typedef unsigned long long ulong64;
  92    typedef signed long long   long64;
  93 #endif
  94
  95    typedef unsigned long      mp_digit;
  96    typedef unsigned long      mp_word __attribute__ ((mode(TI)));
  97
  98    #define DIGIT_BIT          60
  99 #else
 100    /* this is the default case, 28-bit digits */
 101
 102    /* this is to make porting into LibTomCrypt easier :-) */
 103 #ifndef CRYPT
 104    #if defined(_MSC_VER) || defined(__BORLANDC__)
 105       typedef unsigned __int64   ulong64;
 106       typedef signed __int64     long64;
 107    #else
 108       typedef unsigned long long ulong64;
 109       typedef signed long long   long64;
 110    #endif
 111 #endif
 112
 113    typedef unsigned int       mp_digit;  /* long could be 64 now, changed TAO */
 114    typedef ulong64            mp_word;
 115
 116 #ifdef MP_31BIT
 117    /* this is an extension that uses 31-bit digits */
 118    #define DIGIT_BIT          31
 119 #else
 120    /* default case is 28-bit digits, defines MP_28BIT as a handy test macro */
 121    #define DIGIT_BIT          28
 122    #define MP_28BIT
 123 #endif
 124 #endif
 125
 126
 127 /* otherwise the bits per digit is calculated automatically from the size of
 128    a mp_digit */
 129 #ifndef DIGIT_BIT
 130    #define DIGIT_BIT ((int)((CHAR_BIT * sizeof(mp_digit) - 1)))
 131       /* bits per digit */
 132 #endif
 133
 134 #define MP_DIGIT_BIT     DIGIT_BIT
 135 #define MP_MASK          ((((mp_digit)1)<<((mp_digit)DIGIT_BIT))-((mp_digit)1))
 136 #define MP_DIGIT_MAX     MP_MASK
 137
 138 /* equalities */
 139 #define MP_LT        -1   /* less than */
 140 #define MP_EQ         0   /* equal to */
 141 #define MP_GT         1   /* greater than */
 142
 143 #define MP_ZPOS       0   /* positive integer */
 144 #define MP_NEG        1   /* negative */
 145
 146 #define MP_OKAY       0   /* ok result */
 147 #define MP_MEM        -2  /* out of mem */
 148 #define MP_VAL        -3  /* invalid input */
 149 #define MP_RANGE      MP_VAL
 150
 151 #define MP_YES        1   /* yes response */
 152 #define MP_NO         0   /* no response */
 153
 154 /* Primality generation flags */
 155 #define LTM_PRIME_BBS      0x0001 /* BBS style prime */
 156 #define LTM_PRIME_SAFE     0x0002 /* Safe prime (p-1)/2 == prime */
 157 #define LTM_PRIME_2MSB_ON  0x0008 /* force 2nd MSB to 1 */
 158
 159 typedef int           mp_err;
 160
 161 /* define this to use lower memory usage routines (exptmods mostly) */
 162 #define MP_LOW_MEM
 163
 164 /* default precision */
 165 #ifndef MP_PREC
 166    #ifndef MP_LOW_MEM
 167       #define MP_PREC                 32     /* default digits of precision */
 168    #else
 169       #define MP_PREC                 1      /* default digits of precision */
 170    #endif
 171 #endif
 172
 173 /* size of comba arrays, should be at least 2 * 2**(BITS_PER_WORD -
 174    BITS_PER_DIGIT*2) */
 175 #define MP_WARRAY  (1 << (sizeof(mp_word) * CHAR_BIT - 2 * DIGIT_BIT + 1))
 176
 177 /* the infamous mp_int structure */
 178 typedef struct  {
 179     int used, alloc, sign;
 180     mp_digit *dp;
 181 } mp_int;
 182
 183 /* callback for mp_prime_random, should fill dst with random bytes and return
 184    how many read [upto len] */
 185 typedef int ltm_prime_callback(unsigned char *dst, int len, void *dat);
 186
 187
 188 #define USED(m)    ((m)->used)
 189 #define DIGIT(m,k) ((m)->dp[(k)])
 190 #define SIGN(m)    ((m)->sign)
 191
 192
 193 /* ---> Basic Manipulations <--- */
 194 #define mp_iszero(a) (((a)->used == 0) ? MP_YES : MP_NO)
 195 #define mp_iseven(a) \
 196     (((a)->used > 0 && (((a)->dp[0] & 1) == 0)) ? MP_YES : MP_NO)
 197 #define mp_isodd(a) \
 198     (((a)->used > 0 && (((a)->dp[0] & 1) == 1)) ? MP_YES : MP_NO)
 199
 200
 201 /* number of primes */
 202 #ifdef MP_8BIT
 203    #define PRIME_SIZE      31
 204 #else
 205    #define PRIME_SIZE      256
 206 #endif
 207
 208 #define mp_prime_random(a, t, size, bbs, cb, dat) \
 209    mp_prime_random_ex(a, t, ((size) * 8) + 1, (bbs==1)?LTM_PRIME_BBS:0, cb, dat)
 210
 211 #define mp_read_raw(mp, str, len) mp_read_signed_bin((mp), (str), (len))
 212 #define mp_raw_size(mp)           mp_signed_bin_size(mp)
 213 #define mp_toraw(mp, str)         mp_to_signed_bin((mp), (str))
 214 #define mp_read_mag(mp, str, len) mp_read_unsigned_bin((mp), (str), (len))
 215 #define mp_mag_size(mp)           mp_unsigned_bin_size(mp)
 216 #define mp_tomag(mp, str)         mp_to_unsigned_bin((mp), (str))
 217
 218 #define mp_tobinary(M, S)  mp_toradix((M), (S), 2)
 219 #define mp_tooctal(M, S)   mp_toradix((M), (S), 8)
 220 #define mp_todecimal(M, S) mp_toradix((M), (S), 10)
 221 #define mp_tohex(M, S)     mp_toradix((M), (S), 16)
 222
 223 #define s_mp_mul(a, b, c) s_mp_mul_digs(a, b, c, (a)->used + (b)->used + 1)
 224
 225 extern const char *mp_s_rmap;
 226
 227 /* 6 functions needed by Rsa */
 228 int  mp_init (mp_int * a);
 229 void mp_clear (mp_int * a);
 230 int  mp_unsigned_bin_size(mp_int * a);
 231 int  mp_read_unsigned_bin (mp_int * a, const unsigned char *b, int c);
 232 int  mp_to_unsigned_bin (mp_int * a, unsigned char *b);
 233 int  mp_exptmod (mp_int * G, mp_int * X, mp_int * P, mp_int * Y);
 234 /* end functions needed by Rsa */
 235
 236 /* functions added to support above needed, removed TOOM and KARATSUBA */
 237 int  mp_count_bits (mp_int * a);
 238 int  mp_init_copy (mp_int * a, mp_int * b);
 239 int  mp_copy (mp_int * a, mp_int * b);
 240 int  mp_grow (mp_int * a, int size);
 241 void bn_reverse (unsigned char *s, int len);
 242 int  mp_div_2d (mp_int * a, int b, mp_int * c, mp_int * d);
 243 void mp_zero (mp_int * a);
 244 void mp_clamp (mp_int * a);
 245 void mp_exch (mp_int * a, mp_int * b);
 246 void mp_rshd (mp_int * a, int b);
 247 int  mp_mod_2d (mp_int * a, int b, mp_int * c);
 248 int  mp_mul_2d (mp_int * a, int b, mp_int * c);
 249 int  mp_lshd (mp_int * a, int b);
 250 int  mp_abs (mp_int * a, mp_int * b);
 251 int  mp_invmod (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 252 int  fast_mp_invmod (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 253 int  mp_invmod_slow (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 254 int  mp_cmp_mag (mp_int * a, mp_int * b);
 255 int  mp_cmp (mp_int * a, mp_int * b);
 256 int  mp_cmp_d(mp_int * a, mp_digit b);
 257 void mp_set (mp_int * a, mp_digit b);
 258 int  mp_mod (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 259 int  mp_div(mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c, mp_int * d);
 260 int  mp_div_2(mp_int * a, mp_int * b);
 261 int  mp_add (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 262 int  s_mp_add (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 263 int  s_mp_sub (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 264 int  mp_sub (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 265 int  mp_reduce_is_2k_l(mp_int *a);
 266 int  mp_reduce_is_2k(mp_int *a);
 267 int  mp_dr_is_modulus(mp_int *a);
 268 int  mp_exptmod_fast (mp_int * G, mp_int * X, mp_int * P, mp_int * Y, int);
 269 int  mp_montgomery_setup (mp_int * n, mp_digit * rho);
 270 int  fast_mp_montgomery_reduce (mp_int * x, mp_int * n, mp_digit rho);
 271 int  mp_montgomery_reduce (mp_int * x, mp_int * n, mp_digit rho);
 272 void mp_dr_setup(mp_int *a, mp_digit *d);
 273 int  mp_dr_reduce (mp_int * x, mp_int * n, mp_digit k);
 274 int  mp_reduce_2k(mp_int *a, mp_int *n, mp_digit d);
 275 int  fast_s_mp_mul_high_digs (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c, int digs);
 276 int  s_mp_mul_high_digs (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c, int digs);
 277 int  mp_reduce_2k_setup_l(mp_int *a, mp_int *d);
 278 int  mp_reduce_2k_l(mp_int *a, mp_int *n, mp_int *d);
 279 int  mp_reduce (mp_int * x, mp_int * m, mp_int * mu);
 280 int  mp_reduce_setup (mp_int * a, mp_int * b);
 281 int  s_mp_exptmod (mp_int * G, mp_int * X, mp_int * P, mp_int * Y, int redmode);
 282 int  mp_montgomery_calc_normalization (mp_int * a, mp_int * b);
 283 int  s_mp_mul_digs (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c, int digs);
 284 int  s_mp_sqr (mp_int * a, mp_int * b);
 285 int  fast_s_mp_mul_digs (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c, int digs);
 286 int  fast_s_mp_sqr (mp_int * a, mp_int * b);
 287 int  mp_init_size (mp_int * a, int size);
 288 int  mp_div_3 (mp_int * a, mp_int *c, mp_digit * d);
 289 int  mp_mul_2(mp_int * a, mp_int * b);
 290 int  mp_mul (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 291 int  mp_sqr (mp_int * a, mp_int * b);
 292 int  mp_mulmod (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c, mp_int * d);
 293 int  mp_mul_d (mp_int * a, mp_digit b, mp_int * c);
 294 int  mp_2expt (mp_int * a, int b);
 295 int  mp_reduce_2k_setup(mp_int *a, mp_digit *d);
 296 int  mp_add_d (mp_int* a, mp_digit b, mp_int* c);
 297 int mp_set_int (mp_int * a, unsigned long b);
 298 /* end support added functions */
 299
 300 /* added */
 301 int mp_init_multi(mp_int* a, mp_int* b, mp_int* c, mp_int* d, mp_int* e,
 302                   mp_int* f);
 303
 304 #if defined(HAVE_ECC) || defined(CYASSL_KEY_GEN)
 305     int mp_sqrmod(mp_int* a, mp_int* b, mp_int* c);
 306 #endif
 307 #ifdef HAVE_ECC
 308     int mp_read_radix(mp_int* a, const char* str, int radix);
 309 #endif
 310
 311 #ifdef CYASSL_KEY_GEN
 312     int mp_prime_is_prime (mp_int * a, int t, int *result);
 313     int mp_gcd (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 314     int mp_lcm (mp_int * a, mp_int * b, mp_int * c);
 315 #endif
 316
 317 #if defined(CYASSL_KEY_GEN) || defined(HAVE_ECC) || !defined(NO_PWDBASED)
 318     int mp_sub_d (mp_int * a, mp_digit b, mp_int * c);
 319 #endif
 320
 321 #ifdef __cplusplus
 322    }
 323 #endif
 324
 325
 326 #endif /* USE_FAST_MATH */
 327
 328 #endif  /* CTAO_CRYPT_INTEGER_H */
 329