~ubuntu-branches/ubuntu/hardy/openssl/hardy-security

« back to all changes in this revision

Viewing changes to doc/crypto/bn_internal.pod

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Christoph Martin
  • Date: 2004-05-24 17:02:29 UTC
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20040524170229-ixlo08bbbly0xied
Tags: upstream-0.9.7d
ImportĀ upstreamĀ versionĀ 0.9.7d

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
=pod
 
2
 
 
3
=head1 NAME
 
4
 
 
5
bn_mul_words, bn_mul_add_words, bn_sqr_words, bn_div_words,
 
6
bn_add_words, bn_sub_words, bn_mul_comba4, bn_mul_comba8,
 
7
bn_sqr_comba4, bn_sqr_comba8, bn_cmp_words, bn_mul_normal,
 
8
bn_mul_low_normal, bn_mul_recursive, bn_mul_part_recursive,
 
9
bn_mul_low_recursive, bn_mul_high, bn_sqr_normal, bn_sqr_recursive,
 
10
bn_expand, bn_wexpand, bn_expand2, bn_fix_top, bn_check_top,
 
11
bn_print, bn_dump, bn_set_max, bn_set_high, bn_set_low - BIGNUM
 
12
library internal functions
 
13
 
 
14
=head1 SYNOPSIS
 
15
 
 
16
 BN_ULONG bn_mul_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
 
17
 BN_ULONG bn_mul_add_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, int num,
 
18
   BN_ULONG w);
 
19
 void     bn_sqr_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, int num);
 
20
 BN_ULONG bn_div_words(BN_ULONG h, BN_ULONG l, BN_ULONG d);
 
21
 BN_ULONG bn_add_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, BN_ULONG *bp,
 
22
   int num);
 
23
 BN_ULONG bn_sub_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, BN_ULONG *bp,
 
24
   int num);
 
25
 
 
26
 void bn_mul_comba4(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b);
 
27
 void bn_mul_comba8(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b);
 
28
 void bn_sqr_comba4(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a);
 
29
 void bn_sqr_comba8(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a);
 
30
 
 
31
 int bn_cmp_words(BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, int n);
 
32
 
 
33
 void bn_mul_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int na, BN_ULONG *b,
 
34
   int nb);
 
35
 void bn_mul_low_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, int n);
 
36
 void bn_mul_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, int n2,
 
37
   int dna,int dnb,BN_ULONG *tmp);
 
38
 void bn_mul_part_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b,
 
39
   int n, int tna,int tnb, BN_ULONG *tmp);
 
40
 void bn_mul_low_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b,
 
41
   int n2, BN_ULONG *tmp);
 
42
 void bn_mul_high(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, BN_ULONG *l,
 
43
   int n2, BN_ULONG *tmp);
 
44
 
 
45
 void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp);
 
46
 void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *tmp);
 
47
 
 
48
 void mul(BN_ULONG r, BN_ULONG a, BN_ULONG w, BN_ULONG c);
 
49
 void mul_add(BN_ULONG r, BN_ULONG a, BN_ULONG w, BN_ULONG c);
 
50
 void sqr(BN_ULONG r0, BN_ULONG r1, BN_ULONG a);
 
51
 
 
52
 BIGNUM *bn_expand(BIGNUM *a, int bits);
 
53
 BIGNUM *bn_wexpand(BIGNUM *a, int n);
 
54
 BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *a, int n);
 
55
 void bn_fix_top(BIGNUM *a);
 
56
 
 
57
 void bn_check_top(BIGNUM *a);
 
58
 void bn_print(BIGNUM *a);
 
59
 void bn_dump(BN_ULONG *d, int n);
 
60
 void bn_set_max(BIGNUM *a);
 
61
 void bn_set_high(BIGNUM *r, BIGNUM *a, int n);
 
62
 void bn_set_low(BIGNUM *r, BIGNUM *a, int n);
 
63
 
 
64
=head1 DESCRIPTION
 
65
 
 
66
This page documents the internal functions used by the OpenSSL
 
67
B<BIGNUM> implementation. They are described here to facilitate
 
68
debugging and extending the library. They are I<not> to be used by
 
69
applications.
 
70
 
 
71
=head2 The BIGNUM structure
 
72
 
 
73
 typedef struct bignum_st
 
74
        {
 
75
        int top;      /* index of last used d (most significant word) */
 
76
        BN_ULONG *d;  /* pointer to an array of 'BITS2' bit chunks */
 
77
        int max;      /* size of the d array */
 
78
        int neg;      /* sign */
 
79
        } BIGNUM;
 
80
 
 
81
The big number is stored in B<d>, a malloc()ed array of B<BN_ULONG>s,
 
82
least significant first. A B<BN_ULONG> can be either 16, 32 or 64 bits
 
83
in size (B<BITS2>), depending on the 'number of bits' specified in
 
84
C<openssl/bn.h>.
 
85
 
 
86
B<max> is the size of the B<d> array that has been allocated.  B<top>
 
87
is the 'last' entry being used, so for a value of 4, bn.d[0]=4 and
 
88
bn.top=1.  B<neg> is 1 if the number is negative.  When a B<BIGNUM> is
 
89
B<0>, the B<d> field can be B<NULL> and B<top> == B<0>.
 
90
 
 
91
Various routines in this library require the use of temporary
 
92
B<BIGNUM> variables during their execution.  Since dynamic memory
 
93
allocation to create B<BIGNUM>s is rather expensive when used in
 
94
conjunction with repeated subroutine calls, the B<BN_CTX> structure is
 
95
used.  This structure contains B<BN_CTX_NUM> B<BIGNUM>s, see
 
96
L<BN_CTX_start(3)|BN_CTX_start(3)>.
 
97
 
 
98
=head2 Low-level arithmetic operations
 
99
 
 
100
These functions are implemented in C and for several platforms in
 
101
assembly language:
 
102
 
 
103
bn_mul_words(B<rp>, B<ap>, B<num>, B<w>) operates on the B<num> word
 
104
arrays B<rp> and B<ap>.  It computes B<ap> * B<w>, places the result
 
105
in B<rp>, and returns the high word (carry).
 
106
 
 
107
bn_mul_add_words(B<rp>, B<ap>, B<num>, B<w>) operates on the B<num>
 
108
word arrays B<rp> and B<ap>.  It computes B<ap> * B<w> + B<rp>, places
 
109
the result in B<rp>, and returns the high word (carry).
 
110
 
 
111
bn_sqr_words(B<rp>, B<ap>, B<n>) operates on the B<num> word array
 
112
B<ap> and the 2*B<num> word array B<ap>.  It computes B<ap> * B<ap>
 
113
word-wise, and places the low and high bytes of the result in B<rp>.
 
114
 
 
115
bn_div_words(B<h>, B<l>, B<d>) divides the two word number (B<h>,B<l>)
 
116
by B<d> and returns the result.
 
117
 
 
118
bn_add_words(B<rp>, B<ap>, B<bp>, B<num>) operates on the B<num> word
 
119
arrays B<ap>, B<bp> and B<rp>.  It computes B<ap> + B<bp>, places the
 
120
result in B<rp>, and returns the high word (carry).
 
121
 
 
122
bn_sub_words(B<rp>, B<ap>, B<bp>, B<num>) operates on the B<num> word
 
123
arrays B<ap>, B<bp> and B<rp>.  It computes B<ap> - B<bp>, places the
 
124
result in B<rp>, and returns the carry (1 if B<bp> E<gt> B<ap>, 0
 
125
otherwise).
 
126
 
 
127
bn_mul_comba4(B<r>, B<a>, B<b>) operates on the 4 word arrays B<a> and
 
128
B<b> and the 8 word array B<r>.  It computes B<a>*B<b> and places the
 
129
result in B<r>.
 
130
 
 
131
bn_mul_comba8(B<r>, B<a>, B<b>) operates on the 8 word arrays B<a> and
 
132
B<b> and the 16 word array B<r>.  It computes B<a>*B<b> and places the
 
133
result in B<r>.
 
134
 
 
135
bn_sqr_comba4(B<r>, B<a>, B<b>) operates on the 4 word arrays B<a> and
 
136
B<b> and the 8 word array B<r>.
 
137
 
 
138
bn_sqr_comba8(B<r>, B<a>, B<b>) operates on the 8 word arrays B<a> and
 
139
B<b> and the 16 word array B<r>.
 
140
 
 
141
The following functions are implemented in C:
 
142
 
 
143
bn_cmp_words(B<a>, B<b>, B<n>) operates on the B<n> word arrays B<a>
 
144
and B<b>.  It returns 1, 0 and -1 if B<a> is greater than, equal and
 
145
less than B<b>.
 
146
 
 
147
bn_mul_normal(B<r>, B<a>, B<na>, B<b>, B<nb>) operates on the B<na>
 
148
word array B<a>, the B<nb> word array B<b> and the B<na>+B<nb> word
 
149
array B<r>.  It computes B<a>*B<b> and places the result in B<r>.
 
150
 
 
151
bn_mul_low_normal(B<r>, B<a>, B<b>, B<n>) operates on the B<n> word
 
152
arrays B<r>, B<a> and B<b>.  It computes the B<n> low words of
 
153
B<a>*B<b> and places the result in B<r>.
 
154
 
 
155
bn_mul_recursive(B<r>, B<a>, B<b>, B<n2>, B<dna>, B<dnb>, B<t>) operates
 
156
on the word arrays B<a> and B<b> of length B<n2>+B<dna> and B<n2>+B<dnb>
 
157
(B<dna> and B<dnb> are currently allowed to be 0 or negative) and the 2*B<n2>
 
158
word arrays B<r> and B<t>.  B<n2> must be a power of 2.  It computes
 
159
B<a>*B<b> and places the result in B<r>.
 
160
 
 
161
bn_mul_part_recursive(B<r>, B<a>, B<b>, B<n>, B<tna>, B<tnb>, B<tmp>)
 
162
operates on the word arrays B<a> and B<b> of length B<n>+B<tna> and
 
163
B<n>+B<tnb> and the 4*B<n> word arrays B<r> and B<tmp>.
 
164
 
 
165
bn_mul_low_recursive(B<r>, B<a>, B<b>, B<n2>, B<tmp>) operates on the
 
166
B<n2> word arrays B<r> and B<tmp> and the B<n2>/2 word arrays B<a>
 
167
and B<b>.
 
168
 
 
169
bn_mul_high(B<r>, B<a>, B<b>, B<l>, B<n2>, B<tmp>) operates on the
 
170
B<n2> word arrays B<r>, B<a>, B<b> and B<l> (?) and the 3*B<n2> word
 
171
array B<tmp>.
 
172
 
 
173
BN_mul() calls bn_mul_normal(), or an optimized implementation if the
 
174
factors have the same size: bn_mul_comba8() is used if they are 8
 
175
words long, bn_mul_recursive() if they are larger than
 
176
B<BN_MULL_SIZE_NORMAL> and the size is an exact multiple of the word
 
177
size, and bn_mul_part_recursive() for others that are larger than
 
178
B<BN_MULL_SIZE_NORMAL>.
 
179
 
 
180
bn_sqr_normal(B<r>, B<a>, B<n>, B<tmp>) operates on the B<n> word array
 
181
B<a> and the 2*B<n> word arrays B<tmp> and B<r>.
 
182
 
 
183
The implementations use the following macros which, depending on the
 
184
architecture, may use "long long" C operations or inline assembler.
 
185
They are defined in C<bn_lcl.h>.
 
186
 
 
187
mul(B<r>, B<a>, B<w>, B<c>) computes B<w>*B<a>+B<c> and places the
 
188
low word of the result in B<r> and the high word in B<c>.
 
189
 
 
190
mul_add(B<r>, B<a>, B<w>, B<c>) computes B<w>*B<a>+B<r>+B<c> and
 
191
places the low word of the result in B<r> and the high word in B<c>.
 
192
 
 
193
sqr(B<r0>, B<r1>, B<a>) computes B<a>*B<a> and places the low word
 
194
of the result in B<r0> and the high word in B<r1>.
 
195
 
 
196
=head2 Size changes
 
197
 
 
198
bn_expand() ensures that B<b> has enough space for a B<bits> bit
 
199
number.  bn_wexpand() ensures that B<b> has enough space for an
 
200
B<n> word number.  If the number has to be expanded, both macros
 
201
call bn_expand2(), which allocates a new B<d> array and copies the
 
202
data.  They return B<NULL> on error, B<b> otherwise.
 
203
 
 
204
The bn_fix_top() macro reduces B<a-E<gt>top> to point to the most
 
205
significant non-zero word when B<a> has shrunk.
 
206
 
 
207
=head2 Debugging
 
208
 
 
209
bn_check_top() verifies that C<((a)-E<gt>top E<gt>= 0 && (a)-E<gt>top
 
210
E<lt>= (a)-E<gt>max)>.  A violation will cause the program to abort.
 
211
 
 
212
bn_print() prints B<a> to stderr. bn_dump() prints B<n> words at B<d>
 
213
(in reverse order, i.e. most significant word first) to stderr.
 
214
 
 
215
bn_set_max() makes B<a> a static number with a B<max> of its current size.
 
216
This is used by bn_set_low() and bn_set_high() to make B<r> a read-only
 
217
B<BIGNUM> that contains the B<n> low or high words of B<a>.
 
218
 
 
219
If B<BN_DEBUG> is not defined, bn_check_top(), bn_print(), bn_dump()
 
220
and bn_set_max() are defined as empty macros.
 
221
 
 
222
=head1 SEE ALSO
 
223
 
 
224
L<bn(3)|bn(3)>
 
225
 
 
226
=cut