Branch data Line data Source code
1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 : : /* mpi-pow.c - MPI functions
3 : : * Copyright (C) 1994, 1996, 1998, 2000 Free Software Foundation, Inc.
4 : : *
5 : : * This file is part of GnuPG.
6 : : *
7 : : * Note: This code is heavily based on the GNU MP Library.
8 : : * Actually it's the same code with only minor changes in the
9 : : * way the data is stored; this is to support the abstraction
10 : : * of an optional secure memory allocation which may be used
11 : : * to avoid revealing of sensitive data due to paging etc.
12 : : * The GNU MP Library itself is published under the LGPL;
13 : : * however I decided to publish this code under the plain GPL.
14 : : */
15 : :
16 : : #include <linux/sched.h>
17 : : #include <linux/string.h>
18 : : #include "mpi-internal.h"
19 : : #include "longlong.h"
20 : :
21 : : /****************
22 : : * RES = BASE ^ EXP mod MOD
23 : : */
24 : 3 : int mpi_powm(MPI res, MPI base, MPI exp, MPI mod)
25 : : {
26 : : mpi_ptr_t mp_marker = NULL, bp_marker = NULL, ep_marker = NULL;
27 : 3 : struct karatsuba_ctx karactx = {};
28 : : mpi_ptr_t xp_marker = NULL;
29 : : mpi_ptr_t tspace = NULL;
30 : : mpi_ptr_t rp, ep, mp, bp;
31 : : mpi_size_t esize, msize, bsize, rsize;
32 : : int msign, bsign, rsign;
33 : : mpi_size_t size;
34 : : int mod_shift_cnt;
35 : : int negative_result;
36 : : int assign_rp = 0;
37 : : mpi_size_t tsize = 0; /* to avoid compiler warning */
38 : : /* fixme: we should check that the warning is void */
39 : : int rc = -ENOMEM;
40 : :
41 : 3 : esize = exp->nlimbs;
42 : 3 : msize = mod->nlimbs;
43 : 3 : size = 2 * msize;
44 : 3 : msign = mod->sign;
45 : :
46 : 3 : rp = res->d;
47 : 3 : ep = exp->d;
48 : :
49 : 3 : if (!msize)
50 : : return -EINVAL;
51 : :
52 : 3 : if (!esize) {
53 : : /* Exponent is zero, result is 1 mod MOD, i.e., 1 or 0
54 : : * depending on if MOD equals 1. */
55 : 0 : res->nlimbs = (msize == 1 && mod->d[0] == 1) ? 0 : 1;
56 : 0 : if (res->nlimbs) {
57 : 0 : if (mpi_resize(res, 1) < 0)
58 : : goto enomem;
59 : 0 : rp = res->d;
60 : 0 : rp[0] = 1;
61 : : }
62 : 0 : res->sign = 0;
63 : 0 : goto leave;
64 : : }
65 : :
66 : : /* Normalize MOD (i.e. make its most significant bit set) as required by
67 : : * mpn_divrem. This will make the intermediate values in the calculation
68 : : * slightly larger, but the correct result is obtained after a final
69 : : * reduction using the original MOD value. */
70 : 3 : mp = mp_marker = mpi_alloc_limb_space(msize);
71 : 3 : if (!mp)
72 : : goto enomem;
73 : 3 : mod_shift_cnt = count_leading_zeros(mod->d[msize - 1]);
74 : 3 : if (mod_shift_cnt)
75 : 0 : mpihelp_lshift(mp, mod->d, msize, mod_shift_cnt);
76 : : else
77 : 3 : MPN_COPY(mp, mod->d, msize);
78 : :
79 : 3 : bsize = base->nlimbs;
80 : 3 : bsign = base->sign;
81 : 3 : if (bsize > msize) { /* The base is larger than the module. Reduce it. */
82 : : /* Allocate (BSIZE + 1) with space for remainder and quotient.
83 : : * (The quotient is (bsize - msize + 1) limbs.) */
84 : 0 : bp = bp_marker = mpi_alloc_limb_space(bsize + 1);
85 : 0 : if (!bp)
86 : : goto enomem;
87 : 0 : MPN_COPY(bp, base->d, bsize);
88 : : /* We don't care about the quotient, store it above the remainder,
89 : : * at BP + MSIZE. */
90 : 0 : mpihelp_divrem(bp + msize, 0, bp, bsize, mp, msize);
91 : : bsize = msize;
92 : : /* Canonicalize the base, since we are going to multiply with it
93 : : * quite a few times. */
94 : 0 : MPN_NORMALIZE(bp, bsize);
95 : : } else
96 : 3 : bp = base->d;
97 : :
98 : 3 : if (!bsize) {
99 : 0 : res->nlimbs = 0;
100 : 0 : res->sign = 0;
101 : 0 : goto leave;
102 : : }
103 : :
104 : 3 : if (res->alloced < size) {
105 : : /* We have to allocate more space for RES. If any of the input
106 : : * parameters are identical to RES, defer deallocation of the old
107 : : * space. */
108 : 3 : if (rp == ep || rp == mp || rp == bp) {
109 : 0 : rp = mpi_alloc_limb_space(size);
110 : 0 : if (!rp)
111 : : goto enomem;
112 : : assign_rp = 1;
113 : : } else {
114 : 3 : if (mpi_resize(res, size) < 0)
115 : : goto enomem;
116 : 3 : rp = res->d;
117 : : }
118 : : } else { /* Make BASE, EXP and MOD not overlap with RES. */
119 : 0 : if (rp == bp) {
120 : : /* RES and BASE are identical. Allocate temp. space for BASE. */
121 : 0 : BUG_ON(bp_marker);
122 : 0 : bp = bp_marker = mpi_alloc_limb_space(bsize);
123 : 0 : if (!bp)
124 : : goto enomem;
125 : 0 : MPN_COPY(bp, rp, bsize);
126 : : }
127 : 0 : if (rp == ep) {
128 : : /* RES and EXP are identical. Allocate temp. space for EXP. */
129 : 0 : ep = ep_marker = mpi_alloc_limb_space(esize);
130 : 0 : if (!ep)
131 : : goto enomem;
132 : 0 : MPN_COPY(ep, rp, esize);
133 : : }
134 : 0 : if (rp == mp) {
135 : : /* RES and MOD are identical. Allocate temporary space for MOD. */
136 : 0 : BUG_ON(mp_marker);
137 : 0 : mp = mp_marker = mpi_alloc_limb_space(msize);
138 : 0 : if (!mp)
139 : : goto enomem;
140 : 0 : MPN_COPY(mp, rp, msize);
141 : : }
142 : : }
143 : :
144 : 3 : MPN_COPY(rp, bp, bsize);
145 : : rsize = bsize;
146 : : rsign = bsign;
147 : :
148 : : {
149 : : mpi_size_t i;
150 : : mpi_ptr_t xp;
151 : : int c;
152 : : mpi_limb_t e;
153 : : mpi_limb_t carry_limb;
154 : :
155 : 3 : xp = xp_marker = mpi_alloc_limb_space(2 * (msize + 1));
156 : 3 : if (!xp)
157 : : goto enomem;
158 : :
159 : 3 : negative_result = (ep[0] & 1) && base->sign;
160 : :
161 : 3 : i = esize - 1;
162 : 3 : e = ep[i];
163 : : c = count_leading_zeros(e);
164 : 3 : e = (e << c) << 1; /* shift the exp bits to the left, lose msb */
165 : 3 : c = BITS_PER_MPI_LIMB - 1 - c;
166 : :
167 : : /* Main loop.
168 : : *
169 : : * Make the result be pointed to alternately by XP and RP. This
170 : : * helps us avoid block copying, which would otherwise be necessary
171 : : * with the overlap restrictions of mpihelp_divmod. With 50% probability
172 : : * the result after this loop will be in the area originally pointed
173 : : * by RP (==RES->d), and with 50% probability in the area originally
174 : : * pointed to by XP.
175 : : */
176 : :
177 : : for (;;) {
178 : 3 : while (c) {
179 : : mpi_ptr_t tp;
180 : : mpi_size_t xsize;
181 : :
182 : : /*if (mpihelp_mul_n(xp, rp, rp, rsize) < 0) goto enomem */
183 : 3 : if (rsize < KARATSUBA_THRESHOLD)
184 : 0 : mpih_sqr_n_basecase(xp, rp, rsize);
185 : : else {
186 : 3 : if (!tspace) {
187 : 3 : tsize = 2 * rsize;
188 : 3 : tspace =
189 : 3 : mpi_alloc_limb_space(tsize);
190 : 3 : if (!tspace)
191 : : goto enomem;
192 : 3 : } else if (tsize < (2 * rsize)) {
193 : 0 : mpi_free_limb_space(tspace);
194 : : tsize = 2 * rsize;
195 : 0 : tspace =
196 : 0 : mpi_alloc_limb_space(tsize);
197 : 0 : if (!tspace)
198 : : goto enomem;
199 : : }
200 : 3 : mpih_sqr_n(xp, rp, rsize, tspace);
201 : : }
202 : :
203 : 3 : xsize = 2 * rsize;
204 : 3 : if (xsize > msize) {
205 : 3 : mpihelp_divrem(xp + msize, 0, xp, xsize,
206 : : mp, msize);
207 : : xsize = msize;
208 : : }
209 : :
210 : : tp = rp;
211 : : rp = xp;
212 : : xp = tp;
213 : : rsize = xsize;
214 : :
215 : 3 : if ((mpi_limb_signed_t) e < 0) {
216 : : /*mpihelp_mul( xp, rp, rsize, bp, bsize ); */
217 : 3 : if (bsize < KARATSUBA_THRESHOLD) {
218 : : mpi_limb_t tmp;
219 : 0 : if (mpihelp_mul
220 : : (xp, rp, rsize, bp, bsize,
221 : : &tmp) < 0)
222 : : goto enomem;
223 : : } else {
224 : 3 : if (mpihelp_mul_karatsuba_case
225 : : (xp, rp, rsize, bp, bsize,
226 : : &karactx) < 0)
227 : : goto enomem;
228 : : }
229 : :
230 : 3 : xsize = rsize + bsize;
231 : 3 : if (xsize > msize) {
232 : 3 : mpihelp_divrem(xp + msize, 0,
233 : : xp, xsize, mp,
234 : : msize);
235 : : xsize = msize;
236 : : }
237 : :
238 : : tp = rp;
239 : : rp = xp;
240 : : xp = tp;
241 : : rsize = xsize;
242 : : }
243 : 3 : e <<= 1;
244 : 3 : c--;
245 : 3 : cond_resched();
246 : : }
247 : :
248 : 3 : i--;
249 : 3 : if (i < 0)
250 : : break;
251 : 0 : e = ep[i];
252 : : c = BITS_PER_MPI_LIMB;
253 : 0 : }
254 : :
255 : : /* We shifted MOD, the modulo reduction argument, left MOD_SHIFT_CNT
256 : : * steps. Adjust the result by reducing it with the original MOD.
257 : : *
258 : : * Also make sure the result is put in RES->d (where it already
259 : : * might be, see above).
260 : : */
261 : 3 : if (mod_shift_cnt) {
262 : 0 : carry_limb =
263 : 0 : mpihelp_lshift(res->d, rp, rsize, mod_shift_cnt);
264 : 0 : rp = res->d;
265 : 0 : if (carry_limb) {
266 : 0 : rp[rsize] = carry_limb;
267 : 0 : rsize++;
268 : : }
269 : : } else {
270 : 3 : MPN_COPY(res->d, rp, rsize);
271 : 3 : rp = res->d;
272 : : }
273 : :
274 : 3 : if (rsize >= msize) {
275 : 3 : mpihelp_divrem(rp + msize, 0, rp, rsize, mp, msize);
276 : : rsize = msize;
277 : : }
278 : :
279 : : /* Remove any leading zero words from the result. */
280 : 3 : if (mod_shift_cnt)
281 : 0 : mpihelp_rshift(rp, rp, rsize, mod_shift_cnt);
282 : 3 : MPN_NORMALIZE(rp, rsize);
283 : : }
284 : :
285 : 3 : if (negative_result && rsize) {
286 : 0 : if (mod_shift_cnt)
287 : 0 : mpihelp_rshift(mp, mp, msize, mod_shift_cnt);
288 : 0 : mpihelp_sub(rp, mp, msize, rp, rsize);
289 : : rsize = msize;
290 : : rsign = msign;
291 : 0 : MPN_NORMALIZE(rp, rsize);
292 : : }
293 : 3 : res->nlimbs = rsize;
294 : 3 : res->sign = rsign;
295 : :
296 : : leave:
297 : : rc = 0;
298 : : enomem:
299 : 3 : mpihelp_release_karatsuba_ctx(&karactx);
300 : 3 : if (assign_rp)
301 : 0 : mpi_assign_limb_space(res, rp, size);
302 : 3 : if (mp_marker)
303 : 3 : mpi_free_limb_space(mp_marker);
304 : 3 : if (bp_marker)
305 : 0 : mpi_free_limb_space(bp_marker);
306 : 3 : if (ep_marker)
307 : 0 : mpi_free_limb_space(ep_marker);
308 : 3 : if (xp_marker)
309 : 3 : mpi_free_limb_space(xp_marker);
310 : 3 : if (tspace)
311 : 3 : mpi_free_limb_space(tspace);
312 : 3 : return rc;
313 : : }
314 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(mpi_powm);
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