sexp: Improve argument checking of sexp parser.
[libgcrypt.git] / mpi / mpi-mpow.c
1 /* mpi-mpow.c  -  MPI functions
2  *      Copyright (C) 1998, 1999, 2001, 2002, 2003 Free Software Foundation, Inc.
3  *
4  * This file is part of Libgcrypt.
5  *
6  * Libgcrypt is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as
8  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
9  * the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * Libgcrypt is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this program; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA
19  */
20
21 #include <config.h>
22 #include <stdio.h>
23 #include <stdlib.h>
24
25 #include "mpi-internal.h"
26 #include "longlong.h"
27 #include "g10lib.h"
28
29
30 /* Barrett is slower than the classical way.  It can be tweaked by
31  * using partial multiplications
32  */
33 /*#define USE_BARRETT*/
34
35
36
37 #ifdef USE_BARRETT
38 static void barrett_mulm( gcry_mpi_t w, gcry_mpi_t u, gcry_mpi_t v, gcry_mpi_t m, gcry_mpi_t y, int k, gcry_mpi_t r1, gcry_mpi_t r2 );
39 static gcry_mpi_t init_barrett( gcry_mpi_t m, int *k, gcry_mpi_t *r1, gcry_mpi_t *r2 );
40 static int calc_barrett( gcry_mpi_t r, gcry_mpi_t x, gcry_mpi_t m, gcry_mpi_t y, int k, gcry_mpi_t r1, gcry_mpi_t r2  );
41 #else
42 #define barrett_mulm( w, u, v, m, y, k, r1, r2 ) _gcry_mpi_mulm( (w), (u), (v), (m) )
43 #endif
44
45
46 static int
47 build_index( gcry_mpi_t *exparray, int k, int i, int t )
48 {
49     int j, bitno;
50     int idx = 0;
51
52     bitno = t-i;
53     for(j=k-1; j >= 0; j-- ) {
54         idx <<= 1;
55         if( mpi_test_bit( exparray[j], bitno ) )
56             idx |= 1;
57     }
58     /*log_debug("t=%d i=%d idx=%d\n", t, i, idx );*/
59     return idx;
60 }
61
62 /****************
63  * RES = (BASE[0] ^ EXP[0]) *  (BASE[1] ^ EXP[1]) * ... * mod M
64  */
65 void
66 _gcry_mpi_mulpowm( gcry_mpi_t res, gcry_mpi_t *basearray, gcry_mpi_t *exparray, gcry_mpi_t m)
67 {
68     int k;      /* number of elements */
69     int t;      /* bit size of largest exponent */
70     int i, j, idx;
71     gcry_mpi_t *G;      /* table with precomputed values of size 2^k */
72     gcry_mpi_t tmp;
73 #ifdef USE_BARRETT
74     gcry_mpi_t barrett_y, barrett_r1, barrett_r2;
75     int barrett_k;
76 #endif
77
78     for(k=0; basearray[k]; k++ )
79         ;
80     gcry_assert(k);
81     for(t=0, i=0; (tmp=exparray[i]); i++ ) {
82         /*log_mpidump("exp: ", tmp );*/
83         j = mpi_get_nbits(tmp);
84         if( j > t )
85             t = j;
86     }
87     /*log_mpidump("mod: ", m );*/
88     gcry_assert (i==k);
89     gcry_assert (t);
90     gcry_assert (k < 10);
91
92     G = xcalloc( (1<<k) , sizeof *G );
93 #ifdef USE_BARRETT
94     barrett_y = init_barrett( m, &barrett_k, &barrett_r1, &barrett_r2 );
95 #endif
96     /* and calculate */
97     tmp =  mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(m)+1 );
98     mpi_set_ui( res, 1 );
99     for(i = 1; i <= t; i++ ) {
100         barrett_mulm(tmp, res, res, m, barrett_y, barrett_k,
101                                        barrett_r1, barrett_r2 );
102         idx = build_index( exparray, k, i, t );
103         gcry_assert (idx >= 0 && idx < (1<<k));
104         if( !G[idx] ) {
105             if( !idx )
106                  G[0] = mpi_alloc_set_ui( 1 );
107             else {
108                 for(j=0; j < k; j++ ) {
109                     if( (idx & (1<<j) ) ) {
110                         if( !G[idx] )
111                             G[idx] = mpi_copy( basearray[j] );
112                         else
113                             barrett_mulm( G[idx], G[idx], basearray[j],
114                                                m, barrett_y, barrett_k, barrett_r1, barrett_r2  );
115                     }
116                 }
117                 if( !G[idx] )
118                     G[idx] = mpi_alloc(0);
119             }
120         }
121         barrett_mulm(res, tmp, G[idx], m, barrett_y, barrett_k, barrett_r1, barrett_r2  );
122     }
123
124     /* cleanup */
125     mpi_free(tmp);
126 #ifdef USE_BARRETT
127     mpi_free(barrett_y);
128     mpi_free(barrett_r1);
129     mpi_free(barrett_r2);
130 #endif
131     for(i=0; i < (1<<k); i++ )
132         mpi_free(G[i]);
133     xfree(G);
134 }
135
136
137
138 #ifdef USE_BARRETT
139 static void
140 barrett_mulm( gcry_mpi_t w, gcry_mpi_t u, gcry_mpi_t v, gcry_mpi_t m, gcry_mpi_t y, int k, gcry_mpi_t r1, gcry_mpi_t r2 )
141 {
142     mpi_mul(w, u, v);
143     if( calc_barrett( w, w, m, y, k, r1, r2 ) )
144         mpi_fdiv_r( w, w, m );
145 }
146
147 /****************
148  * Barrett precalculation: y = floor(b^(2k) / m)
149  */
150 static gcry_mpi_t
151 init_barrett( gcry_mpi_t m, int *k, gcry_mpi_t *r1, gcry_mpi_t *r2 )
152 {
153     gcry_mpi_t tmp;
154
155     mpi_normalize( m );
156     *k = mpi_get_nlimbs( m );
157     tmp = mpi_alloc( *k + 1 );
158     mpi_set_ui( tmp, 1 );
159     mpi_lshift_limbs( tmp, 2 * *k );
160     mpi_fdiv_q( tmp, tmp, m );
161     *r1 = mpi_alloc( 2* *k + 1 );
162     *r2 = mpi_alloc( 2* *k + 1 );
163     return tmp;
164 }
165
166 /****************
167  * Barrett reduction: We assume that these conditions are met:
168  * Given x =(x_2k-1 ...x_0)_b
169  *       m =(m_k-1 ....m_0)_b     with m_k-1 != 0
170  * Output r = x mod m
171  * Before using this function init_barret must be used to calucalte y and k.
172  * Returns: false = no error
173  *          true = can't perform barret reduction
174  */
175 static int
176 calc_barrett( gcry_mpi_t r, gcry_mpi_t x, gcry_mpi_t m, gcry_mpi_t y, int k, gcry_mpi_t r1, gcry_mpi_t r2 )
177 {
178     int xx = k > 3 ? k-3:0;
179
180     mpi_normalize( x );
181     if( mpi_get_nlimbs(x) > 2*k )
182         return 1; /* can't do it */
183
184     /* 1. q1 = floor( x / b^k-1)
185      *    q2 = q1 * y
186      *    q3 = floor( q2 / b^k+1 )
187      * Actually, we don't need qx, we can work direct on r2
188      */
189     mpi_set( r2, x );
190     mpi_rshift_limbs( r2, k-1 );
191     mpi_mul( r2, r2, y );
192     mpi_rshift_limbs( r2, k+1 );
193
194     /* 2. r1 = x mod b^k+1
195      *    r2 = q3 * m mod b^k+1
196      *    r  = r1 - r2
197      * 3. if r < 0 then  r = r + b^k+1
198      */
199     mpi_set( r1, x );
200     if( r1->nlimbs > k+1 ) /* quick modulo operation */
201         r1->nlimbs = k+1;
202     mpi_mul( r2, r2, m );
203     if( r2->nlimbs > k+1 ) /* quick modulo operation */
204         r2->nlimbs = k+1;
205     mpi_sub( r, r1, r2 );
206
207     if( mpi_has_sign (r) ) {
208         gcry_mpi_t tmp;
209
210         tmp = mpi_alloc( k + 2 );
211         mpi_set_ui( tmp, 1 );
212         mpi_lshift_limbs( tmp, k+1 );
213         mpi_add( r, r, tmp );
214         mpi_free(tmp);
215     }
216
217     /* 4. while r >= m do r = r - m */
218     while( mpi_cmp( r, m ) >= 0 )
219         mpi_sub( r, r, m );
220
221     return 0;
222 }
223 #endif /* USE_BARRETT */