Better AES performance.
[libgcrypt.git] / src / mpi.h
1 /* mpi.h  -  Multi Precision Integers
2  * Copyright (C) 1994, 1996, 1998,
3  *               2001, 2002, 2003, 2005 Free Software Foundation, Inc.
4  *
5  * This file is part of Libgcrypt.
6  *
7  * Libgcrypt is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU Lesser general Public License as
9  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
10  * the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libgcrypt 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 Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License 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  * Note: This code is heavily based on the GNU MP Library.
22  *       Actually it's the same code with only minor changes in the
23  *       way the data is stored; this is to support the abstraction
24  *       of an optional secure memory allocation which may be used
25  *       to avoid revealing of sensitive data due to paging etc.
26  */
27
28 #ifndef G10_MPI_H
29 #define G10_MPI_H
30
31 #include <config.h>
32 #include <stdio.h>
33 #include "types.h"
34 #include "memory.h"
35 #include "../mpi/mpi-asm-defs.h"
36
37 #include "g10lib.h"
38
39 #ifndef _GCRYPT_IN_LIBGCRYPT
40 #error this file should only be used inside libgcrypt
41 #endif
42
43 #ifndef BITS_PER_MPI_LIMB
44 #if BYTES_PER_MPI_LIMB == SIZEOF_UNSIGNED_INT
45   typedef unsigned int mpi_limb_t;
46   typedef   signed int mpi_limb_signed_t;
47 #elif BYTES_PER_MPI_LIMB == SIZEOF_UNSIGNED_LONG
48   typedef unsigned long int mpi_limb_t;
49   typedef   signed long int mpi_limb_signed_t;
50 #elif BYTES_PER_MPI_LIMB == SIZEOF_UNSIGNED_LONG_LONG
51   typedef unsigned long long int mpi_limb_t;
52   typedef   signed long long int mpi_limb_signed_t;
53 #elif BYTES_PER_MPI_LIMB == SIZEOF_UNSIGNED_SHORT
54   typedef unsigned short int mpi_limb_t;
55   typedef   signed short int mpi_limb_signed_t;
56 #else
57 #error BYTES_PER_MPI_LIMB does not match any C type
58 #endif
59 #define BITS_PER_MPI_LIMB    (8*BYTES_PER_MPI_LIMB)
60 #endif /*BITS_PER_MPI_LIMB*/
61
62 #define DBG_MPI     _gcry_get_debug_flag( 2 );
63
64 struct gcry_mpi 
65 {
66   int alloced;         /* Array size (# of allocated limbs). */
67   int nlimbs;          /* Number of valid limbs. */
68   int sign;            /* Indicates a negative number and is also used
69                           for opaque MPIs to store the length.  */
70   unsigned int flags; /* Bit 0: Array to be allocated in secure memory space.*/
71                       /* Bit 2: the limb is a pointer to some m_alloced data.*/
72   mpi_limb_t *d;      /* Array with the limbs */
73 };
74
75 #define MPI_NULL NULL
76
77 #define mpi_get_nlimbs(a)     ((a)->nlimbs)
78 #define mpi_is_neg(a)         ((a)->sign)
79
80 /*-- mpiutil.c --*/
81
82 #ifdef M_DEBUG
83 # define mpi_alloc(n)   _gcry_mpi_debug_alloc((n), M_DBGINFO( __LINE__ ) )
84 # define mpi_alloc_secure(n)  _gcry_mpi_debug_alloc_secure((n), M_DBGINFO( __LINE__ ) )
85 # define mpi_free(a)    _gcry_mpi_debug_free((a), M_DBGINFO(__LINE__) )
86 # define mpi_resize(a,b) _gcry_mpi_debug_resize((a),(b), M_DBGINFO(__LINE__) )
87 # define mpi_copy(a)      _gcry_mpi_debug_copy((a), M_DBGINFO(__LINE__) )
88   gcry_mpi_t _gcry_mpi_debug_alloc( unsigned nlimbs, const char *info );
89   gcry_mpi_t _gcry_mpi_debug_alloc_secure( unsigned nlimbs, const char *info );
90   void _gcry_mpi_debug_free( gcry_mpi_t a, const char *info );
91   void _gcry_mpi_debug_resize( gcry_mpi_t a, unsigned nlimbs, const char *info );
92   gcry_mpi_t  _gcry_mpi_debug_copy( gcry_mpi_t a, const char *info      );
93 #else
94 # define mpi_alloc(n)          _gcry_mpi_alloc((n) )
95 # define mpi_alloc_secure(n)  _gcry_mpi_alloc_secure((n) )
96 # define mpi_free(a)           _gcry_mpi_free((a) )
97 # define mpi_resize(a,b)      _gcry_mpi_resize((a),(b))
98 # define mpi_copy(a)           _gcry_mpi_copy((a))
99   gcry_mpi_t  _gcry_mpi_alloc( unsigned nlimbs );
100   gcry_mpi_t  _gcry_mpi_alloc_secure( unsigned nlimbs );
101   void _gcry_mpi_free( gcry_mpi_t a );
102   void _gcry_mpi_resize( gcry_mpi_t a, unsigned nlimbs );
103   gcry_mpi_t  _gcry_mpi_copy( gcry_mpi_t a );
104 #endif
105
106 #define mpi_is_opaque(a) ((a) && ((a)->flags&4))
107 #define mpi_is_secure(a) ((a) && ((a)->flags&1))
108 #define mpi_clear(a)          _gcry_mpi_clear ((a))
109 #define mpi_alloc_like(a)     _gcry_mpi_alloc_like((a))  
110 #define mpi_set(a,b)          _gcry_mpi_set ((a),(b))        
111 #define mpi_set_ui(a,b)       _gcry_mpi_set_ui ((a),(b))      
112 #define mpi_get_ui(a,b)       _gcry_mpi_get_ui ((a),(b))
113 #define mpi_alloc_set_ui(a)   _gcry_mpi_alloc_set_ui ((a))
114 #define mpi_m_check(a)        _gcry_mpi_m_check ((a))     
115 #define mpi_swap(a,b)         _gcry_mpi_swap ((a),(b))       
116 #define mpi_new(n)            _gcry_mpi_new ((n))
117 #define mpi_snew(n)           _gcry_mpi_snew ((n))
118
119 void _gcry_mpi_clear( gcry_mpi_t a );
120 gcry_mpi_t  _gcry_mpi_alloc_like( gcry_mpi_t a );
121 gcry_mpi_t  _gcry_mpi_alloc_set_ui( unsigned long u);
122 gcry_err_code_t _gcry_mpi_get_ui (gcry_mpi_t w, ulong *u);
123 void _gcry_mpi_m_check( gcry_mpi_t a );
124 void _gcry_mpi_swap( gcry_mpi_t a, gcry_mpi_t b);
125 gcry_mpi_t _gcry_mpi_new (unsigned int nbits);
126 gcry_mpi_t _gcry_mpi_snew (unsigned int nbits);
127
128 /*-- mpicoder.c --*/
129 void  _gcry_log_mpidump( const char *text, gcry_mpi_t a );
130 u32   _gcry_mpi_get_keyid( gcry_mpi_t a, u32 *keyid );
131 byte *_gcry_mpi_get_buffer( gcry_mpi_t a, unsigned *nbytes, int *sign );
132 byte *_gcry_mpi_get_secure_buffer( gcry_mpi_t a, unsigned *nbytes, int *sign );
133 void  _gcry_mpi_set_buffer ( gcry_mpi_t a, const void *buffer, 
134                              unsigned int nbytes, int sign );
135
136 #define log_mpidump _gcry_log_mpidump
137
138 /*-- mpi-add.c --*/
139 #define mpi_add_ui(w,u,v) gcry_mpi_add_ui((w),(u),(v))
140 #define mpi_add(w,u,v)    gcry_mpi_add ((w),(u),(v))
141 #define mpi_addm(w,u,v,m) gcry_mpi_addm ((w),(u),(v),(m))
142 #define mpi_sub_ui(w,u,v) gcry_mpi_sub_ui ((w),(u),(v))
143 #define mpi_sub(w,u,v)    gcry_mpi_sub ((w),(u),(v))
144 #define mpi_subm(w,u,v,m) gcry_mpi_subm ((w),(u),(v),(m))
145
146
147 /*-- mpi-mul.c --*/
148 #define mpi_mul_ui(w,u,v)   gcry_mpi_mul_ui ((w),(u),(v))
149 #define mpi_mul_2exp(w,u,v) gcry_mpi_mul_2exp ((w),(u),(v))
150 #define mpi_mul(w,u,v)      gcry_mpi_mul ((w),(u),(v))
151 #define mpi_mulm(w,u,v,m)   gcry_mpi_mulm ((w),(u),(v),(m))
152
153
154 /*-- mpi-div.c --*/
155 #define mpi_fdiv_r_ui(a,b,c)   _gcry_mpi_fdiv_r_ui((a),(b),(c))
156 #define mpi_fdiv_r(a,b,c)      _gcry_mpi_fdiv_r((a),(b),(c))
157 #define mpi_fdiv_q(a,b,c)      _gcry_mpi_fdiv_q((a),(b),(c))
158 #define mpi_fdiv_qr(a,b,c,d)   _gcry_mpi_fdiv_qr((a),(b),(c),(d))
159 #define mpi_tdiv_r(a,b,c)      _gcry_mpi_tdiv_r((a),(b),(c))
160 #define mpi_tdiv_qr(a,b,c,d)   _gcry_mpi_tdiv_qr((a),(b),(c),(d))
161 #define mpi_tdiv_q_2exp(a,b,c) _gcry_mpi_tdiv_q_2exp((a),(b),(c))
162 #define mpi_divisible_ui(a,b)  _gcry_mpi_divisible_ui((a),(b))
163
164 ulong _gcry_mpi_fdiv_r_ui( gcry_mpi_t rem, gcry_mpi_t dividend, ulong divisor );
165 void  _gcry_mpi_fdiv_r( gcry_mpi_t rem, gcry_mpi_t dividend, gcry_mpi_t divisor );
166 void  _gcry_mpi_fdiv_q( gcry_mpi_t quot, gcry_mpi_t dividend, gcry_mpi_t divisor );
167 void  _gcry_mpi_fdiv_qr( gcry_mpi_t quot, gcry_mpi_t rem, gcry_mpi_t dividend, gcry_mpi_t divisor );
168 void  _gcry_mpi_tdiv_r( gcry_mpi_t rem, gcry_mpi_t num, gcry_mpi_t den);
169 void  _gcry_mpi_tdiv_qr( gcry_mpi_t quot, gcry_mpi_t rem, gcry_mpi_t num, gcry_mpi_t den);
170 void  _gcry_mpi_tdiv_q_2exp( gcry_mpi_t w, gcry_mpi_t u, unsigned count );
171 int   _gcry_mpi_divisible_ui(gcry_mpi_t dividend, ulong divisor );
172
173
174 /*-- mpi-mod.c --*/
175 #define mpi_mod(r,a,m)            _gcry_mpi_mod ((r), (a), (m))
176 #define mpi_barrett_init(m,f)     _gcry_mpi_barrett_init ((m),(f))
177 #define mpi_barrett_free(c)       _gcry_mpi_barrett_free ((c))
178 #define mpi_mod_barrett(r,a,c)    _gcry_mpi_mod_barrett ((r), (a), (c))
179 #define mpi_mul_barrett(r,u,v,c)  _gcry_mpi_mul_barrett ((r), (u), (v), (c))
180
181 void _gcry_mpi_mod (gcry_mpi_t r, gcry_mpi_t dividend, gcry_mpi_t divisor);
182
183 /* Context used with Barrett reduction.  */
184 struct barrett_ctx_s;
185 typedef struct barrett_ctx_s *mpi_barrett_t;
186
187 mpi_barrett_t _gcry_mpi_barrett_init (gcry_mpi_t m, int copy);
188 void _gcry_mpi_barrett_free (mpi_barrett_t ctx);
189 void _gcry_mpi_mod_barrett (gcry_mpi_t r, gcry_mpi_t x, mpi_barrett_t ctx);
190 void _gcry_mpi_mul_barrett (gcry_mpi_t w, gcry_mpi_t u, gcry_mpi_t v,
191                             mpi_barrett_t ctx);
192
193
194
195 /*-- mpi-gcd.c --*/
196
197 /*-- mpi-mpow.c --*/
198 #define mpi_mulpowm(a,b,c,d) _gcry_mpi_mulpowm ((a),(b),(c),(d))
199 void _gcry_mpi_mulpowm( gcry_mpi_t res, gcry_mpi_t *basearray, gcry_mpi_t *exparray, gcry_mpi_t mod);
200
201 /*-- mpi-cmp.c --*/
202 #define mpi_cmp_ui(a,b) gcry_mpi_cmp_ui ((a),(b))
203 #define mpi_cmp(a,b)    gcry_mpi_cmp ((a),(b))
204 int gcry_mpi_cmp_ui( gcry_mpi_t u, ulong v );
205 int gcry_mpi_cmp( gcry_mpi_t u, gcry_mpi_t v );
206
207 /*-- mpi-scan.c --*/
208 #define mpi_trailing_zeros(a) _gcry_mpi_trailing_zeros ((a))
209 int      _gcry_mpi_getbyte( gcry_mpi_t a, unsigned idx );
210 void     _gcry_mpi_putbyte( gcry_mpi_t a, unsigned idx, int value );
211 unsigned _gcry_mpi_trailing_zeros( gcry_mpi_t a );
212
213 /*-- mpi-bit.c --*/
214 #define mpi_normalize(a)       _gcry_mpi_normalize ((a))
215 #define mpi_get_nbits(a)       gcry_mpi_get_nbits ((a))
216 #define mpi_test_bit(a,b)      gcry_mpi_test_bit ((a),(b))
217 #define mpi_set_bit(a,b)       gcry_mpi_set_bit ((a),(b))
218 #define mpi_set_highbit(a,b)   gcry_mpi_set_highbit ((a),(b))
219 #define mpi_clear_bit(a,b)     gcry_mpi_clear_bit ((a),(b))
220 #define mpi_clear_highbit(a,b) gcry_mpi_clear_highbit ((a),(b))
221 #define mpi_rshift(a,b,c)      gcry_mpi_rshift ((a),(b),(c))
222
223 void _gcry_mpi_normalize( gcry_mpi_t a );
224
225 /*-- mpi-inv.c --*/
226 #define mpi_invm(a,b,c) _gcry_mpi_invm ((a),(b),(c))
227
228 /*-- ec.c --*/
229
230 /* Object to represent a point in projective coordinates. */
231 struct mpi_point_s;
232 typedef struct mpi_point_s mpi_point_t;
233 struct mpi_point_s
234 {
235   gcry_mpi_t x;
236   gcry_mpi_t y;
237   gcry_mpi_t z;
238 };
239
240 /* Context used with elliptic curve fucntions.  */
241 struct mpi_ec_ctx_s;
242 typedef struct mpi_ec_ctx_s *mpi_ec_t;
243
244 void _gcry_mpi_ec_point_init (mpi_point_t *p);
245 void _gcry_mpi_ec_point_free (mpi_point_t *p);
246 mpi_ec_t _gcry_mpi_ec_init (gcry_mpi_t p, gcry_mpi_t a);
247 void _gcry_mpi_ec_free (mpi_ec_t ctx);
248 int _gcry_mpi_ec_get_affine (gcry_mpi_t x, gcry_mpi_t y, mpi_point_t *point,
249                              mpi_ec_t ctx);
250 void _gcry_mpi_ec_dup_point (mpi_point_t *result, 
251                              mpi_point_t *point, mpi_ec_t ctx);
252 void _gcry_mpi_ec_add_points (mpi_point_t *result,
253                               mpi_point_t *p1, mpi_point_t *p2, 
254                               mpi_ec_t ctx);
255 void _gcry_mpi_ec_mul_point (mpi_point_t *result,
256                              gcry_mpi_t scalar, mpi_point_t *point,
257                              mpi_ec_t ctx);
258
259
260
261 #endif /*G10_MPI_H*/