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[netbsd-mini2440.git] / crypto / external / bsd / openssl / lib / libcrypto / man / openssl_bn_internal.3
blobb8ad91872e364217459a3b4a1df34c53ff291651
1 .\"     $NetBSD: libcrypto.pl,v 1.3 2007/11/27 22:16:03 christos Exp $
2 .\"
3 .\" Automatically generated by Pod::Man 2.16 (Pod::Simple 3.05)
4 .\"
5 .\" Standard preamble:
6 .\" ========================================================================
7 .de Sh \" Subsection heading
8 .br
9 .if t .Sp
10 .ne 5
11 .PP
12 \fB\\$1\fR
13 .PP
15 .de Sp \" Vertical space (when we can't use .PP)
16 .if t .sp .5v
17 .if n .sp
19 .de Vb \" Begin verbatim text
20 .ft CW
21 .nf
22 .ne \\$1
24 .de Ve \" End verbatim text
25 .ft R
26 .fi
28 .\" Set up some character translations and predefined strings.  \*(-- will
29 .\" give an unbreakable dash, \*(PI will give pi, \*(L" will give a left
30 .\" double quote, and \*(R" will give a right double quote.  \*(C+ will
31 .\" give a nicer C++.  Capital omega is used to do unbreakable dashes and
32 .\" therefore won't be available.  \*(C` and \*(C' expand to `' in nroff,
33 .\" nothing in troff, for use with C<>.
34 .tr \(*W-
35 .ds C+ C\v'-.1v'\h'-1p'\s-2+\h'-1p'+\s0\v'.1v'\h'-1p'
36 .ie n \{\
37 .    ds -- \(*W-
38 .    ds PI pi
39 .    if (\n(.H=4u)&(1m=24u) .ds -- \(*W\h'-12u'\(*W\h'-12u'-\" diablo 10 pitch
40 .    if (\n(.H=4u)&(1m=20u) .ds -- \(*W\h'-12u'\(*W\h'-8u'-\"  diablo 12 pitch
41 .    ds L" ""
42 .    ds R" ""
43 .    ds C` ""
44 .    ds C' ""
45 'br\}
46 .el\{\
47 .    ds -- \|\(em\|
48 .    ds PI \(*p
49 .    ds L" ``
50 .    ds R" ''
51 'br\}
52 .\"
53 .\" Escape single quotes in literal strings from groff's Unicode transform.
54 .ie \n(.g .ds Aq \(aq
55 .el       .ds Aq '
56 .\"
57 .\" If the F register is turned on, we'll generate index entries on stderr for
58 .\" titles (.TH), headers (.SH), subsections (.Sh), items (.Ip), and index
59 .\" entries marked with X<> in POD.  Of course, you'll have to process the
60 .\" output yourself in some meaningful fashion.
61 .ie \nF \{\
62 .    de IX
63 .    tm Index:\\$1\t\\n%\t"\\$2"
65 .    nr % 0
66 .    rr F
67 .\}
68 .el \{\
69 .    de IX
71 .\}
72 .\"
73 .\" Accent mark definitions (@(#)ms.acc 1.5 88/02/08 SMI; from UCB 4.2).
74 .\" Fear.  Run.  Save yourself.  No user-serviceable parts.
75 .    \" fudge factors for nroff and troff
76 .if n \{\
77 .    ds #H 0
78 .    ds #V .8m
79 .    ds #F .3m
80 .    ds #[ \f1
81 .    ds #] \fP
82 .\}
83 .if t \{\
84 .    ds #H ((1u-(\\\\n(.fu%2u))*.13m)
85 .    ds #V .6m
86 .    ds #F 0
87 .    ds #[ \&
88 .    ds #] \&
89 .\}
90 .    \" simple accents for nroff and troff
91 .if n \{\
92 .    ds ' \&
93 .    ds ` \&
94 .    ds ^ \&
95 .    ds , \&
96 .    ds ~ ~
97 .    ds /
98 .\}
99 .if t \{\
100 .    ds ' \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H)'\'\h"|\\n:u"
101 .    ds ` \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H)'\`\h'|\\n:u'
102 .    ds ^ \\k:\h'-(\\n(.wu*10/11-\*(#H)'^\h'|\\n:u'
103 .    ds , \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10)',\h'|\\n:u'
104 .    ds ~ \\k:\h'-(\\n(.wu-\*(#H-.1m)'~\h'|\\n:u'
105 .    ds / \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H)'\z\(sl\h'|\\n:u'
107 .    \" troff and (daisy-wheel) nroff accents
108 .ds : \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H+.1m+\*(#F)'\v'-\*(#V'\z.\h'.2m+\*(#F'.\h'|\\n:u'\v'\*(#V'
109 .ds 8 \h'\*(#H'\(*b\h'-\*(#H'
110 .ds o \\k:\h'-(\\n(.wu+\w'\(de'u-\*(#H)/2u'\v'-.3n'\*(#[\z\(de\v'.3n'\h'|\\n:u'\*(#]
111 .ds d- \h'\*(#H'\(pd\h'-\w'~'u'\v'-.25m'\f2\(hy\fP\v'.25m'\h'-\*(#H'
112 .ds D- D\\k:\h'-\w'D'u'\v'-.11m'\z\(hy\v'.11m'\h'|\\n:u'
113 .ds th \*(#[\v'.3m'\s+1I\s-1\v'-.3m'\h'-(\w'I'u*2/3)'\s-1o\s+1\*(#]
114 .ds Th \*(#[\s+2I\s-2\h'-\w'I'u*3/5'\v'-.3m'o\v'.3m'\*(#]
115 .ds ae a\h'-(\w'a'u*4/10)'e
116 .ds Ae A\h'-(\w'A'u*4/10)'E
117 .    \" corrections for vroff
118 .if v .ds ~ \\k:\h'-(\\n(.wu*9/10-\*(#H)'\s-2\u~\d\s+2\h'|\\n:u'
119 .if v .ds ^ \\k:\h'-(\\n(.wu*10/11-\*(#H)'\v'-.4m'^\v'.4m'\h'|\\n:u'
120 .    \" for low resolution devices (crt and lpr)
121 .if \n(.H>23 .if \n(.V>19 \
123 .    ds : e
124 .    ds 8 ss
125 .    ds o a
126 .    ds d- d\h'-1'\(ga
127 .    ds D- D\h'-1'\(hy
128 .    ds th \o'bp'
129 .    ds Th \o'LP'
130 .    ds ae ae
131 .    ds Ae AE
133 .rm #[ #] #H #V #F C
134 .\" ========================================================================
136 .IX Title "bn_internal 3"
137 .TH bn_internal 3 "2006-05-14" "1.1.0-dev" "OpenSSL"
138 .\" For nroff, turn off justification.  Always turn off hyphenation; it makes
139 .\" way too many mistakes in technical documents.
140 .if n .ad l
142 .SH "NAME"
143 bn_mul_words, bn_mul_add_words, bn_sqr_words, bn_div_words,
144 bn_add_words, bn_sub_words, bn_mul_comba4, bn_mul_comba8,
145 bn_sqr_comba4, bn_sqr_comba8, bn_cmp_words, bn_mul_normal,
146 bn_mul_low_normal, bn_mul_recursive, bn_mul_part_recursive,
147 bn_mul_low_recursive, bn_mul_high, bn_sqr_normal, bn_sqr_recursive,
148 bn_expand, bn_wexpand, bn_expand2, bn_fix_top, bn_check_top,
149 bn_print, bn_dump, bn_set_max, bn_set_high, bn_set_low \- BIGNUM
150 library internal functions
151 .SH "LIBRARY"
152 libcrypto, -lcrypto
153 .SH "SYNOPSIS"
154 .IX Header "SYNOPSIS"
155 .Vb 1
156 \& #include <openssl/bn.h>
158 \& BN_ULONG bn_mul_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, int num, BN_ULONG w);
159 \& BN_ULONG bn_mul_add_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, int num,
160 \&   BN_ULONG w);
161 \& void     bn_sqr_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, int num);
162 \& BN_ULONG bn_div_words(BN_ULONG h, BN_ULONG l, BN_ULONG d);
163 \& BN_ULONG bn_add_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, BN_ULONG *bp,
164 \&   int num);
165 \& BN_ULONG bn_sub_words(BN_ULONG *rp, BN_ULONG *ap, BN_ULONG *bp,
166 \&   int num);
168 \& void bn_mul_comba4(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b);
169 \& void bn_mul_comba8(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b);
170 \& void bn_sqr_comba4(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a);
171 \& void bn_sqr_comba8(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a);
173 \& int bn_cmp_words(BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, int n);
175 \& void bn_mul_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int na, BN_ULONG *b,
176 \&   int nb);
177 \& void bn_mul_low_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, int n);
178 \& void bn_mul_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, int n2,
179 \&   int dna,int dnb,BN_ULONG *tmp);
180 \& void bn_mul_part_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b,
181 \&   int n, int tna,int tnb, BN_ULONG *tmp);
182 \& void bn_mul_low_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b,
183 \&   int n2, BN_ULONG *tmp);
184 \& void bn_mul_high(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, BN_ULONG *b, BN_ULONG *l,
185 \&   int n2, BN_ULONG *tmp);
187 \& void bn_sqr_normal(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int n, BN_ULONG *tmp);
188 \& void bn_sqr_recursive(BN_ULONG *r, BN_ULONG *a, int n2, BN_ULONG *tmp);
190 \& void mul(BN_ULONG r, BN_ULONG a, BN_ULONG w, BN_ULONG c);
191 \& void mul_add(BN_ULONG r, BN_ULONG a, BN_ULONG w, BN_ULONG c);
192 \& void sqr(BN_ULONG r0, BN_ULONG r1, BN_ULONG a);
194 \& BIGNUM *bn_expand(BIGNUM *a, int bits);
195 \& BIGNUM *bn_wexpand(BIGNUM *a, int n);
196 \& BIGNUM *bn_expand2(BIGNUM *a, int n);
197 \& void bn_fix_top(BIGNUM *a);
199 \& void bn_check_top(BIGNUM *a);
200 \& void bn_print(BIGNUM *a);
201 \& void bn_dump(BN_ULONG *d, int n);
202 \& void bn_set_max(BIGNUM *a);
203 \& void bn_set_high(BIGNUM *r, BIGNUM *a, int n);
204 \& void bn_set_low(BIGNUM *r, BIGNUM *a, int n);
206 .SH "DESCRIPTION"
207 .IX Header "DESCRIPTION"
208 This page documents the internal functions used by the OpenSSL
209 \&\fB\s-1BIGNUM\s0\fR implementation. They are described here to facilitate
210 debugging and extending the library. They are \fInot\fR to be used by
211 applications.
212 .Sh "The \s-1BIGNUM\s0 structure"
213 .IX Subsection "The BIGNUM structure"
214 .Vb 7
215 \& typedef struct bignum_st
216 \&        {
217 \&        int top;      /* number of words used in d */
218 \&        BN_ULONG *d;  /* pointer to an array containing the integer value */
219 \&        int max;      /* size of the d array */
220 \&        int neg;      /* sign */
221 \&        } BIGNUM;
224 The integer value is stored in \fBd\fR, a \fImalloc()\fRed array of words (\fB\s-1BN_ULONG\s0\fR),
225 least significant word first. A \fB\s-1BN_ULONG\s0\fR can be either 16, 32 or 64 bits
226 in size, depending on the 'number of bits' (\fB\s-1BITS2\s0\fR) specified in
227 \&\f(CW\*(C`openssl/bn.h\*(C'\fR.
229 \&\fBmax\fR is the size of the \fBd\fR array that has been allocated.  \fBtop\fR
230 is the number of words being used, so for a value of 4, bn.d[0]=4 and
231 bn.top=1.  \fBneg\fR is 1 if the number is negative.  When a \fB\s-1BIGNUM\s0\fR is
232 \&\fB0\fR, the \fBd\fR field can be \fB\s-1NULL\s0\fR and \fBtop\fR == \fB0\fR.
234 Various routines in this library require the use of temporary
235 \&\fB\s-1BIGNUM\s0\fR variables during their execution.  Since dynamic memory
236 allocation to create \fB\s-1BIGNUM\s0\fRs is rather expensive when used in
237 conjunction with repeated subroutine calls, the \fB\s-1BN_CTX\s0\fR structure is
238 used.  This structure contains \fB\s-1BN_CTX_NUM\s0\fR \fB\s-1BIGNUM\s0\fRs, see
239 \&\fIBN_CTX_start\fR\|(3).
240 .Sh "Low-level arithmetic operations"
241 .IX Subsection "Low-level arithmetic operations"
242 These functions are implemented in C and for several platforms in
243 assembly language:
245 bn_mul_words(\fBrp\fR, \fBap\fR, \fBnum\fR, \fBw\fR) operates on the \fBnum\fR word
246 arrays \fBrp\fR and \fBap\fR.  It computes \fBap\fR * \fBw\fR, places the result
247 in \fBrp\fR, and returns the high word (carry).
249 bn_mul_add_words(\fBrp\fR, \fBap\fR, \fBnum\fR, \fBw\fR) operates on the \fBnum\fR
250 word arrays \fBrp\fR and \fBap\fR.  It computes \fBap\fR * \fBw\fR + \fBrp\fR, places
251 the result in \fBrp\fR, and returns the high word (carry).
253 bn_sqr_words(\fBrp\fR, \fBap\fR, \fBn\fR) operates on the \fBnum\fR word array
254 \&\fBap\fR and the 2*\fBnum\fR word array \fBap\fR.  It computes \fBap\fR * \fBap\fR
255 word-wise, and places the low and high bytes of the result in \fBrp\fR.
257 bn_div_words(\fBh\fR, \fBl\fR, \fBd\fR) divides the two word number (\fBh\fR,\fBl\fR)
258 by \fBd\fR and returns the result.
260 bn_add_words(\fBrp\fR, \fBap\fR, \fBbp\fR, \fBnum\fR) operates on the \fBnum\fR word
261 arrays \fBap\fR, \fBbp\fR and \fBrp\fR.  It computes \fBap\fR + \fBbp\fR, places the
262 result in \fBrp\fR, and returns the high word (carry).
264 bn_sub_words(\fBrp\fR, \fBap\fR, \fBbp\fR, \fBnum\fR) operates on the \fBnum\fR word
265 arrays \fBap\fR, \fBbp\fR and \fBrp\fR.  It computes \fBap\fR \- \fBbp\fR, places the
266 result in \fBrp\fR, and returns the carry (1 if \fBbp\fR > \fBap\fR, 0
267 otherwise).
269 bn_mul_comba4(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR) operates on the 4 word arrays \fBa\fR and
270 \&\fBb\fR and the 8 word array \fBr\fR.  It computes \fBa\fR*\fBb\fR and places the
271 result in \fBr\fR.
273 bn_mul_comba8(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR) operates on the 8 word arrays \fBa\fR and
274 \&\fBb\fR and the 16 word array \fBr\fR.  It computes \fBa\fR*\fBb\fR and places the
275 result in \fBr\fR.
277 bn_sqr_comba4(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR) operates on the 4 word arrays \fBa\fR and
278 \&\fBb\fR and the 8 word array \fBr\fR.
280 bn_sqr_comba8(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR) operates on the 8 word arrays \fBa\fR and
281 \&\fBb\fR and the 16 word array \fBr\fR.
283 The following functions are implemented in C:
285 bn_cmp_words(\fBa\fR, \fBb\fR, \fBn\fR) operates on the \fBn\fR word arrays \fBa\fR
286 and \fBb\fR.  It returns 1, 0 and \-1 if \fBa\fR is greater than, equal and
287 less than \fBb\fR.
289 bn_mul_normal(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBna\fR, \fBb\fR, \fBnb\fR) operates on the \fBna\fR
290 word array \fBa\fR, the \fBnb\fR word array \fBb\fR and the \fBna\fR+\fBnb\fR word
291 array \fBr\fR.  It computes \fBa\fR*\fBb\fR and places the result in \fBr\fR.
293 bn_mul_low_normal(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR, \fBn\fR) operates on the \fBn\fR word
294 arrays \fBr\fR, \fBa\fR and \fBb\fR.  It computes the \fBn\fR low words of
295 \&\fBa\fR*\fBb\fR and places the result in \fBr\fR.
297 bn_mul_recursive(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR, \fBn2\fR, \fBdna\fR, \fBdnb\fR, \fBt\fR) operates
298 on the word arrays \fBa\fR and \fBb\fR of length \fBn2\fR+\fBdna\fR and \fBn2\fR+\fBdnb\fR
299 (\fBdna\fR and \fBdnb\fR are currently allowed to be 0 or negative) and the 2*\fBn2\fR
300 word arrays \fBr\fR and \fBt\fR.  \fBn2\fR must be a power of 2.  It computes
301 \&\fBa\fR*\fBb\fR and places the result in \fBr\fR.
303 bn_mul_part_recursive(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR, \fBn\fR, \fBtna\fR, \fBtnb\fR, \fBtmp\fR)
304 operates on the word arrays \fBa\fR and \fBb\fR of length \fBn\fR+\fBtna\fR and
305 \&\fBn\fR+\fBtnb\fR and the 4*\fBn\fR word arrays \fBr\fR and \fBtmp\fR.
307 bn_mul_low_recursive(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR, \fBn2\fR, \fBtmp\fR) operates on the
308 \&\fBn2\fR word arrays \fBr\fR and \fBtmp\fR and the \fBn2\fR/2 word arrays \fBa\fR
309 and \fBb\fR.
311 bn_mul_high(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR, \fBl\fR, \fBn2\fR, \fBtmp\fR) operates on the
312 \&\fBn2\fR word arrays \fBr\fR, \fBa\fR, \fBb\fR and \fBl\fR (?) and the 3*\fBn2\fR word
313 array \fBtmp\fR.
315 \&\fIBN_mul()\fR calls \fIbn_mul_normal()\fR, or an optimized implementation if the
316 factors have the same size: \fIbn_mul_comba8()\fR is used if they are 8
317 words long, \fIbn_mul_recursive()\fR if they are larger than
318 \&\fB\s-1BN_MULL_SIZE_NORMAL\s0\fR and the size is an exact multiple of the word
319 size, and \fIbn_mul_part_recursive()\fR for others that are larger than
320 \&\fB\s-1BN_MULL_SIZE_NORMAL\s0\fR.
322 bn_sqr_normal(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBn\fR, \fBtmp\fR) operates on the \fBn\fR word array
323 \&\fBa\fR and the 2*\fBn\fR word arrays \fBtmp\fR and \fBr\fR.
325 The implementations use the following macros which, depending on the
326 architecture, may use \*(L"long long\*(R" C operations or inline assembler.
327 They are defined in \f(CW\*(C`bn_lcl.h\*(C'\fR.
329 mul(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBw\fR, \fBc\fR) computes \fBw\fR*\fBa\fR+\fBc\fR and places the
330 low word of the result in \fBr\fR and the high word in \fBc\fR.
332 mul_add(\fBr\fR, \fBa\fR, \fBw\fR, \fBc\fR) computes \fBw\fR*\fBa\fR+\fBr\fR+\fBc\fR and
333 places the low word of the result in \fBr\fR and the high word in \fBc\fR.
335 sqr(\fBr0\fR, \fBr1\fR, \fBa\fR) computes \fBa\fR*\fBa\fR and places the low word
336 of the result in \fBr0\fR and the high word in \fBr1\fR.
337 .Sh "Size changes"
338 .IX Subsection "Size changes"
339 \&\fIbn_expand()\fR ensures that \fBb\fR has enough space for a \fBbits\fR bit
340 number.  \fIbn_wexpand()\fR ensures that \fBb\fR has enough space for an
341 \&\fBn\fR word number.  If the number has to be expanded, both macros
342 call \fIbn_expand2()\fR, which allocates a new \fBd\fR array and copies the
343 data.  They return \fB\s-1NULL\s0\fR on error, \fBb\fR otherwise.
345 The \fIbn_fix_top()\fR macro reduces \fBa\->top\fR to point to the most
346 significant non-zero word plus one when \fBa\fR has shrunk.
347 .Sh "Debugging"
348 .IX Subsection "Debugging"
349 \&\fIbn_check_top()\fR verifies that \f(CW\*(C`((a)\->top >= 0 && (a)\->top
350 <= (a)\->max)\*(C'\fR.  A violation will cause the program to abort.
352 \&\fIbn_print()\fR prints \fBa\fR to stderr. \fIbn_dump()\fR prints \fBn\fR words at \fBd\fR
353 (in reverse order, i.e. most significant word first) to stderr.
355 \&\fIbn_set_max()\fR makes \fBa\fR a static number with a \fBmax\fR of its current size.
356 This is used by \fIbn_set_low()\fR and \fIbn_set_high()\fR to make \fBr\fR a read-only
357 \&\fB\s-1BIGNUM\s0\fR that contains the \fBn\fR low or high words of \fBa\fR.
359 If \fB\s-1BN_DEBUG\s0\fR is not defined, \fIbn_check_top()\fR, \fIbn_print()\fR, \fIbn_dump()\fR
360 and \fIbn_set_max()\fR are defined as empty macros.
361 .SH "SEE ALSO"
362 .IX Header "SEE ALSO"
363 \&\fIopenssl_bn\fR\|(3)