xref: /freebsd/contrib/bearssl/src/ec/ec_c25519_m31.c (revision 2aaf9152a852aba9eb2036b95f4948ee77988826)
1*0957b409SSimon J. Gerraty /*
2*0957b409SSimon J. Gerraty  * Copyright (c) 2017 Thomas Pornin <pornin@bolet.org>
3*0957b409SSimon J. Gerraty  *
4*0957b409SSimon J. Gerraty  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
5*0957b409SSimon J. Gerraty  * a copy of this software and associated documentation files (the
6*0957b409SSimon J. Gerraty  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
7*0957b409SSimon J. Gerraty  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
8*0957b409SSimon J. Gerraty  * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
9*0957b409SSimon J. Gerraty  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
10*0957b409SSimon J. Gerraty  * the following conditions:
11*0957b409SSimon J. Gerraty  *
12*0957b409SSimon J. Gerraty  * The above copyright notice and this permission notice shall be
13*0957b409SSimon J. Gerraty  * included in all copies or substantial portions of the Software.
14*0957b409SSimon J. Gerraty  *
15*0957b409SSimon J. Gerraty  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
16*0957b409SSimon J. Gerraty  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
17*0957b409SSimon J. Gerraty  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
18*0957b409SSimon J. Gerraty  * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
19*0957b409SSimon J. Gerraty  * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
20*0957b409SSimon J. Gerraty  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
21*0957b409SSimon J. Gerraty  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
22*0957b409SSimon J. Gerraty  * SOFTWARE.
23*0957b409SSimon J. Gerraty  */
24*0957b409SSimon J. Gerraty 
25*0957b409SSimon J. Gerraty #include "inner.h"
26*0957b409SSimon J. Gerraty 
27*0957b409SSimon J. Gerraty /* obsolete
28*0957b409SSimon J. Gerraty #include <stdio.h>
29*0957b409SSimon J. Gerraty #include <stdlib.h>
30*0957b409SSimon J. Gerraty static void
31*0957b409SSimon J. Gerraty print_int(const char *name, const uint32_t *x)
32*0957b409SSimon J. Gerraty {
33*0957b409SSimon J. Gerraty 	size_t u;
34*0957b409SSimon J. Gerraty 	unsigned char tmp[40];
35*0957b409SSimon J. Gerraty 
36*0957b409SSimon J. Gerraty 	printf("%s = ", name);
37*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (u = 0; u < 9; u ++) {
38*0957b409SSimon J. Gerraty 		if (x[u] > 0x3FFFFFFF) {
39*0957b409SSimon J. Gerraty 			printf("INVALID:");
40*0957b409SSimon J. Gerraty 			for (u = 0; u < 9; u ++) {
41*0957b409SSimon J. Gerraty 				printf(" %08X", x[u]);
42*0957b409SSimon J. Gerraty 			}
43*0957b409SSimon J. Gerraty 			printf("\n");
44*0957b409SSimon J. Gerraty 			return;
45*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
46*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
47*0957b409SSimon J. Gerraty 	memset(tmp, 0, sizeof tmp);
48*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (u = 0; u < 9; u ++) {
49*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint64_t w;
50*0957b409SSimon J. Gerraty 		int j, k;
51*0957b409SSimon J. Gerraty 
52*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = x[u];
53*0957b409SSimon J. Gerraty 		j = 30 * (int)u;
54*0957b409SSimon J. Gerraty 		k = j & 7;
55*0957b409SSimon J. Gerraty 		if (k != 0) {
56*0957b409SSimon J. Gerraty 			w <<= k;
57*0957b409SSimon J. Gerraty 			j -= k;
58*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
59*0957b409SSimon J. Gerraty 		k = j >> 3;
60*0957b409SSimon J. Gerraty 		for (j = 0; j < 8; j ++) {
61*0957b409SSimon J. Gerraty 			tmp[39 - k - j] |= (unsigned char)w;
62*0957b409SSimon J. Gerraty 			w >>= 8;
63*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
64*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
65*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (u = 8; u < 40; u ++) {
66*0957b409SSimon J. Gerraty 		printf("%02X", tmp[u]);
67*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
68*0957b409SSimon J. Gerraty 	printf("\n");
69*0957b409SSimon J. Gerraty }
70*0957b409SSimon J. Gerraty */
71*0957b409SSimon J. Gerraty 
72*0957b409SSimon J. Gerraty /*
73*0957b409SSimon J. Gerraty  * If BR_NO_ARITH_SHIFT is undefined, or defined to 0, then we _assume_
74*0957b409SSimon J. Gerraty  * that right-shifting a signed negative integer copies the sign bit
75*0957b409SSimon J. Gerraty  * (arithmetic right-shift). This is "implementation-defined behaviour",
76*0957b409SSimon J. Gerraty  * i.e. it is not undefined, but it may differ between compilers. Each
77*0957b409SSimon J. Gerraty  * compiler is supposed to document its behaviour in that respect. GCC
78*0957b409SSimon J. Gerraty  * explicitly defines that an arithmetic right shift is used. We expect
79*0957b409SSimon J. Gerraty  * all other compilers to do the same, because underlying CPU offer an
80*0957b409SSimon J. Gerraty  * arithmetic right shift opcode that could not be used otherwise.
81*0957b409SSimon J. Gerraty  */
82*0957b409SSimon J. Gerraty #if BR_NO_ARITH_SHIFT
83*0957b409SSimon J. Gerraty #define ARSH(x, n)   (((uint32_t)(x) >> (n)) \
84*0957b409SSimon J. Gerraty                     | ((-((uint32_t)(x) >> 31)) << (32 - (n))))
85*0957b409SSimon J. Gerraty #else
86*0957b409SSimon J. Gerraty #define ARSH(x, n)   ((*(int32_t *)&(x)) >> (n))
87*0957b409SSimon J. Gerraty #endif
88*0957b409SSimon J. Gerraty 
89*0957b409SSimon J. Gerraty /*
90*0957b409SSimon J. Gerraty  * Convert an integer from unsigned little-endian encoding to a sequence of
91*0957b409SSimon J. Gerraty  * 30-bit words in little-endian order. The final "partial" word is
92*0957b409SSimon J. Gerraty  * returned.
93*0957b409SSimon J. Gerraty  */
94*0957b409SSimon J. Gerraty static uint32_t
le8_to_le30(uint32_t * dst,const unsigned char * src,size_t len)95*0957b409SSimon J. Gerraty le8_to_le30(uint32_t *dst, const unsigned char *src, size_t len)
96*0957b409SSimon J. Gerraty {
97*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t acc;
98*0957b409SSimon J. Gerraty 	int acc_len;
99*0957b409SSimon J. Gerraty 
100*0957b409SSimon J. Gerraty 	acc = 0;
101*0957b409SSimon J. Gerraty 	acc_len = 0;
102*0957b409SSimon J. Gerraty 	while (len -- > 0) {
103*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint32_t b;
104*0957b409SSimon J. Gerraty 
105*0957b409SSimon J. Gerraty 		b = *src ++;
106*0957b409SSimon J. Gerraty 		if (acc_len < 22) {
107*0957b409SSimon J. Gerraty 			acc |= b << acc_len;
108*0957b409SSimon J. Gerraty 			acc_len += 8;
109*0957b409SSimon J. Gerraty 		} else {
110*0957b409SSimon J. Gerraty 			*dst ++ = (acc | (b << acc_len)) & 0x3FFFFFFF;
111*0957b409SSimon J. Gerraty 			acc = b >> (30 - acc_len);
112*0957b409SSimon J. Gerraty 			acc_len -= 22;
113*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
114*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
115*0957b409SSimon J. Gerraty 	return acc;
116*0957b409SSimon J. Gerraty }
117*0957b409SSimon J. Gerraty 
118*0957b409SSimon J. Gerraty /*
119*0957b409SSimon J. Gerraty  * Convert an integer (30-bit words, little-endian) to unsigned
120*0957b409SSimon J. Gerraty  * little-endian encoding. The total encoding length is provided; all
121*0957b409SSimon J. Gerraty  * the destination bytes will be filled.
122*0957b409SSimon J. Gerraty  */
123*0957b409SSimon J. Gerraty static void
le30_to_le8(unsigned char * dst,size_t len,const uint32_t * src)124*0957b409SSimon J. Gerraty le30_to_le8(unsigned char *dst, size_t len, const uint32_t *src)
125*0957b409SSimon J. Gerraty {
126*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t acc;
127*0957b409SSimon J. Gerraty 	int acc_len;
128*0957b409SSimon J. Gerraty 
129*0957b409SSimon J. Gerraty 	acc = 0;
130*0957b409SSimon J. Gerraty 	acc_len = 0;
131*0957b409SSimon J. Gerraty 	while (len -- > 0) {
132*0957b409SSimon J. Gerraty 		if (acc_len < 8) {
133*0957b409SSimon J. Gerraty 			uint32_t w;
134*0957b409SSimon J. Gerraty 
135*0957b409SSimon J. Gerraty 			w = *src ++;
136*0957b409SSimon J. Gerraty 			*dst ++ = (unsigned char)(acc | (w << acc_len));
137*0957b409SSimon J. Gerraty 			acc = w >> (8 - acc_len);
138*0957b409SSimon J. Gerraty 			acc_len += 22;
139*0957b409SSimon J. Gerraty 		} else {
140*0957b409SSimon J. Gerraty 			*dst ++ = (unsigned char)acc;
141*0957b409SSimon J. Gerraty 			acc >>= 8;
142*0957b409SSimon J. Gerraty 			acc_len -= 8;
143*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
144*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
145*0957b409SSimon J. Gerraty }
146*0957b409SSimon J. Gerraty 
147*0957b409SSimon J. Gerraty /*
148*0957b409SSimon J. Gerraty  * Multiply two integers. Source integers are represented as arrays of
149*0957b409SSimon J. Gerraty  * nine 30-bit words, for values up to 2^270-1. Result is encoded over
150*0957b409SSimon J. Gerraty  * 18 words of 30 bits each.
151*0957b409SSimon J. Gerraty  */
152*0957b409SSimon J. Gerraty static void
mul9(uint32_t * d,const uint32_t * a,const uint32_t * b)153*0957b409SSimon J. Gerraty mul9(uint32_t *d, const uint32_t *a, const uint32_t *b)
154*0957b409SSimon J. Gerraty {
155*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
156*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Maximum intermediate result is no more than
157*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * 10376293531797946367, which fits in 64 bits. Reason:
158*0957b409SSimon J. Gerraty 	 *
159*0957b409SSimon J. Gerraty 	 *   10376293531797946367 = 9 * (2^30-1)^2 + 9663676406
160*0957b409SSimon J. Gerraty 	 *   10376293531797946367 < 9663676407 * 2^30
161*0957b409SSimon J. Gerraty 	 *
162*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Thus, adding together 9 products of 30-bit integers, with
163*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * a carry of at most 9663676406, yields an integer that fits
164*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * on 64 bits and generates a carry of at most 9663676406.
165*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
166*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint64_t t[17];
167*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint64_t cc;
168*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
169*0957b409SSimon J. Gerraty 
170*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 0] = MUL31(a[0], b[0]);
171*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 1] = MUL31(a[0], b[1])
172*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], b[0]);
173*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 2] = MUL31(a[0], b[2])
174*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], b[1])
175*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], b[0]);
176*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 3] = MUL31(a[0], b[3])
177*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], b[2])
178*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], b[1])
179*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], b[0]);
180*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 4] = MUL31(a[0], b[4])
181*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], b[3])
182*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], b[2])
183*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], b[1])
184*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], b[0]);
185*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 5] = MUL31(a[0], b[5])
186*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], b[4])
187*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], b[3])
188*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], b[2])
189*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], b[1])
190*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], b[0]);
191*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 6] = MUL31(a[0], b[6])
192*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], b[5])
193*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], b[4])
194*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], b[3])
195*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], b[2])
196*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], b[1])
197*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[6], b[0]);
198*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 7] = MUL31(a[0], b[7])
199*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], b[6])
200*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], b[5])
201*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], b[4])
202*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], b[3])
203*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], b[2])
204*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[6], b[1])
205*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[7], b[0]);
206*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 8] = MUL31(a[0], b[8])
207*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], b[7])
208*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], b[6])
209*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], b[5])
210*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], b[4])
211*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], b[3])
212*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[6], b[2])
213*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[7], b[1])
214*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[8], b[0]);
215*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 9] = MUL31(a[1], b[8])
216*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], b[7])
217*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], b[6])
218*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], b[5])
219*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], b[4])
220*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[6], b[3])
221*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[7], b[2])
222*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[8], b[1]);
223*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[10] = MUL31(a[2], b[8])
224*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], b[7])
225*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], b[6])
226*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], b[5])
227*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[6], b[4])
228*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[7], b[3])
229*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[8], b[2]);
230*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[11] = MUL31(a[3], b[8])
231*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], b[7])
232*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], b[6])
233*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[6], b[5])
234*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[7], b[4])
235*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[8], b[3]);
236*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[12] = MUL31(a[4], b[8])
237*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], b[7])
238*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[6], b[6])
239*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[7], b[5])
240*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[8], b[4]);
241*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[13] = MUL31(a[5], b[8])
242*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[6], b[7])
243*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[7], b[6])
244*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[8], b[5]);
245*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[14] = MUL31(a[6], b[8])
246*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[7], b[7])
247*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[8], b[6]);
248*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[15] = MUL31(a[7], b[8])
249*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[8], b[7]);
250*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[16] = MUL31(a[8], b[8]);
251*0957b409SSimon J. Gerraty 
252*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
253*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Propagate carries.
254*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
255*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = 0;
256*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 17; i ++) {
257*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint64_t w;
258*0957b409SSimon J. Gerraty 
259*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = t[i] + cc;
260*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = (uint32_t)w & 0x3FFFFFFF;
261*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = w >> 30;
262*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
263*0957b409SSimon J. Gerraty 	d[17] = (uint32_t)cc;
264*0957b409SSimon J. Gerraty }
265*0957b409SSimon J. Gerraty 
266*0957b409SSimon J. Gerraty /*
267*0957b409SSimon J. Gerraty  * Square a 270-bit integer, represented as an array of nine 30-bit words.
268*0957b409SSimon J. Gerraty  * Result uses 18 words of 30 bits each.
269*0957b409SSimon J. Gerraty  */
270*0957b409SSimon J. Gerraty static void
square9(uint32_t * d,const uint32_t * a)271*0957b409SSimon J. Gerraty square9(uint32_t *d, const uint32_t *a)
272*0957b409SSimon J. Gerraty {
273*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint64_t t[17];
274*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint64_t cc;
275*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
276*0957b409SSimon J. Gerraty 
277*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 0] = MUL31(a[0], a[0]);
278*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 1] = ((MUL31(a[0], a[1])) << 1);
279*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 2] = MUL31(a[1], a[1])
280*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ ((MUL31(a[0], a[2])) << 1);
281*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 3] = ((MUL31(a[0], a[3])
282*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], a[2])) << 1);
283*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 4] = MUL31(a[2], a[2])
284*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ ((MUL31(a[0], a[4])
285*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], a[3])) << 1);
286*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 5] = ((MUL31(a[0], a[5])
287*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], a[4])
288*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], a[3])) << 1);
289*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 6] = MUL31(a[3], a[3])
290*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ ((MUL31(a[0], a[6])
291*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], a[5])
292*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], a[4])) << 1);
293*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 7] = ((MUL31(a[0], a[7])
294*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], a[6])
295*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], a[5])
296*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], a[4])) << 1);
297*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 8] = MUL31(a[4], a[4])
298*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ ((MUL31(a[0], a[8])
299*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[1], a[7])
300*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], a[6])
301*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], a[5])) << 1);
302*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[ 9] = ((MUL31(a[1], a[8])
303*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[2], a[7])
304*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], a[6])
305*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], a[5])) << 1);
306*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[10] = MUL31(a[5], a[5])
307*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ ((MUL31(a[2], a[8])
308*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[3], a[7])
309*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], a[6])) << 1);
310*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[11] = ((MUL31(a[3], a[8])
311*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[4], a[7])
312*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], a[6])) << 1);
313*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[12] = MUL31(a[6], a[6])
314*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ ((MUL31(a[4], a[8])
315*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[5], a[7])) << 1);
316*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[13] = ((MUL31(a[5], a[8])
317*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ MUL31(a[6], a[7])) << 1);
318*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[14] = MUL31(a[7], a[7])
319*0957b409SSimon J. Gerraty 		+ ((MUL31(a[6], a[8])) << 1);
320*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[15] = ((MUL31(a[7], a[8])) << 1);
321*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[16] = MUL31(a[8], a[8]);
322*0957b409SSimon J. Gerraty 
323*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
324*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Propagate carries.
325*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
326*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = 0;
327*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 17; i ++) {
328*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint64_t w;
329*0957b409SSimon J. Gerraty 
330*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = t[i] + cc;
331*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = (uint32_t)w & 0x3FFFFFFF;
332*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = w >> 30;
333*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
334*0957b409SSimon J. Gerraty 	d[17] = (uint32_t)cc;
335*0957b409SSimon J. Gerraty }
336*0957b409SSimon J. Gerraty 
337*0957b409SSimon J. Gerraty /*
338*0957b409SSimon J. Gerraty  * Perform a "final reduction" in field F255 (field for Curve25519)
339*0957b409SSimon J. Gerraty  * The source value must be less than twice the modulus. If the value
340*0957b409SSimon J. Gerraty  * is not lower than the modulus, then the modulus is subtracted and
341*0957b409SSimon J. Gerraty  * this function returns 1; otherwise, it leaves it untouched and it
342*0957b409SSimon J. Gerraty  * returns 0.
343*0957b409SSimon J. Gerraty  */
344*0957b409SSimon J. Gerraty static uint32_t
reduce_final_f255(uint32_t * d)345*0957b409SSimon J. Gerraty reduce_final_f255(uint32_t *d)
346*0957b409SSimon J. Gerraty {
347*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t t[9];
348*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t cc;
349*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
350*0957b409SSimon J. Gerraty 
351*0957b409SSimon J. Gerraty 	memcpy(t, d, sizeof t);
352*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = 19;
353*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
354*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint32_t w;
355*0957b409SSimon J. Gerraty 
356*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = t[i] + cc;
357*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = w >> 30;
358*0957b409SSimon J. Gerraty 		t[i] = w & 0x3FFFFFFF;
359*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
360*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = t[8] >> 15;
361*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[8] &= 0x7FFF;
362*0957b409SSimon J. Gerraty 	CCOPY(cc, d, t, sizeof t);
363*0957b409SSimon J. Gerraty 	return cc;
364*0957b409SSimon J. Gerraty }
365*0957b409SSimon J. Gerraty 
366*0957b409SSimon J. Gerraty /*
367*0957b409SSimon J. Gerraty  * Perform a multiplication of two integers modulo 2^255-19.
368*0957b409SSimon J. Gerraty  * Operands are arrays of 9 words, each containing 30 bits of data, in
369*0957b409SSimon J. Gerraty  * little-endian order. Input value may be up to 2^256-1; on output, value
370*0957b409SSimon J. Gerraty  * fits on 256 bits and is lower than twice the modulus.
371*0957b409SSimon J. Gerraty  */
372*0957b409SSimon J. Gerraty static void
f255_mul(uint32_t * d,const uint32_t * a,const uint32_t * b)373*0957b409SSimon J. Gerraty f255_mul(uint32_t *d, const uint32_t *a, const uint32_t *b)
374*0957b409SSimon J. Gerraty {
375*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t t[18], cc;
376*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
377*0957b409SSimon J. Gerraty 
378*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
379*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Compute raw multiplication. All result words fit in 30 bits
380*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * each; upper word (t[17]) must fit on 2 bits, since the product
381*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * of two 256-bit integers must fit on 512 bits.
382*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
383*0957b409SSimon J. Gerraty 	mul9(t, a, b);
384*0957b409SSimon J. Gerraty 
385*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
386*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Modular reduction: each high word is added where necessary.
387*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Since the modulus is 2^255-19 and word 9 corresponds to
388*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * offset 9*30 = 270, word 9+k must be added to word k with
389*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * a factor of 19*2^15 = 622592. The extra bits in word 8 are also
390*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * added that way.
391*0957b409SSimon J. Gerraty 	 *
392*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Keeping the carry on 32 bits helps with 32-bit architectures,
393*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * and does not noticeably impact performance on 64-bit systems.
394*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
395*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = MUL15(t[8] >> 15, 19);  /* at most 19*(2^15-1) = 622573 */
396*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[8] &= 0x7FFF;
397*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
398*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint64_t w;
399*0957b409SSimon J. Gerraty 
400*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = (uint64_t)t[i] + (uint64_t)cc + MUL31(t[i + 9], 622592);
401*0957b409SSimon J. Gerraty 		t[i] = (uint32_t)w & 0x3FFFFFFF;
402*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = (uint32_t)(w >> 30);  /* at most 622592 */
403*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
404*0957b409SSimon J. Gerraty 
405*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
406*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Original product was up to (2^256-1)^2, i.e. a 512-bit integer.
407*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * This was split into two parts (upper of 257 bits, lower of 255
408*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * bits), and the upper was added to the lower with a factor 19,
409*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * which means that the intermediate value is less than 77*2^255
410*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * (19*2^257 + 2^255). Therefore, the extra bits "t[8] >> 15" are
411*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * less than 77, and the initial carry cc is at most 76*19 = 1444.
412*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
413*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = MUL15(t[8] >> 15, 19);
414*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[8] &= 0x7FFF;
415*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
416*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint32_t z;
417*0957b409SSimon J. Gerraty 
418*0957b409SSimon J. Gerraty 		z = t[i] + cc;
419*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = z & 0x3FFFFFFF;
420*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = z >> 30;
421*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
422*0957b409SSimon J. Gerraty 
423*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
424*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Final result is at most 2^255 + 1443. In particular, the last
425*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * carry is necessarily 0, since t[8] was truncated to 15 bits.
426*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
427*0957b409SSimon J. Gerraty }
428*0957b409SSimon J. Gerraty 
429*0957b409SSimon J. Gerraty /*
430*0957b409SSimon J. Gerraty  * Perform a squaring of an integer modulo 2^255-19.
431*0957b409SSimon J. Gerraty  * Operands are arrays of 9 words, each containing 30 bits of data, in
432*0957b409SSimon J. Gerraty  * little-endian order. Input value may be up to 2^256-1; on output, value
433*0957b409SSimon J. Gerraty  * fits on 256 bits and is lower than twice the modulus.
434*0957b409SSimon J. Gerraty  */
435*0957b409SSimon J. Gerraty static void
f255_square(uint32_t * d,const uint32_t * a)436*0957b409SSimon J. Gerraty f255_square(uint32_t *d, const uint32_t *a)
437*0957b409SSimon J. Gerraty {
438*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t t[18], cc;
439*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
440*0957b409SSimon J. Gerraty 
441*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
442*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Compute raw squaring. All result words fit in 30 bits
443*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * each; upper word (t[17]) must fit on 2 bits, since the square
444*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * of a 256-bit integers must fit on 512 bits.
445*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
446*0957b409SSimon J. Gerraty 	square9(t, a);
447*0957b409SSimon J. Gerraty 
448*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
449*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Modular reduction: each high word is added where necessary.
450*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * See f255_mul() for details on the reduction and carry limits.
451*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
452*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = MUL15(t[8] >> 15, 19);
453*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[8] &= 0x7FFF;
454*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
455*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint64_t w;
456*0957b409SSimon J. Gerraty 
457*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = (uint64_t)t[i] + (uint64_t)cc + MUL31(t[i + 9], 622592);
458*0957b409SSimon J. Gerraty 		t[i] = (uint32_t)w & 0x3FFFFFFF;
459*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = (uint32_t)(w >> 30);
460*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
461*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = MUL15(t[8] >> 15, 19);
462*0957b409SSimon J. Gerraty 	t[8] &= 0x7FFF;
463*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
464*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint32_t z;
465*0957b409SSimon J. Gerraty 
466*0957b409SSimon J. Gerraty 		z = t[i] + cc;
467*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = z & 0x3FFFFFFF;
468*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = z >> 30;
469*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
470*0957b409SSimon J. Gerraty }
471*0957b409SSimon J. Gerraty 
472*0957b409SSimon J. Gerraty /*
473*0957b409SSimon J. Gerraty  * Add two values in F255. Partial reduction is performed (down to less
474*0957b409SSimon J. Gerraty  * than twice the modulus).
475*0957b409SSimon J. Gerraty  */
476*0957b409SSimon J. Gerraty static void
f255_add(uint32_t * d,const uint32_t * a,const uint32_t * b)477*0957b409SSimon J. Gerraty f255_add(uint32_t *d, const uint32_t *a, const uint32_t *b)
478*0957b409SSimon J. Gerraty {
479*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
480*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Since operand words fit on 30 bits, we can use 32-bit
481*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * variables throughout.
482*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
483*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
484*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t cc, w;
485*0957b409SSimon J. Gerraty 
486*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = 0;
487*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
488*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = a[i] + b[i] + cc;
489*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = w & 0x3FFFFFFF;
490*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = w >> 30;
491*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
492*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = MUL15(w >> 15, 19);
493*0957b409SSimon J. Gerraty 	d[8] &= 0x7FFF;
494*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
495*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = d[i] + cc;
496*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = w & 0x3FFFFFFF;
497*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = w >> 30;
498*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
499*0957b409SSimon J. Gerraty }
500*0957b409SSimon J. Gerraty 
501*0957b409SSimon J. Gerraty /*
502*0957b409SSimon J. Gerraty  * Subtract one value from another in F255. Partial reduction is
503*0957b409SSimon J. Gerraty  * performed (down to less than twice the modulus).
504*0957b409SSimon J. Gerraty  */
505*0957b409SSimon J. Gerraty static void
f255_sub(uint32_t * d,const uint32_t * a,const uint32_t * b)506*0957b409SSimon J. Gerraty f255_sub(uint32_t *d, const uint32_t *a, const uint32_t *b)
507*0957b409SSimon J. Gerraty {
508*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
509*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * We actually compute a - b + 2*p, so that the final value is
510*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * necessarily positive.
511*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
512*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
513*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t cc, w;
514*0957b409SSimon J. Gerraty 
515*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = (uint32_t)-38;
516*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
517*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = a[i] - b[i] + cc;
518*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = w & 0x3FFFFFFF;
519*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = ARSH(w, 30);
520*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
521*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = MUL15((w + 0x10000) >> 15, 19);
522*0957b409SSimon J. Gerraty 	d[8] &= 0x7FFF;
523*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
524*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = d[i] + cc;
525*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = w & 0x3FFFFFFF;
526*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = w >> 30;
527*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
528*0957b409SSimon J. Gerraty }
529*0957b409SSimon J. Gerraty 
530*0957b409SSimon J. Gerraty /*
531*0957b409SSimon J. Gerraty  * Multiply an integer by the 'A24' constant (121665). Partial reduction
532*0957b409SSimon J. Gerraty  * is performed (down to less than twice the modulus).
533*0957b409SSimon J. Gerraty  */
534*0957b409SSimon J. Gerraty static void
f255_mul_a24(uint32_t * d,const uint32_t * a)535*0957b409SSimon J. Gerraty f255_mul_a24(uint32_t *d, const uint32_t *a)
536*0957b409SSimon J. Gerraty {
537*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
538*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint64_t w;
539*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t cc;
540*0957b409SSimon J. Gerraty 
541*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
542*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * a[] is over 256 bits, thus a[8] has length at most 16 bits.
543*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * We single out the processing of the last word: intermediate
544*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * value w is up to 121665*2^16, yielding a carry for the next
545*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * loop of at most 19*(121665*2^16/2^15) = 4623289.
546*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
547*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = 0;
548*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 8; i ++) {
549*0957b409SSimon J. Gerraty 		w = MUL31(a[i], 121665) + (uint64_t)cc;
550*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = (uint32_t)w & 0x3FFFFFFF;
551*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = (uint32_t)(w >> 30);
552*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
553*0957b409SSimon J. Gerraty 	w = MUL31(a[8], 121665) + (uint64_t)cc;
554*0957b409SSimon J. Gerraty 	d[8] = (uint32_t)w & 0x7FFF;
555*0957b409SSimon J. Gerraty 	cc = MUL15((uint32_t)(w >> 15), 19);
556*0957b409SSimon J. Gerraty 
557*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
558*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint32_t z;
559*0957b409SSimon J. Gerraty 
560*0957b409SSimon J. Gerraty 		z = d[i] + cc;
561*0957b409SSimon J. Gerraty 		d[i] = z & 0x3FFFFFFF;
562*0957b409SSimon J. Gerraty 		cc = z >> 30;
563*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
564*0957b409SSimon J. Gerraty }
565*0957b409SSimon J. Gerraty 
566*0957b409SSimon J. Gerraty static const unsigned char GEN[] = {
567*0957b409SSimon J. Gerraty 	0x09, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
568*0957b409SSimon J. Gerraty 	0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
569*0957b409SSimon J. Gerraty 	0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
570*0957b409SSimon J. Gerraty 	0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
571*0957b409SSimon J. Gerraty };
572*0957b409SSimon J. Gerraty 
573*0957b409SSimon J. Gerraty static const unsigned char ORDER[] = {
574*0957b409SSimon J. Gerraty 	0x7F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
575*0957b409SSimon J. Gerraty 	0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
576*0957b409SSimon J. Gerraty 	0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
577*0957b409SSimon J. Gerraty 	0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
578*0957b409SSimon J. Gerraty };
579*0957b409SSimon J. Gerraty 
580*0957b409SSimon J. Gerraty static const unsigned char *
api_generator(int curve,size_t * len)581*0957b409SSimon J. Gerraty api_generator(int curve, size_t *len)
582*0957b409SSimon J. Gerraty {
583*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)curve;
584*0957b409SSimon J. Gerraty 	*len = 32;
585*0957b409SSimon J. Gerraty 	return GEN;
586*0957b409SSimon J. Gerraty }
587*0957b409SSimon J. Gerraty 
588*0957b409SSimon J. Gerraty static const unsigned char *
api_order(int curve,size_t * len)589*0957b409SSimon J. Gerraty api_order(int curve, size_t *len)
590*0957b409SSimon J. Gerraty {
591*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)curve;
592*0957b409SSimon J. Gerraty 	*len = 32;
593*0957b409SSimon J. Gerraty 	return ORDER;
594*0957b409SSimon J. Gerraty }
595*0957b409SSimon J. Gerraty 
596*0957b409SSimon J. Gerraty static size_t
api_xoff(int curve,size_t * len)597*0957b409SSimon J. Gerraty api_xoff(int curve, size_t *len)
598*0957b409SSimon J. Gerraty {
599*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)curve;
600*0957b409SSimon J. Gerraty 	*len = 32;
601*0957b409SSimon J. Gerraty 	return 0;
602*0957b409SSimon J. Gerraty }
603*0957b409SSimon J. Gerraty 
604*0957b409SSimon J. Gerraty static void
cswap(uint32_t * a,uint32_t * b,uint32_t ctl)605*0957b409SSimon J. Gerraty cswap(uint32_t *a, uint32_t *b, uint32_t ctl)
606*0957b409SSimon J. Gerraty {
607*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
608*0957b409SSimon J. Gerraty 
609*0957b409SSimon J. Gerraty 	ctl = -ctl;
610*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 9; i ++) {
611*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint32_t aw, bw, tw;
612*0957b409SSimon J. Gerraty 
613*0957b409SSimon J. Gerraty 		aw = a[i];
614*0957b409SSimon J. Gerraty 		bw = b[i];
615*0957b409SSimon J. Gerraty 		tw = ctl & (aw ^ bw);
616*0957b409SSimon J. Gerraty 		a[i] = aw ^ tw;
617*0957b409SSimon J. Gerraty 		b[i] = bw ^ tw;
618*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
619*0957b409SSimon J. Gerraty }
620*0957b409SSimon J. Gerraty 
621*0957b409SSimon J. Gerraty static uint32_t
api_mul(unsigned char * G,size_t Glen,const unsigned char * kb,size_t kblen,int curve)622*0957b409SSimon J. Gerraty api_mul(unsigned char *G, size_t Glen,
623*0957b409SSimon J. Gerraty 	const unsigned char *kb, size_t kblen, int curve)
624*0957b409SSimon J. Gerraty {
625*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t x1[9], x2[9], x3[9], z2[9], z3[9];
626*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t a[9], aa[9], b[9], bb[9];
627*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t c[9], d[9], e[9], da[9], cb[9];
628*0957b409SSimon J. Gerraty 	unsigned char k[32];
629*0957b409SSimon J. Gerraty 	uint32_t swap;
630*0957b409SSimon J. Gerraty 	int i;
631*0957b409SSimon J. Gerraty 
632*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)curve;
633*0957b409SSimon J. Gerraty 
634*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
635*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Points are encoded over exactly 32 bytes. Multipliers must fit
636*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * in 32 bytes as well.
637*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * RFC 7748 mandates that the high bit of the last point byte must
638*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * be ignored/cleared.
639*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
640*0957b409SSimon J. Gerraty 	if (Glen != 32 || kblen > 32) {
641*0957b409SSimon J. Gerraty 		return 0;
642*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
643*0957b409SSimon J. Gerraty 	G[31] &= 0x7F;
644*0957b409SSimon J. Gerraty 
645*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
646*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Initialise variables x1, x2, z2, x3 and z3. We set all of them
647*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * into Montgomery representation.
648*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
649*0957b409SSimon J. Gerraty 	x1[8] = le8_to_le30(x1, G, 32);
650*0957b409SSimon J. Gerraty 	memcpy(x3, x1, sizeof x1);
651*0957b409SSimon J. Gerraty 	memset(z2, 0, sizeof z2);
652*0957b409SSimon J. Gerraty 	memset(x2, 0, sizeof x2);
653*0957b409SSimon J. Gerraty 	x2[0] = 1;
654*0957b409SSimon J. Gerraty 	memset(z3, 0, sizeof z3);
655*0957b409SSimon J. Gerraty 	z3[0] = 1;
656*0957b409SSimon J. Gerraty 
657*0957b409SSimon J. Gerraty 	memset(k, 0, (sizeof k) - kblen);
658*0957b409SSimon J. Gerraty 	memcpy(k + (sizeof k) - kblen, kb, kblen);
659*0957b409SSimon J. Gerraty 	k[31] &= 0xF8;
660*0957b409SSimon J. Gerraty 	k[0] &= 0x7F;
661*0957b409SSimon J. Gerraty 	k[0] |= 0x40;
662*0957b409SSimon J. Gerraty 
663*0957b409SSimon J. Gerraty 	/* obsolete
664*0957b409SSimon J. Gerraty 	print_int("x1", x1);
665*0957b409SSimon J. Gerraty 	*/
666*0957b409SSimon J. Gerraty 
667*0957b409SSimon J. Gerraty 	swap = 0;
668*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 254; i >= 0; i --) {
669*0957b409SSimon J. Gerraty 		uint32_t kt;
670*0957b409SSimon J. Gerraty 
671*0957b409SSimon J. Gerraty 		kt = (k[31 - (i >> 3)] >> (i & 7)) & 1;
672*0957b409SSimon J. Gerraty 		swap ^= kt;
673*0957b409SSimon J. Gerraty 		cswap(x2, x3, swap);
674*0957b409SSimon J. Gerraty 		cswap(z2, z3, swap);
675*0957b409SSimon J. Gerraty 		swap = kt;
676*0957b409SSimon J. Gerraty 
677*0957b409SSimon J. Gerraty 		/* obsolete
678*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("x2", x2);
679*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("z2", z2);
680*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("x3", x3);
681*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("z3", z3);
682*0957b409SSimon J. Gerraty 		*/
683*0957b409SSimon J. Gerraty 
684*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_add(a, x2, z2);
685*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_square(aa, a);
686*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_sub(b, x2, z2);
687*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_square(bb, b);
688*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_sub(e, aa, bb);
689*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_add(c, x3, z3);
690*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_sub(d, x3, z3);
691*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_mul(da, d, a);
692*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_mul(cb, c, b);
693*0957b409SSimon J. Gerraty 
694*0957b409SSimon J. Gerraty 		/* obsolete
695*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("a ", a);
696*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("aa", aa);
697*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("b ", b);
698*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("bb", bb);
699*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("e ", e);
700*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("c ", c);
701*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("d ", d);
702*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("da", da);
703*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("cb", cb);
704*0957b409SSimon J. Gerraty 		*/
705*0957b409SSimon J. Gerraty 
706*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_add(x3, da, cb);
707*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_square(x3, x3);
708*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_sub(z3, da, cb);
709*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_square(z3, z3);
710*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_mul(z3, z3, x1);
711*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_mul(x2, aa, bb);
712*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_mul_a24(z2, e);
713*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_add(z2, z2, aa);
714*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_mul(z2, e, z2);
715*0957b409SSimon J. Gerraty 
716*0957b409SSimon J. Gerraty 		/* obsolete
717*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("x2", x2);
718*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("z2", z2);
719*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("x3", x3);
720*0957b409SSimon J. Gerraty 		print_int("z3", z3);
721*0957b409SSimon J. Gerraty 		*/
722*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
723*0957b409SSimon J. Gerraty 	cswap(x2, x3, swap);
724*0957b409SSimon J. Gerraty 	cswap(z2, z3, swap);
725*0957b409SSimon J. Gerraty 
726*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
727*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Inverse z2 with a modular exponentiation. This is a simple
728*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * square-and-multiply algorithm; we mutualise most non-squarings
729*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * since the exponent contains almost only ones.
730*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
731*0957b409SSimon J. Gerraty 	memcpy(a, z2, sizeof z2);
732*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 15; i ++) {
733*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_square(a, a);
734*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_mul(a, a, z2);
735*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
736*0957b409SSimon J. Gerraty 	memcpy(b, a, sizeof a);
737*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 0; i < 14; i ++) {
738*0957b409SSimon J. Gerraty 		int j;
739*0957b409SSimon J. Gerraty 
740*0957b409SSimon J. Gerraty 		for (j = 0; j < 16; j ++) {
741*0957b409SSimon J. Gerraty 			f255_square(b, b);
742*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
743*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_mul(b, b, a);
744*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
745*0957b409SSimon J. Gerraty 	for (i = 14; i >= 0; i --) {
746*0957b409SSimon J. Gerraty 		f255_square(b, b);
747*0957b409SSimon J. Gerraty 		if ((0xFFEB >> i) & 1) {
748*0957b409SSimon J. Gerraty 			f255_mul(b, z2, b);
749*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
750*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
751*0957b409SSimon J. Gerraty 	f255_mul(x2, x2, b);
752*0957b409SSimon J. Gerraty 	reduce_final_f255(x2);
753*0957b409SSimon J. Gerraty 	le30_to_le8(G, 32, x2);
754*0957b409SSimon J. Gerraty 	return 1;
755*0957b409SSimon J. Gerraty }
756*0957b409SSimon J. Gerraty 
757*0957b409SSimon J. Gerraty static size_t
api_mulgen(unsigned char * R,const unsigned char * x,size_t xlen,int curve)758*0957b409SSimon J. Gerraty api_mulgen(unsigned char *R,
759*0957b409SSimon J. Gerraty 	const unsigned char *x, size_t xlen, int curve)
760*0957b409SSimon J. Gerraty {
761*0957b409SSimon J. Gerraty 	const unsigned char *G;
762*0957b409SSimon J. Gerraty 	size_t Glen;
763*0957b409SSimon J. Gerraty 
764*0957b409SSimon J. Gerraty 	G = api_generator(curve, &Glen);
765*0957b409SSimon J. Gerraty 	memcpy(R, G, Glen);
766*0957b409SSimon J. Gerraty 	api_mul(R, Glen, x, xlen, curve);
767*0957b409SSimon J. Gerraty 	return Glen;
768*0957b409SSimon J. Gerraty }
769*0957b409SSimon J. Gerraty 
770*0957b409SSimon J. Gerraty static uint32_t
api_muladd(unsigned char * A,const unsigned char * B,size_t len,const unsigned char * x,size_t xlen,const unsigned char * y,size_t ylen,int curve)771*0957b409SSimon J. Gerraty api_muladd(unsigned char *A, const unsigned char *B, size_t len,
772*0957b409SSimon J. Gerraty 	const unsigned char *x, size_t xlen,
773*0957b409SSimon J. Gerraty 	const unsigned char *y, size_t ylen, int curve)
774*0957b409SSimon J. Gerraty {
775*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
776*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * We don't implement this method, since it is used for ECDSA
777*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * only, and there is no ECDSA over Curve25519 (which instead
778*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * uses EdDSA).
779*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
780*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)A;
781*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)B;
782*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)len;
783*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)x;
784*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)xlen;
785*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)y;
786*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)ylen;
787*0957b409SSimon J. Gerraty 	(void)curve;
788*0957b409SSimon J. Gerraty 	return 0;
789*0957b409SSimon J. Gerraty }
790*0957b409SSimon J. Gerraty 
791*0957b409SSimon J. Gerraty /* see bearssl_ec.h */
792*0957b409SSimon J. Gerraty const br_ec_impl br_ec_c25519_m31 = {
793*0957b409SSimon J. Gerraty 	(uint32_t)0x20000000,
794*0957b409SSimon J. Gerraty 	&api_generator,
795*0957b409SSimon J. Gerraty 	&api_order,
796*0957b409SSimon J. Gerraty 	&api_xoff,
797*0957b409SSimon J. Gerraty 	&api_mul,
798*0957b409SSimon J. Gerraty 	&api_mulgen,
799*0957b409SSimon J. Gerraty 	&api_muladd
800*0957b409SSimon J. Gerraty };
801