xref: /optee_os/lib/libmbedtls/mbedtls/library/ecp.c (revision 817466cb476de705a8e3dabe1ef165fe27a18c2f)
1*817466cbSJens Wiklander /*
2*817466cbSJens Wiklander  *  Elliptic curves over GF(p): generic functions
3*817466cbSJens Wiklander  *
4*817466cbSJens Wiklander  *  Copyright (C) 2006-2015, ARM Limited, All Rights Reserved
5*817466cbSJens Wiklander  *  SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
6*817466cbSJens Wiklander  *
7*817466cbSJens Wiklander  *  Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may
8*817466cbSJens Wiklander  *  not use this file except in compliance with the License.
9*817466cbSJens Wiklander  *  You may obtain a copy of the License at
10*817466cbSJens Wiklander  *
11*817466cbSJens Wiklander  *  http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
12*817466cbSJens Wiklander  *
13*817466cbSJens Wiklander  *  Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
14*817466cbSJens Wiklander  *  distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT
15*817466cbSJens Wiklander  *  WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
16*817466cbSJens Wiklander  *  See the License for the specific language governing permissions and
17*817466cbSJens Wiklander  *  limitations under the License.
18*817466cbSJens Wiklander  *
19*817466cbSJens Wiklander  *  This file is part of mbed TLS (https://tls.mbed.org)
20*817466cbSJens Wiklander  */
21*817466cbSJens Wiklander 
22*817466cbSJens Wiklander /*
23*817466cbSJens Wiklander  * References:
24*817466cbSJens Wiklander  *
25*817466cbSJens Wiklander  * SEC1 http://www.secg.org/index.php?action=secg,docs_secg
26*817466cbSJens Wiklander  * GECC = Guide to Elliptic Curve Cryptography - Hankerson, Menezes, Vanstone
27*817466cbSJens Wiklander  * FIPS 186-3 http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips186-3/fips_186-3.pdf
28*817466cbSJens Wiklander  * RFC 4492 for the related TLS structures and constants
29*817466cbSJens Wiklander  *
30*817466cbSJens Wiklander  * [Curve25519] http://cr.yp.to/ecdh/curve25519-20060209.pdf
31*817466cbSJens Wiklander  *
32*817466cbSJens Wiklander  * [2] CORON, Jean-S'ebastien. Resistance against differential power analysis
33*817466cbSJens Wiklander  *     for elliptic curve cryptosystems. In : Cryptographic Hardware and
34*817466cbSJens Wiklander  *     Embedded Systems. Springer Berlin Heidelberg, 1999. p. 292-302.
35*817466cbSJens Wiklander  *     <http://link.springer.com/chapter/10.1007/3-540-48059-5_25>
36*817466cbSJens Wiklander  *
37*817466cbSJens Wiklander  * [3] HEDABOU, Mustapha, PINEL, Pierre, et B'EN'ETEAU, Lucien. A comb method to
38*817466cbSJens Wiklander  *     render ECC resistant against Side Channel Attacks. IACR Cryptology
39*817466cbSJens Wiklander  *     ePrint Archive, 2004, vol. 2004, p. 342.
40*817466cbSJens Wiklander  *     <http://eprint.iacr.org/2004/342.pdf>
41*817466cbSJens Wiklander  */
42*817466cbSJens Wiklander 
43*817466cbSJens Wiklander #if !defined(MBEDTLS_CONFIG_FILE)
44*817466cbSJens Wiklander #include "mbedtls/config.h"
45*817466cbSJens Wiklander #else
46*817466cbSJens Wiklander #include MBEDTLS_CONFIG_FILE
47*817466cbSJens Wiklander #endif
48*817466cbSJens Wiklander 
49*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_C)
50*817466cbSJens Wiklander 
51*817466cbSJens Wiklander #include "mbedtls/ecp.h"
52*817466cbSJens Wiklander #include "mbedtls/threading.h"
53*817466cbSJens Wiklander 
54*817466cbSJens Wiklander #include <string.h>
55*817466cbSJens Wiklander 
56*817466cbSJens Wiklander #if !defined(MBEDTLS_ECP_ALT)
57*817466cbSJens Wiklander 
58*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_PLATFORM_C)
59*817466cbSJens Wiklander #include "mbedtls/platform.h"
60*817466cbSJens Wiklander #else
61*817466cbSJens Wiklander #include <stdlib.h>
62*817466cbSJens Wiklander #include <stdio.h>
63*817466cbSJens Wiklander #define mbedtls_printf     printf
64*817466cbSJens Wiklander #define mbedtls_calloc    calloc
65*817466cbSJens Wiklander #define mbedtls_free       free
66*817466cbSJens Wiklander #endif
67*817466cbSJens Wiklander 
68*817466cbSJens Wiklander #include "mbedtls/ecp_internal.h"
69*817466cbSJens Wiklander 
70*817466cbSJens Wiklander #if ( defined(__ARMCC_VERSION) || defined(_MSC_VER) ) && \
71*817466cbSJens Wiklander     !defined(inline) && !defined(__cplusplus)
72*817466cbSJens Wiklander #define inline __inline
73*817466cbSJens Wiklander #endif
74*817466cbSJens Wiklander 
75*817466cbSJens Wiklander /* Implementation that should never be optimized out by the compiler */
76*817466cbSJens Wiklander static void mbedtls_zeroize( void *v, size_t n ) {
77*817466cbSJens Wiklander     volatile unsigned char *p = v; while( n-- ) *p++ = 0;
78*817466cbSJens Wiklander }
79*817466cbSJens Wiklander 
80*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_SELF_TEST)
81*817466cbSJens Wiklander /*
82*817466cbSJens Wiklander  * Counts of point addition and doubling, and field multiplications.
83*817466cbSJens Wiklander  * Used to test resistance of point multiplication to simple timing attacks.
84*817466cbSJens Wiklander  */
85*817466cbSJens Wiklander static unsigned long add_count, dbl_count, mul_count;
86*817466cbSJens Wiklander #endif
87*817466cbSJens Wiklander 
88*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP192R1_ENABLED) ||   \
89*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP224R1_ENABLED) ||   \
90*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP256R1_ENABLED) ||   \
91*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP384R1_ENABLED) ||   \
92*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP521R1_ENABLED) ||   \
93*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_BP256R1_ENABLED)   ||   \
94*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_BP384R1_ENABLED)   ||   \
95*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_BP512R1_ENABLED)   ||   \
96*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP192K1_ENABLED) ||   \
97*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP224K1_ENABLED) ||   \
98*817466cbSJens Wiklander     defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP256K1_ENABLED)
99*817466cbSJens Wiklander #define ECP_SHORTWEIERSTRASS
100*817466cbSJens Wiklander #endif
101*817466cbSJens Wiklander 
102*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_CURVE25519_ENABLED)
103*817466cbSJens Wiklander #define ECP_MONTGOMERY
104*817466cbSJens Wiklander #endif
105*817466cbSJens Wiklander 
106*817466cbSJens Wiklander /*
107*817466cbSJens Wiklander  * Curve types: internal for now, might be exposed later
108*817466cbSJens Wiklander  */
109*817466cbSJens Wiklander typedef enum
110*817466cbSJens Wiklander {
111*817466cbSJens Wiklander     ECP_TYPE_NONE = 0,
112*817466cbSJens Wiklander     ECP_TYPE_SHORT_WEIERSTRASS,    /* y^2 = x^3 + a x + b      */
113*817466cbSJens Wiklander     ECP_TYPE_MONTGOMERY,           /* y^2 = x^3 + a x^2 + x    */
114*817466cbSJens Wiklander } ecp_curve_type;
115*817466cbSJens Wiklander 
116*817466cbSJens Wiklander /*
117*817466cbSJens Wiklander  * List of supported curves:
118*817466cbSJens Wiklander  *  - internal ID
119*817466cbSJens Wiklander  *  - TLS NamedCurve ID (RFC 4492 sec. 5.1.1, RFC 7071 sec. 2)
120*817466cbSJens Wiklander  *  - size in bits
121*817466cbSJens Wiklander  *  - readable name
122*817466cbSJens Wiklander  *
123*817466cbSJens Wiklander  * Curves are listed in order: largest curves first, and for a given size,
124*817466cbSJens Wiklander  * fastest curves first. This provides the default order for the SSL module.
125*817466cbSJens Wiklander  *
126*817466cbSJens Wiklander  * Reminder: update profiles in x509_crt.c when adding a new curves!
127*817466cbSJens Wiklander  */
128*817466cbSJens Wiklander static const mbedtls_ecp_curve_info ecp_supported_curves[] =
129*817466cbSJens Wiklander {
130*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP521R1_ENABLED)
131*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_SECP521R1,    25,     521,    "secp521r1"         },
132*817466cbSJens Wiklander #endif
133*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_BP512R1_ENABLED)
134*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_BP512R1,      28,     512,    "brainpoolP512r1"   },
135*817466cbSJens Wiklander #endif
136*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP384R1_ENABLED)
137*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_SECP384R1,    24,     384,    "secp384r1"         },
138*817466cbSJens Wiklander #endif
139*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_BP384R1_ENABLED)
140*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_BP384R1,      27,     384,    "brainpoolP384r1"   },
141*817466cbSJens Wiklander #endif
142*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP256R1_ENABLED)
143*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_SECP256R1,    23,     256,    "secp256r1"         },
144*817466cbSJens Wiklander #endif
145*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP256K1_ENABLED)
146*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_SECP256K1,    22,     256,    "secp256k1"         },
147*817466cbSJens Wiklander #endif
148*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_BP256R1_ENABLED)
149*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_BP256R1,      26,     256,    "brainpoolP256r1"   },
150*817466cbSJens Wiklander #endif
151*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP224R1_ENABLED)
152*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_SECP224R1,    21,     224,    "secp224r1"         },
153*817466cbSJens Wiklander #endif
154*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP224K1_ENABLED)
155*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_SECP224K1,    20,     224,    "secp224k1"         },
156*817466cbSJens Wiklander #endif
157*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP192R1_ENABLED)
158*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_SECP192R1,    19,     192,    "secp192r1"         },
159*817466cbSJens Wiklander #endif
160*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP192K1_ENABLED)
161*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_SECP192K1,    18,     192,    "secp192k1"         },
162*817466cbSJens Wiklander #endif
163*817466cbSJens Wiklander     { MBEDTLS_ECP_DP_NONE,          0,     0,      NULL                },
164*817466cbSJens Wiklander };
165*817466cbSJens Wiklander 
166*817466cbSJens Wiklander #define ECP_NB_CURVES   sizeof( ecp_supported_curves ) /    \
167*817466cbSJens Wiklander                         sizeof( ecp_supported_curves[0] )
168*817466cbSJens Wiklander 
169*817466cbSJens Wiklander static mbedtls_ecp_group_id ecp_supported_grp_id[ECP_NB_CURVES];
170*817466cbSJens Wiklander 
171*817466cbSJens Wiklander /*
172*817466cbSJens Wiklander  * List of supported curves and associated info
173*817466cbSJens Wiklander  */
174*817466cbSJens Wiklander const mbedtls_ecp_curve_info *mbedtls_ecp_curve_list( void )
175*817466cbSJens Wiklander {
176*817466cbSJens Wiklander     return( ecp_supported_curves );
177*817466cbSJens Wiklander }
178*817466cbSJens Wiklander 
179*817466cbSJens Wiklander /*
180*817466cbSJens Wiklander  * List of supported curves, group ID only
181*817466cbSJens Wiklander  */
182*817466cbSJens Wiklander const mbedtls_ecp_group_id *mbedtls_ecp_grp_id_list( void )
183*817466cbSJens Wiklander {
184*817466cbSJens Wiklander     static int init_done = 0;
185*817466cbSJens Wiklander 
186*817466cbSJens Wiklander     if( ! init_done )
187*817466cbSJens Wiklander     {
188*817466cbSJens Wiklander         size_t i = 0;
189*817466cbSJens Wiklander         const mbedtls_ecp_curve_info *curve_info;
190*817466cbSJens Wiklander 
191*817466cbSJens Wiklander         for( curve_info = mbedtls_ecp_curve_list();
192*817466cbSJens Wiklander              curve_info->grp_id != MBEDTLS_ECP_DP_NONE;
193*817466cbSJens Wiklander              curve_info++ )
194*817466cbSJens Wiklander         {
195*817466cbSJens Wiklander             ecp_supported_grp_id[i++] = curve_info->grp_id;
196*817466cbSJens Wiklander         }
197*817466cbSJens Wiklander         ecp_supported_grp_id[i] = MBEDTLS_ECP_DP_NONE;
198*817466cbSJens Wiklander 
199*817466cbSJens Wiklander         init_done = 1;
200*817466cbSJens Wiklander     }
201*817466cbSJens Wiklander 
202*817466cbSJens Wiklander     return( ecp_supported_grp_id );
203*817466cbSJens Wiklander }
204*817466cbSJens Wiklander 
205*817466cbSJens Wiklander /*
206*817466cbSJens Wiklander  * Get the curve info for the internal identifier
207*817466cbSJens Wiklander  */
208*817466cbSJens Wiklander const mbedtls_ecp_curve_info *mbedtls_ecp_curve_info_from_grp_id( mbedtls_ecp_group_id grp_id )
209*817466cbSJens Wiklander {
210*817466cbSJens Wiklander     const mbedtls_ecp_curve_info *curve_info;
211*817466cbSJens Wiklander 
212*817466cbSJens Wiklander     for( curve_info = mbedtls_ecp_curve_list();
213*817466cbSJens Wiklander          curve_info->grp_id != MBEDTLS_ECP_DP_NONE;
214*817466cbSJens Wiklander          curve_info++ )
215*817466cbSJens Wiklander     {
216*817466cbSJens Wiklander         if( curve_info->grp_id == grp_id )
217*817466cbSJens Wiklander             return( curve_info );
218*817466cbSJens Wiklander     }
219*817466cbSJens Wiklander 
220*817466cbSJens Wiklander     return( NULL );
221*817466cbSJens Wiklander }
222*817466cbSJens Wiklander 
223*817466cbSJens Wiklander /*
224*817466cbSJens Wiklander  * Get the curve info from the TLS identifier
225*817466cbSJens Wiklander  */
226*817466cbSJens Wiklander const mbedtls_ecp_curve_info *mbedtls_ecp_curve_info_from_tls_id( uint16_t tls_id )
227*817466cbSJens Wiklander {
228*817466cbSJens Wiklander     const mbedtls_ecp_curve_info *curve_info;
229*817466cbSJens Wiklander 
230*817466cbSJens Wiklander     for( curve_info = mbedtls_ecp_curve_list();
231*817466cbSJens Wiklander          curve_info->grp_id != MBEDTLS_ECP_DP_NONE;
232*817466cbSJens Wiklander          curve_info++ )
233*817466cbSJens Wiklander     {
234*817466cbSJens Wiklander         if( curve_info->tls_id == tls_id )
235*817466cbSJens Wiklander             return( curve_info );
236*817466cbSJens Wiklander     }
237*817466cbSJens Wiklander 
238*817466cbSJens Wiklander     return( NULL );
239*817466cbSJens Wiklander }
240*817466cbSJens Wiklander 
241*817466cbSJens Wiklander /*
242*817466cbSJens Wiklander  * Get the curve info from the name
243*817466cbSJens Wiklander  */
244*817466cbSJens Wiklander const mbedtls_ecp_curve_info *mbedtls_ecp_curve_info_from_name( const char *name )
245*817466cbSJens Wiklander {
246*817466cbSJens Wiklander     const mbedtls_ecp_curve_info *curve_info;
247*817466cbSJens Wiklander 
248*817466cbSJens Wiklander     for( curve_info = mbedtls_ecp_curve_list();
249*817466cbSJens Wiklander          curve_info->grp_id != MBEDTLS_ECP_DP_NONE;
250*817466cbSJens Wiklander          curve_info++ )
251*817466cbSJens Wiklander     {
252*817466cbSJens Wiklander         if( strcmp( curve_info->name, name ) == 0 )
253*817466cbSJens Wiklander             return( curve_info );
254*817466cbSJens Wiklander     }
255*817466cbSJens Wiklander 
256*817466cbSJens Wiklander     return( NULL );
257*817466cbSJens Wiklander }
258*817466cbSJens Wiklander 
259*817466cbSJens Wiklander /*
260*817466cbSJens Wiklander  * Get the type of a curve
261*817466cbSJens Wiklander  */
262*817466cbSJens Wiklander static inline ecp_curve_type ecp_get_type( const mbedtls_ecp_group *grp )
263*817466cbSJens Wiklander {
264*817466cbSJens Wiklander     if( grp->G.X.p == NULL )
265*817466cbSJens Wiklander         return( ECP_TYPE_NONE );
266*817466cbSJens Wiklander 
267*817466cbSJens Wiklander     if( grp->G.Y.p == NULL )
268*817466cbSJens Wiklander         return( ECP_TYPE_MONTGOMERY );
269*817466cbSJens Wiklander     else
270*817466cbSJens Wiklander         return( ECP_TYPE_SHORT_WEIERSTRASS );
271*817466cbSJens Wiklander }
272*817466cbSJens Wiklander 
273*817466cbSJens Wiklander /*
274*817466cbSJens Wiklander  * Initialize (the components of) a point
275*817466cbSJens Wiklander  */
276*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_ecp_point_init( mbedtls_ecp_point *pt )
277*817466cbSJens Wiklander {
278*817466cbSJens Wiklander     if( pt == NULL )
279*817466cbSJens Wiklander         return;
280*817466cbSJens Wiklander 
281*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &pt->X );
282*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &pt->Y );
283*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &pt->Z );
284*817466cbSJens Wiklander }
285*817466cbSJens Wiklander 
286*817466cbSJens Wiklander /*
287*817466cbSJens Wiklander  * Initialize (the components of) a group
288*817466cbSJens Wiklander  */
289*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_ecp_group_init( mbedtls_ecp_group *grp )
290*817466cbSJens Wiklander {
291*817466cbSJens Wiklander     if( grp == NULL )
292*817466cbSJens Wiklander         return;
293*817466cbSJens Wiklander 
294*817466cbSJens Wiklander     memset( grp, 0, sizeof( mbedtls_ecp_group ) );
295*817466cbSJens Wiklander }
296*817466cbSJens Wiklander 
297*817466cbSJens Wiklander /*
298*817466cbSJens Wiklander  * Initialize (the components of) a key pair
299*817466cbSJens Wiklander  */
300*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_ecp_keypair_init( mbedtls_ecp_keypair *key )
301*817466cbSJens Wiklander {
302*817466cbSJens Wiklander     if( key == NULL )
303*817466cbSJens Wiklander         return;
304*817466cbSJens Wiklander 
305*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group_init( &key->grp );
306*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &key->d );
307*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_init( &key->Q );
308*817466cbSJens Wiklander }
309*817466cbSJens Wiklander 
310*817466cbSJens Wiklander /*
311*817466cbSJens Wiklander  * Unallocate (the components of) a point
312*817466cbSJens Wiklander  */
313*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_ecp_point_free( mbedtls_ecp_point *pt )
314*817466cbSJens Wiklander {
315*817466cbSJens Wiklander     if( pt == NULL )
316*817466cbSJens Wiklander         return;
317*817466cbSJens Wiklander 
318*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &( pt->X ) );
319*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &( pt->Y ) );
320*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &( pt->Z ) );
321*817466cbSJens Wiklander }
322*817466cbSJens Wiklander 
323*817466cbSJens Wiklander /*
324*817466cbSJens Wiklander  * Unallocate (the components of) a group
325*817466cbSJens Wiklander  */
326*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_ecp_group_free( mbedtls_ecp_group *grp )
327*817466cbSJens Wiklander {
328*817466cbSJens Wiklander     size_t i;
329*817466cbSJens Wiklander 
330*817466cbSJens Wiklander     if( grp == NULL )
331*817466cbSJens Wiklander         return;
332*817466cbSJens Wiklander 
333*817466cbSJens Wiklander     if( grp->h != 1 )
334*817466cbSJens Wiklander     {
335*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_free( &grp->P );
336*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_free( &grp->A );
337*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_free( &grp->B );
338*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_ecp_point_free( &grp->G );
339*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_free( &grp->N );
340*817466cbSJens Wiklander     }
341*817466cbSJens Wiklander 
342*817466cbSJens Wiklander     if( grp->T != NULL )
343*817466cbSJens Wiklander     {
344*817466cbSJens Wiklander         for( i = 0; i < grp->T_size; i++ )
345*817466cbSJens Wiklander             mbedtls_ecp_point_free( &grp->T[i] );
346*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_free( grp->T );
347*817466cbSJens Wiklander     }
348*817466cbSJens Wiklander 
349*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_zeroize( grp, sizeof( mbedtls_ecp_group ) );
350*817466cbSJens Wiklander }
351*817466cbSJens Wiklander 
352*817466cbSJens Wiklander /*
353*817466cbSJens Wiklander  * Unallocate (the components of) a key pair
354*817466cbSJens Wiklander  */
355*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_ecp_keypair_free( mbedtls_ecp_keypair *key )
356*817466cbSJens Wiklander {
357*817466cbSJens Wiklander     if( key == NULL )
358*817466cbSJens Wiklander         return;
359*817466cbSJens Wiklander 
360*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group_free( &key->grp );
361*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &key->d );
362*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &key->Q );
363*817466cbSJens Wiklander }
364*817466cbSJens Wiklander 
365*817466cbSJens Wiklander /*
366*817466cbSJens Wiklander  * Copy the contents of a point
367*817466cbSJens Wiklander  */
368*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_copy( mbedtls_ecp_point *P, const mbedtls_ecp_point *Q )
369*817466cbSJens Wiklander {
370*817466cbSJens Wiklander     int ret;
371*817466cbSJens Wiklander 
372*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &P->X, &Q->X ) );
373*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &P->Y, &Q->Y ) );
374*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &P->Z, &Q->Z ) );
375*817466cbSJens Wiklander 
376*817466cbSJens Wiklander cleanup:
377*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
378*817466cbSJens Wiklander }
379*817466cbSJens Wiklander 
380*817466cbSJens Wiklander /*
381*817466cbSJens Wiklander  * Copy the contents of a group object
382*817466cbSJens Wiklander  */
383*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_group_copy( mbedtls_ecp_group *dst, const mbedtls_ecp_group *src )
384*817466cbSJens Wiklander {
385*817466cbSJens Wiklander     return mbedtls_ecp_group_load( dst, src->id );
386*817466cbSJens Wiklander }
387*817466cbSJens Wiklander 
388*817466cbSJens Wiklander /*
389*817466cbSJens Wiklander  * Set point to zero
390*817466cbSJens Wiklander  */
391*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_set_zero( mbedtls_ecp_point *pt )
392*817466cbSJens Wiklander {
393*817466cbSJens Wiklander     int ret;
394*817466cbSJens Wiklander 
395*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &pt->X , 1 ) );
396*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &pt->Y , 1 ) );
397*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &pt->Z , 0 ) );
398*817466cbSJens Wiklander 
399*817466cbSJens Wiklander cleanup:
400*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
401*817466cbSJens Wiklander }
402*817466cbSJens Wiklander 
403*817466cbSJens Wiklander /*
404*817466cbSJens Wiklander  * Tell if a point is zero
405*817466cbSJens Wiklander  */
406*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_is_zero( mbedtls_ecp_point *pt )
407*817466cbSJens Wiklander {
408*817466cbSJens Wiklander     return( mbedtls_mpi_cmp_int( &pt->Z, 0 ) == 0 );
409*817466cbSJens Wiklander }
410*817466cbSJens Wiklander 
411*817466cbSJens Wiklander /*
412*817466cbSJens Wiklander  * Compare two points lazyly
413*817466cbSJens Wiklander  */
414*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_point_cmp( const mbedtls_ecp_point *P,
415*817466cbSJens Wiklander                            const mbedtls_ecp_point *Q )
416*817466cbSJens Wiklander {
417*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_mpi( &P->X, &Q->X ) == 0 &&
418*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_mpi( &P->Y, &Q->Y ) == 0 &&
419*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_mpi( &P->Z, &Q->Z ) == 0 )
420*817466cbSJens Wiklander     {
421*817466cbSJens Wiklander         return( 0 );
422*817466cbSJens Wiklander     }
423*817466cbSJens Wiklander 
424*817466cbSJens Wiklander     return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
425*817466cbSJens Wiklander }
426*817466cbSJens Wiklander 
427*817466cbSJens Wiklander /*
428*817466cbSJens Wiklander  * Import a non-zero point from ASCII strings
429*817466cbSJens Wiklander  */
430*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_point_read_string( mbedtls_ecp_point *P, int radix,
431*817466cbSJens Wiklander                            const char *x, const char *y )
432*817466cbSJens Wiklander {
433*817466cbSJens Wiklander     int ret;
434*817466cbSJens Wiklander 
435*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_read_string( &P->X, radix, x ) );
436*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_read_string( &P->Y, radix, y ) );
437*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &P->Z, 1 ) );
438*817466cbSJens Wiklander 
439*817466cbSJens Wiklander cleanup:
440*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
441*817466cbSJens Wiklander }
442*817466cbSJens Wiklander 
443*817466cbSJens Wiklander /*
444*817466cbSJens Wiklander  * Export a point into unsigned binary data (SEC1 2.3.3)
445*817466cbSJens Wiklander  */
446*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_point_write_binary( const mbedtls_ecp_group *grp, const mbedtls_ecp_point *P,
447*817466cbSJens Wiklander                             int format, size_t *olen,
448*817466cbSJens Wiklander                             unsigned char *buf, size_t buflen )
449*817466cbSJens Wiklander {
450*817466cbSJens Wiklander     int ret = 0;
451*817466cbSJens Wiklander     size_t plen;
452*817466cbSJens Wiklander 
453*817466cbSJens Wiklander     if( format != MBEDTLS_ECP_PF_UNCOMPRESSED &&
454*817466cbSJens Wiklander         format != MBEDTLS_ECP_PF_COMPRESSED )
455*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
456*817466cbSJens Wiklander 
457*817466cbSJens Wiklander     /*
458*817466cbSJens Wiklander      * Common case: P == 0
459*817466cbSJens Wiklander      */
460*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_int( &P->Z, 0 ) == 0 )
461*817466cbSJens Wiklander     {
462*817466cbSJens Wiklander         if( buflen < 1 )
463*817466cbSJens Wiklander             return( MBEDTLS_ERR_ECP_BUFFER_TOO_SMALL );
464*817466cbSJens Wiklander 
465*817466cbSJens Wiklander         buf[0] = 0x00;
466*817466cbSJens Wiklander         *olen = 1;
467*817466cbSJens Wiklander 
468*817466cbSJens Wiklander         return( 0 );
469*817466cbSJens Wiklander     }
470*817466cbSJens Wiklander 
471*817466cbSJens Wiklander     plen = mbedtls_mpi_size( &grp->P );
472*817466cbSJens Wiklander 
473*817466cbSJens Wiklander     if( format == MBEDTLS_ECP_PF_UNCOMPRESSED )
474*817466cbSJens Wiklander     {
475*817466cbSJens Wiklander         *olen = 2 * plen + 1;
476*817466cbSJens Wiklander 
477*817466cbSJens Wiklander         if( buflen < *olen )
478*817466cbSJens Wiklander             return( MBEDTLS_ERR_ECP_BUFFER_TOO_SMALL );
479*817466cbSJens Wiklander 
480*817466cbSJens Wiklander         buf[0] = 0x04;
481*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_write_binary( &P->X, buf + 1, plen ) );
482*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_write_binary( &P->Y, buf + 1 + plen, plen ) );
483*817466cbSJens Wiklander     }
484*817466cbSJens Wiklander     else if( format == MBEDTLS_ECP_PF_COMPRESSED )
485*817466cbSJens Wiklander     {
486*817466cbSJens Wiklander         *olen = plen + 1;
487*817466cbSJens Wiklander 
488*817466cbSJens Wiklander         if( buflen < *olen )
489*817466cbSJens Wiklander             return( MBEDTLS_ERR_ECP_BUFFER_TOO_SMALL );
490*817466cbSJens Wiklander 
491*817466cbSJens Wiklander         buf[0] = 0x02 + mbedtls_mpi_get_bit( &P->Y, 0 );
492*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_write_binary( &P->X, buf + 1, plen ) );
493*817466cbSJens Wiklander     }
494*817466cbSJens Wiklander 
495*817466cbSJens Wiklander cleanup:
496*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
497*817466cbSJens Wiklander }
498*817466cbSJens Wiklander 
499*817466cbSJens Wiklander /*
500*817466cbSJens Wiklander  * Import a point from unsigned binary data (SEC1 2.3.4)
501*817466cbSJens Wiklander  */
502*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_point_read_binary( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *pt,
503*817466cbSJens Wiklander                            const unsigned char *buf, size_t ilen )
504*817466cbSJens Wiklander {
505*817466cbSJens Wiklander     int ret;
506*817466cbSJens Wiklander     size_t plen;
507*817466cbSJens Wiklander 
508*817466cbSJens Wiklander     if( ilen < 1 )
509*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
510*817466cbSJens Wiklander 
511*817466cbSJens Wiklander     if( buf[0] == 0x00 )
512*817466cbSJens Wiklander     {
513*817466cbSJens Wiklander         if( ilen == 1 )
514*817466cbSJens Wiklander             return( mbedtls_ecp_set_zero( pt ) );
515*817466cbSJens Wiklander         else
516*817466cbSJens Wiklander             return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
517*817466cbSJens Wiklander     }
518*817466cbSJens Wiklander 
519*817466cbSJens Wiklander     plen = mbedtls_mpi_size( &grp->P );
520*817466cbSJens Wiklander 
521*817466cbSJens Wiklander     if( buf[0] != 0x04 )
522*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_FEATURE_UNAVAILABLE );
523*817466cbSJens Wiklander 
524*817466cbSJens Wiklander     if( ilen != 2 * plen + 1 )
525*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
526*817466cbSJens Wiklander 
527*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_read_binary( &pt->X, buf + 1, plen ) );
528*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_read_binary( &pt->Y, buf + 1 + plen, plen ) );
529*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &pt->Z, 1 ) );
530*817466cbSJens Wiklander 
531*817466cbSJens Wiklander cleanup:
532*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
533*817466cbSJens Wiklander }
534*817466cbSJens Wiklander 
535*817466cbSJens Wiklander /*
536*817466cbSJens Wiklander  * Import a point from a TLS ECPoint record (RFC 4492)
537*817466cbSJens Wiklander  *      struct {
538*817466cbSJens Wiklander  *          opaque point <1..2^8-1>;
539*817466cbSJens Wiklander  *      } ECPoint;
540*817466cbSJens Wiklander  */
541*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_tls_read_point( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *pt,
542*817466cbSJens Wiklander                         const unsigned char **buf, size_t buf_len )
543*817466cbSJens Wiklander {
544*817466cbSJens Wiklander     unsigned char data_len;
545*817466cbSJens Wiklander     const unsigned char *buf_start;
546*817466cbSJens Wiklander 
547*817466cbSJens Wiklander     /*
548*817466cbSJens Wiklander      * We must have at least two bytes (1 for length, at least one for data)
549*817466cbSJens Wiklander      */
550*817466cbSJens Wiklander     if( buf_len < 2 )
551*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
552*817466cbSJens Wiklander 
553*817466cbSJens Wiklander     data_len = *(*buf)++;
554*817466cbSJens Wiklander     if( data_len < 1 || data_len > buf_len - 1 )
555*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
556*817466cbSJens Wiklander 
557*817466cbSJens Wiklander     /*
558*817466cbSJens Wiklander      * Save buffer start for read_binary and update buf
559*817466cbSJens Wiklander      */
560*817466cbSJens Wiklander     buf_start = *buf;
561*817466cbSJens Wiklander     *buf += data_len;
562*817466cbSJens Wiklander 
563*817466cbSJens Wiklander     return mbedtls_ecp_point_read_binary( grp, pt, buf_start, data_len );
564*817466cbSJens Wiklander }
565*817466cbSJens Wiklander 
566*817466cbSJens Wiklander /*
567*817466cbSJens Wiklander  * Export a point as a TLS ECPoint record (RFC 4492)
568*817466cbSJens Wiklander  *      struct {
569*817466cbSJens Wiklander  *          opaque point <1..2^8-1>;
570*817466cbSJens Wiklander  *      } ECPoint;
571*817466cbSJens Wiklander  */
572*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_tls_write_point( const mbedtls_ecp_group *grp, const mbedtls_ecp_point *pt,
573*817466cbSJens Wiklander                          int format, size_t *olen,
574*817466cbSJens Wiklander                          unsigned char *buf, size_t blen )
575*817466cbSJens Wiklander {
576*817466cbSJens Wiklander     int ret;
577*817466cbSJens Wiklander 
578*817466cbSJens Wiklander     /*
579*817466cbSJens Wiklander      * buffer length must be at least one, for our length byte
580*817466cbSJens Wiklander      */
581*817466cbSJens Wiklander     if( blen < 1 )
582*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
583*817466cbSJens Wiklander 
584*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_point_write_binary( grp, pt, format,
585*817466cbSJens Wiklander                     olen, buf + 1, blen - 1) ) != 0 )
586*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
587*817466cbSJens Wiklander 
588*817466cbSJens Wiklander     /*
589*817466cbSJens Wiklander      * write length to the first byte and update total length
590*817466cbSJens Wiklander      */
591*817466cbSJens Wiklander     buf[0] = (unsigned char) *olen;
592*817466cbSJens Wiklander     ++*olen;
593*817466cbSJens Wiklander 
594*817466cbSJens Wiklander     return( 0 );
595*817466cbSJens Wiklander }
596*817466cbSJens Wiklander 
597*817466cbSJens Wiklander /*
598*817466cbSJens Wiklander  * Set a group from an ECParameters record (RFC 4492)
599*817466cbSJens Wiklander  */
600*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_tls_read_group( mbedtls_ecp_group *grp, const unsigned char **buf, size_t len )
601*817466cbSJens Wiklander {
602*817466cbSJens Wiklander     uint16_t tls_id;
603*817466cbSJens Wiklander     const mbedtls_ecp_curve_info *curve_info;
604*817466cbSJens Wiklander 
605*817466cbSJens Wiklander     /*
606*817466cbSJens Wiklander      * We expect at least three bytes (see below)
607*817466cbSJens Wiklander      */
608*817466cbSJens Wiklander     if( len < 3 )
609*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
610*817466cbSJens Wiklander 
611*817466cbSJens Wiklander     /*
612*817466cbSJens Wiklander      * First byte is curve_type; only named_curve is handled
613*817466cbSJens Wiklander      */
614*817466cbSJens Wiklander     if( *(*buf)++ != MBEDTLS_ECP_TLS_NAMED_CURVE )
615*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
616*817466cbSJens Wiklander 
617*817466cbSJens Wiklander     /*
618*817466cbSJens Wiklander      * Next two bytes are the namedcurve value
619*817466cbSJens Wiklander      */
620*817466cbSJens Wiklander     tls_id = *(*buf)++;
621*817466cbSJens Wiklander     tls_id <<= 8;
622*817466cbSJens Wiklander     tls_id |= *(*buf)++;
623*817466cbSJens Wiklander 
624*817466cbSJens Wiklander     if( ( curve_info = mbedtls_ecp_curve_info_from_tls_id( tls_id ) ) == NULL )
625*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_FEATURE_UNAVAILABLE );
626*817466cbSJens Wiklander 
627*817466cbSJens Wiklander     return mbedtls_ecp_group_load( grp, curve_info->grp_id );
628*817466cbSJens Wiklander }
629*817466cbSJens Wiklander 
630*817466cbSJens Wiklander /*
631*817466cbSJens Wiklander  * Write the ECParameters record corresponding to a group (RFC 4492)
632*817466cbSJens Wiklander  */
633*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_tls_write_group( const mbedtls_ecp_group *grp, size_t *olen,
634*817466cbSJens Wiklander                          unsigned char *buf, size_t blen )
635*817466cbSJens Wiklander {
636*817466cbSJens Wiklander     const mbedtls_ecp_curve_info *curve_info;
637*817466cbSJens Wiklander 
638*817466cbSJens Wiklander     if( ( curve_info = mbedtls_ecp_curve_info_from_grp_id( grp->id ) ) == NULL )
639*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
640*817466cbSJens Wiklander 
641*817466cbSJens Wiklander     /*
642*817466cbSJens Wiklander      * We are going to write 3 bytes (see below)
643*817466cbSJens Wiklander      */
644*817466cbSJens Wiklander     *olen = 3;
645*817466cbSJens Wiklander     if( blen < *olen )
646*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BUFFER_TOO_SMALL );
647*817466cbSJens Wiklander 
648*817466cbSJens Wiklander     /*
649*817466cbSJens Wiklander      * First byte is curve_type, always named_curve
650*817466cbSJens Wiklander      */
651*817466cbSJens Wiklander     *buf++ = MBEDTLS_ECP_TLS_NAMED_CURVE;
652*817466cbSJens Wiklander 
653*817466cbSJens Wiklander     /*
654*817466cbSJens Wiklander      * Next two bytes are the namedcurve value
655*817466cbSJens Wiklander      */
656*817466cbSJens Wiklander     buf[0] = curve_info->tls_id >> 8;
657*817466cbSJens Wiklander     buf[1] = curve_info->tls_id & 0xFF;
658*817466cbSJens Wiklander 
659*817466cbSJens Wiklander     return( 0 );
660*817466cbSJens Wiklander }
661*817466cbSJens Wiklander 
662*817466cbSJens Wiklander /*
663*817466cbSJens Wiklander  * Wrapper around fast quasi-modp functions, with fall-back to mbedtls_mpi_mod_mpi.
664*817466cbSJens Wiklander  * See the documentation of struct mbedtls_ecp_group.
665*817466cbSJens Wiklander  *
666*817466cbSJens Wiklander  * This function is in the critial loop for mbedtls_ecp_mul, so pay attention to perf.
667*817466cbSJens Wiklander  */
668*817466cbSJens Wiklander static int ecp_modp( mbedtls_mpi *N, const mbedtls_ecp_group *grp )
669*817466cbSJens Wiklander {
670*817466cbSJens Wiklander     int ret;
671*817466cbSJens Wiklander 
672*817466cbSJens Wiklander     if( grp->modp == NULL )
673*817466cbSJens Wiklander         return( mbedtls_mpi_mod_mpi( N, N, &grp->P ) );
674*817466cbSJens Wiklander 
675*817466cbSJens Wiklander     /* N->s < 0 is a much faster test, which fails only if N is 0 */
676*817466cbSJens Wiklander     if( ( N->s < 0 && mbedtls_mpi_cmp_int( N, 0 ) != 0 ) ||
677*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_bitlen( N ) > 2 * grp->pbits )
678*817466cbSJens Wiklander     {
679*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
680*817466cbSJens Wiklander     }
681*817466cbSJens Wiklander 
682*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( grp->modp( N ) );
683*817466cbSJens Wiklander 
684*817466cbSJens Wiklander     /* N->s < 0 is a much faster test, which fails only if N is 0 */
685*817466cbSJens Wiklander     while( N->s < 0 && mbedtls_mpi_cmp_int( N, 0 ) != 0 )
686*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( N, N, &grp->P ) );
687*817466cbSJens Wiklander 
688*817466cbSJens Wiklander     while( mbedtls_mpi_cmp_mpi( N, &grp->P ) >= 0 )
689*817466cbSJens Wiklander         /* we known P, N and the result are positive */
690*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_abs( N, N, &grp->P ) );
691*817466cbSJens Wiklander 
692*817466cbSJens Wiklander cleanup:
693*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
694*817466cbSJens Wiklander }
695*817466cbSJens Wiklander 
696*817466cbSJens Wiklander /*
697*817466cbSJens Wiklander  * Fast mod-p functions expect their argument to be in the 0..p^2 range.
698*817466cbSJens Wiklander  *
699*817466cbSJens Wiklander  * In order to guarantee that, we need to ensure that operands of
700*817466cbSJens Wiklander  * mbedtls_mpi_mul_mpi are in the 0..p range. So, after each operation we will
701*817466cbSJens Wiklander  * bring the result back to this range.
702*817466cbSJens Wiklander  *
703*817466cbSJens Wiklander  * The following macros are shortcuts for doing that.
704*817466cbSJens Wiklander  */
705*817466cbSJens Wiklander 
706*817466cbSJens Wiklander /*
707*817466cbSJens Wiklander  * Reduce a mbedtls_mpi mod p in-place, general case, to use after mbedtls_mpi_mul_mpi
708*817466cbSJens Wiklander  */
709*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_SELF_TEST)
710*817466cbSJens Wiklander #define INC_MUL_COUNT   mul_count++;
711*817466cbSJens Wiklander #else
712*817466cbSJens Wiklander #define INC_MUL_COUNT
713*817466cbSJens Wiklander #endif
714*817466cbSJens Wiklander 
715*817466cbSJens Wiklander #define MOD_MUL( N )    do { MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_modp( &N, grp ) ); INC_MUL_COUNT } \
716*817466cbSJens Wiklander                         while( 0 )
717*817466cbSJens Wiklander 
718*817466cbSJens Wiklander /*
719*817466cbSJens Wiklander  * Reduce a mbedtls_mpi mod p in-place, to use after mbedtls_mpi_sub_mpi
720*817466cbSJens Wiklander  * N->s < 0 is a very fast test, which fails only if N is 0
721*817466cbSJens Wiklander  */
722*817466cbSJens Wiklander #define MOD_SUB( N )                                \
723*817466cbSJens Wiklander     while( N.s < 0 && mbedtls_mpi_cmp_int( &N, 0 ) != 0 )   \
724*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( &N, &N, &grp->P ) )
725*817466cbSJens Wiklander 
726*817466cbSJens Wiklander /*
727*817466cbSJens Wiklander  * Reduce a mbedtls_mpi mod p in-place, to use after mbedtls_mpi_add_mpi and mbedtls_mpi_mul_int.
728*817466cbSJens Wiklander  * We known P, N and the result are positive, so sub_abs is correct, and
729*817466cbSJens Wiklander  * a bit faster.
730*817466cbSJens Wiklander  */
731*817466cbSJens Wiklander #define MOD_ADD( N )                                \
732*817466cbSJens Wiklander     while( mbedtls_mpi_cmp_mpi( &N, &grp->P ) >= 0 )        \
733*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_abs( &N, &N, &grp->P ) )
734*817466cbSJens Wiklander 
735*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_SHORTWEIERSTRASS)
736*817466cbSJens Wiklander /*
737*817466cbSJens Wiklander  * For curves in short Weierstrass form, we do all the internal operations in
738*817466cbSJens Wiklander  * Jacobian coordinates.
739*817466cbSJens Wiklander  *
740*817466cbSJens Wiklander  * For multiplication, we'll use a comb method with coutermeasueres against
741*817466cbSJens Wiklander  * SPA, hence timing attacks.
742*817466cbSJens Wiklander  */
743*817466cbSJens Wiklander 
744*817466cbSJens Wiklander /*
745*817466cbSJens Wiklander  * Normalize jacobian coordinates so that Z == 0 || Z == 1  (GECC 3.2.1)
746*817466cbSJens Wiklander  * Cost: 1N := 1I + 3M + 1S
747*817466cbSJens Wiklander  */
748*817466cbSJens Wiklander static int ecp_normalize_jac( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *pt )
749*817466cbSJens Wiklander {
750*817466cbSJens Wiklander     int ret;
751*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi Zi, ZZi;
752*817466cbSJens Wiklander 
753*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_int( &pt->Z, 0 ) == 0 )
754*817466cbSJens Wiklander         return( 0 );
755*817466cbSJens Wiklander 
756*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_NORMALIZE_JAC_ALT)
757*817466cbSJens Wiklander     if ( mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp ) )
758*817466cbSJens Wiklander     {
759*817466cbSJens Wiklander         return mbedtls_internal_ecp_normalize_jac( grp, pt );
760*817466cbSJens Wiklander     }
761*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_NORMALIZE_JAC_ALT */
762*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &Zi ); mbedtls_mpi_init( &ZZi );
763*817466cbSJens Wiklander 
764*817466cbSJens Wiklander     /*
765*817466cbSJens Wiklander      * X = X / Z^2  mod p
766*817466cbSJens Wiklander      */
767*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_inv_mod( &Zi,      &pt->Z,     &grp->P ) );
768*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &ZZi,     &Zi,        &Zi     ) ); MOD_MUL( ZZi );
769*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &pt->X,   &pt->X,     &ZZi    ) ); MOD_MUL( pt->X );
770*817466cbSJens Wiklander 
771*817466cbSJens Wiklander     /*
772*817466cbSJens Wiklander      * Y = Y / Z^3  mod p
773*817466cbSJens Wiklander      */
774*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &pt->Y,   &pt->Y,     &ZZi    ) ); MOD_MUL( pt->Y );
775*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &pt->Y,   &pt->Y,     &Zi     ) ); MOD_MUL( pt->Y );
776*817466cbSJens Wiklander 
777*817466cbSJens Wiklander     /*
778*817466cbSJens Wiklander      * Z = 1
779*817466cbSJens Wiklander      */
780*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &pt->Z, 1 ) );
781*817466cbSJens Wiklander 
782*817466cbSJens Wiklander cleanup:
783*817466cbSJens Wiklander 
784*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &Zi ); mbedtls_mpi_free( &ZZi );
785*817466cbSJens Wiklander 
786*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
787*817466cbSJens Wiklander }
788*817466cbSJens Wiklander 
789*817466cbSJens Wiklander /*
790*817466cbSJens Wiklander  * Normalize jacobian coordinates of an array of (pointers to) points,
791*817466cbSJens Wiklander  * using Montgomery's trick to perform only one inversion mod P.
792*817466cbSJens Wiklander  * (See for example Cohen's "A Course in Computational Algebraic Number
793*817466cbSJens Wiklander  * Theory", Algorithm 10.3.4.)
794*817466cbSJens Wiklander  *
795*817466cbSJens Wiklander  * Warning: fails (returning an error) if one of the points is zero!
796*817466cbSJens Wiklander  * This should never happen, see choice of w in ecp_mul_comb().
797*817466cbSJens Wiklander  *
798*817466cbSJens Wiklander  * Cost: 1N(t) := 1I + (6t - 3)M + 1S
799*817466cbSJens Wiklander  */
800*817466cbSJens Wiklander static int ecp_normalize_jac_many( const mbedtls_ecp_group *grp,
801*817466cbSJens Wiklander                                    mbedtls_ecp_point *T[], size_t t_len )
802*817466cbSJens Wiklander {
803*817466cbSJens Wiklander     int ret;
804*817466cbSJens Wiklander     size_t i;
805*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi *c, u, Zi, ZZi;
806*817466cbSJens Wiklander 
807*817466cbSJens Wiklander     if( t_len < 2 )
808*817466cbSJens Wiklander         return( ecp_normalize_jac( grp, *T ) );
809*817466cbSJens Wiklander 
810*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_NORMALIZE_JAC_MANY_ALT)
811*817466cbSJens Wiklander     if ( mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp ) )
812*817466cbSJens Wiklander     {
813*817466cbSJens Wiklander         return mbedtls_internal_ecp_normalize_jac_many(grp, T, t_len);
814*817466cbSJens Wiklander     }
815*817466cbSJens Wiklander #endif
816*817466cbSJens Wiklander 
817*817466cbSJens Wiklander     if( ( c = mbedtls_calloc( t_len, sizeof( mbedtls_mpi ) ) ) == NULL )
818*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_ALLOC_FAILED );
819*817466cbSJens Wiklander 
820*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &u ); mbedtls_mpi_init( &Zi ); mbedtls_mpi_init( &ZZi );
821*817466cbSJens Wiklander 
822*817466cbSJens Wiklander     /*
823*817466cbSJens Wiklander      * c[i] = Z_0 * ... * Z_i
824*817466cbSJens Wiklander      */
825*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &c[0], &T[0]->Z ) );
826*817466cbSJens Wiklander     for( i = 1; i < t_len; i++ )
827*817466cbSJens Wiklander     {
828*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &c[i], &c[i-1], &T[i]->Z ) );
829*817466cbSJens Wiklander         MOD_MUL( c[i] );
830*817466cbSJens Wiklander     }
831*817466cbSJens Wiklander 
832*817466cbSJens Wiklander     /*
833*817466cbSJens Wiklander      * u = 1 / (Z_0 * ... * Z_n) mod P
834*817466cbSJens Wiklander      */
835*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_inv_mod( &u, &c[t_len-1], &grp->P ) );
836*817466cbSJens Wiklander 
837*817466cbSJens Wiklander     for( i = t_len - 1; ; i-- )
838*817466cbSJens Wiklander     {
839*817466cbSJens Wiklander         /*
840*817466cbSJens Wiklander          * Zi = 1 / Z_i mod p
841*817466cbSJens Wiklander          * u = 1 / (Z_0 * ... * Z_i) mod P
842*817466cbSJens Wiklander          */
843*817466cbSJens Wiklander         if( i == 0 ) {
844*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &Zi, &u ) );
845*817466cbSJens Wiklander         }
846*817466cbSJens Wiklander         else
847*817466cbSJens Wiklander         {
848*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &Zi, &u, &c[i-1]  ) ); MOD_MUL( Zi );
849*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &u,  &u, &T[i]->Z ) ); MOD_MUL( u );
850*817466cbSJens Wiklander         }
851*817466cbSJens Wiklander 
852*817466cbSJens Wiklander         /*
853*817466cbSJens Wiklander          * proceed as in normalize()
854*817466cbSJens Wiklander          */
855*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &ZZi,     &Zi,      &Zi  ) ); MOD_MUL( ZZi );
856*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T[i]->X, &T[i]->X, &ZZi ) ); MOD_MUL( T[i]->X );
857*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T[i]->Y, &T[i]->Y, &ZZi ) ); MOD_MUL( T[i]->Y );
858*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T[i]->Y, &T[i]->Y, &Zi  ) ); MOD_MUL( T[i]->Y );
859*817466cbSJens Wiklander 
860*817466cbSJens Wiklander         /*
861*817466cbSJens Wiklander          * Post-precessing: reclaim some memory by shrinking coordinates
862*817466cbSJens Wiklander          * - not storing Z (always 1)
863*817466cbSJens Wiklander          * - shrinking other coordinates, but still keeping the same number of
864*817466cbSJens Wiklander          *   limbs as P, as otherwise it will too likely be regrown too fast.
865*817466cbSJens Wiklander          */
866*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shrink( &T[i]->X, grp->P.n ) );
867*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shrink( &T[i]->Y, grp->P.n ) );
868*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_free( &T[i]->Z );
869*817466cbSJens Wiklander 
870*817466cbSJens Wiklander         if( i == 0 )
871*817466cbSJens Wiklander             break;
872*817466cbSJens Wiklander     }
873*817466cbSJens Wiklander 
874*817466cbSJens Wiklander cleanup:
875*817466cbSJens Wiklander 
876*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &u ); mbedtls_mpi_free( &Zi ); mbedtls_mpi_free( &ZZi );
877*817466cbSJens Wiklander     for( i = 0; i < t_len; i++ )
878*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_free( &c[i] );
879*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_free( c );
880*817466cbSJens Wiklander 
881*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
882*817466cbSJens Wiklander }
883*817466cbSJens Wiklander 
884*817466cbSJens Wiklander /*
885*817466cbSJens Wiklander  * Conditional point inversion: Q -> -Q = (Q.X, -Q.Y, Q.Z) without leak.
886*817466cbSJens Wiklander  * "inv" must be 0 (don't invert) or 1 (invert) or the result will be invalid
887*817466cbSJens Wiklander  */
888*817466cbSJens Wiklander static int ecp_safe_invert_jac( const mbedtls_ecp_group *grp,
889*817466cbSJens Wiklander                             mbedtls_ecp_point *Q,
890*817466cbSJens Wiklander                             unsigned char inv )
891*817466cbSJens Wiklander {
892*817466cbSJens Wiklander     int ret;
893*817466cbSJens Wiklander     unsigned char nonzero;
894*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi mQY;
895*817466cbSJens Wiklander 
896*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &mQY );
897*817466cbSJens Wiklander 
898*817466cbSJens Wiklander     /* Use the fact that -Q.Y mod P = P - Q.Y unless Q.Y == 0 */
899*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &mQY, &grp->P, &Q->Y ) );
900*817466cbSJens Wiklander     nonzero = mbedtls_mpi_cmp_int( &Q->Y, 0 ) != 0;
901*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_safe_cond_assign( &Q->Y, &mQY, inv & nonzero ) );
902*817466cbSJens Wiklander 
903*817466cbSJens Wiklander cleanup:
904*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &mQY );
905*817466cbSJens Wiklander 
906*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
907*817466cbSJens Wiklander }
908*817466cbSJens Wiklander 
909*817466cbSJens Wiklander /*
910*817466cbSJens Wiklander  * Point doubling R = 2 P, Jacobian coordinates
911*817466cbSJens Wiklander  *
912*817466cbSJens Wiklander  * Based on http://www.hyperelliptic.org/EFD/g1p/auto-shortw-jacobian.html#doubling-dbl-1998-cmo-2 .
913*817466cbSJens Wiklander  *
914*817466cbSJens Wiklander  * We follow the variable naming fairly closely. The formula variations that trade a MUL for a SQR
915*817466cbSJens Wiklander  * (plus a few ADDs) aren't useful as our bignum implementation doesn't distinguish squaring.
916*817466cbSJens Wiklander  *
917*817466cbSJens Wiklander  * Standard optimizations are applied when curve parameter A is one of { 0, -3 }.
918*817466cbSJens Wiklander  *
919*817466cbSJens Wiklander  * Cost: 1D := 3M + 4S          (A ==  0)
920*817466cbSJens Wiklander  *             4M + 4S          (A == -3)
921*817466cbSJens Wiklander  *             3M + 6S + 1a     otherwise
922*817466cbSJens Wiklander  */
923*817466cbSJens Wiklander static int ecp_double_jac( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *R,
924*817466cbSJens Wiklander                            const mbedtls_ecp_point *P )
925*817466cbSJens Wiklander {
926*817466cbSJens Wiklander     int ret;
927*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi M, S, T, U;
928*817466cbSJens Wiklander 
929*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_SELF_TEST)
930*817466cbSJens Wiklander     dbl_count++;
931*817466cbSJens Wiklander #endif
932*817466cbSJens Wiklander 
933*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DOUBLE_JAC_ALT)
934*817466cbSJens Wiklander     if ( mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp ) )
935*817466cbSJens Wiklander     {
936*817466cbSJens Wiklander         return mbedtls_internal_ecp_double_jac( grp, R, P );
937*817466cbSJens Wiklander     }
938*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_DOUBLE_JAC_ALT */
939*817466cbSJens Wiklander 
940*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &M ); mbedtls_mpi_init( &S ); mbedtls_mpi_init( &T ); mbedtls_mpi_init( &U );
941*817466cbSJens Wiklander 
942*817466cbSJens Wiklander     /* Special case for A = -3 */
943*817466cbSJens Wiklander     if( grp->A.p == NULL )
944*817466cbSJens Wiklander     {
945*817466cbSJens Wiklander         /* M = 3(X + Z^2)(X - Z^2) */
946*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S,  &P->Z,  &P->Z   ) ); MOD_MUL( S );
947*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( &T,  &P->X,  &S      ) ); MOD_ADD( T );
948*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &U,  &P->X,  &S      ) ); MOD_SUB( U );
949*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S,  &T,     &U      ) ); MOD_MUL( S );
950*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_int( &M,  &S,     3       ) ); MOD_ADD( M );
951*817466cbSJens Wiklander     }
952*817466cbSJens Wiklander     else
953*817466cbSJens Wiklander     {
954*817466cbSJens Wiklander         /* M = 3.X^2 */
955*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S,  &P->X,  &P->X   ) ); MOD_MUL( S );
956*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_int( &M,  &S,     3       ) ); MOD_ADD( M );
957*817466cbSJens Wiklander 
958*817466cbSJens Wiklander         /* Optimize away for "koblitz" curves with A = 0 */
959*817466cbSJens Wiklander         if( mbedtls_mpi_cmp_int( &grp->A, 0 ) != 0 )
960*817466cbSJens Wiklander         {
961*817466cbSJens Wiklander             /* M += A.Z^4 */
962*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S,  &P->Z,  &P->Z   ) ); MOD_MUL( S );
963*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T,  &S,     &S      ) ); MOD_MUL( T );
964*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S,  &T,     &grp->A ) ); MOD_MUL( S );
965*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( &M,  &M,     &S      ) ); MOD_ADD( M );
966*817466cbSJens Wiklander         }
967*817466cbSJens Wiklander     }
968*817466cbSJens Wiklander 
969*817466cbSJens Wiklander     /* S = 4.X.Y^2 */
970*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T,  &P->Y,  &P->Y   ) ); MOD_MUL( T );
971*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shift_l( &T,  1               ) ); MOD_ADD( T );
972*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S,  &P->X,  &T      ) ); MOD_MUL( S );
973*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shift_l( &S,  1               ) ); MOD_ADD( S );
974*817466cbSJens Wiklander 
975*817466cbSJens Wiklander     /* U = 8.Y^4 */
976*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &U,  &T,     &T      ) ); MOD_MUL( U );
977*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shift_l( &U,  1               ) ); MOD_ADD( U );
978*817466cbSJens Wiklander 
979*817466cbSJens Wiklander     /* T = M^2 - 2.S */
980*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T,  &M,     &M      ) ); MOD_MUL( T );
981*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &T,  &T,     &S      ) ); MOD_SUB( T );
982*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &T,  &T,     &S      ) ); MOD_SUB( T );
983*817466cbSJens Wiklander 
984*817466cbSJens Wiklander     /* S = M(S - T) - U */
985*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &S,  &S,     &T      ) ); MOD_SUB( S );
986*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S,  &S,     &M      ) ); MOD_MUL( S );
987*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &S,  &S,     &U      ) ); MOD_SUB( S );
988*817466cbSJens Wiklander 
989*817466cbSJens Wiklander     /* U = 2.Y.Z */
990*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &U,  &P->Y,  &P->Z   ) ); MOD_MUL( U );
991*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shift_l( &U,  1               ) ); MOD_ADD( U );
992*817466cbSJens Wiklander 
993*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &R->X, &T ) );
994*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &R->Y, &S ) );
995*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &R->Z, &U ) );
996*817466cbSJens Wiklander 
997*817466cbSJens Wiklander cleanup:
998*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &M ); mbedtls_mpi_free( &S ); mbedtls_mpi_free( &T ); mbedtls_mpi_free( &U );
999*817466cbSJens Wiklander 
1000*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1001*817466cbSJens Wiklander }
1002*817466cbSJens Wiklander 
1003*817466cbSJens Wiklander /*
1004*817466cbSJens Wiklander  * Addition: R = P + Q, mixed affine-Jacobian coordinates (GECC 3.22)
1005*817466cbSJens Wiklander  *
1006*817466cbSJens Wiklander  * The coordinates of Q must be normalized (= affine),
1007*817466cbSJens Wiklander  * but those of P don't need to. R is not normalized.
1008*817466cbSJens Wiklander  *
1009*817466cbSJens Wiklander  * Special cases: (1) P or Q is zero, (2) R is zero, (3) P == Q.
1010*817466cbSJens Wiklander  * None of these cases can happen as intermediate step in ecp_mul_comb():
1011*817466cbSJens Wiklander  * - at each step, P, Q and R are multiples of the base point, the factor
1012*817466cbSJens Wiklander  *   being less than its order, so none of them is zero;
1013*817466cbSJens Wiklander  * - Q is an odd multiple of the base point, P an even multiple,
1014*817466cbSJens Wiklander  *   due to the choice of precomputed points in the modified comb method.
1015*817466cbSJens Wiklander  * So branches for these cases do not leak secret information.
1016*817466cbSJens Wiklander  *
1017*817466cbSJens Wiklander  * We accept Q->Z being unset (saving memory in tables) as meaning 1.
1018*817466cbSJens Wiklander  *
1019*817466cbSJens Wiklander  * Cost: 1A := 8M + 3S
1020*817466cbSJens Wiklander  */
1021*817466cbSJens Wiklander static int ecp_add_mixed( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *R,
1022*817466cbSJens Wiklander                           const mbedtls_ecp_point *P, const mbedtls_ecp_point *Q )
1023*817466cbSJens Wiklander {
1024*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1025*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi T1, T2, T3, T4, X, Y, Z;
1026*817466cbSJens Wiklander 
1027*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_SELF_TEST)
1028*817466cbSJens Wiklander     add_count++;
1029*817466cbSJens Wiklander #endif
1030*817466cbSJens Wiklander 
1031*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_ADD_MIXED_ALT)
1032*817466cbSJens Wiklander     if ( mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp ) )
1033*817466cbSJens Wiklander     {
1034*817466cbSJens Wiklander         return mbedtls_internal_ecp_add_mixed( grp, R, P, Q );
1035*817466cbSJens Wiklander     }
1036*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_ADD_MIXED_ALT */
1037*817466cbSJens Wiklander 
1038*817466cbSJens Wiklander     /*
1039*817466cbSJens Wiklander      * Trivial cases: P == 0 or Q == 0 (case 1)
1040*817466cbSJens Wiklander      */
1041*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_int( &P->Z, 0 ) == 0 )
1042*817466cbSJens Wiklander         return( mbedtls_ecp_copy( R, Q ) );
1043*817466cbSJens Wiklander 
1044*817466cbSJens Wiklander     if( Q->Z.p != NULL && mbedtls_mpi_cmp_int( &Q->Z, 0 ) == 0 )
1045*817466cbSJens Wiklander         return( mbedtls_ecp_copy( R, P ) );
1046*817466cbSJens Wiklander 
1047*817466cbSJens Wiklander     /*
1048*817466cbSJens Wiklander      * Make sure Q coordinates are normalized
1049*817466cbSJens Wiklander      */
1050*817466cbSJens Wiklander     if( Q->Z.p != NULL && mbedtls_mpi_cmp_int( &Q->Z, 1 ) != 0 )
1051*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
1052*817466cbSJens Wiklander 
1053*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &T1 ); mbedtls_mpi_init( &T2 ); mbedtls_mpi_init( &T3 ); mbedtls_mpi_init( &T4 );
1054*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &X ); mbedtls_mpi_init( &Y ); mbedtls_mpi_init( &Z );
1055*817466cbSJens Wiklander 
1056*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T1,  &P->Z,  &P->Z ) );  MOD_MUL( T1 );
1057*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T2,  &T1,    &P->Z ) );  MOD_MUL( T2 );
1058*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T1,  &T1,    &Q->X ) );  MOD_MUL( T1 );
1059*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T2,  &T2,    &Q->Y ) );  MOD_MUL( T2 );
1060*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &T1,  &T1,    &P->X ) );  MOD_SUB( T1 );
1061*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &T2,  &T2,    &P->Y ) );  MOD_SUB( T2 );
1062*817466cbSJens Wiklander 
1063*817466cbSJens Wiklander     /* Special cases (2) and (3) */
1064*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_int( &T1, 0 ) == 0 )
1065*817466cbSJens Wiklander     {
1066*817466cbSJens Wiklander         if( mbedtls_mpi_cmp_int( &T2, 0 ) == 0 )
1067*817466cbSJens Wiklander         {
1068*817466cbSJens Wiklander             ret = ecp_double_jac( grp, R, P );
1069*817466cbSJens Wiklander             goto cleanup;
1070*817466cbSJens Wiklander         }
1071*817466cbSJens Wiklander         else
1072*817466cbSJens Wiklander         {
1073*817466cbSJens Wiklander             ret = mbedtls_ecp_set_zero( R );
1074*817466cbSJens Wiklander             goto cleanup;
1075*817466cbSJens Wiklander         }
1076*817466cbSJens Wiklander     }
1077*817466cbSJens Wiklander 
1078*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &Z,   &P->Z,  &T1   ) );  MOD_MUL( Z  );
1079*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T3,  &T1,    &T1   ) );  MOD_MUL( T3 );
1080*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T4,  &T3,    &T1   ) );  MOD_MUL( T4 );
1081*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T3,  &T3,    &P->X ) );  MOD_MUL( T3 );
1082*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_int( &T1,  &T3,    2     ) );  MOD_ADD( T1 );
1083*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &X,   &T2,    &T2   ) );  MOD_MUL( X  );
1084*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &X,   &X,     &T1   ) );  MOD_SUB( X  );
1085*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &X,   &X,     &T4   ) );  MOD_SUB( X  );
1086*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &T3,  &T3,    &X    ) );  MOD_SUB( T3 );
1087*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T3,  &T3,    &T2   ) );  MOD_MUL( T3 );
1088*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &T4,  &T4,    &P->Y ) );  MOD_MUL( T4 );
1089*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &Y,   &T3,    &T4   ) );  MOD_SUB( Y  );
1090*817466cbSJens Wiklander 
1091*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &R->X, &X ) );
1092*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &R->Y, &Y ) );
1093*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &R->Z, &Z ) );
1094*817466cbSJens Wiklander 
1095*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1096*817466cbSJens Wiklander 
1097*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &T1 ); mbedtls_mpi_free( &T2 ); mbedtls_mpi_free( &T3 ); mbedtls_mpi_free( &T4 );
1098*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &X ); mbedtls_mpi_free( &Y ); mbedtls_mpi_free( &Z );
1099*817466cbSJens Wiklander 
1100*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1101*817466cbSJens Wiklander }
1102*817466cbSJens Wiklander 
1103*817466cbSJens Wiklander /*
1104*817466cbSJens Wiklander  * Randomize jacobian coordinates:
1105*817466cbSJens Wiklander  * (X, Y, Z) -> (l^2 X, l^3 Y, l Z) for random l
1106*817466cbSJens Wiklander  * This is sort of the reverse operation of ecp_normalize_jac().
1107*817466cbSJens Wiklander  *
1108*817466cbSJens Wiklander  * This countermeasure was first suggested in [2].
1109*817466cbSJens Wiklander  */
1110*817466cbSJens Wiklander static int ecp_randomize_jac( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *pt,
1111*817466cbSJens Wiklander                 int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t), void *p_rng )
1112*817466cbSJens Wiklander {
1113*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1114*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi l, ll;
1115*817466cbSJens Wiklander     size_t p_size;
1116*817466cbSJens Wiklander     int count = 0;
1117*817466cbSJens Wiklander 
1118*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_RANDOMIZE_JAC_ALT)
1119*817466cbSJens Wiklander     if ( mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp ) )
1120*817466cbSJens Wiklander     {
1121*817466cbSJens Wiklander         return mbedtls_internal_ecp_randomize_jac( grp, pt, f_rng, p_rng );
1122*817466cbSJens Wiklander     }
1123*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_RANDOMIZE_JAC_ALT */
1124*817466cbSJens Wiklander 
1125*817466cbSJens Wiklander     p_size = ( grp->pbits + 7 ) / 8;
1126*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &l ); mbedtls_mpi_init( &ll );
1127*817466cbSJens Wiklander 
1128*817466cbSJens Wiklander     /* Generate l such that 1 < l < p */
1129*817466cbSJens Wiklander     do
1130*817466cbSJens Wiklander     {
1131*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_fill_random( &l, p_size, f_rng, p_rng ) );
1132*817466cbSJens Wiklander 
1133*817466cbSJens Wiklander         while( mbedtls_mpi_cmp_mpi( &l, &grp->P ) >= 0 )
1134*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shift_r( &l, 1 ) );
1135*817466cbSJens Wiklander 
1136*817466cbSJens Wiklander         if( count++ > 10 )
1137*817466cbSJens Wiklander             return( MBEDTLS_ERR_ECP_RANDOM_FAILED );
1138*817466cbSJens Wiklander     }
1139*817466cbSJens Wiklander     while( mbedtls_mpi_cmp_int( &l, 1 ) <= 0 );
1140*817466cbSJens Wiklander 
1141*817466cbSJens Wiklander     /* Z = l * Z */
1142*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &pt->Z,   &pt->Z,     &l  ) ); MOD_MUL( pt->Z );
1143*817466cbSJens Wiklander 
1144*817466cbSJens Wiklander     /* X = l^2 * X */
1145*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &ll,      &l,         &l  ) ); MOD_MUL( ll );
1146*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &pt->X,   &pt->X,     &ll ) ); MOD_MUL( pt->X );
1147*817466cbSJens Wiklander 
1148*817466cbSJens Wiklander     /* Y = l^3 * Y */
1149*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &ll,      &ll,        &l  ) ); MOD_MUL( ll );
1150*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &pt->Y,   &pt->Y,     &ll ) ); MOD_MUL( pt->Y );
1151*817466cbSJens Wiklander 
1152*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1153*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &l ); mbedtls_mpi_free( &ll );
1154*817466cbSJens Wiklander 
1155*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1156*817466cbSJens Wiklander }
1157*817466cbSJens Wiklander 
1158*817466cbSJens Wiklander /*
1159*817466cbSJens Wiklander  * Check and define parameters used by the comb method (see below for details)
1160*817466cbSJens Wiklander  */
1161*817466cbSJens Wiklander #if MBEDTLS_ECP_WINDOW_SIZE < 2 || MBEDTLS_ECP_WINDOW_SIZE > 7
1162*817466cbSJens Wiklander #error "MBEDTLS_ECP_WINDOW_SIZE out of bounds"
1163*817466cbSJens Wiklander #endif
1164*817466cbSJens Wiklander 
1165*817466cbSJens Wiklander /* d = ceil( n / w ) */
1166*817466cbSJens Wiklander #define COMB_MAX_D      ( MBEDTLS_ECP_MAX_BITS + 1 ) / 2
1167*817466cbSJens Wiklander 
1168*817466cbSJens Wiklander /* number of precomputed points */
1169*817466cbSJens Wiklander #define COMB_MAX_PRE    ( 1 << ( MBEDTLS_ECP_WINDOW_SIZE - 1 ) )
1170*817466cbSJens Wiklander 
1171*817466cbSJens Wiklander /*
1172*817466cbSJens Wiklander  * Compute the representation of m that will be used with our comb method.
1173*817466cbSJens Wiklander  *
1174*817466cbSJens Wiklander  * The basic comb method is described in GECC 3.44 for example. We use a
1175*817466cbSJens Wiklander  * modified version that provides resistance to SPA by avoiding zero
1176*817466cbSJens Wiklander  * digits in the representation as in [3]. We modify the method further by
1177*817466cbSJens Wiklander  * requiring that all K_i be odd, which has the small cost that our
1178*817466cbSJens Wiklander  * representation uses one more K_i, due to carries.
1179*817466cbSJens Wiklander  *
1180*817466cbSJens Wiklander  * Also, for the sake of compactness, only the seven low-order bits of x[i]
1181*817466cbSJens Wiklander  * are used to represent K_i, and the msb of x[i] encodes the the sign (s_i in
1182*817466cbSJens Wiklander  * the paper): it is set if and only if if s_i == -1;
1183*817466cbSJens Wiklander  *
1184*817466cbSJens Wiklander  * Calling conventions:
1185*817466cbSJens Wiklander  * - x is an array of size d + 1
1186*817466cbSJens Wiklander  * - w is the size, ie number of teeth, of the comb, and must be between
1187*817466cbSJens Wiklander  *   2 and 7 (in practice, between 2 and MBEDTLS_ECP_WINDOW_SIZE)
1188*817466cbSJens Wiklander  * - m is the MPI, expected to be odd and such that bitlength(m) <= w * d
1189*817466cbSJens Wiklander  *   (the result will be incorrect if these assumptions are not satisfied)
1190*817466cbSJens Wiklander  */
1191*817466cbSJens Wiklander static void ecp_comb_fixed( unsigned char x[], size_t d,
1192*817466cbSJens Wiklander                             unsigned char w, const mbedtls_mpi *m )
1193*817466cbSJens Wiklander {
1194*817466cbSJens Wiklander     size_t i, j;
1195*817466cbSJens Wiklander     unsigned char c, cc, adjust;
1196*817466cbSJens Wiklander 
1197*817466cbSJens Wiklander     memset( x, 0, d+1 );
1198*817466cbSJens Wiklander 
1199*817466cbSJens Wiklander     /* First get the classical comb values (except for x_d = 0) */
1200*817466cbSJens Wiklander     for( i = 0; i < d; i++ )
1201*817466cbSJens Wiklander         for( j = 0; j < w; j++ )
1202*817466cbSJens Wiklander             x[i] |= mbedtls_mpi_get_bit( m, i + d * j ) << j;
1203*817466cbSJens Wiklander 
1204*817466cbSJens Wiklander     /* Now make sure x_1 .. x_d are odd */
1205*817466cbSJens Wiklander     c = 0;
1206*817466cbSJens Wiklander     for( i = 1; i <= d; i++ )
1207*817466cbSJens Wiklander     {
1208*817466cbSJens Wiklander         /* Add carry and update it */
1209*817466cbSJens Wiklander         cc   = x[i] & c;
1210*817466cbSJens Wiklander         x[i] = x[i] ^ c;
1211*817466cbSJens Wiklander         c = cc;
1212*817466cbSJens Wiklander 
1213*817466cbSJens Wiklander         /* Adjust if needed, avoiding branches */
1214*817466cbSJens Wiklander         adjust = 1 - ( x[i] & 0x01 );
1215*817466cbSJens Wiklander         c   |= x[i] & ( x[i-1] * adjust );
1216*817466cbSJens Wiklander         x[i] = x[i] ^ ( x[i-1] * adjust );
1217*817466cbSJens Wiklander         x[i-1] |= adjust << 7;
1218*817466cbSJens Wiklander     }
1219*817466cbSJens Wiklander }
1220*817466cbSJens Wiklander 
1221*817466cbSJens Wiklander /*
1222*817466cbSJens Wiklander  * Precompute points for the comb method
1223*817466cbSJens Wiklander  *
1224*817466cbSJens Wiklander  * If i = i_{w-1} ... i_1 is the binary representation of i, then
1225*817466cbSJens Wiklander  * T[i] = i_{w-1} 2^{(w-1)d} P + ... + i_1 2^d P + P
1226*817466cbSJens Wiklander  *
1227*817466cbSJens Wiklander  * T must be able to hold 2^{w - 1} elements
1228*817466cbSJens Wiklander  *
1229*817466cbSJens Wiklander  * Cost: d(w-1) D + (2^{w-1} - 1) A + 1 N(w-1) + 1 N(2^{w-1} - 1)
1230*817466cbSJens Wiklander  */
1231*817466cbSJens Wiklander static int ecp_precompute_comb( const mbedtls_ecp_group *grp,
1232*817466cbSJens Wiklander                                 mbedtls_ecp_point T[], const mbedtls_ecp_point *P,
1233*817466cbSJens Wiklander                                 unsigned char w, size_t d )
1234*817466cbSJens Wiklander {
1235*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1236*817466cbSJens Wiklander     unsigned char i, k;
1237*817466cbSJens Wiklander     size_t j;
1238*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point *cur, *TT[COMB_MAX_PRE - 1];
1239*817466cbSJens Wiklander 
1240*817466cbSJens Wiklander     /*
1241*817466cbSJens Wiklander      * Set T[0] = P and
1242*817466cbSJens Wiklander      * T[2^{l-1}] = 2^{dl} P for l = 1 .. w-1 (this is not the final value)
1243*817466cbSJens Wiklander      */
1244*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_copy( &T[0], P ) );
1245*817466cbSJens Wiklander 
1246*817466cbSJens Wiklander     k = 0;
1247*817466cbSJens Wiklander     for( i = 1; i < ( 1U << ( w - 1 ) ); i <<= 1 )
1248*817466cbSJens Wiklander     {
1249*817466cbSJens Wiklander         cur = T + i;
1250*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_copy( cur, T + ( i >> 1 ) ) );
1251*817466cbSJens Wiklander         for( j = 0; j < d; j++ )
1252*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_double_jac( grp, cur, cur ) );
1253*817466cbSJens Wiklander 
1254*817466cbSJens Wiklander         TT[k++] = cur;
1255*817466cbSJens Wiklander     }
1256*817466cbSJens Wiklander 
1257*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_normalize_jac_many( grp, TT, k ) );
1258*817466cbSJens Wiklander 
1259*817466cbSJens Wiklander     /*
1260*817466cbSJens Wiklander      * Compute the remaining ones using the minimal number of additions
1261*817466cbSJens Wiklander      * Be careful to update T[2^l] only after using it!
1262*817466cbSJens Wiklander      */
1263*817466cbSJens Wiklander     k = 0;
1264*817466cbSJens Wiklander     for( i = 1; i < ( 1U << ( w - 1 ) ); i <<= 1 )
1265*817466cbSJens Wiklander     {
1266*817466cbSJens Wiklander         j = i;
1267*817466cbSJens Wiklander         while( j-- )
1268*817466cbSJens Wiklander         {
1269*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_add_mixed( grp, &T[i + j], &T[j], &T[i] ) );
1270*817466cbSJens Wiklander             TT[k++] = &T[i + j];
1271*817466cbSJens Wiklander         }
1272*817466cbSJens Wiklander     }
1273*817466cbSJens Wiklander 
1274*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_normalize_jac_many( grp, TT, k ) );
1275*817466cbSJens Wiklander 
1276*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1277*817466cbSJens Wiklander 
1278*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1279*817466cbSJens Wiklander }
1280*817466cbSJens Wiklander 
1281*817466cbSJens Wiklander /*
1282*817466cbSJens Wiklander  * Select precomputed point: R = sign(i) * T[ abs(i) / 2 ]
1283*817466cbSJens Wiklander  */
1284*817466cbSJens Wiklander static int ecp_select_comb( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *R,
1285*817466cbSJens Wiklander                             const mbedtls_ecp_point T[], unsigned char t_len,
1286*817466cbSJens Wiklander                             unsigned char i )
1287*817466cbSJens Wiklander {
1288*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1289*817466cbSJens Wiklander     unsigned char ii, j;
1290*817466cbSJens Wiklander 
1291*817466cbSJens Wiklander     /* Ignore the "sign" bit and scale down */
1292*817466cbSJens Wiklander     ii =  ( i & 0x7Fu ) >> 1;
1293*817466cbSJens Wiklander 
1294*817466cbSJens Wiklander     /* Read the whole table to thwart cache-based timing attacks */
1295*817466cbSJens Wiklander     for( j = 0; j < t_len; j++ )
1296*817466cbSJens Wiklander     {
1297*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_safe_cond_assign( &R->X, &T[j].X, j == ii ) );
1298*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_safe_cond_assign( &R->Y, &T[j].Y, j == ii ) );
1299*817466cbSJens Wiklander     }
1300*817466cbSJens Wiklander 
1301*817466cbSJens Wiklander     /* Safely invert result if i is "negative" */
1302*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_safe_invert_jac( grp, R, i >> 7 ) );
1303*817466cbSJens Wiklander 
1304*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1305*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1306*817466cbSJens Wiklander }
1307*817466cbSJens Wiklander 
1308*817466cbSJens Wiklander /*
1309*817466cbSJens Wiklander  * Core multiplication algorithm for the (modified) comb method.
1310*817466cbSJens Wiklander  * This part is actually common with the basic comb method (GECC 3.44)
1311*817466cbSJens Wiklander  *
1312*817466cbSJens Wiklander  * Cost: d A + d D + 1 R
1313*817466cbSJens Wiklander  */
1314*817466cbSJens Wiklander static int ecp_mul_comb_core( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *R,
1315*817466cbSJens Wiklander                               const mbedtls_ecp_point T[], unsigned char t_len,
1316*817466cbSJens Wiklander                               const unsigned char x[], size_t d,
1317*817466cbSJens Wiklander                               int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
1318*817466cbSJens Wiklander                               void *p_rng )
1319*817466cbSJens Wiklander {
1320*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1321*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point Txi;
1322*817466cbSJens Wiklander     size_t i;
1323*817466cbSJens Wiklander 
1324*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_init( &Txi );
1325*817466cbSJens Wiklander 
1326*817466cbSJens Wiklander     /* Start with a non-zero point and randomize its coordinates */
1327*817466cbSJens Wiklander     i = d;
1328*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_select_comb( grp, R, T, t_len, x[i] ) );
1329*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &R->Z, 1 ) );
1330*817466cbSJens Wiklander     if( f_rng != 0 )
1331*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_randomize_jac( grp, R, f_rng, p_rng ) );
1332*817466cbSJens Wiklander 
1333*817466cbSJens Wiklander     while( i-- != 0 )
1334*817466cbSJens Wiklander     {
1335*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_double_jac( grp, R, R ) );
1336*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_select_comb( grp, &Txi, T, t_len, x[i] ) );
1337*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_add_mixed( grp, R, R, &Txi ) );
1338*817466cbSJens Wiklander     }
1339*817466cbSJens Wiklander 
1340*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1341*817466cbSJens Wiklander 
1342*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &Txi );
1343*817466cbSJens Wiklander 
1344*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1345*817466cbSJens Wiklander }
1346*817466cbSJens Wiklander 
1347*817466cbSJens Wiklander /*
1348*817466cbSJens Wiklander  * Multiplication using the comb method,
1349*817466cbSJens Wiklander  * for curves in short Weierstrass form
1350*817466cbSJens Wiklander  */
1351*817466cbSJens Wiklander static int ecp_mul_comb( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *R,
1352*817466cbSJens Wiklander                          const mbedtls_mpi *m, const mbedtls_ecp_point *P,
1353*817466cbSJens Wiklander                          int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
1354*817466cbSJens Wiklander                          void *p_rng )
1355*817466cbSJens Wiklander {
1356*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1357*817466cbSJens Wiklander     unsigned char w, m_is_odd, p_eq_g, pre_len, i;
1358*817466cbSJens Wiklander     size_t d;
1359*817466cbSJens Wiklander     unsigned char k[COMB_MAX_D + 1];
1360*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point *T;
1361*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi M, mm;
1362*817466cbSJens Wiklander 
1363*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &M );
1364*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &mm );
1365*817466cbSJens Wiklander 
1366*817466cbSJens Wiklander     /* we need N to be odd to trnaform m in an odd number, check now */
1367*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_get_bit( &grp->N, 0 ) != 1 )
1368*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
1369*817466cbSJens Wiklander 
1370*817466cbSJens Wiklander     /*
1371*817466cbSJens Wiklander      * Minimize the number of multiplications, that is minimize
1372*817466cbSJens Wiklander      * 10 * d * w + 18 * 2^(w-1) + 11 * d + 7 * w, with d = ceil( nbits / w )
1373*817466cbSJens Wiklander      * (see costs of the various parts, with 1S = 1M)
1374*817466cbSJens Wiklander      */
1375*817466cbSJens Wiklander     w = grp->nbits >= 384 ? 5 : 4;
1376*817466cbSJens Wiklander 
1377*817466cbSJens Wiklander     /*
1378*817466cbSJens Wiklander      * If P == G, pre-compute a bit more, since this may be re-used later.
1379*817466cbSJens Wiklander      * Just adding one avoids upping the cost of the first mul too much,
1380*817466cbSJens Wiklander      * and the memory cost too.
1381*817466cbSJens Wiklander      */
1382*817466cbSJens Wiklander #if MBEDTLS_ECP_FIXED_POINT_OPTIM == 1
1383*817466cbSJens Wiklander     p_eq_g = ( mbedtls_mpi_cmp_mpi( &P->Y, &grp->G.Y ) == 0 &&
1384*817466cbSJens Wiklander                mbedtls_mpi_cmp_mpi( &P->X, &grp->G.X ) == 0 );
1385*817466cbSJens Wiklander     if( p_eq_g )
1386*817466cbSJens Wiklander         w++;
1387*817466cbSJens Wiklander #else
1388*817466cbSJens Wiklander     p_eq_g = 0;
1389*817466cbSJens Wiklander #endif
1390*817466cbSJens Wiklander 
1391*817466cbSJens Wiklander     /*
1392*817466cbSJens Wiklander      * Make sure w is within bounds.
1393*817466cbSJens Wiklander      * (The last test is useful only for very small curves in the test suite.)
1394*817466cbSJens Wiklander      */
1395*817466cbSJens Wiklander     if( w > MBEDTLS_ECP_WINDOW_SIZE )
1396*817466cbSJens Wiklander         w = MBEDTLS_ECP_WINDOW_SIZE;
1397*817466cbSJens Wiklander     if( w >= grp->nbits )
1398*817466cbSJens Wiklander         w = 2;
1399*817466cbSJens Wiklander 
1400*817466cbSJens Wiklander     /* Other sizes that depend on w */
1401*817466cbSJens Wiklander     pre_len = 1U << ( w - 1 );
1402*817466cbSJens Wiklander     d = ( grp->nbits + w - 1 ) / w;
1403*817466cbSJens Wiklander 
1404*817466cbSJens Wiklander     /*
1405*817466cbSJens Wiklander      * Prepare precomputed points: if P == G we want to
1406*817466cbSJens Wiklander      * use grp->T if already initialized, or initialize it.
1407*817466cbSJens Wiklander      */
1408*817466cbSJens Wiklander     T = p_eq_g ? grp->T : NULL;
1409*817466cbSJens Wiklander 
1410*817466cbSJens Wiklander     if( T == NULL )
1411*817466cbSJens Wiklander     {
1412*817466cbSJens Wiklander         T = mbedtls_calloc( pre_len, sizeof( mbedtls_ecp_point ) );
1413*817466cbSJens Wiklander         if( T == NULL )
1414*817466cbSJens Wiklander         {
1415*817466cbSJens Wiklander             ret = MBEDTLS_ERR_ECP_ALLOC_FAILED;
1416*817466cbSJens Wiklander             goto cleanup;
1417*817466cbSJens Wiklander         }
1418*817466cbSJens Wiklander 
1419*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_precompute_comb( grp, T, P, w, d ) );
1420*817466cbSJens Wiklander 
1421*817466cbSJens Wiklander         if( p_eq_g )
1422*817466cbSJens Wiklander         {
1423*817466cbSJens Wiklander             grp->T = T;
1424*817466cbSJens Wiklander             grp->T_size = pre_len;
1425*817466cbSJens Wiklander         }
1426*817466cbSJens Wiklander     }
1427*817466cbSJens Wiklander 
1428*817466cbSJens Wiklander     /*
1429*817466cbSJens Wiklander      * Make sure M is odd (M = m or M = N - m, since N is odd)
1430*817466cbSJens Wiklander      * using the fact that m * P = - (N - m) * P
1431*817466cbSJens Wiklander      */
1432*817466cbSJens Wiklander     m_is_odd = ( mbedtls_mpi_get_bit( m, 0 ) == 1 );
1433*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &M, m ) );
1434*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &mm, &grp->N, m ) );
1435*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_safe_cond_assign( &M, &mm, ! m_is_odd ) );
1436*817466cbSJens Wiklander 
1437*817466cbSJens Wiklander     /*
1438*817466cbSJens Wiklander      * Go for comb multiplication, R = M * P
1439*817466cbSJens Wiklander      */
1440*817466cbSJens Wiklander     ecp_comb_fixed( k, d, w, &M );
1441*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_mul_comb_core( grp, R, T, pre_len, k, d, f_rng, p_rng ) );
1442*817466cbSJens Wiklander 
1443*817466cbSJens Wiklander     /*
1444*817466cbSJens Wiklander      * Now get m * P from M * P and normalize it
1445*817466cbSJens Wiklander      */
1446*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_safe_invert_jac( grp, R, ! m_is_odd ) );
1447*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_normalize_jac( grp, R ) );
1448*817466cbSJens Wiklander 
1449*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1450*817466cbSJens Wiklander 
1451*817466cbSJens Wiklander     if( T != NULL && ! p_eq_g )
1452*817466cbSJens Wiklander     {
1453*817466cbSJens Wiklander         for( i = 0; i < pre_len; i++ )
1454*817466cbSJens Wiklander             mbedtls_ecp_point_free( &T[i] );
1455*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_free( T );
1456*817466cbSJens Wiklander     }
1457*817466cbSJens Wiklander 
1458*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &M );
1459*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &mm );
1460*817466cbSJens Wiklander 
1461*817466cbSJens Wiklander     if( ret != 0 )
1462*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_ecp_point_free( R );
1463*817466cbSJens Wiklander 
1464*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1465*817466cbSJens Wiklander }
1466*817466cbSJens Wiklander 
1467*817466cbSJens Wiklander #endif /* ECP_SHORTWEIERSTRASS */
1468*817466cbSJens Wiklander 
1469*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_MONTGOMERY)
1470*817466cbSJens Wiklander /*
1471*817466cbSJens Wiklander  * For Montgomery curves, we do all the internal arithmetic in projective
1472*817466cbSJens Wiklander  * coordinates. Import/export of points uses only the x coordinates, which is
1473*817466cbSJens Wiklander  * internaly represented as X / Z.
1474*817466cbSJens Wiklander  *
1475*817466cbSJens Wiklander  * For scalar multiplication, we'll use a Montgomery ladder.
1476*817466cbSJens Wiklander  */
1477*817466cbSJens Wiklander 
1478*817466cbSJens Wiklander /*
1479*817466cbSJens Wiklander  * Normalize Montgomery x/z coordinates: X = X/Z, Z = 1
1480*817466cbSJens Wiklander  * Cost: 1M + 1I
1481*817466cbSJens Wiklander  */
1482*817466cbSJens Wiklander static int ecp_normalize_mxz( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *P )
1483*817466cbSJens Wiklander {
1484*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1485*817466cbSJens Wiklander 
1486*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_NORMALIZE_MXZ_ALT)
1487*817466cbSJens Wiklander     if ( mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp ) )
1488*817466cbSJens Wiklander     {
1489*817466cbSJens Wiklander         return mbedtls_internal_ecp_normalize_mxz( grp, P );
1490*817466cbSJens Wiklander     }
1491*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_NORMALIZE_MXZ_ALT */
1492*817466cbSJens Wiklander 
1493*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_inv_mod( &P->Z, &P->Z, &grp->P ) );
1494*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &P->X, &P->X, &P->Z ) ); MOD_MUL( P->X );
1495*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &P->Z, 1 ) );
1496*817466cbSJens Wiklander 
1497*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1498*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1499*817466cbSJens Wiklander }
1500*817466cbSJens Wiklander 
1501*817466cbSJens Wiklander /*
1502*817466cbSJens Wiklander  * Randomize projective x/z coordinates:
1503*817466cbSJens Wiklander  * (X, Z) -> (l X, l Z) for random l
1504*817466cbSJens Wiklander  * This is sort of the reverse operation of ecp_normalize_mxz().
1505*817466cbSJens Wiklander  *
1506*817466cbSJens Wiklander  * This countermeasure was first suggested in [2].
1507*817466cbSJens Wiklander  * Cost: 2M
1508*817466cbSJens Wiklander  */
1509*817466cbSJens Wiklander static int ecp_randomize_mxz( const mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *P,
1510*817466cbSJens Wiklander                 int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t), void *p_rng )
1511*817466cbSJens Wiklander {
1512*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1513*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi l;
1514*817466cbSJens Wiklander     size_t p_size;
1515*817466cbSJens Wiklander     int count = 0;
1516*817466cbSJens Wiklander 
1517*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_RANDOMIZE_MXZ_ALT)
1518*817466cbSJens Wiklander     if ( mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp ) )
1519*817466cbSJens Wiklander     {
1520*817466cbSJens Wiklander         return mbedtls_internal_ecp_randomize_mxz( grp, P, f_rng, p_rng );
1521*817466cbSJens Wiklander     }
1522*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_RANDOMIZE_MXZ_ALT */
1523*817466cbSJens Wiklander 
1524*817466cbSJens Wiklander     p_size = ( grp->pbits + 7 ) / 8;
1525*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &l );
1526*817466cbSJens Wiklander 
1527*817466cbSJens Wiklander     /* Generate l such that 1 < l < p */
1528*817466cbSJens Wiklander     do
1529*817466cbSJens Wiklander     {
1530*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_fill_random( &l, p_size, f_rng, p_rng ) );
1531*817466cbSJens Wiklander 
1532*817466cbSJens Wiklander         while( mbedtls_mpi_cmp_mpi( &l, &grp->P ) >= 0 )
1533*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shift_r( &l, 1 ) );
1534*817466cbSJens Wiklander 
1535*817466cbSJens Wiklander         if( count++ > 10 )
1536*817466cbSJens Wiklander             return( MBEDTLS_ERR_ECP_RANDOM_FAILED );
1537*817466cbSJens Wiklander     }
1538*817466cbSJens Wiklander     while( mbedtls_mpi_cmp_int( &l, 1 ) <= 0 );
1539*817466cbSJens Wiklander 
1540*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &P->X, &P->X, &l ) ); MOD_MUL( P->X );
1541*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &P->Z, &P->Z, &l ) ); MOD_MUL( P->Z );
1542*817466cbSJens Wiklander 
1543*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1544*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &l );
1545*817466cbSJens Wiklander 
1546*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1547*817466cbSJens Wiklander }
1548*817466cbSJens Wiklander 
1549*817466cbSJens Wiklander /*
1550*817466cbSJens Wiklander  * Double-and-add: R = 2P, S = P + Q, with d = X(P - Q),
1551*817466cbSJens Wiklander  * for Montgomery curves in x/z coordinates.
1552*817466cbSJens Wiklander  *
1553*817466cbSJens Wiklander  * http://www.hyperelliptic.org/EFD/g1p/auto-code/montgom/xz/ladder/mladd-1987-m.op3
1554*817466cbSJens Wiklander  * with
1555*817466cbSJens Wiklander  * d =  X1
1556*817466cbSJens Wiklander  * P = (X2, Z2)
1557*817466cbSJens Wiklander  * Q = (X3, Z3)
1558*817466cbSJens Wiklander  * R = (X4, Z4)
1559*817466cbSJens Wiklander  * S = (X5, Z5)
1560*817466cbSJens Wiklander  * and eliminating temporary variables tO, ..., t4.
1561*817466cbSJens Wiklander  *
1562*817466cbSJens Wiklander  * Cost: 5M + 4S
1563*817466cbSJens Wiklander  */
1564*817466cbSJens Wiklander static int ecp_double_add_mxz( const mbedtls_ecp_group *grp,
1565*817466cbSJens Wiklander                                mbedtls_ecp_point *R, mbedtls_ecp_point *S,
1566*817466cbSJens Wiklander                                const mbedtls_ecp_point *P, const mbedtls_ecp_point *Q,
1567*817466cbSJens Wiklander                                const mbedtls_mpi *d )
1568*817466cbSJens Wiklander {
1569*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1570*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi A, AA, B, BB, E, C, D, DA, CB;
1571*817466cbSJens Wiklander 
1572*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DOUBLE_ADD_MXZ_ALT)
1573*817466cbSJens Wiklander     if ( mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp ) )
1574*817466cbSJens Wiklander     {
1575*817466cbSJens Wiklander         return mbedtls_internal_ecp_double_add_mxz( grp, R, S, P, Q, d );
1576*817466cbSJens Wiklander     }
1577*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_DOUBLE_ADD_MXZ_ALT */
1578*817466cbSJens Wiklander 
1579*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &A ); mbedtls_mpi_init( &AA ); mbedtls_mpi_init( &B );
1580*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &BB ); mbedtls_mpi_init( &E ); mbedtls_mpi_init( &C );
1581*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &D ); mbedtls_mpi_init( &DA ); mbedtls_mpi_init( &CB );
1582*817466cbSJens Wiklander 
1583*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( &A,    &P->X,   &P->Z ) ); MOD_ADD( A    );
1584*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &AA,   &A,      &A    ) ); MOD_MUL( AA   );
1585*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &B,    &P->X,   &P->Z ) ); MOD_SUB( B    );
1586*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &BB,   &B,      &B    ) ); MOD_MUL( BB   );
1587*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &E,    &AA,     &BB   ) ); MOD_SUB( E    );
1588*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( &C,    &Q->X,   &Q->Z ) ); MOD_ADD( C    );
1589*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &D,    &Q->X,   &Q->Z ) ); MOD_SUB( D    );
1590*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &DA,   &D,      &A    ) ); MOD_MUL( DA   );
1591*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &CB,   &C,      &B    ) ); MOD_MUL( CB   );
1592*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( &S->X, &DA,     &CB   ) ); MOD_MUL( S->X );
1593*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S->X, &S->X,   &S->X ) ); MOD_MUL( S->X );
1594*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &S->Z, &DA,     &CB   ) ); MOD_SUB( S->Z );
1595*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S->Z, &S->Z,   &S->Z ) ); MOD_MUL( S->Z );
1596*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &S->Z, d,       &S->Z ) ); MOD_MUL( S->Z );
1597*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &R->X, &AA,     &BB   ) ); MOD_MUL( R->X );
1598*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &R->Z, &grp->A, &E    ) ); MOD_MUL( R->Z );
1599*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( &R->Z, &BB,     &R->Z ) ); MOD_ADD( R->Z );
1600*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &R->Z, &E,      &R->Z ) ); MOD_MUL( R->Z );
1601*817466cbSJens Wiklander 
1602*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1603*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &A ); mbedtls_mpi_free( &AA ); mbedtls_mpi_free( &B );
1604*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &BB ); mbedtls_mpi_free( &E ); mbedtls_mpi_free( &C );
1605*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &D ); mbedtls_mpi_free( &DA ); mbedtls_mpi_free( &CB );
1606*817466cbSJens Wiklander 
1607*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1608*817466cbSJens Wiklander }
1609*817466cbSJens Wiklander 
1610*817466cbSJens Wiklander /*
1611*817466cbSJens Wiklander  * Multiplication with Montgomery ladder in x/z coordinates,
1612*817466cbSJens Wiklander  * for curves in Montgomery form
1613*817466cbSJens Wiklander  */
1614*817466cbSJens Wiklander static int ecp_mul_mxz( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *R,
1615*817466cbSJens Wiklander                         const mbedtls_mpi *m, const mbedtls_ecp_point *P,
1616*817466cbSJens Wiklander                         int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
1617*817466cbSJens Wiklander                         void *p_rng )
1618*817466cbSJens Wiklander {
1619*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1620*817466cbSJens Wiklander     size_t i;
1621*817466cbSJens Wiklander     unsigned char b;
1622*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point RP;
1623*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi PX;
1624*817466cbSJens Wiklander 
1625*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_init( &RP ); mbedtls_mpi_init( &PX );
1626*817466cbSJens Wiklander 
1627*817466cbSJens Wiklander     /* Save PX and read from P before writing to R, in case P == R */
1628*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_copy( &PX, &P->X ) );
1629*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_copy( &RP, P ) );
1630*817466cbSJens Wiklander 
1631*817466cbSJens Wiklander     /* Set R to zero in modified x/z coordinates */
1632*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &R->X, 1 ) );
1633*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &R->Z, 0 ) );
1634*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &R->Y );
1635*817466cbSJens Wiklander 
1636*817466cbSJens Wiklander     /* RP.X might be sligtly larger than P, so reduce it */
1637*817466cbSJens Wiklander     MOD_ADD( RP.X );
1638*817466cbSJens Wiklander 
1639*817466cbSJens Wiklander     /* Randomize coordinates of the starting point */
1640*817466cbSJens Wiklander     if( f_rng != NULL )
1641*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_randomize_mxz( grp, &RP, f_rng, p_rng ) );
1642*817466cbSJens Wiklander 
1643*817466cbSJens Wiklander     /* Loop invariant: R = result so far, RP = R + P */
1644*817466cbSJens Wiklander     i = mbedtls_mpi_bitlen( m ); /* one past the (zero-based) most significant bit */
1645*817466cbSJens Wiklander     while( i-- > 0 )
1646*817466cbSJens Wiklander     {
1647*817466cbSJens Wiklander         b = mbedtls_mpi_get_bit( m, i );
1648*817466cbSJens Wiklander         /*
1649*817466cbSJens Wiklander          *  if (b) R = 2R + P else R = 2R,
1650*817466cbSJens Wiklander          * which is:
1651*817466cbSJens Wiklander          *  if (b) double_add( RP, R, RP, R )
1652*817466cbSJens Wiklander          *  else   double_add( R, RP, R, RP )
1653*817466cbSJens Wiklander          * but using safe conditional swaps to avoid leaks
1654*817466cbSJens Wiklander          */
1655*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_safe_cond_swap( &R->X, &RP.X, b ) );
1656*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_safe_cond_swap( &R->Z, &RP.Z, b ) );
1657*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_double_add_mxz( grp, R, &RP, R, &RP, &PX ) );
1658*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_safe_cond_swap( &R->X, &RP.X, b ) );
1659*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_safe_cond_swap( &R->Z, &RP.Z, b ) );
1660*817466cbSJens Wiklander     }
1661*817466cbSJens Wiklander 
1662*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_normalize_mxz( grp, R ) );
1663*817466cbSJens Wiklander 
1664*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1665*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &RP ); mbedtls_mpi_free( &PX );
1666*817466cbSJens Wiklander 
1667*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1668*817466cbSJens Wiklander }
1669*817466cbSJens Wiklander 
1670*817466cbSJens Wiklander #endif /* ECP_MONTGOMERY */
1671*817466cbSJens Wiklander 
1672*817466cbSJens Wiklander /*
1673*817466cbSJens Wiklander  * Multiplication R = m * P
1674*817466cbSJens Wiklander  */
1675*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_mul( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *R,
1676*817466cbSJens Wiklander              const mbedtls_mpi *m, const mbedtls_ecp_point *P,
1677*817466cbSJens Wiklander              int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t), void *p_rng )
1678*817466cbSJens Wiklander {
1679*817466cbSJens Wiklander     int ret = MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA;
1680*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT)
1681*817466cbSJens Wiklander     char is_grp_capable = 0;
1682*817466cbSJens Wiklander #endif
1683*817466cbSJens Wiklander 
1684*817466cbSJens Wiklander     /* Common sanity checks */
1685*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_int( &P->Z, 1 ) != 0 )
1686*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
1687*817466cbSJens Wiklander 
1688*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_check_privkey( grp, m ) ) != 0 ||
1689*817466cbSJens Wiklander         ( ret = mbedtls_ecp_check_pubkey( grp, P ) ) != 0 )
1690*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
1691*817466cbSJens Wiklander 
1692*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT)
1693*817466cbSJens Wiklander     if ( is_grp_capable = mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp )  )
1694*817466cbSJens Wiklander     {
1695*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_internal_ecp_init( grp ) );
1696*817466cbSJens Wiklander     }
1697*817466cbSJens Wiklander 
1698*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT */
1699*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_MONTGOMERY)
1700*817466cbSJens Wiklander     if( ecp_get_type( grp ) == ECP_TYPE_MONTGOMERY )
1701*817466cbSJens Wiklander         ret = ecp_mul_mxz( grp, R, m, P, f_rng, p_rng );
1702*817466cbSJens Wiklander 
1703*817466cbSJens Wiklander #endif
1704*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_SHORTWEIERSTRASS)
1705*817466cbSJens Wiklander     if( ecp_get_type( grp ) == ECP_TYPE_SHORT_WEIERSTRASS )
1706*817466cbSJens Wiklander         ret = ecp_mul_comb( grp, R, m, P, f_rng, p_rng );
1707*817466cbSJens Wiklander 
1708*817466cbSJens Wiklander #endif
1709*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT)
1710*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1711*817466cbSJens Wiklander 
1712*817466cbSJens Wiklander     if ( is_grp_capable )
1713*817466cbSJens Wiklander     {
1714*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_internal_ecp_free( grp );
1715*817466cbSJens Wiklander     }
1716*817466cbSJens Wiklander 
1717*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT */
1718*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1719*817466cbSJens Wiklander }
1720*817466cbSJens Wiklander 
1721*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_SHORTWEIERSTRASS)
1722*817466cbSJens Wiklander /*
1723*817466cbSJens Wiklander  * Check that an affine point is valid as a public key,
1724*817466cbSJens Wiklander  * short weierstrass curves (SEC1 3.2.3.1)
1725*817466cbSJens Wiklander  */
1726*817466cbSJens Wiklander static int ecp_check_pubkey_sw( const mbedtls_ecp_group *grp, const mbedtls_ecp_point *pt )
1727*817466cbSJens Wiklander {
1728*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1729*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi YY, RHS;
1730*817466cbSJens Wiklander 
1731*817466cbSJens Wiklander     /* pt coordinates must be normalized for our checks */
1732*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_int( &pt->X, 0 ) < 0 ||
1733*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_int( &pt->Y, 0 ) < 0 ||
1734*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_mpi( &pt->X, &grp->P ) >= 0 ||
1735*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_mpi( &pt->Y, &grp->P ) >= 0 )
1736*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_INVALID_KEY );
1737*817466cbSJens Wiklander 
1738*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &YY ); mbedtls_mpi_init( &RHS );
1739*817466cbSJens Wiklander 
1740*817466cbSJens Wiklander     /*
1741*817466cbSJens Wiklander      * YY = Y^2
1742*817466cbSJens Wiklander      * RHS = X (X^2 + A) + B = X^3 + A X + B
1743*817466cbSJens Wiklander      */
1744*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &YY,  &pt->Y,   &pt->Y  ) );  MOD_MUL( YY  );
1745*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &RHS, &pt->X,   &pt->X  ) );  MOD_MUL( RHS );
1746*817466cbSJens Wiklander 
1747*817466cbSJens Wiklander     /* Special case for A = -3 */
1748*817466cbSJens Wiklander     if( grp->A.p == NULL )
1749*817466cbSJens Wiklander     {
1750*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_int( &RHS, &RHS, 3       ) );  MOD_SUB( RHS );
1751*817466cbSJens Wiklander     }
1752*817466cbSJens Wiklander     else
1753*817466cbSJens Wiklander     {
1754*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( &RHS, &RHS, &grp->A ) );  MOD_ADD( RHS );
1755*817466cbSJens Wiklander     }
1756*817466cbSJens Wiklander 
1757*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_mul_mpi( &RHS, &RHS,     &pt->X  ) );  MOD_MUL( RHS );
1758*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_add_mpi( &RHS, &RHS,     &grp->B ) );  MOD_ADD( RHS );
1759*817466cbSJens Wiklander 
1760*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_mpi( &YY, &RHS ) != 0 )
1761*817466cbSJens Wiklander         ret = MBEDTLS_ERR_ECP_INVALID_KEY;
1762*817466cbSJens Wiklander 
1763*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1764*817466cbSJens Wiklander 
1765*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &YY ); mbedtls_mpi_free( &RHS );
1766*817466cbSJens Wiklander 
1767*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1768*817466cbSJens Wiklander }
1769*817466cbSJens Wiklander #endif /* ECP_SHORTWEIERSTRASS */
1770*817466cbSJens Wiklander 
1771*817466cbSJens Wiklander /*
1772*817466cbSJens Wiklander  * R = m * P with shortcuts for m == 1 and m == -1
1773*817466cbSJens Wiklander  * NOT constant-time - ONLY for short Weierstrass!
1774*817466cbSJens Wiklander  */
1775*817466cbSJens Wiklander static int mbedtls_ecp_mul_shortcuts( mbedtls_ecp_group *grp,
1776*817466cbSJens Wiklander                                       mbedtls_ecp_point *R,
1777*817466cbSJens Wiklander                                       const mbedtls_mpi *m,
1778*817466cbSJens Wiklander                                       const mbedtls_ecp_point *P )
1779*817466cbSJens Wiklander {
1780*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1781*817466cbSJens Wiklander 
1782*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_int( m, 1 ) == 0 )
1783*817466cbSJens Wiklander     {
1784*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_copy( R, P ) );
1785*817466cbSJens Wiklander     }
1786*817466cbSJens Wiklander     else if( mbedtls_mpi_cmp_int( m, -1 ) == 0 )
1787*817466cbSJens Wiklander     {
1788*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_copy( R, P ) );
1789*817466cbSJens Wiklander         if( mbedtls_mpi_cmp_int( &R->Y, 0 ) != 0 )
1790*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_sub_mpi( &R->Y, &grp->P, &R->Y ) );
1791*817466cbSJens Wiklander     }
1792*817466cbSJens Wiklander     else
1793*817466cbSJens Wiklander     {
1794*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul( grp, R, m, P, NULL, NULL ) );
1795*817466cbSJens Wiklander     }
1796*817466cbSJens Wiklander 
1797*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1798*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1799*817466cbSJens Wiklander }
1800*817466cbSJens Wiklander 
1801*817466cbSJens Wiklander /*
1802*817466cbSJens Wiklander  * Linear combination
1803*817466cbSJens Wiklander  * NOT constant-time
1804*817466cbSJens Wiklander  */
1805*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_muladd( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_point *R,
1806*817466cbSJens Wiklander              const mbedtls_mpi *m, const mbedtls_ecp_point *P,
1807*817466cbSJens Wiklander              const mbedtls_mpi *n, const mbedtls_ecp_point *Q )
1808*817466cbSJens Wiklander {
1809*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1810*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point mP;
1811*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT)
1812*817466cbSJens Wiklander     char is_grp_capable = 0;
1813*817466cbSJens Wiklander #endif
1814*817466cbSJens Wiklander 
1815*817466cbSJens Wiklander     if( ecp_get_type( grp ) != ECP_TYPE_SHORT_WEIERSTRASS )
1816*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_FEATURE_UNAVAILABLE );
1817*817466cbSJens Wiklander 
1818*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_init( &mP );
1819*817466cbSJens Wiklander 
1820*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul_shortcuts( grp, &mP, m, P ) );
1821*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul_shortcuts( grp, R,   n, Q ) );
1822*817466cbSJens Wiklander 
1823*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT)
1824*817466cbSJens Wiklander     if (  is_grp_capable = mbedtls_internal_ecp_grp_capable( grp )  )
1825*817466cbSJens Wiklander     {
1826*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_internal_ecp_init( grp ) );
1827*817466cbSJens Wiklander     }
1828*817466cbSJens Wiklander 
1829*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT */
1830*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_add_mixed( grp, R, &mP, R ) );
1831*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( ecp_normalize_jac( grp, R ) );
1832*817466cbSJens Wiklander 
1833*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1834*817466cbSJens Wiklander 
1835*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT)
1836*817466cbSJens Wiklander     if ( is_grp_capable )
1837*817466cbSJens Wiklander     {
1838*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_internal_ecp_free( grp );
1839*817466cbSJens Wiklander     }
1840*817466cbSJens Wiklander 
1841*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_INTERNAL_ALT */
1842*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &mP );
1843*817466cbSJens Wiklander 
1844*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
1845*817466cbSJens Wiklander }
1846*817466cbSJens Wiklander 
1847*817466cbSJens Wiklander 
1848*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_MONTGOMERY)
1849*817466cbSJens Wiklander /*
1850*817466cbSJens Wiklander  * Check validity of a public key for Montgomery curves with x-only schemes
1851*817466cbSJens Wiklander  */
1852*817466cbSJens Wiklander static int ecp_check_pubkey_mx( const mbedtls_ecp_group *grp, const mbedtls_ecp_point *pt )
1853*817466cbSJens Wiklander {
1854*817466cbSJens Wiklander     /* [Curve25519 p. 5] Just check X is the correct number of bytes */
1855*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_size( &pt->X ) > ( grp->nbits + 7 ) / 8 )
1856*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_INVALID_KEY );
1857*817466cbSJens Wiklander 
1858*817466cbSJens Wiklander     return( 0 );
1859*817466cbSJens Wiklander }
1860*817466cbSJens Wiklander #endif /* ECP_MONTGOMERY */
1861*817466cbSJens Wiklander 
1862*817466cbSJens Wiklander /*
1863*817466cbSJens Wiklander  * Check that a point is valid as a public key
1864*817466cbSJens Wiklander  */
1865*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_check_pubkey( const mbedtls_ecp_group *grp, const mbedtls_ecp_point *pt )
1866*817466cbSJens Wiklander {
1867*817466cbSJens Wiklander     /* Must use affine coordinates */
1868*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_int( &pt->Z, 1 ) != 0 )
1869*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_INVALID_KEY );
1870*817466cbSJens Wiklander 
1871*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_MONTGOMERY)
1872*817466cbSJens Wiklander     if( ecp_get_type( grp ) == ECP_TYPE_MONTGOMERY )
1873*817466cbSJens Wiklander         return( ecp_check_pubkey_mx( grp, pt ) );
1874*817466cbSJens Wiklander #endif
1875*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_SHORTWEIERSTRASS)
1876*817466cbSJens Wiklander     if( ecp_get_type( grp ) == ECP_TYPE_SHORT_WEIERSTRASS )
1877*817466cbSJens Wiklander         return( ecp_check_pubkey_sw( grp, pt ) );
1878*817466cbSJens Wiklander #endif
1879*817466cbSJens Wiklander     return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
1880*817466cbSJens Wiklander }
1881*817466cbSJens Wiklander 
1882*817466cbSJens Wiklander /*
1883*817466cbSJens Wiklander  * Check that an mbedtls_mpi is valid as a private key
1884*817466cbSJens Wiklander  */
1885*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_check_privkey( const mbedtls_ecp_group *grp, const mbedtls_mpi *d )
1886*817466cbSJens Wiklander {
1887*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_MONTGOMERY)
1888*817466cbSJens Wiklander     if( ecp_get_type( grp ) == ECP_TYPE_MONTGOMERY )
1889*817466cbSJens Wiklander     {
1890*817466cbSJens Wiklander         /* see [Curve25519] page 5 */
1891*817466cbSJens Wiklander         if( mbedtls_mpi_get_bit( d, 0 ) != 0 ||
1892*817466cbSJens Wiklander             mbedtls_mpi_get_bit( d, 1 ) != 0 ||
1893*817466cbSJens Wiklander             mbedtls_mpi_get_bit( d, 2 ) != 0 ||
1894*817466cbSJens Wiklander             mbedtls_mpi_bitlen( d ) - 1 != grp->nbits ) /* mbedtls_mpi_bitlen is one-based! */
1895*817466cbSJens Wiklander             return( MBEDTLS_ERR_ECP_INVALID_KEY );
1896*817466cbSJens Wiklander         else
1897*817466cbSJens Wiklander             return( 0 );
1898*817466cbSJens Wiklander     }
1899*817466cbSJens Wiklander #endif /* ECP_MONTGOMERY */
1900*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_SHORTWEIERSTRASS)
1901*817466cbSJens Wiklander     if( ecp_get_type( grp ) == ECP_TYPE_SHORT_WEIERSTRASS )
1902*817466cbSJens Wiklander     {
1903*817466cbSJens Wiklander         /* see SEC1 3.2 */
1904*817466cbSJens Wiklander         if( mbedtls_mpi_cmp_int( d, 1 ) < 0 ||
1905*817466cbSJens Wiklander             mbedtls_mpi_cmp_mpi( d, &grp->N ) >= 0 )
1906*817466cbSJens Wiklander             return( MBEDTLS_ERR_ECP_INVALID_KEY );
1907*817466cbSJens Wiklander         else
1908*817466cbSJens Wiklander             return( 0 );
1909*817466cbSJens Wiklander     }
1910*817466cbSJens Wiklander #endif /* ECP_SHORTWEIERSTRASS */
1911*817466cbSJens Wiklander 
1912*817466cbSJens Wiklander     return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
1913*817466cbSJens Wiklander }
1914*817466cbSJens Wiklander 
1915*817466cbSJens Wiklander /*
1916*817466cbSJens Wiklander  * Generate a keypair with configurable base point
1917*817466cbSJens Wiklander  */
1918*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_gen_keypair_base( mbedtls_ecp_group *grp,
1919*817466cbSJens Wiklander                      const mbedtls_ecp_point *G,
1920*817466cbSJens Wiklander                      mbedtls_mpi *d, mbedtls_ecp_point *Q,
1921*817466cbSJens Wiklander                      int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
1922*817466cbSJens Wiklander                      void *p_rng )
1923*817466cbSJens Wiklander {
1924*817466cbSJens Wiklander     int ret;
1925*817466cbSJens Wiklander     size_t n_size = ( grp->nbits + 7 ) / 8;
1926*817466cbSJens Wiklander 
1927*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_MONTGOMERY)
1928*817466cbSJens Wiklander     if( ecp_get_type( grp ) == ECP_TYPE_MONTGOMERY )
1929*817466cbSJens Wiklander     {
1930*817466cbSJens Wiklander         /* [M225] page 5 */
1931*817466cbSJens Wiklander         size_t b;
1932*817466cbSJens Wiklander 
1933*817466cbSJens Wiklander         do {
1934*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_fill_random( d, n_size, f_rng, p_rng ) );
1935*817466cbSJens Wiklander         } while( mbedtls_mpi_bitlen( d ) == 0);
1936*817466cbSJens Wiklander 
1937*817466cbSJens Wiklander         /* Make sure the most significant bit is nbits */
1938*817466cbSJens Wiklander         b = mbedtls_mpi_bitlen( d ) - 1; /* mbedtls_mpi_bitlen is one-based */
1939*817466cbSJens Wiklander         if( b > grp->nbits )
1940*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shift_r( d, b - grp->nbits ) );
1941*817466cbSJens Wiklander         else
1942*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_set_bit( d, grp->nbits, 1 ) );
1943*817466cbSJens Wiklander 
1944*817466cbSJens Wiklander         /* Make sure the last three bits are unset */
1945*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_set_bit( d, 0, 0 ) );
1946*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_set_bit( d, 1, 0 ) );
1947*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_set_bit( d, 2, 0 ) );
1948*817466cbSJens Wiklander     }
1949*817466cbSJens Wiklander     else
1950*817466cbSJens Wiklander #endif /* ECP_MONTGOMERY */
1951*817466cbSJens Wiklander #if defined(ECP_SHORTWEIERSTRASS)
1952*817466cbSJens Wiklander     if( ecp_get_type( grp ) == ECP_TYPE_SHORT_WEIERSTRASS )
1953*817466cbSJens Wiklander     {
1954*817466cbSJens Wiklander         /* SEC1 3.2.1: Generate d such that 1 <= n < N */
1955*817466cbSJens Wiklander         int count = 0;
1956*817466cbSJens Wiklander         unsigned char rnd[MBEDTLS_ECP_MAX_BYTES];
1957*817466cbSJens Wiklander 
1958*817466cbSJens Wiklander         /*
1959*817466cbSJens Wiklander          * Match the procedure given in RFC 6979 (deterministic ECDSA):
1960*817466cbSJens Wiklander          * - use the same byte ordering;
1961*817466cbSJens Wiklander          * - keep the leftmost nbits bits of the generated octet string;
1962*817466cbSJens Wiklander          * - try until result is in the desired range.
1963*817466cbSJens Wiklander          * This also avoids any biais, which is especially important for ECDSA.
1964*817466cbSJens Wiklander          */
1965*817466cbSJens Wiklander         do
1966*817466cbSJens Wiklander         {
1967*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( f_rng( p_rng, rnd, n_size ) );
1968*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_read_binary( d, rnd, n_size ) );
1969*817466cbSJens Wiklander             MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_shift_r( d, 8 * n_size - grp->nbits ) );
1970*817466cbSJens Wiklander 
1971*817466cbSJens Wiklander             /*
1972*817466cbSJens Wiklander              * Each try has at worst a probability 1/2 of failing (the msb has
1973*817466cbSJens Wiklander              * a probability 1/2 of being 0, and then the result will be < N),
1974*817466cbSJens Wiklander              * so after 30 tries failure probability is a most 2**(-30).
1975*817466cbSJens Wiklander              *
1976*817466cbSJens Wiklander              * For most curves, 1 try is enough with overwhelming probability,
1977*817466cbSJens Wiklander              * since N starts with a lot of 1s in binary, but some curves
1978*817466cbSJens Wiklander              * such as secp224k1 are actually very close to the worst case.
1979*817466cbSJens Wiklander              */
1980*817466cbSJens Wiklander             if( ++count > 30 )
1981*817466cbSJens Wiklander                 return( MBEDTLS_ERR_ECP_RANDOM_FAILED );
1982*817466cbSJens Wiklander         }
1983*817466cbSJens Wiklander         while( mbedtls_mpi_cmp_int( d, 1 ) < 0 ||
1984*817466cbSJens Wiklander                mbedtls_mpi_cmp_mpi( d, &grp->N ) >= 0 );
1985*817466cbSJens Wiklander     }
1986*817466cbSJens Wiklander     else
1987*817466cbSJens Wiklander #endif /* ECP_SHORTWEIERSTRASS */
1988*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
1989*817466cbSJens Wiklander 
1990*817466cbSJens Wiklander cleanup:
1991*817466cbSJens Wiklander     if( ret != 0 )
1992*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
1993*817466cbSJens Wiklander 
1994*817466cbSJens Wiklander     return( mbedtls_ecp_mul( grp, Q, d, G, f_rng, p_rng ) );
1995*817466cbSJens Wiklander }
1996*817466cbSJens Wiklander 
1997*817466cbSJens Wiklander /*
1998*817466cbSJens Wiklander  * Generate key pair, wrapper for conventional base point
1999*817466cbSJens Wiklander  */
2000*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_gen_keypair( mbedtls_ecp_group *grp,
2001*817466cbSJens Wiklander                              mbedtls_mpi *d, mbedtls_ecp_point *Q,
2002*817466cbSJens Wiklander                              int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
2003*817466cbSJens Wiklander                              void *p_rng )
2004*817466cbSJens Wiklander {
2005*817466cbSJens Wiklander     return( mbedtls_ecp_gen_keypair_base( grp, &grp->G, d, Q, f_rng, p_rng ) );
2006*817466cbSJens Wiklander }
2007*817466cbSJens Wiklander 
2008*817466cbSJens Wiklander /*
2009*817466cbSJens Wiklander  * Generate a keypair, prettier wrapper
2010*817466cbSJens Wiklander  */
2011*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_gen_key( mbedtls_ecp_group_id grp_id, mbedtls_ecp_keypair *key,
2012*817466cbSJens Wiklander                 int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t), void *p_rng )
2013*817466cbSJens Wiklander {
2014*817466cbSJens Wiklander     int ret;
2015*817466cbSJens Wiklander 
2016*817466cbSJens Wiklander     if( ( ret = mbedtls_ecp_group_load( &key->grp, grp_id ) ) != 0 )
2017*817466cbSJens Wiklander         return( ret );
2018*817466cbSJens Wiklander 
2019*817466cbSJens Wiklander     return( mbedtls_ecp_gen_keypair( &key->grp, &key->d, &key->Q, f_rng, p_rng ) );
2020*817466cbSJens Wiklander }
2021*817466cbSJens Wiklander 
2022*817466cbSJens Wiklander /*
2023*817466cbSJens Wiklander  * Check a public-private key pair
2024*817466cbSJens Wiklander  */
2025*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_check_pub_priv( const mbedtls_ecp_keypair *pub, const mbedtls_ecp_keypair *prv )
2026*817466cbSJens Wiklander {
2027*817466cbSJens Wiklander     int ret;
2028*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point Q;
2029*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group grp;
2030*817466cbSJens Wiklander 
2031*817466cbSJens Wiklander     if( pub->grp.id == MBEDTLS_ECP_DP_NONE ||
2032*817466cbSJens Wiklander         pub->grp.id != prv->grp.id ||
2033*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_mpi( &pub->Q.X, &prv->Q.X ) ||
2034*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_mpi( &pub->Q.Y, &prv->Q.Y ) ||
2035*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_mpi( &pub->Q.Z, &prv->Q.Z ) )
2036*817466cbSJens Wiklander     {
2037*817466cbSJens Wiklander         return( MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA );
2038*817466cbSJens Wiklander     }
2039*817466cbSJens Wiklander 
2040*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_init( &Q );
2041*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group_init( &grp );
2042*817466cbSJens Wiklander 
2043*817466cbSJens Wiklander     /* mbedtls_ecp_mul() needs a non-const group... */
2044*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group_copy( &grp, &prv->grp );
2045*817466cbSJens Wiklander 
2046*817466cbSJens Wiklander     /* Also checks d is valid */
2047*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul( &grp, &Q, &prv->d, &prv->grp.G, NULL, NULL ) );
2048*817466cbSJens Wiklander 
2049*817466cbSJens Wiklander     if( mbedtls_mpi_cmp_mpi( &Q.X, &prv->Q.X ) ||
2050*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_mpi( &Q.Y, &prv->Q.Y ) ||
2051*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_mpi_cmp_mpi( &Q.Z, &prv->Q.Z ) )
2052*817466cbSJens Wiklander     {
2053*817466cbSJens Wiklander         ret = MBEDTLS_ERR_ECP_BAD_INPUT_DATA;
2054*817466cbSJens Wiklander         goto cleanup;
2055*817466cbSJens Wiklander     }
2056*817466cbSJens Wiklander 
2057*817466cbSJens Wiklander cleanup:
2058*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &Q );
2059*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group_free( &grp );
2060*817466cbSJens Wiklander 
2061*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
2062*817466cbSJens Wiklander }
2063*817466cbSJens Wiklander 
2064*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_SELF_TEST)
2065*817466cbSJens Wiklander 
2066*817466cbSJens Wiklander /*
2067*817466cbSJens Wiklander  * Checkup routine
2068*817466cbSJens Wiklander  */
2069*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_ecp_self_test( int verbose )
2070*817466cbSJens Wiklander {
2071*817466cbSJens Wiklander     int ret;
2072*817466cbSJens Wiklander     size_t i;
2073*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group grp;
2074*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point R, P;
2075*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi m;
2076*817466cbSJens Wiklander     unsigned long add_c_prev, dbl_c_prev, mul_c_prev;
2077*817466cbSJens Wiklander     /* exponents especially adapted for secp192r1 */
2078*817466cbSJens Wiklander     const char *exponents[] =
2079*817466cbSJens Wiklander     {
2080*817466cbSJens Wiklander         "000000000000000000000000000000000000000000000001", /* one */
2081*817466cbSJens Wiklander         "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF99DEF836146BC9B1B4D22830", /* N - 1 */
2082*817466cbSJens Wiklander         "5EA6F389A38B8BC81E767753B15AA5569E1782E30ABE7D25", /* random */
2083*817466cbSJens Wiklander         "400000000000000000000000000000000000000000000000", /* one and zeros */
2084*817466cbSJens Wiklander         "7FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF", /* all ones */
2085*817466cbSJens Wiklander         "555555555555555555555555555555555555555555555555", /* 101010... */
2086*817466cbSJens Wiklander     };
2087*817466cbSJens Wiklander 
2088*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group_init( &grp );
2089*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_init( &R );
2090*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_init( &P );
2091*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_init( &m );
2092*817466cbSJens Wiklander 
2093*817466cbSJens Wiklander     /* Use secp192r1 if available, or any available curve */
2094*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_ECP_DP_SECP192R1_ENABLED)
2095*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_group_load( &grp, MBEDTLS_ECP_DP_SECP192R1 ) );
2096*817466cbSJens Wiklander #else
2097*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_group_load( &grp, mbedtls_ecp_curve_list()->grp_id ) );
2098*817466cbSJens Wiklander #endif
2099*817466cbSJens Wiklander 
2100*817466cbSJens Wiklander     if( verbose != 0 )
2101*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_printf( "  ECP test #1 (constant op_count, base point G): " );
2102*817466cbSJens Wiklander 
2103*817466cbSJens Wiklander     /* Do a dummy multiplication first to trigger precomputation */
2104*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_lset( &m, 2 ) );
2105*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul( &grp, &P, &m, &grp.G, NULL, NULL ) );
2106*817466cbSJens Wiklander 
2107*817466cbSJens Wiklander     add_count = 0;
2108*817466cbSJens Wiklander     dbl_count = 0;
2109*817466cbSJens Wiklander     mul_count = 0;
2110*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_read_string( &m, 16, exponents[0] ) );
2111*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul( &grp, &R, &m, &grp.G, NULL, NULL ) );
2112*817466cbSJens Wiklander 
2113*817466cbSJens Wiklander     for( i = 1; i < sizeof( exponents ) / sizeof( exponents[0] ); i++ )
2114*817466cbSJens Wiklander     {
2115*817466cbSJens Wiklander         add_c_prev = add_count;
2116*817466cbSJens Wiklander         dbl_c_prev = dbl_count;
2117*817466cbSJens Wiklander         mul_c_prev = mul_count;
2118*817466cbSJens Wiklander         add_count = 0;
2119*817466cbSJens Wiklander         dbl_count = 0;
2120*817466cbSJens Wiklander         mul_count = 0;
2121*817466cbSJens Wiklander 
2122*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_read_string( &m, 16, exponents[i] ) );
2123*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul( &grp, &R, &m, &grp.G, NULL, NULL ) );
2124*817466cbSJens Wiklander 
2125*817466cbSJens Wiklander         if( add_count != add_c_prev ||
2126*817466cbSJens Wiklander             dbl_count != dbl_c_prev ||
2127*817466cbSJens Wiklander             mul_count != mul_c_prev )
2128*817466cbSJens Wiklander         {
2129*817466cbSJens Wiklander             if( verbose != 0 )
2130*817466cbSJens Wiklander                 mbedtls_printf( "failed (%u)\n", (unsigned int) i );
2131*817466cbSJens Wiklander 
2132*817466cbSJens Wiklander             ret = 1;
2133*817466cbSJens Wiklander             goto cleanup;
2134*817466cbSJens Wiklander         }
2135*817466cbSJens Wiklander     }
2136*817466cbSJens Wiklander 
2137*817466cbSJens Wiklander     if( verbose != 0 )
2138*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_printf( "passed\n" );
2139*817466cbSJens Wiklander 
2140*817466cbSJens Wiklander     if( verbose != 0 )
2141*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_printf( "  ECP test #2 (constant op_count, other point): " );
2142*817466cbSJens Wiklander     /* We computed P = 2G last time, use it */
2143*817466cbSJens Wiklander 
2144*817466cbSJens Wiklander     add_count = 0;
2145*817466cbSJens Wiklander     dbl_count = 0;
2146*817466cbSJens Wiklander     mul_count = 0;
2147*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_read_string( &m, 16, exponents[0] ) );
2148*817466cbSJens Wiklander     MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul( &grp, &R, &m, &P, NULL, NULL ) );
2149*817466cbSJens Wiklander 
2150*817466cbSJens Wiklander     for( i = 1; i < sizeof( exponents ) / sizeof( exponents[0] ); i++ )
2151*817466cbSJens Wiklander     {
2152*817466cbSJens Wiklander         add_c_prev = add_count;
2153*817466cbSJens Wiklander         dbl_c_prev = dbl_count;
2154*817466cbSJens Wiklander         mul_c_prev = mul_count;
2155*817466cbSJens Wiklander         add_count = 0;
2156*817466cbSJens Wiklander         dbl_count = 0;
2157*817466cbSJens Wiklander         mul_count = 0;
2158*817466cbSJens Wiklander 
2159*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_mpi_read_string( &m, 16, exponents[i] ) );
2160*817466cbSJens Wiklander         MBEDTLS_MPI_CHK( mbedtls_ecp_mul( &grp, &R, &m, &P, NULL, NULL ) );
2161*817466cbSJens Wiklander 
2162*817466cbSJens Wiklander         if( add_count != add_c_prev ||
2163*817466cbSJens Wiklander             dbl_count != dbl_c_prev ||
2164*817466cbSJens Wiklander             mul_count != mul_c_prev )
2165*817466cbSJens Wiklander         {
2166*817466cbSJens Wiklander             if( verbose != 0 )
2167*817466cbSJens Wiklander                 mbedtls_printf( "failed (%u)\n", (unsigned int) i );
2168*817466cbSJens Wiklander 
2169*817466cbSJens Wiklander             ret = 1;
2170*817466cbSJens Wiklander             goto cleanup;
2171*817466cbSJens Wiklander         }
2172*817466cbSJens Wiklander     }
2173*817466cbSJens Wiklander 
2174*817466cbSJens Wiklander     if( verbose != 0 )
2175*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_printf( "passed\n" );
2176*817466cbSJens Wiklander 
2177*817466cbSJens Wiklander cleanup:
2178*817466cbSJens Wiklander 
2179*817466cbSJens Wiklander     if( ret < 0 && verbose != 0 )
2180*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_printf( "Unexpected error, return code = %08X\n", ret );
2181*817466cbSJens Wiklander 
2182*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_group_free( &grp );
2183*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &R );
2184*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_ecp_point_free( &P );
2185*817466cbSJens Wiklander     mbedtls_mpi_free( &m );
2186*817466cbSJens Wiklander 
2187*817466cbSJens Wiklander     if( verbose != 0 )
2188*817466cbSJens Wiklander         mbedtls_printf( "\n" );
2189*817466cbSJens Wiklander 
2190*817466cbSJens Wiklander     return( ret );
2191*817466cbSJens Wiklander }
2192*817466cbSJens Wiklander 
2193*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_SELF_TEST */
2194*817466cbSJens Wiklander 
2195*817466cbSJens Wiklander #endif /* !MBEDTLS_ECP_ALT */
2196*817466cbSJens Wiklander 
2197*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_ECP_C */
2198