Sebastian Kuschel reports that pfd_closing can be called for a socket
[u/mdw/putty] / sshbn.c
diff --git a/sshbn.c b/sshbn.c
index d404ed0..a5e0552 100644 (file)
--- a/sshbn.c
+++ b/sshbn.c
  */
 
 #include <stdio.h>
+#include <assert.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
+#include <limits.h>
 
 #include "misc.h"
 
+/*
+ * Usage notes:
+ *  * Do not call the DIVMOD_WORD macro with expressions such as array
+ *    subscripts, as some implementations object to this (see below).
+ *  * Note that none of the division methods below will cope if the
+ *    quotient won't fit into BIGNUM_INT_BITS. Callers should be careful
+ *    to avoid this case.
+ *    If this condition occurs, in the case of the x86 DIV instruction,
+ *    an overflow exception will occur, which (according to a correspondent)
+ *    will manifest on Windows as something like
+ *      0xC0000095: Integer overflow
+ *    The C variant won't give the right answer, either.
+ */
+
+#if defined __GNUC__ && defined __i386__
+typedef unsigned long BignumInt;
+typedef unsigned long long BignumDblInt;
+#define BIGNUM_INT_MASK  0xFFFFFFFFUL
+#define BIGNUM_TOP_BIT   0x80000000UL
+#define BIGNUM_INT_BITS  32
+#define MUL_WORD(w1, w2) ((BignumDblInt)w1 * w2)
+#define DIVMOD_WORD(q, r, hi, lo, w) \
+    __asm__("div %2" : \
+           "=d" (r), "=a" (q) : \
+           "r" (w), "d" (hi), "a" (lo))
+#elif defined _MSC_VER && defined _M_IX86
+typedef unsigned __int32 BignumInt;
+typedef unsigned __int64 BignumDblInt;
+#define BIGNUM_INT_MASK  0xFFFFFFFFUL
+#define BIGNUM_TOP_BIT   0x80000000UL
+#define BIGNUM_INT_BITS  32
+#define MUL_WORD(w1, w2) ((BignumDblInt)w1 * w2)
+/* Note: MASM interprets array subscripts in the macro arguments as
+ * assembler syntax, which gives the wrong answer. Don't supply them.
+ * <http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/bf1dw62z.aspx> */
+#define DIVMOD_WORD(q, r, hi, lo, w) do { \
+    __asm mov edx, hi \
+    __asm mov eax, lo \
+    __asm div w \
+    __asm mov r, edx \
+    __asm mov q, eax \
+} while(0)
+#elif defined _LP64
+/* 64-bit architectures can do 32x32->64 chunks at a time */
+typedef unsigned int BignumInt;
+typedef unsigned long BignumDblInt;
+#define BIGNUM_INT_MASK  0xFFFFFFFFU
+#define BIGNUM_TOP_BIT   0x80000000U
+#define BIGNUM_INT_BITS  32
+#define MUL_WORD(w1, w2) ((BignumDblInt)w1 * w2)
+#define DIVMOD_WORD(q, r, hi, lo, w) do { \
+    BignumDblInt n = (((BignumDblInt)hi) << BIGNUM_INT_BITS) | lo; \
+    q = n / w; \
+    r = n % w; \
+} while (0)
+#elif defined _LLP64
+/* 64-bit architectures in which unsigned long is 32 bits, not 64 */
+typedef unsigned long BignumInt;
+typedef unsigned long long BignumDblInt;
+#define BIGNUM_INT_MASK  0xFFFFFFFFUL
+#define BIGNUM_TOP_BIT   0x80000000UL
+#define BIGNUM_INT_BITS  32
+#define MUL_WORD(w1, w2) ((BignumDblInt)w1 * w2)
+#define DIVMOD_WORD(q, r, hi, lo, w) do { \
+    BignumDblInt n = (((BignumDblInt)hi) << BIGNUM_INT_BITS) | lo; \
+    q = n / w; \
+    r = n % w; \
+} while (0)
+#else
+/* Fallback for all other cases */
+typedef unsigned short BignumInt;
+typedef unsigned long BignumDblInt;
+#define BIGNUM_INT_MASK  0xFFFFU
+#define BIGNUM_TOP_BIT   0x8000U
+#define BIGNUM_INT_BITS  16
+#define MUL_WORD(w1, w2) ((BignumDblInt)w1 * w2)
+#define DIVMOD_WORD(q, r, hi, lo, w) do { \
+    BignumDblInt n = (((BignumDblInt)hi) << BIGNUM_INT_BITS) | lo; \
+    q = n / w; \
+    r = n % w; \
+} while (0)
+#endif
+
+#define BIGNUM_INT_BYTES (BIGNUM_INT_BITS / 8)
+
 #define BIGNUM_INTERNAL
-typedef unsigned short *Bignum;
+typedef BignumInt *Bignum;
 
 #include "ssh.h"
 
-unsigned short bnZero[1] = { 0 };
-unsigned short bnOne[2] = { 1, 1 };
+BignumInt bnZero[1] = { 0 };
+BignumInt bnOne[2] = { 1, 1 };
 
 /*
- * The Bignum format is an array of `unsigned short'. The first
+ * The Bignum format is an array of `BignumInt'. The first
  * element of the array counts the remaining elements. The
- * remaining elements express the actual number, base 2^16, _least_
+ * remaining elements express the actual number, base 2^BIGNUM_INT_BITS, _least_
  * significant digit first. (So it's trivial to extract the bit
  * with value 2^n for any n.)
  *
@@ -34,7 +121,11 @@ Bignum Zero = bnZero, One = bnOne;
 
 static Bignum newbn(int length)
 {
-    Bignum b = snewn(length + 1, unsigned short);
+    Bignum b;
+
+    assert(length >= 0 && length < INT_MAX / BIGNUM_INT_BITS);
+
+    b = snewn(length + 1, BignumInt);
     if (!b)
        abort();                       /* FIXME */
     memset(b, 0, (length + 1) * sizeof(*b));
@@ -50,7 +141,7 @@ void bn_restore_invariant(Bignum b)
 
 Bignum copybn(Bignum orig)
 {
-    Bignum b = snewn(orig[0] + 1, unsigned short);
+    Bignum b = snewn(orig[0] + 1, BignumInt);
     if (!b)
        abort();                       /* FIXME */
     memcpy(b, orig, (orig[0] + 1) * sizeof(*b));
@@ -62,57 +153,464 @@ void freebn(Bignum b)
     /*
      * Burn the evidence, just in case.
      */
-    memset(b, 0, sizeof(b[0]) * (b[0] + 1));
+    smemclr(b, sizeof(b[0]) * (b[0] + 1));
     sfree(b);
 }
 
 Bignum bn_power_2(int n)
 {
-    Bignum ret = newbn(n / 16 + 1);
+    Bignum ret;
+
+    assert(n >= 0);
+
+    ret = newbn(n / BIGNUM_INT_BITS + 1);
     bignum_set_bit(ret, n, 1);
     return ret;
 }
 
 /*
+ * Internal addition. Sets c = a - b, where 'a', 'b' and 'c' are all
+ * big-endian arrays of 'len' BignumInts. Returns a BignumInt carried
+ * off the top.
+ */
+static BignumInt internal_add(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
+                              BignumInt *c, int len)
+{
+    int i;
+    BignumDblInt carry = 0;
+
+    for (i = len-1; i >= 0; i--) {
+        carry += (BignumDblInt)a[i] + b[i];
+        c[i] = (BignumInt)carry;
+        carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
+    }
+
+    return (BignumInt)carry;
+}
+
+/*
+ * Internal subtraction. Sets c = a - b, where 'a', 'b' and 'c' are
+ * all big-endian arrays of 'len' BignumInts. Any borrow from the top
+ * is ignored.
+ */
+static void internal_sub(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
+                         BignumInt *c, int len)
+{
+    int i;
+    BignumDblInt carry = 1;
+
+    for (i = len-1; i >= 0; i--) {
+        carry += (BignumDblInt)a[i] + (b[i] ^ BIGNUM_INT_MASK);
+        c[i] = (BignumInt)carry;
+        carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
+    }
+}
+
+/*
  * Compute c = a * b.
  * Input is in the first len words of a and b.
  * Result is returned in the first 2*len words of c.
+ *
+ * 'scratch' must point to an array of BignumInt of size at least
+ * mul_compute_scratch(len). (This covers the needs of internal_mul
+ * and all its recursive calls to itself.)
  */
-static void internal_mul(unsigned short *a, unsigned short *b,
-                        unsigned short *c, int len)
+#define KARATSUBA_THRESHOLD 50
+static int mul_compute_scratch(int len)
+{
+    int ret = 0;
+    while (len > KARATSUBA_THRESHOLD) {
+        int toplen = len/2, botlen = len - toplen; /* botlen is the bigger */
+        int midlen = botlen + 1;
+        ret += 4*midlen;
+        len = midlen;
+    }
+    return ret;
+}
+static void internal_mul(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
+                        BignumInt *c, int len, BignumInt *scratch)
 {
-    int i, j;
-    unsigned long ai, t;
+    if (len > KARATSUBA_THRESHOLD) {
+        int i;
+
+        /*
+         * Karatsuba divide-and-conquer algorithm. Cut each input in
+         * half, so that it's expressed as two big 'digits' in a giant
+         * base D:
+         *
+         *   a = a_1 D + a_0
+         *   b = b_1 D + b_0
+         *
+         * Then the product is of course
+         *
+         *  ab = a_1 b_1 D^2 + (a_1 b_0 + a_0 b_1) D + a_0 b_0
+         *
+         * and we compute the three coefficients by recursively
+         * calling ourself to do half-length multiplications.
+         *
+         * The clever bit that makes this worth doing is that we only
+         * need _one_ half-length multiplication for the central
+         * coefficient rather than the two that it obviouly looks
+         * like, because we can use a single multiplication to compute
+         *
+         *   (a_1 + a_0) (b_1 + b_0) = a_1 b_1 + a_1 b_0 + a_0 b_1 + a_0 b_0
+         *
+         * and then we subtract the other two coefficients (a_1 b_1
+         * and a_0 b_0) which we were computing anyway.
+         *
+         * Hence we get to multiply two numbers of length N in about
+         * three times as much work as it takes to multiply numbers of
+         * length N/2, which is obviously better than the four times
+         * as much work it would take if we just did a long
+         * conventional multiply.
+         */
+
+        int toplen = len/2, botlen = len - toplen; /* botlen is the bigger */
+        int midlen = botlen + 1;
+        BignumDblInt carry;
+#ifdef KARA_DEBUG
+        int i;
+#endif
 
-    for (j = 0; j < 2 * len; j++)
-       c[j] = 0;
+        /*
+         * The coefficients a_1 b_1 and a_0 b_0 just avoid overlapping
+         * in the output array, so we can compute them immediately in
+         * place.
+         */
+
+#ifdef KARA_DEBUG
+        printf("a1,a0 = 0x");
+        for (i = 0; i < len; i++) {
+            if (i == toplen) printf(", 0x");
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, a[i]);
+        }
+        printf("\n");
+        printf("b1,b0 = 0x");
+        for (i = 0; i < len; i++) {
+            if (i == toplen) printf(", 0x");
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, b[i]);
+        }
+        printf("\n");
+#endif
 
-    for (i = len - 1; i >= 0; i--) {
-       ai = a[i];
-       t = 0;
-       for (j = len - 1; j >= 0; j--) {
-           t += ai * (unsigned long) b[j];
-           t += (unsigned long) c[i + j + 1];
-           c[i + j + 1] = (unsigned short) t;
-           t = t >> 16;
-       }
-       c[i] = (unsigned short) t;
+        /* a_1 b_1 */
+        internal_mul(a, b, c, toplen, scratch);
+#ifdef KARA_DEBUG
+        printf("a1b1 = 0x");
+        for (i = 0; i < 2*toplen; i++) {
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, c[i]);
+        }
+        printf("\n");
+#endif
+
+        /* a_0 b_0 */
+        internal_mul(a + toplen, b + toplen, c + 2*toplen, botlen, scratch);
+#ifdef KARA_DEBUG
+        printf("a0b0 = 0x");
+        for (i = 0; i < 2*botlen; i++) {
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, c[2*toplen+i]);
+        }
+        printf("\n");
+#endif
+
+        /* Zero padding. midlen exceeds toplen by at most 2, so just
+         * zero the first two words of each input and the rest will be
+         * copied over. */
+        scratch[0] = scratch[1] = scratch[midlen] = scratch[midlen+1] = 0;
+
+        for (i = 0; i < toplen; i++) {
+            scratch[midlen - toplen + i] = a[i]; /* a_1 */
+            scratch[2*midlen - toplen + i] = b[i]; /* b_1 */
+        }
+
+        /* compute a_1 + a_0 */
+        scratch[0] = internal_add(scratch+1, a+toplen, scratch+1, botlen);
+#ifdef KARA_DEBUG
+        printf("a1plusa0 = 0x");
+        for (i = 0; i < midlen; i++) {
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[i]);
+        }
+        printf("\n");
+#endif
+        /* compute b_1 + b_0 */
+        scratch[midlen] = internal_add(scratch+midlen+1, b+toplen,
+                                       scratch+midlen+1, botlen);
+#ifdef KARA_DEBUG
+        printf("b1plusb0 = 0x");
+        for (i = 0; i < midlen; i++) {
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[midlen+i]);
+        }
+        printf("\n");
+#endif
+
+        /*
+         * Now we can do the third multiplication.
+         */
+        internal_mul(scratch, scratch + midlen, scratch + 2*midlen, midlen,
+                     scratch + 4*midlen);
+#ifdef KARA_DEBUG
+        printf("a1plusa0timesb1plusb0 = 0x");
+        for (i = 0; i < 2*midlen; i++) {
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[2*midlen+i]);
+        }
+        printf("\n");
+#endif
+
+        /*
+         * Now we can reuse the first half of 'scratch' to compute the
+         * sum of the outer two coefficients, to subtract from that
+         * product to obtain the middle one.
+         */
+        scratch[0] = scratch[1] = scratch[2] = scratch[3] = 0;
+        for (i = 0; i < 2*toplen; i++)
+            scratch[2*midlen - 2*toplen + i] = c[i];
+        scratch[1] = internal_add(scratch+2, c + 2*toplen,
+                                  scratch+2, 2*botlen);
+#ifdef KARA_DEBUG
+        printf("a1b1plusa0b0 = 0x");
+        for (i = 0; i < 2*midlen; i++) {
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[i]);
+        }
+        printf("\n");
+#endif
+
+        internal_sub(scratch + 2*midlen, scratch,
+                     scratch + 2*midlen, 2*midlen);
+#ifdef KARA_DEBUG
+        printf("a1b0plusa0b1 = 0x");
+        for (i = 0; i < 2*midlen; i++) {
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[2*midlen+i]);
+        }
+        printf("\n");
+#endif
+
+        /*
+         * And now all we need to do is to add that middle coefficient
+         * back into the output. We may have to propagate a carry
+         * further up the output, but we can be sure it won't
+         * propagate right the way off the top.
+         */
+        carry = internal_add(c + 2*len - botlen - 2*midlen,
+                             scratch + 2*midlen,
+                             c + 2*len - botlen - 2*midlen, 2*midlen);
+        i = 2*len - botlen - 2*midlen - 1;
+        while (carry) {
+            assert(i >= 0);
+            carry += c[i];
+            c[i] = (BignumInt)carry;
+            carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
+            i--;
+        }
+#ifdef KARA_DEBUG
+        printf("ab = 0x");
+        for (i = 0; i < 2*len; i++) {
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, c[i]);
+        }
+        printf("\n");
+#endif
+
+    } else {
+        int i;
+        BignumInt carry;
+        BignumDblInt t;
+        const BignumInt *ap, *bp;
+        BignumInt *cp, *cps;
+
+        /*
+         * Multiply in the ordinary O(N^2) way.
+         */
+
+        for (i = 0; i < 2 * len; i++)
+            c[i] = 0;
+
+        for (cps = c + 2*len, ap = a + len; ap-- > a; cps--) {
+            carry = 0;
+            for (cp = cps, bp = b + len; cp--, bp-- > b ;) {
+                t = (MUL_WORD(*ap, *bp) + carry) + *cp;
+                *cp = (BignumInt) t;
+                carry = (BignumInt)(t >> BIGNUM_INT_BITS);
+            }
+            *cp = carry;
+        }
     }
 }
 
-static void internal_add_shifted(unsigned short *number,
+/*
+ * Variant form of internal_mul used for the initial step of
+ * Montgomery reduction. Only bothers outputting 'len' words
+ * (everything above that is thrown away).
+ */
+static void internal_mul_low(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
+                             BignumInt *c, int len, BignumInt *scratch)
+{
+    if (len > KARATSUBA_THRESHOLD) {
+        int i;
+
+        /*
+         * Karatsuba-aware version of internal_mul_low. As before, we
+         * express each input value as a shifted combination of two
+         * halves:
+         *
+         *   a = a_1 D + a_0
+         *   b = b_1 D + b_0
+         *
+         * Then the full product is, as before,
+         *
+         *  ab = a_1 b_1 D^2 + (a_1 b_0 + a_0 b_1) D + a_0 b_0
+         *
+         * Provided we choose D on the large side (so that a_0 and b_0
+         * are _at least_ as long as a_1 and b_1), we don't need the
+         * topmost term at all, and we only need half of the middle
+         * term. So there's no point in doing the proper Karatsuba
+         * optimisation which computes the middle term using the top
+         * one, because we'd take as long computing the top one as
+         * just computing the middle one directly.
+         *
+         * So instead, we do a much more obvious thing: we call the
+         * fully optimised internal_mul to compute a_0 b_0, and we
+         * recursively call ourself to compute the _bottom halves_ of
+         * a_1 b_0 and a_0 b_1, each of which we add into the result
+         * in the obvious way.
+         *
+         * In other words, there's no actual Karatsuba _optimisation_
+         * in this function; the only benefit in doing it this way is
+         * that we call internal_mul proper for a large part of the
+         * work, and _that_ can optimise its operation.
+         */
+
+        int toplen = len/2, botlen = len - toplen; /* botlen is the bigger */
+
+        /*
+         * Scratch space for the various bits and pieces we're going
+         * to be adding together: we need botlen*2 words for a_0 b_0
+         * (though we may end up throwing away its topmost word), and
+         * toplen words for each of a_1 b_0 and a_0 b_1. That adds up
+         * to exactly 2*len.
+         */
+
+        /* a_0 b_0 */
+        internal_mul(a + toplen, b + toplen, scratch + 2*toplen, botlen,
+                     scratch + 2*len);
+
+        /* a_1 b_0 */
+        internal_mul_low(a, b + len - toplen, scratch + toplen, toplen,
+                         scratch + 2*len);
+
+        /* a_0 b_1 */
+        internal_mul_low(a + len - toplen, b, scratch, toplen,
+                         scratch + 2*len);
+
+        /* Copy the bottom half of the big coefficient into place */
+        for (i = 0; i < botlen; i++)
+            c[toplen + i] = scratch[2*toplen + botlen + i];
+
+        /* Add the two small coefficients, throwing away the returned carry */
+        internal_add(scratch, scratch + toplen, scratch, toplen);
+
+        /* And add that to the large coefficient, leaving the result in c. */
+        internal_add(scratch, scratch + 2*toplen + botlen - toplen,
+                     c, toplen);
+
+    } else {
+        int i;
+        BignumInt carry;
+        BignumDblInt t;
+        const BignumInt *ap, *bp;
+        BignumInt *cp, *cps;
+
+        /*
+         * Multiply in the ordinary O(N^2) way.
+         */
+
+        for (i = 0; i < len; i++)
+            c[i] = 0;
+
+        for (cps = c + len, ap = a + len; ap-- > a; cps--) {
+            carry = 0;
+            for (cp = cps, bp = b + len; bp--, cp-- > c ;) {
+                t = (MUL_WORD(*ap, *bp) + carry) + *cp;
+                *cp = (BignumInt) t;
+                carry = (BignumInt)(t >> BIGNUM_INT_BITS);
+            }
+        }
+    }
+}
+
+/*
+ * Montgomery reduction. Expects x to be a big-endian array of 2*len
+ * BignumInts whose value satisfies 0 <= x < rn (where r = 2^(len *
+ * BIGNUM_INT_BITS) is the Montgomery base). Returns in the same array
+ * a value x' which is congruent to xr^{-1} mod n, and satisfies 0 <=
+ * x' < n.
+ *
+ * 'n' and 'mninv' should be big-endian arrays of 'len' BignumInts
+ * each, containing respectively n and the multiplicative inverse of
+ * -n mod r.
+ *
+ * 'tmp' is an array of BignumInt used as scratch space, of length at
+ * least 3*len + mul_compute_scratch(len).
+ */
+static void monty_reduce(BignumInt *x, const BignumInt *n,
+                         const BignumInt *mninv, BignumInt *tmp, int len)
+{
+    int i;
+    BignumInt carry;
+
+    /*
+     * Multiply x by (-n)^{-1} mod r. This gives us a value m such
+     * that mn is congruent to -x mod r. Hence, mn+x is an exact
+     * multiple of r, and is also (obviously) congruent to x mod n.
+     */
+    internal_mul_low(x + len, mninv, tmp, len, tmp + 3*len);
+
+    /*
+     * Compute t = (mn+x)/r in ordinary, non-modular, integer
+     * arithmetic. By construction this is exact, and is congruent mod
+     * n to x * r^{-1}, i.e. the answer we want.
+     *
+     * The following multiply leaves that answer in the _most_
+     * significant half of the 'x' array, so then we must shift it
+     * down.
+     */
+    internal_mul(tmp, n, tmp+len, len, tmp + 3*len);
+    carry = internal_add(x, tmp+len, x, 2*len);
+    for (i = 0; i < len; i++)
+        x[len + i] = x[i], x[i] = 0;
+
+    /*
+     * Reduce t mod n. This doesn't require a full-on division by n,
+     * but merely a test and single optional subtraction, since we can
+     * show that 0 <= t < 2n.
+     *
+     * Proof:
+     *  + we computed m mod r, so 0 <= m < r.
+     *  + so 0 <= mn < rn, obviously
+     *  + hence we only need 0 <= x < rn to guarantee that 0 <= mn+x < 2rn
+     *  + yielding 0 <= (mn+x)/r < 2n as required.
+     */
+    if (!carry) {
+        for (i = 0; i < len; i++)
+            if (x[len + i] != n[i])
+                break;
+    }
+    if (carry || i >= len || x[len + i] > n[i])
+        internal_sub(x+len, n, x+len, len);
+}
+
+static void internal_add_shifted(BignumInt *number,
                                 unsigned n, int shift)
 {
-    int word = 1 + (shift / 16);
-    int bshift = shift % 16;
-    unsigned long addend;
+    int word = 1 + (shift / BIGNUM_INT_BITS);
+    int bshift = shift % BIGNUM_INT_BITS;
+    BignumDblInt addend;
 
-    addend = n << bshift;
+    addend = (BignumDblInt)n << bshift;
 
     while (addend) {
+        assert(word <= number[0]);
        addend += number[word];
-       number[word] = (unsigned short) addend & 0xFFFF;
-       addend >>= 16;
+       number[word] = (BignumInt) addend & BIGNUM_INT_MASK;
+       addend >>= BIGNUM_INT_BITS;
        word++;
     }
 }
@@ -127,22 +625,23 @@ static void internal_add_shifted(unsigned short *number,
  * rather than the internal bigendian format. Quotient parts are shifted
  * left by `qshift' before adding into quot.
  */
-static void internal_mod(unsigned short *a, int alen,
-                        unsigned short *m, int mlen,
-                        unsigned short *quot, int qshift)
+static void internal_mod(BignumInt *a, int alen,
+                        BignumInt *m, int mlen,
+                        BignumInt *quot, int qshift)
 {
-    unsigned short m0, m1;
+    BignumInt m0, m1;
     unsigned int h;
     int i, k;
 
     m0 = m[0];
+    assert(m0 >> (BIGNUM_INT_BITS-1) == 1);
     if (mlen > 1)
        m1 = m[1];
     else
        m1 = 0;
 
     for (i = 0; i <= alen - mlen; i++) {
-       unsigned long t;
+       BignumDblInt t;
        unsigned int q, r, c, ai1;
 
        if (i == 0) {
@@ -158,30 +657,50 @@ static void internal_mod(unsigned short *a, int alen,
            ai1 = a[i + 1];
 
        /* Find q = h:a[i] / m0 */
-       t = ((unsigned long) h << 16) + a[i];
-       q = t / m0;
-       r = t % m0;
-
-       /* Refine our estimate of q by looking at
-          h:a[i]:a[i+1] / m0:m1 */
-       t = (long) m1 *(long) q;
-       if (t > ((unsigned long) r << 16) + ai1) {
-           q--;
-           t -= m1;
-           r = (r + m0) & 0xffff;     /* overflow? */
-           if (r >= (unsigned long) m0 &&
-               t > ((unsigned long) r << 16) + ai1) q--;
+       if (h >= m0) {
+           /*
+            * Special case.
+            * 
+            * To illustrate it, suppose a BignumInt is 8 bits, and
+            * we are dividing (say) A1:23:45:67 by A1:B2:C3. Then
+            * our initial division will be 0xA123 / 0xA1, which
+            * will give a quotient of 0x100 and a divide overflow.
+            * However, the invariants in this division algorithm
+            * are not violated, since the full number A1:23:... is
+            * _less_ than the quotient prefix A1:B2:... and so the
+            * following correction loop would have sorted it out.
+            * 
+            * In this situation we set q to be the largest
+            * quotient we _can_ stomach (0xFF, of course).
+            */
+           q = BIGNUM_INT_MASK;
+       } else {
+           /* Macro doesn't want an array subscript expression passed
+            * into it (see definition), so use a temporary. */
+           BignumInt tmplo = a[i];
+           DIVMOD_WORD(q, r, h, tmplo, m0);
+
+           /* Refine our estimate of q by looking at
+            h:a[i]:a[i+1] / m0:m1 */
+           t = MUL_WORD(m1, q);
+           if (t > ((BignumDblInt) r << BIGNUM_INT_BITS) + ai1) {
+               q--;
+               t -= m1;
+               r = (r + m0) & BIGNUM_INT_MASK;     /* overflow? */
+               if (r >= (BignumDblInt) m0 &&
+                   t > ((BignumDblInt) r << BIGNUM_INT_BITS) + ai1) q--;
+           }
        }
 
        /* Subtract q * m from a[i...] */
        c = 0;
        for (k = mlen - 1; k >= 0; k--) {
-           t = (long) q *(long) m[k];
+           t = MUL_WORD(q, m[k]);
            t += c;
-           c = t >> 16;
-           if ((unsigned short) t > a[i + k])
+           c = (unsigned)(t >> BIGNUM_INT_BITS);
+           if ((BignumInt) t > a[i + k])
                c++;
-           a[i + k] -= (unsigned short) t;
+           a[i + k] -= (BignumInt) t;
        }
 
        /* Add back m in case of borrow */
@@ -190,82 +709,95 @@ static void internal_mod(unsigned short *a, int alen,
            for (k = mlen - 1; k >= 0; k--) {
                t += m[k];
                t += a[i + k];
-               a[i + k] = (unsigned short) t;
-               t = t >> 16;
+               a[i + k] = (BignumInt) t;
+               t = t >> BIGNUM_INT_BITS;
            }
            q--;
        }
        if (quot)
-           internal_add_shifted(quot, q, qshift + 16 * (alen - mlen - i));
+           internal_add_shifted(quot, q, qshift + BIGNUM_INT_BITS * (alen - mlen - i));
     }
 }
 
 /*
- * Compute (base ^ exp) % mod.
- * The base MUST be smaller than the modulus.
- * The most significant word of mod MUST be non-zero.
- * We assume that the result array is the same size as the mod array.
+ * Compute (base ^ exp) % mod, the pedestrian way.
  */
-Bignum modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod)
+Bignum modpow_simple(Bignum base_in, Bignum exp, Bignum mod)
 {
-    unsigned short *a, *b, *n, *m;
+    BignumInt *a, *b, *n, *m, *scratch;
     int mshift;
-    int mlen, i, j;
-    Bignum result;
+    int mlen, scratchlen, i, j;
+    Bignum base, result;
+
+    /*
+     * The most significant word of mod needs to be non-zero. It
+     * should already be, but let's make sure.
+     */
+    assert(mod[mod[0]] != 0);
+
+    /*
+     * Make sure the base is smaller than the modulus, by reducing
+     * it modulo the modulus if not.
+     */
+    base = bigmod(base_in, mod);
 
     /* Allocate m of size mlen, copy mod to m */
     /* We use big endian internally */
     mlen = mod[0];
-    m = snewn(mlen, unsigned short);
+    m = snewn(mlen, BignumInt);
     for (j = 0; j < mlen; j++)
        m[j] = mod[mod[0] - j];
 
     /* Shift m left to make msb bit set */
-    for (mshift = 0; mshift < 15; mshift++)
-       if ((m[0] << mshift) & 0x8000)
+    for (mshift = 0; mshift < BIGNUM_INT_BITS-1; mshift++)
+       if ((m[0] << mshift) & BIGNUM_TOP_BIT)
            break;
     if (mshift) {
        for (i = 0; i < mlen - 1; i++)
-           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i + 1] >> (16 - mshift));
+           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i + 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
        m[mlen - 1] = m[mlen - 1] << mshift;
     }
 
     /* Allocate n of size mlen, copy base to n */
-    n = snewn(mlen, unsigned short);
+    n = snewn(mlen, BignumInt);
     i = mlen - base[0];
     for (j = 0; j < i; j++)
        n[j] = 0;
-    for (j = 0; j < base[0]; j++)
+    for (j = 0; j < (int)base[0]; j++)
        n[i + j] = base[base[0] - j];
 
     /* Allocate a and b of size 2*mlen. Set a = 1 */
-    a = snewn(2 * mlen, unsigned short);
-    b = snewn(2 * mlen, unsigned short);
+    a = snewn(2 * mlen, BignumInt);
+    b = snewn(2 * mlen, BignumInt);
     for (i = 0; i < 2 * mlen; i++)
        a[i] = 0;
     a[2 * mlen - 1] = 1;
 
+    /* Scratch space for multiplies */
+    scratchlen = mul_compute_scratch(mlen);
+    scratch = snewn(scratchlen, BignumInt);
+
     /* Skip leading zero bits of exp. */
     i = 0;
-    j = 15;
-    while (i < exp[0] && (exp[exp[0] - i] & (1 << j)) == 0) {
+    j = BIGNUM_INT_BITS-1;
+    while (i < (int)exp[0] && (exp[exp[0] - i] & (1 << j)) == 0) {
        j--;
        if (j < 0) {
            i++;
-           j = 15;
+           j = BIGNUM_INT_BITS-1;
        }
     }
 
     /* Main computation */
-    while (i < exp[0]) {
+    while (i < (int)exp[0]) {
        while (j >= 0) {
-           internal_mul(a + mlen, a + mlen, b, mlen);
+           internal_mul(a + mlen, a + mlen, b, mlen, scratch);
            internal_mod(b, mlen * 2, m, mlen, NULL, 0);
            if ((exp[exp[0] - i] & (1 << j)) != 0) {
-               internal_mul(b + mlen, n, a, mlen);
+               internal_mul(b + mlen, n, a, mlen, scratch);
                internal_mod(a, mlen * 2, m, mlen, NULL, 0);
            } else {
-               unsigned short *t;
+               BignumInt *t;
                t = a;
                a = b;
                b = t;
@@ -273,17 +805,17 @@ Bignum modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod)
            j--;
        }
        i++;
-       j = 15;
+       j = BIGNUM_INT_BITS-1;
     }
 
     /* Fixup result in case the modulus was shifted */
     if (mshift) {
        for (i = mlen - 1; i < 2 * mlen - 1; i++)
-           a[i] = (a[i] << mshift) | (a[i + 1] >> (16 - mshift));
+           a[i] = (a[i] << mshift) | (a[i + 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
        a[2 * mlen - 1] = a[2 * mlen - 1] << mshift;
        internal_mod(a, mlen * 2, m, mlen, NULL, 0);
        for (i = 2 * mlen - 1; i >= mlen; i--)
-           a[i] = (a[i] >> mshift) | (a[i - 1] << (16 - mshift));
+           a[i] = (a[i] >> mshift) | (a[i - 1] << (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
     }
 
     /* Copy result to buffer */
@@ -294,18 +826,164 @@ Bignum modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod)
        result[0]--;
 
     /* Free temporary arrays */
-    for (i = 0; i < 2 * mlen; i++)
-       a[i] = 0;
+    smemclr(a, 2 * mlen * sizeof(*a));
     sfree(a);
-    for (i = 0; i < 2 * mlen; i++)
-       b[i] = 0;
+    smemclr(scratch, scratchlen * sizeof(*scratch));
+    sfree(scratch);
+    smemclr(b, 2 * mlen * sizeof(*b));
     sfree(b);
-    for (i = 0; i < mlen; i++)
-       m[i] = 0;
+    smemclr(m, mlen * sizeof(*m));
     sfree(m);
-    for (i = 0; i < mlen; i++)
-       n[i] = 0;
+    smemclr(n, mlen * sizeof(*n));
+    sfree(n);
+
+    freebn(base);
+
+    return result;
+}
+
+/*
+ * Compute (base ^ exp) % mod. Uses the Montgomery multiplication
+ * technique where possible, falling back to modpow_simple otherwise.
+ */
+Bignum modpow(Bignum base_in, Bignum exp, Bignum mod)
+{
+    BignumInt *a, *b, *x, *n, *mninv, *scratch;
+    int len, scratchlen, i, j;
+    Bignum base, base2, r, rn, inv, result;
+
+    /*
+     * The most significant word of mod needs to be non-zero. It
+     * should already be, but let's make sure.
+     */
+    assert(mod[mod[0]] != 0);
+
+    /*
+     * mod had better be odd, or we can't do Montgomery multiplication
+     * using a power of two at all.
+     */
+    if (!(mod[1] & 1))
+        return modpow_simple(base_in, exp, mod);
+
+    /*
+     * Make sure the base is smaller than the modulus, by reducing
+     * it modulo the modulus if not.
+     */
+    base = bigmod(base_in, mod);
+
+    /*
+     * Compute the inverse of n mod r, for monty_reduce. (In fact we
+     * want the inverse of _minus_ n mod r, but we'll sort that out
+     * below.)
+     */
+    len = mod[0];
+    r = bn_power_2(BIGNUM_INT_BITS * len);
+    inv = modinv(mod, r);
+    assert(inv); /* cannot fail, since mod is odd and r is a power of 2 */
+
+    /*
+     * Multiply the base by r mod n, to get it into Montgomery
+     * representation.
+     */
+    base2 = modmul(base, r, mod);
+    freebn(base);
+    base = base2;
+
+    rn = bigmod(r, mod);               /* r mod n, i.e. Montgomerified 1 */
+
+    freebn(r);                         /* won't need this any more */
+
+    /*
+     * Set up internal arrays of the right lengths, in big-endian
+     * format, containing the base, the modulus, and the modulus's
+     * inverse.
+     */
+    n = snewn(len, BignumInt);
+    for (j = 0; j < len; j++)
+       n[len - 1 - j] = mod[j + 1];
+
+    mninv = snewn(len, BignumInt);
+    for (j = 0; j < len; j++)
+       mninv[len - 1 - j] = (j < (int)inv[0] ? inv[j + 1] : 0);
+    freebn(inv);         /* we don't need this copy of it any more */
+    /* Now negate mninv mod r, so it's the inverse of -n rather than +n. */
+    x = snewn(len, BignumInt);
+    for (j = 0; j < len; j++)
+        x[j] = 0;
+    internal_sub(x, mninv, mninv, len);
+
+    /* x = snewn(len, BignumInt); */ /* already done above */
+    for (j = 0; j < len; j++)
+       x[len - 1 - j] = (j < (int)base[0] ? base[j + 1] : 0);
+    freebn(base);        /* we don't need this copy of it any more */
+
+    a = snewn(2*len, BignumInt);
+    b = snewn(2*len, BignumInt);
+    for (j = 0; j < len; j++)
+       a[2*len - 1 - j] = (j < (int)rn[0] ? rn[j + 1] : 0);
+    freebn(rn);
+
+    /* Scratch space for multiplies */
+    scratchlen = 3*len + mul_compute_scratch(len);
+    scratch = snewn(scratchlen, BignumInt);
+
+    /* Skip leading zero bits of exp. */
+    i = 0;
+    j = BIGNUM_INT_BITS-1;
+    while (i < (int)exp[0] && (exp[exp[0] - i] & (1 << j)) == 0) {
+       j--;
+       if (j < 0) {
+           i++;
+           j = BIGNUM_INT_BITS-1;
+       }
+    }
+
+    /* Main computation */
+    while (i < (int)exp[0]) {
+       while (j >= 0) {
+           internal_mul(a + len, a + len, b, len, scratch);
+            monty_reduce(b, n, mninv, scratch, len);
+           if ((exp[exp[0] - i] & (1 << j)) != 0) {
+                internal_mul(b + len, x, a, len,  scratch);
+                monty_reduce(a, n, mninv, scratch, len);
+           } else {
+               BignumInt *t;
+               t = a;
+               a = b;
+               b = t;
+           }
+           j--;
+       }
+       i++;
+       j = BIGNUM_INT_BITS-1;
+    }
+
+    /*
+     * Final monty_reduce to get back from the adjusted Montgomery
+     * representation.
+     */
+    monty_reduce(a, n, mninv, scratch, len);
+
+    /* Copy result to buffer */
+    result = newbn(mod[0]);
+    for (i = 0; i < len; i++)
+       result[result[0] - i] = a[i + len];
+    while (result[0] > 1 && result[result[0]] == 0)
+       result[0]--;
+
+    /* Free temporary arrays */
+    smemclr(scratch, scratchlen * sizeof(*scratch));
+    sfree(scratch);
+    smemclr(a, 2 * len * sizeof(*a));
+    sfree(a);
+    smemclr(b, 2 * len * sizeof(*b));
+    sfree(b);
+    smemclr(mninv, len * sizeof(*mninv));
+    sfree(mninv);
+    smemclr(n, len * sizeof(*n));
     sfree(n);
+    smemclr(x, len * sizeof(*x));
+    sfree(x);
 
     return result;
 }
@@ -317,61 +995,78 @@ Bignum modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod)
  */
 Bignum modmul(Bignum p, Bignum q, Bignum mod)
 {
-    unsigned short *a, *n, *m, *o;
-    int mshift;
+    BignumInt *a, *n, *m, *o, *scratch;
+    int mshift, scratchlen;
     int pqlen, mlen, rlen, i, j;
     Bignum result;
 
+    /*
+     * The most significant word of mod needs to be non-zero. It
+     * should already be, but let's make sure.
+     */
+    assert(mod[mod[0]] != 0);
+
     /* Allocate m of size mlen, copy mod to m */
     /* We use big endian internally */
     mlen = mod[0];
-    m = snewn(mlen, unsigned short);
+    m = snewn(mlen, BignumInt);
     for (j = 0; j < mlen; j++)
        m[j] = mod[mod[0] - j];
 
     /* Shift m left to make msb bit set */
-    for (mshift = 0; mshift < 15; mshift++)
-       if ((m[0] << mshift) & 0x8000)
+    for (mshift = 0; mshift < BIGNUM_INT_BITS-1; mshift++)
+       if ((m[0] << mshift) & BIGNUM_TOP_BIT)
            break;
     if (mshift) {
        for (i = 0; i < mlen - 1; i++)
-           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i + 1] >> (16 - mshift));
+           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i + 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
        m[mlen - 1] = m[mlen - 1] << mshift;
     }
 
     pqlen = (p[0] > q[0] ? p[0] : q[0]);
 
+    /*
+     * Make sure that we're allowing enough space. The shifting below
+     * will underflow the vectors we allocate if pqlen is too small.
+     */
+    if (2*pqlen <= mlen)
+        pqlen = mlen/2 + 1;
+
     /* Allocate n of size pqlen, copy p to n */
-    n = snewn(pqlen, unsigned short);
+    n = snewn(pqlen, BignumInt);
     i = pqlen - p[0];
     for (j = 0; j < i; j++)
        n[j] = 0;
-    for (j = 0; j < p[0]; j++)
+    for (j = 0; j < (int)p[0]; j++)
        n[i + j] = p[p[0] - j];
 
     /* Allocate o of size pqlen, copy q to o */
-    o = snewn(pqlen, unsigned short);
+    o = snewn(pqlen, BignumInt);
     i = pqlen - q[0];
     for (j = 0; j < i; j++)
        o[j] = 0;
-    for (j = 0; j < q[0]; j++)
+    for (j = 0; j < (int)q[0]; j++)
        o[i + j] = q[q[0] - j];
 
     /* Allocate a of size 2*pqlen for result */
-    a = snewn(2 * pqlen, unsigned short);
+    a = snewn(2 * pqlen, BignumInt);
+
+    /* Scratch space for multiplies */
+    scratchlen = mul_compute_scratch(pqlen);
+    scratch = snewn(scratchlen, BignumInt);
 
     /* Main computation */
-    internal_mul(n, o, a, pqlen);
+    internal_mul(n, o, a, pqlen, scratch);
     internal_mod(a, pqlen * 2, m, mlen, NULL, 0);
 
     /* Fixup result in case the modulus was shifted */
     if (mshift) {
        for (i = 2 * pqlen - mlen - 1; i < 2 * pqlen - 1; i++)
-           a[i] = (a[i] << mshift) | (a[i + 1] >> (16 - mshift));
+           a[i] = (a[i] << mshift) | (a[i + 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
        a[2 * pqlen - 1] = a[2 * pqlen - 1] << mshift;
        internal_mod(a, pqlen * 2, m, mlen, NULL, 0);
        for (i = 2 * pqlen - 1; i >= 2 * pqlen - mlen; i--)
-           a[i] = (a[i] >> mshift) | (a[i - 1] << (16 - mshift));
+           a[i] = (a[i] >> mshift) | (a[i - 1] << (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
     }
 
     /* Copy result to buffer */
@@ -383,17 +1078,15 @@ Bignum modmul(Bignum p, Bignum q, Bignum mod)
        result[0]--;
 
     /* Free temporary arrays */
-    for (i = 0; i < 2 * pqlen; i++)
-       a[i] = 0;
+    smemclr(scratch, scratchlen * sizeof(*scratch));
+    sfree(scratch);
+    smemclr(a, 2 * pqlen * sizeof(*a));
     sfree(a);
-    for (i = 0; i < mlen; i++)
-       m[i] = 0;
+    smemclr(m, mlen * sizeof(*m));
     sfree(m);
-    for (i = 0; i < pqlen; i++)
-       n[i] = 0;
+    smemclr(n, pqlen * sizeof(*n));
     sfree(n);
-    for (i = 0; i < pqlen; i++)
-       o[i] = 0;
+    smemclr(o, pqlen * sizeof(*o));
     sfree(o);
 
     return result;
@@ -408,24 +1101,30 @@ Bignum modmul(Bignum p, Bignum q, Bignum mod)
  */
 static void bigdivmod(Bignum p, Bignum mod, Bignum result, Bignum quotient)
 {
-    unsigned short *n, *m;
+    BignumInt *n, *m;
     int mshift;
     int plen, mlen, i, j;
 
+    /*
+     * The most significant word of mod needs to be non-zero. It
+     * should already be, but let's make sure.
+     */
+    assert(mod[mod[0]] != 0);
+
     /* Allocate m of size mlen, copy mod to m */
     /* We use big endian internally */
     mlen = mod[0];
-    m = snewn(mlen, unsigned short);
+    m = snewn(mlen, BignumInt);
     for (j = 0; j < mlen; j++)
        m[j] = mod[mod[0] - j];
 
     /* Shift m left to make msb bit set */
-    for (mshift = 0; mshift < 15; mshift++)
-       if ((m[0] << mshift) & 0x8000)
+    for (mshift = 0; mshift < BIGNUM_INT_BITS-1; mshift++)
+       if ((m[0] << mshift) & BIGNUM_TOP_BIT)
            break;
     if (mshift) {
        for (i = 0; i < mlen - 1; i++)
-           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i + 1] >> (16 - mshift));
+           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i + 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
        m[mlen - 1] = m[mlen - 1] << mshift;
     }
 
@@ -435,10 +1134,10 @@ static void bigdivmod(Bignum p, Bignum mod, Bignum result, Bignum quotient)
        plen = mlen + 1;
 
     /* Allocate n of size plen, copy p to n */
-    n = snewn(plen, unsigned short);
+    n = snewn(plen, BignumInt);
     for (j = 0; j < plen; j++)
        n[j] = 0;
-    for (j = 1; j <= p[0]; j++)
+    for (j = 1; j <= (int)p[0]; j++)
        n[plen - j] = p[j];
 
     /* Main computation */
@@ -447,27 +1146,25 @@ static void bigdivmod(Bignum p, Bignum mod, Bignum result, Bignum quotient)
     /* Fixup result in case the modulus was shifted */
     if (mshift) {
        for (i = plen - mlen - 1; i < plen - 1; i++)
-           n[i] = (n[i] << mshift) | (n[i + 1] >> (16 - mshift));
+           n[i] = (n[i] << mshift) | (n[i + 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
        n[plen - 1] = n[plen - 1] << mshift;
        internal_mod(n, plen, m, mlen, quotient, 0);
        for (i = plen - 1; i >= plen - mlen; i--)
-           n[i] = (n[i] >> mshift) | (n[i - 1] << (16 - mshift));
+           n[i] = (n[i] >> mshift) | (n[i - 1] << (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
     }
 
     /* Copy result to buffer */
     if (result) {
-       for (i = 1; i <= result[0]; i++) {
+       for (i = 1; i <= (int)result[0]; i++) {
            int j = plen - i;
            result[i] = j >= 0 ? n[j] : 0;
        }
     }
 
     /* Free temporary arrays */
-    for (i = 0; i < mlen; i++)
-       m[i] = 0;
+    smemclr(m, mlen * sizeof(*m));
     sfree(m);
-    for (i = 0; i < plen; i++)
-       n[i] = 0;
+    smemclr(n, plen * sizeof(*n));
     sfree(n);
 }
 
@@ -477,8 +1174,8 @@ static void bigdivmod(Bignum p, Bignum mod, Bignum result, Bignum quotient)
 void decbn(Bignum bn)
 {
     int i = 1;
-    while (i < bn[0] && bn[i] == 0)
-       bn[i++] = 0xFFFF;
+    while (i < (int)bn[0] && bn[i] == 0)
+       bn[i++] = BIGNUM_INT_MASK;
     bn[i]--;
 }
 
@@ -487,17 +1184,16 @@ Bignum bignum_from_bytes(const unsigned char *data, int nbytes)
     Bignum result;
     int w, i;
 
-    w = (nbytes + 1) / 2;             /* bytes -> words */
+    assert(nbytes >= 0 && nbytes < INT_MAX/8);
+
+    w = (nbytes + BIGNUM_INT_BYTES - 1) / BIGNUM_INT_BYTES; /* bytes->words */
 
     result = newbn(w);
     for (i = 1; i <= w; i++)
        result[i] = 0;
     for (i = nbytes; i--;) {
        unsigned char byte = *data++;
-       if (i & 1)
-           result[1 + i / 2] |= byte << 8;
-       else
-           result[1 + i / 2] |= byte;
+       result[1 + i / BIGNUM_INT_BYTES] |= byte << (8*i % BIGNUM_INT_BITS);
     }
 
     while (result[0] > 1 && result[result[0]] == 0)
@@ -506,20 +1202,26 @@ Bignum bignum_from_bytes(const unsigned char *data, int nbytes)
 }
 
 /*
- * Read an ssh1-format bignum from a data buffer. Return the number
- * of bytes consumed.
+ * Read an SSH-1-format bignum from a data buffer. Return the number
+ * of bytes consumed, or -1 if there wasn't enough data.
  */
-int ssh1_read_bignum(const unsigned char *data, Bignum * result)
+int ssh1_read_bignum(const unsigned char *data, int len, Bignum * result)
 {
     const unsigned char *p = data;
     int i;
     int w, b;
 
+    if (len < 2)
+       return -1;
+
     w = 0;
     for (i = 0; i < 2; i++)
        w = (w << 8) + *p++;
     b = (w + 7) / 8;                  /* bits -> bytes */
 
+    if (len < b+2)
+       return -1;
+
     if (!result)                      /* just return length */
        return b + 2;
 
@@ -529,18 +1231,18 @@ int ssh1_read_bignum(const unsigned char *data, Bignum * result)
 }
 
 /*
- * Return the bit count of a bignum, for ssh1 encoding.
+ * Return the bit count of a bignum, for SSH-1 encoding.
  */
 int bignum_bitcount(Bignum bn)
 {
-    int bitcount = bn[0] * 16 - 1;
+    int bitcount = bn[0] * BIGNUM_INT_BITS - 1;
     while (bitcount >= 0
-          && (bn[bitcount / 16 + 1] >> (bitcount % 16)) == 0) bitcount--;
+          && (bn[bitcount / BIGNUM_INT_BITS + 1] >> (bitcount % BIGNUM_INT_BITS)) == 0) bitcount--;
     return bitcount + 1;
 }
 
 /*
- * Return the byte length of a bignum when ssh1 encoded.
+ * Return the byte length of a bignum when SSH-1 encoded.
  */
 int ssh1_bignum_length(Bignum bn)
 {
@@ -548,7 +1250,7 @@ int ssh1_bignum_length(Bignum bn)
 }
 
 /*
- * Return the byte length of a bignum when ssh2 encoded.
+ * Return the byte length of a bignum when SSH-2 encoded.
  */
 int ssh2_bignum_length(Bignum bn)
 {
@@ -560,12 +1262,11 @@ int ssh2_bignum_length(Bignum bn)
  */
 int bignum_byte(Bignum bn, int i)
 {
-    if (i >= 2 * bn[0])
+    if (i < 0 || i >= (int)(BIGNUM_INT_BYTES * bn[0]))
        return 0;                      /* beyond the end */
-    else if (i & 1)
-       return (bn[i / 2 + 1] >> 8) & 0xFF;
     else
-       return (bn[i / 2 + 1]) & 0xFF;
+       return (bn[i / BIGNUM_INT_BYTES + 1] >>
+               ((i % BIGNUM_INT_BYTES)*8)) & 0xFF;
 }
 
 /*
@@ -573,10 +1274,10 @@ int bignum_byte(Bignum bn, int i)
  */
 int bignum_bit(Bignum bn, int i)
 {
-    if (i >= 16 * bn[0])
+    if (i < 0 || i >= (int)(BIGNUM_INT_BITS * bn[0]))
        return 0;                      /* beyond the end */
     else
-       return (bn[i / 16 + 1] >> (i % 16)) & 1;
+       return (bn[i / BIGNUM_INT_BITS + 1] >> (i % BIGNUM_INT_BITS)) & 1;
 }
 
 /*
@@ -584,11 +1285,11 @@ int bignum_bit(Bignum bn, int i)
  */
 void bignum_set_bit(Bignum bn, int bitnum, int value)
 {
-    if (bitnum >= 16 * bn[0])
+    if (bitnum < 0 || bitnum >= (int)(BIGNUM_INT_BITS * bn[0]))
        abort();                       /* beyond the end */
     else {
-       int v = bitnum / 16 + 1;
-       int mask = 1 << (bitnum % 16);
+       int v = bitnum / BIGNUM_INT_BITS + 1;
+       int mask = 1 << (bitnum % BIGNUM_INT_BITS);
        if (value)
            bn[v] |= mask;
        else
@@ -597,7 +1298,7 @@ void bignum_set_bit(Bignum bn, int bitnum, int value)
 }
 
 /*
- * Write a ssh1-format bignum into a buffer. It is assumed the
+ * Write a SSH-1-format bignum into a buffer. It is assumed the
  * buffer is big enough. Returns the number of bytes used.
  */
 int ssh1_write_bignum(void *data, Bignum bn)
@@ -620,10 +1321,21 @@ int ssh1_write_bignum(void *data, Bignum bn)
 int bignum_cmp(Bignum a, Bignum b)
 {
     int amax = a[0], bmax = b[0];
-    int i = (amax > bmax ? amax : bmax);
+    int i;
+
+    /* Annoyingly we have two representations of zero */
+    if (amax == 1 && a[amax] == 0)
+        amax = 0;
+    if (bmax == 1 && b[bmax] == 0)
+        bmax = 0;
+
+    assert(amax == 0 || a[amax] != 0);
+    assert(bmax == 0 || b[bmax] != 0);
+
+    i = (amax > bmax ? amax : bmax);
     while (i) {
-       unsigned short aval = (i > amax ? 0 : a[i]);
-       unsigned short bval = (i > bmax ? 0 : b[i]);
+       BignumInt aval = (i > amax ? 0 : a[i]);
+       BignumInt bval = (i > bmax ? 0 : b[i]);
        if (aval < bval)
            return -1;
        if (aval > bval)
@@ -640,21 +1352,23 @@ Bignum bignum_rshift(Bignum a, int shift)
 {
     Bignum ret;
     int i, shiftw, shiftb, shiftbb, bits;
-    unsigned short ai, ai1;
+    BignumInt ai, ai1;
+
+    assert(shift >= 0);
 
     bits = bignum_bitcount(a) - shift;
-    ret = newbn((bits + 15) / 16);
+    ret = newbn((bits + BIGNUM_INT_BITS - 1) / BIGNUM_INT_BITS);
 
     if (ret) {
-       shiftw = shift / 16;
-       shiftb = shift % 16;
-       shiftbb = 16 - shiftb;
+       shiftw = shift / BIGNUM_INT_BITS;
+       shiftb = shift % BIGNUM_INT_BITS;
+       shiftbb = BIGNUM_INT_BITS - shiftb;
 
        ai1 = a[shiftw + 1];
-       for (i = 1; i <= ret[0]; i++) {
+       for (i = 1; i <= (int)ret[0]; i++) {
            ai = ai1;
-           ai1 = (i + shiftw + 1 <= a[0] ? a[i + shiftw + 1] : 0);
-           ret[i] = ((ai >> shiftb) | (ai1 << shiftbb)) & 0xFFFF;
+           ai1 = (i + shiftw + 1 <= (int)a[0] ? a[i + shiftw + 1] : 0);
+           ret[i] = ((ai >> shiftb) | (ai1 << shiftbb)) & BIGNUM_INT_MASK;
        }
     }
 
@@ -669,26 +1383,29 @@ Bignum bigmuladd(Bignum a, Bignum b, Bignum addend)
     int alen = a[0], blen = b[0];
     int mlen = (alen > blen ? alen : blen);
     int rlen, i, maxspot;
-    unsigned short *workspace;
+    int wslen;
+    BignumInt *workspace;
     Bignum ret;
 
-    /* mlen space for a, mlen space for b, 2*mlen for result */
-    workspace = snewn(mlen * 4, unsigned short);
+    /* mlen space for a, mlen space for b, 2*mlen for result,
+     * plus scratch space for multiplication */
+    wslen = mlen * 4 + mul_compute_scratch(mlen);
+    workspace = snewn(wslen, BignumInt);
     for (i = 0; i < mlen; i++) {
-       workspace[0 * mlen + i] = (mlen - i <= a[0] ? a[mlen - i] : 0);
-       workspace[1 * mlen + i] = (mlen - i <= b[0] ? b[mlen - i] : 0);
+       workspace[0 * mlen + i] = (mlen - i <= (int)a[0] ? a[mlen - i] : 0);
+       workspace[1 * mlen + i] = (mlen - i <= (int)b[0] ? b[mlen - i] : 0);
     }
 
     internal_mul(workspace + 0 * mlen, workspace + 1 * mlen,
-                workspace + 2 * mlen, mlen);
+                workspace + 2 * mlen, mlen, workspace + 4 * mlen);
 
     /* now just copy the result back */
     rlen = alen + blen + 1;
-    if (addend && rlen <= addend[0])
+    if (addend && rlen <= (int)addend[0])
        rlen = addend[0] + 1;
     ret = newbn(rlen);
     maxspot = 0;
-    for (i = 1; i <= ret[0]; i++) {
+    for (i = 1; i <= (int)ret[0]; i++) {
        ret[i] = (i <= 2 * mlen ? workspace[4 * mlen - i] : 0);
        if (ret[i] != 0)
            maxspot = i;
@@ -697,18 +1414,20 @@ Bignum bigmuladd(Bignum a, Bignum b, Bignum addend)
 
     /* now add in the addend, if any */
     if (addend) {
-       unsigned long carry = 0;
+       BignumDblInt carry = 0;
        for (i = 1; i <= rlen; i++) {
-           carry += (i <= ret[0] ? ret[i] : 0);
-           carry += (i <= addend[0] ? addend[i] : 0);
-           ret[i] = (unsigned short) carry & 0xFFFF;
-           carry >>= 16;
+           carry += (i <= (int)ret[0] ? ret[i] : 0);
+           carry += (i <= (int)addend[0] ? addend[i] : 0);
+           ret[i] = (BignumInt) carry & BIGNUM_INT_MASK;
+           carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
            if (ret[i] != 0 && i > maxspot)
                maxspot = i;
        }
     }
     ret[0] = maxspot;
 
+    smemclr(workspace, wslen * sizeof(*workspace));
+    sfree(workspace);
     return ret;
 }
 
@@ -721,6 +1440,69 @@ Bignum bigmul(Bignum a, Bignum b)
 }
 
 /*
+ * Simple addition.
+ */
+Bignum bigadd(Bignum a, Bignum b)
+{
+    int alen = a[0], blen = b[0];
+    int rlen = (alen > blen ? alen : blen) + 1;
+    int i, maxspot;
+    Bignum ret;
+    BignumDblInt carry;
+
+    ret = newbn(rlen);
+
+    carry = 0;
+    maxspot = 0;
+    for (i = 1; i <= rlen; i++) {
+        carry += (i <= (int)a[0] ? a[i] : 0);
+        carry += (i <= (int)b[0] ? b[i] : 0);
+        ret[i] = (BignumInt) carry & BIGNUM_INT_MASK;
+        carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
+        if (ret[i] != 0 && i > maxspot)
+            maxspot = i;
+    }
+    ret[0] = maxspot;
+
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Subtraction. Returns a-b, or NULL if the result would come out
+ * negative (recall that this entire bignum module only handles
+ * positive numbers).
+ */
+Bignum bigsub(Bignum a, Bignum b)
+{
+    int alen = a[0], blen = b[0];
+    int rlen = (alen > blen ? alen : blen);
+    int i, maxspot;
+    Bignum ret;
+    BignumDblInt carry;
+
+    ret = newbn(rlen);
+
+    carry = 1;
+    maxspot = 0;
+    for (i = 1; i <= rlen; i++) {
+        carry += (i <= (int)a[0] ? a[i] : 0);
+        carry += (i <= (int)b[0] ? b[i] ^ BIGNUM_INT_MASK : BIGNUM_INT_MASK);
+        ret[i] = (BignumInt) carry & BIGNUM_INT_MASK;
+        carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
+        if (ret[i] != 0 && i > maxspot)
+            maxspot = i;
+    }
+    ret[0] = maxspot;
+
+    if (!carry) {
+        freebn(ret);
+        return NULL;
+    }
+
+    return ret;
+}
+
+/*
  * Create a bignum which is the bitmask covering another one. That
  * is, the smallest integer which is >= N and is also one less than
  * a power of two.
@@ -729,7 +1511,7 @@ Bignum bignum_bitmask(Bignum n)
 {
     Bignum ret = copybn(n);
     int i;
-    unsigned short j;
+    BignumInt j;
 
     i = ret[0];
     while (n[i] == 0 && i > 0)
@@ -741,20 +1523,21 @@ Bignum bignum_bitmask(Bignum n)
        j = 2 * j + 1;
     ret[i] = j;
     while (--i > 0)
-       ret[i] = 0xFFFF;
+       ret[i] = BIGNUM_INT_MASK;
     return ret;
 }
 
 /*
  * Convert a (max 32-bit) long into a bignum.
  */
-Bignum bignum_from_long(unsigned long n)
+Bignum bignum_from_long(unsigned long nn)
 {
     Bignum ret;
+    BignumDblInt n = nn;
 
     ret = newbn(3);
-    ret[1] = (unsigned short)(n & 0xFFFF);
-    ret[2] = (unsigned short)((n >> 16) & 0xFFFF);
+    ret[1] = (BignumInt)(n & BIGNUM_INT_MASK);
+    ret[2] = (BignumInt)((n >> BIGNUM_INT_BITS) & BIGNUM_INT_MASK);
     ret[3] = 0;
     ret[0] = (ret[2]  ? 2 : 1);
     return ret;
@@ -763,18 +1546,18 @@ Bignum bignum_from_long(unsigned long n)
 /*
  * Add a long to a bignum.
  */
-Bignum bignum_add_long(Bignum number, unsigned long addend)
+Bignum bignum_add_long(Bignum number, unsigned long addendx)
 {
     Bignum ret = newbn(number[0] + 1);
     int i, maxspot = 0;
-    unsigned long carry = 0;
-
-    for (i = 1; i <= ret[0]; i++) {
-       carry += addend & 0xFFFF;
-       carry += (i <= number[0] ? number[i] : 0);
-       addend >>= 16;
-       ret[i] = (unsigned short) carry & 0xFFFF;
-       carry >>= 16;
+    BignumDblInt carry = 0, addend = addendx;
+
+    for (i = 1; i <= (int)ret[0]; i++) {
+       carry += addend & BIGNUM_INT_MASK;
+       carry += (i <= (int)number[0] ? number[i] : 0);
+       addend >>= BIGNUM_INT_BITS;
+       ret[i] = (BignumInt) carry & BIGNUM_INT_MASK;
+       carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
        if (ret[i] != 0)
            maxspot = i;
     }
@@ -787,20 +1570,19 @@ Bignum bignum_add_long(Bignum number, unsigned long addend)
  */
 unsigned short bignum_mod_short(Bignum number, unsigned short modulus)
 {
-    unsigned long mod, r;
+    BignumDblInt mod, r;
     int i;
 
     r = 0;
     mod = modulus;
     for (i = number[0]; i > 0; i--)
-       r = (r * 65536 + number[i]) % mod;
+       r = (r * (BIGNUM_TOP_BIT % mod) * 2 + number[i] % mod) % mod;
     return (unsigned short) r;
 }
 
-#if 0
+#ifdef DEBUG
 void diagbn(char *prefix, Bignum md)
 {
-#ifdef DEBUG
     int i, nibbles, morenibbles;
     static const char hex[] = "0123456789ABCDEF";
 
@@ -818,7 +1600,6 @@ void diagbn(char *prefix, Bignum md)
 
     if (prefix)
        debug(("\n"));
-#endif
 }
 #endif
 
@@ -875,9 +1656,26 @@ Bignum modinv(Bignum number, Bignum modulus)
     Bignum x = copybn(One);
     int sign = +1;
 
+    assert(number[number[0]] != 0);
+    assert(modulus[modulus[0]] != 0);
+
     while (bignum_cmp(b, One) != 0) {
-       Bignum t = newbn(b[0]);
-       Bignum q = newbn(a[0]);
+       Bignum t, q;
+
+        if (bignum_cmp(b, Zero) == 0) {
+            /*
+             * Found a common factor between the inputs, so we cannot
+             * return a modular inverse at all.
+             */
+            freebn(b);
+            freebn(a);
+            freebn(xp);
+            freebn(x);
+            return NULL;
+        }
+
+        t = newbn(b[0]);
+       q = newbn(a[0]);
        bigdivmod(a, b, t, q);
        while (t[0] > 1 && t[t[0]] == 0)
            t[0]--;
@@ -889,6 +1687,7 @@ Bignum modinv(Bignum number, Bignum modulus)
        x = bigmuladd(q, xp, t);
        sign = -sign;
        freebn(t);
+       freebn(q);
     }
 
     freebn(b);
@@ -899,13 +1698,13 @@ Bignum modinv(Bignum number, Bignum modulus)
     if (sign < 0) {
        /* set a new x to be modulus - x */
        Bignum newx = newbn(modulus[0]);
-       unsigned short carry = 0;
+       BignumInt carry = 0;
        int maxspot = 1;
        int i;
 
-       for (i = 1; i <= newx[0]; i++) {
-           unsigned short aword = (i <= modulus[0] ? modulus[i] : 0);
-           unsigned short bword = (i <= x[0] ? x[i] : 0);
+       for (i = 1; i <= (int)newx[0]; i++) {
+           BignumInt aword = (i <= (int)modulus[0] ? modulus[i] : 0);
+           BignumInt bword = (i <= (int)x[0] ? x[i] : 0);
            newx[i] = aword - bword - carry;
            bword = ~bword;
            carry = carry ? (newx[i] >= bword) : (newx[i] > bword);
@@ -929,9 +1728,9 @@ char *bignum_decimal(Bignum x)
 {
     int ndigits, ndigit;
     int i, iszero;
-    unsigned long carry;
+    BignumDblInt carry;
     char *ret;
-    unsigned short *workspace;
+    BignumInt *workspace;
 
     /*
      * First, estimate the number of digits. Since log(10)/log(2)
@@ -945,9 +1744,14 @@ char *bignum_decimal(Bignum x)
      * round up (rounding down might make it less than x again).
      * Therefore if we multiply the bit count by 28/93, rounding
      * up, we will have enough digits.
+     *
+     * i=0 (i.e., x=0) is an irritating special case.
      */
     i = bignum_bitcount(x);
-    ndigits = (28 * i + 92) / 93;      /* multiply by 28/93 and round up */
+    if (!i)
+       ndigits = 1;                   /* x = 0 */
+    else
+       ndigits = (28 * i + 92) / 93;  /* multiply by 28/93 and round up */
     ndigits++;                        /* allow for trailing \0 */
     ret = snewn(ndigits, char);
 
@@ -956,8 +1760,8 @@ char *bignum_decimal(Bignum x)
      * repeatedly divide it by ten. Initialise this to the
      * big-endian form of the number.
      */
-    workspace = snewn(x[0], unsigned short);
-    for (i = 0; i < x[0]; i++)
+    workspace = snewn(x[0], BignumInt);
+    for (i = 0; i < (int)x[0]; i++)
        workspace[i] = x[x[0] - i];
 
     /*
@@ -970,9 +1774,9 @@ char *bignum_decimal(Bignum x)
     do {
        iszero = 1;
        carry = 0;
-       for (i = 0; i < x[0]; i++) {
-           carry = (carry << 16) + workspace[i];
-           workspace[i] = (unsigned short) (carry / 10);
+       for (i = 0; i < (int)x[0]; i++) {
+           carry = (carry << BIGNUM_INT_BITS) + workspace[i];
+           workspace[i] = (BignumInt) (carry / 10);
            if (workspace[i])
                iszero = 0;
            carry %= 10;
@@ -990,5 +1794,208 @@ char *bignum_decimal(Bignum x)
     /*
      * Done.
      */
+    smemclr(workspace, x[0] * sizeof(*workspace));
+    sfree(workspace);
     return ret;
 }
+
+#ifdef TESTBN
+
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <ctype.h>
+
+/*
+ * gcc -Wall -g -O0 -DTESTBN -o testbn sshbn.c misc.c conf.c tree234.c unix/uxmisc.c -I. -I unix -I charset
+ *
+ * Then feed to this program's standard input the output of
+ * testdata/bignum.py .
+ */
+
+void modalfatalbox(char *p, ...)
+{
+    va_list ap;
+    fprintf(stderr, "FATAL ERROR: ");
+    va_start(ap, p);
+    vfprintf(stderr, p, ap);
+    va_end(ap);
+    fputc('\n', stderr);
+    exit(1);
+}
+
+#define fromxdigit(c) ( (c)>'9' ? ((c)&0xDF) - 'A' + 10 : (c) - '0' )
+
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    char *buf;
+    int line = 0;
+    int passes = 0, fails = 0;
+
+    while ((buf = fgetline(stdin)) != NULL) {
+        int maxlen = strlen(buf);
+        unsigned char *data = snewn(maxlen, unsigned char);
+        unsigned char *ptrs[5], *q;
+        int ptrnum;
+        char *bufp = buf;
+
+        line++;
+
+        q = data;
+        ptrnum = 0;
+
+        while (*bufp && !isspace((unsigned char)*bufp))
+            bufp++;
+        if (bufp)
+            *bufp++ = '\0';
+
+        while (*bufp) {
+            char *start, *end;
+            int i;
+
+            while (*bufp && !isxdigit((unsigned char)*bufp))
+                bufp++;
+            start = bufp;
+
+            if (!*bufp)
+                break;
+
+            while (*bufp && isxdigit((unsigned char)*bufp))
+                bufp++;
+            end = bufp;
+
+            if (ptrnum >= lenof(ptrs))
+                break;
+            ptrs[ptrnum++] = q;
+            
+            for (i = -((end - start) & 1); i < end-start; i += 2) {
+                unsigned char val = (i < 0 ? 0 : fromxdigit(start[i]));
+                val = val * 16 + fromxdigit(start[i+1]);
+                *q++ = val;
+            }
+
+            ptrs[ptrnum] = q;
+        }
+
+        if (!strcmp(buf, "mul")) {
+            Bignum a, b, c, p;
+
+            if (ptrnum != 3) {
+                printf("%d: mul with %d parameters, expected 3\n", line, ptrnum);
+                exit(1);
+            }
+            a = bignum_from_bytes(ptrs[0], ptrs[1]-ptrs[0]);
+            b = bignum_from_bytes(ptrs[1], ptrs[2]-ptrs[1]);
+            c = bignum_from_bytes(ptrs[2], ptrs[3]-ptrs[2]);
+            p = bigmul(a, b);
+
+            if (bignum_cmp(c, p) == 0) {
+                passes++;
+            } else {
+                char *as = bignum_decimal(a);
+                char *bs = bignum_decimal(b);
+                char *cs = bignum_decimal(c);
+                char *ps = bignum_decimal(p);
+                
+                printf("%d: fail: %s * %s gave %s expected %s\n",
+                       line, as, bs, ps, cs);
+                fails++;
+
+                sfree(as);
+                sfree(bs);
+                sfree(cs);
+                sfree(ps);
+            }
+            freebn(a);
+            freebn(b);
+            freebn(c);
+            freebn(p);
+        } else if (!strcmp(buf, "modmul")) {
+            Bignum a, b, m, c, p;
+
+            if (ptrnum != 4) {
+                printf("%d: modmul with %d parameters, expected 4\n",
+                       line, ptrnum);
+                exit(1);
+            }
+            a = bignum_from_bytes(ptrs[0], ptrs[1]-ptrs[0]);
+            b = bignum_from_bytes(ptrs[1], ptrs[2]-ptrs[1]);
+            m = bignum_from_bytes(ptrs[2], ptrs[3]-ptrs[2]);
+            c = bignum_from_bytes(ptrs[3], ptrs[4]-ptrs[3]);
+            p = modmul(a, b, m);
+
+            if (bignum_cmp(c, p) == 0) {
+                passes++;
+            } else {
+                char *as = bignum_decimal(a);
+                char *bs = bignum_decimal(b);
+                char *ms = bignum_decimal(m);
+                char *cs = bignum_decimal(c);
+                char *ps = bignum_decimal(p);
+                
+                printf("%d: fail: %s * %s mod %s gave %s expected %s\n",
+                       line, as, bs, ms, ps, cs);
+                fails++;
+
+                sfree(as);
+                sfree(bs);
+                sfree(ms);
+                sfree(cs);
+                sfree(ps);
+            }
+            freebn(a);
+            freebn(b);
+            freebn(m);
+            freebn(c);
+            freebn(p);
+        } else if (!strcmp(buf, "pow")) {
+            Bignum base, expt, modulus, expected, answer;
+
+            if (ptrnum != 4) {
+                printf("%d: mul with %d parameters, expected 4\n", line, ptrnum);
+                exit(1);
+            }
+
+            base = bignum_from_bytes(ptrs[0], ptrs[1]-ptrs[0]);
+            expt = bignum_from_bytes(ptrs[1], ptrs[2]-ptrs[1]);
+            modulus = bignum_from_bytes(ptrs[2], ptrs[3]-ptrs[2]);
+            expected = bignum_from_bytes(ptrs[3], ptrs[4]-ptrs[3]);
+            answer = modpow(base, expt, modulus);
+
+            if (bignum_cmp(expected, answer) == 0) {
+                passes++;
+            } else {
+                char *as = bignum_decimal(base);
+                char *bs = bignum_decimal(expt);
+                char *cs = bignum_decimal(modulus);
+                char *ds = bignum_decimal(answer);
+                char *ps = bignum_decimal(expected);
+                
+                printf("%d: fail: %s ^ %s mod %s gave %s expected %s\n",
+                       line, as, bs, cs, ds, ps);
+                fails++;
+
+                sfree(as);
+                sfree(bs);
+                sfree(cs);
+                sfree(ds);
+                sfree(ps);
+            }
+            freebn(base);
+            freebn(expt);
+            freebn(modulus);
+            freebn(expected);
+            freebn(answer);
+        } else {
+            printf("%d: unrecognised test keyword: '%s'\n", line, buf);
+            exit(1);
+        }
+
+        sfree(buf);
+        sfree(data);
+    }
+
+    printf("passed %d failed %d total %d\n", passes, fails, passes+fails);
+    return fails != 0;
+}
+
+#endif