Remove the last lingering knowledge, outside sshbn.c, of the
[u/mdw/putty] / sshbn.c
diff --git a/sshbn.c b/sshbn.c
index 97ae357..aea5a82 100644 (file)
--- a/sshbn.c
+++ b/sshbn.c
@@ -6,20 +6,32 @@
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 
-#include <stdio.h> /* FIXME */
-#include <stdarg.h> /* FIXME */
-#include <windows.h> /* FIXME */
-#include "putty.h" /* FIXME */
+#define BIGNUM_INTERNAL
+typedef unsigned short *Bignum;
 
 #include "ssh.h"
 
 unsigned short bnZero[1] = { 0 };
 unsigned short bnOne[2] = { 1, 1 };
 
+/*
+ * The Bignum format is an array of `unsigned short'. The first
+ * element of the array counts the remaining elements. The
+ * remaining elements express the actual number, base 2^16, _least_
+ * significant digit first. (So it's trivial to extract the bit
+ * with value 2^n for any n.)
+ *
+ * All Bignums in this module are positive. Negative numbers must
+ * be dealt with outside it.
+ *
+ * INVARIANT: the most significant word of any Bignum must be
+ * nonzero.
+ */
+
 Bignum Zero = bnZero, One = bnOne;
 
-Bignum newbn(int length) {
-    Bignum b = malloc((length+1)*sizeof(unsigned short));
+static Bignum newbn(int length) {
+    Bignum b = smalloc((length+1)*sizeof(unsigned short));
     if (!b)
        abort();                       /* FIXME */
     memset(b, 0, (length+1)*sizeof(*b));
@@ -27,8 +39,12 @@ Bignum newbn(int length) {
     return b;
 }
 
+void bn_restore_invariant(Bignum b) {
+    while (b[0] > 1 && b[b[0]] == 0) b[0]--;
+}
+
 Bignum copybn(Bignum orig) {
-    Bignum b = malloc((orig[0]+1)*sizeof(unsigned short));
+    Bignum b = smalloc((orig[0]+1)*sizeof(unsigned short));
     if (!b)
        abort();                       /* FIXME */
     memcpy(b, orig, (orig[0]+1)*sizeof(*b));
@@ -40,7 +56,13 @@ void freebn(Bignum b) {
      * Burn the evidence, just in case.
      */
     memset(b, 0, sizeof(b[0]) * (b[0] + 1));
-    free(b);
+    sfree(b);
+}
+
+Bignum bn_power_2(int n) {
+    Bignum ret = newbn((n+15)/16);
+    bignum_set_bit(ret, n, 1);
+    return ret;
 }
 
 /*
@@ -48,14 +70,14 @@ void freebn(Bignum b) {
  * Input is in the first len words of a and b.
  * Result is returned in the first 2*len words of c.
  */
-static void bigmul(unsigned short *a, unsigned short *b, unsigned short *c,
-                   int len)
+static void internal_mul(unsigned short *a, unsigned short *b,
+                         unsigned short *c, int len)
 {
     int i, j;
     unsigned long ai, t;
 
-    for (j = len - 1; j >= 0; j--)
-       c[j+len] = 0;
+    for (j = 0; j < 2*len; j++)
+       c[j] = 0;
 
     for (i = len - 1; i >= 0; i--) {
        ai = a[i];
@@ -70,33 +92,49 @@ static void bigmul(unsigned short *a, unsigned short *b, unsigned short *c,
     }
 }
 
+static void internal_add_shifted(unsigned short *number,
+                                unsigned n, int shift) {
+    int word = 1 + (shift / 16);
+    int bshift = shift % 16;
+    unsigned long addend;
+
+    addend = n << bshift;
+
+    while (addend) {
+        addend += number[word];
+        number[word] = (unsigned short) addend & 0xFFFF;
+        addend >>= 16;
+        word++;
+    }
+}
+
 /*
  * Compute a = a % m.
- * Input in first len2 words of a and first len words of m.
- * Output in first len2 words of a
- * (of which first len2-len words will be zero).
+ * Input in first alen words of a and first mlen words of m.
+ * Output in first alen words of a
+ * (of which first alen-mlen words will be zero).
  * The MSW of m MUST have its high bit set.
+ * Quotient is accumulated in the `quotient' array, which is a Bignum
+ * rather than the internal bigendian format. Quotient parts are shifted
+ * left by `qshift' before adding into quot.
  */
-static void bigmod(unsigned short *a, unsigned short *m,
-                   int len, int len2)
+static void internal_mod(unsigned short *a, int alen,
+                         unsigned short *m, int mlen,
+                         unsigned short *quot, int qshift)
 {
     unsigned short m0, m1;
     unsigned int h;
     int i, k;
 
-    /* Special case for len == 1 */
-    if (len == 1) {
-       a[1] = (((long) a[0] << 16) + a[1]) % m[0];
-       a[0] = 0;
-       return;
-    }
-
     m0 = m[0];
-    m1 = m[1];
+    if (mlen > 1)
+        m1 = m[1];
+    else
+        m1 = 0;
 
-    for (i = 0; i <= len2-len; i++) {
+    for (i = 0; i <= alen-mlen; i++) {
        unsigned long t;
-       unsigned int q, r, c;
+       unsigned int q, r, c, ai1;
 
        if (i == 0) {
            h = 0;
@@ -105,6 +143,11 @@ static void bigmod(unsigned short *a, unsigned short *m,
            a[i-1] = 0;
        }
 
+        if (i == alen-1)
+            ai1 = 0;
+        else
+            ai1 = a[i+1];
+
        /* Find q = h:a[i] / m0 */
        t = ((unsigned long) h << 16) + a[i];
        q = t / m0;
@@ -113,18 +156,18 @@ static void bigmod(unsigned short *a, unsigned short *m,
        /* 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) + a[i+1]) {
+       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) + a[i+1])
+                t > ((unsigned long) r << 16) + ai1)
                q--;
        }
 
-       /* Substract q * m from a[i...] */
+       /* Subtract q * m from a[i...] */
        c = 0;
-       for (k = len - 1; k >= 0; k--) {
+       for (k = mlen - 1; k >= 0; k--) {
            t = (long) q * (long) m[k];
            t += c;
            c = t >> 16;
@@ -135,13 +178,16 @@ static void bigmod(unsigned short *a, unsigned short *m,
        /* Add back m in case of borrow */
        if (c != h) {
            t = 0;
-           for (k = len - 1; k >= 0; k--) {
+           for (k = mlen - 1; k >= 0; k--) {
                t += m[k];
                t += a[i+k];
                a[i+k] = (unsigned short)t;
                t = t >> 16;
            }
+            q--;
        }
+        if (quot)
+            internal_add_shifted(quot, q, qshift + 16 * (alen-mlen-i));
     }
 }
 
@@ -151,16 +197,17 @@ static void bigmod(unsigned short *a, unsigned short *m,
  * The most significant word of mod MUST be non-zero.
  * We assume that the result array is the same size as the mod array.
  */
-void modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod, Bignum result)
+Bignum modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod)
 {
     unsigned short *a, *b, *n, *m;
     int mshift;
     int mlen, i, j;
+    Bignum result;
 
     /* Allocate m of size mlen, copy mod to m */
     /* We use big endian internally */
     mlen = mod[0];
-    m = malloc(mlen * sizeof(unsigned short));
+    m = smalloc(mlen * sizeof(unsigned short));
     for (j = 0; j < mlen; j++) m[j] = mod[mod[0] - j];
 
     /* Shift m left to make msb bit set */
@@ -173,14 +220,14 @@ void modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod, Bignum result)
     }
 
     /* Allocate n of size mlen, copy base to n */
-    n = malloc(mlen * sizeof(unsigned short));
+    n = smalloc(mlen * sizeof(unsigned short));
     i = mlen - base[0];
     for (j = 0; j < i; j++) n[j] = 0;
     for (j = 0; j < base[0]; j++) n[i+j] = base[base[0] - j];
 
     /* Allocate a and b of size 2*mlen. Set a = 1 */
-    a = malloc(2 * mlen * sizeof(unsigned short));
-    b = malloc(2 * mlen * sizeof(unsigned short));
+    a = smalloc(2 * mlen * sizeof(unsigned short));
+    b = smalloc(2 * mlen * sizeof(unsigned short));
     for (i = 0; i < 2*mlen; i++) a[i] = 0;
     a[2*mlen-1] = 1;
 
@@ -194,11 +241,11 @@ void modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod, Bignum result)
     /* Main computation */
     while (i < exp[0]) {
        while (j >= 0) {
-           bigmul(a + mlen, a + mlen, b, mlen);
-           bigmod(b, m, mlen, mlen*2);
+           internal_mul(a + mlen, a + mlen, b, mlen);
+           internal_mod(b, mlen*2, m, mlen, NULL, 0);
            if ((exp[exp[0] - i] & (1 << j)) != 0) {
-               bigmul(b + mlen, n, a, mlen);
-               bigmod(a, m, mlen, mlen*2);
+               internal_mul(b + mlen, n, a, mlen);
+               internal_mod(a, mlen*2, m, mlen, NULL, 0);
            } else {
                unsigned short *t;
                t = a;  a = b;  b = t;
@@ -213,20 +260,24 @@ void modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod, Bignum result)
        for (i = mlen - 1; i < 2*mlen - 1; i++)
            a[i] = (a[i] << mshift) | (a[i+1] >> (16-mshift));
        a[2*mlen-1] = a[2*mlen-1] << mshift;
-       bigmod(a, m, mlen, mlen*2);
+       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));
     }
 
     /* Copy result to buffer */
+    result = newbn(mod[0]);
     for (i = 0; i < mlen; i++)
        result[result[0] - i] = a[i+mlen];
+    while (result[0] > 1 && result[result[0]] == 0) result[0]--;
 
     /* Free temporary arrays */
-    for (i = 0; i < 2*mlen; i++) a[i] = 0; free(a);
-    for (i = 0; i < 2*mlen; i++) b[i] = 0; free(b);
-    for (i = 0; i < mlen; i++) m[i] = 0; free(m);
-    for (i = 0; i < mlen; i++) n[i] = 0; free(n);
+    for (i = 0; i < 2*mlen; i++) a[i] = 0; sfree(a);
+    for (i = 0; i < 2*mlen; i++) b[i] = 0; sfree(b);
+    for (i = 0; i < mlen; i++) m[i] = 0; sfree(m);
+    for (i = 0; i < mlen; i++) n[i] = 0; sfree(n);
+
+    return result;
 }
 
 /*
@@ -234,16 +285,17 @@ void modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod, Bignum result)
  * The most significant word of mod MUST be non-zero.
  * We assume that the result array is the same size as the mod array.
  */
-void modmul(Bignum p, Bignum q, Bignum mod, Bignum result)
+Bignum modmul(Bignum p, Bignum q, Bignum mod)
 {
     unsigned short *a, *n, *m, *o;
     int mshift;
     int pqlen, mlen, i, j;
+    Bignum result;
 
     /* Allocate m of size mlen, copy mod to m */
     /* We use big endian internally */
     mlen = mod[0];
-    m = malloc(mlen * sizeof(unsigned short));
+    m = smalloc(mlen * sizeof(unsigned short));
     for (j = 0; j < mlen; j++) m[j] = mod[mod[0] - j];
 
     /* Shift m left to make msb bit set */
@@ -258,43 +310,107 @@ void modmul(Bignum p, Bignum q, Bignum mod, Bignum result)
     pqlen = (p[0] > q[0] ? p[0] : q[0]);
 
     /* Allocate n of size pqlen, copy p to n */
-    n = malloc(pqlen * sizeof(unsigned short));
+    n = smalloc(pqlen * sizeof(unsigned short));
     i = pqlen - p[0];
     for (j = 0; j < i; j++) n[j] = 0;
     for (j = 0; j < p[0]; j++) n[i+j] = p[p[0] - j];
 
     /* Allocate o of size pqlen, copy q to o */
-    o = malloc(pqlen * sizeof(unsigned short));
+    o = smalloc(pqlen * sizeof(unsigned short));
     i = pqlen - q[0];
     for (j = 0; j < i; j++) o[j] = 0;
     for (j = 0; j < q[0]; j++) o[i+j] = q[q[0] - j];
 
     /* Allocate a of size 2*pqlen for result */
-    a = malloc(2 * pqlen * sizeof(unsigned short));
+    a = smalloc(2 * pqlen * sizeof(unsigned short));
 
     /* Main computation */
-    bigmul(n, o, a, pqlen);
-    bigmod(a, m, mlen, 2*pqlen);
+    internal_mul(n, o, a, pqlen);
+    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[2*pqlen-1] = a[2*pqlen-1] << mshift;
-       bigmod(a, m, mlen, pqlen*2);
+       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));
     }
 
     /* Copy result to buffer */
+    result = newbn(mod[0]);
     for (i = 0; i < mlen; i++)
        result[result[0] - i] = a[i+2*pqlen-mlen];
+    while (result[0] > 1 && result[result[0]] == 0) result[0]--;
 
     /* Free temporary arrays */
-    for (i = 0; i < 2*pqlen; i++) a[i] = 0; free(a);
-    for (i = 0; i < mlen; i++) m[i] = 0; free(m);
-    for (i = 0; i < pqlen; i++) n[i] = 0; free(n);
-    for (i = 0; i < pqlen; i++) o[i] = 0; free(o);
+    for (i = 0; i < 2*pqlen; i++) a[i] = 0; sfree(a);
+    for (i = 0; i < mlen; i++) m[i] = 0; sfree(m);
+    for (i = 0; i < pqlen; i++) n[i] = 0; sfree(n);
+    for (i = 0; i < pqlen; i++) o[i] = 0; sfree(o);
+
+    return result;
+}
+
+/*
+ * Compute p % mod.
+ * The most significant word of mod MUST be non-zero.
+ * We assume that the result array is the same size as the mod array.
+ * We optionally write out a quotient.
+ */
+void bigmod(Bignum p, Bignum mod, Bignum result, Bignum quotient)
+{
+    unsigned short *n, *m;
+    int mshift;
+    int plen, mlen, i, j;
+
+    /* Allocate m of size mlen, copy mod to m */
+    /* We use big endian internally */
+    mlen = mod[0];
+    m = smalloc(mlen * sizeof(unsigned short));
+    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) break;
+    if (mshift) {
+       for (i = 0; i < mlen - 1; i++)
+           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i+1] >> (16-mshift));
+       m[mlen-1] = m[mlen-1] << mshift;
+    }
+
+    plen = p[0];
+    /* Ensure plen > mlen */
+    if (plen <= mlen) plen = mlen+1;
+
+    /* Allocate n of size plen, copy p to n */
+    n = smalloc(plen * sizeof(unsigned short));
+    for (j = 0; j < plen; j++) n[j] = 0;
+    for (j = 1; j <= p[0]; j++) n[plen-j] = p[j];
+
+    /* Main computation */
+    internal_mod(n, plen, m, mlen, quotient, mshift);
+
+    /* 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[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));
+    }
+
+    /* Copy result to buffer */
+    for (i = 1; i <= 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; sfree(m);
+    for (i = 0; i < plen; i++) n[i] = 0; sfree(n);
 }
 
 /*
@@ -307,36 +423,452 @@ void decbn(Bignum bn) {
     bn[i]--;
 }
 
+Bignum bignum_from_bytes(unsigned char *data, int nbytes) {
+    Bignum result;
+    int w, i;
+
+    w = (nbytes+1)/2;                 /* 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;
+    }
+
+    while (result[0] > 1 && result[result[0]] == 0) result[0]--;
+    return result;
+}
+
 /*
  * Read an ssh1-format bignum from a data buffer. Return the number
  * of bytes consumed.
  */
 int ssh1_read_bignum(unsigned char *data, Bignum *result) {
     unsigned char *p = data;
-    Bignum bn;
     int i;
     int w, b;
 
     w = 0;
     for (i=0; i<2; i++)
         w = (w << 8) + *p++;
-
     b = (w+7)/8;                       /* bits -> bytes */
-    w = (w+15)/16;                    /* bits -> words */
 
-    bn = newbn(w);
+    if (!result)                       /* just return length */
+        return b + 2;
 
-    for (i=1; i<=w; i++)
-        bn[i] = 0;
-    for (i=b; i-- ;) {
-        unsigned char byte = *p++;
-        if (i & 1)
-            bn[1+i/2] |= byte<<8;
+    *result = bignum_from_bytes(p, b);
+
+    return p + b - data;
+}
+
+/*
+ * Return the bit count of a bignum, for ssh1 encoding.
+ */
+int ssh1_bignum_bitcount(Bignum bn) {
+    int bitcount = bn[0] * 16 - 1;
+    while (bitcount >= 0 && (bn[bitcount/16+1] >> (bitcount % 16)) == 0)
+        bitcount--;
+    return bitcount + 1;
+}
+
+/*
+ * Return the byte length of a bignum when ssh1 encoded.
+ */
+int ssh1_bignum_length(Bignum bn) {
+    return 2 + (ssh1_bignum_bitcount(bn)+7)/8;
+}
+
+/*
+ * Return a byte from a bignum; 0 is least significant, etc.
+ */
+int bignum_byte(Bignum bn, int i) {
+    if (i >= 2*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 a bit from a bignum; 0 is least significant, etc.
+ */
+int bignum_bit(Bignum bn, int i) {
+    if (i >= 16*bn[0])
+        return 0;                      /* beyond the end */
+    else
+        return (bn[i/16+1] >> (i%16)) & 1;
+}
+
+/*
+ * Set a bit in a bignum; 0 is least significant, etc.
+ */
+void bignum_set_bit(Bignum bn, int bitnum, int value) {
+    if (bitnum >= 16*bn[0])
+        abort();                       /* beyond the end */
+    else {
+        int v = bitnum/16+1;
+        int mask = 1 << (bitnum%16);
+        if (value)
+            bn[v] |= mask;
         else
-            bn[1+i/2] |= byte;
+            bn[v] &= ~mask;
     }
+}
 
-    *result = bn;
+/*
+ * Write a ssh1-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) {
+    unsigned char *p = data;
+    int len = ssh1_bignum_length(bn);
+    int i;
+    int bitc = ssh1_bignum_bitcount(bn);
+
+    *p++ = (bitc >> 8) & 0xFF;
+    *p++ = (bitc     ) & 0xFF;
+    for (i = len-2; i-- ;)
+        *p++ = bignum_byte(bn, i);
+    return len;
+}
+
+/*
+ * Compare two bignums. Returns like strcmp.
+ */
+int bignum_cmp(Bignum a, Bignum b) {
+    int amax = a[0], bmax = b[0];
+    int i = (amax > bmax ? amax : bmax);
+    while (i) {
+        unsigned short aval = (i > amax ? 0 : a[i]);
+        unsigned short bval = (i > bmax ? 0 : b[i]);
+        if (aval < bval) return -1;
+        if (aval > bval) return +1;
+        i--;
+    }
+    return 0;
+}
+
+/*
+ * Right-shift one bignum to form another.
+ */
+Bignum bignum_rshift(Bignum a, int shift) {
+    Bignum ret;
+    int i, shiftw, shiftb, shiftbb, bits;
+    unsigned short ai, ai1;
+
+    bits = ssh1_bignum_bitcount(a) - shift;
+    ret = newbn((bits+15)/16);
+
+    if (ret) {
+        shiftw = shift / 16;
+        shiftb = shift % 16;
+        shiftbb = 16 - shiftb;
+
+        ai1 = a[shiftw+1];
+        for (i = 1; i <= ret[0]; i++) {
+            ai = ai1;
+            ai1 = (i+shiftw+1 <= a[0] ? a[i+shiftw+1] : 0);
+            ret[i] = ((ai >> shiftb) | (ai1 << shiftbb)) & 0xFFFF;
+        }
+    }
+
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Non-modular multiplication and addition.
+ */
+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;
+    Bignum ret;
+
+    /* mlen space for a, mlen space for b, 2*mlen for result */
+    workspace = smalloc(mlen * 4 * sizeof(unsigned short));
+    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);
+    }
+
+    internal_mul(workspace+0*mlen, workspace+1*mlen, workspace+2*mlen, mlen);
+
+    /* now just copy the result back */
+    rlen = alen + blen + 1;
+    if (addend && rlen <= addend[0])
+        rlen = addend[0] + 1;
+    ret = newbn(rlen);
+    maxspot = 0;
+    for (i = 1; i <= ret[0]; i++) {
+        ret[i] = (i <= 2*mlen ? workspace[4*mlen - i] : 0);
+        if (ret[i] != 0)
+            maxspot = i;
+    }
+    ret[0] = maxspot;
+
+    /* now add in the addend, if any */
+    if (addend) {
+        unsigned long 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;
+            if (ret[i] != 0 && i > maxspot)
+                maxspot = i;
+        }
+    }
+    ret[0] = maxspot;
+
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Non-modular multiplication.
+ */
+Bignum bigmul(Bignum a, Bignum b) {
+    return bigmuladd(a, b, NULL);
+}
+
+/*
+ * 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.
+ */
+Bignum bignum_bitmask(Bignum n) {
+    Bignum ret = copybn(n);
+    int i;
+    unsigned short j;
+
+    i = ret[0];
+    while (n[i] == 0 && i > 0)
+        i--;
+    if (i <= 0)
+        return ret;                    /* input was zero */
+    j = 1;
+    while (j < n[i])
+        j = 2*j+1;
+    ret[i] = j;
+    while (--i > 0)
+        ret[i] = 0xFFFF;
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Convert a (max 16-bit) short into a bignum.
+ */
+Bignum bignum_from_short(unsigned short n) {
+    Bignum ret;
+
+    ret = newbn(2);
+    ret[1] = n & 0xFFFF;
+    ret[2] = (n >> 16) & 0xFFFF;
+    ret[0] = (ret[2] ? 2 : 1);
+    return ret;        
+}
+
+/*
+ * Add a long to a bignum.
+ */
+Bignum bignum_add_long(Bignum number, unsigned long addend) {
+    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;
+        if (ret[i] != 0)
+            maxspot = i;
+    }
+    ret[0] = maxspot;
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Compute the residue of a bignum, modulo a (max 16-bit) short.
+ */
+unsigned short bignum_mod_short(Bignum number, unsigned short modulus) {
+    unsigned long mod, r;
+    int i;
+
+    r = 0;
+    mod = modulus;
+    for (i = number[0]; i > 0; i--)
+        r = (r * 65536 + number[i]) % mod;
+    return (unsigned short) r;
+}
+
+void diagbn(char *prefix, Bignum md) {
+    int i, nibbles, morenibbles;
+    static const char hex[] = "0123456789ABCDEF";
+
+    printf("%s0x", prefix ? prefix : "");
+
+    nibbles = (3 + ssh1_bignum_bitcount(md))/4; if (nibbles<1) nibbles=1;
+    morenibbles = 4*md[0] - nibbles;
+    for (i=0; i<morenibbles; i++) putchar('-');
+    for (i=nibbles; i-- ;)
+        putchar(hex[(bignum_byte(md, i/2) >> (4*(i%2))) & 0xF]);
+
+    if (prefix) putchar('\n');
+}
+
+/*
+ * Greatest common divisor.
+ */
+Bignum biggcd(Bignum av, Bignum bv) {
+    Bignum a = copybn(av);
+    Bignum b = copybn(bv);
+
+    diagbn("a = ", a);
+    diagbn("b = ", b);
+    while (bignum_cmp(b, Zero) != 0) {
+        Bignum t = newbn(b[0]);
+        bigmod(a, b, t, NULL);
+        diagbn("t = ", t);
+        while (t[0] > 1 && t[t[0]] == 0) t[0]--;
+        freebn(a);
+        a = b;
+        b = t;
+    }
+
+    freebn(b);
+    return a;
+}
+
+/*
+ * Modular inverse, using Euclid's extended algorithm.
+ */
+Bignum modinv(Bignum number, Bignum modulus) {
+    Bignum a = copybn(modulus);
+    Bignum b = copybn(number);
+    Bignum xp = copybn(Zero);
+    Bignum x = copybn(One);
+    int sign = +1;
+
+    while (bignum_cmp(b, One) != 0) {
+        Bignum t = newbn(b[0]);
+        Bignum q = newbn(a[0]);
+        bigmod(a, b, t, q);
+        while (t[0] > 1 && t[t[0]] == 0) t[0]--;
+        freebn(a);
+        a = b;
+        b = t;
+        t = xp;
+        xp = x;
+        x = bigmuladd(q, xp, t);
+        sign = -sign;
+        freebn(t);
+    }
 
-    return p - data;
+    freebn(b);
+    freebn(a);
+    freebn(xp);
+
+    /* now we know that sign * x == 1, and that x < modulus */
+    if (sign < 0) {
+        /* set a new x to be modulus - x */
+        Bignum newx = newbn(modulus[0]);
+        unsigned short 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);
+            newx[i] = aword - bword - carry;
+            bword = ~bword;
+            carry = carry ? (newx[i] >= bword) : (newx[i] > bword);
+            if (newx[i] != 0)
+                maxspot = i;
+        }
+        newx[0] = maxspot;
+        freebn(x);
+        x = newx;
+    }
+
+    /* and return. */
+    return x;
+}
+
+/*
+ * Render a bignum into decimal. Return a malloced string holding
+ * the decimal representation.
+ */
+char *bignum_decimal(Bignum x) {
+    int ndigits, ndigit;
+    int i, iszero;
+    unsigned long carry;
+    char *ret;
+    unsigned short *workspace;
+
+    /*
+     * First, estimate the number of digits. Since log(10)/log(2)
+     * is just greater than 93/28 (the joys of continued fraction
+     * approximations...) we know that for every 93 bits, we need
+     * at most 28 digits. This will tell us how much to malloc.
+     *
+     * Formally: if x has i bits, that means x is strictly less
+     * than 2^i. Since 2 is less than 10^(28/93), this is less than
+     * 10^(28i/93). We need an integer power of ten, so we must
+     * 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 = ssh1_bignum_bitcount(x);
+    ndigits = (28*i + 92)/93;          /* multiply by 28/93 and round up */
+    ndigits++;                         /* allow for trailing \0 */
+    ret = smalloc(ndigits);
+
+    /*
+     * Now allocate some workspace to hold the binary form as we
+     * repeatedly divide it by ten. Initialise this to the
+     * big-endian form of the number.
+     */
+    workspace = smalloc(sizeof(unsigned short) * x[0]);
+    for (i = 0; i < x[0]; i++)
+        workspace[i] = x[x[0] - i];
+
+    /*
+     * Next, write the decimal number starting with the last digit.
+     * We use ordinary short division, dividing 10 into the
+     * workspace.
+     */
+    ndigit = ndigits-1;
+    ret[ndigit] = '\0';
+    do {
+        iszero = 1;
+        carry = 0;
+        for (i = 0; i < x[0]; i++) {
+            carry = (carry << 16) + workspace[i];
+            workspace[i] = (unsigned short) (carry / 10);
+            if (workspace[i])
+                iszero = 0;
+            carry %= 10;
+        }
+        ret[--ndigit] = (char)(carry + '0');
+    } while (!iszero);
+
+    /*
+     * There's a chance we've fallen short of the start of the
+     * string. Correct if so.
+     */
+    if (ndigit > 0)
+        memmove(ret, ret+ndigit, ndigits-ndigit);
+
+    /*
+     * Done.
+     */
+    return ret;
 }