sshbn.c: Turn the bignum arithmetic internals back-to-front.
[u/mdw/putty] / sshbn.c
diff --git a/sshbn.c b/sshbn.c
index da24978..2d81ee4 100644 (file)
--- a/sshbn.c
+++ b/sshbn.c
@@ -161,7 +161,7 @@ Bignum bn_power_2(int n)
 
 /*
  * Internal addition. Sets c = a - b, where 'a', 'b' and 'c' are all
- * big-endian arrays of 'len' BignumInts. Returns a BignumInt carried
+ * little-endian arrays of 'len' BignumInts. Returns a BignumInt carried
  * off the top.
  */
 static BignumInt internal_add(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
@@ -170,7 +170,7 @@ static BignumInt internal_add(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
     int i;
     BignumDblInt carry = 0;
 
-    for (i = len-1; i >= 0; i--) {
+    for (i = 0; i < len; i++) {
         carry += (BignumDblInt)a[i] + b[i];
         c[i] = (BignumInt)carry;
         carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
@@ -181,7 +181,7 @@ static BignumInt internal_add(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
 
 /*
  * Internal subtraction. Sets c = a - b, where 'a', 'b' and 'c' are
- * all big-endian arrays of 'len' BignumInts. Any borrow from the top
+ * all little-endian arrays of 'len' BignumInts. Any borrow from the top
  * is ignored.
  */
 static void internal_sub(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
@@ -190,7 +190,7 @@ static void internal_sub(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
     int i;
     BignumDblInt carry = 1;
 
-    for (i = len-1; i >= 0; i--) {
+    for (i = 0; i < len; i++) {
         carry += (BignumDblInt)a[i] + (b[i] ^ BIGNUM_INT_MASK);
         c[i] = (BignumInt)carry;
         carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
@@ -270,63 +270,64 @@ static void internal_mul(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
         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("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, a[len - 1 - 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("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, b[len - 1 - i]);
         }
         printf("\n");
 #endif
 
         /* a_1 b_1 */
-        internal_mul(a, b, c, toplen, scratch);
+        internal_mul(a + botlen, b + botlen, c + 2*botlen, 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("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, c[2*len - 1 - i]);
         }
         printf("\n");
 #endif
 
         /* a_0 b_0 */
-        internal_mul(a + toplen, b + toplen, c + 2*toplen, botlen, scratch);
+        internal_mul(a, b, c, 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("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, c[2*botlen - 1 - 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;
+        /* Zero padding. botlen exceeds toplen by at most 1, and we'll set
+         * the extra carry explicitly below, so we only need to zero at most
+         * one of the top words here.
+         */
+        scratch[midlen - 2] = scratch[2*midlen - 2] = 0;
 
         for (i = 0; i < toplen; i++) {
-            scratch[midlen - toplen + i] = a[i]; /* a_1 */
-            scratch[2*midlen - toplen + i] = b[i]; /* b_1 */
+            scratch[i] = a[i + botlen]; /* a_1 */
+            scratch[midlen + i] = b[i + botlen]; /* b_1 */
         }
 
         /* compute a_1 + a_0 */
-        scratch[0] = internal_add(scratch+1, a+toplen, scratch+1, botlen);
+        scratch[midlen - 1] = internal_add(scratch, a, scratch, botlen);
 #ifdef KARA_DEBUG
         printf("a1plusa0 = 0x");
         for (i = 0; i < midlen; i++) {
-            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[i]);
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[midlen - 1 - i]);
         }
         printf("\n");
 #endif
         /* compute b_1 + b_0 */
-        scratch[midlen] = internal_add(scratch+midlen+1, b+toplen,
-                                       scratch+midlen+1, botlen);
+        scratch[2*midlen - 1] = internal_add(scratch+midlen, b,
+                                             scratch+midlen, botlen);
 #ifdef KARA_DEBUG
         printf("b1plusb0 = 0x");
         for (i = 0; i < midlen; i++) {
-            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[midlen+i]);
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[2*midlen - 1 - i]);
         }
         printf("\n");
 #endif
@@ -339,7 +340,7 @@ static void internal_mul(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
 #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("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[4*midlen - 1 - i]);
         }
         printf("\n");
 #endif
@@ -349,25 +350,24 @@ static void internal_mul(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
          * 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;
+        scratch[2*botlen - 2] = scratch[2*botlen - 1] = 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);
+            scratch[i] = c[2*botlen + i];
+        scratch[2*botlen] = internal_add(scratch, c, scratch, 2*botlen);
+        scratch[2*botlen + 1] = 0;
 #ifdef KARA_DEBUG
         printf("a1b1plusa0b0 = 0x");
         for (i = 0; i < 2*midlen; i++) {
-            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[i]);
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[2*midlen - 1 - i]);
         }
         printf("\n");
 #endif
 
-        internal_sub(scratch + 2*midlen, scratch,
-                     scratch + 2*midlen, 2*midlen);
+        internal_sub(scratch + 2*midlen, scratch, scratch, 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("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, scratch[4*midlen - 1 - i]);
         }
         printf("\n");
 #endif
@@ -378,21 +378,19 @@ static void internal_mul(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
          * 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;
+        carry = internal_add(c + botlen, scratch, c + botlen, 2*midlen);
+        i = botlen + 2*midlen;
         while (carry) {
-            assert(i >= 0);
+            assert(i <= 2*len);
             carry += c[i];
             c[i] = (BignumInt)carry;
             carry >>= BIGNUM_INT_BITS;
-            i--;
+            i++;
         }
 #ifdef KARA_DEBUG
         printf("ab = 0x");
         for (i = 0; i < 2*len; i++) {
-            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, c[i]);
+            printf("%0*x", BIGNUM_INT_BITS/4, c[2*len - i]);
         }
         printf("\n");
 #endif
@@ -401,7 +399,7 @@ static void internal_mul(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
         int i;
         BignumInt carry;
         BignumDblInt t;
-        const BignumInt *ap, *bp;
+        const BignumInt *ap, *alim = a + len, *bp, *blim = b + len;
         BignumInt *cp, *cps;
 
         /*
@@ -411,9 +409,9 @@ static void internal_mul(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
         for (i = 0; i < 2 * len; i++)
             c[i] = 0;
 
-        for (cps = c + 2*len, ap = a + len; ap-- > a; cps--) {
+        for (cps = c, ap = a; ap < alim; ap++, cps++) {
             carry = 0;
-            for (cp = cps, bp = b + len; cp--, bp-- > b ;) {
+            for (cp = cps, bp = b, i = blim - bp; i--; bp++, cp++) {
                 t = (MUL_WORD(*ap, *bp) + carry) + *cp;
                 *cp = (BignumInt) t;
                 carry = (BignumInt)(t >> BIGNUM_INT_BITS);
@@ -477,34 +475,32 @@ static void internal_mul_low(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
          */
 
         /* a_0 b_0 */
-        internal_mul(a + toplen, b + toplen, scratch + 2*toplen, botlen,
-                     scratch + 2*len);
+        internal_mul(a, b, scratch + 2*toplen, botlen, scratch + 2*len);
 
         /* a_1 b_0 */
-        internal_mul_low(a, b + len - toplen, scratch + toplen, toplen,
+        internal_mul_low(a + botlen, b, scratch + toplen, toplen,
                          scratch + 2*len);
 
         /* a_0 b_1 */
-        internal_mul_low(a + len - toplen, b, scratch, toplen,
-                         scratch + 2*len);
+        internal_mul_low(a, b + botlen, 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];
+            c[i] = scratch[2*toplen + 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);
+        internal_add(scratch, scratch + 2*toplen + botlen,
+                     c + botlen, toplen);
 
     } else {
         int i;
         BignumInt carry;
         BignumDblInt t;
-        const BignumInt *ap, *bp;
-        BignumInt *cp, *cps;
+        const BignumInt *ap, *alim = a + len, *bp;
+        BignumInt *cp, *cps, *clim = c + len;
 
         /*
          * Multiply in the ordinary O(N^2) way.
@@ -513,9 +509,9 @@ static void internal_mul_low(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
         for (i = 0; i < len; i++)
             c[i] = 0;
 
-        for (cps = c + len, ap = a + len; ap-- > a; cps--) {
+        for (cps = c, ap = a; ap < alim; ap++, cps++) {
             carry = 0;
-            for (cp = cps, bp = b + len; bp--, cp-- > c ;) {
+            for (cp = cps, bp = b, i = clim - cp; i--; bp++, cp++) {
                 t = (MUL_WORD(*ap, *bp) + carry) + *cp;
                 *cp = (BignumInt) t;
                 carry = (BignumInt)(t >> BIGNUM_INT_BITS);
@@ -525,13 +521,13 @@ static void internal_mul_low(const BignumInt *a, const BignumInt *b,
 }
 
 /*
- * Montgomery reduction. Expects x to be a big-endian array of 2*len
+ * Montgomery reduction. Expects x to be a little-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
+ * 'n' and 'mninv' should be little-endian arrays of 'len' BignumInts
  * each, containing respectively n and the multiplicative inverse of
  * -n mod r.
  *
@@ -549,7 +545,7 @@ static void monty_reduce(BignumInt *x, const BignumInt *n,
      * 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);
+    internal_mul_low(x, mninv, tmp, len, tmp + 3*len);
 
     /*
      * Compute t = (mn+x)/r in ordinary, non-modular, integer
@@ -563,7 +559,7 @@ static void monty_reduce(BignumInt *x, const BignumInt *n,
     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;
+        x[i] = x[len + i], x[len + i] = 0;
 
     /*
      * Reduce t mod n. This doesn't require a full-on division by n,
@@ -577,12 +573,12 @@ static void monty_reduce(BignumInt *x, const BignumInt *n,
      *  + yielding 0 <= (mn+x)/r < 2n as required.
      */
     if (!carry) {
-        for (i = 0; i < len; i++)
-            if (x[len + i] != n[i])
+        for (i = len; i-- > 0; )
+            if (x[i] != n[i])
                 break;
     }
-    if (carry || i >= len || x[len + i] > n[i])
-        internal_sub(x+len, n, x+len, len);
+    if (carry || i < 0 || x[i] > n[i])
+        internal_sub(x, n, x, len);
 }
 
 static void internal_add_shifted(BignumInt *number,
@@ -606,11 +602,10 @@ static void internal_add_shifted(BignumInt *number,
  * Compute a = a % m.
  * 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).
+ * (of which last 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.
+ * Quotient is accumulated in the `quotient' array. Quotient parts
+ * are shifted left by `qshift' before adding into quot.
  */
 static void internal_mod(BignumInt *a, int alen,
                         BignumInt *m, int mlen,
@@ -618,29 +613,22 @@ static void internal_mod(BignumInt *a, int alen,
 {
     BignumInt m0, m1;
     unsigned int h;
-    int i, k;
+    int i, j, k;
 
-    m0 = m[0];
+    m0 = m[mlen - 1];
     if (mlen > 1)
-       m1 = m[1];
+       m1 = m[mlen - 2];
     else
        m1 = 0;
 
-    for (i = 0; i <= alen - mlen; i++) {
+    for (i = alen, h = 0; i-- >= mlen; ) {
        BignumDblInt t;
        unsigned int q, r, c, ai1;
 
-       if (i == 0) {
-           h = 0;
-       } else {
-           h = a[i - 1];
-           a[i - 1] = 0;
-       }
-
-       if (i == alen - 1)
-           ai1 = 0;
-       else
-           ai1 = a[i + 1];
+        if (i)
+            ai1 = a[i - 1];
+        else
+            ai1 = 0;
 
        /* Find q = h:a[i] / m0 */
        if (h >= m0) {
@@ -667,7 +655,7 @@ static void internal_mod(BignumInt *a, int alen,
            DIVMOD_WORD(q, r, h, tmplo, m0);
 
            /* Refine our estimate of q by looking at
-            h:a[i]:a[i+1] / m0:m1 */
+            h:a[i]:a[i-1] / m0:m1 */
            t = MUL_WORD(m1, q);
            if (t > ((BignumDblInt) r << BIGNUM_INT_BITS) + ai1) {
                q--;
@@ -678,33 +666,65 @@ static void internal_mod(BignumInt *a, int alen,
            }
        }
 
+        j = i + 1 - mlen;
+
        /* Subtract q * m from a[i...] */
        c = 0;
-       for (k = mlen - 1; k >= 0; k--) {
+        for (k = 0; k < mlen; k++) {
            t = MUL_WORD(q, m[k]);
            t += c;
            c = (unsigned)(t >> BIGNUM_INT_BITS);
-           if ((BignumInt) t > a[i + k])
+           if ((BignumInt) t > a[j + k])
                c++;
-           a[i + k] -= (BignumInt) t;
+           a[j + k] -= (BignumInt) t;
        }
 
        /* Add back m in case of borrow */
        if (c != h) {
            t = 0;
-           for (k = mlen - 1; k >= 0; k--) {
+            for (k = 0; k < mlen; k++) {
                t += m[k];
-               t += a[i + k];
-               a[i + k] = (BignumInt) t;
+               t += a[j + k];
+               a[j + k] = (BignumInt) t;
                t = t >> BIGNUM_INT_BITS;
            }
            q--;
        }
+
        if (quot)
-           internal_add_shifted(quot, q, qshift + BIGNUM_INT_BITS * (alen - mlen - i));
+           internal_add_shifted(quot, q,
+                                 qshift + BIGNUM_INT_BITS * (i + 1 - mlen));
+
+       if (i >= mlen) {
+           h = a[i];
+           a[i] = 0;
+       }
     }
 }
 
+static void shift_left(BignumInt *x, int xlen, int shift)
+{
+    int i;
+
+    if (!shift)
+        return;
+    for (i = xlen; --i > 0; )
+        x[i] = (x[i] << shift) | (x[i - 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - shift));
+    x[0] = x[0] << shift;
+}
+
+static void shift_right(BignumInt *x, int xlen, int shift)
+{
+    int i;
+
+    if (!shift || !xlen)
+        return;
+    xlen--;
+    for (i = 0; i < xlen; i++)
+        x[i] = (x[i] >> shift) | (x[i + 1] << (BIGNUM_INT_BITS - shift));
+    x[i] = x[i] >> shift;
+}
+
 /*
  * Compute (base ^ exp) % mod, the pedestrian way.
  */
@@ -728,36 +748,31 @@ Bignum modpow_simple(Bignum base_in, Bignum exp, Bignum mod)
     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, BignumInt);
     for (j = 0; j < mlen; j++)
-       m[j] = mod[mod[0] - j];
+       m[j] = mod[j + 1];
 
     /* Shift m left to make msb bit set */
     for (mshift = 0; mshift < BIGNUM_INT_BITS-1; mshift++)
-       if ((m[0] << mshift) & BIGNUM_TOP_BIT)
+       if ((m[mlen - 1] << mshift) & BIGNUM_TOP_BIT)
            break;
-    if (mshift) {
-       for (i = 0; i < mlen - 1; i++)
-           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i + 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
-       m[mlen - 1] = m[mlen - 1] << mshift;
-    }
+    if (mshift)
+        shift_left(m, mlen, mshift);
 
     /* Allocate n of size mlen, copy base to n */
     n = snewn(mlen, BignumInt);
-    i = mlen - base[0];
-    for (j = 0; j < i; j++)
-       n[j] = 0;
-    for (j = 0; j < (int)base[0]; j++)
-       n[i + j] = base[base[0] - j];
+    for (i = 0; i < (int)base[0]; i++)
+       n[i] = base[i + 1];
+    for (; i < mlen; i++)
+        n[i] = 0;
 
     /* Allocate a and b of size 2*mlen. Set a = 1 */
     a = snewn(2 * mlen, BignumInt);
     b = snewn(2 * mlen, BignumInt);
-    for (i = 0; i < 2 * mlen; i++)
+    a[0] = 1;
+    for (i = 1; i < 2 * mlen; i++)
        a[i] = 0;
-    a[2 * mlen - 1] = 1;
 
     /* Scratch space for multiplies */
     scratchlen = mul_compute_scratch(mlen);
@@ -777,10 +792,10 @@ Bignum modpow_simple(Bignum base_in, Bignum exp, Bignum mod)
     /* Main computation */
     while (i < (int)exp[0]) {
        while (j >= 0) {
-           internal_mul(a + mlen, a + mlen, b, mlen, scratch);
+           internal_mul(a, a, 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, scratch);
+               internal_mul(b, n, a, mlen, scratch);
                internal_mod(a, mlen * 2, m, mlen, NULL, 0);
            } else {
                BignumInt *t;
@@ -796,18 +811,15 @@ Bignum modpow_simple(Bignum base_in, Bignum exp, Bignum mod)
 
     /* 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] >> (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] << (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
+        shift_left(a, mlen + 1, mshift);
+       internal_mod(a, mlen + 1, m, mlen, NULL, 0);
+        shift_right(a, mlen, mshift);
     }
 
     /* Copy result to buffer */
     result = newbn(mod[0]);
     for (i = 0; i < mlen; i++)
-       result[result[0] - i] = a[i + mlen];
+       result[i + 1] = a[i];
     while (result[0] > 1 && result[result[0]] == 0)
        result[0]--;
 
@@ -884,17 +896,16 @@ Bignum modpow(Bignum base_in, Bignum exp, Bignum mod)
     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.
+     * Set up internal arrays of the right lengths 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];
+       n[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);
+       mninv[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);
@@ -904,13 +915,13 @@ Bignum modpow(Bignum base_in, Bignum exp, Bignum mod)
 
     /* 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);
+       x[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);
+       a[j] = (j < (int)rn[0] ? rn[j + 1] : 0);
     freebn(rn);
 
     /* Scratch space for multiplies */
@@ -931,10 +942,10 @@ Bignum modpow(Bignum base_in, Bignum exp, Bignum mod)
     /* Main computation */
     while (i < (int)exp[0]) {
        while (j >= 0) {
-           internal_mul(a + len, a + len, b, len, scratch);
+           internal_mul(a, a, 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);
+                internal_mul(b, x, a, len,  scratch);
                 monty_reduce(a, n, mninv, scratch, len);
            } else {
                BignumInt *t;
@@ -957,7 +968,7 @@ Bignum modpow(Bignum base_in, Bignum exp, Bignum mod)
     /* Copy result to buffer */
     result = newbn(mod[0]);
     for (i = 0; i < len; i++)
-       result[result[0] - i] = a[i + len];
+       result[i + 1] = a[i];
     while (result[0] > 1 && result[result[0]] == 0)
        result[0]--;
 
@@ -997,21 +1008,17 @@ Bignum modmul(Bignum p, Bignum q, Bignum mod)
     Bignum result;
 
     /* Allocate m of size mlen, copy mod to m */
-    /* We use big endian internally */
     mlen = mod[0];
     m = snewn(mlen, BignumInt);
     for (j = 0; j < mlen; j++)
-       m[j] = mod[mod[0] - j];
+       m[j] = mod[j + 1];
 
     /* Shift m left to make msb bit set */
     for (mshift = 0; mshift < BIGNUM_INT_BITS-1; mshift++)
-       if ((m[0] << mshift) & BIGNUM_TOP_BIT)
+       if ((m[mlen - 1] << mshift) & BIGNUM_TOP_BIT)
            break;
-    if (mshift) {
-       for (i = 0; i < mlen - 1; i++)
-           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i + 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
-       m[mlen - 1] = m[mlen - 1] << mshift;
-    }
+    if (mshift)
+        shift_left(m, mlen, mshift);
 
     pqlen = (p[0] > q[0] ? p[0] : q[0]);
 
@@ -1023,19 +1030,17 @@ Bignum modmul(Bignum p, Bignum q, Bignum mod)
 
     /* Allocate n of size pqlen, copy p to n */
     n = snewn(pqlen, BignumInt);
-    i = pqlen - p[0];
-    for (j = 0; j < i; j++)
-       n[j] = 0;
-    for (j = 0; j < (int)p[0]; j++)
-       n[i + j] = p[p[0] - j];
+    for (i = 0; i < (int)p[0]; i++)
+        n[i] = p[i + 1];
+    for (; i < pqlen; i++)
+        n[i] = 0;
 
     /* Allocate o of size pqlen, copy q to o */
     o = snewn(pqlen, BignumInt);
-    i = pqlen - q[0];
-    for (j = 0; j < i; j++)
-       o[j] = 0;
-    for (j = 0; j < (int)q[0]; j++)
-       o[i + j] = q[q[0] - j];
+    for (i = 0; i < (int)q[0]; i++)
+        o[i] = q[i + 1];
+    for (; i < pqlen; i++)
+        o[i] = 0;
 
     /* Allocate a of size 2*pqlen for result */
     a = snewn(2 * pqlen, BignumInt);
@@ -1050,19 +1055,16 @@ Bignum modmul(Bignum p, Bignum q, Bignum mod)
 
     /* 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] >> (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] << (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
+        shift_left(a, mlen + 1, mshift);
+       internal_mod(a, mlen + 1, m, mlen, NULL, 0);
+        shift_right(a, mlen, mshift);
     }
 
     /* Copy result to buffer */
     rlen = (mlen < pqlen * 2 ? mlen : pqlen * 2);
     result = newbn(rlen);
     for (i = 0; i < rlen; i++)
-       result[result[0] - i] = a[i + 2 * pqlen - rlen];
+       result[i + 1] = a[i];
     while (result[0] > 1 && result[result[0]] == 0)
        result[0]--;
 
@@ -1100,21 +1102,17 @@ static void bigdivmod(Bignum p, Bignum mod, Bignum result, Bignum quotient)
     int plen, mlen, i, j;
 
     /* Allocate m of size mlen, copy mod to m */
-    /* We use big endian internally */
     mlen = mod[0];
     m = snewn(mlen, BignumInt);
     for (j = 0; j < mlen; j++)
-       m[j] = mod[mod[0] - j];
+       m[j] = mod[j + 1];
 
     /* Shift m left to make msb bit set */
     for (mshift = 0; mshift < BIGNUM_INT_BITS-1; mshift++)
-       if ((m[0] << mshift) & BIGNUM_TOP_BIT)
+       if ((m[mlen - 1] << mshift) & BIGNUM_TOP_BIT)
            break;
-    if (mshift) {
-       for (i = 0; i < mlen - 1; i++)
-           m[i] = (m[i] << mshift) | (m[i + 1] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
-       m[mlen - 1] = m[mlen - 1] << mshift;
-    }
+    if (mshift)
+        shift_left(m, mlen, mshift);
 
     plen = p[0];
     /* Ensure plen > mlen */
@@ -1123,30 +1121,26 @@ static void bigdivmod(Bignum p, Bignum mod, Bignum result, Bignum quotient)
 
     /* Allocate n of size plen, copy p to n */
     n = snewn(plen, BignumInt);
-    for (j = 0; j < plen; j++)
-       n[j] = 0;
-    for (j = 1; j <= (int)p[0]; j++)
-       n[plen - j] = p[j];
+    for (i = 0; i < (int)p[0]; i++)
+        n[i] = p[i + 1];
+    for (; i < plen; i++)
+        n[i] = 0;
 
     /* 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] >> (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
-       n[plen - 1] = n[plen - 1] << mshift;
+        shift_left(n, mlen + 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] << (BIGNUM_INT_BITS - mshift));
+        shift_right(n, mlen, mshift);
     }
 
     /* Copy result to buffer */
     if (result) {
-       for (i = 1; i <= (int)result[0]; i++) {
-           int j = plen - i;
-           result[i] = j >= 0 ? n[j] : 0;
-       }
+       for (i = 0; i < (int)result[0]; i++)
+           result[i + 1] = i < plen ? n[i] : 0;
+        bn_restore_invariant(result);
     }
 
     /* Free temporary arrays */
@@ -1367,8 +1361,8 @@ Bignum bigmuladd(Bignum a, Bignum b, Bignum addend)
     wslen = mlen * 4 + mul_compute_scratch(mlen);
     workspace = snewn(wslen, BignumInt);
     for (i = 0; i < mlen; i++) {
-       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);
+       workspace[0 * mlen + i] = i < (int)a[0] ? a[i + 1] : 0;
+       workspace[1 * mlen + i] = i < (int)b[0] ? b[i + 1] : 0;
     }
 
     internal_mul(workspace + 0 * mlen, workspace + 1 * mlen,
@@ -1380,10 +1374,10 @@ Bignum bigmuladd(Bignum a, Bignum b, Bignum addend)
        rlen = addend[0] + 1;
     ret = newbn(rlen);
     maxspot = 0;
-    for (i = 1; i <= (int)ret[0]; i++) {
-       ret[i] = (i <= 2 * mlen ? workspace[4 * mlen - i] : 0);
-       if (ret[i] != 0)
-           maxspot = i;
+    for (i = 0; i < (int)ret[0]; i++) {
+       ret[i + 1] = (i < 2 * mlen ? workspace[2 * mlen + i] : 0);
+       if (ret[i + 1] != 0)
+           maxspot = i + 1;
     }
     ret[0] = maxspot;