OpenSSL Big Number BN_CTX 控制

以下筆記包含：
能找到最好的tutorial http://edc.tversu.ru/elib/inf/0088/0596003943_secureprgckbk-chp-7-sect-4.html
和OpenSSL document page
BN_CTX_new http://www.openssl.org/docs/crypto/BN_CTX_new.html
BN_CTX_start http://www.openssl.org/docs/crypto/BN_CTX_start.html

EDIT: 我寫了一篇比較詳細的用法解釋在StackOverflow OpenSSL BN_CTX usage，雖然是英文但是比較清楚，建議參考。

筆記

BIGNUM函式庫源於libcrypto，包含在OpenSSL內。API定義於 openssl/bn.h。
在使用BIGNUM物件之前，永遠需要先initialize，就算他是靜態宣告的物件。

	// 初始化靜態BIGNUM物件
	BIGNUM bn;
	BN_init(&bn);
	// 配置並初始化動態BIGNUM物件
	BIGNUM *bn;
	bn = BN_new();
	// 釋放BN_new()出來的BIGNUM物件
	BN_free(bn);
	// 在BN_free()之前，因安全因素，先將BIGNUM物件用到的memory設為0
	BN_clear(bn);
	// 結合上兩個動作
	BN_clear_free(bn);
	// 例1
	BIGNUM *bn = BN_new();
	/* 使用bn做些事… */
	if (bn)
	BN_clear_free(bn);

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有些OpenSSL函式會要求一定要BN_CTX物件，這又是什麼呢？
BN_CTX是一個放置BIGNUM暫時變數的結構。在連續的子程序呼叫時，動態配置BIGNUM物件較為消耗效能，因此使用BN_CTX結構。
使用方式如下

	// 開始一個新bignum context
	int main(){
	BN_CTX* ctx;
	ctx = BN_CTX_new();
	foo(ctx); //將ctx當參數傳入foo()
	BN_CTX_free(ctx);
	return 0;
	}
	// 使用BN_CTX內的暫時變數
	void foo(BN_CTX* ctx)
	{
	BIGNUM *bn;
	BN_CTX_start(ctx);
	bn = BN_CTX_get(ctx); //在ctx的BN_POOL中拿出一個tmp bignum來用
	/* 對bn做一些事 */
	BN_CTX_end(ctx);
	}

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所以暫時變數是什麼時候放到BN_CTX裡的？
在做 bn = BN_CTX_get(ctx) 時，程式會去看BN_POOL裡有沒有足夠的、還沒被使用的BN_POOL_ITEM，如果沒有就會malloc一個，跟前面其他的ITEM串起來成一個linked list。
最後在BN_CTX_end(ctx)時會呼叫BN_POOL_finish( ) 將所有的暫時物件都free掉。
BN_POOL_ITEM最多不能超過BN_CTX_POOL_SIZE個，預設是16。

至於BN_STACK是在控制程式共BN_CTX_start(ctx)了幾次，最多不能超過BN_CTX_START_FRAMES個，預設32。

使用原則

1. 如果是一次性的function，如sign, verify, encrypt, decrypt等，可以不用傳BN_CTX當參數，裡面再創就可以了。
2. 如果一次性function處理的BIGNUM使用完後需要被清除，避免被攻擊者用frozen attack讀取memory裡的值，請使用BN_new( )不要用BN_CTX_get( )，因為function 結束前需要BN_clear_free( )將memory內的值設為0，而BN_CTX_end( )無法清除memory內的資料，只是把pointer改掉而已。
3. 如果是比較基層的function，常常被重複call in a loop，就用BN_CTX_start( )，BN_CTX_get( )，最後BN_CTX_end( )。
4. 如果處理一連串的動作都需要BN_CTX，且處理內容無關安全性，是public parameters，可用BN_CTX_get( )，或著最後最外層的function結束時會執行BN_CTX_free( )，也會把剛剛BN_CTX_get( )時malloc出的空間BN_clear_free( )掉。
5. 一個function要先call BN_CTX_start( )，然後一連串的BN_CTX_get( )，必須在將ctx作為參數呼叫其它function前執行完BN_CTX_get( ) calls，最後function return前call BN_CTX_end( )。