Generic interface.
[u/mdw/catacomb] / mpmont.c
index 4885151..7522dba 100644 (file)
--- a/mpmont.c
+++ b/mpmont.c
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: mpmont.c,v 1.2 1999/11/19 13:17:26 mdw Exp $
+ * $Id: mpmont.c,v 1.5 1999/11/22 13:58:40 mdw Exp $
  *
  * Montgomery reduction
  *
 /*----- Revision history --------------------------------------------------* 
  *
  * $Log: mpmont.c,v $
+ * Revision 1.5  1999/11/22 13:58:40  mdw
+ * Add an option to disable Montgomery reduction, so that performance
+ * comparisons can be done.
+ *
+ * Revision 1.4  1999/11/21 12:27:06  mdw
+ * Remove a division from the Montgomery setup by calculating
+ * %$R^2 \bmod m$% first and then %$R \bmod m$% by Montgomery reduction of
+ * %$R^2$%.
+ *
+ * Revision 1.3  1999/11/21 11:35:10  mdw
+ * Performance improvement: use @mp_sqr@ and @mpmont_reduce@ instead of
+ * @mpmont_mul@ for squaring in exponentiation.
+ *
  * Revision 1.2  1999/11/19 13:17:26  mdw
  * Add extra interface to exponentiation which returns a Montgomerized
  * result.
 #include "mp.h"
 #include "mpmont.h"
 
+/*----- Tweakables --------------------------------------------------------*/
+
+/* --- @MPMONT_DISABLE@ --- *
+ *
+ * Replace all the clever Montgomery reduction with good old-fashioned long
+ * division.
+ */
+
+/* #define MPMONT_DISABLE */
+
 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
 
 /* --- @mpmont_create@ --- *
  * Use:                Initializes a Montgomery reduction context ready for use.
  */
 
+#ifdef MPMONT_DISABLE
+
+void mpmont_create(mpmont *mm, mp *m)
+{
+  mp_shrink(m);
+  mm->m = MP_COPY(m);
+  mm->r = MP_ONE;
+  mm->r2 = MP_ONE;
+}
+
+#else
+
 void mpmont_create(mpmont *mm, mp *m)
 {
   /* --- Take a copy of the modulus --- */
@@ -88,19 +123,20 @@ void mpmont_create(mpmont *mm, mp *m)
 
   {
     size_t l = MP_LEN(m);
-    mp *r = mp_create(l + 1);
+    mp *r = mp_create(2 * l + 1);
 
     mm->shift = l * MPW_BITS;
     MPX_ZERO(r->v, r->vl - 1);
     r->vl[-1] = 1;
-    mm->r = mm->r2 = MP_NEW;
-    mp_div(0, &mm->r, r, m);
-    r = mp_sqr(r, mm->r);
+    mm->r2 = MP_NEW;
     mp_div(0, &mm->r2, r, m);
+    mm->r = mpmont_reduce(mm, MP_NEW, mm->r2);
     MP_DROP(r);
   }
 }
 
+#endif
+
 /* --- @mpmont_destroy@ --- *
  *
  * Arguments:  @mpmont *mm@ = pointer to a Montgomery reduction context
@@ -127,6 +163,16 @@ void mpmont_destroy(mpmont *mm)
  * Returns:    Result, %$a R^{-1} \bmod m$%.
  */
 
+#ifdef MPMONT_DISABLE
+
+mp *mpmont_reduce(mpmont *mm, mp *d, const mp *a)
+{
+  mp_div(0, &d, a, mm->m);
+  return (d);
+}
+
+#else
+
 mp *mpmont_reduce(mpmont *mm, mp *d, const mp *a)
 {
   mpw *dv, *dvl;
@@ -138,9 +184,9 @@ mp *mpmont_reduce(mpmont *mm, mp *d, const mp *a)
   n = MP_LEN(mm->m);
 
   if (d == a)
-    MP_MODIFY(d, 2 * n);
+    MP_MODIFY(d, 2 * n + 1);
   else {
-    MP_MODIFY(d, 2 * n);
+    MP_MODIFY(d, 2 * n + 1);
     memcpy(d->v, a->v, MPWS(MP_LEN(a)));
     memset(d->v + MP_LEN(a), 0, MPWS(MP_LEN(d) - MP_LEN(a)));
   }
@@ -167,6 +213,8 @@ mp *mpmont_reduce(mpmont *mm, mp *d, const mp *a)
   return (d);
 }
 
+#endif
+
 /* --- @mpmont_mul@ --- *
  *
  * Arguments:  @mpmont *mm@ = pointer to Montgomery reduction context
@@ -176,6 +224,17 @@ mp *mpmont_reduce(mpmont *mm, mp *d, const mp *a)
  * Returns:    Result, %$a b R^{-1} \bmod m$%.
  */
 
+#ifdef MPMONT_DISABLE
+
+mp *mpmont_mul(mpmont *mm, mp *d, const mp *a, const mp *b)
+{
+  d = mp_mul(d, a, b);
+  mp_div(0, &d, d, mm->m);
+  return (d);
+}
+
+#else
+
 mp *mpmont_mul(mpmont *mm, mp *d, const mp *a, const mp *b)
 {
   mpw *dv, *dvl;
@@ -232,6 +291,8 @@ mp *mpmont_mul(mpmont *mm, mp *d, const mp *a, const mp *b)
   return (d);
 }
 
+#endif
+
 /* --- @mpmont_expr@ --- *
  *
  * Arguments:  @mpmont *mm@ = pointer to Montgomery reduction context
@@ -256,7 +317,8 @@ mp *mpmont_expr(mpmont *mm, const mp *a, const mp *e)
       mp *dd;
       if (MP_BIT(&sc)) {
        while (sq) {
-         dd = mpmont_mul(mm, spare, ar, ar);     
+         dd = mp_sqr(spare, ar);
+         dd = mpmont_reduce(mm, dd, dd);
          spare = ar; ar = dd;
          sq--;
        }
@@ -346,51 +408,53 @@ static int tmul(dstr *v)
   mp *a = *(mp **)v[1].buf;
   mp *b = *(mp **)v[2].buf;
   mp *r = *(mp **)v[3].buf;
-  mp *mr, *qr;
   int ok = 1;
 
   mpmont mm;
   mpmont_create(&mm, m);
 
   {
+    mp *qr = mp_mul(MP_NEW, a, b);
+    mp_div(0, &qr, qr, m);
+
+    if (MP_CMP(qr, !=, r)) {
+      fputs("\n*** classical modmul failed", stderr);
+      fputs("\n m = ", stderr); mp_writefile(m, stderr, 10);
+      fputs("\n a = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
+      fputs("\n b = ", stderr); mp_writefile(b, stderr, 10);
+      fputs("\n r = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 10);
+      fputs("\nqr = ", stderr); mp_writefile(qr, stderr, 10);
+      fputc('\n', stderr);
+      ok = 0;
+    }
+
+    mp_drop(qr);
+  }
+
+  {
     mp *ar = mpmont_mul(&mm, MP_NEW, a, mm.r2);
     mp *br = mpmont_mul(&mm, MP_NEW, b, mm.r2);
-    mr = mpmont_mul(&mm, MP_NEW, ar, br);
+    mp *mr = mpmont_mul(&mm, MP_NEW, ar, br);
     mr = mpmont_reduce(&mm, mr, mr);
+    if (MP_CMP(mr, !=, r)) {
+      fputs("\n*** montgomery modmul failed", stderr);
+      fputs("\n m = ", stderr); mp_writefile(m, stderr, 10);
+      fputs("\n a = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
+      fputs("\n b = ", stderr); mp_writefile(b, stderr, 10);
+      fputs("\n r = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 10);
+      fputs("\nmr = ", stderr); mp_writefile(mr, stderr, 10);
+      fputc('\n', stderr);
+      ok = 0;
+    }
     MP_DROP(ar); MP_DROP(br);
+    mp_drop(mr);
   }
 
-  qr = mp_mul(MP_NEW, a, b);
-  mp_div(0, &qr, qr, m);
-
-  if (MP_CMP(qr, !=, r)) {
-    fputs("\n*** classical modmul failed", stderr);
-    fputs("\n m = ", stderr); mp_writefile(m, stderr, 10);
-    fputs("\n a = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
-    fputs("\n b = ", stderr); mp_writefile(b, stderr, 10);
-    fputs("\n r = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 10);
-    fputs("\nqr = ", stderr); mp_writefile(qr, stderr, 10);
-    fputc('\n', stderr);
-    ok = 0;
-  }
-
-  if (MP_CMP(mr, !=, r)) {
-    fputs("\n*** montgomery modmul failed", stderr);
-    fputs("\n m = ", stderr); mp_writefile(m, stderr, 10);
-    fputs("\n a = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
-    fputs("\n b = ", stderr); mp_writefile(b, stderr, 10);
-    fputs("\n r = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 10);
-    fputs("\nmr = ", stderr); mp_writefile(mr, stderr, 10);
-    fputc('\n', stderr);
-    ok = 0;
-  }
 
   MP_DROP(m);
   MP_DROP(a);
   MP_DROP(b);
   MP_DROP(r);
-  MP_DROP(mr);
-  MP_DROP(qr);
   mpmont_destroy(&mm);
   return ok;
 }