primeiter: New functions for iterating over small primes.
[u/mdw/catacomb] / bbs-gen.c
index 1855219..c668b21 100644 (file)
--- a/bbs-gen.c
+++ b/bbs-gen.c
@@ -1,13 +1,13 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: bbs-gen.c,v 1.1 1999/12/10 23:14:59 mdw Exp $
+ * $Id: bbs-gen.c,v 1.6 2004/04/08 01:36:15 mdw Exp $
  *
  * Generate Blum integers
  *
  * (c) 1999 Straylight/Edgeware
  */
 
-/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
+/*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
  *
  * This file is part of Catacomb.
  *
  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  * License, or (at your option) any later version.
- * 
+ *
  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  * GNU Library General Public License for more details.
- * 
+ *
  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  * MA 02111-1307, USA.
  */
 
-/*----- Revision history --------------------------------------------------* 
- *
- * $Log: bbs-gen.c,v $
- * Revision 1.1  1999/12/10 23:14:59  mdw
- * Blum-Blum-Shub generator, and Blum-Goldwasser encryption.
- *
- */
-
 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
 
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 
 #include "bbs.h"
-#include "fibrand.h"
 #include "mp.h"
 #include "mprand.h"
 #include "pgen.h"
-#include "rabin.h"
+#include "strongprime.h"
 
 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
 
 /* --- @bbs_gen@ --- *
  *
- * Arguments:  @bbs_params *bp@ = pointer to parameter block
- *             @mp *p, *q@ = initial numbers to search from
- *             @size_t n@ = number of attempts to make
- *             @void (*proc)(int ev, mp *m, void *p)@ = event handler
- *             @void *arg@ = argument for event handler
+ * Arguments:  @bbs_priv *bp@ = pointer to parameter block
+ *             @unsigned nbits@ = number of bits in the modulus
+ *             @grand *r@ = pointer to random number source
+ *             @unsigned n@ = number of attempts to make
+ *             @pgen_proc *event@ = event handler function
+ *             @void *ectx@ = argument for event handler
  *
- * Returns:    Zero if all went well, otherwise an event code which explains
- *             the problem.
+ * Returns:    If it worked OK, @PGEN_DONE@, otherwise @PGEN_ABORT@.
  *
  * Use:                Finds two prime numbers %$p'$% and %$q'$% such that both are
- *             congruent to %$3 \bmod 4$%, and  $(p - 1)/2$% and
+ *             congruent to %$3 \bmod 4$%, and  $(p - 1)/2$% and
  *             %$(q - 1)/2$% have no common factors.  The product %$n = pq$%
  *             is eminently suitable for use as a modulus in a Blum-Blum-
  *             Shub pseudorandom bit generator.
  */
 
-int bbs_gen(bbs_params *bp, mp *p, mp *q, size_t n,
-           int (*proc)(int /*ev*/, mp */*m*/, void */*p*/), void *arg)
+int bbs_gen(bbs_priv *bp, unsigned nbits, grand *r, unsigned n,
+           pgen_proc *event, void *ectx)
 {
-  pgen px, py;
-  mp *pp;
-  mp *g = MP_NEW;
-  grand *gr = fibrand_create(0);
-  int rcx, rcy;
-  int fail = BBSEV_OK;
-  size_t sz;
-
-  /* --- Initialize @p@ and @q@ --- *
-   *
-   * Divide both by two, and make the results odd.
-   */
-
-  p = mp_lsr(MP_NEW, p, 1); p->v[0] |= 1;
-  q = mp_lsr(MP_NEW, q, 1); q->v[0] |= 1;
-
-  /* --- Set up the search for @p@ --- *
-   *
-   * I want a prime %$p$% such that %$(p - 1)/2$% has no small factors.
-   */
-
-  rcx = pgen_create(&px, p); mp_drop(p);
-  rcy = pgen_muladd(&py, &px, 2, 1);
-
-  if (proc && (fail = proc(BBSEV_FINDP, 0, arg)) != 0)
-    goto fail_0;
-
-  sz = mp_bits(py.m);
-  for (;;) {
-    if (rcx != PGEN_COMPOSITE && rcy != PGEN_COMPOSITE) {
-      if (rcy != PGEN_PRIME) {
-       rabin r;
-       int i;
-
-       if (proc && (fail = proc(BBSEV_TRYP, py.m, arg)) != 0)
-         break;
-       rabin_create(&r, py.m); 
-       for (i = 0; i < 5; i++) {
-         g = mprand(g, sz, gr, 1);
-         if ((rcy = rabin_test(&r, g)) == PGEN_COMPOSITE)
-           break;
-         if (proc && (fail = proc(BBSEV_PASSP, py.m, arg)) != 0)
-           break;
-       }
-       rabin_destroy(&r);
-       if (fail)
-         goto fail_0;
-       if (i < 5) {
-         if (proc && (fail = proc(BBSEV_FAILP, py.m, arg)) != 0)
-           goto fail_0;
-         if (n) {
-           n--;
-           if (!n) {
-             fail = BBSEV_FAILP;
-             goto fail_0;
-           }
-         }
-       }
-      }
-
-      if (rcy != PGEN_COMPOSITE)
-       break;
-    }
-    rcx = pgen_step(&px, 2);
-    rcy = pgen_step(&py, 4);
+  rabin rb;
+  pfilt jp;
+  pgen_jumpctx j;
+  pgen_gcdstepctx g;
+  unsigned nb = nbits/2;
+  mp *x = MP_NEW;
+
+  /* --- Generate @p@ --- */
+
+again:
+  if ((x = strongprime_setup("p", x, &jp, nb, r, n, event, ectx)) == 0)
+    goto fail_x;
+  j.j = &jp;
+  bp->p = pgen("p", MP_NEW, x, event, ectx, n, pgen_jump, &j,
+              rabin_iters(nb), pgen_test, &rb);
+  pfilt_destroy(&jp);
+  if (!bp->p) {
+    if (n)
+      goto fail_p;
+    goto again;
   }
 
-  if (proc && (fail = proc(BBSEV_GOODP, py.m, arg)) != 0)
-    goto fail_0;
-
-  /* --- I now have a @p@ (and a %$(p - 1)/2$%) --- */
+  /* --- Generate @q@ --- */
+
+  nb = nbits - nb;
+  if ((x = strongprime_setup("q", x, &g.jp, nb, r, n, event, ectx)) == 0)
+    goto fail_q;
+  if ((x->v[0] & 3) != 3)
+    x = mp_add(x, x, g.jp.m);
+  pfilt_muladd(&g.jp, &g.jp, 2, 0);
+  g.r = mp_lsr(MP_NEW, bp->p, 1);
+  g.g = MP_NEW;
+  g.max = MP_ONE;
+  bp->q = pgen("q", MP_NEW, x, event, ectx, n, pgen_gcdstep, &g,
+              rabin_iters(nb), pgen_test, &rb);
+  pfilt_destroy(&g.jp);
+  mp_drop(g.r);
+  mp_drop(g.g);
+  if (!bp->q) {
+    if (n)
+      goto fail_q;
+    mp_drop(bp->p);
+    goto again;
+  }
 
-  pp = MP_COPY(px.m); pgen_destroy(&px);
-  p = MP_COPY(py.m); pgen_destroy(&py);
+  /* --- Compute @n@ --- */
 
-  /* --- Next trick is to generate @q@ --- *
-   *
-   * I don't care about small factors of %$(q - 1)/2$%, just that it's
-   * relatively prime to %$(p - 1)/2$%.
-   */
+  bp->n = mp_mul(MP_NEW, bp->p, bp->q);
+  mp_drop(x);
+  return (PGEN_DONE);
 
-  {
-    mp *m = mp_lsl(MP_NEW, q, 1);
-    m->v[0] |= 1;
-    rcx = pgen_create(&px, m);
-    mp_drop(m);
-  }
-
-  if (proc && (fail = proc(BBSEV_FINDQ, 0, arg)) != 0)
-    goto fail_1;
-
-  for (;;) {
-    if (rcx != PGEN_COMPOSITE) {
-      int ok;
-
-      /* --- Ensure that %$(p - 1)/2$% and %$(q - 1)/2$% are coprime --- */
-
-      mp_gcd(&g, 0, 0, pp, q);
-      ok = MP_CMP(g, ==, MP_ONE);
-
-      if (ok && rcx != PGEN_PRIME) {
-       rabin r;
-       int i;
-
-       if (proc && (fail = proc(BBSEV_TRYQ, px.m, arg)) != 0)
-         break;
-       rabin_create(&r, px.m);
-       for (i = 0; i < 5; i++) {
-         g = mprand(g, sz, gr, 1);
-         if ((rcx = rabin_test(&r, g)) == PGEN_COMPOSITE)
-           break;
-         if (proc && (fail = proc(BBSEV_PASSQ, px.m, arg)) != 0)
-           break;
-       }
-       rabin_destroy(&r);
-       if (fail)
-         goto fail_1;
-       if (i < 5) {
-         if (proc && (fail = proc(BBSEV_FAILQ, px.m, arg)) != 0)
-           goto fail_1;
-         if (n) {
-           n--;
-           if (!n) {
-             fail = BBSEV_FAILQ;
-             goto fail_1;
-           }
-         }
-       }
-      }
-
-      if (ok && rcx != PGEN_COMPOSITE)
-       break;
-    }
-
-    q = mp_add(q, q, MP_TWO);
-    rcx = pgen_step(&px, 4);
-  }
+  /* --- Tidy up if things went wrong --- */
 
-  if (proc && (fail = proc(BBSEV_GOODQ, px.m, arg)) != 0)
-    goto fail_1;
-
-  /* --- Done --- */
-
-  mp_drop(g);
-  mp_drop(q);
-  mp_drop(pp);
-  q = MP_COPY(px.m);
-  bp->p = p;
-  bp->q = q;
-  pgen_destroy(&px);
-  bp->n = mp_mul(MP_NEW, p, q);
-  gr->ops->destroy(gr);
-  return (0);
-
-  /* --- Failed --- */
-
-fail_1:
-  pgen_destroy(&px);
-  mp_drop(p);
-  mp_drop(pp);
-  mp_drop(g);
-  gr->ops->destroy(gr);
-  return (fail);
-
-fail_0:
-  if (g)
-    mp_drop(g);
-  pgen_destroy(&px);
-  pgen_destroy(&py);
-  mp_drop(q);
-  gr->ops->destroy(gr);
-  return (fail);
+fail_q:
+  mp_drop(bp->p);
+fail_p:
+  mp_drop(x);
+fail_x:
+  return (PGEN_ABORT);
 }
 
 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/