Makefile.m4: Remove mplimits.[ch] on clean.
[u/mdw/catacomb] / gfshare.c
index cdc00d2..99b1223 100644 (file)
--- a/gfshare.c
+++ b/gfshare.c
@@ -1,13 +1,13 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: gfshare.c,v 1.1 2000/06/17 10:56:30 mdw Exp $
+ * $Id$
  *
- * Secret sharing over %$gf(2^8)$%
+ * Secret sharing over %$\gf{2^8}$%
  *
  * (c) 2000 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: gfshare.c,v $
- * Revision 1.1  2000/06/17 10:56:30  mdw
- * Fast but nonstandard secret sharing system.
- *
- */
-
 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
 
 #include <assert.h>
 #include <stdarg.h>
 #include <stdio.h>
+#include <string.h>
 
 #include <mLib/alloc.h>
 #include <mLib/bits.h>
 
 /*----- Static variables --------------------------------------------------*/
 
-static octet gflog[] = GFSHARE_LOG, gfexp[] = GFSHARE_EXP;
+static const octet gflog[] = GFSHARE_LOG, gfexp[] = GFSHARE_EXP;
 
 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
 
 /* --- @gfshare_create@ --- *
  *
  * Arguments:  @gfshare *s@ = pointer to share context to initialize
- *             @unsigned t, n@ = threshold parameters for the system
+ *             @unsigned t@ = threshold for the system
  *             @size_t sz@ = size of the secret
  *
  * Returns:    ---
@@ -66,13 +59,11 @@ static octet gflog[] = GFSHARE_LOG, gfexp[] = GFSHARE_EXP;
  * Use:                Initializes a sharing context.
  */
 
-void gfshare_create(gfshare *s, unsigned t, unsigned n, size_t sz)
+void gfshare_create(gfshare *s, unsigned t, size_t sz)
 {
   s->t = t;
-  s->n = n;
   s->i = 0;
   s->sz = sz;
-  s->s = 0;
   s->v = 0;
 }
 
@@ -89,93 +80,93 @@ void gfshare_create(gfshare *s, unsigned t, unsigned n, size_t sz)
 
 void gfshare_destroy(gfshare *s)
 {
-  unsigned n;
-  unsigned i;
-
-  /* --- Dispose of the share vector --- */
-
-  if (s->v) {
-    if (s->i)
-      n = s->i;
-    else if (s->n)
-      n = s->n;
-    else
-      n = s->t;
-    for (i = 0; i < n; i++) {
-      if (s->v[i].y)
-       XS_FREE(s->v[i].y);
-    }
-    xfree(s->v);
-  }
+  if (s->v)
+    XS_FREE(s->v);
 }
 
 /* --- @gfshare_mkshares@ --- *
  *
  * Arguments:  @gfshare *s@ = pointer to share context to fill in
  *             @grand *r@ = pointer to random number source
+ *             @const void *buf@ = pointer to the secret to share
  *
  * Returns:    ---
  *
- * Use:                Generates @c->n@ secret shares, such that any @c->t@ of them
- *             may be used to recover the secret.
- *
+ * Use:                Initializes a sharing context to be able to create shares.
  *             The context structure is expected to be mostly filled in.  In
- *             particular, @t@, @n@, @ssz@ and @s@ must be initialized.  If
- *             @v@ is zero, a vector of appropriate size is allocated.  You
- *             should use the macro @GFSHARE_INIT@ or @gfshare_create@ to
- *             construct sharing contexts.
+ *             particular, @t@ must be initialized.  If @v@ is zero, a
+ *             vector of appropriate size is allocated.  You should use the
+ *             macro @GFSHARE_INIT@ or @gfshare_create@ to construct sharing
+ *             contexts.
  */
 
-void gfshare_mkshares(gfshare *s, grand *r)
+void gfshare_mkshares(gfshare *s, grand *r, const void *buf)
 {
-  octet *v;
-  unsigned i;
-
-  /* --- Construct the coefficients --- */
-
-  v = XS_ALLOC(s->sz * s->t);
-  r->ops->fill(r, v, s->sz * (s->t - 1));
-  memcpy(v + s->sz * (s->t - 1), s->s, s->sz);
-
-
-  /* --- Construct the shares --- */
-
-  if (!s->v)
-    s->v = xmalloc(s->n * sizeof(gfshare_pt));
-
-  for (i = 0; i < s->n; i++) {
-    unsigned j;
-    const octet *p = v;
-    unsigned ilog = gflog[i + 1];
+  s->v = XS_ALLOC(s->sz * s->t);
+  r->ops->fill(r, s->v, s->sz * (s->t - 1));
+  memcpy(s->v + s->sz * (s->t - 1), buf, s->sz);
+}
 
-    /* --- Evaluate the polynomial at %$x = i + 1$% --- */
+/* --- @gfshare_get@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @gfshare *s@ = pointer to share conext
+ *             @unsigned x@ = share index to fetch
+ *             @void *buf@ = pointer to output buffer
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Extracts a share from the system.  You may extract up to 255
+ *             shares from the system.  Shares are indexed from 0.
+ */
 
-    s->v[i].y = XS_ALLOC(s->sz);
-    memcpy(s->v[i].y, p, s->sz);
-    p += s->sz;
-    for (j = 1; j < s->t; j++) {
-      octet *q = s->v[i].y;
-      unsigned k;
-      for (k = 0; k < s->sz; k++) {
-       unsigned qq = *q;
-       if (qq)
-         qq = gfexp[ilog + gflog[qq]];
-       *q++ = qq ^ *p++;
-      }
+void gfshare_get(gfshare *s, unsigned x, void *buf)
+{
+  unsigned i;
+  const octet *p = s->v;
+  unsigned ilog = gflog[x + 1];
+
+  /* --- Evaluate the polynomial at %$x = i + 1$% --- */
+
+  memcpy(buf, p, s->sz);
+  p += s->sz;
+
+  for (i = 1; i < s->t; i++) {
+    octet *q = buf;
+    unsigned k;
+    for (k = 0; k < s->sz; k++) {
+      unsigned qq = *q;
+      if (qq)
+       qq = gfexp[ilog + gflog[qq]];
+      *q++ = qq ^ *p++;
     }
-    s->v[i].x = i;
   }
+}
 
-  /* --- Dispose of various bits of old rubbish --- */
+/* --- @gfshare_addedp@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @gfshare *s@ = pointer to sharing context
+ *             @unsigned x@ = which share number to check
+ *
+ * Returns:    Nonzero if share @x@ has been added already, zero if it
+ *             hasn't.
+ */
+
+int gfshare_addedp(gfshare *s, unsigned x)
+{
+  unsigned i;
 
-  XS_FREE(v);
+  for (i = 0; i < s->i; i++) {
+    if (GFSHARE_INDEX(s, i) == x + 1)
+      return (1);
+  }
+  return (0);
 }
 
 /* --- @gfshare_add@ --- *
  *
  * Arguments:  @gfshare *s@ = pointer to sharing context
  *             @unsigned x@ = which share number this is
- *             @const octet *y@ = the share value
+ *             @const void *y@ = the share value
  *
  * Returns:    Number of shares required before recovery may be performed.
  *
@@ -183,22 +174,25 @@ void gfshare_mkshares(gfshare *s, grand *r)
  *             initialized with the correct threshold @t@.
  */
 
-unsigned gfshare_add(gfshare *s, unsigned x, const octet *y)
+unsigned gfshare_add(gfshare *s, unsigned x, const void *y)
 {
+  octet *p;
+
+  assert(((void)"Share context is full", s->i < s->t));
+  assert(((void)"Share already present", !gfshare_addedp(s, x)));
+
   /* --- If no vector has been allocated, create one --- */
 
   if (!s->v) {
-    s->v = xmalloc(s->t * sizeof(gfshare_pt));
+    s->v = XS_ALLOC(s->t * (s->sz + 1));
     s->i = 0;
   }
 
-  assert(((void)"Share context is full", s->i < s->t));
-
   /* --- Store the share in the vector --- */
 
-  s->v[s->i].x = x;
-  s->v[s->i].y = XS_ALLOC(s->sz);
-  memcpy(s->v[s->i].y, y, s->sz);
+  p = &GFSHARE_INDEX(s, s->i);
+  *p++ = x + 1;
+  memcpy(p, y, s->sz);
   s->i++;
 
   /* --- Done --- */
@@ -209,56 +203,58 @@ unsigned gfshare_add(gfshare *s, unsigned x, const octet *y)
 /* --- @gfshare_combine@ --- *
  *
  * Arguments:  @gfshare *s@ = pointer to share context
- *             @octet *buf@ = pointer to output buffer for the secret
+ *             @void *buf@ = pointer to output buffer for the secret
  *
  * Returns:    ---
  *
  * Use:                Reconstructs a secret, given enough shares.
  */
 
-void gfshare_combine(gfshare *s, octet *buf)
+void gfshare_combine(gfshare *s, void *buf)
 {
   unsigned i, j;
-  octet *v;
+  unsigned xi, xj;
 
   /* --- Sanity checking --- */
 
   assert(((void)"Not enough shares yet", s->i == s->t));
 
-  /* --- Precomputation of coefficients --- */
+  /* --- Grind through the shares --- */
 
-  v = XS_ALLOC(s->t);
+  memset(buf, 0, s->sz);
 
   for (i = 0; i < s->t; i++) {
+    octet *p = buf;
+    octet *q = &GFSHARE_INDEX(s, i);
     unsigned c = 0, ci = 0;
+
+    /* --- Compute the magic coefficient --- */
+
+    xi = *q++;
     for (j = 0; j < s->t; j++) {
       if (i == j)
        continue;
-      c += gflog[s->v[j].x + 1];
+      xj = GFSHARE_INDEX(s, j);
+      c += gflog[xj];
       if (c >= 0xff)
        c -= 0xff;
-      ci += gflog[(s->v[i].x + 1) ^ (s->v[j].x + 1)];
+      ci += gflog[xi ^ xj];
       if (ci >= 0xff)
        ci -= 0xff;
     }
     if (ci > c)
       c += 0xff;
     c -= ci;
-    v[i] = c;
-  }
 
-  /* --- Grind through the shares --- */
+    /* --- Work out another layer of the secret --- */
 
-  for (i = 0; i < s->sz; i++) {
-    unsigned x = 0;
-    for (j = 0; j < s->t; j++) {
-      if (s->v[j].y[i])
-       x ^= gfexp[v[j] + gflog[s->v[j].y[i]]];
+    p = buf;
+    for (j = 0; j < s->sz; j++) {
+      if (*q)
+       *p ^= gfexp[c + gflog[*q]];
+      p++, q++;
     }
-    buf[i] = x;
   }
-
-  XS_FREE(v);
 }
 
 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
@@ -273,7 +269,7 @@ static int verify(grand *r)
   unsigned t = r->ops->range(r, n - 1) + 1;
   unsigned len = r->ops->range(r, 32) + 1;
 
-  gfshare_pt *v = xmalloc(t * sizeof(gfshare_pt));
+  octet *v = xmalloc(t * len);
   unsigned *p = xmalloc(n * sizeof(unsigned));
   octet *sec = xmalloc(len), *sbuf = xmalloc(len);
   gfshare s;
@@ -292,21 +288,16 @@ static int verify(grand *r)
 
   r->ops->fill(r, sec, len);
 
-  gfshare_create(&s, t, n, len);
-  s.s = sec;
+  gfshare_create(&s, t, len);
 
-  gfshare_mkshares(&s, r);
-  for (i = 0; i < t; i++) {
-    v[i].x = s.v[p[i]].x;
-    v[i].y = xmalloc(len);
-    memcpy(v[i].y, s.v[p[i]].y, len);
-  }
+  gfshare_mkshares(&s, r, sec);
+  for (i = 0; i < t; i++)
+    gfshare_get(&s, p[i], v + (i * len));
   gfshare_destroy(&s);
 
-  gfshare_create(&s, t, n, len);
-  for (i = 0; i < t; i++) {
-    gfshare_add(&s, v[i].x, v[i].y);
-  }
+  gfshare_create(&s, t, len);
+  for (i = 0; i < t; i++)
+    gfshare_add(&s, p[i], v + (i * len));
   gfshare_combine(&s, sbuf);
   gfshare_destroy(&s);
 
@@ -318,8 +309,6 @@ static int verify(grand *r)
   xfree(sec);
   xfree(sbuf);
 
-  for (i = 0; i < t; i++)
-    xfree(v[i].y);
   xfree(v);
   xfree(p);