Catcrypt tools: Roll out progress indicator stuff from hashsum.
[u/mdw/catacomb] / share.c
diff --git a/share.c b/share.c
index f450934..1afa189 100644 (file)
--- a/share.c
+++ b/share.c
@@ -1,13 +1,13 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: share.c,v 1.1 2000/06/17 12:09:38 mdw Exp $
+ * $Id$
  *
  * Shamir's secret sharing
  *
  * (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: share.c,v $
- * Revision 1.1  2000/06/17 12:09:38  mdw
- * Shamir's secret sharing system.
- *
- */
-
 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
 
 #include <stdio.h>
@@ -44,7 +36,7 @@
 #include "grand.h"
 #include "mp.h"
 #include "mpint.h"
-#include "mpmont.h"
+#include "mpbarrett.h"
 #include "mprand.h"
 #include "pgen.h"
 #include "rabin.h"
 /* --- @share_create@ --- *
  *
  * Arguments:  @share *s@ = pointer to share context to initialize
- *             @unsigned t, n@ = threshold parameters for the system
+ *             @unsigned t@ = threshold for the system
  *
  * Returns:    ---
  *
  * Use:                Initializes a sharing context.
  */
 
-void share_create(share *s, unsigned t, unsigned n)
+void share_create(share *s, unsigned t)
 {
   s->t = t;
-  s->n = n;
   s->i = 0;
-  s->s = 0;
   s->p = 0;
   s->v = 0;
 }
@@ -84,57 +74,41 @@ void share_create(share *s, unsigned t, unsigned n)
 
 void share_destroy(share *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)
-       mp_drop(s->v[i].y);
-    }
+    for (i = 0; i < s->t; i++)
+      mp_drop(s->v[i].y);
     xfree(s->v);
   }
 
   /* --- Other stuff --- */
 
-  if (s->p)
-    mp_drop(s->p);
-  if (s->s)
-    mp_drop(s->s);
+  mp_drop(s->p);
 }
 
 /* --- @share_mkshares@ --- *
  *
  * Arguments:  @share *s@ = pointer to share context to fill in
  *             @grand *r@ = pointer to random number source
+ *             @mp *n@ = 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@ and @s@ must be initialized.  If @p@ is
- *             zero, a prime number of appropriate size is generated
- *             automatically.  If @v@ is zero, a vector of appropriate size
- *             is allocated.  You should use the macro @SHARE_INIT@ or
- *             @share_create@ to construct sharing contexts.
+ *             particular, @t@ must be initialized.  If @p@ is zero, a prime
+ *             number of appropriate size is generated automatically.  If
+ *             @v@ is zero, a vector of appropriate size is allocated.  You
+ *             should use the macro @SHARE_INIT@ or @share_create@ to
+ *             construct sharing contexts.
  */
 
-void share_mkshares(share *s, grand *r)
+void share_mkshares(share *s, grand *r, mp *n)
 {
-  mp **v;
   unsigned i;
-  mp *u;
-  mpmont mm;
 
   /* --- If there's no prime, construct one --- */
 
@@ -142,7 +116,7 @@ void share_mkshares(share *s, grand *r)
     pgen_filterctx pf;
     rabin pr;
     mp *p;
-    unsigned bits = (mp_octets(s->s) + 1) * 8;
+    unsigned bits = (mp_octets(n) + 1) * 8;
 
     pf.step = 2;
     p = mprand(MP_NEW, bits, r, 1);
@@ -150,52 +124,72 @@ void share_mkshares(share *s, grand *r)
                rabin_iters(bits), pgen_test, &pr);
   }
 
-  /* --- Construct the coefficients --- */
+  /* --- Construct the polynomial --- */
 
-  mpmont_create(&mm, s->p);
-  v = xmalloc(s->t * sizeof(mp *));
+  if (!s->v)
+    s->v = xmalloc(s->t * sizeof(share_pt));
   for (i = 0; i < s->t - 1; i++)
-    v[i] = mprand_range(MP_NEW, s->p, r, 0);
-  v[s->t - 1] = mpmont_mul(&mm, MP_NEW, s->s, mm.r2);
-
-  /* --- Construct the shares --- */
+    s->v[i].y = mprand_range(MP_NEWSEC, s->p, r, 0);
+  s->v[s->t - 1].y = mp_copy(n);
+}
 
-  if (!s->v)
-    s->v = xmalloc(s->n * sizeof(share_pt));
+/* --- @share_get@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @share *s@ = pointer to share conext
+ *             @mp *d@ = destination for the share
+ *             @unsigned x@ = share index to fetch
+ *
+ * Returns:    The share, as requested.
+ *
+ * Use:                Extracts a share from the system.  You may extract @MPW_MAX@
+ *             shares, or @s->p@ shares from the system, whichever is
+ *             smaller.  Shares are indexed from 0.
+ */
 
-  u = mp_copy(mm.r);
-  for (i = 0; i < s->n; i++) {
-    mp *m = MP_ZERO;
-    unsigned j;
+mp *share_get(share *s, mp *d, unsigned x)
+{
+  mpbarrett mb;
+  mpw uw = x + 1;
+  mp u;
+  unsigned i;
 
-    /* --- Evaluate the polynomial at %$x = i + 1$% --- */
+  /* --- Various bits of initialization --- */
 
-    for (j = 0; j < s->t; j++) {
-      m = mpmont_mul(&mm, m, m, u);
-      m = mp_add(m, m, v[j]);
-      if (MP_CMP(m, >=, s->p))
-       m = mp_sub(m, m, s->p);
-    }
+  mp_build(&u, &uw, &uw + 1);
+  mp_drop(d);
 
-    /* --- Reduce the final result --- */
+  /* --- Evaluate the polynomial at %$x = i + 1$% --- */
 
-    s->v[i].x = i;
-    s->v[i].y = mpmont_reduce(&mm, m, m);
+  d = MP_ZERO;
+  mpbarrett_create(&mb, s->p);
+  for (i = 0; i < s->t; i++) {
+    d = mp_mul(d, d, &u);
+    d = mp_add(d, d, s->v[i].y);
+    d = mpbarrett_reduce(&mb, d, d);
+  }
+  mpbarrett_destroy(&mb);
 
-    /* --- Compute the next point in Montgomery space --- */
+  return (d);
+}
 
-    u = mp_add(u, u, mm.r);
-    if (MP_CMP(u, >=, s->p))
-      u = mp_sub(u, u, s->p);
-  }
-  mpmont_destroy(&mm);
+/* --- @share_addedp@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @share *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.
+ */
 
-  /* --- Dispose of various bits of old rubbish --- */
+int share_addedp(share *s, unsigned x)
+{
+  unsigned i;
 
-  for (i = 0; i < s->t; i++)
-    mp_drop(v[i]);
-  mp_drop(u);
-  xfree(v);
+  for (i = 0; i < s->i; i++) {
+    if (s->v[i].x == x + 1)
+      return (1);
+  }
+  return (0);
 }
 
 /* --- @share_add@ --- *
@@ -212,18 +206,22 @@ void share_mkshares(share *s, grand *r)
 
 unsigned share_add(share *s, unsigned x, mp *y)
 {
+  assert(((void)"Share context is full", s->i < s->t));
+  assert(((void)"Share already present", !share_addedp(s, x)));
+
   /* --- If no vector has been allocated, create one --- */
 
   if (!s->v) {
+    unsigned i;
     s->v = xmalloc(s->t * sizeof(share_pt));
     s->i = 0;
+    for (i = 0; i < s->t; i++)
+      s->v[i].y = 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].x = x + 1;
   s->v[s->i].y = mp_copy(y);
   s->i++;
 
@@ -244,9 +242,10 @@ unsigned share_add(share *s, unsigned x, mp *y)
 mp *share_combine(share *s)
 {
   mp *a = MP_ZERO;
-  mpmont mm;
+  mpbarrett mb;
   unsigned i, j;
-  mp *ii = MP_NEW, *jj = MP_NEW;
+  mp ii, jj;
+  mpw iiw, jjw;
   mp *m = MP_NEW;
 
   /* --- Sanity checking --- */
@@ -255,43 +254,41 @@ mp *share_combine(share *s)
 
   /* --- Initialization --- */
 
-  mpmont_create(&mm, s->p);
+  mpbarrett_create(&mb, s->p);
+  mp_build(&ii, &iiw, &iiw + 1);
+  mp_build(&jj, &jjw, &jjw + 1);
 
   /* --- Grind through the shares --- */
 
   for (i = 0; i < s->t; i++) {
-    mp *c = mp_copy(mm.r);
+    mp *c = MP_ONE;
 
-    ii = mp_fromuint(ii, s->v[i].x + 1);
+    iiw = s->v[i].x;
     for (j = 0; j < s->t; j++) {
       if (i == j)
        continue;
-      jj = mp_fromuint(jj, s->v[j].x + 1);
+      jjw = s->v[j].x;
       if (s->v[j].x >= s->v[i].x)
-       m = mp_sub(m, jj, ii);
+       m = mp_sub(m, &jj, &ii);
       else {
-       m = mp_sub(m, ii, jj);
+       m = mp_sub(m, &ii, &jj);
        m = mp_sub(m, s->p, m);
       }
-      jj = mpmont_mul(&mm, jj, jj, mm.r2);
-      mp_gcd(0, 0, &m, s->p, m);
-      m = mpmont_mul(&mm, m, m, mm.r2);
-      m = mpmont_mul(&mm, m, m, jj);
-      c = mpmont_mul(&mm, c, c, m);
+      m = mp_modinv(m, m, s->p);
+      c = mp_mul(c, c, &jj);
+      c = mpbarrett_reduce(&mb, c, c);
+      c = mp_mul(c, c, m);
+      c = mpbarrett_reduce(&mb, c, c);
     }
-    m = mpmont_mul(&mm, m, s->v[i].y, mm.r2);
-    c = mpmont_mul(&mm, c, c, m);
+    c = mp_mul(c, c, s->v[i].y);
+    c = mpbarrett_reduce(&mb, c, c);
     a = mp_add(a, a, c);
     mp_drop(c);
   }
 
-  a = mpmont_reduce(&mm, a, a);
-  s->s = mp_copy(a);
-  mp_drop(ii);
-  if (jj)
-    mp_drop(jj);
+  a = mpbarrett_reduce(&mb, a, a);
   mp_drop(m);
-  mpmont_destroy(&mm);
+  mpbarrett_destroy(&mb);
   return (a);
 }
 
@@ -307,7 +304,7 @@ static int verify(grand *r)
   unsigned t = r->ops->range(r, n - 1) + 1;
   unsigned len = r->ops->range(r, 160);
 
-  share_pt *v = xmalloc(t * sizeof(share_pt));
+  mp **v = xmalloc(t * sizeof(mp *));
   unsigned *p = xmalloc(n * sizeof(unsigned));
   mp *sec = mprand(MP_NEW, len, r, 0);
   share s;
@@ -326,27 +323,22 @@ static int verify(grand *r)
     p[i + j] = x;
   }
 
-  share_create(&s, t, n);
-  s.s = mp_copy(sec);
-  share_mkshares(&s, r);
-  for (i = 0; i < t; i++) {
-    v[i].x = s.v[p[i]].x;
-    v[i].y = mp_copy(s.v[p[i]].y);
-  }
+  share_create(&s, t);
+  share_mkshares(&s, r, sec);
+  for (i = 0; i < t; i++)
+    v[i] = share_get(&s, MP_NEW, p[i]);
   pp = mp_copy(s.p);
   share_destroy(&s);
+  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) + mparena_count(MPARENA_SECURE) == t + 2);
 
-  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == t + 2);
-
-  share_create(&s, t, n);
+  share_create(&s, t);
   s.p = pp;
-  for (i = 0; i < t; i++) {
-    share_add(&s, v[i].x, v[i].y);
-  }
+  for (i = 0; i < t; i++)
+    share_add(&s, p[i], v[i]);
   ss = share_combine(&s);
   share_destroy(&s);
 
-  if (MP_CMP(sec, !=, ss)) {
+  if (!MP_EQ(sec, ss)) {
     ok = 0;
     fprintf(stderr, "\nbad recombination of shares\n");
   };
@@ -355,12 +347,12 @@ static int verify(grand *r)
   mp_drop(ss);
 
   for (i = 0; i < t; i++)
-    mp_drop(v[i].y);
+    mp_drop(v[i]);
 
   xfree(v);
   xfree(p);
 
-  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
+  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) + mparena_count(MPARENA_SECURE) == 0);
   return (ok);
 }