Test elliptic curves more thoroughly.
[u/mdw/catacomb] / ec-prime.c
index 14e4c16..5c6297f 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: ec-prime.c,v 1.3.4.2 2004/03/20 00:13:31 mdw Exp $
+ * $Id: ec-prime.c,v 1.6 2004/03/23 15:19:32 mdw Exp $
  *
  * Elliptic curves over prime fields
  *
 /*----- Revision history --------------------------------------------------* 
  *
  * $Log: ec-prime.c,v $
+ * Revision 1.6  2004/03/23 15:19:32  mdw
+ * Test elliptic curves more thoroughly.
+ *
+ * Revision 1.5  2004/03/22 02:19:10  mdw
+ * Rationalise the sliding-window threshold.  Drop guarantee that right
+ * arguments to EC @add@ are canonical, and fix up projective implementations
+ * to cope.
+ *
+ * Revision 1.4  2004/03/21 22:52:06  mdw
+ * Merge and close elliptic curve branch.
+ *
+ * Revision 1.3.4.3  2004/03/21 22:39:46  mdw
+ * Elliptic curves on binary fields work.
+ *
  * Revision 1.3.4.2  2004/03/20 00:13:31  mdw
  * Projective coordinates for prime curves
  *
@@ -67,7 +81,8 @@ static const ec_ops ec_primeops, ec_primeprojops, ec_primeprojxops;
 static ec *ecneg(ec_curve *c, ec *d, const ec *p)
 {
   EC_COPY(d, p);
-  d->y = F_NEG(c->f, d->y, d->y);
+  if (d->y)
+    d->y = F_NEG(c->f, d->y, d->y);
   return (d);
 }
 
@@ -254,8 +269,7 @@ static ec *ecadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
     dx = F_SUB(f, dx, dx, b->x);       /* %$x' = \lambda^2 - x_0 - x_1$% */
     dy = F_SUB(f, dy, b->x, dx);       /* %$x_1 - x'$% */
     dy = F_MUL(f, dy, lambda, dy);     /* %$\lambda (x_1 - x')$% */
-    dy = F_SUB(f, dy, dy, b->y);
-                                      /* %$y' = \lambda (x_1 - x') - y_1$% */
+    dy = F_SUB(f, dy, dy, b->y);      /* %$y' = \lambda (x_1 - x') - y_1$% */
 
     EC_DESTROY(d);
     d->x = dx;
@@ -276,37 +290,42 @@ static ec *ecprojadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
     EC_COPY(d, a);
   else {
     field *f = c->f;
-    mp *p, *q, *r, *w, *u, *s, *dx, *dy, *dz;
+    mp *p, *q, *r, *w, *u, *uu, *s, *ss, *dx, *dy, *dz;
 
     q = F_SQR(f, MP_NEW, a->z);                /* %$z_0^2$% */
     u = F_MUL(f, MP_NEW, q, b->x);     /* %$u = x_1 z_0^2$% */
     p = F_MUL(f, MP_NEW, q, b->y);     /* %$y_1 z_0^2$% */
     s = F_MUL(f, q, p, a->z);          /* %$s = y_1 z_0^3$% */
 
-    w = F_SUB(f, p, a->x, u);          /* %$w = x_0 - u$% */
-    r = F_SUB(f, MP_NEW, a->y, s);     /* %$r = y_0 - s$% */
+    q = F_SQR(f, MP_NEW, b->z);                /* %$z_1^2$% */
+    uu = F_MUL(f, MP_NEW, q, a->x);    /* %$uu = x_0 z_1^2$%*/
+    p = F_MUL(f, p, q, a->y);          /* %$y_0 z_1^2$% */
+    ss = F_MUL(f, q, p, b->z);         /* %$ss = y_0 z_1^3$% */
+
+    w = F_SUB(f, p, uu, u);            /* %$w = uu - u$% */
+    r = F_SUB(f, MP_NEW, ss, s);       /* %$r = ss - s$% */
     if (F_ZEROP(f, w)) {
+      MP_DROP(w);
+      MP_DROP(u);
+      MP_DROP(s);
+      MP_DROP(uu);
+      MP_DROP(ss);
       if (F_ZEROP(f, r)) {
-       MP_DROP(w);
        MP_DROP(r);
-       MP_DROP(u);
-       MP_DROP(s);
        return (c->ops->dbl(c, d, a));
       } else {
-       MP_DROP(w);
        MP_DROP(r);
-       MP_DROP(u);
-       MP_DROP(s);
        EC_SETINF(d);
        return (d);
       }
     }
-    u = F_ADD(f, u, u, a->x);          /* %$t = x_0 + u$% */
-    s = F_ADD(f, s, s, a->y);          /* %$m = y_0 + r$% */
+    u = F_ADD(f, u, u, uu);            /* %$t = uu + u$% */
+    s = F_ADD(f, s, s, ss);            /* %$m = ss + r$% */
 
-    dz = F_MUL(f, MP_NEW, a->z, w);    /* %$z' = z_0 w$% */
+    uu = F_MUL(f, uu, a->z, w);                /* %$z_0 w$% */
+    dz = F_MUL(f, ss, uu, b->z);       /* %$z' = z_0 z_1 w$% */
 
-    p = F_SQR(f, MP_NEW, w);           /* %$w^2$% */
+    p = F_SQR(f, uu, w);               /* %$w^2$% */
     q = F_MUL(f, MP_NEW, p, u);                /* %$t w^2$% */
     u = F_MUL(f, u, p, w);             /* %$w^3$% */
     p = F_MUL(f, p, u, s);             /* %$m w^3$% */
@@ -411,17 +430,17 @@ extern ec_curve *ec_primeproj(field *f, mp *a, mp *b)
 
 static const ec_ops ec_primeops = {
   ecdestroy, ec_idin, ec_idout, ec_idfix,
-  0, ecneg, ecadd, ec_stdsub, ecdbl, eccheck
+  ecfind, ecneg, ecadd, ec_stdsub, ecdbl, eccheck
 };
 
 static const ec_ops ec_primeprojops = {
   ecdestroy, ec_projin, ec_projout, ec_projfix,
-  0, ecneg, ecprojadd, ec_stdsub, ecprojdbl, ecprojcheck
+  ecfind, ecneg, ecprojadd, ec_stdsub, ecprojdbl, ecprojcheck
 };
 
 static const ec_ops ec_primeprojxops = {
   ecdestroy, ec_projin, ec_projout, ec_projfix,
-  0, ecneg, ecprojadd, ec_stdsub, ecprojxdbl, ecprojcheck
+  ecfind, ecneg, ecprojadd, ec_stdsub, ecprojxdbl, ecprojcheck
 };
 
 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
@@ -430,12 +449,13 @@ static const ec_ops ec_primeprojxops = {
 
 #define MP(x) mp_readstring(MP_NEW, #x, 0, 0)
 
-int main(void)
+int main(int argc, char *argv[])
 {
   field *f;
   ec_curve *c;
   ec g = EC_INIT, d = EC_INIT;
   mp *p, *a, *b, *r;
+  int i, n = argc == 1 ? 1 : atoi(argv[1]);
 
   printf("ec-prime: ");
   fflush(stdout);
@@ -445,25 +465,26 @@ int main(void)
   r = MP(6277101735386680763835789423176059013767194773182842284080);
 
   f = field_prime(p);
-  c = ec_prime(f, a, b);
+  c = ec_primeproj(f, a, b);
   
   g.x = MP(0x188da80eb03090f67cbf20eb43a18800f4ff0afd82ff1012);
   g.y = MP(0x07192b95ffc8da78631011ed6b24cdd573f977a11e794811);
 
-  ec_mul(c, &d, &g, r);
-  if (EC_ATINF(&d)) {
-    fprintf(stderr, "zero too early\n");
-    return (1);
-  }
-  ec_add(c, &d, &d, &g);
-  if (!EC_ATINF(&d)) {
-    fprintf(stderr, "didn't reach zero\n");
-    MP_EPRINT("d.x", d.x);
-    MP_EPRINT("d.y", d.y);
-    return (1);
+  for (i = 0; i < n; i++) { 
+    ec_mul(c, &d, &g, r);
+    if (EC_ATINF(&d)) {
+      fprintf(stderr, "zero too early\n");
+      return (1);
+    }
+    ec_add(c, &d, &d, &g);
+    if (!EC_ATINF(&d)) {
+      fprintf(stderr, "didn't reach zero\n");
+      MP_EPRINT("d.x", d.x);
+      MP_EPRINT("d.y", d.y);
+      return (1);
+    }
+    ec_destroy(&d);
   }
-
-  ec_destroy(&d);
   ec_destroy(&g);
   ec_destroycurve(c);
   F_DESTROY(f);