Rearrange the file tree.
[u/mdw/catacomb] / rho.c
diff --git a/rho.c b/rho.c
deleted file mode 100644 (file)
index a02eeba..0000000
--- a/rho.c
+++ /dev/null
@@ -1,300 +0,0 @@
-/* -*-c-*-
- *
- * $Id: rho.c,v 1.5 2004/04/08 01:36:15 mdw Exp $
- *
- * Pollard's rho algorithm for discrete logs
- *
- * (c) 2000 Straylight/Edgeware
- */
-
-/*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
- *
- * This file is part of Catacomb.
- *
- * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
- * 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.
- */
-
-/*----- Header files ------------------------------------------------------*/
-
-#include "fibrand.h"
-#include "mp.h"
-#include "mpmont.h"
-#include "mprand.h"
-#include "rho.h"
-
-/*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
-
-/* --- @rho@ --- *
- *
- * Arguments:  @rho_ctx *cc@ = pointer to the context structure
- *             @void *x, *y@ = two (equal) base values (try 1)
- *             @mp *a, *b@ = logs of %$x$% (see below)
- *
- * Returns:    The discrete logarithm %$\log_g a$%, or null if the algorithm
- *             failed.  (This is unlikely, though possible.)
- *
- * Use:                Uses Pollard's rho algorithm to compute discrete logs in the
- *             group %$G$% generated by %$g$%.
- *
- *             The algorithm works by finding a cycle in a pseudo-random
- *             walk.  The function @ops->split@ should return an element
- *             from %$\{\,0, 1, 2\,\}$% according to its argument, in order
- *             to determine the walk.  At each step in the walk, we know a
- *             group element %$x \in G$% together with its representation as
- *             a product of powers of %$g$% and $%a$% (i.e., we know that
- *             %$x = g^\alpha a^\beta$% for some %$\alpha$%, %$\beta$%).
- *
- *             Locating a cycle gives us a collision
- *
- *               %$g^{\alpha} a^{\beta} = g^{\alpha'} a^{\beta'}$%
- *
- *             Taking logs of both sides (to base %$g$%) gives us that
- *
- *               %$\log a\equiv\frac{\alpha-\alpha'}{\beta'-\beta}\bmod{n}$%
- *
- *             Good initial values are %$x = y = 1$% (the multiplicative
- *             identity of %$G$%) and %$\alpha\equiv\beta\equiv0\bmod{n}$%.
- *             If that doesn't work then start choosing more `interesting'
- *             values.
- *
- *             Note that the algorithm requires minimal space but
- *             %$O(\sqrt{n})$% time.  Don't do this on large groups,
- *             particularly if you can find a decent factor base.
- *
- *             Finally, note that this function will free the input values
- *             when it's finished with them.  This probably isn't a great
- *             problem.
- */
-
-static void step(rho_ctx *cc, void *x, mp **a, mp **b)
-{
-  switch (cc->ops->split(x)) {
-    case 0:
-      cc->ops->mul(x, cc->g, cc->c);
-      *a = mp_add(*a, *a, MP_ONE);
-      if (MP_CMP(*a, >=, cc->n))
-       *a = mp_sub(*a, *a, cc->n);
-      break;
-    case 1:
-      cc->ops->sqr(x, cc->c);
-      *a = mp_lsl(*a, *a, 1);
-      if (MP_CMP(*a, >=, cc->n))
-       *a = mp_sub(*a, *a, cc->n);
-      *b = mp_lsl(*b, *b, 1);
-      if (MP_CMP(*b, >=, cc->n))
-       *b = mp_sub(*b, *b, cc->n);
-      break;
-    case 2:
-      cc->ops->mul(x, cc->a, cc->c);
-      *b = mp_add(*b, *b, MP_ONE);
-      if (MP_CMP(*b, >=, cc->n))
-       *b = mp_sub(*b, *b, cc->n);
-      break;
-  }
-}
-
-mp *rho(rho_ctx *cc, void *x, void *y, mp *a, mp *b)
-{
-  mp *aa = MP_COPY(a), *bb = MP_COPY(b);
-  mp *g;
-
-  /* --- Grind through the random walk until we find a collision --- */
-
-  do {
-    step(cc, x, &a, &b);
-    step(cc, y, &aa, &bb);
-    step(cc, y, &aa, &bb);
-  } while (!cc->ops->eq(x, y));
-  cc->ops->drop(x);
-  cc->ops->drop(y);
-
-  /* --- Now sort out the mess --- */
-
-  aa = mp_sub(aa, a, aa);
-  bb = mp_sub(bb, bb, b);
-  g = MP_NEW;
-  mp_gcd(&g, &bb, 0, bb, cc->n);
-  if (!MP_EQ(g, MP_ONE)) {
-    mp_drop(aa);
-    aa = 0;
-  } else {
-    aa = mp_mul(aa, aa, bb);
-    mp_div(0, &aa, aa, cc->n);
-  }
-
-  /* --- Done --- */
-
-  mp_drop(bb);
-  mp_drop(g);
-  mp_drop(a);
-  mp_drop(b);
-  return (aa);
-}
-
-/* --- @rho_prime@ --- *
- *
- * Arguments:  @mp *g@ = generator for the group
- *             @mp *a@ = value to find the logarithm of
- *             @mp *n@ = order of the group
- *             @mp *p@ = prime size of the underlying prime field
- *
- * Returns:    The discrete logarithm %$\log_g a$%.
- *
- * Use:                Computes discrete logarithms in a subgroup of a prime field.
- */
-
-static void prime_sqr(void *x, void *c)
-{
-  mp **p = x;
-  mp *a = *p;
-  a = mp_sqr(a, a);
-  a = mpmont_reduce(c, a, a);
-  *p = a;
-}
-
-static void prime_mul(void *x, void *y, void *c)
-{
-  mp **p = x;
-  mp *a = *p;
-  a = mpmont_mul(c, a, a, y);
-  *p = a;
-}
-
-static int prime_eq(void *x, void *y)
-{
-  return (MP_EQ(*(mp **)x, *(mp **)y));
-}
-
-static int prime_split(void *x)
-{
-  /* --- Notes on the splitting function --- *
-   *
-   * The objective is to produce a simple pseudorandom mapping from the
-   * underlying field \gf{p} to \{\,0, 1, 2\,\}$%.  This is further
-   * constrained by the fact that we must not have %$1 \mapsto 1$% (since
-   * otherwise the stepping function above will loop).
-   *
-   * The function we choose is very simple: we take the least significant
-   * word from the integer, add one (to prevent the %$1 \mapsto 1$% property
-   * described above) and reduce modulo 3.  This is slightly biased against
-   * the result 2, but this doesn't appear to be relevant.
-   */
-
-  return (((*(mp **)x)->v[0] + 1) % 3);
-}
-
-static void prime_drop(void *x)
-{
-  MP_DROP(*(mp **)x);
-}
-
-static const rho_ops prime_ops = {
-  prime_sqr, prime_mul, prime_eq, prime_split, prime_drop
-};
-
-mp *rho_prime(mp *g, mp *a, mp *n, mp *p)
-{
-  rho_ctx cc;
-  grand *r = 0;
-  mpmont mm;
-  mp *x, *y;
-  mp *aa, *bb;
-  mp *l;
-
-  /* --- Initialization --- */
-
-  mpmont_create(&mm, p);
-  cc.ops = &prime_ops;
-  cc.c = &mm;
-  cc.n = n;
-  cc.g = mpmont_mul(&mm, MP_NEW, g, mm.r2);
-  cc.a = mpmont_mul(&mm, MP_NEW, a, mm.r2);
-  x = MP_COPY(mm.r);
-  y = MP_COPY(x);
-  aa = bb = MP_ZERO;
-
-  /* --- The main loop --- */
-
-  while ((l = rho(&cc, &x, &y, aa, bb)) == 0) {
-    mp_expfactor f[2];
-
-    if (!r)
-      r = fibrand_create(0);
-    aa = mprand_range(MP_NEW, n, r, 0);
-    bb = mprand_range(MP_NEW, n, r, 0);
-    f[0].base = cc.g; f[0].exp = aa;
-    f[1].base = cc.a; f[1].exp = bb;
-    x = mpmont_mexpr(&mm, MP_NEW, f, 2);
-    y = MP_COPY(x);
-  }
-
-  /* --- Throw everything away now --- */
-
-  if (r)
-    r->ops->destroy(r);
-  mp_drop(cc.g);
-  mp_drop(cc.a);
-  mpmont_destroy(&mm);
-  return (l);
-}
-
-/*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
-
-#ifdef TEST_RIG
-
-#include <stdio.h>
-
-#include "dh.h"
-
-int main(void)
-{
-  dh_param dp;
-  mp *x, *y;
-  grand *r = fibrand_create(0);
-  mpmont mm;
-  mp *l;
-  int ok;
-
-  fputs("rho: ", stdout);
-  fflush(stdout);
-
-  dh_gen(&dp, 32, 256, 0, r, pgen_evspin, 0);
-  x = mprand_range(MP_NEW, dp.q, r, 0);
-  mpmont_create(&mm, dp.p);
-  y = mpmont_exp(&mm, MP_NEW, dp.g, x);
-  mpmont_destroy(&mm);
-  l = rho_prime(dp.g, y, dp.q, dp.p);
-  if (MP_EQ(x, l)) {
-    fputs(". ok\n", stdout);
-    ok = 1;
-  } else {
-    fputs("\n*** rho (discrete logs) failed\n", stdout);
-    ok = 0;
-  }
-
-  mp_drop(l);
-  mp_drop(x);
-  mp_drop(y);
-  r->ops->destroy(r);
-  dh_paramfree(&dp);
-  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
-
-  return (ok ? 0 : EXIT_FAILURE);
-}
-
-#endif
-
-/*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/