key-data.[ch] (key_copydata): New function copies filtered key data.
[u/mdw/catacomb] / ec-bin.c
index 4f79c3d..8ba7354 100644 (file)
--- a/ec-bin.c
+++ b/ec-bin.c
@@ -1,13 +1,13 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: ec-bin.c,v 1.1.2.1 2004/03/21 22:39:46 mdw Exp $
+ * $Id$
  *
  * Arithmetic for elliptic curves over binary fields
  *
  * (c) 2004 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: ec-bin.c,v $
- * Revision 1.1.2.1  2004/03/21 22:39:46  mdw
- * Elliptic curves on binary fields work.
- *
- */
-
 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
 
 #include <mLib/sub.h>
 
 #include "ec.h"
-
-/*----- Data structures ---------------------------------------------------*/
-
-typedef struct ecctx {
-  ec_curve c;
-  mp *a, *b;
-  mp *bb;
-} ecctx;
+#include "ec-guts.h"
 
 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
 
@@ -74,8 +59,32 @@ static ec *ecprojneg(ec_curve *c, ec *d, const ec *p)
 
 static ec *ecfind(ec_curve *c, ec *d, mp *x)
 {
-  /* write me */
-  return (0);
+  field *f = c->f;
+  mp *y, *u, *v;
+
+  if (F_ZEROP(f, x))
+    y = F_SQRT(f, MP_NEW, c->b);
+  else {
+    u = F_SQR(f, MP_NEW, x);           /* %$x^2$% */
+    y = F_MUL(f, MP_NEW, u, c->a);     /* %$a x^2$% */
+    y = F_ADD(f, y, y, c->b);          /* %$a x^2 + b$% */
+    v = F_MUL(f, MP_NEW, u, x);                /* %$x^3$% */
+    y = F_ADD(f, y, y, v);             /* %$A = x^3 + a x^2 + b$% */
+    if (!F_ZEROP(f, y)) {
+      u = F_INV(f, u, u);              /* %$x^{-2}$% */
+      v = F_MUL(f, v, u, y);       /* %$B = A x^{-2} = x + a + b x^{-2}$% */
+      y = F_QUADSOLVE(f, y, v);                /* %$z^2 + z = B$% */
+      if (y) y = F_MUL(f, y, y, x);    /* %$y = z x$% */
+    }
+    MP_DROP(u);
+    MP_DROP(v);
+  }
+  if (!y) return (0);
+  EC_DESTROY(d);
+  d->x = MP_COPY(x);
+  d->y = y;
+  d->z = MP_COPY(f->one);
+  return (d);
 }
 
 static ec *ecdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
@@ -84,7 +93,6 @@ static ec *ecdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
     EC_SETINF(d);
   else {
     field *f = c->f;
-    ecctx *cc = (ecctx *)c;
     mp *lambda;
     mp *dx, *dy;
 
@@ -94,7 +102,7 @@ static ec *ecdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
 
     dx = F_SQR(f, dx, lambda);         /* %$\lambda^2$% */
     dx = F_ADD(f, dx, dx, lambda);     /* %$\lambda^2 + \lambda$% */
-    dx = F_ADD(f, dx, dx, cc->a);     /* %$x' = a + \lambda^2 + \lambda$% */
+    dx = F_ADD(f, dx, dx, c->a);       /* %$x' = a + \lambda^2 + \lambda$% */
 
     dy = F_ADD(f, MP_NEW, a->x, dx);   /* %$ x + x' $% */
     dy = F_MUL(f, dy, dy, lambda);     /* %$ (x + x') \lambda$% */
@@ -116,7 +124,7 @@ static ec *ecprojdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
     EC_SETINF(d);
   else {
     field *f = c->f;
-    ecctx *cc = (ecctx *)c;
+    ecctx_bin *cc = (ecctx_bin *)c;
     mp *dx, *dy, *dz, *u, *v;
 
     dy = F_SQR(f, MP_NEW, a->z);       /* %$z^2$% */
@@ -143,9 +151,6 @@ static ec *ecprojdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
     d->z = dz;
     MP_DROP(u);
     MP_DROP(v);
-    assert(!(d->x->f & MP_DESTROYED));
-    assert(!(d->y->f & MP_DESTROYED));
-    assert(!(d->z->f & MP_DESTROYED));
   }
   return (d);
 }
@@ -160,7 +165,6 @@ static ec *ecadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
     EC_COPY(d, a);
   else {
     field *f = c->f;
-    ecctx *cc = (ecctx *)c;
     mp *lambda;
     mp *dx, *dy;
 
@@ -173,10 +177,10 @@ static ec *ecadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
 
       dx = F_SQR(f, dx, lambda);       /* %$\lambda^2$% */
       dx = F_ADD(f, dx, dx, lambda);   /* %$\lambda^2 + \lambda$% */
-      dx = F_ADD(f, dx, dx, cc->a);    /* %$a + \lambda^2 + \lambda$% */
+      dx = F_ADD(f, dx, dx, c->a);     /* %$a + \lambda^2 + \lambda$% */
       dx = F_ADD(f, dx, dx, a->x);    /* %$a + \lambda^2 + \lambda + x_0$% */
       dx = F_ADD(f, dx, dx, b->x);
-                           /* %$x' = a + \lambda^2 + \lambda + x_0 + x_1$% */
+                          /* %$x' = a + \lambda^2 + \lambda + x_0 + x_1$% */
     } else if (!MP_EQ(a->y, b->y) || F_ZEROP(f, a->x)) {
       EC_SETINF(d);
       return (d);
@@ -187,10 +191,10 @@ static ec *ecadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
 
       dx = F_SQR(f, dx, lambda);       /* %$\lambda^2$% */
       dx = F_ADD(f, dx, dx, lambda);   /* %$\lambda^2 + \lambda$% */
-      dx = F_ADD(f, dx, dx, cc->a);    /* %$x' = a + \lambda^2 + \lambda$% */
+      dx = F_ADD(f, dx, dx, c->a);    /* %$x' = a + \lambda^2 + \lambda$% */
       dy = MP_NEW;
     }
-      
+
     dy = F_ADD(f, dy, a->x, dx);       /* %$ x + x' $% */
     dy = F_MUL(f, dy, dy, lambda);     /* %$ (x + x') \lambda$% */
     dy = F_ADD(f, dy, dy, a->y);       /* %$ (x + x') \lambda + y$% */
@@ -215,7 +219,6 @@ static ec *ecprojadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
     EC_COPY(d, a);
   else {
     field *f = c->f;
-    ecctx *cc = (ecctx *)c;
     mp *dx, *dy, *dz, *u, *uu, *v, *t, *s, *ss, *r, *w, *l;
 
     dz = F_SQR(f, MP_NEW, b->z);       /* %$z_1^2$% */
@@ -257,7 +260,7 @@ static ec *ecprojadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
     t = F_ADD(f, t, r, dz);            /* %$t = r + z'$% */
 
     uu = F_SQR(f, MP_NEW, dz);         /* %$z'^2$% */
-    dx = F_MUL(f, MP_NEW, uu, cc->a);  /* %$a z'^2$% */
+    dx = F_MUL(f, MP_NEW, uu, c->a);   /* %$a z'^2$% */
     uu = F_MUL(f, uu, t, r);           /* %$t r$% */
     dx = F_ADD(f, dx, dx, uu);         /* %$a z'^2 + t r$% */
     r = F_SQR(f, r, w);                        /* %$w^2$% */
@@ -284,21 +287,21 @@ static ec *ecprojadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
 
 static int eccheck(ec_curve *c, const ec *p)
 {
-  ecctx *cc = (ecctx *)c;
   field *f = c->f;
   int rc;
   mp *u, *v;
 
+  if (EC_ATINF(p)) return (0);
   v = F_SQR(f, MP_NEW, p->x);
   u = F_MUL(f, MP_NEW, v, p->x);
-  v = F_MUL(f, v, v, cc->a);
+  v = F_MUL(f, v, v, c->a);
   u = F_ADD(f, u, u, v);
-  u = F_ADD(f, u, u, cc->b);
+  u = F_ADD(f, u, u, c->b);
   v = F_MUL(f, v, p->x, p->y);
   u = F_ADD(f, u, u, v);
   v = F_SQR(f, v, p->y);
   u = F_ADD(f, u, u, v);
-  rc = F_ZEROP(f, u);
+  rc = F_ZEROP(f, u) ? 0 : -1;
   mp_drop(u);
   mp_drop(v);
   return (rc);
@@ -308,7 +311,7 @@ static int ecprojcheck(ec_curve *c, const ec *p)
 {
   ec t = EC_INIT;
   int rc;
-  
+
   c->ops->fix(c, &t, p);
   rc = eccheck(c, &t);
   EC_DESTROY(&t);
@@ -317,9 +320,9 @@ static int ecprojcheck(ec_curve *c, const ec *p)
 
 static void ecdestroy(ec_curve *c)
 {
-  ecctx *cc = (ecctx *)c;
-  MP_DROP(cc->a);
-  MP_DROP(cc->b);
+  ecctx_bin *cc = (ecctx_bin *)c;
+  MP_DROP(cc->c.a);
+  MP_DROP(cc->c.b);
   if (cc->bb) MP_DROP(cc->bb);
   DESTROY(cc);
 }
@@ -329,7 +332,7 @@ static void ecdestroy(ec_curve *c)
  * Arguments:  @field *f@ = the underlying field for this elliptic curve
  *             @mp *a, *b@ = the coefficients for this curve
  *
- * Returns:    A pointer to the curve.
+ * Returns:    A pointer to the curve, or null.
  *
  * Use:                Creates a curve structure for an elliptic curve defined over
  *             a binary field.  The @binproj@ variant uses projective
@@ -338,35 +341,53 @@ static void ecdestroy(ec_curve *c)
 
 ec_curve *ec_bin(field *f, mp *a, mp *b)
 {
-  ecctx *cc = CREATE(ecctx);
+  ecctx_bin *cc = CREATE(ecctx_bin);
   cc->c.ops = &ec_binops;
   cc->c.f = f;
-  cc->a = F_IN(f, MP_NEW, a);
-  cc->b = F_IN(f, MP_NEW, b);
+  cc->c.a = F_IN(f, MP_NEW, a);
+  cc->c.b = F_IN(f, MP_NEW, b);
   cc->bb = 0;
   return (&cc->c);
 }
 
 ec_curve *ec_binproj(field *f, mp *a, mp *b)
 {
-  ecctx *cc = CREATE(ecctx);
+  ecctx_bin *cc = CREATE(ecctx_bin);
+  int i;
+  mp *c, *d;
+
   cc->c.ops = &ec_binprojops;
   cc->c.f = f;
-  cc->a = F_IN(f, MP_NEW, a);
-  cc->b = F_IN(f, MP_NEW, b);
-  cc->bb = F_SQRT(f, MP_NEW, b);
-  cc->bb = F_SQRT(f, cc->bb, cc->bb);
+  cc->c.a = F_IN(f, MP_NEW, a);
+  cc->c.b = F_IN(f, MP_NEW, b);
+
+  c = MP_COPY(cc->c.b);
+  for (i = 0; i < f->nbits - 2; i++)
+    c = F_SQR(f, c, c);
+  d = F_SQR(f, MP_NEW, c); d = F_SQR(f, d, d);
+  if (!MP_EQ(d, cc->c.b)) {
+    MP_DROP(c);
+    MP_DROP(d);
+    MP_DROP(cc->c.a);
+    MP_DROP(cc->c.b);
+    DESTROY(cc);
+    return (0);
+  }
+  cc->bb = c;
+  MP_DROP(d);
   return (&cc->c);
 }
 
 static const ec_ops ec_binops = {
-  ecdestroy, ec_idin, ec_idout, ec_idfix,
-  0, ecneg, ecadd, ec_stdsub, ecdbl, eccheck
+  "bin",
+  ecdestroy, ec_stdsamep, ec_idin, ec_idout, ec_idfix,
+  ecfind, ecneg, ecadd, ec_stdsub, ecdbl, eccheck
 };
 
 static const ec_ops ec_binprojops = {
-  ecdestroy, ec_projin, ec_projout, ec_projfix,
-  0, ecprojneg, ecprojadd, ec_stdsub, ecprojdbl, ecprojcheck
+  "binproj",
+  ecdestroy, ec_stdsamep, ec_projin, ec_projout, ec_projfix,
+  ecfind, ecprojneg, ecprojadd, ec_stdsub, ecprojdbl, ecprojcheck
 };
 
 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
@@ -380,24 +401,23 @@ int main(int argc, char *argv[])
   field *f;
   ec_curve *c;
   ec g = EC_INIT, d = EC_INIT;
-  mp *p, *a, *b, *r;
+  mp *p, *a, *b, *r, *beta;
   int i, n = argc == 1 ? 1 : atoi(argv[1]);
 
   printf("ec-bin: ");
   fflush(stdout);
-  a = MP(1);
-  b = MP(0x066647ede6c332c7f8c0923bb58213b333b20e9ce4281fe115f7d8f90ad);
-  p = MP(0x20000000000000000000000000000000000000004000000000000000001);
-  r =
-  MP(6901746346790563787434755862277025555839812737345013555379383634485462);
+  a = MP(0x7ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff);
+  b = MP(0x6645f3cacf1638e139c6cd13ef61734fbc9e3d9fb);
+  p = MP(0x800000000000000000000000000000000000000c9);
+  beta = MP(0x715169c109c612e390d347c748342bcd3b02a0bef);
+  r = MP(0x040000000000000000000292fe77e70c12a4234c32);
 
-  f = field_binpoly(p);
+  f = field_binnorm(p, beta);
   c = ec_binproj(f, a, b);
-  
-  g.x = MP(0x0fac9dfcbac8313bb2139f1bb755fef65bc391f8b36f8f8eb7371fd558b);
-  g.y = MP(0x1006a08a41903350678e58528bebf8a0beff867a7ca36716f7e01f81052);
+  g.x = MP(0x0311103c17167564ace77ccb09c681f886ba54ee8);
+  g.y = MP(0x333ac13c6447f2e67613bf7009daf98c87bb50c7f);
 
-  for (i = 0; i < n; i++) { 
+  for (i = 0; i < n; i++) {
     ec_mul(c, &d, &g, r);
     if (EC_ATINF(&d)) {
       fprintf(stderr, "zero too early\n");
@@ -408,7 +428,6 @@ int main(int argc, char *argv[])
       fprintf(stderr, "didn't reach zero\n");
       MP_EPRINTX("d.x", d.x);
       MP_EPRINTX("d.y", d.y);
-      MP_EPRINTX("d.z", d.y);
       return (1);
     }
     ec_destroy(&d);
@@ -417,7 +436,7 @@ int main(int argc, char *argv[])
   ec_destroy(&g);
   ec_destroycurve(c);
   F_DESTROY(f);
-  MP_DROP(p); MP_DROP(a); MP_DROP(b); MP_DROP(r);
+  MP_DROP(p); MP_DROP(a); MP_DROP(b); MP_DROP(r); MP_DROP(beta);
   assert(!mparena_count(&mparena_global));
   printf("ok\n");
   return (0);