Use auto-version machinery for building.
[u/mdw/catacomb] / ec-prime.c
index 7712bbf..52815e4 100644 (file)
@@ -1,13 +1,13 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: ec-prime.c,v 1.7 2004/03/27 00:04:46 mdw Exp $
+ * $Id$
  *
  * Elliptic curves over prime fields
  *
  * (c) 2001 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-prime.c,v $
- * Revision 1.7  2004/03/27 00:04:46  mdw
- * Implement efficient reduction for pleasant-looking primes.
- *
- * 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
- *
- * Revision 1.3.4.1  2003/06/10 13:43:53  mdw
- * Simple (non-projective) curves over prime fields now seem to work.
- *
- * Revision 1.3  2003/05/15 23:25:59  mdw
- * Make elliptic curve stuff build.
- *
- * Revision 1.2  2002/01/13 13:48:44  mdw
- * Further progress.
- *
- * Revision 1.1  2001/04/29 18:12:33  mdw
- * Prototype version.
- *
- */
-
 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
 
 #include <mLib/sub.h>
 
 #include "ec.h"
 
-/*----- Data structures ---------------------------------------------------*/
-
-typedef struct ecctx {
-  ec_curve c;
-  mp *a, *b;
-} ecctx;
-
 /*----- Simple prime curves -----------------------------------------------*/
 
 static const ec_ops ec_primeops, ec_primeprojops, ec_primeprojxops;
@@ -92,14 +48,13 @@ static ec *ecneg(ec_curve *c, ec *d, const ec *p)
 static ec *ecfind(ec_curve *c, ec *d, mp *x)
 {
   mp *p, *q;
-  ecctx *cc = (ecctx *)c;
   field *f = c->f;
 
   q = F_SQR(f, MP_NEW, x);
   p = F_MUL(f, MP_NEW, x, q);
-  q = F_MUL(f, q, x, cc->a);
+  q = F_MUL(f, q, x, c->a);
   p = F_ADD(f, p, p, q);
-  p = F_ADD(f, p, p, cc->b);
+  p = F_ADD(f, p, p, c->b);
   MP_DROP(q);
   p = F_SQRT(f, p, p);
   if (!p)
@@ -113,20 +68,17 @@ static ec *ecfind(ec_curve *c, ec *d, mp *x)
 
 static ec *ecdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
 {
-  if (EC_ATINF(a))
+  if (EC_ATINF(a) || F_ZEROP(c->f, a->y))
     EC_SETINF(d);
-  else if (F_ZEROP(c->f, a->y))
-    EC_COPY(d, a);
   else {
     field *f = c->f;
-    ecctx *cc = (ecctx *)c;
     mp *lambda;
     mp *dy, *dx;
 
     dx = F_SQR(f, MP_NEW, a->x);       /* %$x^2$% */
     dy = F_DBL(f, MP_NEW, a->y);       /* %$2 y$% */
     dx = F_TPL(f, dx, dx);             /* %$3 x^2$% */
-    dx = F_ADD(f, dx, dx, cc->a);      /* %$3 x^2 + A$% */
+    dx = F_ADD(f, dx, dx, c->a);       /* %$3 x^2 + A$% */
     dy = F_INV(f, dy, dy);             /* %$(2 y)^{-1}$% */
     lambda = F_MUL(f, MP_NEW, dx, dy); /* %$\lambda = (3 x^2 + A)/(2 y)$% */
 
@@ -148,18 +100,15 @@ static ec *ecdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
 
 static ec *ecprojdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
 {
-  if (EC_ATINF(a))
+  if (EC_ATINF(a) || F_ZEROP(c->f, a->y))
     EC_SETINF(d);
-  else if (F_ZEROP(c->f, a->y))
-    EC_COPY(d, a);
   else {
     field *f = c->f;
-    ecctx *cc = (ecctx *)c;
     mp *p, *q, *m, *s, *dx, *dy, *dz;
 
     p = F_SQR(f, MP_NEW, a->z);                /* %$z^2$% */
     q = F_SQR(f, MP_NEW, p);           /* %$z^4$% */
-    p = F_MUL(f, p, q, cc->a);         /* %$A z^4$% */
+    p = F_MUL(f, p, q, c->a);          /* %$A z^4$% */
     m = F_SQR(f, MP_NEW, a->x);                /* %$x^2$% */
     m = F_TPL(f, m, m);                        /* %$3 x^2$% */
     m = F_ADD(f, m, m, p);             /* %$m = 3 x^2 + A z^4$% */
@@ -193,10 +142,8 @@ static ec *ecprojdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
 
 static ec *ecprojxdbl(ec_curve *c, ec *d, const ec *a)
 {
-  if (EC_ATINF(a))
+  if (EC_ATINF(a) || F_ZEROP(c->f, a->y))
     EC_SETINF(d);
-  else if (F_ZEROP(c->f, a->y))
-    EC_COPY(d, a);
   else {
     field *f = c->f;
     mp *p, *q, *m, *s, *dx, *dy, *dz;
@@ -257,10 +204,9 @@ static ec *ecadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
       EC_SETINF(d);
       return (d);
     } else {
-      ecctx *cc = (ecctx *)c;
       dx = F_SQR(f, MP_NEW, a->x);     /* %$x_0^2$% */
       dx = F_TPL(f, dx, dx);           /* %$3 x_0^2$% */
-      dx = F_ADD(f, dx, dx, cc->a);    /* %$3 x_0^2 + A$% */
+      dx = F_ADD(f, dx, dx, c->a);     /* %$3 x_0^2 + A$% */
       dy = F_DBL(f, MP_NEW, a->y);     /* %$2 y_0$% */
       dy = F_INV(f, dy, dy);           /* %$(2 y_0)^{-1}$% */
       lambda = F_MUL(f, MP_NEW, dx, dy);
@@ -332,7 +278,7 @@ static ec *ecprojadd(ec_curve *c, ec *d, const ec *a, const ec *b)
     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);             /* %$m w^3$% */
-    
+
     dx = F_SQR(f, u, r);               /* %$r^2$% */
     dx = F_SUB(f, dx, dx, q);          /* %$x' = r^2 - t w^2$% */
 
@@ -356,15 +302,16 @@ 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;
+  mp *l, *x, *r;
   int rc;
-  mp *l = F_SQR(f, MP_NEW, p->y);
-  mp *x = F_SQR(f, MP_NEW, p->x);
-  mp *r = F_MUL(f, MP_NEW, x, p->x);
-  x = F_MUL(f, x, cc->a, p->x);
+  if (EC_ATINF(p)) return (0);
+  l = F_SQR(f, MP_NEW, p->y);
+  x = F_SQR(f, MP_NEW, p->x);
+  r = F_MUL(f, MP_NEW, x, p->x);
+  x = F_MUL(f, x, c->a, p->x);
   r = F_ADD(f, r, r, x);
-  r = F_ADD(f, r, r, cc->b);
+  r = F_ADD(f, r, r, c->b);
   rc = MP_EQ(l, r) ? 0 : -1;
   mp_drop(l);
   mp_drop(x);
@@ -376,7 +323,7 @@ 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);
@@ -385,10 +332,9 @@ 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);
-  DESTROY(cc);
+  MP_DROP(c->a);
+  MP_DROP(c->b);
+  DESTROY(c);
 }
 
 /* --- @ec_prime@, @ec_primeproj@ --- *
@@ -396,7 +342,7 @@ 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 prime field.  The @primeproj@ variant uses projective
@@ -405,44 +351,47 @@ static void ecdestroy(ec_curve *c)
 
 extern ec_curve *ec_prime(field *f, mp *a, mp *b)
 {
-  ecctx *cc = CREATE(ecctx);
-  cc->c.ops = &ec_primeops;
-  cc->c.f = f;
-  cc->a = F_IN(f, MP_NEW, a);
-  cc->b = F_IN(f, MP_NEW, b);
-  return (&cc->c);
+  ec_curve *c = CREATE(ec_curve);
+  c->ops = &ec_primeops;
+  c->f = f;
+  c->a = F_IN(f, MP_NEW, a);
+  c->b = F_IN(f, MP_NEW, b);
+  return (c);
 }
 
 extern ec_curve *ec_primeproj(field *f, mp *a, mp *b)
 {
-  ecctx *cc = CREATE(ecctx);
+  ec_curve *c = CREATE(ec_curve);
   mp *ax;
 
   ax = mp_add(MP_NEW, a, MP_THREE);
   ax = F_IN(f, ax, ax);
   if (F_ZEROP(f, ax))
-    cc->c.ops = &ec_primeprojxops;
+    c->ops = &ec_primeprojxops;
   else
-    cc->c.ops = &ec_primeprojops;
+    c->ops = &ec_primeprojops;
   MP_DROP(ax);
-  cc->c.f = f;
-  cc->a = F_IN(f, MP_NEW, a);
-  cc->b = F_IN(f, MP_NEW, b);
-  return (&cc->c);
+  c->f = f;
+  c->a = F_IN(f, MP_NEW, a);
+  c->b = F_IN(f, MP_NEW, b);
+  return (c);
 }
 
 static const ec_ops ec_primeops = {
-  ecdestroy, ec_idin, ec_idout, ec_idfix,
+  "prime",
+  ecdestroy, ec_stdsamep, ec_idin, ec_idout, ec_idfix,
   ecfind, ecneg, ecadd, ec_stdsub, ecdbl, eccheck
 };
 
 static const ec_ops ec_primeprojops = {
-  ecdestroy, ec_projin, ec_projout, ec_projfix,
+  "primeproj",
+  ecdestroy, ec_stdsamep, ec_projin, ec_projout, ec_projfix,
   ecfind, ecneg, ecprojadd, ec_stdsub, ecprojdbl, ecprojcheck
 };
 
 static const ec_ops ec_primeprojxops = {
-  ecdestroy, ec_projin, ec_projout, ec_projfix,
+  "primeproj",
+  ecdestroy, ec_stdsamep, ec_projin, ec_projout, ec_projfix,
   ecfind, ecneg, ecprojadd, ec_stdsub, ecprojxdbl, ecprojcheck
 };
 
@@ -463,17 +412,17 @@ int main(int argc, char *argv[])
   printf("ec-prime: ");
   fflush(stdout);
   a = MP(-3);
-  b = MP(0x64210519e59c80e70fa7e9ab72243049feb8deecc146b9b1);
-  p = MP(6277101735386680763835789423207666416083908700390324961279);
-  r = MP(6277101735386680763835789423176059013767194773182842284080);
+  b = MP(0xb3312fa7e23ee7e4988e056be3f82d19181d9c6efe8141120314088f5013875ac656398d8a2ed19d2a85c8edd3ec2aef);
+  p = MP(39402006196394479212279040100143613805079739270465446667948293404245721771496870329047266088258938001861606973112319);
+  r = MP(39402006196394479212279040100143613805079739270465446667946905279627659399113263569398956308152294913554433653942642);
 
   f = field_niceprime(p);
   c = ec_primeproj(f, a, b);
-  
-  g.x = MP(0x188da80eb03090f67cbf20eb43a18800f4ff0afd82ff1012);
-  g.y = MP(0x07192b95ffc8da78631011ed6b24cdd573f977a11e794811);
 
-  for (i = 0; i < n; i++) { 
+  g.x = MP(0xaa87ca22be8b05378eb1c71ef320ad746e1d3b628ba79b9859f741e082542a385502f25dbf55296c3a545e3872760ab7);
+  g.y = MP(0x3617de4a96262c6f5d9e98bf9292dc29f8f41dbd289a147ce9da3113b5f0b8c00a60b1ce1d7e819d7a431d7c90ea0e5f);
+
+  for (i = 0; i < n; i++) {
     ec_mul(c, &d, &g, r);
     if (EC_ATINF(&d)) {
       fprintf(stderr, "zero too early\n");