chiark - git - mdw - catacomb/blob - math/g-prime.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * Abstraction for prime groups
   4  *
   5  * (c) 2004 Straylight/Edgeware
   6  */
   7
   8 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
   9  *
  10  * This file is part of Catacomb.
  11  *
  12  * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
  14  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  15  * License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  * GNU Library General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  23  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  24  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  25  * MA 02111-1307, USA.
  26  */
  27
  28 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  29
  30 #include <mLib/sub.h>
  31
  32 #include "mpmont.h"
  33 #include "pgen.h"
  34
  35 #define ge mp *
  36 #include "group.h"
  37 #include "group-guts.h"
  38
  39 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  40
  41 /* --- Group operations --- */
  42
  43 static void gdestroygroup(group *gg) {
  44   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg;
  45   mp_drop(g->gen); mp_drop(g->g.r); mp_drop(g->g.h);
  46   mpmont_destroy(&g->mm);
  47   DESTROY(g);
  48 }
  49
  50 static mp **gcreate(group *gg)
  51   { mp **x = CREATE(mp *); *x = MP_COPY(*gg->i); return (x); }
  52
  53 static void gcopy(group *gg, mp **d, mp **x)
  54   { mp *t = MP_COPY(*x); MP_DROP(*d); *d = t; }
  55
  56 static void gburn(group *gg, mp **x) { (*x)->f |= MP_BURN; }
  57
  58 static void gdestroy(group *gg, mp **x) { MP_DROP(*x); DESTROY(x); }
  59
  60 static int gsamep(group *gg, group *hh) {
  61   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg, *h = (gctx_prime *)hh;
  62   return (MP_EQ(g->mm.m, h->mm.m));
  63 }
  64
  65 static int geq(group *gg, mp **x, mp **y) { return (MP_EQ(*x, *y)); }
  66
  67 static const char *gcheck(group *gg, grand *gr) {
  68   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg; int rc; mp *t;
  69   if (!pgen_primep(g->mm.m, gr)) return ("p is not prime");
  70   t = mp_mul(MP_NEW, g->g.r, g->g.h); t = mp_add(t, t, MP_ONE);
  71   rc = MP_EQ(t, g->mm.m); MP_DROP(t); if (!rc) return ("not a subgroup");
  72   return (group_stdcheck(gg, gr));
  73 }
  74
  75 static void gmul(group *gg, mp **d, mp **x, mp **y)
  76   { gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg; *d = mpmont_mul(&g->mm, *d, *x, *y); }
  77
  78 static void gsqr(group *gg, mp **d, mp **x) {
  79   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg; mp *r = mp_sqr(*d, *x);
  80   *d = mpmont_reduce(&g->mm, r, r);
  81 }
  82
  83 static void ginv(group *gg, mp **d, mp **x) {
  84   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg; mp *r = mpmont_reduce(&g->mm, *d, *x);
  85   r = mp_modinv(r, r, g->mm.m); *d = mpmont_mul(&g->mm, r, r, g->mm.r2);
  86 }
  87
  88 static void gexp(group *gg, mp **d, mp **x, mp *n)
  89   { gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg; *d = mpmont_expr(&g->mm, *d, *x, n); }
  90
  91 static void gmexp(group *gg, mp **d, const group_expfactor *f, size_t n) {
  92   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg; size_t i;
  93   mp_expfactor *ff = xmalloc(n * sizeof(mp_expfactor));
  94   for (i = 0; i < n; i++) { ff[i].base = *f[i].base; ff[i].exp = f[i].exp; }
  95   *d = mpmont_mexpr(&g->mm, *d, ff, n); xfree(ff);
  96 }
  97
  98 static int gread(group *gg, mp **d, const mptext_ops *ops, void *p) {
  99   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg; mp *t;
 100   if ((t = mp_read(MP_NEW, 0, ops, p)) == 0) return (-1);
 101   mp_drop(*d); *d = mpmont_mul(&g->mm, t, t, g->mm.r2); return (0);
 102 }
 103
 104 static int gwrite(group *gg, mp **x, const mptext_ops *ops, void *p) {
 105   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg;
 106   mp *t = mpmont_reduce(&g->mm, MP_NEW, *x);
 107   int rc = mp_write(t, 10, ops, p); MP_DROP(t); return (rc);
 108 }
 109
 110 static mp *gtoint(group *gg, mp *d, mp **x) {
 111   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg;
 112   return (mpmont_reduce(&g->mm, d, *x));
 113 }
 114
 115 static int gfromint(group *gg, mp **d, mp *x) {
 116   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg; mp_div(0, d, x, g->mm.m);
 117   *d = mpmont_mul(&g->mm, *d, *d, g->mm.r2); return (0);
 118 }
 119
 120 static int gtobuf(group *gg, buf *b, mp **x) {
 121   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg;
 122   mp *t = mpmont_reduce(&g->mm, MP_NEW, *x);
 123   int rc = buf_putmp(b, t); MP_DROP(t); return (rc);
 124 }
 125
 126 static int gfrombuf(group *gg, buf *b, mp **d) {
 127   gctx_prime * g = (gctx_prime *)gg; mp *x;
 128   if ((x = buf_getmp(b)) == 0) return (-1);
 129   mp_div(0, &x, x, g->mm.m); mp_drop(*d);
 130   *d = mpmont_mul(&g->mm, x, x, g->mm.r2); return(0);
 131 }
 132
 133 static int gtoraw(group *gg, buf *b, mp **x) {
 134   gctx_prime *g = (gctx_prime *)gg; octet *q;
 135   mp *t = mpmont_reduce(&g->mm, MP_NEW, *x);
 136   if ((q = buf_get(b, g->g.noctets)) == 0) { MP_DROP(t); return (-1); }
 137   mp_storeb(t, q, g->g.noctets); MP_DROP(t); return (0);
 138 }
 139
 140 static int gfromraw(group *gg, buf *b, mp **d) {
 141   gctx_prime * g = (gctx_prime *)gg; mp *x; octet *q;
 142   if ((q = buf_get(b, g->g.noctets)) == 0) return (-1);
 143   x = mp_loadb(MP_NEW, q, g->g.noctets);
 144   mp_div(0, &x, x, g->mm.m); mp_drop(*d);
 145   *d = mpmont_mul(&g->mm, x, x, g->mm.r2); return(0);
 146 }
 147
 148 /* --- @group_prime@ --- *
 149  *
 150  * Arguments:   @const gprime_param *gp@ = group parameters
 151  *
 152  * Returns:     A pointer to the group, or null.
 153  *
 154  * Use:         Constructs an abstract group interface for a subgroup of a
 155  *              prime field.  Group elements are @mp *@ pointers.
 156  */
 157
 158 static const group_ops gops = {
 159   GTY_PRIME, "prime",
 160   gdestroygroup, gcreate, gcopy, gburn, gdestroy,
 161   gsamep, geq, group_stdidentp,
 162   gcheck,
 163   gmul, gsqr, ginv, group_stddiv, gexp, gmexp,
 164   gread, gwrite,
 165   gtoint, gfromint, group_stdtoec, group_stdfromec, gtobuf, gfrombuf,
 166   gtoraw, gfromraw
 167 };
 168
 169 group *group_prime(const gprime_param *gp)
 170 {
 171   gctx_prime *g;
 172
 173   if (!MP_POSP(gp->p) || !MP_ODDP(gp->p))
 174     return (0);
 175   g = CREATE(gctx_prime);
 176   g->g.ops = &gops;
 177   g->g.nbits = mp_bits(gp->p);
 178   g->g.noctets = (g->g.nbits + 7) >> 3;
 179   mpmont_create(&g->mm, gp->p);
 180   g->g.i = &g->mm.r;
 181   g->gen = mpmont_mul(&g->mm, MP_NEW, gp->g, g->mm.r2);
 182   g->g.g = &g->gen;
 183   g->g.r = MP_COPY(gp->q);
 184   g->g.h = MP_NEW; mp_div(&g->g.h, 0, gp->p, gp->q);
 185   return (&g->g);
 186 }
 187
 188 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/