mirror of
https://github.com/guanzhi/GmSSL.git
synced 2026-06-25 14:43:40 +08:00
update sm_standard
This commit is contained in:
[GGSuchao]
462
engines/sm_standard/sm9/zzn12_operation.h
Normal file
462
engines/sm_standard/sm9/zzn12_operation.h
Normal file
@@ -0,0 +1,462 @@
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||||
/* ====================================================================
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||||
* Copyright (c) 2016 The GmSSL Project. All rights reserved.
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*
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* Redistribution and use in source and binary forms, with or without
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||||
* modification, are permitted provided that the following conditions
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* are met:
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*
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* 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
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* notice, this list of conditions and the following disclaimer.
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*
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||||
* 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
|
||||
* notice, this list of conditions and the following disclaimer in
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||||
* the documentation and/or other materials provided with the
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||||
* distribution.
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*
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||||
* 3. All advertising materials mentioning features or use of this
|
||||
* software must display the following acknowledgment:
|
||||
* "This product includes software developed by the GmSSL Project.
|
||||
* (http://gmssl.org/)"
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*
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||||
* 4. The name "GmSSL Project" must not be used to endorse or promote
|
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* products derived from this software without prior written
|
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* permission. For written permission, please contact
|
||||
* guanzhi1980@gmail.com.
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||||
*
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||||
* 5. Products derived from this software may not be called "GmSSL"
|
||||
* nor may "GmSSL" appear in their names without prior written
|
||||
* permission of the GmSSL Project.
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||||
*
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||||
* 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
|
||||
* acknowledgment:
|
||||
* "This product includes software developed by the GmSSL Project
|
||||
* (http://gmssl.org/)"
|
||||
*
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||||
* THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE GmSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
|
||||
* EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
|
||||
* IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
|
||||
* PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE GmSSL PROJECT OR
|
||||
* ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
|
||||
* SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
|
||||
* NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
|
||||
* LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
|
||||
* HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
|
||||
* STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
|
||||
* ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
|
||||
* OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
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||||
* ====================================================================
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||||
*/
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||||
|
||||
#ifndef HEADER_ZZN12_OPERATION_H
|
||||
#define HEADER_ZZN12_OPERATION_H
|
||||
|
||||
|
||||
#include "miracl.h"
|
||||
|
||||
|
||||
#ifdef __cplusplus
|
||||
extern "C"{
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
miracl* mip;
|
||||
zzn2 X; //Frobniues constant
|
||||
typedef struct
|
||||
{
|
||||
zzn4 a, b, c;
|
||||
BOOL unitary; // "unitary property means that fast squaring can be used, and inversions are just conjugates
|
||||
BOOL miller; // "miller" property means that arithmetic on this instance can ignore multiplications
|
||||
// or divisions by constants - as instance will eventually be raised to (p-1).
|
||||
} zzn12;
|
||||
|
||||
|
||||
static void zzn12_init(zzn12 *x)
|
||||
{
|
||||
x->a.a.a = mirvar(0);
|
||||
x->a.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
x->a.b.a = mirvar(0);
|
||||
x->a.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
x->a.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
x->b.a.a = mirvar(0);
|
||||
x->b.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
x->b.b.a = mirvar(0);
|
||||
x->b.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
x->b.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
x->c.a.a = mirvar(0);
|
||||
x->c.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
x->c.b.a = mirvar(0);
|
||||
x->c.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
x->c.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
x->miller = FALSE;
|
||||
x->unitary = FALSE;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static void zzn12_copy(zzn12 *x, zzn12 *y)
|
||||
{
|
||||
zzn4_copy(&x->a, &y->a);
|
||||
zzn4_copy(&x->b, &y->b);
|
||||
zzn4_copy(&x->c, &y->c);
|
||||
|
||||
y->miller = x->miller;
|
||||
y->unitary = x->unitary;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static void zzn12_mul(zzn12 x, zzn12 y, zzn12 *z)
|
||||
{
|
||||
// Karatsuba
|
||||
zzn4 Z0, Z1, Z2, Z3, T0, T1;
|
||||
BOOL zero_c, zero_b;
|
||||
|
||||
Z0.a.a = mirvar(0);
|
||||
Z0.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
Z0.b.a = mirvar(0);
|
||||
Z0.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
Z0.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
Z1.a.a = mirvar(0);
|
||||
Z1.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
Z1.b.a = mirvar(0);
|
||||
Z1.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
Z1.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
Z2.a.a = mirvar(0);
|
||||
Z2.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
Z2.b.a = mirvar(0);
|
||||
Z2.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
Z2.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
Z3.a.a = mirvar(0);
|
||||
Z3.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
Z3.b.a = mirvar(0);
|
||||
Z3.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
Z3.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
T0.a.a = mirvar(0);
|
||||
T0.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
T0.b.a = mirvar(0);
|
||||
T0.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
T0.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
T1.a.a = mirvar(0);
|
||||
T1.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
T1.b.a = mirvar(0);
|
||||
T1.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
T1.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
zzn12_copy(&x, z);
|
||||
if(zzn4_compare(&x.a, &y.a) && zzn4_compare(&x.a, &y.a) && zzn4_compare(&x.a, &y.a))
|
||||
{
|
||||
if(x.unitary == TRUE)
|
||||
{
|
||||
zzn4_copy(&x.a, &Z0);
|
||||
zzn4_mul(&x.a, &x.a, &z->a);
|
||||
zzn4_copy(&z->a, &Z3);
|
||||
zzn4_add(&z->a, &z->a, &z->a);
|
||||
zzn4_add(&z->a, &Z3, &z->a);
|
||||
zzn4_conj(&Z0, &Z0);
|
||||
zzn4_add(&Z0, &Z0, &Z0);
|
||||
zzn4_sub(&z->a, &Z0, &z->a);
|
||||
zzn4_copy(&x.c, &Z1);
|
||||
zzn4_mul(&Z1, &Z1, &Z1);
|
||||
zzn4_tx(&Z1);
|
||||
zzn4_copy(&Z1, &Z3);
|
||||
zzn4_add(&Z1, &Z1, &Z1);
|
||||
zzn4_add(&Z1, &Z3, &Z1);
|
||||
zzn4_copy(&x.b, &Z2);
|
||||
zzn4_mul(&Z2, &Z2, &Z2);
|
||||
zzn4_copy(&Z2, &Z3);
|
||||
zzn4_add(&Z2, &Z2, &Z2);
|
||||
zzn4_add(&Z2, &Z3, &Z2);
|
||||
zzn4_conj(&x.b, &z->b);
|
||||
zzn4_add(&z->b, &z->b, &z->b);
|
||||
zzn4_conj(&x.c, &z->c);
|
||||
zzn4_add(&z->c, &z->c, &z->c);
|
||||
zzn4_negate(&z->c, &z->c);
|
||||
zzn4_add(&z->b, &Z1, &z->b);
|
||||
zzn4_add(&z->c, &Z2, &z->c);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
if(!x.miller)
|
||||
{ // Chung-Hasan SQR2
|
||||
zzn4_copy(&x.a, &Z0);
|
||||
zzn4_mul(&Z0, &Z0, &Z0);
|
||||
zzn4_mul(&x.b, &x.c, &Z1);
|
||||
zzn4_add(&Z1, &Z1, &Z1);
|
||||
zzn4_copy(&x.c, &Z2);
|
||||
zzn4_mul(&Z2, &Z2, &Z2);
|
||||
zzn4_mul(&x.a, &x.b, &Z3);
|
||||
zzn4_add(&Z3, &Z3, &Z3);
|
||||
zzn4_add(&x.a, &x.b, &z->c);
|
||||
zzn4_add(&z->c, &x.c, &z->c);
|
||||
zzn4_mul(&z->c, &z->c, &z->c);
|
||||
zzn4_tx(&Z1);
|
||||
zzn4_add(&Z0, &Z1, &z->a);
|
||||
zzn4_tx(&Z2);
|
||||
zzn4_add(&Z3, &Z2, &z->b);
|
||||
zzn4_add(&Z0, &Z1, &T0);
|
||||
zzn4_add(&T0, &Z2, &T0);
|
||||
zzn4_add(&T0, &Z3, &T0);
|
||||
zzn4_sub(&z->c, &T0, &z->c);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{ // Chung-Hasan SQR3 - actually calculate 2x^2 !
|
||||
// Slightly dangerous - but works as will be raised to p^{k/2}-1
|
||||
// which wipes out the 2.
|
||||
zzn4_copy(&x.a, &Z0);
|
||||
zzn4_mul(&Z0, &Z0, &Z0); // a0^2 = S0
|
||||
zzn4_copy(&x.c, &Z2);
|
||||
zzn4_mul(&Z2, &x.b, &Z2);
|
||||
zzn4_add(&Z2, &Z2, &Z2); // 2a1.a2 = S3
|
||||
zzn4_copy(&x.c, &Z3);
|
||||
zzn4_mul(&Z3, &Z3, &Z3); // a2^2 = S4
|
||||
zzn4_add(&x.c, &x.a, &z->c); // a0+a2
|
||||
zzn4_copy(&x.b, &Z1);
|
||||
zzn4_add(&Z1, &z->c, &Z1);
|
||||
zzn4_mul(&Z1, &Z1, &Z1); // (a0+a1+a2)^2 =S1
|
||||
zzn4_sub(&z->c, &x.b, &z->c);
|
||||
zzn4_mul(&z->c, &z->c, &z->c); // (a0-a1+a2)^2 =S2
|
||||
zzn4_add(&Z2, &Z2, &Z2);
|
||||
zzn4_add(&Z0, &Z0, &Z0);
|
||||
zzn4_add(&Z3, &Z3, &Z3);
|
||||
zzn4_sub(&Z1, &z->c, &T0);
|
||||
zzn4_sub(&T0, &Z2, &T0);
|
||||
zzn4_sub(&Z1, &Z0, &T1);
|
||||
zzn4_sub(&T1, &Z3, &T1);
|
||||
zzn4_add(&z->c, &T1, &z->c);
|
||||
zzn4_tx(&Z3);
|
||||
zzn4_add(&T0, &Z3, &z->b);
|
||||
zzn4_tx(&Z2);
|
||||
zzn4_add(&Z0, &Z2, &z->a);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
// Karatsuba
|
||||
zero_b = zzn4_iszero(&y.b);
|
||||
zero_c = zzn4_iszero(&y.c);
|
||||
|
||||
zzn4_mul(&x.a, &y.a, &Z0); //9
|
||||
if(!zero_b)
|
||||
zzn4_mul(&x.b, &y.b, &Z2); //+6
|
||||
|
||||
zzn4_add(&x.a, &x.b, &T0);
|
||||
zzn4_add(&y.a, &y.b, &T1);
|
||||
zzn4_mul(&T0, &T1, &Z1); //+9
|
||||
zzn4_sub(&Z1, &Z0, &Z1);
|
||||
if(!zero_b)
|
||||
zzn4_sub(&Z1, &Z2, &Z1);
|
||||
|
||||
zzn4_add(&x.b, &x.c, &T0);
|
||||
zzn4_add(&y.b, &y.c, &T1);
|
||||
zzn4_mul(&T0, &T1, &Z3);//+6
|
||||
if(!zero_b)
|
||||
zzn4_sub(&Z3, &Z2, &Z3);
|
||||
|
||||
zzn4_add(&x.a, &x.c, &T0);
|
||||
zzn4_add(&y.a, &y.c, &T1);
|
||||
zzn4_mul(&T0, &T1, &T0);//+9=39 for "special case"
|
||||
if(!zero_b)
|
||||
zzn4_add(&Z2, &T0, &Z2);
|
||||
else
|
||||
zzn4_copy(&T0, &Z2);
|
||||
|
||||
zzn4_sub(&Z2, &Z0, &Z2);
|
||||
zzn4_copy(&Z1, &z->b);
|
||||
if(!zero_c)
|
||||
{
|
||||
// exploit special form of BN curve line function
|
||||
zzn4_mul(&x.c, &y.c, &T0);
|
||||
zzn4_sub(&Z2, &T0, &Z2);
|
||||
zzn4_sub(&Z3, &T0, &Z3);
|
||||
zzn4_tx(&T0);
|
||||
zzn4_add(&z->b, &T0, &z->b);
|
||||
}
|
||||
|
||||
zzn4_tx(&Z3);
|
||||
zzn4_add(&Z0, &Z3, &z->a);
|
||||
zzn4_copy(&Z2, &z->c);
|
||||
if(!y.unitary)
|
||||
z->unitary = FALSE;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static void zzn12_conj(zzn12 *x, zzn12 *y)
|
||||
{
|
||||
zzn4_conj(&x->a, &y->a);
|
||||
zzn4_conj(&x->b, &y->b);
|
||||
zzn4_negate(&y->b, &y->b);
|
||||
zzn4_conj(&x->c, &y->c);
|
||||
y->miller = x->miller;
|
||||
y->unitary = x->unitary;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static zzn12 zzn12_inverse(zzn12 w)
|
||||
{
|
||||
zzn4 tmp1, tmp2;
|
||||
zzn12 res;
|
||||
|
||||
tmp1.a.a = mirvar(0);
|
||||
tmp1.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
tmp1.b.a = mirvar(0);
|
||||
tmp1.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
tmp1.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
tmp2.a.a = mirvar(0);
|
||||
tmp2.a.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
tmp2.b.a = mirvar(0);
|
||||
tmp2.b.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
tmp2.unitary = FALSE;
|
||||
|
||||
|
||||
zzn12_init(&res);
|
||||
|
||||
if(w.unitary)
|
||||
{
|
||||
zzn12_conj(&w, &res);
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
//res.a=w.a*w.a-tx(w.b*w.c);
|
||||
zzn4_mul(&w.a, &w.a, &res.a);
|
||||
zzn4_mul(&w.b, &w.c, &res.b);
|
||||
zzn4_tx(&res.b);
|
||||
zzn4_sub(&res.a, &res.b, &res.a);
|
||||
|
||||
//res.b=tx(w.c*w.c)-w.a*w.b;
|
||||
zzn4_mul(&w.c, &w.c, &res.c);
|
||||
zzn4_tx(&res.c);
|
||||
zzn4_mul(&w.a, &w.b, &res.b);
|
||||
zzn4_sub(&res.c, &res.b, &res.b);
|
||||
|
||||
//res.c=w.b*w.b-w.a*w.c;
|
||||
zzn4_mul(&w.b, &w.b, &res.c);
|
||||
zzn4_mul(&w.a, &w.c, &tmp1);
|
||||
zzn4_sub(&res.c, &tmp1, &res.c);
|
||||
|
||||
//tmp1=tx(w.b*res.c)+w.a*res.a+tx(w.c*res.b);
|
||||
zzn4_mul(&w.b, &res.c, &tmp1);
|
||||
zzn4_tx(&tmp1);
|
||||
zzn4_mul(&w.a, &res.a, &tmp2);
|
||||
zzn4_add(&tmp1, &tmp2, &tmp1);
|
||||
zzn4_mul(&w.c, &res.b, &tmp2);
|
||||
zzn4_tx(&tmp2);
|
||||
zzn4_add(&tmp1, &tmp2, &tmp1);
|
||||
|
||||
zzn4_inv(&tmp1);
|
||||
zzn4_mul(&res.a, &tmp1, &res.a);
|
||||
zzn4_mul(&res.b, &tmp1, &res.b);
|
||||
zzn4_mul(&res.c, &tmp1, &res.c);
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static void zzn12_powq(zzn2 F, zzn12 *y)
|
||||
{
|
||||
zzn2 X2, X3;
|
||||
X2.a = mirvar(0);
|
||||
X2.b = mirvar(0);
|
||||
|
||||
X3.a = mirvar(0);
|
||||
X3.b = mirvar(0);
|
||||
zzn2_mul(&F, &F, &X2);
|
||||
zzn2_mul(&X2, &F, &X3);
|
||||
|
||||
zzn4_powq(&X3, &y->a);
|
||||
zzn4_powq(&X3, &y->b);
|
||||
zzn4_powq(&X3, &y->c);
|
||||
zzn4_smul(&y->b, &X, &y->b);
|
||||
zzn4_smul(&y->c, &X2, &y->c);
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static void zzn12_div(zzn12 x, zzn12 y, zzn12 *z)
|
||||
{
|
||||
y=zzn12_inverse(y);
|
||||
zzn12_mul(x, y, z);
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static zzn12 zzn12_pow(zzn12 x, big k)
|
||||
{
|
||||
big zero, tmp, tmp1;
|
||||
int nb, i;
|
||||
BOOL invert_it;
|
||||
zzn12 res;
|
||||
|
||||
zero = mirvar(0);
|
||||
tmp = mirvar(0);
|
||||
tmp1 = mirvar(0);
|
||||
|
||||
zzn12_init(&res);
|
||||
copy(k, tmp1);
|
||||
invert_it = FALSE;
|
||||
|
||||
if(mr_compare(tmp1, zero) == 0)
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{
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tmp = get_mip()->one;
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zzn4_from_big(tmp, &res.a);
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return res;
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}
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if(mr_compare(tmp1, zero) < 0)
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{
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negify(tmp1, tmp1);
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invert_it = TRUE;
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||||
}
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nb = logb2(k);
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||||
zzn12_copy(&x, &res);
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if(nb > 1)
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for(i = nb - 2; i >= 0; i--)
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||||
{
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||||
zzn12_mul(res, res, &res);
|
||||
if(mr_testbit(k, i))
|
||||
zzn12_mul(res, x, &res);
|
||||
}
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||||
if(invert_it)
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||||
res = zzn12_inverse(res);
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||||
return res;
|
||||
}
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||||
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#ifdef __cplusplus
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||||
}
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||||
#endif
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||||
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||||
#endif
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