]> pd.if.org Git - zpackage/blobdiff - crypto/libeddsa/lib/sc.c
add package signing code
[zpackage] / crypto / libeddsa / lib / sc.c
diff --git a/crypto/libeddsa/lib/sc.c b/crypto/libeddsa/lib/sc.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..b58d790
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,324 @@
+/*
+ * Implementation of the ring Z/mZ for
+ *   m := 2^252 + 27742317777372353535851937790883648493.
+ *
+ * We use this ring (which is actually a field, but we are not
+ * interested in dividing here) as scalar ring for our base point
+ * B. Since B has order m the operation of Z/mZ on { xB | x in Z } is
+ * well defined.
+ *
+ * This code is public domain.
+ *
+ * Philipp Lay <philipp.lay@illunis.net>.
+ */
+
+#include <stdint.h>
+
+#include "bitness.h"
+#include "compat.h"
+#include "sc.h"
+
+
+#define K      SC_LIMB_NUM
+#define MSK    SC_LIMB_MASK
+#define LB     SC_LIMB_BITS
+
+
+
+#ifdef USE_64BIT
+
+static const limb_t con_m[K+1] = {
+       671914833335277, 3916664325105025, 1367801, 0, 17592186044416, 0 };
+
+/* mu = floor(b^(2*k) / m) */
+static const limb_t con_mu[K+1] = {
+       1586638968003385, 147551898491342, 4503509987107165, 4503599627370495,
+       4503599627370495, 255 };
+
+
+/* off = 8 * (16^64 - 1) / 15 mod m */
+const sc_t con_off = { 1530200761952544, 2593802592017535, 2401919790321849,
+                     2401919801264264, 9382499223688 };
+
+#else
+
+static const limb_t con_m[K+1] = {
+       16110573, 10012311, 30238081, 58362846, 1367801, 0, 0, 0, 0,
+       262144, 0 };
+
+static const limb_t con_mu[K+1] = {
+       1252153, 23642763, 41867726, 2198694, 17178973, 67107528, 67108863,
+       67108863, 67108863, 67108863, 255 };
+
+/* off = 8 * (16^64 - 1) / 15 mod m */
+const sc_t con_off = { 14280992, 22801768, 35478655, 38650670, 65114297,
+                      35791393, 8947848, 35791394, 8947848, 139810 };
+
+#endif
+
+
+
+
+/*
+ * sc_barrett - reduce x modulo m using barrett reduction (HAC 14.42):
+ * with the notation of (14.42) we use k = K limbs and b = 2^LB as
+ * (actual) limb size.
+ *
+ * NOTE: x must be carried and non negative.
+ *
+ * as long as x <= b^(k-1) * (b^(k+1) - mu), res will be fully
+ * reduced. this is normally true since we have (for our choices of k
+ * and b)
+ *             x < m^2 < b^(k-1) * (b^(k+1) - mu)
+ * if x is the result of a multiplication x = a * b with a, b < m.
+ *
+ * in the case of b^(k-1) * (b^(k+1) - mu) < x < b^(2k) the caller must
+ * conditionally subtract m from the result.
+ *
+ */
+static void
+sc_barrett(sc_t res, const lsc_t x)
+{
+       llimb_t carry;
+       limb_t q[K+1], r[K+1];
+       limb_t mask;
+
+       int i, j;
+
+       /* 
+        * step 1: q <- floor( floor(x/b^(k-1)) * mu / b^(k+1) )
+        */
+
+       /* calculate carry from the (k-1)-th and k-th position of floor(x/b^(k-1))*mu */
+       carry = 0;
+       for (i = 0; i <= K-1; i++)
+               carry += (llimb_t)x[K-1+i] * con_mu[K-1-i];
+       carry >>= LB;
+       for (i = 0; i <= K; i++)
+               carry += (llimb_t)x[K-1+i] * con_mu[K-i];
+
+       
+       for (j = K+1; j <= 2*K; j++) {
+               carry >>= LB;
+               for (i = j-K; i <= K; i++)
+                       carry += (llimb_t)x[K-1+i] * con_mu[j-i];
+               
+               q[j-K-1] = carry & MSK;
+       }
+       q[j-K-1] = carry >> LB;
+       
+
+       /*
+        * step 2: r <- (x - q * m) mod b^(k+1)
+        */
+
+       /* r <- q*m mod b^(k+1) */
+       for (j = 0, carry = 0; j <= K; j++) {
+               carry >>= LB;
+               
+               for (i = 0; i <= j; i++)
+                       carry += (llimb_t) q[i]*con_m[j-i];
+               
+               r[j] = carry & MSK;
+       }
+
+       /* r <- x - r mod b^(k+1) */
+       for (i = 0, carry = 0; i <= K; i++) {
+               carry = (carry >> LB) + x[i] - r[i];
+               r[i] = carry & MSK;
+       }
+
+
+       /*
+        * step 3: if (r < 0) r += b^(k+1);
+        */
+
+       /* done by ignoring the coefficient of b^(k+1) (= carry >> LB)
+        * after the last loop above.
+        */
+
+       /*
+        * step 4: if (r > m) r -= m;
+        */
+       q[0] = r[0] - con_m[0];
+       for (i = 1; i <= K; i++) {
+               q[i] = (q[i-1] >> LB) + r[i] - con_m[i];
+               q[i-1] &= MSK;
+       }
+
+       mask = ~(q[K] >> (8*sizeof(limb_t)-1));
+       for (i = 0; i <= K; i++)
+               r[i] ^= (r[i] ^ q[i]) & mask;
+
+       /*
+        * step 5: copy out and clean up
+        */
+       for (i = 0; i < K; i++)
+               res[i] = r[i];
+}
+
+
+/*
+ * sc_reduce - completely carry and reduce element e.
+ */
+void
+sc_reduce(sc_t dst, const sc_t e)
+{
+       lsc_t tmp;
+       limb_t carry;
+       int i;
+
+       /* carry e */
+       for (carry = 0, i = 0; i < K; i++) {
+               carry = (carry >> LB) + e[i];
+               tmp[i] = carry & MSK;
+       }
+       tmp[K] = carry >> LB;
+       for (i = K+1; i < 2*K; i++)
+               tmp[i] = 0;
+       
+       /* reduce modulo m */
+       sc_barrett(dst, tmp);
+}
+
+/*
+ * sc_import - import packed 256bit/512bit little-endian encoded integer
+ * to our internal sc_t format.
+ *
+ * assumes:
+ *   len <= 64
+ */
+void
+sc_import(sc_t dst, const uint8_t *src, size_t len)
+{
+       const uint8_t *endp = src + len;
+       lsc_t tmp;
+       uint64_t foo;
+       int i, fill;
+
+       fill = 0;
+       foo = 0;
+       for (i = 0; i < 2*K; i++) {
+               while (src < endp && fill < LB) {
+                       foo |= (uint64_t)*src++ << fill;
+                       fill += 8;
+               }
+               
+               tmp[i] = foo & MSK;
+
+               foo >>= LB;
+               fill -= LB;
+       }
+
+       sc_barrett(dst, tmp);
+}
+
+
+/*
+ * sc_export - export internal sc_t format to an unsigned, 256bit
+ * little-endian integer.
+ */
+void
+sc_export(uint8_t dst[32], const sc_t x)
+{
+       const uint8_t *endp = dst+32;
+       sc_t tmp;
+       uint64_t foo;
+       int fill, i;
+
+       sc_reduce(tmp, x);
+
+       for (i = 0, foo = 0, fill = 0; i < K; i++) {
+               foo |= (uint64_t)tmp[i] << fill;
+               for (fill += LB; fill >= 8 && dst < endp; fill -= 8, foo >>= 8)
+                       *dst++ = foo & 0xff;
+       }
+}
+
+/*
+ * sc_mul - multiply a with b and reduce modulo m
+ */
+void
+sc_mul(sc_t res, const sc_t a, const sc_t b)
+{
+       int i, k;
+       lsc_t tmp;
+       llimb_t carry;
+
+       carry = 0;
+
+       for (k = 0; k < K; k++) {
+               carry >>= LB;
+               for (i = 0; i <= k; i++)
+                       carry += (llimb_t) a[i] * b[k-i];
+               tmp[k] = carry & MSK;
+       }
+       
+       for (k = K; k < 2*K-1; k++) {
+               carry >>= LB;
+               for (i = k-K+1; i <= K-1; i++)
+                       carry += (llimb_t) a[i] * b[k-i];
+               tmp[k] = carry & MSK;
+       }
+       tmp[k] = carry >>= LB;
+
+       sc_barrett(res, tmp);
+}
+
+
+/*
+ * jsfdigit - helper for sc_jsf (vartime)
+ */
+static int
+jsfdigit(unsigned int a, unsigned int b)
+{
+       int u = 2 - (a & 0x03);
+       if (u == 2)
+               return 0;
+       if ( ((a & 0x07) == 3 || (a & 0x07) == 5) && (b & 0x03) == 2 )
+               return -u;
+       return u;
+}
+
+
+/*
+ * sc_jsf - calculate joint sparse form of a and b. (vartime)
+ *
+ * assumes:
+ *  a and b carried and reduced
+ *
+ * NOTE: this function runs in variable time and due to the nature of
+ * the optimization JSF is needed for (see ed_dual_scale), there is
+ * no point in creating a constant-time version.
+ *
+ * returns the highest index k >= 0 with max(u0[k], u1[k]) != 0
+ * or -1 in case u0 and u1 are all zero.
+ */
+int
+sc_jsf(int u0[SC_BITS+1], int u1[SC_BITS+1], const sc_t a, const sc_t b)
+{
+       limb_t n0, n1;
+       int i, j, k;
+
+       k = n0 = n1 = 0;
+
+       for (i = 0; i < K; i++) {
+               n0 += a[i];
+               n1 += b[i];
+
+               for (j = 0; j < LB; j++, k++) {
+                       u0[k] = jsfdigit(n0, n1);
+                       u1[k] = jsfdigit(n1, n0);
+
+                       n0 = (n0 - u0[k]) >> 1;
+                       n1 = (n1 - u1[k]) >> 1;
+               }
+       }
+       u0[k] = jsfdigit(n0, n1);
+       u1[k] = jsfdigit(n1, n0);
+
+       while (k >= 0 && u0[k] == 0 && u1[k] == 0)
+               k--;
+
+       return k;
+}