crypto/ec/curve448/f_generic.c

   1 /**
   2  * @file p448/f_generic.c
   3  * @author Mike Hamburg
   4  *
   5  * @copyright
   6  *   Copyright (c) 2015-2016 Cryptography Research, Inc.  \n
   7  *   Released under the MIT License.  See LICENSE.txt for license information.
   8  *
   9  * @brief Generic arithmetic which has to be compiled per field.
  10  *
  11  * @warning This file was automatically generated in Python.
  12  * Please do not edit it.
  13  */
  14 #include "field.h"
  15
  16 static const gf MODULUS = {FIELD_LITERAL(
  17     0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff, 0xfffffffffffffe, 0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff, 0xffffffffffffff
  18 )};
  19
  20 #if P_MOD_8 == 5
  21     const gf SQRT_MINUS_ONE = {FIELD_LITERAL(
  22         /* NOPE */
  23     )};
  24 #endif
  25
  26 /** Serialize to wire format. */
  27 void gf_serialize (uint8_t serial[SER_BYTES], const gf x, int with_hibit) {
  28     gf red;
  29     gf_copy(red, x);
  30     gf_strong_reduce(red);
  31     if (!with_hibit) { assert(gf_hibit(red) == 0); }
  32
  33     unsigned int j=0, fill=0;
  34     dword_t buffer = 0;
  35     UNROLL for (unsigned int i=0; i<(with_hibit ? X_SER_BYTES : SER_BYTES); i++) {
  36         if (fill < 8 && j < NLIMBS) {
  37             buffer |= ((dword_t)red->limb[LIMBPERM(j)]) << fill;
  38             fill += LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(j));
  39             j++;
  40         }
  41         serial[i] = buffer;
  42         fill -= 8;
  43         buffer >>= 8;
  44     }
  45 }
  46
  47 /** Return high bit of x = low bit of 2x mod p */
  48 mask_t gf_hibit(const gf x) {
  49     gf y;
  50     gf_add(y,x,x);
  51     gf_strong_reduce(y);
  52     return -(y->limb[0]&1);
  53 }
  54
  55 /** Return high bit of x = low bit of 2x mod p */
  56 mask_t gf_lobit(const gf x) {
  57     gf y;
  58     gf_copy(y,x);
  59     gf_strong_reduce(y);
  60     return -(y->limb[0]&1);
  61 }
  62
  63 /** Deserialize from wire format; return -1 on success and 0 on failure. */
  64 mask_t gf_deserialize (gf x, const uint8_t serial[SER_BYTES], int with_hibit, uint8_t hi_nmask) {
  65     unsigned int j=0, fill=0;
  66     dword_t buffer = 0;
  67     dsword_t scarry = 0;
  68     const unsigned nbytes = with_hibit ? X_SER_BYTES : SER_BYTES;
  69     UNROLL for (unsigned int i=0; i<NLIMBS; i++) {
  70         UNROLL while (fill < LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i)) && j < nbytes) {
  71             uint8_t sj = serial[j];
  72             if (j==nbytes-1) sj &= ~hi_nmask;
  73             buffer |= ((dword_t)sj) << fill;
  74             fill += 8;
  75             j++;
  76         }
  77         x->limb[LIMBPERM(i)] = (i<NLIMBS-1) ? buffer & LIMB_MASK(LIMBPERM(i)) : buffer;
  78         fill -= LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i));
  79         buffer >>= LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i));
  80         scarry = (scarry + x->limb[LIMBPERM(i)] - MODULUS->limb[LIMBPERM(i)]) >> (8*sizeof(word_t));
  81     }
  82     mask_t succ = with_hibit ? -(mask_t)1 : ~gf_hibit(x);
  83     return succ & word_is_zero(buffer) & ~word_is_zero(scarry);
  84 }
  85
  86 /** Reduce to canonical form. */
  87 void gf_strong_reduce (gf a) {
  88     /* first, clear high */
  89     gf_weak_reduce(a); /* Determined to have negligible perf impact. */
  90
  91     /* now the total is less than 2p */
  92
  93     /* compute total_value - p.  No need to reduce mod p. */
  94     dsword_t scarry = 0;
  95     for (unsigned int i=0; i<NLIMBS; i++) {
  96         scarry = scarry + a->limb[LIMBPERM(i)] - MODULUS->limb[LIMBPERM(i)];
  97         a->limb[LIMBPERM(i)] = scarry & LIMB_MASK(LIMBPERM(i));
  98         scarry >>= LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i));
  99     }
 100
 101     /* uncommon case: it was >= p, so now scarry = 0 and this = x
 102      * common case: it was < p, so now scarry = -1 and this = x - p + 2^255
 103      * so let's add back in p.  will carry back off the top for 2^255.
 104      */
 105     assert(word_is_zero(scarry) | word_is_zero(scarry+1));
 106
 107     word_t scarry_0 = scarry;
 108     dword_t carry = 0;
 109
 110     /* add it back */
 111     for (unsigned int i=0; i<NLIMBS; i++) {
 112         carry = carry + a->limb[LIMBPERM(i)] + (scarry_0 & MODULUS->limb[LIMBPERM(i)]);
 113         a->limb[LIMBPERM(i)] = carry & LIMB_MASK(LIMBPERM(i));
 114         carry >>= LIMB_PLACE_VALUE(LIMBPERM(i));
 115     }
 116
 117     assert(word_is_zero(carry + scarry_0));
 118 }
 119
 120 /** Subtract two gf elements d=a-b */
 121 void gf_sub (gf d, const gf a, const gf b) {
 122     gf_sub_RAW ( d, a, b );
 123     gf_bias( d, 2 );
 124     gf_weak_reduce ( d );
 125 }
 126
 127 /** Add two field elements d = a+b */
 128 void gf_add (gf d, const gf a, const gf b) {
 129     gf_add_RAW ( d, a, b );
 130     gf_weak_reduce ( d );
 131 }
 132
 133 /** Compare a==b */
 134 mask_t gf_eq(const gf a, const gf b) {
 135     gf c;
 136     gf_sub(c,a,b);
 137     gf_strong_reduce(c);
 138     mask_t ret=0;
 139     for (unsigned int i=0; i<NLIMBS; i++) {
 140         ret |= c->limb[LIMBPERM(i)];
 141     }
 142
 143     return word_is_zero(ret);
 144 }