crypto/bn/bn_opts.c

   1 /* crypto/bn/expspeed.c */
   2 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This package is an SSL implementation written
   6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   8  *
   9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
  10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  15  *
  16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  17  * the code are not to be removed.
  18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  19  * as the author of the parts of the library used.
  20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  22  *
  23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  24  * modification, are permitted provided that the following conditions
  25  * are met:
  26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  32  *    must display the following acknowledgement:
  33  *    "This product includes cryptographic software written by
  34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  36  *    being used are not cryptographic related :-).
  37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  40  *
  41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  51  * SUCH DAMAGE.
  52  *
  53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  55  * copied and put under another distribution licence
  56  * [including the GNU Public Licence.]
  57  */
  58
  59 /* most of this code has been pilfered from my libdes speed.c program */
  60
  61 #include <stdio.h>
  62 #include <stdlib.h>
  63 #include <signal.h>
  64 #include <string.h>
  65 #include <openssl/crypto.h>
  66 #include <openssl/tmdiff.h>
  67 #include <openssl/bn.h>
  68 #include <openssl/err.h>
  69
  70 #define DEFAULT_SIZE    512
  71 #define DEFAULT_TIME    3
  72
  73 int verbose=1;
  74
  75 typedef struct parms_st
  76         {
  77         char *name;
  78         void (*func)();
  79         BIGNUM r;
  80         BIGNUM a;
  81         BIGNUM b;
  82         BIGNUM c;
  83         BIGNUM low;
  84         BN_CTX *ctx;
  85         BN_MONT_CTX *mont;
  86         int w;
  87         } PARMS;
  88
  89 void do_mul_exp(int num,PARMS *p);
  90 void do_mul(int num,PARMS *p);
  91 void do_sqr(int num,PARMS *p);
  92 void do_mul_low(int num,PARMS *p);
  93 void do_mul_high(int num,PARMS *p);
  94 void do_from_montgomery(int num,PARMS *p);
  95 int time_it(int sec, PARMS *p);
  96 void do_it(int sec, PARMS *p);
  97
  98 #define P_EXP   1
  99 #define P_MUL   2
 100 #define P_SQR   3
 101 #define P_MULL  4
 102 #define P_MULH  5
 103 #define P_MRED  6
 104
 105 int main(int argc, char **argv)
 106         {
 107         PARMS p;
 108         BN_MONT_CTX *mont;
 109         int size=0,num;
 110         char *name;
 111         int type=P_EXP;
 112
 113         mont=BN_MONT_CTX_new();
 114         p.mont=NULL;
 115         p.ctx=BN_CTX_new();
 116         BN_init(&p.r);
 117         BN_init(&p.a);
 118         BN_init(&p.b);
 119         BN_init(&p.c);
 120         BN_init(&p.low);
 121         p.w=0;
 122
 123         for (;;)
 124                 {
 125                 if (argc > 1)
 126                         {
 127                         if (argv[1][0] == '-')
 128                                 {
 129                                 switch(argv[1][1])
 130                                         {
 131                                 case 'e': type=P_EXP; break;
 132                                 case 'm': type=P_MUL; break;
 133                                 case 's': type=P_SQR; break;
 134                                 case 'l': type=P_MULL; break;
 135                                 case 'h': type=P_MULH; break;
 136                                 case 'r': type=P_MRED; break;
 137                                 default:
 138                                         fprintf(stderr,"options: -[emslhr]\n");
 139                                         exit(1);
 140                                         }
 141                                 }
 142                         else
 143                                 {
 144                                 size=atoi(argv[1]);
 145                                 }
 146                         argc--;
 147                         argv++;
 148                         }
 149                 else
 150                         break;
 151                 }
 152         if (size == 0)
 153                 size=DEFAULT_SIZE;
 154
 155         printf("bit size:%5d\n",size);
 156
 157         BN_rand(&p.a,size,1,0);
 158         BN_rand(&p.b,size,1,0);
 159         BN_rand(&p.c,size,1,1);
 160         BN_mod(&p.a,&p.a,&p.c,p.ctx);
 161         BN_mod(&p.b,&p.b,&p.c,p.ctx);
 162         p.w=(p.a.top+1)/2;
 163
 164         BN_mul(&p.low,&p.a,&p.b,p.ctx);
 165         p.low.top=p.a.top;
 166
 167         switch(type)
 168                 {
 169         case P_EXP:
 170                 p.name="r=a^b%c";
 171                 p.func=do_mul_exp;
 172                 p.mont=mont;
 173                 break;
 174         case P_MUL:
 175                 p.name="r=a*b";
 176                 p.func=do_mul;
 177                 break;
 178         case P_SQR:
 179                 p.name="r=a*a";
 180                 p.func=do_sqr;
 181                 break;
 182         case P_MULL:
 183                 p.name="r=low(a*b)";
 184                 p.func=do_mul_low;
 185                 break;
 186         case P_MULH:
 187                 p.name="r=high(a*b)";
 188                 p.func=do_mul_high;
 189                 break;
 190         case P_MRED:
 191                 p.name="r=montgomery_reduction(a)";
 192                 p.func=do_from_montgomery;
 193                 p.mont=mont;
 194                 break;
 195         default:
 196                 fprintf(stderr,"options: -[emslhr]\n");
 197                 exit(1);
 198                 }
 199
 200         num=time_it(DEFAULT_TIME,&p);
 201         do_it(num,&p);
 202         }
 203
 204 void do_it(int num, PARMS *p)
 205         {
 206         char *start,*end;
 207         int i,j,number;
 208         double d;
 209
 210         start=ms_time_new();
 211         end=ms_time_new();
 212
 213         number=BN_num_bits_word((BN_ULONG)BN_num_bits(&(p->c)))-
 214                 BN_num_bits_word(BN_BITS2)+2;
 215         for (i=number-1; i >=0; i--)
 216                 {
 217                 if (i == 1) continue;
 218                 BN_set_params(i,i,i,1);
 219                 if (p->mont != NULL)
 220                         BN_MONT_CTX_set(p->mont,&(p->c),p->ctx);
 221
 222                 printf("Timing %5d (%2d bit) %2d %2d %2d %2d :",
 223                         (1<<i)*BN_BITS2,i,
 224                                 BN_get_params(0),
 225                                 BN_get_params(1),
 226                                 BN_get_params(2),
 227                                 BN_get_params(3));
 228                 fflush(stdout);
 229
 230                 ms_time_get(start);
 231                 p->func(num,p);
 232                 ms_time_get(end);
 233                 d=ms_time_diff(start,end);
 234                 printf("%6.6f sec, or %d in %.4f seconds\n",
 235                         (double)d/num,num,d);
 236                 }
 237         }
 238
 239 int time_it(int sec, PARMS *p)
 240         {
 241         char *start,*end;
 242         int i,j;
 243         double d;
 244
 245         if (p->mont != NULL)
 246                 BN_MONT_CTX_set(p->mont,&(p->c),p->ctx);
 247
 248         start=ms_time_new();
 249         end=ms_time_new();
 250
 251         i=1;
 252         for (;;)
 253                 {
 254                 if (verbose)
 255                         printf("timing %s for %d interations\n",p->name,i);
 256
 257                 ms_time_get(start);
 258                 p->func(i,p);
 259                 ms_time_get(end);
 260                 d=ms_time_diff(start,end);
 261
 262                 if      (d < 0.01) i*=100;
 263                 else if (d < 0.1 ) i*=10;
 264                 else if (d > (double)sec) break;
 265                 else
 266                         {
 267                         i=(int)(1.0*i*sec/d);
 268                         break;
 269                         }
 270                 }
 271         if (verbose)
 272                 printf("using %d interations\n",i);
 273         return(i);
 274         }
 275
 276 void do_mul_exp(int num, PARMS *p)
 277         {
 278         int i;
 279
 280         for (i=0; i<num; i++)
 281                 BN_mod_exp_mont(&(p->r),&(p->a),&(p->b),&(p->c),
 282                         p->ctx,p->mont);
 283         }
 284
 285 void do_mul(int num, PARMS *p)
 286         {
 287         int i;
 288
 289         for (i=0; i<num; i++)
 290                 BN_mul(&(p->r),&(p->a),&(p->b),p->ctx);
 291         }
 292
 293 void do_sqr(int num, PARMS *p)
 294         {
 295         int i;
 296
 297         for (i=0; i<num; i++)
 298                         BN_sqr(&(p->r),&(p->a),p->ctx);
 299         }
 300
 301 void do_mul_low(int num, PARMS *p)
 302         {
 303         int i;
 304
 305         for (i=0; i<num; i++)
 306                 BN_mul_low(&(p->r),&(p->a),&(p->b),p->w,p->ctx);
 307         }
 308
 309 void do_mul_high(int num, PARMS *p)
 310         {
 311         int i;
 312
 313         for (i=0; i<num; i++)
 314                 BN_mul_low(&(p->r),&(p->a),&(p->b),&(p->low),p->w,p->ctx);
 315         }
 316
 317 void do_from_montgomery(int num, PARMS *p)
 318         {
 319         int i;
 320
 321         for (i=0; i<num; i++)
 322                 BN_from_montgomery(&(p->r),&(p->a),p->mont,p->ctx);
 323         }
 324