Improve BN_mod_inverse performance.
[openssl.git] / crypto / bn / expspeed.c
1 /* unused */
2
3 /* crypto/bn/expspeed.c */
4 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
5  * All rights reserved.
6  *
7  * This package is an SSL implementation written
8  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
9  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
10  * 
11  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
12  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
13  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
14  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
15  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
16  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
17  * 
18  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
19  * the code are not to be removed.
20  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
21  * as the author of the parts of the library used.
22  * This can be in the form of a textual message at program startup or
23  * in documentation (online or textual) provided with the package.
24  * 
25  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
26  * modification, are permitted provided that the following conditions
27  * are met:
28  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
30  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
31  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
32  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
33  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
34  *    must display the following acknowledgement:
35  *    "This product includes cryptographic software written by
36  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
37  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
38  *    being used are not cryptographic related :-).
39  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from 
40  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
41  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
42  * 
43  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
44  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
45  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
46  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
47  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
48  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
49  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
50  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
51  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
52  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
53  * SUCH DAMAGE.
54  * 
55  * The licence and distribution terms for any publically available version or
56  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
57  * copied and put under another distribution licence
58  * [including the GNU Public Licence.]
59  */
60
61 /* most of this code has been pilfered from my libdes speed.c program */
62
63 #define BASENUM 10000
64 #define NUM_START 0
65
66
67 /* determine timings for modexp, gcd, or modular inverse */
68 #define TEST_EXP
69 #undef TEST_GCD
70 #undef TEST_INV
71
72
73 #undef PROG
74 #define PROG bnspeed_main
75
76 #include <stdio.h>
77 #include <stdlib.h>
78 #include <signal.h>
79 #include <string.h>
80 #include <openssl/crypto.h>
81 #include <openssl/err.h>
82
83 #if !defined(MSDOS) && (!defined(VMS) || defined(__DECC))
84 #define TIMES
85 #endif
86
87 #ifndef _IRIX
88 #include <time.h>
89 #endif
90 #ifdef TIMES
91 #include <sys/types.h>
92 #include <sys/times.h>
93 #endif
94
95 /* Depending on the VMS version, the tms structure is perhaps defined.
96    The __TMS macro will show if it was.  If it wasn't defined, we should
97    undefine TIMES, since that tells the rest of the program how things
98    should be handled.                           -- Richard Levitte */
99 #if defined(VMS) && defined(__DECC) && !defined(__TMS)
100 #undef TIMES
101 #endif
102
103 #ifndef TIMES
104 #include <sys/timeb.h>
105 #endif
106
107 #if defined(sun) || defined(__ultrix)
108 #define _POSIX_SOURCE
109 #include <limits.h>
110 #include <sys/param.h>
111 #endif
112
113 #include <openssl/bn.h>
114 #include <openssl/x509.h>
115
116 /* The following if from times(3) man page.  It may need to be changed */
117 #ifndef HZ
118 # ifndef CLK_TCK
119 #  ifndef _BSD_CLK_TCK_ /* FreeBSD hack */
120 #   define HZ   100.0
121 #  else /* _BSD_CLK_TCK_ */
122 #   define HZ ((double)_BSD_CLK_TCK_)
123 #  endif
124 # else /* CLK_TCK */
125 #  define HZ ((double)CLK_TCK)
126 # endif
127 #endif
128
129 #undef BUFSIZE
130 #define BUFSIZE ((long)1024*8)
131 int run=0;
132
133 static double Time_F(int s);
134 #define START   0
135 #define STOP    1
136
137 static double Time_F(int s)
138         {
139         double ret;
140 #ifdef TIMES
141         static struct tms tstart,tend;
142
143         if (s == START)
144                 {
145                 times(&tstart);
146                 return(0);
147                 }
148         else
149                 {
150                 times(&tend);
151                 ret=((double)(tend.tms_utime-tstart.tms_utime))/HZ;
152                 return((ret < 1e-3)?1e-3:ret);
153                 }
154 #else /* !times() */
155         static struct timeb tstart,tend;
156         long i;
157
158         if (s == START)
159                 {
160                 ftime(&tstart);
161                 return(0);
162                 }
163         else
164                 {
165                 ftime(&tend);
166                 i=(long)tend.millitm-(long)tstart.millitm;
167                 ret=((double)(tend.time-tstart.time))+((double)i)/1000.0;
168                 return((ret < 0.001)?0.001:ret);
169                 }
170 #endif
171         }
172
173 #define NUM_SIZES       7
174 #if NUM_START > NUM_SIZES
175 #   error "NUM_START > NUM_SIZES"
176 #endif
177 static int sizes[NUM_SIZES]={128,256,512,1024,2048,4096,8192};
178 static int mul_c[NUM_SIZES]={8*8*8*8*8*8,8*8*8*8*8,8*8*8*8,8*8*8,8*8,8,1};
179 /*static int sizes[NUM_SIZES]={59,179,299,419,539}; */
180
181 #define RAND_SEED(string) { const char str[] = string; RAND_seed(string, sizeof string); }
182
183 static void genprime_cb(int p, int n, void *arg)
184         {
185         char c='*';
186
187         if (p == 0) c='.';
188         if (p == 1) c='+';
189         if (p == 2) c='*';
190         if (p == 3) c='\n';
191         putc(c, stderr);
192         fflush(stderr);
193         (void)n;
194         (void)arg;
195         }
196
197 void do_mul_exp(BIGNUM *r,BIGNUM *a,BIGNUM *b,BIGNUM *c,BN_CTX *ctx); 
198
199 int main(int argc, char **argv)
200         {
201         BN_CTX *ctx;
202         BIGNUM *a,*b,*c,*r;
203
204         ctx=BN_CTX_new();
205         a=BN_new();
206         b=BN_new();
207         c=BN_new();
208         r=BN_new();
209
210         while (!RAND_status())
211                 /* not enough bits */
212                 RAND_SEED("I demand a manual recount!");
213
214         do_mul_exp(r,a,b,c,ctx);
215         }
216
217 void do_mul_exp(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b, BIGNUM *c, BN_CTX *ctx)
218         {
219         int i,k;
220         double tm;
221         long num;
222
223 #if defined(TEST_EXP) + defined(TEST_GCD) + defined(TEST_INV) != 1
224 #  error "choose one test"
225 #endif
226
227 #ifdef TEST_INV
228 #  define C_PRIME
229 #endif
230
231         num=BASENUM;
232         for (i=NUM_START; i<NUM_SIZES; i++)
233                 {
234 #ifdef C_PRIME
235                 if (!BN_generate_prime(c,sizes[i],0,NULL,NULL,genprime_cb,NULL)) goto err;
236                 putc('\n', stderr);
237                 fflush(stderr);
238 #endif
239
240                 Time_F(START);
241                 for (k=0; k<num; k++)
242                         {
243                         if (k%50 == 0) /* Average over num/50 different choices of random numbers. */
244                                 {
245                                 if (!BN_pseudo_rand(a,sizes[i],1,0)) goto err;
246                                 if (!BN_pseudo_rand(b,sizes[i],1,0)) goto err;
247 #ifndef C_PRIME
248                                 if (!BN_pseudo_rand(c,sizes[i],1,1)) goto err;
249 #endif
250                                 }
251 #if defined(TEST_EXP)
252                         if (!BN_mod_exp(r,a,b,c,ctx)) goto err;
253 #elif defined(TEST_GCD)
254                         if (!BN_gcd(r,a,b,ctx)) goto err;
255                         if (!BN_gcd(r,b,c,ctx)) goto err;
256                         if (!BN_gcd(r,b,c,ctx)) goto err;
257 #else /* TEST_INV */
258                         if (!BN_mod_inverse(r,a,c,ctx)) goto err;
259                         if (!BN_mod_inverse(r,b,c,ctx)) goto err;
260 #endif
261                         }
262                 tm=Time_F(STOP);
263                 printf(
264 #if defined(TEST_EXP)
265                         "modexp %4d ^ %4d %% %4d"
266 #elif defined(TEST_GCD)
267                         "3*gcd %4d %4d %4d"
268 #else /* TEST_INV */
269                         "2*inv %4d %4d mod %4d"
270 #endif
271                         " -> %8.3fms %5.1f (%d)\n",sizes[i],sizes[i],sizes[i],tm*1000.0/num,tm*mul_c[i]/num, num);
272                 num/=7;
273                 if (num <= 0) num=1;
274                 }
275         return;
276
277  err:
278         ERR_print_errors_fp(stderr);
279         }
280