functionality for BN_mod_sqrt timings
[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 5000
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_KRON
71 #undef TEST_INV
72 #undef TEST_SQRT
73 #define P_MOD_64 9 /* least significant 6 bits for prime to be used for BN_sqrt timings */
74
75 #if defined(TEST_EXP) + defined(TEST_GCD) + defined(TEST_KRON) + defined(TEST_INV) +defined(TEST_SQRT) != 1
76 #  error "choose one test"
77 #endif
78
79 #if defined(TEST_INV) || defined(TEST_SQRT)
80 #  define C_PRIME
81 static void genprime_cb(int p, int n, void *arg);
82 #endif
83
84
85
86 #undef PROG
87 #define PROG bnspeed_main
88
89 #include <stdio.h>
90 #include <stdlib.h>
91 #include <signal.h>
92 #include <string.h>
93 #include <openssl/crypto.h>
94 #include <openssl/err.h>
95 #include <openssl/rand.h>
96
97 #if !defined(MSDOS) && (!defined(VMS) || defined(__DECC))
98 #define TIMES
99 #endif
100
101 #ifndef _IRIX
102 #include <time.h>
103 #endif
104 #ifdef TIMES
105 #include <sys/types.h>
106 #include <sys/times.h>
107 #endif
108
109 /* Depending on the VMS version, the tms structure is perhaps defined.
110    The __TMS macro will show if it was.  If it wasn't defined, we should
111    undefine TIMES, since that tells the rest of the program how things
112    should be handled.                           -- Richard Levitte */
113 #if defined(VMS) && defined(__DECC) && !defined(__TMS)
114 #undef TIMES
115 #endif
116
117 #ifndef TIMES
118 #include <sys/timeb.h>
119 #endif
120
121 #if defined(sun) || defined(__ultrix)
122 #define _POSIX_SOURCE
123 #include <limits.h>
124 #include <sys/param.h>
125 #endif
126
127 #include <openssl/bn.h>
128 #include <openssl/x509.h>
129
130 /* The following if from times(3) man page.  It may need to be changed */
131 #ifndef HZ
132 # ifndef CLK_TCK
133 #  ifndef _BSD_CLK_TCK_ /* FreeBSD hack */
134 #   define HZ   100.0
135 #  else /* _BSD_CLK_TCK_ */
136 #   define HZ ((double)_BSD_CLK_TCK_)
137 #  endif
138 # else /* CLK_TCK */
139 #  define HZ ((double)CLK_TCK)
140 # endif
141 #endif
142
143 #undef BUFSIZE
144 #define BUFSIZE ((long)1024*8)
145 int run=0;
146
147 static double Time_F(int s);
148 #define START   0
149 #define STOP    1
150
151 static double Time_F(int s)
152         {
153         double ret;
154 #ifdef TIMES
155         static struct tms tstart,tend;
156
157         if (s == START)
158                 {
159                 times(&tstart);
160                 return(0);
161                 }
162         else
163                 {
164                 times(&tend);
165                 ret=((double)(tend.tms_utime-tstart.tms_utime))/HZ;
166                 return((ret < 1e-3)?1e-3:ret);
167                 }
168 #else /* !times() */
169         static struct timeb tstart,tend;
170         long i;
171
172         if (s == START)
173                 {
174                 ftime(&tstart);
175                 return(0);
176                 }
177         else
178                 {
179                 ftime(&tend);
180                 i=(long)tend.millitm-(long)tstart.millitm;
181                 ret=((double)(tend.time-tstart.time))+((double)i)/1000.0;
182                 return((ret < 0.001)?0.001:ret);
183                 }
184 #endif
185         }
186
187 #define NUM_SIZES       7
188 #if NUM_START > NUM_SIZES
189 #   error "NUM_START > NUM_SIZES"
190 #endif
191 static int sizes[NUM_SIZES]={128,256,512,1024,2048,4096,8192};
192 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};
193 /*static int sizes[NUM_SIZES]={59,179,299,419,539}; */
194
195 #define RAND_SEED(string) { const char str[] = string; RAND_seed(string, sizeof str); }
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 #if 1
205         if (!CRYPTO_set_mem_debug_functions(0,0,0,0,0))
206                 abort();
207 #endif
208
209         ctx=BN_CTX_new();
210         a=BN_new();
211         b=BN_new();
212         c=BN_new();
213         r=BN_new();
214
215         while (!RAND_status())
216                 /* not enough bits */
217                 RAND_SEED("I demand a manual recount!");
218
219         do_mul_exp(r,a,b,c,ctx);
220         return 0;
221         }
222
223 void do_mul_exp(BIGNUM *r, BIGNUM *a, BIGNUM *b, BIGNUM *c, BN_CTX *ctx)
224         {
225         int i,k;
226         double tm;
227         long num;
228
229         num=BASENUM;
230         for (i=NUM_START; i<NUM_SIZES; i++)
231                 {
232 #ifdef C_PRIME
233 #  ifdef TEST_SQRT
234                 if (!BN_set_word(a, 64)) goto err;
235                 if (!BN_set_word(b, P_MOD_64)) goto err;
236 #    define ADD a
237 #    define REM b
238 #  else
239 #    define ADD NULL
240 #    define REM NULL
241 #  endif
242                 if (!BN_generate_prime(c,sizes[i],0,ADD,REM,genprime_cb,NULL)) goto err;
243                 putc('\n', stderr);
244                 fflush(stderr);
245 #endif
246
247                 for (k=0; k<num; k++)
248                         {
249                         if (k%50 == 0) /* Average over num/50 different choices of random numbers. */
250                                 {
251                                 if (!BN_pseudo_rand(a,sizes[i],1,0)) goto err;
252
253                                 if (!BN_pseudo_rand(b,sizes[i],1,0)) goto err;
254
255 #ifndef C_PRIME
256                                 if (!BN_pseudo_rand(c,sizes[i],1,1)) goto err;
257 #endif
258
259 #ifdef TEST_SQRT                                
260                                 if (!BN_mod_sqr(a,a,c,ctx)) goto err;
261                                 if (!BN_mod_sqr(b,b,c,ctx)) goto err;
262 #else
263                                 if (!BN_nnmod(a,a,c,ctx)) goto err;
264                                 if (!BN_nnmod(b,b,c,ctx)) goto err;
265 #endif
266
267                                 if (k == 0)
268                                         Time_F(START);
269                                 }
270
271 #if defined(TEST_EXP)
272                         if (!BN_mod_exp(r,a,b,c,ctx)) goto err;
273 #elif defined(TEST_GCD)
274                         if (!BN_gcd(r,a,b,ctx)) goto err;
275                         if (!BN_gcd(r,b,c,ctx)) goto err;
276                         if (!BN_gcd(r,c,a,ctx)) goto err;
277 #elif defined(TEST_KRON)
278                         if (-2 == BN_kronecker(a,b,ctx)) goto err;
279                         if (-2 == BN_kronecker(b,c,ctx)) goto err;
280                         if (-2 == BN_kronecker(c,a,ctx)) goto err;
281 #elif defined(TEST_INV)
282                         if (!BN_mod_inverse(r,a,c,ctx)) goto err;
283                         if (!BN_mod_inverse(r,b,c,ctx)) goto err;
284 #else /* TEST_SQRT */
285                         if (!BN_mod_sqrt(r,a,c,ctx)) goto err;
286                         if (!BN_mod_sqrt(r,b,c,ctx)) goto err;
287 #endif
288                         }
289                 tm=Time_F(STOP);
290                 printf(
291 #if defined(TEST_EXP)
292                         "modexp %4d ^ %4d %% %4d"
293 #elif defined(TEST_GCD)
294                         "3*gcd %4d %4d %4d"
295 #elif defined(TEST_KRON)
296                         "3*kronecker %4d %4d %4d"
297 #elif defined(TEST_INV)
298                         "2*inv %4d %4d mod %4d"
299 #else /* TEST_SQRT */
300                         "2*sqrt [prime == %d (mod 64)] %4d %4d mod %4d"
301 #endif
302                         " -> %8.3fms %5.1f (%ld)\n",
303 #ifdef TEST_SQRT
304                         P_MOD_64,
305 #endif
306                         sizes[i],sizes[i],sizes[i],tm*1000.0/num,tm*mul_c[i]/num, num);
307                 num/=7;
308                 if (num <= 0) num=1;
309                 }
310         return;
311
312  err:
313         ERR_print_errors_fp(stderr);
314         }
315
316
317 #ifdef C_PRIME
318 static void genprime_cb(int p, int n, void *arg)
319         {
320         char c='*';
321
322         if (p == 0) c='.';
323         if (p == 1) c='+';
324         if (p == 2) c='*';
325         if (p == 3) c='\n';
326         putc(c, stderr);
327         fflush(stderr);
328         (void)n;
329         (void)arg;
330         }
331 #endif