1 | #define WINDOWSIZE 1 /* Should be 1,2, or 4 */ |
---|
2 | #define WINDOWMASK ((1<<WINDOWSIZE)-1) |
---|
3 | |
---|
4 | #include "fe25519.h" |
---|
5 | |
---|
6 | static crypto_uint32 equal(crypto_uint32 a,crypto_uint32 b) /* 16-bit inputs */ |
---|
7 | { |
---|
8 | crypto_uint32 x = a ^ b; /* 0: yes; 1..65535: no */ |
---|
9 | x -= 1; /* 4294967295: yes; 0..65534: no */ |
---|
10 | x >>= 31; /* 1: yes; 0: no */ |
---|
11 | return x; |
---|
12 | } |
---|
13 | |
---|
14 | static crypto_uint32 ge(crypto_uint32 a,crypto_uint32 b) /* 16-bit inputs */ |
---|
15 | { |
---|
16 | unsigned int x = a; |
---|
17 | x -= (unsigned int) b; /* 0..65535: yes; 4294901761..4294967295: no */ |
---|
18 | x >>= 31; /* 0: yes; 1: no */ |
---|
19 | x ^= 1; /* 1: yes; 0: no */ |
---|
20 | return x; |
---|
21 | } |
---|
22 | |
---|
23 | static crypto_uint32 times19(crypto_uint32 a) |
---|
24 | { |
---|
25 | return (a << 4) + (a << 1) + a; |
---|
26 | } |
---|
27 | |
---|
28 | static crypto_uint32 times38(crypto_uint32 a) |
---|
29 | { |
---|
30 | return (a << 5) + (a << 2) + (a << 1); |
---|
31 | } |
---|
32 | |
---|
33 | static void reduce_add_sub(fe25519 *r) |
---|
34 | { |
---|
35 | crypto_uint32 t; |
---|
36 | int i,rep; |
---|
37 | |
---|
38 | for(rep=0;rep<4;rep++) |
---|
39 | { |
---|
40 | t = r->v[31] >> 7; |
---|
41 | r->v[31] &= 127; |
---|
42 | t = times19(t); |
---|
43 | r->v[0] += t; |
---|
44 | for(i=0;i<31;i++) |
---|
45 | { |
---|
46 | t = r->v[i] >> 8; |
---|
47 | r->v[i+1] += t; |
---|
48 | r->v[i] &= 255; |
---|
49 | } |
---|
50 | } |
---|
51 | } |
---|
52 | |
---|
53 | static void reduce_mul(fe25519 *r) |
---|
54 | { |
---|
55 | crypto_uint32 t; |
---|
56 | int i,rep; |
---|
57 | |
---|
58 | for(rep=0;rep<2;rep++) |
---|
59 | { |
---|
60 | t = r->v[31] >> 7; |
---|
61 | r->v[31] &= 127; |
---|
62 | t = times19(t); |
---|
63 | r->v[0] += t; |
---|
64 | for(i=0;i<31;i++) |
---|
65 | { |
---|
66 | t = r->v[i] >> 8; |
---|
67 | r->v[i+1] += t; |
---|
68 | r->v[i] &= 255; |
---|
69 | } |
---|
70 | } |
---|
71 | } |
---|
72 | |
---|
73 | /* reduction modulo 2^255-19 */ |
---|
74 | void fe25519_freeze(fe25519 *r) |
---|
75 | { |
---|
76 | int i; |
---|
77 | crypto_uint32 m = equal(r->v[31],127); |
---|
78 | for(i=30;i>0;i--) |
---|
79 | m &= equal(r->v[i],255); |
---|
80 | m &= ge(r->v[0],237); |
---|
81 | |
---|
82 | m = -m; |
---|
83 | |
---|
84 | r->v[31] -= m&127; |
---|
85 | for(i=30;i>0;i--) |
---|
86 | r->v[i] -= m&255; |
---|
87 | r->v[0] -= m&237; |
---|
88 | } |
---|
89 | |
---|
90 | void fe25519_unpack(fe25519 *r, const unsigned char x[32]) |
---|
91 | { |
---|
92 | int i; |
---|
93 | for(i=0;i<32;i++) r->v[i] = x[i]; |
---|
94 | r->v[31] &= 127; |
---|
95 | } |
---|
96 | |
---|
97 | /* Assumes input x being reduced below 2^255 */ |
---|
98 | void fe25519_pack(unsigned char r[32], const fe25519 *x) |
---|
99 | { |
---|
100 | int i; |
---|
101 | fe25519 y = *x; |
---|
102 | fe25519_freeze(&y); |
---|
103 | for(i=0;i<32;i++) |
---|
104 | r[i] = y.v[i]; |
---|
105 | } |
---|
106 | |
---|
107 | int fe25519_iszero(const fe25519 *x) |
---|
108 | { |
---|
109 | int i, r; |
---|
110 | fe25519 t = *x; |
---|
111 | fe25519_freeze(&t); |
---|
112 | r = equal(t.v[0],0); |
---|
113 | for(i=1;i<32;i++) |
---|
114 | r &= equal(t.v[i],0); |
---|
115 | return r; |
---|
116 | } |
---|
117 | |
---|
118 | int fe25519_iseq_vartime(const fe25519 *x, const fe25519 *y) |
---|
119 | { |
---|
120 | int i; |
---|
121 | fe25519 t1 = *x; |
---|
122 | fe25519 t2 = *y; |
---|
123 | fe25519_freeze(&t1); |
---|
124 | fe25519_freeze(&t2); |
---|
125 | for(i=0;i<32;i++) |
---|
126 | if(t1.v[i] != t2.v[i]) return 0; |
---|
127 | return 1; |
---|
128 | } |
---|
129 | |
---|
130 | void fe25519_cmov(fe25519 *r, const fe25519 *x, unsigned char b) |
---|
131 | { |
---|
132 | int i; |
---|
133 | crypto_uint32 mask = b; |
---|
134 | mask = -mask; |
---|
135 | for(i=0;i<32;i++) r->v[i] ^= mask & (x->v[i] ^ r->v[i]); |
---|
136 | } |
---|
137 | |
---|
138 | unsigned char fe25519_getparity(const fe25519 *x) |
---|
139 | { |
---|
140 | fe25519 t = *x; |
---|
141 | fe25519_freeze(&t); |
---|
142 | return t.v[0] & 1; |
---|
143 | } |
---|
144 | |
---|
145 | void fe25519_setone(fe25519 *r) |
---|
146 | { |
---|
147 | int i; |
---|
148 | r->v[0] = 1; |
---|
149 | for(i=1;i<32;i++) r->v[i]=0; |
---|
150 | } |
---|
151 | |
---|
152 | void fe25519_setzero(fe25519 *r) |
---|
153 | { |
---|
154 | int i; |
---|
155 | for(i=0;i<32;i++) r->v[i]=0; |
---|
156 | } |
---|
157 | |
---|
158 | void fe25519_neg(fe25519 *r, const fe25519 *x) |
---|
159 | { |
---|
160 | fe25519 t; |
---|
161 | int i; |
---|
162 | for(i=0;i<32;i++) t.v[i]=x->v[i]; |
---|
163 | fe25519_setzero(r); |
---|
164 | fe25519_sub(r, r, &t); |
---|
165 | } |
---|
166 | |
---|
167 | void fe25519_add(fe25519 *r, const fe25519 *x, const fe25519 *y) |
---|
168 | { |
---|
169 | int i; |
---|
170 | for(i=0;i<32;i++) r->v[i] = x->v[i] + y->v[i]; |
---|
171 | reduce_add_sub(r); |
---|
172 | } |
---|
173 | |
---|
174 | void fe25519_sub(fe25519 *r, const fe25519 *x, const fe25519 *y) |
---|
175 | { |
---|
176 | int i; |
---|
177 | crypto_uint32 t[32]; |
---|
178 | t[0] = x->v[0] + 0x1da; |
---|
179 | t[31] = x->v[31] + 0xfe; |
---|
180 | for(i=1;i<31;i++) t[i] = x->v[i] + 0x1fe; |
---|
181 | for(i=0;i<32;i++) r->v[i] = t[i] - y->v[i]; |
---|
182 | reduce_add_sub(r); |
---|
183 | } |
---|
184 | |
---|
185 | void fe25519_mul(fe25519 *r, const fe25519 *x, const fe25519 *y) |
---|
186 | { |
---|
187 | int i,j; |
---|
188 | crypto_uint32 t[63]; |
---|
189 | for(i=0;i<63;i++)t[i] = 0; |
---|
190 | |
---|
191 | for(i=0;i<32;i++) |
---|
192 | for(j=0;j<32;j++) |
---|
193 | t[i+j] += x->v[i] * y->v[j]; |
---|
194 | |
---|
195 | for(i=32;i<63;i++) |
---|
196 | r->v[i-32] = t[i-32] + times38(t[i]); |
---|
197 | r->v[31] = t[31]; /* result now in r[0]...r[31] */ |
---|
198 | |
---|
199 | reduce_mul(r); |
---|
200 | } |
---|
201 | |
---|
202 | void fe25519_square(fe25519 *r, const fe25519 *x) |
---|
203 | { |
---|
204 | fe25519_mul(r, x, x); |
---|
205 | } |
---|
206 | |
---|
207 | void fe25519_invert(fe25519 *r, const fe25519 *x) |
---|
208 | { |
---|
209 | fe25519 z2; |
---|
210 | fe25519 z9; |
---|
211 | fe25519 z11; |
---|
212 | fe25519 z2_5_0; |
---|
213 | fe25519 z2_10_0; |
---|
214 | fe25519 z2_20_0; |
---|
215 | fe25519 z2_50_0; |
---|
216 | fe25519 z2_100_0; |
---|
217 | fe25519 t0; |
---|
218 | fe25519 t1; |
---|
219 | int i; |
---|
220 | |
---|
221 | /* 2 */ fe25519_square(&z2,x); |
---|
222 | /* 4 */ fe25519_square(&t1,&z2); |
---|
223 | /* 8 */ fe25519_square(&t0,&t1); |
---|
224 | /* 9 */ fe25519_mul(&z9,&t0,x); |
---|
225 | /* 11 */ fe25519_mul(&z11,&z9,&z2); |
---|
226 | /* 22 */ fe25519_square(&t0,&z11); |
---|
227 | /* 2^5 - 2^0 = 31 */ fe25519_mul(&z2_5_0,&t0,&z9); |
---|
228 | |
---|
229 | /* 2^6 - 2^1 */ fe25519_square(&t0,&z2_5_0); |
---|
230 | /* 2^7 - 2^2 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
231 | /* 2^8 - 2^3 */ fe25519_square(&t0,&t1); |
---|
232 | /* 2^9 - 2^4 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
233 | /* 2^10 - 2^5 */ fe25519_square(&t0,&t1); |
---|
234 | /* 2^10 - 2^0 */ fe25519_mul(&z2_10_0,&t0,&z2_5_0); |
---|
235 | |
---|
236 | /* 2^11 - 2^1 */ fe25519_square(&t0,&z2_10_0); |
---|
237 | /* 2^12 - 2^2 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
238 | /* 2^20 - 2^10 */ for (i = 2;i < 10;i += 2) { fe25519_square(&t0,&t1); fe25519_square(&t1,&t0); } |
---|
239 | /* 2^20 - 2^0 */ fe25519_mul(&z2_20_0,&t1,&z2_10_0); |
---|
240 | |
---|
241 | /* 2^21 - 2^1 */ fe25519_square(&t0,&z2_20_0); |
---|
242 | /* 2^22 - 2^2 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
243 | /* 2^40 - 2^20 */ for (i = 2;i < 20;i += 2) { fe25519_square(&t0,&t1); fe25519_square(&t1,&t0); } |
---|
244 | /* 2^40 - 2^0 */ fe25519_mul(&t0,&t1,&z2_20_0); |
---|
245 | |
---|
246 | /* 2^41 - 2^1 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
247 | /* 2^42 - 2^2 */ fe25519_square(&t0,&t1); |
---|
248 | /* 2^50 - 2^10 */ for (i = 2;i < 10;i += 2) { fe25519_square(&t1,&t0); fe25519_square(&t0,&t1); } |
---|
249 | /* 2^50 - 2^0 */ fe25519_mul(&z2_50_0,&t0,&z2_10_0); |
---|
250 | |
---|
251 | /* 2^51 - 2^1 */ fe25519_square(&t0,&z2_50_0); |
---|
252 | /* 2^52 - 2^2 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
253 | /* 2^100 - 2^50 */ for (i = 2;i < 50;i += 2) { fe25519_square(&t0,&t1); fe25519_square(&t1,&t0); } |
---|
254 | /* 2^100 - 2^0 */ fe25519_mul(&z2_100_0,&t1,&z2_50_0); |
---|
255 | |
---|
256 | /* 2^101 - 2^1 */ fe25519_square(&t1,&z2_100_0); |
---|
257 | /* 2^102 - 2^2 */ fe25519_square(&t0,&t1); |
---|
258 | /* 2^200 - 2^100 */ for (i = 2;i < 100;i += 2) { fe25519_square(&t1,&t0); fe25519_square(&t0,&t1); } |
---|
259 | /* 2^200 - 2^0 */ fe25519_mul(&t1,&t0,&z2_100_0); |
---|
260 | |
---|
261 | /* 2^201 - 2^1 */ fe25519_square(&t0,&t1); |
---|
262 | /* 2^202 - 2^2 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
263 | /* 2^250 - 2^50 */ for (i = 2;i < 50;i += 2) { fe25519_square(&t0,&t1); fe25519_square(&t1,&t0); } |
---|
264 | /* 2^250 - 2^0 */ fe25519_mul(&t0,&t1,&z2_50_0); |
---|
265 | |
---|
266 | /* 2^251 - 2^1 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
267 | /* 2^252 - 2^2 */ fe25519_square(&t0,&t1); |
---|
268 | /* 2^253 - 2^3 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
269 | /* 2^254 - 2^4 */ fe25519_square(&t0,&t1); |
---|
270 | /* 2^255 - 2^5 */ fe25519_square(&t1,&t0); |
---|
271 | /* 2^255 - 21 */ fe25519_mul(r,&t1,&z11); |
---|
272 | } |
---|
273 | |
---|
274 | void fe25519_pow2523(fe25519 *r, const fe25519 *x) |
---|
275 | { |
---|
276 | fe25519 z2; |
---|
277 | fe25519 z9; |
---|
278 | fe25519 z11; |
---|
279 | fe25519 z2_5_0; |
---|
280 | fe25519 z2_10_0; |
---|
281 | fe25519 z2_20_0; |
---|
282 | fe25519 z2_50_0; |
---|
283 | fe25519 z2_100_0; |
---|
284 | fe25519 t; |
---|
285 | int i; |
---|
286 | |
---|
287 | /* 2 */ fe25519_square(&z2,x); |
---|
288 | /* 4 */ fe25519_square(&t,&z2); |
---|
289 | /* 8 */ fe25519_square(&t,&t); |
---|
290 | /* 9 */ fe25519_mul(&z9,&t,x); |
---|
291 | /* 11 */ fe25519_mul(&z11,&z9,&z2); |
---|
292 | /* 22 */ fe25519_square(&t,&z11); |
---|
293 | /* 2^5 - 2^0 = 31 */ fe25519_mul(&z2_5_0,&t,&z9); |
---|
294 | |
---|
295 | /* 2^6 - 2^1 */ fe25519_square(&t,&z2_5_0); |
---|
296 | /* 2^10 - 2^5 */ for (i = 1;i < 5;i++) { fe25519_square(&t,&t); } |
---|
297 | /* 2^10 - 2^0 */ fe25519_mul(&z2_10_0,&t,&z2_5_0); |
---|
298 | |
---|
299 | /* 2^11 - 2^1 */ fe25519_square(&t,&z2_10_0); |
---|
300 | /* 2^20 - 2^10 */ for (i = 1;i < 10;i++) { fe25519_square(&t,&t); } |
---|
301 | /* 2^20 - 2^0 */ fe25519_mul(&z2_20_0,&t,&z2_10_0); |
---|
302 | |
---|
303 | /* 2^21 - 2^1 */ fe25519_square(&t,&z2_20_0); |
---|
304 | /* 2^40 - 2^20 */ for (i = 1;i < 20;i++) { fe25519_square(&t,&t); } |
---|
305 | /* 2^40 - 2^0 */ fe25519_mul(&t,&t,&z2_20_0); |
---|
306 | |
---|
307 | /* 2^41 - 2^1 */ fe25519_square(&t,&t); |
---|
308 | /* 2^50 - 2^10 */ for (i = 1;i < 10;i++) { fe25519_square(&t,&t); } |
---|
309 | /* 2^50 - 2^0 */ fe25519_mul(&z2_50_0,&t,&z2_10_0); |
---|
310 | |
---|
311 | /* 2^51 - 2^1 */ fe25519_square(&t,&z2_50_0); |
---|
312 | /* 2^100 - 2^50 */ for (i = 1;i < 50;i++) { fe25519_square(&t,&t); } |
---|
313 | /* 2^100 - 2^0 */ fe25519_mul(&z2_100_0,&t,&z2_50_0); |
---|
314 | |
---|
315 | /* 2^101 - 2^1 */ fe25519_square(&t,&z2_100_0); |
---|
316 | /* 2^200 - 2^100 */ for (i = 1;i < 100;i++) { fe25519_square(&t,&t); } |
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317 | /* 2^200 - 2^0 */ fe25519_mul(&t,&t,&z2_100_0); |
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318 | |
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319 | /* 2^201 - 2^1 */ fe25519_square(&t,&t); |
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320 | /* 2^250 - 2^50 */ for (i = 1;i < 50;i++) { fe25519_square(&t,&t); } |
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321 | /* 2^250 - 2^0 */ fe25519_mul(&t,&t,&z2_50_0); |
---|
322 | |
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323 | /* 2^251 - 2^1 */ fe25519_square(&t,&t); |
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324 | /* 2^252 - 2^2 */ fe25519_square(&t,&t); |
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325 | /* 2^252 - 3 */ fe25519_mul(r,&t,x); |
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326 | } |
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