OSDN Git Service

Hulk did something
[bytom/vapor.git] / vendor / golang.org / x / crypto / bn256 / optate.go
diff --git a/vendor/golang.org/x/crypto/bn256/optate.go b/vendor/golang.org/x/crypto/bn256/optate.go
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7ae0746
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,395 @@
+// Copyright 2012 The Go Authors. All rights reserved.
+// Use of this source code is governed by a BSD-style
+// license that can be found in the LICENSE file.
+
+package bn256
+
+func lineFunctionAdd(r, p *twistPoint, q *curvePoint, r2 *gfP2, pool *bnPool) (a, b, c *gfP2, rOut *twistPoint) {
+       // See the mixed addition algorithm from "Faster Computation of the
+       // Tate Pairing", http://arxiv.org/pdf/0904.0854v3.pdf
+
+       B := newGFp2(pool).Mul(p.x, r.t, pool)
+
+       D := newGFp2(pool).Add(p.y, r.z)
+       D.Square(D, pool)
+       D.Sub(D, r2)
+       D.Sub(D, r.t)
+       D.Mul(D, r.t, pool)
+
+       H := newGFp2(pool).Sub(B, r.x)
+       I := newGFp2(pool).Square(H, pool)
+
+       E := newGFp2(pool).Add(I, I)
+       E.Add(E, E)
+
+       J := newGFp2(pool).Mul(H, E, pool)
+
+       L1 := newGFp2(pool).Sub(D, r.y)
+       L1.Sub(L1, r.y)
+
+       V := newGFp2(pool).Mul(r.x, E, pool)
+
+       rOut = newTwistPoint(pool)
+       rOut.x.Square(L1, pool)
+       rOut.x.Sub(rOut.x, J)
+       rOut.x.Sub(rOut.x, V)
+       rOut.x.Sub(rOut.x, V)
+
+       rOut.z.Add(r.z, H)
+       rOut.z.Square(rOut.z, pool)
+       rOut.z.Sub(rOut.z, r.t)
+       rOut.z.Sub(rOut.z, I)
+
+       t := newGFp2(pool).Sub(V, rOut.x)
+       t.Mul(t, L1, pool)
+       t2 := newGFp2(pool).Mul(r.y, J, pool)
+       t2.Add(t2, t2)
+       rOut.y.Sub(t, t2)
+
+       rOut.t.Square(rOut.z, pool)
+
+       t.Add(p.y, rOut.z)
+       t.Square(t, pool)
+       t.Sub(t, r2)
+       t.Sub(t, rOut.t)
+
+       t2.Mul(L1, p.x, pool)
+       t2.Add(t2, t2)
+       a = newGFp2(pool)
+       a.Sub(t2, t)
+
+       c = newGFp2(pool)
+       c.MulScalar(rOut.z, q.y)
+       c.Add(c, c)
+
+       b = newGFp2(pool)
+       b.SetZero()
+       b.Sub(b, L1)
+       b.MulScalar(b, q.x)
+       b.Add(b, b)
+
+       B.Put(pool)
+       D.Put(pool)
+       H.Put(pool)
+       I.Put(pool)
+       E.Put(pool)
+       J.Put(pool)
+       L1.Put(pool)
+       V.Put(pool)
+       t.Put(pool)
+       t2.Put(pool)
+
+       return
+}
+
+func lineFunctionDouble(r *twistPoint, q *curvePoint, pool *bnPool) (a, b, c *gfP2, rOut *twistPoint) {
+       // See the doubling algorithm for a=0 from "Faster Computation of the
+       // Tate Pairing", http://arxiv.org/pdf/0904.0854v3.pdf
+
+       A := newGFp2(pool).Square(r.x, pool)
+       B := newGFp2(pool).Square(r.y, pool)
+       C := newGFp2(pool).Square(B, pool)
+
+       D := newGFp2(pool).Add(r.x, B)
+       D.Square(D, pool)
+       D.Sub(D, A)
+       D.Sub(D, C)
+       D.Add(D, D)
+
+       E := newGFp2(pool).Add(A, A)
+       E.Add(E, A)
+
+       G := newGFp2(pool).Square(E, pool)
+
+       rOut = newTwistPoint(pool)
+       rOut.x.Sub(G, D)
+       rOut.x.Sub(rOut.x, D)
+
+       rOut.z.Add(r.y, r.z)
+       rOut.z.Square(rOut.z, pool)
+       rOut.z.Sub(rOut.z, B)
+       rOut.z.Sub(rOut.z, r.t)
+
+       rOut.y.Sub(D, rOut.x)
+       rOut.y.Mul(rOut.y, E, pool)
+       t := newGFp2(pool).Add(C, C)
+       t.Add(t, t)
+       t.Add(t, t)
+       rOut.y.Sub(rOut.y, t)
+
+       rOut.t.Square(rOut.z, pool)
+
+       t.Mul(E, r.t, pool)
+       t.Add(t, t)
+       b = newGFp2(pool)
+       b.SetZero()
+       b.Sub(b, t)
+       b.MulScalar(b, q.x)
+
+       a = newGFp2(pool)
+       a.Add(r.x, E)
+       a.Square(a, pool)
+       a.Sub(a, A)
+       a.Sub(a, G)
+       t.Add(B, B)
+       t.Add(t, t)
+       a.Sub(a, t)
+
+       c = newGFp2(pool)
+       c.Mul(rOut.z, r.t, pool)
+       c.Add(c, c)
+       c.MulScalar(c, q.y)
+
+       A.Put(pool)
+       B.Put(pool)
+       C.Put(pool)
+       D.Put(pool)
+       E.Put(pool)
+       G.Put(pool)
+       t.Put(pool)
+
+       return
+}
+
+func mulLine(ret *gfP12, a, b, c *gfP2, pool *bnPool) {
+       a2 := newGFp6(pool)
+       a2.x.SetZero()
+       a2.y.Set(a)
+       a2.z.Set(b)
+       a2.Mul(a2, ret.x, pool)
+       t3 := newGFp6(pool).MulScalar(ret.y, c, pool)
+
+       t := newGFp2(pool)
+       t.Add(b, c)
+       t2 := newGFp6(pool)
+       t2.x.SetZero()
+       t2.y.Set(a)
+       t2.z.Set(t)
+       ret.x.Add(ret.x, ret.y)
+
+       ret.y.Set(t3)
+
+       ret.x.Mul(ret.x, t2, pool)
+       ret.x.Sub(ret.x, a2)
+       ret.x.Sub(ret.x, ret.y)
+       a2.MulTau(a2, pool)
+       ret.y.Add(ret.y, a2)
+
+       a2.Put(pool)
+       t3.Put(pool)
+       t2.Put(pool)
+       t.Put(pool)
+}
+
+// sixuPlus2NAF is 6u+2 in non-adjacent form.
+var sixuPlus2NAF = []int8{0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, -1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, -1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, -1, 0, 0, 0, -1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, -1, 0, -1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1}
+
+// miller implements the Miller loop for calculating the Optimal Ate pairing.
+// See algorithm 1 from http://cryptojedi.org/papers/dclxvi-20100714.pdf
+func miller(q *twistPoint, p *curvePoint, pool *bnPool) *gfP12 {
+       ret := newGFp12(pool)
+       ret.SetOne()
+
+       aAffine := newTwistPoint(pool)
+       aAffine.Set(q)
+       aAffine.MakeAffine(pool)
+
+       bAffine := newCurvePoint(pool)
+       bAffine.Set(p)
+       bAffine.MakeAffine(pool)
+
+       minusA := newTwistPoint(pool)
+       minusA.Negative(aAffine, pool)
+
+       r := newTwistPoint(pool)
+       r.Set(aAffine)
+
+       r2 := newGFp2(pool)
+       r2.Square(aAffine.y, pool)
+
+       for i := len(sixuPlus2NAF) - 1; i > 0; i-- {
+               a, b, c, newR := lineFunctionDouble(r, bAffine, pool)
+               if i != len(sixuPlus2NAF)-1 {
+                       ret.Square(ret, pool)
+               }
+
+               mulLine(ret, a, b, c, pool)
+               a.Put(pool)
+               b.Put(pool)
+               c.Put(pool)
+               r.Put(pool)
+               r = newR
+
+               switch sixuPlus2NAF[i-1] {
+               case 1:
+                       a, b, c, newR = lineFunctionAdd(r, aAffine, bAffine, r2, pool)
+               case -1:
+                       a, b, c, newR = lineFunctionAdd(r, minusA, bAffine, r2, pool)
+               default:
+                       continue
+               }
+
+               mulLine(ret, a, b, c, pool)
+               a.Put(pool)
+               b.Put(pool)
+               c.Put(pool)
+               r.Put(pool)
+               r = newR
+       }
+
+       // In order to calculate Q1 we have to convert q from the sextic twist
+       // to the full GF(p^12) group, apply the Frobenius there, and convert
+       // back.
+       //
+       // The twist isomorphism is (x', y') -> (xω², yω³). If we consider just
+       // x for a moment, then after applying the Frobenius, we have x̄ω^(2p)
+       // where x̄ is the conjugate of x. If we are going to apply the inverse
+       // isomorphism we need a value with a single coefficient of ω² so we
+       // rewrite this as x̄ω^(2p-2)ω². ξ⁶ = ω and, due to the construction of
+       // p, 2p-2 is a multiple of six. Therefore we can rewrite as
+       // x̄ξ^((p-1)/3)ω² and applying the inverse isomorphism eliminates the
+       // ω².
+       //
+       // A similar argument can be made for the y value.
+
+       q1 := newTwistPoint(pool)
+       q1.x.Conjugate(aAffine.x)
+       q1.x.Mul(q1.x, xiToPMinus1Over3, pool)
+       q1.y.Conjugate(aAffine.y)
+       q1.y.Mul(q1.y, xiToPMinus1Over2, pool)
+       q1.z.SetOne()
+       q1.t.SetOne()
+
+       // For Q2 we are applying the p² Frobenius. The two conjugations cancel
+       // out and we are left only with the factors from the isomorphism. In
+       // the case of x, we end up with a pure number which is why
+       // xiToPSquaredMinus1Over3 is ∈ GF(p). With y we get a factor of -1. We
+       // ignore this to end up with -Q2.
+
+       minusQ2 := newTwistPoint(pool)
+       minusQ2.x.MulScalar(aAffine.x, xiToPSquaredMinus1Over3)
+       minusQ2.y.Set(aAffine.y)
+       minusQ2.z.SetOne()
+       minusQ2.t.SetOne()
+
+       r2.Square(q1.y, pool)
+       a, b, c, newR := lineFunctionAdd(r, q1, bAffine, r2, pool)
+       mulLine(ret, a, b, c, pool)
+       a.Put(pool)
+       b.Put(pool)
+       c.Put(pool)
+       r.Put(pool)
+       r = newR
+
+       r2.Square(minusQ2.y, pool)
+       a, b, c, newR = lineFunctionAdd(r, minusQ2, bAffine, r2, pool)
+       mulLine(ret, a, b, c, pool)
+       a.Put(pool)
+       b.Put(pool)
+       c.Put(pool)
+       r.Put(pool)
+       r = newR
+
+       aAffine.Put(pool)
+       bAffine.Put(pool)
+       minusA.Put(pool)
+       r.Put(pool)
+       r2.Put(pool)
+
+       return ret
+}
+
+// finalExponentiation computes the (p¹²-1)/Order-th power of an element of
+// GF(p¹²) to obtain an element of GT (steps 13-15 of algorithm 1 from
+// http://cryptojedi.org/papers/dclxvi-20100714.pdf)
+func finalExponentiation(in *gfP12, pool *bnPool) *gfP12 {
+       t1 := newGFp12(pool)
+
+       // This is the p^6-Frobenius
+       t1.x.Negative(in.x)
+       t1.y.Set(in.y)
+
+       inv := newGFp12(pool)
+       inv.Invert(in, pool)
+       t1.Mul(t1, inv, pool)
+
+       t2 := newGFp12(pool).FrobeniusP2(t1, pool)
+       t1.Mul(t1, t2, pool)
+
+       fp := newGFp12(pool).Frobenius(t1, pool)
+       fp2 := newGFp12(pool).FrobeniusP2(t1, pool)
+       fp3 := newGFp12(pool).Frobenius(fp2, pool)
+
+       fu, fu2, fu3 := newGFp12(pool), newGFp12(pool), newGFp12(pool)
+       fu.Exp(t1, u, pool)
+       fu2.Exp(fu, u, pool)
+       fu3.Exp(fu2, u, pool)
+
+       y3 := newGFp12(pool).Frobenius(fu, pool)
+       fu2p := newGFp12(pool).Frobenius(fu2, pool)
+       fu3p := newGFp12(pool).Frobenius(fu3, pool)
+       y2 := newGFp12(pool).FrobeniusP2(fu2, pool)
+
+       y0 := newGFp12(pool)
+       y0.Mul(fp, fp2, pool)
+       y0.Mul(y0, fp3, pool)
+
+       y1, y4, y5 := newGFp12(pool), newGFp12(pool), newGFp12(pool)
+       y1.Conjugate(t1)
+       y5.Conjugate(fu2)
+       y3.Conjugate(y3)
+       y4.Mul(fu, fu2p, pool)
+       y4.Conjugate(y4)
+
+       y6 := newGFp12(pool)
+       y6.Mul(fu3, fu3p, pool)
+       y6.Conjugate(y6)
+
+       t0 := newGFp12(pool)
+       t0.Square(y6, pool)
+       t0.Mul(t0, y4, pool)
+       t0.Mul(t0, y5, pool)
+       t1.Mul(y3, y5, pool)
+       t1.Mul(t1, t0, pool)
+       t0.Mul(t0, y2, pool)
+       t1.Square(t1, pool)
+       t1.Mul(t1, t0, pool)
+       t1.Square(t1, pool)
+       t0.Mul(t1, y1, pool)
+       t1.Mul(t1, y0, pool)
+       t0.Square(t0, pool)
+       t0.Mul(t0, t1, pool)
+
+       inv.Put(pool)
+       t1.Put(pool)
+       t2.Put(pool)
+       fp.Put(pool)
+       fp2.Put(pool)
+       fp3.Put(pool)
+       fu.Put(pool)
+       fu2.Put(pool)
+       fu3.Put(pool)
+       fu2p.Put(pool)
+       fu3p.Put(pool)
+       y0.Put(pool)
+       y1.Put(pool)
+       y2.Put(pool)
+       y3.Put(pool)
+       y4.Put(pool)
+       y5.Put(pool)
+       y6.Put(pool)
+
+       return t0
+}
+
+func optimalAte(a *twistPoint, b *curvePoint, pool *bnPool) *gfP12 {
+       e := miller(a, b, pool)
+       ret := finalExponentiation(e, pool)
+       e.Put(pool)
+
+       if a.IsInfinity() || b.IsInfinity() {
+               ret.SetOne()
+       }
+
+       return ret
+}