| 1 | #include <tommath.h> |
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| 2 | #ifdef BN_MP_TOOM_SQR_C |
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| 3 | /* LibTomMath, multiple-precision integer library -- Tom St Denis |
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| 4 | * |
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| 5 | * LibTomMath is a library that provides multiple-precision |
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| 6 | * integer arithmetic as well as number theoretic functionality. |
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| 7 | * |
|---|
| 8 | * The library was designed directly after the MPI library by |
|---|
| 9 | * Michael Fromberger but has been written from scratch with |
|---|
| 10 | * additional optimizations in place. |
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| 11 | * |
|---|
| 12 | * The library is free for all purposes without any express |
|---|
| 13 | * guarantee it works. |
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| 14 | * |
|---|
| 15 | * Tom St Denis, tomstdenis@gmail.com, http://math.libtomcrypt.com |
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| 16 | */ |
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| 17 | |
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| 18 | /* squaring using Toom-Cook 3-way algorithm */ |
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| 19 | int |
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| 20 | mp_toom_sqr(mp_int *a, mp_int *b) |
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| 21 | { |
|---|
| 22 | mp_int w0, w1, w2, w3, w4, tmp1, a0, a1, a2; |
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| 23 | int res, B; |
|---|
| 24 | |
|---|
| 25 | /* init temps */ |
|---|
| 26 | if ((res = mp_init_multi(&w0, &w1, &w2, &w3, &w4, &a0, &a1, &a2, &tmp1, NULL)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 27 | return res; |
|---|
| 28 | } |
|---|
| 29 | |
|---|
| 30 | /* B */ |
|---|
| 31 | B = a->used / 3; |
|---|
| 32 | |
|---|
| 33 | /* a = a2 * B**2 + a1 * B + a0 */ |
|---|
| 34 | if ((res = mp_mod_2d(a, DIGIT_BIT * B, &a0)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 35 | goto ERR; |
|---|
| 36 | } |
|---|
| 37 | |
|---|
| 38 | if ((res = mp_copy(a, &a1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 39 | goto ERR; |
|---|
| 40 | } |
|---|
| 41 | mp_rshd(&a1, B); |
|---|
| 42 | mp_mod_2d(&a1, DIGIT_BIT * B, &a1); |
|---|
| 43 | |
|---|
| 44 | if ((res = mp_copy(a, &a2)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 45 | goto ERR; |
|---|
| 46 | } |
|---|
| 47 | mp_rshd(&a2, B*2); |
|---|
| 48 | |
|---|
| 49 | /* w0 = a0*a0 */ |
|---|
| 50 | if ((res = mp_sqr(&a0, &w0)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 51 | goto ERR; |
|---|
| 52 | } |
|---|
| 53 | |
|---|
| 54 | /* w4 = a2 * a2 */ |
|---|
| 55 | if ((res = mp_sqr(&a2, &w4)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 56 | goto ERR; |
|---|
| 57 | } |
|---|
| 58 | |
|---|
| 59 | /* w1 = (a2 + 2(a1 + 2a0))**2 */ |
|---|
| 60 | if ((res = mp_mul_2(&a0, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 61 | goto ERR; |
|---|
| 62 | } |
|---|
| 63 | if ((res = mp_add(&tmp1, &a1, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 64 | goto ERR; |
|---|
| 65 | } |
|---|
| 66 | if ((res = mp_mul_2(&tmp1, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 67 | goto ERR; |
|---|
| 68 | } |
|---|
| 69 | if ((res = mp_add(&tmp1, &a2, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 70 | goto ERR; |
|---|
| 71 | } |
|---|
| 72 | |
|---|
| 73 | if ((res = mp_sqr(&tmp1, &w1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 74 | goto ERR; |
|---|
| 75 | } |
|---|
| 76 | |
|---|
| 77 | /* w3 = (a0 + 2(a1 + 2a2))**2 */ |
|---|
| 78 | if ((res = mp_mul_2(&a2, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 79 | goto ERR; |
|---|
| 80 | } |
|---|
| 81 | if ((res = mp_add(&tmp1, &a1, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 82 | goto ERR; |
|---|
| 83 | } |
|---|
| 84 | if ((res = mp_mul_2(&tmp1, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 85 | goto ERR; |
|---|
| 86 | } |
|---|
| 87 | if ((res = mp_add(&tmp1, &a0, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 88 | goto ERR; |
|---|
| 89 | } |
|---|
| 90 | |
|---|
| 91 | if ((res = mp_sqr(&tmp1, &w3)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 92 | goto ERR; |
|---|
| 93 | } |
|---|
| 94 | |
|---|
| 95 | |
|---|
| 96 | /* w2 = (a2 + a1 + a0)**2 */ |
|---|
| 97 | if ((res = mp_add(&a2, &a1, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 98 | goto ERR; |
|---|
| 99 | } |
|---|
| 100 | if ((res = mp_add(&tmp1, &a0, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 101 | goto ERR; |
|---|
| 102 | } |
|---|
| 103 | if ((res = mp_sqr(&tmp1, &w2)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 104 | goto ERR; |
|---|
| 105 | } |
|---|
| 106 | |
|---|
| 107 | /* now solve the matrix |
|---|
| 108 | |
|---|
| 109 | 0 0 0 0 1 |
|---|
| 110 | 1 2 4 8 16 |
|---|
| 111 | 1 1 1 1 1 |
|---|
| 112 | 16 8 4 2 1 |
|---|
| 113 | 1 0 0 0 0 |
|---|
| 114 | |
|---|
| 115 | using 12 subtractions, 4 shifts, 2 small divisions and 1 small multiplication. |
|---|
| 116 | */ |
|---|
| 117 | |
|---|
| 118 | /* r1 - r4 */ |
|---|
| 119 | if ((res = mp_sub(&w1, &w4, &w1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 120 | goto ERR; |
|---|
| 121 | } |
|---|
| 122 | /* r3 - r0 */ |
|---|
| 123 | if ((res = mp_sub(&w3, &w0, &w3)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 124 | goto ERR; |
|---|
| 125 | } |
|---|
| 126 | /* r1/2 */ |
|---|
| 127 | if ((res = mp_div_2(&w1, &w1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 128 | goto ERR; |
|---|
| 129 | } |
|---|
| 130 | /* r3/2 */ |
|---|
| 131 | if ((res = mp_div_2(&w3, &w3)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 132 | goto ERR; |
|---|
| 133 | } |
|---|
| 134 | /* r2 - r0 - r4 */ |
|---|
| 135 | if ((res = mp_sub(&w2, &w0, &w2)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 136 | goto ERR; |
|---|
| 137 | } |
|---|
| 138 | if ((res = mp_sub(&w2, &w4, &w2)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 139 | goto ERR; |
|---|
| 140 | } |
|---|
| 141 | /* r1 - r2 */ |
|---|
| 142 | if ((res = mp_sub(&w1, &w2, &w1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 143 | goto ERR; |
|---|
| 144 | } |
|---|
| 145 | /* r3 - r2 */ |
|---|
| 146 | if ((res = mp_sub(&w3, &w2, &w3)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 147 | goto ERR; |
|---|
| 148 | } |
|---|
| 149 | /* r1 - 8r0 */ |
|---|
| 150 | if ((res = mp_mul_2d(&w0, 3, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 151 | goto ERR; |
|---|
| 152 | } |
|---|
| 153 | if ((res = mp_sub(&w1, &tmp1, &w1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 154 | goto ERR; |
|---|
| 155 | } |
|---|
| 156 | /* r3 - 8r4 */ |
|---|
| 157 | if ((res = mp_mul_2d(&w4, 3, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 158 | goto ERR; |
|---|
| 159 | } |
|---|
| 160 | if ((res = mp_sub(&w3, &tmp1, &w3)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 161 | goto ERR; |
|---|
| 162 | } |
|---|
| 163 | /* 3r2 - r1 - r3 */ |
|---|
| 164 | if ((res = mp_mul_d(&w2, 3, &w2)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 165 | goto ERR; |
|---|
| 166 | } |
|---|
| 167 | if ((res = mp_sub(&w2, &w1, &w2)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 168 | goto ERR; |
|---|
| 169 | } |
|---|
| 170 | if ((res = mp_sub(&w2, &w3, &w2)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 171 | goto ERR; |
|---|
| 172 | } |
|---|
| 173 | /* r1 - r2 */ |
|---|
| 174 | if ((res = mp_sub(&w1, &w2, &w1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 175 | goto ERR; |
|---|
| 176 | } |
|---|
| 177 | /* r3 - r2 */ |
|---|
| 178 | if ((res = mp_sub(&w3, &w2, &w3)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 179 | goto ERR; |
|---|
| 180 | } |
|---|
| 181 | /* r1/3 */ |
|---|
| 182 | if ((res = mp_div_3(&w1, &w1, NULL)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 183 | goto ERR; |
|---|
| 184 | } |
|---|
| 185 | /* r3/3 */ |
|---|
| 186 | if ((res = mp_div_3(&w3, &w3, NULL)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 187 | goto ERR; |
|---|
| 188 | } |
|---|
| 189 | |
|---|
| 190 | /* at this point shift W[n] by B*n */ |
|---|
| 191 | if ((res = mp_lshd(&w1, 1*B)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 192 | goto ERR; |
|---|
| 193 | } |
|---|
| 194 | if ((res = mp_lshd(&w2, 2*B)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 195 | goto ERR; |
|---|
| 196 | } |
|---|
| 197 | if ((res = mp_lshd(&w3, 3*B)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 198 | goto ERR; |
|---|
| 199 | } |
|---|
| 200 | if ((res = mp_lshd(&w4, 4*B)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 201 | goto ERR; |
|---|
| 202 | } |
|---|
| 203 | |
|---|
| 204 | if ((res = mp_add(&w0, &w1, b)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 205 | goto ERR; |
|---|
| 206 | } |
|---|
| 207 | if ((res = mp_add(&w2, &w3, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 208 | goto ERR; |
|---|
| 209 | } |
|---|
| 210 | if ((res = mp_add(&w4, &tmp1, &tmp1)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 211 | goto ERR; |
|---|
| 212 | } |
|---|
| 213 | if ((res = mp_add(&tmp1, b, b)) != MP_OKAY) { |
|---|
| 214 | goto ERR; |
|---|
| 215 | } |
|---|
| 216 | |
|---|
| 217 | ERR: |
|---|
| 218 | mp_clear_multi(&w0, &w1, &w2, &w3, &w4, &a0, &a1, &a2, &tmp1, NULL); |
|---|
| 219 | return res; |
|---|
| 220 | } |
|---|
| 221 | |
|---|
| 222 | #endif |
|---|
| 223 | |
|---|
| 224 | /* $Source: /cvsroot/tcl/libtommath/bn_mp_toom_sqr.c,v $ */ |
|---|
| 225 | /* $Revision: 1.1.1.3 $ */ |
|---|
| 226 | /* $Date: 2006/12/01 00:08:11 $ */ |
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