fca6096008bc4521b16a3109825103140f45d7e0
[libgcrypt.git] / mpi / mpi-inv.c
1 /* mpi-inv.c  -  MPI functions
2  *      Copyright (C) 1998 Free Software Foundation, Inc.
3  *
4  * This file is part of GNUPG.
5  *
6  * GNUPG is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  * (at your option) any later version.
10  *
11  * GNUPG is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * along with this program; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA
19  */
20
21 #include <config.h>
22 #include <stdio.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include "mpi-internal.h"
25
26
27 /****************
28  * Calculate the multiplicative inverse X of A mod N
29  * That is: Find the solution x for
30  *              1 = (a*x) mod n
31  */
32 void
33 mpi_invm( MPI x, MPI a, MPI n )
34 {
35   #if 0
36     MPI u, v, u1, u2, u3, v1, v2, v3, q, t1, t2, t3;
37     MPI ta, tb, tc;
38
39     u = mpi_copy(a);
40     v = mpi_copy(n);
41     u1 = mpi_alloc_set_ui(1);
42     u2 = mpi_alloc_set_ui(0);
43     u3 = mpi_copy(u);
44     v1 = mpi_alloc_set_ui(0);
45     v2 = mpi_alloc_set_ui(1);
46     v3 = mpi_copy(v);
47     q  = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(u)+1 );
48     t1 = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(u)+1 );
49     t2 = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(u)+1 );
50     t3 = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(u)+1 );
51     while( mpi_cmp_ui( v3, 0 ) ) {
52         mpi_fdiv_q( q, u3, v3 );
53         mpi_mul(t1, v1, q); mpi_mul(t2, v2, q); mpi_mul(t3, v3, q);
54         mpi_sub(t1, u1, t1); mpi_sub(t2, u2, t2); mpi_sub(t3, u3, t3);
55         mpi_set(u1, v1); mpi_set(u2, v2); mpi_set(u3, v3);
56         mpi_set(v1, t1); mpi_set(v2, t2); mpi_set(v3, t3);
57     }
58     /*  log_debug("result:\n");
59         log_mpidump("q =", q );
60         log_mpidump("u1=", u1);
61         log_mpidump("u2=", u2);
62         log_mpidump("u3=", u3);
63         log_mpidump("v1=", v1);
64         log_mpidump("v2=", v2); */
65     mpi_set(x, u1);
66
67     mpi_free(u1);
68     mpi_free(u2);
69     mpi_free(u3);
70     mpi_free(v1);
71     mpi_free(v2);
72     mpi_free(v3);
73     mpi_free(q);
74     mpi_free(t1);
75     mpi_free(t2);
76     mpi_free(t3);
77     mpi_free(u);
78     mpi_free(v);
79   #elif 0
80     /* Extended Euclid's algorithm (See TAOPC Vol II, 4.5.2, Alg X)
81      * modified according to Michael Penk's solution for Exercice 35 */
82
83     /* FIXME: we can simplify this in most cases (see Knuth) */
84     MPI u, v, u1, u2, u3, v1, v2, v3, t1, t2, t3;
85     unsigned k;
86     int sign;
87
88     u = mpi_copy(a);
89     v = mpi_copy(n);
90     for(k=0; !mpi_test_bit(u,0) && !mpi_test_bit(v,0); k++ ) {
91         mpi_rshift(u, u, 1);
92         mpi_rshift(v, v, 1);
93     }
94
95
96     u1 = mpi_alloc_set_ui(1);
97     u2 = mpi_alloc_set_ui(0);
98     u3 = mpi_copy(u);
99     v1 = mpi_copy(v);                              /* !-- used as const 1 */
100     v2 = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(u) ); mpi_sub( v2, u1, u );
101     v3 = mpi_copy(v);
102     if( mpi_test_bit(u, 0) ) { /* u is odd */
103         t1 = mpi_alloc_set_ui(0);
104         t2 = mpi_alloc_set_ui(1); t2->sign = 1;
105         t3 = mpi_copy(v); t3->sign = !t3->sign;
106         goto Y4;
107     }
108     else {
109         t1 = mpi_alloc_set_ui(1);
110         t2 = mpi_alloc_set_ui(0);
111         t3 = mpi_copy(u);
112     }
113     do {
114         do {
115             if( mpi_test_bit(t1, 0) || mpi_test_bit(t2, 0) ) { /* one is odd */
116                 mpi_add(t1, t1, v);
117                 mpi_sub(t2, t2, u);
118             }
119             mpi_rshift(t1, t1, 1);
120             mpi_rshift(t2, t2, 1);
121             mpi_rshift(t3, t3, 1);
122           Y4:
123             ;
124         } while( !mpi_test_bit( t3, 0 ) ); /* while t3 is even */
125
126         if( !t3->sign ) {
127             mpi_set(u1, t1);
128             mpi_set(u2, t2);
129             mpi_set(u3, t3);
130         }
131         else {
132             mpi_sub(v1, v, t1);
133             sign = u->sign; u->sign = !u->sign;
134             mpi_sub(v2, u, t2);
135             u->sign = sign;
136             sign = t3->sign; t3->sign = !t3->sign;
137             mpi_set(v3, t3);
138             t3->sign = sign;
139         }
140         mpi_sub(t1, u1, v1);
141         mpi_sub(t2, u2, v2);
142         mpi_sub(t3, u3, v3);
143         if( t1->sign ) {
144             mpi_add(t1, t1, v);
145             mpi_sub(t2, t2, u);
146         }
147     } while( mpi_cmp_ui( t3, 0 ) ); /* while t3 != 0 */
148     /* mpi_lshift( u3, k ); */
149     mpi_set(x, u1);
150
151     mpi_free(u1);
152     mpi_free(u2);
153     mpi_free(u3);
154     mpi_free(v1);
155     mpi_free(v2);
156     mpi_free(v3);
157     mpi_free(t1);
158     mpi_free(t2);
159     mpi_free(t3);
160   #else
161     /* Extended Euclid's algorithm (See TAOPC Vol II, 4.5.2, Alg X)
162      * modified according to Michael Penk's solution for Exercice 35
163      * with further enhancement */
164     MPI u, v, u1, u2=NULL, u3, v1, v2=NULL, v3, t1, t2=NULL, t3;
165     unsigned k;
166     int sign;
167     int odd ;
168
169     u = mpi_copy(a);
170     v = mpi_copy(n);
171
172     for(k=0; !mpi_test_bit(u,0) && !mpi_test_bit(v,0); k++ ) {
173         mpi_rshift(u, u, 1);
174         mpi_rshift(v, v, 1);
175     }
176     odd = mpi_test_bit(v,0);
177
178     u1 = mpi_alloc_set_ui(1);
179     if( !odd )
180         u2 = mpi_alloc_set_ui(0);
181     u3 = mpi_copy(u);
182     v1 = mpi_copy(v);
183     if( !odd ) {
184         v2 = mpi_alloc( mpi_get_nlimbs(u) );
185         mpi_sub( v2, u1, u ); /* U is used as const 1 */
186     }
187     v3 = mpi_copy(v);
188     if( mpi_test_bit(u, 0) ) { /* u is odd */
189         t1 = mpi_alloc_set_ui(0);
190         if( !odd ) {
191             t2 = mpi_alloc_set_ui(1); t2->sign = 1;
192         }
193         t3 = mpi_copy(v); t3->sign = !t3->sign;
194         goto Y4;
195     }
196     else {
197         t1 = mpi_alloc_set_ui(1);
198         if( !odd )
199             t2 = mpi_alloc_set_ui(0);
200         t3 = mpi_copy(u);
201     }
202     do {
203         do {
204             if( !odd ) {
205                 if( mpi_test_bit(t1, 0) || mpi_test_bit(t2, 0) ) { /* one is odd */
206                     mpi_add(t1, t1, v);
207                     mpi_sub(t2, t2, u);
208                 }
209                 mpi_rshift(t1, t1, 1);
210                 mpi_rshift(t2, t2, 1);
211                 mpi_rshift(t3, t3, 1);
212             }
213             else {
214                 if( mpi_test_bit(t1, 0) )
215                     mpi_add(t1, t1, v);
216                 mpi_rshift(t1, t1, 1);
217                 mpi_rshift(t3, t3, 1);
218             }
219           Y4:
220             ;
221         } while( !mpi_test_bit( t3, 0 ) ); /* while t3 is even */
222
223         if( !t3->sign ) {
224             mpi_set(u1, t1);
225             if( !odd )
226                 mpi_set(u2, t2);
227             mpi_set(u3, t3);
228         }
229         else {
230             mpi_sub(v1, v, t1);
231             sign = u->sign; u->sign = !u->sign;
232             if( !odd )
233                 mpi_sub(v2, u, t2);
234             u->sign = sign;
235             sign = t3->sign; t3->sign = !t3->sign;
236             mpi_set(v3, t3);
237             t3->sign = sign;
238         }
239         mpi_sub(t1, u1, v1);
240         if( !odd )
241             mpi_sub(t2, u2, v2);
242         mpi_sub(t3, u3, v3);
243         if( t1->sign ) {
244             mpi_add(t1, t1, v);
245             if( !odd )
246                 mpi_sub(t2, t2, u);
247         }
248     } while( mpi_cmp_ui( t3, 0 ) ); /* while t3 != 0 */
249     /* mpi_lshift( u3, k ); */
250     mpi_set(x, u1);
251
252     mpi_free(u1);
253     mpi_free(v1);
254     mpi_free(t1);
255     if( !odd ) {
256         mpi_free(u2);
257         mpi_free(v2);
258         mpi_free(t2);
259     }
260     mpi_free(u3);
261     mpi_free(v3);
262     mpi_free(t3);
263
264     mpi_free(u);
265     mpi_free(v);
266   #endif
267 }
268
269
270