x25519.cpp 3.3 KB

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136
  1. #include <algorithm>
  2. #include <cstring>
  3. #include <iostream>
  4. #include <openssl/bn.h>
  5. #include <openssl/evp.h>
  6. #include <openssl/sha.h>
  7. static auto q = BN_new();
  8. __attribute__((constructor)) void init_q(void) {
  9. // 2^255-19
  10. BN_set_bit(q, 255); // 2^255
  11. BN_sub_word(q, 19);
  12. }
  13. bool bn2buf(const BIGNUM *bn, uint8_t *buf, size_t len) {
  14. int offset = len - BN_num_bytes(bn);
  15. if (offset < 0)
  16. return false;
  17. BN_bn2bin(bn, buf + offset);
  18. memset(buf, 0, offset);
  19. return true;
  20. }
  21. template <int len> BIGNUM *DecodeBN(const uint8_t *buf) {
  22. // buf is Little Endian convert it to Big Endian
  23. uint8_t buf1[len];
  24. for (size_t i = 0; i < len / 2; i++) // invert bytes
  25. {
  26. buf1[i] = buf[len - 1 - i];
  27. buf1[len - 1 - i] = buf[i];
  28. }
  29. BIGNUM *res = BN_new();
  30. BN_bin2bn(buf1, len, res);
  31. return res;
  32. }
  33. template <size_t len> void EncodeBN(const BIGNUM *bn, uint8_t *buf) {
  34. bn2buf(bn, buf, len);
  35. // To Little Endian
  36. for (size_t i = 0; i < len / 2; i++) // invert bytes
  37. {
  38. uint8_t tmp = buf[i];
  39. buf[i] = buf[len - 1 - i];
  40. buf[len - 1 - i] = tmp;
  41. }
  42. }
  43. BIGNUM *ScalarMul(const BIGNUM *u, const BIGNUM *k, BN_CTX *ctx) {
  44. BN_CTX_start(ctx);
  45. auto x1 = BN_CTX_get(ctx);
  46. BN_copy(x1, u);
  47. auto x2 = BN_CTX_get(ctx);
  48. BN_one(x2);
  49. auto z2 = BN_CTX_get(ctx);
  50. BN_zero(z2);
  51. auto x3 = BN_CTX_get(ctx);
  52. BN_copy(x3, u);
  53. auto z3 = BN_CTX_get(ctx);
  54. BN_one(z3);
  55. auto c121666 = BN_CTX_get(ctx);
  56. BN_set_word(c121666, 121666);
  57. auto tmp0 = BN_CTX_get(ctx);
  58. auto tmp1 = BN_CTX_get(ctx);
  59. unsigned int swap = 0;
  60. auto bits = BN_num_bits(k);
  61. while (bits) {
  62. --bits;
  63. auto k_t = BN_is_bit_set(k, bits) ? 1 : 0;
  64. swap ^= k_t;
  65. if (swap) {
  66. std::swap(x2, x3);
  67. std::swap(z2, z3);
  68. }
  69. swap = k_t;
  70. BN_mod_sub(tmp0, x3, z3, q, ctx);
  71. BN_mod_sub(tmp1, x2, z2, q, ctx);
  72. BN_mod_add(x2, x2, z2, q, ctx);
  73. BN_mod_add(z2, x3, z3, q, ctx);
  74. BN_mod_mul(z3, tmp0, x2, q, ctx);
  75. BN_mod_mul(z2, z2, tmp1, q, ctx);
  76. BN_mod_sqr(tmp0, tmp1, q, ctx);
  77. BN_mod_sqr(tmp1, x2, q, ctx);
  78. BN_mod_add(x3, z3, z2, q, ctx);
  79. BN_mod_sub(z2, z3, z2, q, ctx);
  80. BN_mod_mul(x2, tmp1, tmp0, q, ctx);
  81. BN_mod_sub(tmp1, tmp1, tmp0, q, ctx);
  82. BN_mod_sqr(z2, z2, q, ctx);
  83. BN_mod_mul(z3, tmp1, c121666, q, ctx);
  84. BN_mod_sqr(x3, x3, q, ctx);
  85. BN_mod_add(tmp0, tmp0, z3, q, ctx);
  86. BN_mod_mul(z3, x1, z2, q, ctx);
  87. BN_mod_mul(z2, tmp1, tmp0, q, ctx);
  88. }
  89. if (swap) {
  90. std::swap(x2, x3);
  91. std::swap(z2, z3);
  92. }
  93. BN_mod_inverse(z2, z2, q, ctx);
  94. BIGNUM *res = BN_new(); // not from ctx
  95. BN_mod_mul(res, x2, z2, q, ctx);
  96. BN_CTX_end(ctx);
  97. return res;
  98. }
  99. void ScalarMul(const uint8_t *p, const uint8_t *e, uint8_t *buf, BN_CTX *ctx) {
  100. BIGNUM *p1 = DecodeBN<32>(p);
  101. uint8_t k[32];
  102. memcpy(k, e, 32);
  103. k[0] &= 248;
  104. k[31] &= 127;
  105. k[31] |= 64;
  106. BIGNUM *n = DecodeBN<32>(k);
  107. BIGNUM *q1 = ScalarMul(p1, n, ctx);
  108. EncodeBN<32>(q1, buf);
  109. BN_free(p1);
  110. BN_free(n);
  111. BN_free(q1);
  112. }
  113. void ScalarMulB(const uint8_t *e, uint8_t *buf, BN_CTX *ctx) {
  114. BIGNUM *p1 = BN_new();
  115. BN_set_word(p1, 9);
  116. uint8_t k[32];
  117. memcpy(k, e, 32);
  118. k[0] &= 248;
  119. k[31] &= 127;
  120. k[31] |= 64;
  121. BIGNUM *n = DecodeBN<32>(k);
  122. BIGNUM *q1 = ScalarMul(p1, n, ctx);
  123. EncodeBN<32>(q1, buf);
  124. BN_free(p1);
  125. BN_free(n);
  126. BN_free(q1);
  127. }
  128. int main(void) {}