123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214 |
- package bn256
- // For details of the algorithms used, see "Multiplication and Squaring on
- // Pairing-Friendly Fields, Devegili et al.
- // http://eprint.iacr.org/2006/471.pdf.
- // gfP6 implements the field of size p⁶ as a cubic extension of gfP2 where τ³=ξ
- // and ξ=i+3.
- type gfP6 struct {
- x, y, z gfP2 // value is xτ² + yτ + z
- }
- func (e *gfP6) String() string {
- return "(" + e.x.String() + ", " + e.y.String() + ", " + e.z.String() + ")"
- }
- func (e *gfP6) Set(a *gfP6) *gfP6 {
- e.x.Set(&a.x)
- e.y.Set(&a.y)
- e.z.Set(&a.z)
- return e
- }
- func (e *gfP6) SetZero() *gfP6 {
- e.x.SetZero()
- e.y.SetZero()
- e.z.SetZero()
- return e
- }
- func (e *gfP6) SetOne() *gfP6 {
- e.x.SetZero()
- e.y.SetZero()
- e.z.SetOne()
- return e
- }
- func (e *gfP6) IsZero() bool {
- return e.x.IsZero() && e.y.IsZero() && e.z.IsZero()
- }
- func (e *gfP6) IsOne() bool {
- return e.x.IsZero() && e.y.IsZero() && e.z.IsOne()
- }
- func (e *gfP6) Neg(a *gfP6) *gfP6 {
- e.x.Neg(&a.x)
- e.y.Neg(&a.y)
- e.z.Neg(&a.z)
- return e
- }
- func (e *gfP6) Frobenius(a *gfP6) *gfP6 {
- e.x.Conjugate(&a.x)
- e.y.Conjugate(&a.y)
- e.z.Conjugate(&a.z)
- e.x.Mul(&e.x, xiTo2PMinus2Over3)
- e.y.Mul(&e.y, xiToPMinus1Over3)
- return e
- }
- // FrobeniusP2 computes (xτ²+yτ+z)^(p²) = xτ^(2p²) + yτ^(p²) + z
- func (e *gfP6) FrobeniusP2(a *gfP6) *gfP6 {
- // τ^(2p²) = τ²τ^(2p²-2) = τ²ξ^((2p²-2)/3)
- e.x.MulScalar(&a.x, xiTo2PSquaredMinus2Over3)
- // τ^(p²) = ττ^(p²-1) = τξ^((p²-1)/3)
- e.y.MulScalar(&a.y, xiToPSquaredMinus1Over3)
- e.z.Set(&a.z)
- return e
- }
- func (e *gfP6) FrobeniusP4(a *gfP6) *gfP6 {
- e.x.MulScalar(&a.x, xiToPSquaredMinus1Over3)
- e.y.MulScalar(&a.y, xiTo2PSquaredMinus2Over3)
- e.z.Set(&a.z)
- return e
- }
- func (e *gfP6) Add(a, b *gfP6) *gfP6 {
- e.x.Add(&a.x, &b.x)
- e.y.Add(&a.y, &b.y)
- e.z.Add(&a.z, &b.z)
- return e
- }
- func (e *gfP6) Sub(a, b *gfP6) *gfP6 {
- e.x.Sub(&a.x, &b.x)
- e.y.Sub(&a.y, &b.y)
- e.z.Sub(&a.z, &b.z)
- return e
- }
- func (e *gfP6) Mul(a, b *gfP6) *gfP6 {
- // "Multiplication and Squaring on Pairing-Friendly Fields"
- // Section 4, Karatsuba method.
- // http://eprint.iacr.org/2006/471.pdf
- v0 := (&gfP2{}).Mul(&a.z, &b.z)
- v1 := (&gfP2{}).Mul(&a.y, &b.y)
- v2 := (&gfP2{}).Mul(&a.x, &b.x)
- t0 := (&gfP2{}).Add(&a.x, &a.y)
- t1 := (&gfP2{}).Add(&b.x, &b.y)
- tz := (&gfP2{}).Mul(t0, t1)
- tz.Sub(tz, v1).Sub(tz, v2).MulXi(tz).Add(tz, v0)
- t0.Add(&a.y, &a.z)
- t1.Add(&b.y, &b.z)
- ty := (&gfP2{}).Mul(t0, t1)
- t0.MulXi(v2)
- ty.Sub(ty, v0).Sub(ty, v1).Add(ty, t0)
- t0.Add(&a.x, &a.z)
- t1.Add(&b.x, &b.z)
- tx := (&gfP2{}).Mul(t0, t1)
- tx.Sub(tx, v0).Add(tx, v1).Sub(tx, v2)
- e.x.Set(tx)
- e.y.Set(ty)
- e.z.Set(tz)
- return e
- }
- func (e *gfP6) MulScalar(a *gfP6, b *gfP2) *gfP6 {
- e.x.Mul(&a.x, b)
- e.y.Mul(&a.y, b)
- e.z.Mul(&a.z, b)
- return e
- }
- func (e *gfP6) MulGFP(a *gfP6, b *gfP) *gfP6 {
- e.x.MulScalar(&a.x, b)
- e.y.MulScalar(&a.y, b)
- e.z.MulScalar(&a.z, b)
- return e
- }
- // MulTau computes τ·(aτ²+bτ+c) = bτ²+cτ+aξ
- func (e *gfP6) MulTau(a *gfP6) *gfP6 {
- tz := (&gfP2{}).MulXi(&a.x)
- ty := (&gfP2{}).Set(&a.y)
- e.y.Set(&a.z)
- e.x.Set(ty)
- e.z.Set(tz)
- return e
- }
- func (e *gfP6) Square(a *gfP6) *gfP6 {
- v0 := (&gfP2{}).Square(&a.z)
- v1 := (&gfP2{}).Square(&a.y)
- v2 := (&gfP2{}).Square(&a.x)
- c0 := (&gfP2{}).Add(&a.x, &a.y)
- c0.Square(c0).Sub(c0, v1).Sub(c0, v2).MulXi(c0).Add(c0, v0)
- c1 := (&gfP2{}).Add(&a.y, &a.z)
- c1.Square(c1).Sub(c1, v0).Sub(c1, v1)
- xiV2 := (&gfP2{}).MulXi(v2)
- c1.Add(c1, xiV2)
- c2 := (&gfP2{}).Add(&a.x, &a.z)
- c2.Square(c2).Sub(c2, v0).Add(c2, v1).Sub(c2, v2)
- e.x.Set(c2)
- e.y.Set(c1)
- e.z.Set(c0)
- return e
- }
- func (e *gfP6) Invert(a *gfP6) *gfP6 {
- // See "Implementing cryptographic pairings", M. Scott, section 3.2.
- // ftp://136.206.11.249/pub/crypto/pairings.pdf
- // Here we can give a short explanation of how it works: let j be a cubic root of
- // unity in GF(p²) so that 1+j+j²=0.
- // Then (xτ² + yτ + z)(xj²τ² + yjτ + z)(xjτ² + yj²τ + z)
- // = (xτ² + yτ + z)(Cτ²+Bτ+A)
- // = (x³ξ²+y³ξ+z³-3ξxyz) = F is an element of the base field (the norm).
- //
- // On the other hand (xj²τ² + yjτ + z)(xjτ² + yj²τ + z)
- // = τ²(y²-ξxz) + τ(ξx²-yz) + (z²-ξxy)
- //
- // So that's why A = (z²-ξxy), B = (ξx²-yz), C = (y²-ξxz)
- t1 := (&gfP2{}).Mul(&a.x, &a.y)
- t1.MulXi(t1)
- A := (&gfP2{}).Square(&a.z)
- A.Sub(A, t1)
- B := (&gfP2{}).Square(&a.x)
- B.MulXi(B)
- t1.Mul(&a.y, &a.z)
- B.Sub(B, t1)
- C := (&gfP2{}).Square(&a.y)
- t1.Mul(&a.x, &a.z)
- C.Sub(C, t1)
- F := (&gfP2{}).Mul(C, &a.y)
- F.MulXi(F)
- t1.Mul(A, &a.z)
- F.Add(F, t1)
- t1.Mul(B, &a.x).MulXi(t1)
- F.Add(F, t1)
- F.Invert(F)
- e.x.Mul(C, F)
- e.y.Mul(B, F)
- e.z.Mul(A, F)
- return e
- }
|