]> Git Repo - secp256k1.git/blob - src/bench_internal.c
161b1c4a47666e88b36310fc79675a8f3f13d6c9
[secp256k1.git] / src / bench_internal.c
1 /***********************************************************************
2  * Copyright (c) 2014-2015 Pieter Wuille                               *
3  * Distributed under the MIT software license, see the accompanying    *
4  * file COPYING or https://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.*
5  ***********************************************************************/
6 #include <stdio.h>
7
8 #include "secp256k1.c"
9 #include "../include/secp256k1.h"
10
11 #include "assumptions.h"
12 #include "util.h"
13 #include "hash_impl.h"
14 #include "field_impl.h"
15 #include "group_impl.h"
16 #include "scalar_impl.h"
17 #include "ecmult_const_impl.h"
18 #include "ecmult_impl.h"
19 #include "bench.h"
20
21 typedef struct {
22     secp256k1_scalar scalar[2];
23     secp256k1_fe fe[4];
24     secp256k1_ge ge[2];
25     secp256k1_gej gej[2];
26     unsigned char data[64];
27     int wnaf[256];
28 } bench_inv;
29
30 void bench_setup(void* arg) {
31     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
32
33     static const unsigned char init[4][32] = {
34         /* Initializer for scalar[0], fe[0], first half of data, the X coordinate of ge[0],
35            and the (implied affine) X coordinate of gej[0]. */
36         {
37             0x02, 0x03, 0x05, 0x07, 0x0b, 0x0d, 0x11, 0x13,
38             0x17, 0x1d, 0x1f, 0x25, 0x29, 0x2b, 0x2f, 0x35,
39             0x3b, 0x3d, 0x43, 0x47, 0x49, 0x4f, 0x53, 0x59,
40             0x61, 0x65, 0x67, 0x6b, 0x6d, 0x71, 0x7f, 0x83
41         },
42         /* Initializer for scalar[1], fe[1], first half of data, the X coordinate of ge[1],
43            and the (implied affine) X coordinate of gej[1]. */
44         {
45             0x82, 0x83, 0x85, 0x87, 0x8b, 0x8d, 0x81, 0x83,
46             0x97, 0xad, 0xaf, 0xb5, 0xb9, 0xbb, 0xbf, 0xc5,
47             0xdb, 0xdd, 0xe3, 0xe7, 0xe9, 0xef, 0xf3, 0xf9,
48             0x11, 0x15, 0x17, 0x1b, 0x1d, 0xb1, 0xbf, 0xd3
49         },
50         /* Initializer for fe[2] and the Z coordinate of gej[0]. */
51         {
52             0x3d, 0x2d, 0xef, 0xf4, 0x25, 0x98, 0x4f, 0x5d,
53             0xe2, 0xca, 0x5f, 0x41, 0x3f, 0x3f, 0xce, 0x44,
54             0xaa, 0x2c, 0x53, 0x8a, 0xc6, 0x59, 0x1f, 0x38,
55             0x38, 0x23, 0xe4, 0x11, 0x27, 0xc6, 0xa0, 0xe7
56         },
57         /* Initializer for fe[3] and the Z coordinate of gej[1]. */
58         {
59             0xbd, 0x21, 0xa5, 0xe1, 0x13, 0x50, 0x73, 0x2e,
60             0x52, 0x98, 0xc8, 0x9e, 0xab, 0x00, 0xa2, 0x68,
61             0x43, 0xf5, 0xd7, 0x49, 0x80, 0x72, 0xa7, 0xf3,
62             0xd7, 0x60, 0xe6, 0xab, 0x90, 0x92, 0xdf, 0xc5
63         }
64     };
65
66     secp256k1_scalar_set_b32(&data->scalar[0], init[0], NULL);
67     secp256k1_scalar_set_b32(&data->scalar[1], init[1], NULL);
68     secp256k1_fe_set_b32(&data->fe[0], init[0]);
69     secp256k1_fe_set_b32(&data->fe[1], init[1]);
70     secp256k1_fe_set_b32(&data->fe[2], init[2]);
71     secp256k1_fe_set_b32(&data->fe[3], init[3]);
72     CHECK(secp256k1_ge_set_xo_var(&data->ge[0], &data->fe[0], 0));
73     CHECK(secp256k1_ge_set_xo_var(&data->ge[1], &data->fe[1], 1));
74     secp256k1_gej_set_ge(&data->gej[0], &data->ge[0]);
75     secp256k1_gej_rescale(&data->gej[0], &data->fe[2]);
76     secp256k1_gej_set_ge(&data->gej[1], &data->ge[1]);
77     secp256k1_gej_rescale(&data->gej[1], &data->fe[3]);
78     memcpy(data->data, init[0], 32);
79     memcpy(data->data + 32, init[1], 32);
80 }
81
82 void bench_scalar_add(void* arg, int iters) {
83     int i, j = 0;
84     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
85
86     for (i = 0; i < iters; i++) {
87         j += secp256k1_scalar_add(&data->scalar[0], &data->scalar[0], &data->scalar[1]);
88     }
89     CHECK(j <= iters);
90 }
91
92 void bench_scalar_negate(void* arg, int iters) {
93     int i;
94     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
95
96     for (i = 0; i < iters; i++) {
97         secp256k1_scalar_negate(&data->scalar[0], &data->scalar[0]);
98     }
99 }
100
101 void bench_scalar_mul(void* arg, int iters) {
102     int i;
103     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
104
105     for (i = 0; i < iters; i++) {
106         secp256k1_scalar_mul(&data->scalar[0], &data->scalar[0], &data->scalar[1]);
107     }
108 }
109
110 void bench_scalar_split(void* arg, int iters) {
111     int i, j = 0;
112     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
113
114     for (i = 0; i < iters; i++) {
115         secp256k1_scalar_split_lambda(&data->scalar[0], &data->scalar[1], &data->scalar[0]);
116         j += secp256k1_scalar_add(&data->scalar[0], &data->scalar[0], &data->scalar[1]);
117     }
118     CHECK(j <= iters);
119 }
120
121 void bench_scalar_inverse(void* arg, int iters) {
122     int i, j = 0;
123     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
124
125     for (i = 0; i < iters; i++) {
126         secp256k1_scalar_inverse(&data->scalar[0], &data->scalar[0]);
127         j += secp256k1_scalar_add(&data->scalar[0], &data->scalar[0], &data->scalar[1]);
128     }
129     CHECK(j <= iters);
130 }
131
132 void bench_scalar_inverse_var(void* arg, int iters) {
133     int i, j = 0;
134     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
135
136     for (i = 0; i < iters; i++) {
137         secp256k1_scalar_inverse_var(&data->scalar[0], &data->scalar[0]);
138         j += secp256k1_scalar_add(&data->scalar[0], &data->scalar[0], &data->scalar[1]);
139     }
140     CHECK(j <= iters);
141 }
142
143 void bench_field_normalize(void* arg, int iters) {
144     int i;
145     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
146
147     for (i = 0; i < iters; i++) {
148         secp256k1_fe_normalize(&data->fe[0]);
149     }
150 }
151
152 void bench_field_normalize_weak(void* arg, int iters) {
153     int i;
154     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
155
156     for (i = 0; i < iters; i++) {
157         secp256k1_fe_normalize_weak(&data->fe[0]);
158     }
159 }
160
161 void bench_field_mul(void* arg, int iters) {
162     int i;
163     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
164
165     for (i = 0; i < iters; i++) {
166         secp256k1_fe_mul(&data->fe[0], &data->fe[0], &data->fe[1]);
167     }
168 }
169
170 void bench_field_sqr(void* arg, int iters) {
171     int i;
172     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
173
174     for (i = 0; i < iters; i++) {
175         secp256k1_fe_sqr(&data->fe[0], &data->fe[0]);
176     }
177 }
178
179 void bench_field_inverse(void* arg, int iters) {
180     int i;
181     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
182
183     for (i = 0; i < iters; i++) {
184         secp256k1_fe_inv(&data->fe[0], &data->fe[0]);
185         secp256k1_fe_add(&data->fe[0], &data->fe[1]);
186     }
187 }
188
189 void bench_field_inverse_var(void* arg, int iters) {
190     int i;
191     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
192
193     for (i = 0; i < iters; i++) {
194         secp256k1_fe_inv_var(&data->fe[0], &data->fe[0]);
195         secp256k1_fe_add(&data->fe[0], &data->fe[1]);
196     }
197 }
198
199 void bench_field_sqrt(void* arg, int iters) {
200     int i, j = 0;
201     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
202     secp256k1_fe t;
203
204     for (i = 0; i < iters; i++) {
205         t = data->fe[0];
206         j += secp256k1_fe_sqrt(&data->fe[0], &t);
207         secp256k1_fe_add(&data->fe[0], &data->fe[1]);
208     }
209     CHECK(j <= iters);
210 }
211
212 void bench_group_double_var(void* arg, int iters) {
213     int i;
214     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
215
216     for (i = 0; i < iters; i++) {
217         secp256k1_gej_double_var(&data->gej[0], &data->gej[0], NULL);
218     }
219 }
220
221 void bench_group_add_var(void* arg, int iters) {
222     int i;
223     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
224
225     for (i = 0; i < iters; i++) {
226         secp256k1_gej_add_var(&data->gej[0], &data->gej[0], &data->gej[1], NULL);
227     }
228 }
229
230 void bench_group_add_affine(void* arg, int iters) {
231     int i;
232     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
233
234     for (i = 0; i < iters; i++) {
235         secp256k1_gej_add_ge(&data->gej[0], &data->gej[0], &data->ge[1]);
236     }
237 }
238
239 void bench_group_add_affine_var(void* arg, int iters) {
240     int i;
241     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
242
243     for (i = 0; i < iters; i++) {
244         secp256k1_gej_add_ge_var(&data->gej[0], &data->gej[0], &data->ge[1], NULL);
245     }
246 }
247
248 void bench_group_to_affine_var(void* arg, int iters) {
249     int i;
250     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
251
252     for (i = 0; i < iters; ++i) {
253         secp256k1_ge_set_gej_var(&data->ge[1], &data->gej[0]);
254         /* Use the output affine X/Y coordinates to vary the input X/Y/Z coordinates.
255            Note that the resulting coordinates will generally not correspond to a point
256            on the curve, but this is not a problem for the code being benchmarked here.
257            Adding and normalizing have less overhead than EC operations (which could
258            guarantee the point remains on the curve). */
259         secp256k1_fe_add(&data->gej[0].x, &data->ge[1].y);
260         secp256k1_fe_add(&data->gej[0].y, &data->fe[2]);
261         secp256k1_fe_add(&data->gej[0].z, &data->ge[1].x);
262         secp256k1_fe_normalize_var(&data->gej[0].x);
263         secp256k1_fe_normalize_var(&data->gej[0].y);
264         secp256k1_fe_normalize_var(&data->gej[0].z);
265     }
266 }
267
268 void bench_ecmult_wnaf(void* arg, int iters) {
269     int i, bits = 0, overflow = 0;
270     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
271
272     for (i = 0; i < iters; i++) {
273         bits += secp256k1_ecmult_wnaf(data->wnaf, 256, &data->scalar[0], WINDOW_A);
274         overflow += secp256k1_scalar_add(&data->scalar[0], &data->scalar[0], &data->scalar[1]);
275     }
276     CHECK(overflow >= 0);
277     CHECK(bits <= 256*iters);
278 }
279
280 void bench_wnaf_const(void* arg, int iters) {
281     int i, bits = 0, overflow = 0;
282     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
283
284     for (i = 0; i < iters; i++) {
285         bits += secp256k1_wnaf_const(data->wnaf, &data->scalar[0], WINDOW_A, 256);
286         overflow += secp256k1_scalar_add(&data->scalar[0], &data->scalar[0], &data->scalar[1]);
287     }
288     CHECK(overflow >= 0);
289     CHECK(bits <= 256*iters);
290 }
291
292
293 void bench_sha256(void* arg, int iters) {
294     int i;
295     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
296     secp256k1_sha256 sha;
297
298     for (i = 0; i < iters; i++) {
299         secp256k1_sha256_initialize(&sha);
300         secp256k1_sha256_write(&sha, data->data, 32);
301         secp256k1_sha256_finalize(&sha, data->data);
302     }
303 }
304
305 void bench_hmac_sha256(void* arg, int iters) {
306     int i;
307     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
308     secp256k1_hmac_sha256 hmac;
309
310     for (i = 0; i < iters; i++) {
311         secp256k1_hmac_sha256_initialize(&hmac, data->data, 32);
312         secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, data->data, 32);
313         secp256k1_hmac_sha256_finalize(&hmac, data->data);
314     }
315 }
316
317 void bench_rfc6979_hmac_sha256(void* arg, int iters) {
318     int i;
319     bench_inv *data = (bench_inv*)arg;
320     secp256k1_rfc6979_hmac_sha256 rng;
321
322     for (i = 0; i < iters; i++) {
323         secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_initialize(&rng, data->data, 64);
324         secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_generate(&rng, data->data, 32);
325     }
326 }
327
328 void bench_context_verify(void* arg, int iters) {
329     int i;
330     (void)arg;
331     for (i = 0; i < iters; i++) {
332         secp256k1_context_destroy(secp256k1_context_create(SECP256K1_CONTEXT_VERIFY));
333     }
334 }
335
336 void bench_context_sign(void* arg, int iters) {
337     int i;
338     (void)arg;
339     for (i = 0; i < iters; i++) {
340         secp256k1_context_destroy(secp256k1_context_create(SECP256K1_CONTEXT_SIGN));
341     }
342 }
343
344 int main(int argc, char **argv) {
345     bench_inv data;
346     int iters = get_iters(20000);
347
348     if (have_flag(argc, argv, "scalar") || have_flag(argc, argv, "add")) run_benchmark("scalar_add", bench_scalar_add, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*100);
349     if (have_flag(argc, argv, "scalar") || have_flag(argc, argv, "negate")) run_benchmark("scalar_negate", bench_scalar_negate, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*100);
350     if (have_flag(argc, argv, "scalar") || have_flag(argc, argv, "mul")) run_benchmark("scalar_mul", bench_scalar_mul, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*10);
351     if (have_flag(argc, argv, "scalar") || have_flag(argc, argv, "split")) run_benchmark("scalar_split", bench_scalar_split, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
352     if (have_flag(argc, argv, "scalar") || have_flag(argc, argv, "inverse")) run_benchmark("scalar_inverse", bench_scalar_inverse, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
353     if (have_flag(argc, argv, "scalar") || have_flag(argc, argv, "inverse")) run_benchmark("scalar_inverse_var", bench_scalar_inverse_var, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
354
355     if (have_flag(argc, argv, "field") || have_flag(argc, argv, "normalize")) run_benchmark("field_normalize", bench_field_normalize, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*100);
356     if (have_flag(argc, argv, "field") || have_flag(argc, argv, "normalize")) run_benchmark("field_normalize_weak", bench_field_normalize_weak, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*100);
357     if (have_flag(argc, argv, "field") || have_flag(argc, argv, "sqr")) run_benchmark("field_sqr", bench_field_sqr, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*10);
358     if (have_flag(argc, argv, "field") || have_flag(argc, argv, "mul")) run_benchmark("field_mul", bench_field_mul, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*10);
359     if (have_flag(argc, argv, "field") || have_flag(argc, argv, "inverse")) run_benchmark("field_inverse", bench_field_inverse, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
360     if (have_flag(argc, argv, "field") || have_flag(argc, argv, "inverse")) run_benchmark("field_inverse_var", bench_field_inverse_var, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
361     if (have_flag(argc, argv, "field") || have_flag(argc, argv, "sqrt")) run_benchmark("field_sqrt", bench_field_sqrt, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
362
363     if (have_flag(argc, argv, "group") || have_flag(argc, argv, "double")) run_benchmark("group_double_var", bench_group_double_var, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*10);
364     if (have_flag(argc, argv, "group") || have_flag(argc, argv, "add")) run_benchmark("group_add_var", bench_group_add_var, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*10);
365     if (have_flag(argc, argv, "group") || have_flag(argc, argv, "add")) run_benchmark("group_add_affine", bench_group_add_affine, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*10);
366     if (have_flag(argc, argv, "group") || have_flag(argc, argv, "add")) run_benchmark("group_add_affine_var", bench_group_add_affine_var, bench_setup, NULL, &data, 10, iters*10);
367     if (have_flag(argc, argv, "group") || have_flag(argc, argv, "to_affine")) run_benchmark("group_to_affine_var", bench_group_to_affine_var, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
368
369     if (have_flag(argc, argv, "ecmult") || have_flag(argc, argv, "wnaf")) run_benchmark("wnaf_const", bench_wnaf_const, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
370     if (have_flag(argc, argv, "ecmult") || have_flag(argc, argv, "wnaf")) run_benchmark("ecmult_wnaf", bench_ecmult_wnaf, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
371
372     if (have_flag(argc, argv, "hash") || have_flag(argc, argv, "sha256")) run_benchmark("hash_sha256", bench_sha256, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
373     if (have_flag(argc, argv, "hash") || have_flag(argc, argv, "hmac")) run_benchmark("hash_hmac_sha256", bench_hmac_sha256, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
374     if (have_flag(argc, argv, "hash") || have_flag(argc, argv, "rng6979")) run_benchmark("hash_rfc6979_hmac_sha256", bench_rfc6979_hmac_sha256, bench_setup, NULL, &data, 10, iters);
375
376     if (have_flag(argc, argv, "context") || have_flag(argc, argv, "verify")) run_benchmark("context_verify", bench_context_verify, bench_setup, NULL, &data, 10, 1 + iters/1000);
377     if (have_flag(argc, argv, "context") || have_flag(argc, argv, "sign")) run_benchmark("context_sign", bench_context_sign, bench_setup, NULL, &data, 10, 1 + iters/100);
378
379     return 0;
380 }
This page took 0.043029 seconds and 4 git commands to generate.