1 /*
2  * Copyright (c) 2003, 2013, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
3  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
4  *
5  * This code is free software; you can redistribute it and/or modify it
6  * under the terms of the GNU General Public License version 2 only, as
7  * published by the Free Software Foundation.  Oracle designates this
8  * particular file as subject to the "Classpath" exception as provided
9  * by Oracle in the LICENSE file that accompanied this code.
10  *
11  * This code is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14  * version 2 for more details (a copy is included in the LICENSE file that
15  * accompanied this code).
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License version
18  * 2 along with this work; if not, write to the Free Software Foundation,
19  * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
20  *
21  * Please contact Oracle, 500 Oracle Parkway, Redwood Shores, CA 94065 USA
22  * or visit www.oracle.com if you need additional information or have any
23  * questions.
24  */

25 package java.security.spec;
26
27 import java.math.BigInteger;
28 import java.util.Arrays;
29
30 /**
31  * This immutable class defines an elliptic curve (EC)
32  * characteristic 2 finite field.
33  *
34  * @see ECField
35  *
36  * @author Valerie Peng
37  *
38  * @since 1.5
39  */

40 public class ECFieldF2m implements ECField {
41
42     private int m;
43     private int[] ks;
44     private BigInteger rp;
45
46     /**
47      * Creates an elliptic curve characteristic 2 finite
48      * field which has 2^{@code m} elements with normal basis.
49      * @param m with 2^{@code m} being the number of elements.
50      * @exception IllegalArgumentException if {@code m}
51      * is not positive.
52      */

53     public ECFieldF2m(int m) {
54         if (m <= 0) {
55             throw new IllegalArgumentException("m is not positive");
56         }
57         this.m = m;
58         this.ks = null;
59         this.rp = null;
60     }
61
62     /**
63      * Creates an elliptic curve characteristic 2 finite
64      * field which has 2^{@code m} elements with
65      * polynomial basis.
66      * The reduction polynomial for this field is based
67      * on {@code rp} whose i-th bit corresponds to
68      * the i-th coefficient of the reduction polynomial.<p>
69      * Note: A valid reduction polynomial is either a
70      * trinomial (X^{@code m} + X^{@code k} + 1
71      * with {@code m} &gt; {@code k} &gt;= 1) or a
72      * pentanomial (X^{@code m} + X^{@code k3}
73      * + X^{@code k2} + X^{@code k1} + 1 with
74      * {@code m} &gt; {@code k3} &gt; {@code k2}
75      * &gt; {@code k1} &gt;= 1).
76      * @param m with 2^{@code m} being the number of elements.
77      * @param rp the BigInteger whose i-th bit corresponds to
78      * the i-th coefficient of the reduction polynomial.
79      * @exception NullPointerException if {@code rp} is null.
80      * @exception IllegalArgumentException if {@code m}
81      * is not positive, or {@code rp} does not represent
82      * a valid reduction polynomial.
83      */

84     public ECFieldF2m(int m, BigInteger rp) {
85         // check m and rp
86         this.m = m;
87         this.rp = rp;
88         if (m <= 0) {
89             throw new IllegalArgumentException("m is not positive");
90         }
91         int bitCount = this.rp.bitCount();
92         if (!this.rp.testBit(0) || !this.rp.testBit(m) ||
93             ((bitCount != 3) && (bitCount != 5))) {
94             throw new IllegalArgumentException
95                 ("rp does not represent a valid reduction polynomial");
96         }
97         // convert rp into ks
98         BigInteger temp = this.rp.clearBit(0).clearBit(m);
99         this.ks = new int[bitCount-2];
100         for (int i = this.ks.length-1; i >= 0; i--) {
101             int index = temp.getLowestSetBit();
102             this.ks[i] = index;
103             temp = temp.clearBit(index);
104         }
105     }
106
107     /**
108      * Creates an elliptic curve characteristic 2 finite
109      * field which has 2^{@code m} elements with
110      * polynomial basis. The reduction polynomial for this
111      * field is based on {@code ks} whose content
112      * contains the order of the middle term(s) of the
113      * reduction polynomial.
114      * Note: A valid reduction polynomial is either a
115      * trinomial (X^{@code m} + X^{@code k} + 1
116      * with {@code m} &gt; {@code k} &gt;= 1) or a
117      * pentanomial (X^{@code m} + X^{@code k3}
118      * + X^{@code k2} + X^{@code k1} + 1 with
119      * {@code m} &gt; {@code k3} &gt; {@code k2}
120      * &gt; {@code k1} &gt;= 1), so {@code ks} should
121      * have length 1 or 3.
122      * @param m with 2^{@code m} being the number of elements.
123      * @param ks the order of the middle term(s) of the
124      * reduction polynomial. Contents of this array are copied
125      * to protect against subsequent modification.
126      * @exception NullPointerException if {@code ks} is null.
127      * @exception IllegalArgumentException if{@code m}
128      * is not positive, or the length of {@code ks}
129      * is neither 1 nor 3, or values in {@code ks}
130      * are not between {@code m}-1 and 1 (inclusive)
131      * and in descending order.
132      */

133     public ECFieldF2m(int m, int[] ks) {
134         // check m and ks
135         this.m = m;
136         this.ks = ks.clone();
137         if (m <= 0) {
138             throw new IllegalArgumentException("m is not positive");
139         }
140         if ((this.ks.length != 1) && (this.ks.length != 3)) {
141             throw new IllegalArgumentException
142                 ("length of ks is neither 1 nor 3");
143         }
144         for (int i = 0; i < this.ks.length; i++) {
145             if ((this.ks[i] < 1) || (this.ks[i] > m-1)) {
146                 throw new IllegalArgumentException
147                     ("ks["+ i + "] is out of range");
148             }
149             if ((i != 0) && (this.ks[i] >= this.ks[i-1])) {
150                 throw new IllegalArgumentException
151                     ("values in ks are not in descending order");
152             }
153         }
154         // convert ks into rp
155         this.rp = BigInteger.ONE;
156         this.rp = rp.setBit(m);
157         for (int j = 0; j < this.ks.length; j++) {
158             rp = rp.setBit(this.ks[j]);
159         }
160     }
161
162     /**
163      * Returns the field size in bits which is {@code m}
164      * for this characteristic 2 finite field.
165      * @return the field size in bits.
166      */

167     public int getFieldSize() {
168         return m;
169     }
170
171     /**
172      * Returns the value {@code m} of this characteristic
173      * 2 finite field.
174      * @return {@code m} with 2^{@code m} being the
175      * number of elements.
176      */

177     public int getM() {
178         return m;
179     }
180
181     /**
182      * Returns a BigInteger whose i-th bit corresponds to the
183      * i-th coefficient of the reduction polynomial for polynomial
184      * basis or null for normal basis.
185      * @return a BigInteger whose i-th bit corresponds to the
186      * i-th coefficient of the reduction polynomial for polynomial
187      * basis or null for normal basis.
188      */

189     public BigInteger getReductionPolynomial() {
190         return rp;
191     }
192
193     /**
194      * Returns an integer array which contains the order of the
195      * middle term(s) of the reduction polynomial for polynomial
196      * basis or null for normal basis.
197      * @return an integer array which contains the order of the
198      * middle term(s) of the reduction polynomial for polynomial
199      * basis or null for normal basis. A new array is returned
200      * each time this method is called.
201      */

202     public int[] getMidTermsOfReductionPolynomial() {
203         if (ks == null) {
204             return null;
205         } else {
206             return ks.clone();
207         }
208     }
209
210     /**
211      * Compares this finite field for equality with the
212      * specified object.
213      * @param obj the object to be compared.
214      * @return true if {@code obj} is an instance
215      * of ECFieldF2m and both {@code m} and the reduction
216      * polynomial match, false otherwise.
217      */

218     public boolean equals(Object obj) {
219         if (this == obj) return true;
220         if (obj instanceof ECFieldF2m) {
221             // no need to compare rp here since ks and rp
222             // should be equivalent
223             return ((m == ((ECFieldF2m)obj).m) &&
224                     (Arrays.equals(ks, ((ECFieldF2m) obj).ks)));
225         }
226         return false;
227     }
228
229     /**
230      * Returns a hash code value for this characteristic 2
231      * finite field.
232      * @return a hash code value.
233      */

234     public int hashCode() {
235         int value = m << 5;
236         value += (rp==null? 0:rp.hashCode());
237         // no need to involve ks here since ks and rp
238         // should be equivalent.
239         return value;
240     }
241 }
242