circomlib/src/g2_gencontract.js
src/g2_gencontract.jsRaw
1// Copyright (c) 2018 Jordi Baylina
2// License: LGPL-3.0+
3//
4
5const Contract = require("./evmasm");
6const G2 = require("snarkjs").bn128.G2;
7
8
9function toHex256(a) {
10 let S = a.toString(16);
11 while (S.length < 64) S="0"+S;
12 return "0x" + S;
13}
14
15function createCode(P, w) {
16
17 const C = new Contract();
18
19 const NPOINTS = 1 << (w-1);
20
21 const VAR_POS = C.allocMem(32);
22 const VAR_POINTS = C.allocMem( (NPOINTS)*4*32);
23 const savedP = C.allocMem(32);
24 const savedZ3 = C.allocMem(32);
25
26 // Check selector
27 C.push("0x0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000");
28 C.push(0);
29 C.calldataload();
30 C.div();
31 C.push("b65c7c74"); // mulexp(uint256)
32 C.eq();
33 C.jmpi("start");
34 C.invalid();
35
36 C.label("start");
37
38 storeVals();
39
40 C.push( Math.floor(255/w)*w ); // pos := 255
41 C.push(VAR_POS);
42 C.mstore();
43
44 C.push("21888242871839275222246405745257275088696311157297823662689037894645226208583");
45 C.push(0);
46 C.push(0);
47 C.push(0);
48 C.push(0);
49 C.push(0);
50 C.push(0);
51
52 C.label("begin_loop"); // ACC_X ACC_Y ACC_Z q
53
54 C.internalCall("double");
55
56 // g = (e>>pos)&MASK
57 C.push(4);
58 C.calldataload(); // e ACC_X ACC_Y ACC_Z q
59
60 C.push(VAR_POS);
61 C.mload(); // pos e ACC_X ACC_Y ACC_Z q
62 C.shr();
63
64 C.push(NPOINTS-1);
65 C.and(); // g ACC_X ACC_Y ACC_Z q
66
67 C.internalCall("add"); // acc_x acc_y acc_z
68
69 C.push(VAR_POS);
70 C.mload(); // pos acc_x acc_y acc_z
71 C.dup(0); // pos pos acc_x acc_y acc_z
72 C.push(0); // 0 pos pos acc_x acc_y acc_z
73 C.eq(); // eq pos acc_x acc_y acc_z
74 C.jmpi("after_loop"); // pos acc_x acc_y acc_z
75 C.push(w); // 5 pos acc_x acc_y acc_z
76 C.sub(); // pos acc_x acc_y acc_z
77 C.push(VAR_POS);
78 C.mstore(); // acc_x acc_y acc_z
79 C.jmp("begin_loop");
80 C.label("after_loop"); // pos acc_x acc_y acc_z
81 C.pop(); // acc_x acc_y acc_z
82
83 C.internalCall("affine"); // acc_x acc_y
84
85 C.push(0);
86 C.mstore();
87 C.push(20);
88 C.mstore();
89 C.push(40);
90 C.mstore();
91 C.push(60);
92 C.mstore();
93
94 C.push("0x80");
95 C.push("0x00");
96 C.return();
97
98
99 double();
100 addPoint();
101 affine();
102
103 return C.createTxData();
104
105 function add(a,b,q) {
106 C.dup(q);
107 C.dup(a+1 + 1);
108 C.dup(b+1 + 2);
109 C.addmod();
110 C.dup(q + 1);
111 C.dup(a + 2);
112 C.dup(b + 3);
113 C.addmod();
114 }
115
116 function sub(a,b,q) {
117 C.dup(q); // q
118 C.dup(a+1 + 1); // ai q
119 C.dub(q + 2); // q ai q
120 C.dup(b+1 + 3); // bi q ai q
121 C.sub(); // -bi ai q
122 C.addmod(); // ci
123 C.dup(q + 1); // q ci
124 C.dup(a + 2); // ar q ci
125 C.dup(q + 3); // q ar q ci
126 C.dup(b + 4); // br q ar q ci
127 C.sub(); // -br ar q ci
128 C.addmod(); // cr ci
129 }
130
131 function mul(a, b, q) {
132 C.dup(q); // q
133 C.dup(q + 1); // q q
134 C.dup(a + 2); // ar q q
135 C.dup(b+1 + 3); // bi ar q q
136 C.mulmod(); // ci1 q
137 C.dup(q + 2); // q ci1 q
138 C.dup(a+1 + 3); // ai q ci1 q
139 C.dup(b + 4); // ar ai q ci1 q
140 C.mulmod(); // ci2 ci1 q
141 C.addmod(); // ci
142 C.dup(q + 1); // q ci
143 C.dup(q + 2); // q q ci
144 C.dup(q + 3); // q q q ci
145 C.dup(a+1 + 4); // ai q q ci
146 C.dup(b+1 + 5); // bi ai q q ci
147 C.mulmod(); // cr2 q q ci
148 C.sub(); // -cr2 q ci
149 C.dup(q + 3); // q -cr2 q ci
150 C.dup(a + 4); // ar q -cr2 q ci
151 C.dup(b + 5); // br ar q -cr2 q ci
152 C.mulmod(); // cr1 -cr2 q ci
153 C.addmod(); // cr ci
154 }
155
156 function square(a, q) {
157 C.dup(q); // q
158 C.dup(q + 1); // q q
159 C.dup(a + 2); // ar q q
160 C.dup(a+1 + 3); // ai ar q q
161 C.mulmod(); // arai q
162 C.dup(0); // arai arai q
163 C.addmod(); // ci
164 C.dup(q + 1); // q ci
165 C.dup(q + 2); // q q ci
166 C.dup(q + 3); // q q q ci
167 C.dup(a+1 + 4); // ai q q ci
168 C.dup(a+1 + 5); // ai ai q q ci
169 C.mulmod(); // cr2 q q ci
170 C.sub(); // -cr2 q ci
171 C.dup(q + 3); // q -cr2 q ci
172 C.dup(a + 4); // ar q -cr2 q ci
173 C.dup(a + 5); // br ar q -cr2 q ci
174 C.mulmod(); // cr1 -cr2 q ci
175 C.addmod(); // cr ci
176 }
177
178 function add1(a, q) {
179 C.dup(a+1); // im
180 C.dup(1 + q); // q
181 C.dup(2 + a); // re q im
182 C.push(1); // 1 re q im
183 C.addmod();
184 }
185
186 function cmp(a, b) {
187 C.dup(a);
188 C.dup(b);
189 C.eq();
190 C.dup(a+1);
191 C.dup(a+1);
192 C.and();
193 }
194
195 function rm(a) {
196 if (a>0) C.swap(a);
197 C.pop();
198 if (a>0) C.swap(a);
199 C.pop();
200 }
201
202 function double() {
203 C.label("double"); // xR, xI, yR, yI, zR zI, q
204
205 C.dup(4);
206 C.iszero();
207 C.dup(6);
208 C.iszero();
209 C.and();
210 C.jumpi("enddouble"); // X Y Z q
211
212
213 // Z3 = 2*Y*Z // Remove Z
214 mul(2, 4, 6); // yz X Y Z q
215 rm(6); // X Y yz q
216
217 add(4, 4, 6); // 2yz X Y yz q
218 rm(6); // X Y Z3 q
219
220 // A = X^2
221 square(0,6); // A X Y Z3 q
222
223 // B = Y^2 // Remove Y
224 square(4,8); // B A X Y Z3 q
225 rm(6); // A X B Z3 q
226
227 // C = B^2
228 square(4,8); // C A X B Z3 q
229
230 // D = (X+B)^2-A-C // Remove X, Remove B
231 add(4,6, 10); // X+B C A X B Z3 q
232 rm(6); // C A X+B B Z3 q
233 rm(6); // A X+B C Z3 q
234 square(2,8); // (X+B)^2 A X+B C Z3 q
235 rm(4); // A (X+B)^2 C Z3 q
236 sub(2, 0, 8); // (X+B)^2-A A (X+B)^2 C Z3 q
237 rm(4); // A (X+B)^2-A C Z3 q
238 sub(2, 4, 8); // (X+B)^2-A-C A (X+B)^2-A C Z3 q
239 rm(4); // A D C Z3 q
240
241 // D = D+D
242 add(2,2, 8); // D+D A D C Z3 q
243 rm(4); // A D C Z3 q
244
245 // E=A+A+A
246 add(0, 0, 8); // 2A A D C Z3 q
247 add(0, 2, 10); // 3A 2A A D C Z3 q
248 rm(4); // 2A 3A D C Z3 q
249 rm(0); // E D C Z3 q
250
251 // F=E^2
252 square(0, 8); // F E D C Z3 q
253
254 // X3= F - 2*D // Remove F
255 add(4, 4, 10); // 2D F E D C Z3 q
256 sub(2, 0, 12); // F-2D 2D F E D C Z3 q
257 rm(4); // 2D X3 E D C Z3 q
258 rm(0); // X3 E D C Z3 q
259
260 // Y3 = E * (D - X3) - 8 * C // Remove D C E
261
262 sub(4, 0, 10); // D-X3 X3 E D C Z3 q
263 rm(6); // X3 E D-X3 C Z3 q
264 mul(2, 4, 10); // E*(D-X3) X3 E D-X3 C Z3 q
265 rm(6); // X3 E E*(D-X3) C Z3 q
266 rm(2); // X3 E*(D-X3) C Z3 q
267 add(4, 4, 8); // 2C X3 E*(D-X3) C Z3 q
268 rm(6); // X3 E*(D-X3) 2C Z3 q
269 add(4, 4, 8); // 4C X3 E*(D-X3) 2C Z3 q
270 rm(6); // X3 E*(D-X3) 4C Z3 q
271 add(4, 4, 8); // 8C X3 E*(D-X3) 4C Z3 q
272 rm(6); // X3 E*(D-X3) 8C Z3 q
273 sub(2, 4, 8); // E*(D-X3)-8C X3 E*(D-X3) 8C Z3 q
274 rm(6); // X3 E*(D-X3) Y3 Z3 q
275 rm(2); // X3 Y3 Z3 q
276
277 C.label("enddouble");
278 C.returnCall();
279 }
280
281 function addPoint() { // p, xR, xI, yR, yI, zR zI, q
282
283
284 C.dup(0); // p p X2 Y2 Z2 q
285
286 C.push(savedP);
287 C.mstore();
288
289 C.iszero(); // X2 Y2 Z2 q
290 C.jumpi("endpadd");
291
292
293 C.dup(4);
294 C.iszero();
295 C.dup(6);
296 C.iszero();
297 C.and();
298 C.jumpi("returnP"); // X2 Y2 Z2 q
299
300
301
302 // lastZ3 = (Z2+1)^2 - Z2^2
303 add1(4, 6); // Z2+1 X2 Y2 Z2 q
304 square(0, 8); // (Z2+1)^2 Z2+1 X2 Y2 Z2 q
305 rm(2); // (Z2+1)^2 X2 Y2 Z2 q
306 square(6, 8); // Z2^2 (Z2+1)^2 X2 Y2 Z2 q
307
308
309 sub(2, 0, 10); // (Z2+1)^2-Z2^2 Z2^2 (Z2+1)^2 X2 Y2 Z2 q
310
311 saveZ3(); // Z2^2 (Z2+1)^2 X2 Y2 Z2 q
312 rm(2); // Z2^2 X2 Y2 Z2 q
313
314 // U2 = X2
315 // S2 = Y2 // Z2^2 U2 S2 Z2 q
316
317
318 // U1 = X1 * Z2^2
319 loadX(); // X1 Z2^2 U2 S2 Z2 q
320 mul(0, 2, 10); // X1*Z2^2 X1 Z2^2 U2 S2 Z2 q
321 rm(2); // X1*Z2^2 Z2^2 U2 S2 Z2 q
322
323
324 mul(2, 8, 10); // Z2^3 U1 Z2^2 U2 S2 Z2 q
325 rm(4); // U1 Z2^3 U2 S2 Z2 q
326 rm(8); // Z2^3 U2 S2 U1 q
327
328 // S1 = Y1 * Z1^3
329 loadY(); // Y1 Z2^3 U2 S2 U1 q
330 mul(0, 2, 10); // S1 Y1 Z2^3 U2 S2 U1 q
331 rm(4); // Y1 S1 U2 S2 U1 q
332 rm(0); // S1 U2 S2 U1 q
333
334 cmp(0, 4); // c1 S1 U2 S2 U1 q
335 cmp(3, 7); // c2 c1 S1 U2 S2 U1 q
336 C.and(); // c2&c1 S1 U2 S2 U1 q
337 C.jumpi("double1"); // S1 U2 S2 U1 q
338
339
340 // Returns the double
341
342 // H = U2-U1 // Remove U2
343 C.sub(4, 8, 10); // H S1 U2 S2 U1 q
344 rm(4); // S1 H S2 U1 q
345
346 // // r = 2 * (S2-S1) // Remove S2
347 C.sub(4, 4, 8); // S1-S2 S1 H S2 U1 q
348 rm(6); // S1 H S1-S2 U1 q
349 C.add(4, 4, 8); // 2*(S1-S2) S1 H S1-S2 U1 q
350 rm(6); // S1 H r U1 q
351
352 // I = (2 * H)^2
353 C.add(2, 2, 8); // 2*H S1 H r U1 q
354 C.square(0, 10); // (2*H)^2 2*H S1 H r U1 q
355 rm(2); // I S1 H r U1 q
356
357 // V = U1 * I
358 mul(8, 0, 10); // V I S1 H r U1 q
359 rm(10); // I S1 H r V q
360
361 // J = H * I // Remove I
362 mul(4, 0, 10); // J I S1 H r V q
363 rm(2); // J S1 H r V q
364
365 // X3 = r^2 - J - 2 * V
366
367 // S1J2 = (S1*J)*2 // Remove S1
368 mul(2, 0, 10); // S1*J J S1 H r V q
369 rm(4); // J S1*J H r V q
370 add(2,2, 10); // (S1*J)*2 J S1*J H r V q
371 rm(4); // J S1J2 H r V q
372
373 // X3 = r^2 - J - 2 * V
374 square(6, 10); // r^2 J S1J2 H r V q
375 sub(0, 2, 12); // r^2-J r^2 J S1J2 H r V q
376 rm(2); // r^2-J J S1J2 H r V q
377 rm(2); // r^2-J S1J2 H r V q
378 add(8, 8, 10); // 2*V r^2-J S1J2 H r V q
379 sub(2, 0, 12); // r^2-J-2*V 2*V r^2-J S1J2 H r V q
380 rm(4); // 2*V X3 S1J2 H r V q
381 rm(0); // X3 S1J2 H r V q
382
383 // Y3 = r * (V-X3)-S1J2
384
385 sub(8, 0, 10); // V-X3 X3 S1J2 H r V q
386 rm(10); // X3 S1J2 H r V-X3 q
387 mul(6, 8, 10); // r*(V-X3) X3 S1J2 H r V-X3 q
388 rm(8); // X3 S1J2 H r*(V-X3) V-X3 q
389 rm(8); // S1J2 H r*(V-X3) X3 q
390 sub(4, 0, 8); // Y3 S1J2 H r*(V-X3) X3 q
391 rm(6); // S1J2 H Y3 X3 q
392 rm(0); // H Y3 X3 q
393
394 // Z3 = lastZ * H
395 loadZ3(); // lastZ3 H Y3 X3 q
396 mul(0, 2, 8); // Z3 lastZ3 H Y3 X3 q
397 rm(4); // lastZ3 Z3 Y3 X3 q
398 rm(0); // Z3 Y3 X3 q
399
400 C.swap(1);
401 C.swap(5);
402 C.swap(1);
403 C.swap(4); // X3 Y3 Z3 q
404
405 // returns the point in memory
406 C.label("returnP"); // X Y Z q
407 rm(0);
408 rm(0);
409 rm(0);
410 C.push(0);
411 C.push(1);
412 loadX();
413 loadY();
414 C.jump("endpadd");
415
416 C.label("double1"); // S1 U2 S2 U1 q
417 rm(0);
418 rm(0);
419 rm(0);
420 rm(0);
421 C.push(0);
422 C.push(1);
423 loadX();
424 loadY();
425 C.jump("double");
426
427 C.label("endpadd");
428 C.returnCall();
429
430 function loadX() {
431 C.push(savedP);
432 C.mload(); // p
433 C.push(32);
434 C.mul(); // P*32
435 C.push(VAR_POINTS+32);
436 C.add(); // P*32+32
437 C.dup(); // P*32+32 P*32+32
438 C.mload(); // im P*32+32
439 C.swap(1); // P*32+32 im
440 C.push(0x20); // 32 P*32+32 im
441 C.sub(); // P*32 im
442 C.mload(); // re im
443 }
444
445 function loadY() {
446 C.push(savedP);
447 C.mload(); // p
448 C.push(32);
449 C.mul(); // P*32
450 C.push(VAR_POINTS+32*3);
451 C.add(); // P*32+32
452 C.dup(); // P*32+32 P*32+32
453 C.mload(); // im P*32+32
454 C.swap(1); // P*32+32 im
455 C.push(0x20); // 32 P*32+32 im
456 C.sub(); // P*32 im
457 C.mload(); // re im
458 }
459
460 function loadZ3() {
461 C.push(savedZ3+32);
462 C.mload(); // p
463 C.push(savedZ3);
464 C.mload();
465 }
466
467 function saveZ3() {
468 C.push(savedZ3);
469 C.mstore();
470 C.push(savedZ3+32);
471 C.mstore();
472 }
473 }
474
475 function affine() { // X Y Z q
476 // If Z2=0 return 0
477 C.label("affine");
478 C.dup(4);
479 C.dup(5 + 1);
480 C.or();
481 C.jumpi("notZero"); // X Y Z q
482 rm(0);
483 rm(0);
484 C.push(0);
485 C.push(0);
486
487 C.jmp("endAffine");
488 C.label("notZero");
489
490 inverse2(4,6); // Z_inv X Y Z q
491 square(2, 8); // Z2_inv Z_inv X Y Z q
492 mul(0, 2, 10); // Z3_inv Z2_inv Z_inv X Y Z q
493 rm(4); // Z2_inv Z3_inv X Y Z q
494 C.push(1);
495 C.push(0); // 1 Z2_inv Z3_inv X Y Z q
496 rm(10); // Z2_inv Z3_inv X Y 1 q
497 mul(2, 6, 10); // YI Z2_inv Z3_inv X Y 1 q
498 rm(8); // Z2_inv Z3_inv X YI 1 q
499 mul(0, 4, 10); // XI Z2_inv Z3_inv X YI 1 q
500 rm(6); // Z2_inv Z3_inv XI YI 1 q
501 rm(0); // Z3_inv XI YI 1 q
502 rm(0); // XI YI 1 q
503 C.label("endAffine");
504 C.returnCall();
505 }
506
507 function inverse2(a, q) {
508 C.dup(q); // q
509 C.dup(q + 1); // q q
510 C.push(2); // 2 q q
511 C.sub(); // q-2 q
512 C.dup(q + 2); // q q-2 q
513 C.dup(q + 3); // q q q-2 q
514 C.dup(a + 4); // ar q q q-2 q
515 C.dup(a + 5); // ar ar q q q-2 q
516 C.mulmod(); // t0 q q-2 q
517
518 C.dup(q + 4); // q t0 q q-2 q
519 C.dup(a+1 + 5); // ai q t0 q q-2 q
520 C.dup(a+1 + 6); // ai ai q t0 q q-2 q
521 C.mulmod(); // t1 t0 q q-2 q
522
523 C.addmod(); // t2 q-2 q
524 C.expmod(); // t3
525
526 C.dup(q + 1); // q t3
527 C.dup(q + 2); // q q t3
528 C.dup(q + 3); // q q q t3
529 C.dup(1); // t3 q q q t3
530 C.sub(); // -t3 q q t3
531 C.dup(a+1 + 3); // ai -t3 q q t3
532 C.mulmod(); // ii q t3
533 C.swap(2); // t3 q ii
534 C.dup(a + 3); // ar t3 q ii
535 C.mulmod(); // ir ii
536 }
537
538 function storeVals() {
539 C.push(VAR_POINTS); // p
540 for (let i=0; i<NPOINTS; i++) {
541 const MP = G2.affine(G2.mulScalar(P, i));
542 for (let j=0; j<2; j++) {
543 for (let k=0; k<2; k++) {
544 C.push(toHex256(MP[j][k])); // MP[0][0] p
545 C.dup(1); // p MP[0][0] p
546 C.mstore(); // p
547 C.push(32); // 32 p
548 C.add(); // p+32
549 }
550 }
551 }
552 }
553
554}
555
556module.exports.abi = [
557 {
558 "constant": true,
559 "inputs": [
560 {
561 "name": "escalar",
562 "type": "uint256"
563 }
564 ],
565 "name": "mulexp",
566 "outputs": [
567 {
568 "name": "",
569 "type": "uint256"
570 },
571 {
572 "name": "",
573 "type": "uint256"
574 }
575 ],
576 "payable": false,
577 "stateMutability": "pure",
578 "type": "function"
579 }
580];
581
582module.exports.createCode = createCode;