miracl实现ecdsa_MIRACL用户手册(译)

MIRACL是一个用于高效实现椭圆曲线密码算法的库。其中，ecdsa_MIRACL是基于椭圆曲线的数字签名算法ECDSA的实现。本文将介绍如何使用MIRACL库来实现ECDSA算法。

1. 安装MIRACL

首先，你需要下载MIRACL库并进行安装。具体的安装方法可以参考MIRACL的官方文档。

2. 定义椭圆曲线参数

在实现ECDSA算法之前，需要定义椭圆曲线的参数。这包括椭圆曲线的参数a、b、p、G和n。其中，a和b是椭圆曲线的参数，p是椭圆曲线上的素数，G是椭圆曲线上的基点，n是G的阶。这些参数需要根据实际情况进行定义。

例如，下面是一个椭圆曲线参数的定义示例：

char *modulus="FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEFFFFAC73";
char *curve_a="0";
char *curve_b="7";
char *base_x="55066263022277343669578718895168534326250603453777594175500187360389116729240";
char *base_y="32670510020758816978083085130507043184471273380659243275938904335757337482424";
char *order="FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEBAEDCE6AF48A03BBFD25E8CD0364141";

3. 初始化MIRACL库

在使用MIRACL库之前，需要先进行初始化操作。具体的初始化方法包括：

#include <miracl.h>

miracl *mip = mirsys(10000, 10);
mip->IOBASE = 16;

其中，第一行代码初始化了MIRACL库，并设置了最大数位数为10000，基数为10。第二行代码将进制设置为16进制。

4. 定义ECDSA密钥

在ECDSA算法中，需要使用公钥和私钥。其中，公钥由椭圆曲线上的点Q和椭圆曲线的参数组成，私钥是一个随机数d。下面是一个ECDSA密钥的定义示例：

char *private_key="6B2F40DD433D3AA2B7B9C5C8D7E5CA5E6F0F7BCA5B8B696F4A1A2E13B9B5E9A7";
big d = mirvar(0);
cinstr(d, private_key);

epoint *Q = epoint_init();
epoint_set(ECPx, ECPy, 0, Q);//ECPx和ECPy是椭圆曲线上的点

其中，第一行代码定义了私钥d。第二行代码将私钥转换为大整数类型。第三行代码初始化了公钥点Q。第四行代码将椭圆曲线上的点设置为公钥点。

5. 签名

在使用ECDSA算法进行签名之前，需要先计算消息的哈希值。这里使用SHA-256算法来计算哈希值。具体的计算方法可以参考MIRACL的官方文档。

#include <miracl.h>
#include <stdlib.h>

sha256 sh;
char *msg = "hello world";
unsigned char hash[32];

shs256_init(&sh);
shs256_process(&sh, msg, strlen(msg));
shs256_hash(&sh, hash);

接下来，使用私钥进行签名：

big k = mirvar(0);
big r = mirvar(0);
big s = mirvar(0);
epoint *K = epoint_init();

do {
    bigrand(order, k);
    ecurve_mult(k, NULL, K, mip);
    x(K, r);
    divide(r, order, order);
} while (size(r) == 0);

power(d, 1, order, s);
mad(s, r, k, order, order, s);

printf("Signature:\n");
otnum(r, stdout);
otnum(s, stdout);

其中，第一行代码定义了随机数k、签名中的r和s值。第二行代码初始化了随机点K。第四到第七行代码生成k，并计算随机点K和r值。第九到第十三行代码计算s值，并输出结果。

6. 验证签名

使用公钥来验证签名的有效性：

big w = mirvar(0);
big u1 = mirvar(0);
big u2 = mirvar(0);
epoint *P1 = epoint_init();
epoint *P2 = epoint_init();

cinstr(w, "1");
powmod(w, order, p, w);

divide(hash, w, order, order);
mad(s, hash, order, order, order, u1);
mad(r, hash, order, order, order, u2);

ecurve_mult2(u1, Q, u2, G, P1);
x(P1, w);
divide(w, order, order);

if (mr_compare(r, w) == 0)
    printf("Signature is valid!\n");
else
    printf("Signature is invalid!\n");

其中，第一行代码定义了常数w，用于计算u1和u2。第二到第三行代码定义了临时变量P1和P2。第五到第七行代码计算u1和u2的值。第九到第十二行代码计算椭圆曲线上的点P1的坐标。最后，判断签名是否有效，并输出结果。

至此，本文介绍了如何使用MIRACL库来实现ECDSA算法。在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和优化。