UBUNTU安装MIRACL，测试时间

文章目录

• • 概要
  • 整体架构流程
  • 技术名词解释
  • 技术细节
  • 小结

Miracl是什么

MIRACL(Multiprecision Integer and Rational Arithmetic C/c++ Library)是一套由Shamus Software Ltd.所开发的一套关于大数运算函数库，用来设计与大数运算相关的密码学之应用，包含了RSA 公开密码学、Diffie-Hellman密钥交换(Key Exchange)、AES、DSA数字签名，还包含了较新的椭圆曲线密码学(Elliptic Curve Cryptography)等等。

安装流程

• github下载软件包
• 本地生成静态库lib文件
• 函数中即可调用

步骤一：

项目仓库：GitHub - miracl/MIRACL: MIRACL Cryptographic SDK: Multiprecision Integer and Rational Arithmetic Cryptographic Library is a C software library that is widely regarded by developers as the gold standard open source SDK for elliptic curve cryptography (ECC).

注意：下载ZIP，而不是直接clone下来

​

步骤二：

新建文件夹，把下载文件移动到新建文件夹下，命令行进入该文件夹执行命令：

unzip -j -aa -L MIRACL-master.zip

执行命令后出现上图，再次输入（注意是大写的，我之前小写n一直不行）：N
解压已经完毕，所有文件都解压在同一目录下。

步骤三：

mac和linux64均可以使用此命令生成C的静态库

bash linux64

如果是32位，则用

bash linux32

如果想要cpp的可以使用

bash linux64_cpp

步骤四：

测试，执行下列命令

./pk-demo

成功会出现下图：

使用1

我这里用的是C语言，参考了LINUX下编译并使用MIRACL密码库

1、 源码编译完后的必需的文件是两个头文件miracl.h和mirdef.h以及编译后的静态函数库miracl.a，需要在自己写的C程序中使用。

2、 输入如下代码，命名为main.c

#include "miracl.h"

void main()
{
big a, b, c;
miracl *mip = mirsys(5000, 16);
a=mirvar(8);
b=mirvar(7);
c=mirvar(0);
add(a, b, c);
cotnum(c, stdout);
}

将miracl.a, miracl.h, mirdef.h拷贝到与main.c所在目录（很关键）

3、 gcc编译并输出main执行程序

gcc main.c miracl.a -o main
./main

使用2

我这里测试了ECC,p,q为160bit下的点加、点乘等操作时间，编写ectime.c

#include "miracl.h"
#include <stdio.h>
#include <time.h>

// 最小时间和最小迭代次数
#define MIN_TIME 10.0
#define MIN_ITERS 20 

big p;  // 定义全局变量 p，表示曲线的模数

// 测试点加法时间
void test_point_addition() {
    clock_t start;
    double elapsed;
    int iterations = 0;

    big x = mirvar(0);
    big y = mirvar(0);

    epoint *P = epoint_init();  // 初始化点
    epoint *Q = epoint_init();

    // 生成随机点 P 和 Q
    bigrand(p, x);
    bigrand(p, y);
    epoint_set(x, y, 0, P);

    bigrand(p, x);
    bigrand(p, y);
    epoint_set(x, y, 0, Q);

    // 测量点加法时间
    start = clock();
    do {
        ecurve_add(P, Q);  // P + Q
        iterations++;
        elapsed = (double)(clock() - start) / CLOCKS_PER_SEC;
    } while (elapsed < MIN_TIME || iterations < MIN_ITERS);

    elapsed = 1000000.0 * elapsed / iterations;  // 平均时间（毫秒）
    printf("Point Addition - %d iterations, %8.2lf µs per iteration\n", iterations, elapsed);
}

// 测试点乘法时间
void test_point_multiplication() {
    clock_t start;
    double elapsed;
    int iterations = 0;

    big k = mirvar(0);
    big x = mirvar(0);
    big y = mirvar(0);

    epoint *P = epoint_init();  // 初始化点

    // 生成随机点 P
    bigrand(p, x);
    bigrand(p, y);
    epoint_set(x, y, 0, P);

    // 测量点乘法时间
    start = clock();
    do {
        bigrand(p, k);  // 生成随机标量 k
        ecurve_mult(k, P, P);  // k * P
        iterations++;
        elapsed = (double)(clock() - start) / CLOCKS_PER_SEC;
    } while (elapsed < MIN_TIME || iterations < MIN_ITERS);

    elapsed = 1000000.0 * elapsed / iterations;  // 平均时间（毫秒）
    printf("Point Multiplication - %d iterations, %8.2lf µs per iteration\n", iterations, elapsed);
}

void calculate_power_of_two(int l, big result) {
    zero(result);           // 初始化为 0
    convert(1, result);     // 设置 result = 1
    expint(2, l, result);   // 计算 2^l
}

// 测试小标量点乘法时间
void test_small_scalar_multiplication(int l) {
    clock_t start;
    double elapsed;
    int iterations = 0;

    big k = mirvar(0);
    big x = mirvar(0);
    big y = mirvar(0);
    big upper_bound = mirvar(0);

    epoint *P = epoint_init();  // 初始化点

    // 生成随机点 P
    bigrand(p, x);
    bigrand(p, y);
    epoint_set(x, y, 0, P);

    // 计算 2^l
    calculate_power_of_two(l, upper_bound);

    // 测量小标量点乘法时间
    start = clock();
    do {
        bigrand(upper_bound, k);  // 生成范围内的随机标量 k
        ecurve_mult(k, P, P);     // k * P
        iterations++;
        elapsed = (double)(clock() - start) / CLOCKS_PER_SEC;
    } while (elapsed < MIN_TIME || iterations < MIN_ITERS);

    elapsed = 1000000.0 * elapsed / iterations;  // 平均时间（微秒）
    printf("Small Scalar Multiplication (k ∈ [1, 2^%d]) - %d iterations, %8.2lf µs per iteration\n", l, iterations, elapsed);
}

// 测试单向哈希时间
void test_oneway_hash() {
    clock_t start;
    double elapsed;
    int iterations = 0;

    char data[] = "test message";
    sha256 sh;
    char hash_output[32];  // 256-bit 哈希输出

    // 测试单向哈希时间
    start = clock();
    do {
        shs256_init(&sh);
        for (size_t i = 0; i < sizeof(data) - 1; i++) {
            shs256_process(&sh, data[i]);  // 逐字节处理
        }
        shs256_hash(&sh, hash_output);  // 完成哈希计算
        iterations++;
        elapsed = (double)(clock() - start) / CLOCKS_PER_SEC;
    } while (elapsed < MIN_TIME || iterations < MIN_ITERS);

    elapsed = 1000000.0 * elapsed / iterations;  // 平均时间（毫秒）
    printf("One-Way Hash - %d iterations, %8.2lf µs per iteration\n", iterations, elapsed);
}

// 测试 MapToPoint 哈希时间
void test_map_to_point() {
    clock_t start;
    double elapsed;
    int iterations = 0;

    big x = mirvar(0);
    epoint *P = epoint_init();

    // 测试 MapToPoint 时间
    start = clock();
    do {
        bigrand(p, x);  // 随机生成输入值
        epoint_set(x, x, 0, P);  // 将输入值映射到椭圆曲线点
        iterations++;
        elapsed = (double)(clock() - start) / CLOCKS_PER_SEC;
    } while (elapsed < MIN_TIME || iterations < MIN_ITERS);

    elapsed = 1000000.0 * elapsed / iterations;  // 平均时间（毫秒）
    printf("MapToPoint Hash - %d iterations, %8.2lf µs per iteration\n", iterations, elapsed);
}

int main() {
    miracl *mip = mirsys(5000, 10);  // 初始化 MIRACL 环境
    mip->IOBASE = 16;

    big a = mirvar(0);  // 椭圆曲线参数 a
    big b = mirvar(0);  // 椭圆曲线参数 b

    // 初始化椭圆曲线参数
    p = mirvar(0);  // p 作为全局变量使用
    cinstr(p, "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEFFFFAC73");  // secp160r1 的 p
    cinstr(a, "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEFFFFAC70");  // secp160r1 的 a
    cinstr(b, "B4E134D3FB59EB8BAB57274904664D5AF50388BA");  // secp160r1 的 b

    ecurve_init(a, b, p, MR_PROJECTIVE);  // 初始化椭圆曲线

    // 测试点加法、点乘、单向哈希和 MapToPoint
    test_point_addition();
    test_point_multiplication();
    test_small_scalar_multiplication(20);  // 测试 l=20 的小标量点乘
    test_oneway_hash();
    test_map_to_point();

    return 0;
}

结果如下：

小结

我之前没有使用经验，如果测试方法有问题，希望友友们评论告诉我其他测试方法~