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Rust
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#![allow(dead_code)]
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use num_bigint::BigInt;
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use num_traits::ToPrimitive;
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use num_traits::FromPrimitive;
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use pyo3::exceptions::PyException;
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use pyo3::exceptions::PyValueError;
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use pyo3::prelude::*;
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/// works, but is forbidden for class
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pub fn calc_exp_in_field_lib(
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base: BigInt,
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exp: BigInt,
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field: BigInt) -> BigInt {
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base.modpow(&exp, &field)
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}
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/**
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* modular exponentiation algorithm with big numbers.
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*
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* Umwandlung des Exponenten k in die zugehörige Binärdarstellung.
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* Ersetzen jeder 0 durch Q und jeder 1 durch QM.
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* Nun wird Q als Anweisung zum Quadrieren und M als Anweisung zum Multiplizieren aufgefasst.
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* Somit bildet die resultierende Zeichenkette von links nach rechts gelesen eine Vorschrift zur Berechnung von x k .
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* Man beginne mit 1, quadriere für jedes gelesene Q das bisherige Zwischenergebnis und
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* multipliziere es für jedes gelesene M mit x .
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*/
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pub fn modular_exponentiation(
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base: BigInt,
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orig_exp: BigInt,
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field: BigInt) -> BigInt {
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let binary_repr = orig_exp.to_bytes_be();
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let instructions: Vec<bool> = bytes_to_bools(&binary_repr.1);
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let mut exp = BigInt::from(1);
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for instr in instructions {
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if instr {
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// square
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exp = (exp.pow(2) * &base) % &field;
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}
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else {
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// square and multiply
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exp = exp.pow(2) % &field;
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}
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}
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return exp;
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}
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#[pyfunction]
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pub fn py_modular_exponentiation(
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base: i128,
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orig_exp: i128,
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field: i128) -> PyResult<u128> {
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let big_res = modular_exponentiation(
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BigInt::from(base),
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BigInt::from(orig_exp),
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BigInt::from(field)
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);
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let res = big_res.to_u128();
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match res {
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Some(v) => {
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return Ok(v);
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}
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None => {
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return Err(PyValueError::new_err("result is too big!"));
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}
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}
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}
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// Vec<u8> to Vec<bool> ( binary representation interpreted otherwise )
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fn bytes_to_bools(bytes: &Vec<u8>) -> Vec<bool> {
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let mut result: Vec<bool> = Vec::new();
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for byte in bytes {
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for c in format!("{:b}", byte).chars() {
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result.push(c == '1');
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}
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}
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result
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}
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fn dump_bin(bytes: &Vec<u8>) {
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for byte in bytes.iter() {
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println!("{:#08b}\t| {:#02x}", byte, byte);
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}
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print!("0b");
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for byte in bytes.iter() {
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print!("{:08b}", byte);
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}
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println!();
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}
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