PBC 库使用总结

常用函数解析

先总结下常用函数，更多函数介绍，请移步参考资料中的使用手册。

//声明变量
pairing_t pairing;//声明一个对
element_t;//声明元素类型的变量

//初始化
pairing_init_inp_str(pairing,stdin);//以标准输入的形式，初始化配对类型变量
element_init_Zr(element_t e,pairing);//注意Z大写，将变量初始化为Zr中的元素
element_init_G1(element_t e,pairing);//初始化G1上的元素
elemrnt_init_G2(element_t e,pairing);
element_init_GT(element_t e,pairing);

//随机数选取
element_random(element_t e);//选择随机数
element_from_hash(element_t e, void *data, int len);//用来模拟特殊的hash函数，将hash值映射到群中。第一个参数为输出值，第二个为hash值，最后一个为hash的长度（字节）

//运算函数
element_add(element_t n, element_t a, element_t b);//加法,n=a+b
element_mul(element_t n, element_t a, element_t b);//乘法,n=a*b
element_mul_zn(element_t c, element_t a, element_t z);//域中的乘法运算，第三个参数必须为整数环zn中的元素。c=z*a,顺序不能改变
element_pow_zn(element_t x, element_t a, element_t n);//指数,x=a^n
element_pow2_zn(element_t x, element_t a1, element_t n1,element_t a2, element_t n2)//x=(a1^n)*(a2^n2),比分两次指数运算速度快
element_square(element_t n, element_t a);//平方,n=a^2
element_neg(element_t n, element_t a);//n=-a
element_invert();//取逆运算
element_pairing(element_t out, element_t in1, element_t in2);//对运算,e=(in1,in2)
pairing_apply(element_t out, element_t in1, element_t in2,pairing_t pairing);//对运算,不太清楚与上个函数的区别，计算结果没有取别

//其他函数
element_cmp();//比较，相等返回0，不等返回1
element_length_in_bytes();//返回变量的字节数
element_printf();//输出
pbc_get_time();//获取当前的系统时间，也可以用get_time()
element_clear();//释放变量内存
pairing_clear();//释放对内存

重点及易错点

• 函数的输出参数通常在输入参数之前

• 注意乘法运算的顺序，不能改变

• 同一个变量在一次函数调用中既可以作输入也可以作输出。例如求逆函数 element_invert(t,t)->t=1/t

• 变量使用前必须初始化，当不再使用时，必须释放资源。使用element_clean()或pairing_clean()函数

• 整数环中元素之间运算，结果还是整数环变量，整数环元素与群运算，结果为群变量。有点拗口，举个例子

  element_t s,a,y,p,p_pub;//声明变量
  
  element_init_Zr(s);//初始化为zr中元素
  element_init_Zr(a);
  element_init_Zr(y);
  element_init_G1(p);//初始化为群G1上的元素
  init_init_G1(p_pub);
  
  element_random(s);//选取随机数
  element_random(a);
  element_random(p);
  
  element_mul_zn(p_pub,p,s);//p_pub=s*p，注意参数位置，不能颠倒
  element_mul_zn(y,a,s);//y=s*a

  例子中a,s,y为整数环 $Zr$ 中的元素，p为群上元素。$p{pub}=sp$ , $p_{pub}$ 也为群上元素。$y=sa$ , y为整数环 $Z_r$ 中的元素。群上元素其实就是椭圆曲线坐标，可以把整数环中元素当成整数，群上元素看成坐标，这样很容易就理解了。

  获取系统当前时间可以使用两个函数，get_time() 在 VC++ 6.0 中使用，Visual Studio 2012使用pbc_get_time() . 关于Visual Studio 2012的配置，参考我以前博客 win10下使用MINGW编译PBC库 如果使用cpp，可能会出现链接错误。因为有些库函数是用c语法编写，所以要更改部分函数，具体见 error LNK2019: 无法解析的外部符号之分析

  在获取程序运行时间时，库给出的函数总是不精确，找了很长时间也没找到原因。最终利用for循环运行500次，求平均，最终算是得到较为稳定的时间差。

参考资料

PBC library manual