]> git.immae.eu Git - perso/Immae/Projets/Cryptomonnaies/BIP39.git/blobdiff - src/js/entropy.js
Card entropy calculation bugfix
[perso/Immae/Projets/Cryptomonnaies/BIP39.git] / src / js / entropy.js
index c28620adcf115f2961f51b715d5b144a6a42fe0b..8a0c799f549ed4d2ef8b6b75e41592c0a0ef7f8f 100644 (file)
@@ -7,6 +7,7 @@
  * dice 6 [1-6]
  * decimal [0-9]
  * hexadecimal [0-9A-F]
+ * card [A2-9TJQK][CDHS]
  *
  * Automatically uses lowest entropy to avoid issues such as interpretting 0101
  * as hexadecimal which would be 16 bits when really it's only 4 bits of binary
@@ -15,6 +16,8 @@
 
 window.Entropy = new (function() {
 
+    var TWO = new BigInteger(2);
+
     // matchers returns an array of the matched events for each type of entropy.
     // eg
     // matchers.binary("010") returns ["0", "1", "0"]
@@ -117,6 +120,98 @@ window.Entropy = new (function() {
         while (entropyBin.length < expectedBits) {
             entropyBin = "0" + entropyBin;
         }
+        // Assume cards are NOT replaced.
+        // Additional entropy decreases as more cards are used. This means
+        // total possible entropy is measured using n!, not base^n.
+        // eg the second last card can be only one of two, not one of fifty two
+        // so the added entropy for that card is only one bit at most
+        if (base.asInt == 52) {
+            var totalDecks = Math.ceil(base.parts.length / 52);
+            var totalCards = totalDecks * 52;
+            var totalCombos = factorial(52).pow(totalDecks);
+            var totalRemainingCards = totalCards - base.parts.length;
+            var remainingDecks = Math.floor(totalRemainingCards / 52);
+            var remainingCards = totalRemainingCards % 52;
+            var remainingCombos = factorial(52).pow(remainingDecks).multiply(factorial(remainingCards));
+            var currentCombos = totalCombos.divide(remainingCombos);
+            var numberOfBits = Math.log2(currentCombos);
+            var maxWithoutReplace = BigInteger.pow(2, numberOfBits);
+            // Use a bunch of sorted decks to measure entropy from, populated
+            // as needed.
+            var sortedDecks = [];
+            // Initialize the final entropy value for these cards
+            var entropyInt = BigInteger.ZERO;
+            // Track how many instances of each card have been used, and thus
+            // how many decks are in use.
+            var cardCounts = {};
+            // Track the total bits of entropy that remain, which diminishes as
+            // each card is drawn.
+            var totalBitsLeft = numberOfBits;
+            // Work out entropy contribution of each card drawn
+            for (var i=0; i<base.parts.length; i++) {
+                // Get the card that was drawn
+                var cardLower = base.parts[i];
+                var card = cardLower.toUpperCase();
+                // Initialize the deck for this card if needed, to track how
+                // much entropy it adds.
+                if (!(card in cardCounts)) {
+                    cardCounts[card] = 0;
+                }
+                // Get the deck this card is from
+                var deckIndex = cardCounts[card];
+                while (deckIndex > sortedDecks.length-1) {
+                    sortedDecks.push(getSortedDeck());
+                }
+                // See how many bits this card contributes (depends on how many
+                // are left in the deck it's from)
+                var deckForCard = sortedDecks[deckIndex];
+                var cardsLeftInDeck = deckForCard.length;
+                var additionalBits = Math.log2(cardsLeftInDeck);
+                // Work out the min and max value for this card
+                var nextTotalBitsLeft = totalBitsLeft - additionalBits;
+                var minPossibleNewEntropy = TWO.pow(nextTotalBitsLeft).subtract(1);
+                var maxPossibleNewEntropy = TWO.pow(totalBitsLeft).subtract(1);
+                var diff = maxPossibleNewEntropy.subtract(minPossibleNewEntropy);
+                // BigInteger aggresively floors numbers which greatly affects
+                // the small numbers. In that case, use native Math library
+                var useBigInt = totalBitsLeft >= 32;
+                if (!useBigInt) {
+                    minPossibleNewEntropy = Math.round(Math.pow(2, nextTotalBitsLeft)-1);
+                    maxPossibleNewEntropy = Math.round(Math.pow(2, totalBitsLeft)-1);
+                    diff = maxPossibleNewEntropy - minPossibleNewEntropy;
+                }
+                // Scale the value between possible min and max depending on
+                // this card value
+                var thisCardIndex = deckForCard.indexOf(card);
+                var toAdd = BigInteger.ZERO;
+                if (cardsLeftInDeck > 1) {
+                    if (useBigInt) {
+                        toAdd = diff.multiply(thisCardIndex)
+                            .divide(deckForCard.length - 1)
+                            .add(minPossibleNewEntropy);
+                    }
+                    else {
+                        var ratio = thisCardIndex / (deckForCard.length -1);
+                        var f = diff * ratio;
+                        toAdd = new BigInteger(f).add(minPossibleNewEntropy);
+                    }
+                }
+                // Add this card entropy to existing entropy
+                entropyInt = entropyInt.add(toAdd);
+                // Remove this card from the deck it comes from
+                deckForCard.splice(thisCardIndex,1);
+                // Ensure the next insance of this card uses the next deck
+                cardCounts[card] = cardCounts[card] + 1;
+                // Next card drawn has less total remaining bits to work with
+                totalBitsLeft = nextTotalBitsLeft;
+            }
+            // Convert to binary
+            var entropyBin = entropyInt.toString(2);
+            var numberOfBitsInt = Math.floor(numberOfBits);
+            while (entropyBin.length < numberOfBitsInt) {
+                entropyBin = "0" + entropyBin;
+            }
+        }
         // Supply a 'filtered' entropy string for display purposes
         var entropyClean = base.parts.join("");
         var entropyHtml = base.parts.join("");
@@ -132,6 +227,7 @@ window.Entropy = new (function() {
             entropyHtml = entropyHtml.replace(/H/g, "<span class='card-suit heart'>\u2665</span>");
             entropyHtml = entropyHtml.replace(/S/g, "<span class='card-suit spade'>\u2660</span>");
         }
+        // Return the result
         var e = {
             binaryStr: entropyBin,
             cleanStr: entropyClean,
@@ -141,6 +237,18 @@ window.Entropy = new (function() {
         return e;
     }
 
+    function getSortedDeck() {
+        var s = [];
+        var suits = "CDHS";
+        var values = "A23456789TJQK";
+        for (var i=0; i<suits.length; i++) {
+            for (var j=0; j<values.length; j++) {
+                s.push(values[j]+suits[i]);
+            }
+        }
+        return s;
+    }
+
     function getBase(str) {
         // Need to get the lowest base for the supplied entropy.
         // This prevents interpreting, say, dice rolls as hexadecimal.
@@ -221,4 +329,16 @@ window.Entropy = new (function() {
         return BigInteger.log(x) / BigInteger.log(2);
     };
 
+    // Depends on BigInteger
+    function factorial(n) {
+        if (n == 0) {
+            return 1;
+        }
+        f = BigInteger.ONE;
+        for (var i=1; i<=n; i++) {
+            f = f.multiply(new BigInteger(i));
+        }
+        return f;
+    }
+
 })();