echo/echo.c

   1 /* echo.c */
   2 /*
   3     This file is part of the ARM-Crypto-Lib.
   4     Copyright (C) 2006-2010  Daniel Otte (daniel.otte@rub.de)
   5
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   7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8     the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
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  10
  11     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14     GNU General Public License for more details.
  15
  16     You should have received a copy of the GNU General Public License
  17     along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20
  21 #include "echo.h"
  22 #include "gf256mul/gf256mul.h"
  23 #include "memxor/memxor.h"
  24 #include "aes_enc_round.h"
  25 #include <stdint.h>
  26 #include <string.h>
  27
  28 #ifdef DEBUG
  29 #undef DEBUG
  30 #endif
  31
  32 #define DEBUG 0
  33
  34 #if DEBUG
  35 #define DEBUG_DEPTH 2
  36 #include "cli.h"
  37 #endif
  38
  39
  40 #define INDEX(c,r) ((c)*16*4+(r)*16)
  41
  42 #define GF256MUL_1(a) (a)
  43 #define GF256MUL_2(a) (gf256mul(2, (a), 0x1b))
  44 #define GF256MUL_3(a) (gf256mul(3, (a), 0x1b))
  45
  46 static void mixcol(uint8_t* s){
  47         uint8_t t, tmp[4];
  48         tmp[0] = *(s+16*0);
  49         tmp[1] = *(s+16*1);
  50         tmp[2] = *(s+16*2);
  51         tmp[3] = *(s+16*3);
  52
  53         t = tmp[0] ^ tmp[1] ^ tmp[2] ^ tmp[3];
  54         *(s+16*0) =
  55                   GF256MUL_2(tmp[0]^tmp[1])
  56                 ^ tmp[0]
  57                 ^ t;
  58         *(s+16*1) =
  59                   GF256MUL_2(tmp[1]^tmp[2])
  60                 ^ tmp[1]
  61                 ^ t;
  62         *(s+16*2) =
  63                   GF256MUL_2(tmp[2]^tmp[3])
  64                 ^ tmp[2]
  65                 ^ t;
  66         *(s+16*3) =
  67                   GF256MUL_2(tmp[3]^tmp[0])
  68                 ^ tmp[3]
  69                 ^ t;
  70 }
  71
  72 #if DEBUG
  73 static void dump_state(void* s){
  74         uint8_t row, col;
  75         for(col=0; col<4; col++){
  76                 for(row=0; row<4; row++){
  77                         cli_putstr("\r\nrow ");
  78                         cli_putc('0'+row);
  79                         cli_putstr(", col ");
  80                         cli_putc('0'+col);
  81                         cli_putstr(": ");
  82                         cli_hexdump((uint8_t*)s+col*16*4+row*16, 4);
  83                         cli_putc(' ');
  84                         cli_hexdump((uint8_t*)s+col*16*4+row*16+ 4, 4);
  85                         cli_putc(' ');
  86                         cli_hexdump((uint8_t*)s+col*16*4+row*16+ 8, 4);
  87                         cli_putc(' ');
  88                         cli_hexdump((uint8_t*)s+col*16*4+row*16+12, 4);
  89                 }
  90         }
  91 }
  92 #endif
  93
  94 static void echo_compress(uint8_t* s, uint8_t iterations, uint64_t* c, void* salt){
  95         uint8_t i, j;
  96         uint8_t k[16];
  97 #if DEBUG
  98         uint8_t round=0;
  99 #endif
 100         memcpy(k, c, 8);
 101         memset(k+8, 0, 8);
 102         do{
 103                 /* BIG.SubWords */
 104 #if DEBUG
 105         cli_putstr("\r\n === ROUND ");
 106         cli_putc('0'+round);
 107         cli_putstr(" ===");
 108         if(round<DEBUG_DEPTH){
 109                 dump_state(s);
 110         }
 111 #endif
 112                 for(i=0; i<16; ++i){
 113                         aes_enc_round((aes_cipher_state_t*)(s+16*i), (aes_roundkey_t*)k);
 114                         aes_enc_round((aes_cipher_state_t*)(s+16*i), (aes_roundkey_t*)salt);
 115                         *((uint64_t*)(k)) += 1;
 116                 }
 117 #if DEBUG
 118                 if(round<DEBUG_DEPTH){
 119                         cli_putstr("\r\nAfter SubWords");
 120                         dump_state(s);
 121                 }
 122 #endif
 123                 /* BIG.ShiftRows */
 124                 uint8_t t[16];
 125                 /* "Row" 1 */
 126                 memcpy(t,             s+INDEX(0, 1), 16);
 127                 memcpy(s+INDEX(0, 1), s+INDEX(1, 1), 16);
 128                 memcpy(s+INDEX(1, 1), s+INDEX(2, 1), 16);
 129                 memcpy(s+INDEX(2, 1), s+INDEX(3, 1), 16);
 130                 memcpy(s+INDEX(3, 1), t,             16);
 131                 /* "Row" 2 */
 132                 memcpy(t,             s+INDEX(0, 2), 16);
 133                 memcpy(s+INDEX(0, 2), s+INDEX(2, 2), 16);
 134                 memcpy(s+INDEX(2, 2), t,             16);
 135                 memcpy(t,             s+INDEX(1, 2), 16);
 136                 memcpy(s+INDEX(1, 2), s+INDEX(3, 2), 16);
 137                 memcpy(s+INDEX(3, 2), t,             16);
 138                 /* "Row" 3 */
 139                 memcpy(t,             s+INDEX(0, 3), 16);
 140                 memcpy(s+INDEX(0, 3), s+INDEX(3, 3), 16);
 141                 memcpy(s+INDEX(3, 3), s+INDEX(2, 3), 16);
 142                 memcpy(s+INDEX(2, 3), s+INDEX(1, 3), 16);
 143                 memcpy(s+INDEX(1, 3), t,             16);
 144 #if DEBUG
 145                 if(round<DEBUG_DEPTH){
 146                         cli_putstr("\r\nAfter ShiftRows");
 147                         dump_state(s);
 148                 }
 149 #endif
 150                 /* BIG.MixColumns */
 151                 for(i=0; i<4; i+=1){
 152                         for(j=0; j<16; ++j){
 153                                 mixcol(s+i*64+j);
 154                         }
 155                 }
 156 #if DEBUG
 157                 if(round<DEBUG_DEPTH){
 158                         cli_putstr("\r\nAfter MixColumns");
 159                         dump_state(s);
 160                 }
 161                 round++;
 162 #endif
 163         }while(--iterations);
 164
 165 }
 166
 167 /******************************************************************************/
 168
 169 static void compress512(void* v, void* m, uint64_t* c, void* salt){
 170         uint8_t s[16*16];
 171         uint8_t i;
 172         memcpy(s, v, 16*4);           /* load v into state */
 173         memcpy(s+16*4, m, 16*12);     /* load m into state */
 174
 175         echo_compress(s, 8, c, salt);
 176
 177         /* BIG.Final */
 178         for(i=0; i<3; ++i){
 179                 memxor(v, (uint8_t*)m+4*16*i, 4*16);
 180         }
 181         for(i=0; i<4; ++i){
 182                 memxor(v, s+4*16*i, 4*16);
 183         }
 184 }
 185
 186 static void compress1024(void* v, void* m, uint64_t* c, void* salt){
 187         uint8_t s[16*16];
 188         memcpy(s, v, 16*8);           /* load v into state */
 189         memcpy(s+16*8, m, 16*8);      /* load m into state */
 190
 191         echo_compress(s, 10, c, salt);
 192
 193         /* BIG.Final */
 194         memxor(v, m, 16*8);
 195         memxor(v, s, 16*8);
 196         memxor(v, s+16*8, 16*8);
 197 }
 198
 199 /******************************************************************************/
 200
 201 void echo_small_nextBlock(echo_small_ctx_t* ctx, void* block){
 202         ctx->counter += ECHO_SMALL_BLOCKSIZE;
 203         compress512(ctx->v, block, &(ctx->counter), ctx->salt);
 204 }
 205
 206 void echo_small_lastBlock(echo_small_ctx_t* ctx, void* block, uint16_t length_b){
 207         while(length_b>=ECHO_SMALL_BLOCKSIZE){
 208                 echo_small_nextBlock(ctx, block);
 209                 block = (uint8_t*)block + ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B;
 210                 length_b -= ECHO_SMALL_BLOCKSIZE;
 211         }
 212         uint8_t buffer[ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B];
 213         uint64_t total_len;
 214         memset(buffer, 0, ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B);
 215         memcpy(buffer, block, (length_b+7)/8);
 216         buffer[length_b/8] |= 0x80 >> (length_b&7);
 217         total_len = (ctx->counter += length_b);
 218         if(length_b>=ECHO_SMALL_BLOCKSIZE-144){
 219                 compress512(ctx->v, buffer, &total_len, ctx->salt);
 220                 memset(buffer, 0, ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B);
 221                 ctx->counter = 0;
 222         }
 223         if(length_b==0){
 224                 ctx->counter = 0;
 225         }
 226         memcpy(buffer+ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B-18, &(ctx->id), 2);
 227         memcpy(buffer+ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B-16, &total_len, 8);
 228         compress512(ctx->v, buffer, &(ctx->counter), ctx->salt);
 229 }
 230
 231 /******************************************************************************/
 232
 233 void echo_large_nextBlock(echo_large_ctx_t* ctx, void* block){
 234         ctx->counter += ECHO_LARGE_BLOCKSIZE;
 235         compress1024(ctx->v, block, &(ctx->counter), ctx->salt);
 236 }
 237
 238 void echo_large_lastBlock(echo_large_ctx_t* ctx, void* block, uint16_t length_b){
 239         while(length_b>=ECHO_LARGE_BLOCKSIZE){
 240                 echo_large_nextBlock(ctx, block);
 241                 block = (uint8_t*)block + ECHO_LARGE_BLOCKSIZE_B;
 242                 length_b -= ECHO_LARGE_BLOCKSIZE;
 243         }
 244         uint8_t buffer[ECHO_LARGE_BLOCKSIZE_B];
 245         uint64_t total_len;
 246         memset(buffer, 0, ECHO_LARGE_BLOCKSIZE_B);
 247         memcpy(buffer, block, (length_b+7)/8);
 248         buffer[length_b/8] |= 0x80 >> (length_b&7);
 249         total_len = (ctx->counter += length_b);
 250         if(length_b>=ECHO_LARGE_BLOCKSIZE-144){
 251                 compress1024(ctx->v, buffer, &total_len, ctx->salt);
 252                 memset(buffer, 0, ECHO_LARGE_BLOCKSIZE_B);
 253                 ctx->counter = 0;
 254         }
 255         if(length_b==0){
 256                 ctx->counter = 0;
 257         }
 258         memcpy(buffer+ECHO_LARGE_BLOCKSIZE_B-18, &(ctx->id), 2);
 259         memcpy(buffer+ECHO_LARGE_BLOCKSIZE_B-16, &total_len, 8);
 260         compress1024(ctx->v, buffer, &(ctx->counter), ctx->salt);
 261 }
 262 /******************************************************************************/
 263
 264 void echo_ctx2hash(void* dest, uint16_t length_b, echo_small_ctx_t* ctx){
 265         memcpy(dest, ctx->v, (length_b+7)/8);
 266 }
 267
 268 void echo224_ctx2hash(void* dest, echo_small_ctx_t* ctx){
 269         memcpy(dest, ctx->v, 224/8);
 270 }
 271
 272 void echo256_ctx2hash(void* dest, echo_small_ctx_t* ctx){
 273         memcpy(dest, ctx->v, 256/8);
 274 }
 275
 276 /******************************************************************************/
 277
 278 void echo384_ctx2hash(void* dest, echo_large_ctx_t* ctx){
 279         memcpy(dest, ctx->v, 384/8);
 280 }
 281
 282 void echo512_ctx2hash(void* dest, echo_large_ctx_t* ctx){
 283         memcpy(dest, ctx->v, 512/8);
 284 }
 285
 286 /******************************************************************************/
 287
 288 void echo224_init(echo_small_ctx_t* ctx){
 289         memset(ctx->v, 0, 4*16);
 290         ctx->counter = 0;
 291         memset(ctx->salt, 0, 16);
 292         ctx->id = 0x00E0;
 293         ctx->v[0+16*0] = 0xE0;
 294         ctx->v[0+16*1] = 0xE0;
 295         ctx->v[0+16*2] = 0xE0;
 296         ctx->v[0+16*3] = 0xE0;
 297 }
 298
 299 void echo256_init(echo_small_ctx_t* ctx){
 300         memset(ctx->v, 0, 4*16);
 301         ctx->counter = 0;
 302         memset(ctx->salt, 0, 16);
 303         ctx->id = 0x0100;
 304         ctx->v[1+16*0] = 0x01;
 305         ctx->v[1+16*1] = 0x01;
 306         ctx->v[1+16*2] = 0x01;
 307         ctx->v[1+16*3] = 0x01;
 308 }
 309
 310 /******************************************************************************/
 311
 312 void echo384_init(echo_large_ctx_t* ctx){
 313         uint8_t i;
 314         memset(ctx->v, 0, 8*16);
 315         ctx->counter = 0;
 316         memset(ctx->salt, 0, 16);
 317         ctx->id = 0x0180;
 318         for(i=0; i<8; ++i){
 319                 ctx->v[0+16*i] = 0x80;
 320                 ctx->v[1+16*i] = 0x01;
 321         }
 322 }
 323
 324 void echo512_init(echo_large_ctx_t* ctx){
 325         uint8_t i;
 326         memset(ctx->v, 0, 8*16);
 327         ctx->counter = 0;
 328         memset(ctx->salt, 0, 16);
 329         ctx->id = 0x0200;
 330         for(i=0; i<8; ++i){
 331                 ctx->v[1+16*i] = 0x02;
 332         }
 333 }
 334
 335 /******************************************************************************/