adding salsa20
[arm-crypto-lib.git] / salsa20 / salsa20.c
1 /* salsa20.c */
2 /*
3     This file is part of the AVR-Crypto-Lib.
4     Copyright (C) 2006-2011 Daniel Otte (daniel.otte@rub.de)
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7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
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10
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12     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
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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 #include <stdint.h>
21 #include <string.h>
22 #include "salsa20.h"
23
24
25 #define ROTL32(a,n) (((a)<<(n))|((a)>>(32-(n))))
26
27 static
28 void quaterround(uint32_t* a, uint32_t* b, uint32_t* c, uint32_t* d){
29         *b ^= ROTL32(*a + *d,  7);
30         *c ^= ROTL32(*b + *a,  9);
31         *d ^= ROTL32(*c + *b, 13);
32         *a ^= ROTL32(*d + *c, 18);
33 }
34
35 static
36 void rowround(uint32_t* a){
37         quaterround(a+ 0, a+ 1, a+ 2, a+ 3);
38         quaterround(a+ 5, a+ 6, a+ 7, a+ 4);
39         quaterround(a+10, a+11, a+ 8, a+ 9);
40         quaterround(a+15, a+12, a+13, a+14);
41 }
42
43 static
44 void columnround(uint32_t* a){
45         quaterround(a+ 0, a+ 4, a+ 8, a+12);
46         quaterround(a+ 5, a+ 9, a+13, a+ 1);
47         quaterround(a+10, a+14, a+ 2, a+ 6);
48         quaterround(a+15, a+ 3, a+ 7, a+11);
49 }
50
51 static
52 void doubleround(uint32_t* a){
53         columnround(a);
54         rowround(a);
55
56 }
57
58
59 void salsa20_hash(uint32_t* a){
60         uint8_t i;
61         uint32_t b[16];
62         memcpy(b, a, 64);
63         for(i=0; i<10; ++i){
64                 doubleround(a);
65         }
66         for(i=0; i<16; ++i){
67                 a[i] += b[i];
68         }
69 }
70
71 uint8_t sigma[] = {'e','x','p','a','n','d',' ','3','2','-','b','y','t','e',' ','k'};
72 uint8_t theta[] = {'e','x','p','a','n','d',' ','1','6','-','b','y','t','e',' ','k'};
73
74 void salsa_k32(uint32_t* dest, const uint32_t* k, const uint32_t* n){
75         memcpy(dest+ 0, sigma+ 0, 4);
76         memcpy(dest+ 4, k+ 0, 16);
77         memcpy(dest+20, sigma+ 4, 4);
78         memcpy(dest+24, n+ 0, 16);
79         memcpy(dest+40, sigma+ 8, 4);
80         memcpy(dest+44, k+16, 16);
81         memcpy(dest+60, sigma+12, 4);
82         salsa20_hash(dest);
83 }
84
85 void salsa_k16(uint32_t* dest, const uint32_t* k, const uint32_t* n){
86         memcpy(dest+ 0, theta+ 0, 4);
87         memcpy(dest+ 4, k+ 0, 16);
88         memcpy(dest+20, theta+ 4, 4);
89         memcpy(dest+24, n+ 0, 16);
90         memcpy(dest+40, theta+ 8, 4);
91         memcpy(dest+44, k+ 0, 16);
92         memcpy(dest+60, theta+12, 4);
93         salsa20_hash(dest);
94 }
95
96 void salsa20_genBlock256(void* dest, const void* k, const void* iv, uint64_t i){
97         uint32_t n[4];
98         memcpy(n, iv, 8);
99         memcpy(n+8, &i, 8);
100         salsa_k32((uint32_t*)dest, (uint32_t*)k, n);
101 }
102
103 void salsa20_genBlock128(void* dest, const void* k, const void* iv, uint64_t i){
104         uint32_t n[4];
105         memcpy(n, iv, 8);
106         memcpy(n+8, &i, 8);
107         salsa_k16((uint32_t*)dest, (uint32_t*)k, n);
108 }
109
110
111 void salsa20_init(void* key, uint16_t keylength_b, void* iv, salsa20_ctx_t* ctx){
112         if(keylength_b==256){
113                 memcpy((ctx->a+ 0), sigma+ 0, 4);
114                 memcpy((ctx->a+20), sigma+ 4, 4);
115                 memcpy((ctx->a+40), sigma+ 8, 4);
116                 memcpy((ctx->a+44), (uint8_t*)key+16, 16);
117                 memcpy((ctx->a+60), sigma+12, 4);
118         }else{
119                 memcpy((ctx->a+ 0), theta+ 0, 4);
120                 memcpy((ctx->a+20), theta+ 4, 4);
121                 memcpy((ctx->a+40), theta+ 8, 4);
122                 memcpy((ctx->a+44), (uint8_t*)key+ 0, 16);
123                 memcpy((ctx->a+60), theta+12, 4);
124         }
125         memcpy((ctx->a+ 4), key, 16);
126         memset((ctx->a+24), 0, 16);
127         if(iv){
128                 memcpy((ctx->a+24), iv, 8);
129         }
130         ctx->buffer_idx=64;
131 }
132
133 uint8_t salsa20_gen(salsa20_ctx_t* ctx){
134         if(ctx->buffer_idx==64){
135                 memcpy(ctx->buffer, ctx->a, 64);
136                 salsa20_hash((uint32_t*)(ctx->buffer));
137                 *((uint64_t*)(ctx->a+32)) += 1;
138                 ctx->buffer_idx = 0;
139         }
140         return ctx->buffer[ctx->buffer_idx++];
141 }
142