serpent/serpent.c

   1 /* serpent.c */
   2 /*
   3     This file is part of the ARM-Crypto-Lib.
   4     Copyright (C) 2006-2010  Daniel Otte (daniel.otte@rub.de)
   5
   6     This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   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
   9     (at your option) any later version.
  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 /* serpent.c
  20  * a bitsliced implementation of the serpent cipher for avr microcontrollers
  21  * author: Daniel Otte
  22  * email:  daniel.otte@rub.de
  23  * license: GPLv3
  24  */
  25
  26 #include <stdint.h>
  27 #include <string.h> /* memset() */
  28 #include "memxor.h"
  29 #include "serpent.h"
  30 #include "serpent-sboxes.h"
  31
  32 /******************************************************************************/
  33
  34 uint32_t rotl32(uint32_t a, uint8_t n){
  35         return ((a<<n) | (a>>(32-n)));
  36 }
  37
  38
  39 uint32_t rotr32(uint32_t a, uint8_t n){
  40         return ((a>>n) | (a<<(32-n)));
  41 }
  42
  43
  44 #define X0 (((uint32_t*)b)[0])
  45 #define X1 (((uint32_t*)b)[1])
  46 #define X2 (((uint32_t*)b)[2])
  47 #define X3 (((uint32_t*)b)[3])
  48
  49 static void serpent_lt(uint8_t *b){
  50         X0 = rotl32(X0, 13);
  51         X2 = rotl32(X2,  3);
  52         X1 ^= X0 ^ X2;
  53         X3 ^= X2 ^ (X0 << 3);
  54         X1 = rotl32(X1, 1);
  55         X3 = rotl32(X3, 7);
  56         X0 ^= X1 ^ X3;
  57         X2 ^= X3 ^ (X1 << 7);
  58         X0 = rotl32(X0, 5);
  59         X2 = rotr32(X2, 10);
  60 }
  61
  62 static void serpent_inv_lt(uint8_t *b){
  63         X2 = rotl32(X2, 10);
  64         X0 = rotr32(X0, 5);
  65         X2 ^= X3 ^ (X1 << 7);
  66         X0 ^= X1 ^ X3;
  67         X3 = rotr32(X3, 7);
  68         X1 = rotr32(X1, 1);
  69         X3 ^= X2 ^ (X0 << 3);
  70         X1 ^= X0 ^ X2;
  71         X2 = rotr32(X2,  3);
  72         X0 = rotr32(X0, 13);
  73 }
  74
  75 #define GOLDEN_RATIO 0x9e3779b9l
  76
  77 static uint32_t serpent_gen_w(uint32_t * b, uint8_t i){
  78         uint32_t ret;
  79         ret = b[0] ^ b[3] ^ b[5] ^ b[7] ^ GOLDEN_RATIO ^ (uint32_t)i;
  80         ret = rotl32(ret, 11);
  81         return ret;
  82 }
  83
  84 void serpent_init(const void* key, uint16_t keysize_b, serpent_ctx_t* ctx){
  85         uint32_t buffer[8];
  86         uint8_t i,j;
  87         if(keysize_b<256){
  88                 /* keysize is less than 256 bit, padding needed */
  89                 memset(buffer, 0, 32);
  90                 memcpy(buffer, key, (keysize_b+7)/8);
  91                 ((uint8_t*)buffer)[keysize_b/8] |= 1<<(keysize_b%8);
  92         } else {
  93                 /* keysize is 256 bit */
  94                 memcpy((void*)buffer, key, 32);
  95         }
  96         for(i=0; i<33; ++i){
  97                 for(j=0; j<4; ++j){
  98                         ctx->k[i][j] = serpent_gen_w(buffer, i*4+j);
  99                         memmove(buffer, &(buffer[1]), 7*4); /* shift buffer one to the "left" */
 100                         buffer[7] = ctx->k[i][j];
 101                 }
 102         }
 103         for(i=0; i<33; ++i){
 104                 sbox128(ctx->k[i],3-i);
 105         }
 106 }
 107
 108 void serpent_enc(void* buffer, const serpent_ctx_t* ctx){
 109         uint8_t i;
 110         for(i=0; i<31; ++i){
 111                 memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 112                 sbox128(buffer, i);
 113                 serpent_lt((uint8_t*)buffer);
 114         }
 115         memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 116         sbox128(buffer, i);
 117         ++i;
 118         memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 119 }
 120
 121 void serpent_dec(void* buffer, const serpent_ctx_t* ctx){
 122         int8_t i=32;
 123
 124         memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 125         --i;
 126         inv_sbox128(buffer, i);
 127         memxor((uint8_t*)buffer, ctx->k[i], 16);
 128         --i;
 129         for(; i>=0; --i){
 130                 serpent_inv_lt(buffer);
 131                 inv_sbox128(buffer, i);
 132                 memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 133         }
 134 }
 135
 136
 137
 138
 139