aes/aes_enc.c

   1 /* aes_enc.c */
   2 /*
   3  This file is part of the AVR-Crypto-Lib.
   4  Copyright (C) 2006-2015 Daniel Otte (bg@nerilex.org)
   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 /**
  20  * \file     aes_enc.c
  21  * \email    bg@nerilex.org
  22  * \author   Daniel Otte
  23  * \date     2008-12-30
  24  * \license  GPLv3 or later
  25  *
  26  */
  27
  28 #include <stdint.h>
  29 #include <string.h>
  30 #include "aes.h"
  31 #include "gf256mul.h"
  32 #include "aes_sbox.h"
  33 #include "aes_enc.h"
  34 #include <avr/pgmspace.h>
  35
  36 void aes_shiftcol(void *data, uint8_t shift)
  37 {
  38     uint8_t tmp[4];
  39     tmp[0] = ((uint8_t*) data)[0];
  40     tmp[1] = ((uint8_t*) data)[4];
  41     tmp[2] = ((uint8_t*) data)[8];
  42     tmp[3] = ((uint8_t*) data)[12];
  43     ((uint8_t*) data)[0] = tmp[(shift + 0) & 3];
  44     ((uint8_t*) data)[4] = tmp[(shift + 1) & 3];
  45     ((uint8_t*) data)[8] = tmp[(shift + 2) & 3];
  46     ((uint8_t*) data)[12] = tmp[(shift + 3) & 3];
  47 }
  48
  49 #define GF256MUL_1(a) (a)
  50 #define GF256MUL_2(a) (gf256mul(2, (a), 0x1b))
  51 #define GF256MUL_3(a) (gf256mul(3, (a), 0x1b))
  52
  53 static
  54 void aes_enc_round(aes_cipher_state_t *state, const aes_roundkey_t *k)
  55 {
  56     uint8_t tmp[16], t;
  57     uint8_t i;
  58     /* subBytes */
  59     for (i = 0; i < 16; ++i) {
  60         tmp[i] = pgm_read_byte(aes_sbox + state->s[i]);
  61     }
  62     /* shiftRows */
  63     aes_shiftcol(tmp + 1, 1);
  64     aes_shiftcol(tmp + 2, 2);
  65     aes_shiftcol(tmp + 3, 3);
  66     /* mixColums */
  67     for (i = 0; i < 4; ++i) {
  68         t = tmp[4 * i + 0] ^ tmp[4 * i + 1] ^ tmp[4 * i + 2] ^ tmp[4 * i + 3];
  69         state->s[4 * i + 0] =
  70         GF256MUL_2(tmp[4*i+0]^tmp[4*i+1])
  71                 ^ tmp[4 * i + 0]
  72                 ^ t;
  73         state->s[4 * i + 1] =
  74         GF256MUL_2(tmp[4*i+1]^tmp[4*i+2])
  75                 ^ tmp[4 * i + 1]
  76                 ^ t;
  77         state->s[4 * i + 2] =
  78         GF256MUL_2(tmp[4*i+2]^tmp[4*i+3])
  79                 ^ tmp[4 * i + 2]
  80                 ^ t;
  81         state->s[4 * i + 3] =
  82         GF256MUL_2(tmp[4*i+3]^tmp[4*i+0])
  83                 ^ tmp[4 * i + 3]
  84                 ^ t;
  85     }
  86
  87     /* addKey */
  88     for (i = 0; i < 16; ++i) {
  89         state->s[i] ^= k->ks[i];
  90     }
  91 }
  92
  93 static
  94 void aes_enc_lastround(aes_cipher_state_t *state, const aes_roundkey_t *k)
  95 {
  96     uint8_t i;
  97     /* subBytes */
  98     for (i = 0; i < 16; ++i) {
  99         state->s[i] = pgm_read_byte(aes_sbox + state->s[i]);
 100     }
 101     /* shiftRows */
 102     aes_shiftcol(state->s + 1, 1);
 103     aes_shiftcol(state->s + 2, 2);
 104     aes_shiftcol(state->s + 3, 3);
 105     /* keyAdd */
 106     for (i = 0; i < 16; ++i) {
 107         state->s[i] ^= k->ks[i];
 108     }
 109 }
 110
 111 void aes_encrypt_core(aes_cipher_state_t *state, const aes_genctx_t *ks,
 112         uint8_t rounds)
 113 {
 114     uint8_t i;
 115     for (i = 0; i < 16; ++i) {
 116         state->s[i] ^= ks->key[0].ks[i];
 117     }
 118     i = 1;
 119     for (; rounds > 1; --rounds) {
 120         aes_enc_round(state, &(ks->key[i]));
 121         ++i;
 122     }
 123     aes_enc_lastround(state, &(ks->key[i]));
 124 }