cscipher/cscipher_small.c

   1 /* cscipher_small_core.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
  20 #include <stdint.h>
  21 #include <avr/pgmspace.h>
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include "memxor.h"
  25 #include "cscipher.h"
  26
  27 #define DEBUG 0
  28
  29 #if DEBUG
  30 #include "cli.h"
  31 #endif
  32
  33 #define ROTL(a) (((a)<<1)|((a)>>7))
  34
  35 #ifndef SBOX_PROG
  36 #define SBOX_PROG 0
  37 #endif
  38
  39 #if SBOX_PROG
  40 static const uint8_t fg_table[] PROGMEM = {
  41     0xfa, 0xd6, 0xb0, 0xb2, 0x7b, 0x5e, 0x71, 0x78,
  42     0xed, 0xd4, 0xa5, 0xb3, 0xef, 0xdc, 0xe7, 0xf9
  43 };
  44
  45 static
  46 uint8_t p(uint8_t a) {
  47     a ^= pgm_read_byte(fg_table+(a&0xf))&0xf0;
  48     a ^= pgm_read_byte(fg_table+(a>>4)) &0x0f;
  49     a ^= pgm_read_byte(fg_table+(a&0xf))&0xf0;
  50     return a;
  51 }
  52 #define P(a) p(a)
  53
  54 #else
  55
  56 #include "cscipher_sbox.h"
  57 #define P(a) pgm_read_byte(cscipher_sbox+(a))
  58 #endif
  59
  60 static const uint8_t round_const[] PROGMEM = {
  61         0xb7, 0xe1, 0x51, 0x62, 0x8a, 0xed, 0x2a, 0x6a,
  62         0xbf, 0x71, 0x58, 0x80, 0x9c, 0xf4, 0xf3, 0xc7 };
  63
  64 static const uint8_t ks_const[] PROGMEM = {
  65         0x29, 0x0d, 0x61, 0x40, 0x9c, 0xeb, 0x9e, 0x8f,
  66         0x1f, 0x85, 0x5f, 0x58, 0x5b, 0x01, 0x39, 0x86,
  67         0x97, 0x2e, 0xd7, 0xd6, 0x35, 0xae, 0x17, 0x16,
  68         0x21, 0xb6, 0x69, 0x4e, 0xa5, 0x72, 0x87, 0x08,
  69         0x3c, 0x18, 0xe6, 0xe7, 0xfa, 0xad, 0xb8, 0x89,
  70         0xb7, 0x00, 0xf7, 0x6f, 0x73, 0x84, 0x11, 0x63,
  71         0x3f, 0x96, 0x7f, 0x6e, 0xbf, 0x14, 0x9d, 0xac,
  72         0xa4, 0x0e, 0x7e, 0xf6, 0x20, 0x4a, 0x62, 0x30,
  73         0x03, 0xc5, 0x4b, 0x5a, 0x46, 0xa3, 0x44, 0x65
  74 };
  75
  76 static uint16_t m(uint16_t a)
  77 {
  78     uint8_t xl, xr, yl, yr;
  79     uint16_t ret;
  80     xr = a >> 8;
  81     xl = a & 0xff;
  82     yl = (ROTL(xl) & 0x55) ^ xl ^ xr;
  83     yr = ROTL(xl) ^ xr;
  84     ret = (P(yr) << 8) | P(yl);
  85     return ret;
  86 }
  87
  88 static uint16_t m_inv(uint16_t a)
  89 {
  90     uint8_t xl, xr;
  91     xr = P(a >> 8);
  92     xl = P(a & 0xff);
  93     xl ^= xr;
  94     xl ^= (ROTL(xl) & 0xaa);
  95     xr ^= ROTL(xl);
  96     return (xr << 8) | xl;
  97 }
  98
  99 void cscipher_enc(void *buffer, const cscipher_ctx_t *ctx)
 100 {
 101     uint8_t i, j, k;
 102     uint8_t tmp[8];
 103     for (i = 0; i < 8; ++i) {
 104 #if DEBUG
 105         cli_putstr_P(PSTR("\r\nDBG: round "));
 106         cli_hexdump(&i, 1);
 107         cli_putstr_P(PSTR(" buffer:"));
 108         cli_hexdump(buffer, 8);
 109 #endif
 110         for (j = 0; j < 3; ++j) {
 111             if (j == 0) {
 112                 memxor(buffer, ctx->keys[i], 8);
 113             } else {
 114                 memxor_P(buffer, round_const + ((j == 1) ? 0 : 8), 8);
 115             }
 116             for (k = 0; k < 4; ++k) {
 117                 ((uint16_t*) tmp)[k] = m(((uint16_t*) buffer)[k]);
 118             }
 119             for (k = 0; k < 4; ++k) {
 120                 ((uint8_t*) buffer)[k] = tmp[2 * k];
 121                 ((uint8_t*) buffer)[k + 4] = tmp[2 * k + 1];
 122             }
 123         }
 124     }
 125     memxor(buffer, ctx->keys[8], 8);
 126 }
 127
 128 void cscipher_dec(void *buffer, const cscipher_ctx_t *ctx)
 129 {
 130     uint8_t i = 7, j, k;
 131     uint8_t tmp[8];
 132     memxor(buffer, ctx->keys[8], 8);
 133     do {
 134         for (j = 0; j < 3; ++j) {
 135             for (k = 0; k < 4; ++k) {
 136                 tmp[2 * k] = ((uint8_t*) buffer)[k];
 137                 tmp[2 * k + 1] = ((uint8_t*) buffer)[4 + k];
 138             }
 139             for (k = 0; k < 4; ++k) {
 140                 ((uint16_t*) buffer)[k] = m_inv(((uint16_t*) tmp)[k]);
 141             }
 142             if (j == 2) {
 143                 memxor(buffer, ctx->keys[i], 8);
 144             } else {
 145                 memxor_P(buffer, round_const + ((j == 1) ? 0 : 8), 8);
 146             }
 147
 148         }
 149     } while (i--);
 150 }
 151
 152 void cscipher_init(const void *key, cscipher_ctx_t *ctx)
 153 {
 154     uint8_t tmp_key[16], tmp[8];
 155     uint8_t i, j, k, t = 0;
 156     memcpy(tmp_key, key, 16);
 157     for (i = 0; i < 9; ++i) {
 158 #if DEBUG
 159         cli_putstr_P(PSTR("\r\nDBG: round "));
 160         cli_hexdump(&i, 1);
 161         cli_putstr_P(PSTR(" key state:"));
 162         cli_hexdump(tmp_key, 16);
 163 #endif
 164         memcpy(tmp, tmp_key + (((i & 1) == 0) ? 0 : 8), 8);
 165         memxor_P(tmp, ks_const + 8 * i, 8);
 166         for (j = 0; j < 8; ++j) {
 167             tmp[j] = P(tmp[j]);
 168         }
 169         for (j = 0; j < 8; ++j) {
 170             for (k = 0; k < 8; ++k) {
 171                 t <<= 1;
 172                 t |= tmp[k] >> 7;
 173                 tmp[k] <<= 1;
 174             }
 175             tmp_key[j + (((i & 1) == 0) ? 8 : 0)] ^= t;
 176         }
 177         memcpy(ctx->keys[i], tmp_key + (((i & 1) == 0) ? 8 : 0), 8);
 178     }
 179 }