echo/echo.c

   1 /* echo.c */
   2 /*
   3     This file is part of the AVR-Crypto-Lib.
   4     Copyright (C) 2010 Daniel Otte (daniel.otte@rub.de)
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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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  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
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  17     along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20
  21 #include "echo.h"
  22 #include "gf256mul.h"
  23 #include "memxor.h"
  24 #include <stdint.h>
  25 #include <string.h>
  26
  27 #ifdef DEBUG
  28 #undef DEBUG
  29 #endif
  30
  31 #define DEBUG 0
  32
  33 #if DEBUG
  34 #define DEBUG_DEPTH 2
  35 #include "cli.h"
  36 #endif
  37
  38 void aes_encrypt_round(void* state, void* key);
  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_P(PSTR("\r\nrow "));
  78                         cli_putc('0'+row);
  79                         cli_putstr_P(PSTR(", col "));
  80                         cli_putc('0'+col);
  81                         cli_putstr_P(PSTR(": "));
  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 compress512(void* v, void* m, uint64_t* c, void* salt){
  95         uint8_t i, j, l;
  96         uint8_t s[16*16];
  97         uint8_t k[16];
  98
  99         memcpy(s, v, 16*4);           /* load v into state */
 100         memcpy(s+16*4, m, 16*12);     /* load m into state */
 101
 102         memcpy(k, c, 8);
 103         memset(k+8, 0, 8);
 104         for(i=0; i<8; ++i){
 105                 /* BIG.SubWords */
 106 #if DEBUG
 107         cli_putstr_P(PSTR("\r\n === ROUND "));
 108         cli_putc('1'+i);
 109         cli_putstr_P(PSTR(" ==="));
 110         if(i<DEBUG_DEPTH){
 111                 dump_state(s);
 112         }
 113 #endif
 114                 for(j=0; j<16; ++j){
 115                         aes_encrypt_round(s+16*j, k);
 116                         aes_encrypt_round(s+16*j, salt);
 117                         *((uint64_t*)(k)) += 1;
 118                 }
 119 #if DEBUG
 120                 if(i<DEBUG_DEPTH){
 121                         cli_putstr_P(PSTR("\r\nAfter SubWords"));
 122                         dump_state(s);
 123                 }
 124 #endif
 125                 /* BIG.ShiftRows */
 126                 uint8_t t[16];
 127                 /* "Row" 1 */
 128                 memcpy(t,             s+INDEX(0, 1), 16);
 129                 memcpy(s+INDEX(0, 1), s+INDEX(1, 1), 16);
 130                 memcpy(s+INDEX(1, 1), s+INDEX(2, 1), 16);
 131                 memcpy(s+INDEX(2, 1), s+INDEX(3, 1), 16);
 132                 memcpy(s+INDEX(3, 1), t,             16);
 133                 /* "Row" 2 */
 134                 memcpy(t,             s+INDEX(0, 2), 16);
 135                 memcpy(s+INDEX(0, 2), s+INDEX(2, 2), 16);
 136                 memcpy(s+INDEX(2, 2), t,             16);
 137                 memcpy(t,             s+INDEX(1, 2), 16);
 138                 memcpy(s+INDEX(1, 2), s+INDEX(3, 2), 16);
 139                 memcpy(s+INDEX(3, 2), t,             16);
 140                 /* "Row" 3 */
 141                 memcpy(t,             s+INDEX(0, 3), 16);
 142                 memcpy(s+INDEX(0, 3), s+INDEX(3, 3), 16);
 143                 memcpy(s+INDEX(3, 3), s+INDEX(2, 3), 16);
 144                 memcpy(s+INDEX(2, 3), s+INDEX(1, 3), 16);
 145                 memcpy(s+INDEX(1, 3), t,             16);
 146 #if DEBUG
 147                 if(i<DEBUG_DEPTH){
 148                         cli_putstr_P(PSTR("\r\nAfter ShiftRows"));
 149                         dump_state(s);
 150                 }
 151 #endif
 152                 /* BIG.MixColumns */
 153                 for(j=0; j<4; j+=1){
 154                         for(l=0; l<16; ++l){
 155                                 mixcol(s+j*64+l);
 156                         }
 157                 }
 158 #if DEBUG
 159                 if(i<DEBUG_DEPTH){
 160                         cli_putstr_P(PSTR("\r\nAfter MixColumns"));
 161                         dump_state(s);
 162                 }
 163 #endif
 164         }
 165
 166         /* BIG.Final */
 167         for(i=0; i<3; ++i){
 168                 memxor(v, (uint8_t*)m+4*16*i, 4*16);
 169         }
 170         for(i=0; i<4; ++i){
 171                 memxor(v, s+4*16*i, 4*16);
 172         }
 173 }
 174
 175 void echo_small_nextBlock(echo_small_ctx_t* ctx, void* block){
 176         ctx->counter += ECHO_SMALL_BLOCKSIZE;
 177         compress512(ctx->v, block, &(ctx->counter), ctx->salt);
 178 }
 179
 180 void echo_small_lastBlock(echo_small_ctx_t* ctx, void* block, uint16_t length_b){
 181         while(length_b>=ECHO_SMALL_BLOCKSIZE){
 182                 echo_small_nextBlock(ctx, block);
 183                 block = (uint8_t*)block + ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B;
 184                 length_b -= ECHO_SMALL_BLOCKSIZE;
 185         }
 186         uint8_t buffer[ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B];
 187         uint64_t total_len;
 188         memset(buffer, 0, ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B);
 189         memcpy(buffer, block, (length_b+7)/8);
 190         buffer[length_b/8] |= 0x80 >> (length_b&7);
 191         total_len = (ctx->counter += length_b);
 192         if(length_b>=ECHO_SMALL_BLOCKSIZE-144){
 193                 compress512(ctx->v, buffer, &total_len, ctx->salt);
 194                 memset(buffer, 0, ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B);
 195                 ctx->counter = 0;
 196         }
 197         if(length_b==0){
 198                 ctx->counter = 0;
 199         }
 200         memcpy(buffer+ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B-18, &(ctx->id), 2);
 201         memcpy(buffer+ECHO_SMALL_BLOCKSIZE_B-16, &total_len, 8);
 202         compress512(ctx->v, buffer, &(ctx->counter), ctx->salt);
 203 }
 204
 205 /******************************************************************************/
 206
 207 void echo_small_ctx2hash(void* dest, uint16_t length_b, echo_small_ctx_t* ctx){
 208         memcpy(dest, ctx->v, (length_b+7)/8);
 209 }
 210
 211 void echo224_ctx2hash(void* dest, echo_small_ctx_t* ctx){
 212         memcpy(dest, ctx->v, 224/8);
 213 }
 214
 215 void echo256_ctx2hash(void* dest, echo_small_ctx_t* ctx){
 216         memcpy(dest, ctx->v, 256/8);
 217 }
 218
 219 /******************************************************************************/
 220
 221 void echo224_init(echo_small_ctx_t* ctx){
 222         memset(ctx->v, 0, 4*16);
 223         ctx->counter = 0;
 224         memset(ctx->salt, 0, 16);
 225         ctx->id = 0x00E0;
 226         ctx->v[0+16*0] = 0xE0;
 227         ctx->v[0+16*1] = 0xE0;
 228         ctx->v[0+16*2] = 0xE0;
 229         ctx->v[0+16*3] = 0xE0;
 230 }
 231
 232 void echo256_init(echo_small_ctx_t* ctx){
 233         memset(ctx->v, 0, 4*16);
 234         ctx->counter = 0;
 235         memset(ctx->salt, 0, 16);
 236         ctx->id = 0x0100;
 237         ctx->v[1+16*0] = 0x01;
 238         ctx->v[1+16*1] = 0x01;
 239         ctx->v[1+16*2] = 0x01;
 240         ctx->v[1+16*3] = 0x01;
 241 }
 242
 243 /******************************************************************************/
 244