groestl/groestl_large.c

   1 /* groestl_large.c */
   2 /*
   3     This file is part of the AVR-Crypto-Lib.
   4     Copyright (C) 2009  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  * \file    groestl_large.c
  21  * \author  Daniel Otte
  22  * \email   daniel.otte@rub.de
  23  * \date    2009-06-11
  24  * \license GPLv3 or later
  25  *
  26  */
  27
  28 #include "groestl_large.h"
  29 #include "aes_sbox.h"
  30 #include "gf256mul.h"
  31 #include "memxor.h"
  32 #include <stdint.h>
  33 #include <avr/pgmspace.h>
  34 #include <string.h>
  35
  36 #define ROUNDS 14
  37 #define POLYNOM 0x1b
  38
  39 #define DEBUG 0
  40
  41 #if DEBUG
  42  #include "cli.h"
  43  void dump_m(const uint8_t *m){
  44          uint8_t i,j;
  45          for(i=0; i<16; ++i){
  46                 cli_putstr_P(PSTR("\r\n"));
  47                 for(j=0; j<8; ++j){
  48                         cli_putc(' ');
  49                         cli_hexdump(m+8*i+j, 1);
  50                 }
  51          }
  52  }
  53 #else
  54  #define dump_m(m)
  55 #endif
  56
  57 static const uint8_t matrix[] PROGMEM = {
  58  2, 2, 3, 4, 5, 3, 5, 7,
  59  7, 2, 2, 3, 4, 5, 3, 5,
  60  5, 7, 2, 2, 3, 4, 5, 3,
  61  3, 5, 7, 2, 2, 3, 4, 5,
  62  5, 3, 5, 7, 2, 2, 3, 4,
  63  4, 5, 3, 5, 7, 2, 2, 3,
  64  3, 4, 5, 3, 5, 7, 2, 2,
  65  2, 3, 4, 5, 3, 5, 7, 2
  66 };
  67
  68 static
  69 void shift_columns(uint8_t *a, PGM_VOID_P shifts){
  70         uint8_t s;
  71         uint8_t tmp[16];
  72         uint8_t i,j;
  73         for(i=0; i<8; ++i){
  74                 s = pgm_read_byte(shifts);
  75                 shifts = (uint8_t*)shifts + 1;
  76                 if(s==0){
  77                         continue;
  78                 }
  79                 for(j=0;j<16;++j){
  80                         tmp[j] = a[i+j*8];
  81                 }
  82                 for(j=0; j<16; ++j){
  83                         a[i+((j-s+16)%16)*8] = tmp[j];
  84                 }
  85         }
  86 }
  87
  88 static const uint8_t p_shifts[] PROGMEM = {
  89                 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11
  90 };
  91
  92 static const uint8_t q_shifts[] PROGMEM = {
  93                 1, 3, 5, 11, 0, 2, 4, 6
  94 };
  95
  96 void groestl_large_rounds(uint8_t *m, uint8_t q){
  97         uint8_t r,i,j;
  98         uint8_t tmp[16];
  99         for(r=0; r<ROUNDS; ++r){
 100                 if(q){
 101                         for(i=0; i<(8*16); ++i){
 102                                 m[i] ^= 0xff;
 103                         }
 104                         for(i=0; i<16; ++i){
 105                                 m[7+i*8] ^= r ^ (i<<4);
 106                         }
 107                 }else{
 108                         for(i=0; i<16; ++i){
 109                                 m[i*8] ^= r ^ (i<<4);
 110                         }
 111                 }
 112 #if DEBUG
 113                 if(r<2){
 114                         cli_putstr_P(PSTR("\r\npost add-const"));
 115                         dump_m(m);
 116                 }
 117 #endif
 118                 for(i=0;i<16*8; ++i){
 119                         m[i] = pgm_read_byte(aes_sbox+m[i]);
 120                 }
 121                 if(!q){
 122                         shift_columns(m, p_shifts);
 123                 }else{
 124                         shift_columns(m, q_shifts);
 125                 }
 126
 127 #if DEBUG
 128                 if(r<2){
 129                         cli_putstr_P(PSTR("\r\npost shift-bytes"));
 130                         dump_m(m);
 131                 }
 132 #endif
 133                 for(i=0; i<16; ++i){
 134                         memcpy(tmp, m+8*i, 8);
 135                         for(j=0; j<8; ++j){
 136                                 m[j+i*8] = gf256mul(pgm_read_byte(matrix+8*j+0),tmp[0], POLYNOM)
 137                                         ^ gf256mul(pgm_read_byte(matrix+8*j+1),tmp[1], POLYNOM)
 138                                         ^ gf256mul(pgm_read_byte(matrix+8*j+2),tmp[2], POLYNOM)
 139                                         ^ gf256mul(pgm_read_byte(matrix+8*j+3),tmp[3], POLYNOM)
 140                                         ^ gf256mul(pgm_read_byte(matrix+8*j+4),tmp[4], POLYNOM)
 141                                         ^ gf256mul(pgm_read_byte(matrix+8*j+5),tmp[5], POLYNOM)
 142                                         ^ gf256mul(pgm_read_byte(matrix+8*j+6),tmp[6], POLYNOM)
 143                                         ^ gf256mul(pgm_read_byte(matrix+8*j+7),tmp[7], POLYNOM);
 144                         }
 145                 }
 146 #if DEBUG
 147                 if(r<2){
 148                         cli_putstr_P(PSTR("\r\npost mix-bytes"));
 149                         dump_m(m);
 150                 }
 151 #endif
 152         }
 153 }
 154
 155 void groestl384_init(groestl384_ctx_t *ctx){
 156         memset(ctx->h, 0, 16*8);
 157         ctx->h[8*16-1] = (uint8_t)384;
 158         ctx->h[8*16-2] = (uint8_t)(384>>8);
 159         ctx->counter = 0;
 160 }
 161
 162 void groestl512_init(groestl512_ctx_t *ctx){
 163         memset(ctx->h, 0, 16*8);
 164         ctx->h[8*16-2] = 2;
 165         ctx->counter = 0;
 166 }
 167
 168 void groestl_large_nextBlock(groestl_large_ctx_t *ctx, const void *block){
 169         uint8_t tmp1[128], tmp2[128];
 170 /*
 171         for(i=0; i<8; ++i){
 172                 for(j=0; j<8; ++j){
 173                         tmp1[j*8+i] = ((uint8_t*)block)[i*8+j];
 174                 }
 175         }
 176 */
 177         memcpy(tmp1, block, 128);
 178         memcpy(tmp2, tmp1, 128);
 179         memxor(tmp1, ctx->h, 128);
 180         groestl_large_rounds(tmp1, 0);
 181         groestl_large_rounds(tmp2, 1);
 182         memxor(ctx->h, tmp1, 128);
 183         memxor(ctx->h, tmp2, 128);
 184         ctx->counter++;
 185 }
 186
 187 void groestl_large_lastBlock(groestl_large_ctx_t *ctx, const void *block, uint16_t length_b){
 188         uint8_t buffer[128];
 189         while(length_b>=GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE){
 190                 groestl_large_nextBlock(ctx, block);
 191                 length_b -= GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE;
 192                 block = (uint8_t*)block + GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE_B;
 193         }
 194         memset(buffer, 0, 128);
 195         memcpy(buffer, block, (length_b+7)/8);
 196         buffer[length_b/8] |= 0x80>>(length_b%8);
 197         if(length_b>1024-65){
 198                 groestl_large_nextBlock(ctx, buffer);
 199                 memset(buffer, 0, 128-4);
 200         }
 201         ctx->counter++;
 202         buffer[128-1]  = (uint8_t)(ctx->counter);
 203         buffer[128-2]  = (uint8_t)((ctx->counter)>>8);
 204         buffer[128-3]  = (uint8_t)((ctx->counter)>>16);
 205         buffer[128-4]  = (uint8_t)((ctx->counter)>>24);
 206         groestl_large_nextBlock(ctx, buffer);
 207 }
 208
 209 void groestl_large_ctx2hash(void *dest, const groestl_large_ctx_t *ctx, uint16_t outlength_b){
 210         uint8_t tmp[128];
 211         memcpy(tmp, ctx->h, 128);
 212         groestl_large_rounds(tmp, 0);
 213         memxor(tmp, ctx->h, 128);
 214 #if DEBUG
 215         cli_putstr_P(PSTR("\r\npost finalisation"));
 216         dump_m(tmp);
 217 #endif
 218         memcpy(dest, tmp+128-outlength_b/8, outlength_b/8);
 219 }
 220
 221 void groestl384_ctx2hash(void *dest, const groestl384_ctx_t *ctx){
 222         groestl_large_ctx2hash(dest, ctx, 384);
 223 }
 224
 225 void groestl512_ctx2hash(void *dest, const groestl512_ctx_t *ctx){
 226         groestl_large_ctx2hash(dest, ctx, 512);
 227 }
 228
 229 void groestl384_nextBlock(groestl384_ctx_t *ctx, const void *block){
 230         groestl_large_nextBlock(ctx, block);
 231 }
 232
 233 void groestl512_nextBlock(groestl512_ctx_t *ctx, const void *block){
 234         groestl_large_nextBlock(ctx, block);
 235 }
 236
 237 void groestl384_lastBlock(groestl384_ctx_t *ctx, const void *block, uint16_t length_b){
 238         groestl_large_lastBlock(ctx, block, length_b);
 239 }
 240
 241 void groestl512_lastBlock(groestl512_ctx_t *ctx, const void *block, uint16_t length_b){
 242         groestl_large_lastBlock(ctx, block, length_b);
 243 }
 244
 245 void groestl384(void *dest, const void *msg, uint32_t length_b){
 246         groestl_large_ctx_t ctx;
 247         groestl384_init(&ctx);
 248         while(length_b>=GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE){
 249                 groestl_large_nextBlock(&ctx, msg);
 250                 length_b -= GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE;
 251                 msg = (uint8_t*)msg + GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE_B;
 252         }
 253         groestl_large_lastBlock(&ctx, msg, length_b);
 254         groestl_large_ctx2hash(dest, &ctx, 384);
 255 }
 256
 257 void groestl512(void *dest, const void *msg, uint32_t length_b){
 258         groestl_large_ctx_t ctx;
 259         groestl512_init(&ctx);
 260         while(length_b>=GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE){
 261                 groestl_large_nextBlock(&ctx, msg);
 262                 length_b -= GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE;
 263                 msg = (uint8_t*)msg + GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE_B;
 264         }
 265         groestl_large_lastBlock(&ctx, msg, length_b);
 266         groestl_large_ctx2hash(dest, &ctx, 512);
 267 }
 268
 269
 270