salsa20/salsa20.c

   1 /* salsa20.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 #include <stdint.h>
  21 #include <string.h>
  22 #include <avr/pgmspace.h>
  23 #include "salsa20.h"
  24
  25
  26 #define ROTL32(a,n) (((a)<<(n))|((a)>>(32-(n))))
  27
  28 static
  29 void quaterround(uint32_t *a, uint32_t *b, uint32_t *c, uint32_t *d){
  30         *b ^= ROTL32(*a + *d,  7);
  31         *c ^= ROTL32(*b + *a,  9);
  32         *d ^= ROTL32(*c + *b, 13);
  33         *a ^= ROTL32(*d + *c, 18);
  34 }
  35
  36 static
  37 void rowround(uint32_t *a){
  38         quaterround(a+ 0, a+ 1, a+ 2, a+ 3);
  39         quaterround(a+ 5, a+ 6, a+ 7, a+ 4);
  40         quaterround(a+10, a+11, a+ 8, a+ 9);
  41         quaterround(a+15, a+12, a+13, a+14);
  42 }
  43
  44 static
  45 void columnround(uint32_t *a){
  46         quaterround(a+ 0, a+ 4, a+ 8, a+12);
  47         quaterround(a+ 5, a+ 9, a+13, a+ 1);
  48         quaterround(a+10, a+14, a+ 2, a+ 6);
  49         quaterround(a+15, a+ 3, a+ 7, a+11);
  50 }
  51
  52 static
  53 void doubleround(uint32_t *a){
  54         columnround(a);
  55         rowround(a);
  56
  57 }
  58
  59
  60 void salsa20_hash(uint32_t *a){
  61         uint8_t i;
  62         uint32_t b[16];
  63         memcpy(b, a, 64);
  64         for(i=0; i<10; ++i){
  65                 doubleround(a);
  66         }
  67         for(i=0; i<16; ++i){
  68                 a[i] += b[i];
  69         }
  70 }
  71
  72 const uint8_t sigma[] PROGMEM = {'e','x','p','a','n','d',' ','3','2','-','b','y','t','e',' ','k'};
  73 const uint8_t theta[] PROGMEM = {'e','x','p','a','n','d',' ','1','6','-','b','y','t','e',' ','k'};
  74
  75 void salsa_k32(uint32_t *dest, const uint32_t *k, const uint32_t *n){
  76         memcpy_P(dest+ 0, sigma+ 0, 4);
  77         memcpy(  dest+ 4, k+ 0, 16);
  78         memcpy_P(dest+20, sigma+ 4, 4);
  79         memcpy(  dest+24, n+ 0, 16);
  80         memcpy_P(dest+40, sigma+ 8, 4);
  81         memcpy(  dest+44, k+16, 16);
  82         memcpy_P(dest+60, sigma+12, 4);
  83         salsa20_hash(dest);
  84 }
  85
  86 void salsa_k16(uint32_t *dest, const uint32_t *k, const uint32_t *n){
  87         memcpy_P(dest+ 0, theta+ 0, 4);
  88         memcpy(  dest+ 4, k+ 0, 16);
  89         memcpy_P(dest+20, theta+ 4, 4);
  90         memcpy(  dest+24, n+ 0, 16);
  91         memcpy_P(dest+40, theta+ 8, 4);
  92         memcpy(  dest+44, k+ 0, 16);
  93         memcpy_P(dest+60, theta+12, 4);
  94         salsa20_hash(dest);
  95 }
  96
  97 void salsa20_genBlock256(void *dest, const void *k, const void *iv, uint64_t i){
  98         uint32_t n[4];
  99         memcpy(n, iv, 8);
 100         memcpy(n+8, &i, 8);
 101         salsa_k32((uint32_t*)dest, (uint32_t*)k, n);
 102 }
 103
 104 void salsa20_genBlock128(void *dest, const void *k, const void *iv, uint64_t i){
 105         uint32_t n[4];
 106         memcpy(n, iv, 8);
 107         memcpy(n+8, &i, 8);
 108         salsa_k16((uint32_t*)dest, (uint32_t*)k, n);
 109 }
 110
 111
 112 void salsa20_init(void *key, uint16_t keylength_b, void *iv, salsa20_ctx_t *ctx){
 113         if(keylength_b==256){
 114                 memcpy_P((ctx->a.v8+ 0), sigma+ 0, 4);
 115                 memcpy_P((ctx->a.v8+20), sigma+ 4, 4);
 116                 memcpy_P((ctx->a.v8+40), sigma+ 8, 4);
 117                 memcpy(  (ctx->a.v8+44), (uint8_t*)key+16, 16);
 118                 memcpy_P((ctx->a.v8+60), sigma+12, 4);
 119         }else{
 120                 memcpy_P((ctx->a.v8+ 0), theta+ 0, 4);
 121                 memcpy_P((ctx->a.v8+20), theta+ 4, 4);
 122                 memcpy_P((ctx->a.v8+40), theta+ 8, 4);
 123                 memcpy(  (ctx->a.v8+44), (uint8_t*)key+ 0, 16);
 124                 memcpy_P((ctx->a.v8+60), theta+12, 4);
 125         }
 126         memcpy(  (ctx->a.v8+ 4), key, 16);
 127         memset(  (ctx->a.v8+24), 0, 16);
 128         if(iv){
 129                 memcpy(  (ctx->a.v8+24), iv, 8);
 130         }
 131         ctx->buffer_idx=64;
 132 }
 133
 134 uint8_t salsa20_gen(salsa20_ctx_t *ctx){
 135         if(ctx->buffer_idx==64){
 136                 memcpy(ctx->buffer, ctx->a.v8, 64);
 137                 salsa20_hash((uint32_t*)(ctx->buffer));
 138                 ctx->a.v64[4] += 1;
 139                 ctx->buffer_idx = 0;
 140         }
 141         return ctx->buffer[ctx->buffer_idx++];
 142 }
 143