serpent-sboxes-fast.S

   1 /* serpent-sboxes-fast.S */
   2 /*
   3     This file is part of the Crypto-avr-lib/microcrypt-lib.
   4     Copyright (C) 2008  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 /*
  21  * File:        serpent-sboxes-fast.S
  22  * Author:      Daniel Otte
  23  * Date:        2008-08-07
  24  * License:     GPLv3 or later
  25  * Description: Implementation of the serpent sbox function.
  26  *
  27  */
  28
  29 #include <avr/io.h>
  30
  31 /*******************************************************************************
  32 *  MACRO SECTION                                                               *
  33 *******************************************************************************/
  34
  35 .macro push_ p1:req, p2:vararg
  36         push \p1
  37 .ifnb \p2
  38         push_ \p2
  39 .endif
  40 .endm
  41
  42 .macro pop_ p1:req, p2:vararg
  43         pop \p1
  44 .ifnb \p2
  45         pop_ \p2
  46 .endif
  47 .endm
  48
  49 .macro push_range from:req, to:req
  50         push \from
  51 .if     \to-\from
  52         push_range "(\from+1)",\to
  53 .endif
  54 .endm
  55
  56 .macro pop_range from:req, to:req
  57         pop \to
  58 .if     \to-\from
  59         pop_range \from,"(\to-1)"
  60 .endif
  61 .endm
  62
  63 .macro stack_alloc size:req, reg1=r30, reg2=r31
  64         in r0, _SFR_IO_ADDR(SREG)
  65         cli
  66         in \reg1, _SFR_IO_ADDR(SPL)
  67         in \reg2, _SFR_IO_ADDR(SPH)
  68         sbiw \reg1, \size
  69         out _SFR_IO_ADDR(SPH), \reg2
  70         out _SFR_IO_ADDR(SPL), \reg1
  71         out _SFR_IO_ADDR(SREG), r0
  72 .endm
  73
  74 .macro stack_free size:req, reg1=r30, reg2=r31
  75         in r0, _SFR_IO_ADDR(SREG)
  76         cli
  77         in \reg1, _SFR_IO_ADDR(SPL)
  78         in \reg2, _SFR_IO_ADDR(SPH)
  79         adiw \reg1, \size
  80         out _SFR_IO_ADDR(SPH), \reg2
  81         out _SFR_IO_ADDR(SPL), \reg1
  82         out _SFR_IO_ADDR(SREG), r0
  83 .endm
  84
  85 /*******************************************************************************
  86 * END of MACRO SECTION                                                         *
  87 *******************************************************************************/
  88
  89 serpent_sbox_fast:
  90  .byte 0x33, 0x88, 0xFF, 0x11, 0xAA, 0x66, 0x55, 0xBB
  91  .byte 0xEE, 0xDD, 0x44, 0x22, 0x77, 0x00, 0x99, 0xCC
  92  .byte 0xFF, 0xCC, 0x22, 0x77, 0x99, 0x00, 0x55, 0xAA
  93  .byte 0x11, 0xBB, 0xEE, 0x88, 0x66, 0xDD, 0x33, 0x44
  94  .byte 0x88, 0x66, 0x77, 0x99, 0x33, 0xCC, 0xAA, 0xFF
  95  .byte 0xDD, 0x11, 0xEE, 0x44, 0x00, 0xBB, 0x55, 0x22
  96  .byte 0x00, 0xFF, 0xBB, 0x88, 0xCC, 0x99, 0x66, 0x33
  97  .byte 0xDD, 0x11, 0x22, 0x44, 0xAA, 0x77, 0x55, 0xEE
  98  .byte 0x11, 0xFF, 0x88, 0x33, 0xCC, 0x00, 0xBB, 0x66
  99  .byte 0x22, 0x55, 0x44, 0xAA, 0x99, 0xEE, 0x77, 0xDD
 100  .byte 0xFF, 0x55, 0x22, 0xBB, 0x44, 0xAA, 0x99, 0xCC
 101  .byte 0x00, 0x33, 0xEE, 0x88, 0xDD, 0x66, 0x77, 0x11
 102  .byte 0x77, 0x22, 0xCC, 0x55, 0x88, 0x44, 0x66, 0xBB
 103  .byte 0xEE, 0x99, 0x11, 0xFF, 0xDD, 0x33, 0xAA, 0x00
 104  .byte 0x11, 0xDD, 0xFF, 0x00, 0xEE, 0x88, 0x22, 0xBB
 105  .byte 0x77, 0x44, 0xCC, 0xAA, 0x99, 0x33, 0x55, 0x66
 106
 107 serpent_sbox_inv_fast:
 108  .byte 0xDD, 0x33, 0xBB, 0x00, 0xAA, 0x66, 0x55, 0xCC
 109  .byte 0x11, 0xEE, 0x44, 0x77, 0xFF, 0x99, 0x88, 0x22
 110  .byte 0x55, 0x88, 0x22, 0xEE, 0xFF, 0x66, 0xCC, 0x33
 111  .byte 0xBB, 0x44, 0x77, 0x99, 0x11, 0xDD, 0xAA, 0x00
 112  .byte 0xCC, 0x99, 0xFF, 0x44, 0xBB, 0xEE, 0x11, 0x22
 113  .byte 0x00, 0x33, 0x66, 0xDD, 0x55, 0x88, 0xAA, 0x77
 114  .byte 0x00, 0x99, 0xAA, 0x77, 0xBB, 0xEE, 0x66, 0xDD
 115  .byte 0x33, 0x55, 0xCC, 0x22, 0x44, 0x88, 0xFF, 0x11
 116  .byte 0x55, 0x00, 0x88, 0x33, 0xAA, 0x99, 0x77, 0xEE
 117  .byte 0x22, 0xCC, 0xBB, 0x66, 0x44, 0xFF, 0xDD, 0x11
 118  .byte 0x88, 0xFF, 0x22, 0x99, 0x44, 0x11, 0xDD, 0xEE
 119  .byte 0xBB, 0x66, 0x55, 0x33, 0x77, 0xCC, 0xAA, 0x00
 120  .byte 0xFF, 0xAA, 0x11, 0xDD, 0x55, 0x33, 0x66, 0x00
 121  .byte 0x44, 0x99, 0xEE, 0x77, 0x22, 0xCC, 0x88, 0xBB
 122  .byte 0x33, 0x00, 0x66, 0xDD, 0x99, 0xEE, 0xFF, 0x88
 123  .byte 0x55, 0xCC, 0xBB, 0x77, 0xAA, 0x11, 0x44, 0x22
 124
 125
 126 /*
 127  * void ip(uint32_t *i, uint8_t *o){
 128  */
 129 /*
 130  * param i is given in r24:r25
 131  * parma o is given in r22:r23
 132  */
 133 .global serpent_ip
 134 serpent_ip:
 135         push_range 2, 17
 136         movw r26, r24
 137         ldi r24, 16
 138         clr r31
 139         ldi r30, 2
 140 1:
 141         ld r25, X+
 142         st Z+, r25
 143         dec r24
 144         brne 1b
 145         /* now the whole input is loaded in r2-r18 */
 146         movw r26, r22
 147         ldi r21, 4
 148 4:
 149         ldi r20, 8
 150 2:
 151         lsr r2
 152         ror r19
 153         lsr r6
 154         ror 19
 155         lsr r10
 156         ror r19
 157         lsr r14
 158         ror 19
 159         sbrc r20, 0
 160         st X+, r19
 161         dec r20
 162         brne 2b
 163
 164         ldi r20, 15
 165         ldi r30, 2
 166 3:
 167         ldd r19, Z+1
 168         st Z+, r19
 169         dec r20
 170         brne 3b
 171
 172         dec r21
 173         brne 4b
 174         pop_range 2, 17
 175         ret
 176
 177 /*
 178  * void serpent_fp(uint32_t *i, uint8_t *o){
 179  */
 180 /*
 181  * param i is given in r24:r25
 182  * parma o is given in r22:r23
 183  */
 184 .global serpent_fp
 185 serpent_fp:
 186         movw r26, r24
 187         movw r30, r22
 188         ldi r18, 4
 189 1:
 190         ldi r19, 8
 191 2:
 192         sbrs r19, 0
 193         ld r24, X+
 194 3:
 195         lsr r24
 196         ror r20
 197         lsr r24
 198         ror r21
 199         lsr r24
 200         ror r22
 201         lsr r24
 202         ror r23
 203         dec r19
 204         brne 2b
 205
 206         st Z+, r20
 207         std Z+3, r21
 208         std Z+7, r22
 209         std Z+11, r23
 210
 211         dec r18
 212         brne 1b
 213         ret
 214
 215
 216 /*
 217  * void inv_sbox128(void * w, uint8_t box)
 218  */
 219 .global inv_sbox128
 220 inv_sbox128:
 221         andi r22, 0x07
 222         ori  r22, 0x08
 223         rjmp sbox128x_fast
 224
 225 /*
 226  * void sbox128(void * w, uint8_t box);
 227  */
 228 /*
 229  * param w   is passed in r24:r25
 230  * param box is passed in r22
 231  */
 232 .global sbox128
 233 sbox128:
 234         andi r22, 0x07
 235
 236 sbox128x_fast:
 237         stack_alloc 16
 238         adiw r30, 1
 239         push_ r24, r25, r22, r30, r31
 240         movw r22, r30   /* Z points to the stack buffer */
 241         rcall serpent_ip
 242         pop_ r27, r26, r22
 243         ldi r25, hi8(serpent_sbox_fast)
 244         ldi r24, lo8(serpent_sbox_fast)
 245         swap r22 /* r22 *= 16 */
 246         add r24, r22
 247         adc r25, r1
 248         /* now we have X pointing to the buffer and (r24:r25) pointing to the SBox */
 249         ldi r22, 16
 250 1:
 251         movw r30, r24
 252         ld r18, X
 253         mov r20, r18
 254         andi r18, 0x0f
 255         add r30, r18
 256         adc r31, r1
 257         lpm r19, Z
 258 2:
 259         swap r20
 260         andi r20, 0x0f
 261         movw r30, r24
 262         add r30, r20
 263         adc r31, r1
 264         lpm r21, Z
 265 3:
 266         andi r19, 0x0F
 267         andi r21, 0xF0
 268         or r19, r21
 269         st X+, r19
 270         dec r22
 271         brne 1b
 272
 273         pop_ r23, r22
 274         movw r24, r26
 275         sbiw r24, 16
 276
 277         rcall serpent_fp
 278
 279         stack_free 16
 280         ret
 281
 282
 283
 284
 285
 286
 287
 288
 289