serpent-sboxes-small.S

   1 /* serpent_sboxes.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.
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  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.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 serpent_sbox:
  89  .byte 0x83, 0x1F, 0x6A, 0xB5, 0xDE, 0x24, 0x07, 0xC9
  90  .byte 0xCF, 0x72, 0x09, 0xA5, 0xB1, 0x8E, 0xD6, 0x43
  91  .byte 0x68, 0x97, 0xC3, 0xFA, 0x1D, 0x4E, 0xB0, 0x25
  92  .byte 0xF0, 0x8B, 0x9C, 0x36, 0x1D, 0x42, 0x7A, 0xE5
  93  .byte 0xF1, 0x38, 0x0C, 0x6B, 0x52, 0xA4, 0xE9, 0xD7
  94  .byte 0x5F, 0xB2, 0xA4, 0xC9, 0x30, 0x8E, 0x6D, 0x17
  95  .byte 0x27, 0x5C, 0x48, 0xB6, 0x9E, 0xF1, 0x3D, 0x0A
  96  .byte 0xD1, 0x0F, 0x8E, 0xB2, 0x47, 0xAC, 0x39, 0x65
  97
  98 serpent_sbox_inv:
  99  .byte 0x3D, 0x0B, 0x6A, 0xC5, 0xE1, 0x74, 0x9F, 0x28
 100  .byte 0x85, 0xE2, 0x6F, 0x3C, 0x4B, 0x97, 0xD1, 0x0A
 101  .byte 0x9C, 0x4F, 0xEB, 0x21, 0x30, 0xD6, 0x85, 0x7A
 102  .byte 0x90, 0x7A, 0xEB, 0xD6, 0x53, 0x2C, 0x84, 0x1F
 103  .byte 0x05, 0x38, 0x9A, 0xE7, 0xC2, 0x6B, 0xF4, 0x1D
 104  .byte 0xF8, 0x92, 0x14, 0xED, 0x6B, 0x35, 0xC7, 0x0A
 105  .byte 0xAF, 0xD1, 0x35, 0x06, 0x94, 0x7E, 0xC2, 0xB8
 106  .byte 0x03, 0xD6, 0xE9, 0x8F, 0xC5, 0x7B, 0x1A, 0x24
 107
 108 /*
 109  * void ip(uint32_t *i, uint8_t *o){
 110  */
 111 /*
 112  * param i is given in r24:r25
 113  * parma o is given in r22:r23
 114  */
 115 .global serpent_ip
 116 serpent_ip:
 117         push_range 2, 17
 118         movw r26, r24
 119         ldi r24, 16
 120         clr r31
 121         ldi r30, 2
 122 1:
 123         ld r25, X+
 124         st Z+, r25
 125         dec r24
 126         brne 1b
 127         /* now the whole input is loaded in r2-r18 */
 128         movw r26, r22
 129         ldi r21, 4
 130 4:
 131         ldi r20, 8
 132 2:
 133         lsr r2
 134         ror r19
 135         lsr r6
 136         ror 19
 137         lsr r10
 138         ror r19
 139         lsr r14
 140         ror 19
 141         sbrc r20, 0
 142         st X+, r19
 143         dec r20
 144         brne 2b
 145
 146         ldi r20, 15
 147         ldi r30, 2
 148 3:
 149         ldd r19, Z+1
 150         st Z+, r19
 151         dec r20
 152         brne 3b
 153
 154         dec r21
 155         brne 4b
 156         pop_range 2, 17
 157         ret
 158
 159 /*
 160  * void serpent_fp(uint32_t *i, uint8_t *o){
 161  */
 162 /*
 163  * param i is given in r24:r25
 164  * parma o is given in r22:r23
 165  */
 166 .global serpent_fp
 167 serpent_fp:
 168         movw r26, r24
 169         movw r30, r22
 170         ldi r18, 4
 171 1:
 172         ldi r19, 8
 173 2:
 174         sbrs r19, 0
 175         ld r24, X+
 176 3:
 177         lsr r24
 178         ror r20
 179         lsr r24
 180         ror r21
 181         lsr r24
 182         ror r22
 183         lsr r24
 184         ror r23
 185         dec r19
 186         brne 2b
 187
 188         st Z+, r20
 189         std Z+3, r21
 190         std Z+7, r22
 191         std Z+11, r23
 192
 193         dec r18
 194         brne 1b
 195
 196         ret
 197 /*
 198  * void inv_sbox128(void * w, uint8_t box)
 199  */
 200 .global inv_sbox128
 201 inv_sbox128:
 202         andi r22, 0x07
 203         ori  r22, 0x08
 204         rjmp sbox128x
 205
 206 /*
 207  * void sbox128(void * w, uint8_t box);
 208  */
 209 /*
 210  * param w   is passed in r24:r25
 211  * param box is passed in r22
 212  */
 213 .global sbox128
 214 sbox128:
 215         andi r22, 0x07
 216
 217 /*
 218  * void sbox128x(void * w, uint8_t box);
 219  */
 220 /*
 221  * param w   is passed in r24:r25
 222  * param box is passed in r22
 223  */
 224
 225 .global sbox128x
 226 sbox128x:
 227         stack_alloc 16
 228         adiw r30, 1
 229         push_ r24, r25, r22, r30, r31
 230         movw r22, r30   /* Z points to the stack buffer */
 231         rcall serpent_ip
 232         pop_ r27, r26, r22
 233         ldi r25, hi8(serpent_sbox)
 234         ldi r24, lo8(serpent_sbox)
 235         swap r22
 236         lsr  r22 /* r22 *= 8 */
 237         add r24, r22
 238         adc r25, r1
 239         /* now we have X pointing to the buffer and (r24:r25) pointing to the SBox */
 240         ldi r22, 16
 241 1:
 242         movw r30, r24
 243         ld r18, X
 244         mov r20, r18
 245         andi r18, 0x0f
 246         bst r18, 0
 247         lsr r18
 248         add r30, r18
 249         adc r31, r1
 250         lpm r19, Z
 251         brtc 2f
 252         swap r19
 253 2:
 254         swap r20
 255         andi r20, 0x0f
 256         bst r20, 0
 257         lsr r20
 258         movw r30, r24
 259         add r30, r20
 260         adc r31, r1
 261         lpm r21, Z
 262         brts 3f
 263         swap r21
 264 3:
 265         andi r19, 0x0F
 266         andi r21, 0xF0
 267         or r19, r21
 268         st X+, r19
 269         dec r22
 270         brne 1b
 271
 272         pop_ r23, r22
 273         movw r24, r26
 274         sbiw r24, 16
 275
 276         rcall serpent_fp
 277
 278         stack_free 16
 279         ret
 280
 281
 282
 283
 284
 285
 286