serpent/serpent.c

   1 /* serpent.c */
   2 /*
   3     This file is part of the AVR-Crypto-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 /* serpent.c
  20  * a bitsliced implementation of the serpent cipher for avr microcontrollers
  21  * author: Daniel Otte
  22  * email:  daniel.otte@rub.de
  23  * license: GPLv3
  24  */
  25
  26 #include <stdint.h>
  27 #include <string.h> /* memset() */
  28 #include <avr/pgmspace.h>
  29 #include "memxor.h"
  30 #include "serpent.h"
  31 #include "serpent-sboxes.h"
  32
  33 /******************************************************************************/
  34
  35 uint32_t rotl32(uint32_t a, uint8_t n){
  36         return ((a<<n) | (a>>(32-n)));
  37 }
  38
  39
  40 uint32_t rotr32(uint32_t a, uint8_t n){
  41         return ((a>>n) | (a<<(32-n)));
  42 }
  43
  44
  45 #define X0 (((uint32_t*)b)[0])
  46 #define X1 (((uint32_t*)b)[1])
  47 #define X2 (((uint32_t*)b)[2])
  48 #define X3 (((uint32_t*)b)[3])
  49
  50 static void serpent_lt(uint8_t *b){
  51         X0 = rotl32(X0, 13);
  52         X2 = rotl32(X2,  3);
  53         X1 ^= X0 ^ X2;
  54         X3 ^= X2 ^ (X0 << 3);
  55         X1 = rotl32(X1, 1);
  56         X3 = rotl32(X3, 7);
  57         X0 ^= X1 ^ X3;
  58         X2 ^= X3 ^ (X1 << 7);
  59         X0 = rotl32(X0, 5);
  60         X2 = rotr32(X2, 10);
  61 }
  62
  63 static void serpent_inv_lt(uint8_t *b){
  64         X2 = rotl32(X2, 10);
  65         X0 = rotr32(X0, 5);
  66         X2 ^= X3 ^ (X1 << 7);
  67         X0 ^= X1 ^ X3;
  68         X3 = rotr32(X3, 7);
  69         X1 = rotr32(X1, 1);
  70         X3 ^= X2 ^ (X0 << 3);
  71         X1 ^= X0 ^ X2;
  72         X2 = rotr32(X2,  3);
  73         X0 = rotr32(X0, 13);
  74 }
  75
  76 #define GOLDEN_RATIO 0x9e3779b9l
  77
  78 static uint32_t serpent_gen_w(uint32_t * b, uint8_t i){
  79         uint32_t ret;
  80         ret = b[0] ^ b[3] ^ b[5] ^ b[7] ^ GOLDEN_RATIO ^ (uint32_t)i;
  81         ret = rotl32(ret, 11);
  82         return ret;
  83 }
  84
  85 void serpent_init(const void *key, uint16_t keysize_b, serpent_ctx_t *ctx){
  86         uint32_t buffer[8];
  87         uint8_t i,j;
  88         if(keysize_b<256){
  89                 /* keysize is less than 256 bit, padding needed */
  90                 memset(buffer, 0, 32);
  91                 memcpy(buffer, key, (keysize_b+7)/8);
  92                 ((uint8_t*)buffer)[keysize_b/8] |= 1<<(keysize_b%8);
  93         } else {
  94                 /* keysize is 256 bit */
  95                 memcpy(buffer, key, 32);
  96         }
  97         for(i=0; i<33; ++i){
  98                 for(j=0; j<4; ++j){
  99                         ctx->k[i][j] = serpent_gen_w(buffer, i*4+j);
 100                         memmove(buffer, &(buffer[1]), 7*4); /* shift buffer one to the "left" */
 101                         buffer[7] = ctx->k[i][j];
 102                 }
 103         }
 104         for(i=0; i<33; ++i){
 105                 sbox128(ctx->k[i],3-i);
 106         }
 107 }
 108
 109 void serpent_enc(void *buffer, const serpent_ctx_t *ctx){
 110         uint8_t i;
 111         for(i=0; i<31; ++i){
 112                 memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 113                 sbox128(buffer, i);
 114                 serpent_lt((uint8_t*)buffer);
 115         }
 116         memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 117         sbox128(buffer, i);
 118         ++i;
 119         memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 120 }
 121
 122 void serpent_dec(void *buffer, const serpent_ctx_t *ctx){
 123         int8_t i=32;
 124
 125         memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 126         --i;
 127         inv_sbox128(buffer, i);
 128         memxor((uint8_t*)buffer, ctx->k[i], 16);
 129         --i;
 130         for(; i>=0; --i){
 131                 serpent_inv_lt(buffer);
 132                 inv_sbox128(buffer, i);
 133                 memxor(buffer, ctx->k[i], 16);
 134         }
 135 }
 136
 137
 138
 139
 140