skein/threefish512_enc_asm.S

   1 /* threefish512_enc_asm.S */
   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  * \author  Daniel Otte
  21  * \email   daniel.otte@rub.de
  22  * \date    2009-03-24
  23  * \license GPLv3 or later
  24  */
  25
  26 #include "avr-asm-macros.S"
  27
  28 /******************************************************************************/
  29 A0 = 14
  30 A1 = 15
  31 A2 = 16
  32 A3 = 17
  33 A4 = 18
  34 A5 = 19
  35 A6 = 20
  36 A7 = 21
  37 /*
  38 #define THREEFISH_KEY_CONST 0x5555.5555.5555.5555.LL / * 2**64/3 * /
  39
  40 #define K(s) (((uint64_t*)key)[(s)])
  41 #define T(s) (((uint64_t*)tweak)[(s)])
  42 void threefish512_init(const void* key, const void* tweak, threefish512_ctx_t* ctx){
  43         memcpy(ctx->k, key, 8*8);
  44         memcpy(ctx->t, tweak, 2*8);
  45         uint8_t i;
  46         ctx->k[8] = THREEFISH_KEY_CONST;
  47         for(i=0; i<8; ++i){
  48                 ctx->k[8] ^= K(i);
  49         }
  50         ctx->t[2] = T(0) ^ T(1);
  51 }
  52 */
  53 /*
  54  * param key:   r24:r25
  55  * param tweak: r22:r23
  56  * param ctx:   r20:r21
  57  */
  58 .global threefish512_init
  59 threefish512_init:
  60         push_range 14, 17
  61         movw r30, r20
  62         movw r26, r24
  63         ldi r24, 8
  64         ldi A7, 0x55
  65         mov A6, A7
  66         movw A4, A6
  67         movw A2, A6
  68         movw A0, A6
  69 1:
  70         ld r0, X+
  71         st Z+, r0
  72         eor A0, r0
  73         ld r0, X+
  74         st Z+, r0
  75         eor A1, r0
  76         ld r0, X+
  77         st Z+, r0
  78         eor A2, r0
  79         ld r0, X+
  80         st Z+, r0
  81         eor A3, r0
  82         ld r0, X+
  83         st Z+, r0
  84         eor A4, r0
  85         ld r0, X+
  86         st Z+, r0
  87         eor A5, r0
  88         ld r0, X+
  89         st Z+, r0
  90         eor A6, r0
  91         ld r0, X+
  92         st Z+, r0
  93         eor A7, r0
  94         dec r24
  95         brne 1b
  96         st Z+, A0
  97         st Z+, A1
  98         st Z+, A2
  99         st Z+, A3
 100         st Z+, A4
 101         st Z+, A5
 102         st Z+, A6
 103         st Z+, A7
 104         /* now the tweak */
 105         movw r26, r22
 106         tst r27
 107         brne 3f
 108         tst r26
 109         brne 3f
 110         ldi r26, 3*8
 111 1:
 112         st Z+, r1
 113         dec r26
 114         brne 1b
 115         rjmp 9f
 116 3:
 117         ld A0, X+
 118         ld A1, X+
 119         ld A2, X+
 120         ld A3, X+
 121         ld A4, X+
 122         ld A5, X+
 123         ld A6, X+
 124         ld A7, X+
 125         st Z+, A0
 126         st Z+, A1
 127         st Z+, A2
 128         st Z+, A3
 129         st Z+, A4
 130         st Z+, A5
 131         st Z+, A6
 132         st Z+, A7
 133         ld r0, X+
 134         eor A0, r0
 135         st Z+, r0
 136         ld r0, X+
 137         eor A1, r0
 138         st Z+, r0
 139         ld r0, X+
 140         eor A2, r0
 141         st Z+, r0
 142         ld r0, X+
 143         eor A3, r0
 144         st Z+, r0
 145         ld r0, X+
 146         eor A4, r0
 147         st Z+, r0
 148         ld r0, X+
 149         eor A5, r0
 150         st Z+, r0
 151         ld r0, X+
 152         eor A6, r0
 153         st Z+, r0
 154         ld r0, X+
 155         eor A7, r0
 156         st Z+, r0
 157         st Z+, A0
 158         st Z+, A1
 159         st Z+, A2
 160         st Z+, A3
 161         st Z+, A4
 162         st Z+, A5
 163         st Z+, A6
 164         st Z+, A7
 165 9:
 166         pop_range 14, 17
 167         ret
 168
 169 /******************************************************************************/
 170 /*
 171 #define X(a) (((uint64_t*)data)[(a)])
 172 void permute_8(void* data){
 173         uint64_t t;
 174         t = X(0);
 175         X(0) = X(2);
 176         X(2) = X(4);
 177         X(4) = X(6);
 178         X(6) = t;
 179         t = X(3);
 180         X(3) = X(7);
 181         X(7) = t;
 182 }
 183 void add_key_8(void* data, const threefish512_ctx_t* ctx, uint8_t s){
 184         uint8_t i;
 185         for(i=0; i<5; ++i){
 186                 X(i) += ctx->k[(s+i)%9];
 187         }
 188         X(5) += ctx->k[(s+5)%9] + ctx->t[s%3];
 189         X(6) += ctx->k[(s+6)%9] + ctx->t[(s+1)%3];
 190         X(7) += ctx->k[(s+7)%9] + s;
 191 }
 192 void threefish512_enc(void* data, const threefish512_ctx_t* ctx){
 193         uint8_t i=0,s=0;
 194         uint8_t r0[8] = {38, 48, 34, 26, 33, 39, 29, 33};
 195         uint8_t r1[8] = {30, 20, 14, 12, 49, 27, 26, 51};
 196         uint8_t r2[8] = {50, 43, 15, 58,  8, 41, 11, 39};
 197         uint8_t r3[8] = {53, 31, 27,  7, 42, 14,  9, 35};
 198         do{
 199                 if(i%4==0){
 200                         add_key_8(data, ctx, s);
 201                         ++s;
 202                 }
 203                 threefish_mix((uint8_t*)data +  0, r0[i%8]);
 204                 threefish_mix((uint8_t*)data + 16, r1[i%8]);
 205                 threefish_mix((uint8_t*)data + 32, r2[i%8]);
 206                 threefish_mix((uint8_t*)data + 48, r3[i%8]);
 207                 permute_8(data);
 208                 ++i;
 209         }while(i!=72);
 210         add_key_8(data, ctx, s);
 211 }
 212
 213 */
 214 I     =  2
 215 S     =  3
 216 DATA0 =  4
 217 DATA1 =  5
 218 CTX0  =  6
 219 CTX1  =  7
 220 IDX0  =  8
 221 IDX1  =  9
 222 IDX2  = 10
 223 IDX3  = 11
 224 IDX4  = 12
 225 IDX5  = 13
 226 IDX6  = 14
 227 IDX7  = 15
 228 /*
 229  * param data:  r24:r25
 230  * param ctx:   r22:r23
 231  */
 232 .global threefish512_enc
 233 threefish512_enc:
 234         push r28
 235         push r29
 236         push_range 2, 17
 237         movw DATA0, r24
 238         movw CTX0, r22
 239         clr I
 240         clr S
 241 1:
 242         mov r30,  I
 243         andi r30, 0x03
 244         breq 2f
 245         rjmp 4f
 246 2:
 247         ldi r30, lo8(threefish512_slut9)
 248         ldi r31, hi8(threefish512_slut9)
 249         add r30, S
 250         adc r31, r1
 251         lpm IDX0, Z+
 252         lpm IDX1, Z+
 253         lpm IDX2, Z+
 254         lpm IDX3, Z+
 255         lpm IDX4, Z+
 256         lpm IDX5, Z+
 257         lpm IDX6, Z+
 258         lpm IDX7, Z
 259         movw r30, CTX0
 260         movw r26, DATA0
 261         add r30, IDX0
 262         adc r31, r1
 263         rcall add_z_to_x8
 264         movw r30, CTX0
 265         add r30, IDX1
 266         adc r31, r1
 267         rcall add_z_to_x8
 268         movw r30, CTX0
 269         add r30, IDX2
 270         adc r31, r1
 271         rcall add_z_to_x8
 272         movw r30, CTX0
 273         add r30, IDX3
 274         adc r31, r1
 275         rcall add_z_to_x8
 276         movw r30, CTX0
 277         add r30, IDX4
 278         adc r31, r1
 279         rcall add_z_to_x8
 280         movw r30, CTX0
 281         add r30, IDX5
 282         adc r31, r1
 283         rcall add_z_to_x8
 284         movw r30, CTX0
 285         add r30, IDX6
 286         adc r31, r1
 287         rcall add_z_to_x8
 288         movw r30, CTX0
 289         add r30, IDX7
 290         adc r31, r1
 291         rcall add_z_to_x8
 292
 293         /* now the remaining key */
 294         sbiw r26, 3*8
 295         ldi r30, lo8(threefish512_slut3)
 296         ldi r31, hi8(threefish512_slut3)
 297         add r30, S
 298         adc r31, r1
 299         lpm IDX0, Z+
 300         lpm IDX1, Z
 301         movw r30, CTX0
 302         adiw r30, 7*8 /* make Z pointing to (extended tweak) */
 303         adiw r30, 2*8
 304         movw IDX2, r30
 305         add r30, IDX0
 306         adc r31, r1
 307         rcall add_z_to_x8
 308         movw r30, IDX2
 309         add r30, IDX1
 310         adc r31, r1
 311         rcall add_z_to_x8
 312         ld r0, X
 313         add r0, S
 314         st X+, r0
 315         ld r0, X
 316         adc r0, r1
 317         st X+, r0
 318         ld r0, X
 319         adc r0, r1
 320         st X+, r0
 321         ld r0, X
 322         adc r0, r1
 323         st X+, r0
 324         ld r0, X
 325         adc r0, r1
 326         st X+, r0
 327         ld r0, X
 328         adc r0, r1
 329         st X+, r0
 330         ld r0, X
 331         adc r0, r1
 332         st X+, r0
 333         ld r0, X
 334         adc r0, r1
 335         st X+, r0
 336         inc S
 337         mov r26, S
 338         cpi r26, 19
 339         brmi 4f
 340 exit:
 341         pop_range 2, 17
 342         pop r29
 343         pop r28
 344         ret
 345 4:
 346         /* call mix */
 347         ldi r30, lo8(threefish512_rc0)
 348         ldi r31, hi8(threefish512_rc0)
 349         mov r26, I
 350         andi r26, 0x07
 351         add r30, r26
 352         adc r31, r1
 353         lpm r22, Z
 354         adiw r30, 8
 355         lpm IDX0, Z
 356         adiw r30, 8
 357         lpm IDX1, Z
 358         push IDX1
 359         adiw r30, 8
 360         lpm IDX1, Z
 361
 362         movw r24, DATA0
 363         call threefish_mix_asm /* no rcall? */
 364         movw r24, DATA0
 365         adiw r24, 16
 366         mov r22, IDX0
 367         call threefish_mix_asm /* no rcall? */
 368         movw r24, DATA0
 369         adiw r24, 32
 370         pop r22
 371         ;mov r22, IDX0
 372         call threefish_mix_asm /* no rcall? */
 373         movw r24, DATA0
 374         adiw r24, 48
 375         mov r22, IDX1
 376         call threefish_mix_asm /* no rcall? */
 377         /* now the permutation */
 378         movw r26, DATA0
 379         movw r30, DATA0
 380         adiw r30, 6*8
 381         rcall xchg_zx8
 382         movw r26, DATA0
 383         movw r30, DATA0
 384         adiw r30, 2*8
 385         rcall xchg_zx8
 386         movw r26, DATA0
 387         adiw r26, 2*8
 388         movw r30, DATA0
 389         adiw r30, 4*8
 390         rcall xchg_zx8
 391         movw r26, DATA0
 392         adiw r26, 3*8
 393         movw r30, DATA0
 394         adiw r30, 7*8
 395         rcall xchg_zx8
 396         inc I
 397         rjmp 1b
 398
 399 threefish512_slut9:
 400         .byte 0x00, 0x08, 0x10, 0x18, 0x20, 0x28, 0x30, 0x38
 401         .byte 0x40, 0x00, 0x08, 0x10, 0x18, 0x20, 0x28, 0x30
 402         .byte 0x38, 0x40, 0x00, 0x08, 0x10, 0x18, 0x20, 0x28
 403         .byte 0x30, 0x38, 0x40
 404 threefish512_slut3:
 405         .byte 0x00, 0x08, 0x10, 0x00, 0x08, 0x10, 0x00, 0x08
 406         .byte 0x10, 0x00, 0x08, 0x10, 0x00, 0x08, 0x10, 0x00
 407         .byte 0x08, 0x10, 0x00, 0x08, 0x10, 0x00, 0x08
 408
 409 /* old round constants
 410 threefish512_rc0: .byte 0x5a, 0x60, 0x42, 0x32, 0x41, 0x59, 0x4b, 0x41
 411 threefish512_rc1: .byte 0x4a, 0x24, 0x2a, 0x14, 0x61, 0x33, 0x32, 0x63
 412 threefish512_rc2: .byte 0x62, 0x53, 0x29, 0x72, 0x10, 0x51, 0x13, 0x59
 413 threefish512_rc3: .byte 0x7b, 0x49, 0x33, 0x19, 0x52, 0x2a, 0x11, 0x43
 414 */
 415 threefish512_rc0:  .byte 0x6a, 0x41, 0x21, 0x54, 0x59, 0x2b, 0x31, 0x10
 416 threefish512_rc1:  .byte 0x44, 0x33, 0x61, 0x11, 0x4a, 0x62, 0x4b, 0x43
 417 threefish512_rc2:  .byte 0x23, 0x2a, 0x44, 0x7a, 0x42, 0x12, 0x59, 0x70
 418 threefish512_rc3:  .byte 0x5b, 0x52, 0x59, 0x70, 0x30, 0x21, 0x53, 0x3a
 419 add_z_to_x8:
 420         ld r0, Z+
 421         ld r1, X
 422         add r1, r0
 423         st X+, r1
 424         ld r0, Z+
 425         ld r1, X
 426         adc r1, r0
 427         st X+, r1
 428         ld r0, Z+
 429         ld r1, X
 430         adc r1, r0
 431         st X+, r1
 432         ld r0, Z+
 433         ld r1, X
 434         adc r1, r0
 435         st X+, r1
 436         ld r0, Z+
 437         ld r1, X
 438         adc r1, r0
 439         st X+, r1
 440         ld r0, Z+
 441         ld r1, X
 442         adc r1, r0
 443         st X+, r1
 444         ld r0, Z+
 445         ld r1, X
 446         adc r1, r0
 447         st X+, r1
 448         ld r0, Z+
 449         ld r1, X
 450         adc r1, r0
 451         st X+, r1
 452         clr r1
 453         ret
 454
 455 T0 = IDX0
 456 T1 = 0
 457 CNT = 24
 458 xchg_zx8:
 459         ldi CNT, 8
 460 1:      ld T0, X
 461         ld T1, Z
 462         st X+, T1
 463         st Z+, T0
 464         dec CNT
 465         brne 1b
 466         ret
 467
 468
 469