whirlpool/whirlpool.c

   1 /* whirlpool.c */
   2 /*
   3     This file is part of the AVR-Crypto-Lib.
   4     Copyright (C) 2006-2011 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 #include <stdint.h>
  21 #include <avr/pgmspace.h>
  22 #include <string.h>
  23 #include "gf256mul.h"
  24 #include "memxor.h"
  25 #include "whirlpool.h"
  26
  27 #define DEBUG 0
  28
  29 #if DEBUG
  30 #include "cli.h"
  31 #endif
  32
  33 /*
  34 u       0       1       2       3       4       5       6       7       8       9       A       B       C       D       E       F
  35 E(u)    1       B       9       C       D       6       F       3       E       8       7       4       A       2       5       0
  36 E -1(u) F       0       D       7       B       E       5       A       9       2       C       1       3       4       8       6
  37 */
  38 static uint8_t eeinv_box[16] PROGMEM = {
  39         /*      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  A  B  C  D  E  F */
  40         0x1F, 0xB0, 0x9D, 0xC7, 0xDB, 0x6E, 0xF5, 0x3A,
  41         0xE9, 0x82, 0x7C, 0x41, 0xA3, 0x24, 0x58, 0x06
  42 };
  43
  44 static uint8_t r_box[16] PROGMEM = {
  45         0x77, 0xCC, 0xBB, 0xDD, 0xEE, 0x44, 0x99, 0xFF,
  46         0x66, 0x33, 0x88, 0xAA, 0x22, 0x55, 0x11, 0x00
  47 };
  48
  49 uint8_t whirlpool_sbox(uint8_t a){
  50         uint8_t b,c,d;
  51         b = pgm_read_byte(eeinv_box+(a&0x0f));
  52         d = pgm_read_byte(eeinv_box+(a>>4));
  53         c = ((d>>4)^b)&0x0f;
  54         b = (b&0x0f)|(d&0xf0);
  55         b ^= pgm_read_byte(r_box+c);
  56         c = pgm_read_byte(eeinv_box+(b&0x0f))&0x0f;
  57         c |= pgm_read_byte(eeinv_box+(b>>4))&0xf0;
  58         return c;
  59 }
  60
  61 static void gamma(uint8_t* a){
  62         uint8_t i;
  63         for(i=0; i<64; ++i){
  64                 *a = whirlpool_sbox(*a);
  65                 ++a;
  66         }
  67 }
  68
  69 static void pi(uint8_t* a){
  70         uint8_t b[8];
  71         uint8_t i,j;
  72         for(i=1; i<8; ++i){
  73                 for(j=0; j<8; ++j){
  74                         b[j] = a[i+8*((8+j-i)%8)];
  75                 }
  76                 for(j=0; j<8; ++j){
  77                         a[j*8+i] = b[j];
  78                 }
  79         }
  80 }
  81
  82 static uint8_t theta_matrix[8] PROGMEM = {
  83         0x1, 0x1, 0x4, 0x1, 0x8, 0x5, 0x2, 0x9
  84 };
  85
  86 #define POLYNOM 0x1D
  87
  88 static void theta(uint8_t* a){
  89         uint8_t b[8], c, accu;
  90         uint8_t i,j,k;
  91         for(i=0; i<8; ++i){
  92                 for(j=0; j<8;++j){
  93                         accu = 0;
  94                         for(k=0; k<8; ++k){
  95                                 c = pgm_read_byte(theta_matrix+((8+j-k)%8));
  96                                 accu ^= gf256mul(a[8*i+k], c, POLYNOM);
  97                         }
  98                         b[j] = accu;
  99                 }
 100                 memcpy(a+8*i, b, 8);
 101         }
 102 }
 103
 104 static void w_round(uint8_t* a, const uint8_t* k){
 105         gamma(a);
 106 #if DEBUG
 107         cli_putstr_P(PSTR("\r\n pre-pi:"));
 108         cli_hexdump_block(a, 64, 4, 8);
 109 #endif
 110         pi(a);
 111 #if DEBUG
 112         cli_putstr_P(PSTR("\r\n post-pi & pre-theta:"));
 113         cli_hexdump_block(a, 64, 4, 8);
 114 #endif
 115         theta(a);
 116 #if DEBUG
 117         cli_putstr_P(PSTR("\r\n post-theta:"));
 118         cli_hexdump_block(a, 64, 4, 8);
 119 #endif
 120         memxor(a, k, 64);
 121 }
 122
 123 static void w_enc(uint8_t *a, const uint8_t* k){
 124 #if DEBUG
 125         cli_putstr_P(PSTR("\r\n== w_enc ==\r\n w'_00:"));
 126         cli_hexdump_block(a, 64, 4, 8);
 127         cli_putstr_P(PSTR("\r\n k_00:"));
 128         cli_hexdump_block(k, 64, 4, 8);
 129 #endif
 130         uint8_t rk[64], rc[64];
 131         uint8_t r,i;
 132         memxor(a, k, 64);
 133         memcpy(rk, k, 64);
 134         memset(rc+8, 0, 56);
 135         for(r=0; r<10; ++r){
 136                 for(i=0; i<8; ++i){
 137                         rc[i] = whirlpool_sbox(r*8+i);
 138                 }
 139                 w_round(rk, rc);
 140                 w_round(a, rk);
 141 #if DEBUG
 142                 cli_putstr_P(PSTR("\r\n w'_"));
 143                 cli_hexdump_byte(r+1);
 144                 cli_putc(':');
 145                 cli_hexdump_block(a, 64, 4, 8);
 146                 cli_putstr_P(PSTR("\r\n k_"));
 147                 cli_hexdump_byte(r+1);
 148                 cli_putc(':');
 149                 cli_hexdump_block(rk, 64, 4, 8);
 150 #endif
 151         }
 152 }
 153
 154 void whirlpool_init(whirlpool_ctx_t* ctx){
 155         memset(ctx->s, 0, 64);
 156         ctx->blocks = 0;
 157 }
 158
 159 void whirlpool_nextBlock(whirlpool_ctx_t* ctx, const void* block){
 160         uint8_t state[64];
 161         ctx->blocks += 1;
 162         memcpy(state, block, 64);
 163         w_enc(state, (uint8_t*)(ctx->s));
 164         memxor(ctx->s, state, 64);
 165         memxor((ctx->s), block, 64);
 166 }
 167
 168 void whirlpool_lastBlock(whirlpool_ctx_t* ctx, const void* block, uint16_t length_b){
 169         while(length_b>=512){
 170                 whirlpool_nextBlock(ctx, block);
 171                 block = (uint8_t*)block + 64;
 172                 length_b -= 512;
 173         }
 174         uint8_t buffer[64];
 175         uint8_t i=8;
 176         uint64_t length;
 177         length = ctx->blocks*512+length_b;
 178         memset(buffer, 0, 64);
 179         memcpy(buffer, block, (length_b+7)/8);
 180         buffer[length_b/8] |= 0x80>>(length_b&7);
 181         if(length_b>255){
 182                 whirlpool_nextBlock(ctx, buffer);
 183                 memset(buffer, 0, 56);
 184         }
 185         do{
 186                 buffer[56+(--i)] = length&0xff;
 187                 length >>= 8;
 188         }while(i);
 189         whirlpool_nextBlock(ctx, buffer);
 190 }
 191
 192 void whirlpool_ctx2hash(void* dest, const whirlpool_ctx_t* ctx){
 193         memcpy(dest, (ctx->s), 64);
 194 }