]> git.cryptolib.org Git - avr-crypto-lib.git/commitdiff
faster aes decryption
authorbg <bg@b1d182e4-1ff8-0310-901f-bddb46175740>
Thu, 22 Jan 2009 11:59:53 +0000 (11:59 +0000)
committerbg <bg@b1d182e4-1ff8-0310-901f-bddb46175740>
Thu, 22 Jan 2009 11:59:53 +0000 (11:59 +0000)
aes_dec-asm_faster.S [new file with mode: 0644]
aes_dec.c
avr-makefile.inc
host/gf256_table_gen.c
host/gf256mul.c
mkfiles/aes_asm_faster.mk [new file with mode: 0644]

diff --git a/aes_dec-asm_faster.S b/aes_dec-asm_faster.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..08d3b97
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,459 @@
+/* aes_dec-asm.S */
+/*
+    This file is part of the Crypto-avr-lib/microcrypt-lib.
+    Copyright (C) 2008, 2009  Daniel Otte (daniel.otte@rub.de)
+
+    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
+    it under the terms of the GNU General Public License as published by
+    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
+    (at your option) any later version.
+
+    This program is distributed in the hope that it will be useful,
+    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+    GNU General Public License for more details.
+
+    You should have received a copy of the GNU General Public License
+    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+*/
+/**
+ * \file     aes_dec-asm.S
+ * \email    daniel.otte@rub.de
+ * \author   Daniel Otte 
+ * \date     2009-01-10
+ * \license  GPLv3 or later
+ * 
+ */
+
+#include "avr-asm-macros.S"
+A = 28
+B = 29
+P = 0
+xREDUCER = 25 
+
+.global aes256_dec
+aes256_dec:
+       ldi r20, 14
+       rjmp aes_decrypt_core
+
+.global aes192_dec
+aes192_dec:
+       ldi r20, 12
+       rjmp aes_decrypt_core
+
+.global aes128_dec
+aes128_dec:
+       ldi r20, 10
+
+
+/*
+  void aes_decrypt_core(aes_cipher_state_t* state, const aes_genctx_t* ks, uint8_t rounds)
+*/
+T0= 2
+T1= 3
+T2= 4
+T3= 5
+T4 = 6
+T5 = 7
+ST00 =  8
+ST01 =  9
+ST02 = 10
+ST03 = 11
+ST10 = 12
+ST11 = 13
+ST12 = 14
+ST13 = 15
+ST20 = 16
+ST21 = 17
+ST22 = 18
+ST23 = 19
+ST30 = 20
+ST31 = 21
+ST32 = 22
+ST33 = 23
+CTR = 24
+/*
+ * param state:  r24:r25
+ * param ks:     r22:r23
+ * param rounds: r20   
+ */
+.global aes_decrypt_core
+aes_decrypt_core:
+       push_range 2, 17
+       push r28
+       push r29
+       push r24
+       push r25
+       movw r26, r22
+       movw r30, r24
+       mov  CTR, r20
+       inc r20
+       swap r20 /* r20*16 */
+       add r26, r20
+       adc r27, r1
+       clt
+;      ldi CTR, 2      
+       .irp param, ST00, ST01, ST02, ST03, ST10, ST11, ST12, ST13, ST20, ST21, ST22, ST23, ST30, ST31, ST32, ST33
+               ld \param, Z+
+       .endr
+       
+       ldi xREDUCER, 0x1b /* load reducer */
+       ldi r31, hi8(aes_invsbox)
+       
+
+       .irp param, ST33, ST32, ST31, ST30, ST23, ST22, ST21, ST20, ST13, ST12, ST11, ST10, ST03, ST02, ST01, ST00
+               ld r0, -X
+               eor \param, r0
+       .endr
+1:
+       dec CTR
+       brne 2f
+       set
+2:     
+       /* substitute and invShift */
+       .irp param, ST00, ST10, ST20, ST30
+               mov r30, \param
+               lpm \param, Z
+       .endr
+       mov r30, ST31
+       lpm T0, Z
+       mov r30, ST21
+       lpm ST31, Z
+       mov r30, ST11
+       lpm ST21, Z
+       mov r30, ST01
+       lpm ST11, Z
+       mov ST01, T0
+       
+       mov r30, ST32
+       lpm T0, Z
+       mov r30, ST22
+       lpm T1,Z
+       mov r30, ST12
+       lpm ST32, Z
+       mov r30, ST02
+       lpm ST22, Z
+       mov ST12, T0
+       mov ST02, T1
+       
+       mov r30, ST03
+       lpm T0, Z
+       mov r30, ST13
+       lpm ST03, Z
+       mov r30, ST23
+       lpm ST13, Z
+       mov r30, ST33
+       lpm ST23, Z
+       mov ST33, T0
+       
+       /* key addition */
+       .irp param, ST33, ST32, ST31, ST30, ST23, ST22, ST21, ST20, ST13, ST12, ST11, ST10, ST03, ST02, ST01, ST00
+               ld r0, -X
+               eor \param, r0
+       .endr
+       brtc 2f
+exit:
+       pop r31
+       pop r30
+       st Z+, ST00
+       st Z+, ST01
+       st Z+, ST02
+       st Z+, ST03
+       st Z+, ST10
+       st Z+, ST11
+       st Z+, ST12
+       st Z+, ST13
+       st Z+, ST20
+       st Z+, ST21
+       st Z+, ST22
+       st Z+, ST23
+       st Z+, ST30
+       st Z+, ST31
+       st Z+, ST32
+       st Z+, ST33
+       pop r29
+       pop r28
+       pop_range 2, 17
+       ret
+2:     
+       /* inv column (row) mixing*/
+       /* invMixCol (Row) 1 */
+               /* preparing */
+       ldi r31, hi8(lut_gf256mul_0x09)
+       mov T0, ST03
+       eor T0, ST02 ; T0 = t
+       mov T1, ST00
+       eor T1, ST01 ; T1 = u
+       mov r30, T0
+       eor r30, T1
+       lpm T2, Z  ; T2 = v'
+       
+       ldi r31, hi8(lut_gf256mul_0x04)
+       mov r30, ST02
+       eor r30, ST00
+       lpm T3, Z
+       eor T3, T2;  T3 = w
+       
+       mov r30, ST03
+       eor r30, ST01
+       lpm P, Z  ; T2 = v
+       eor T2, P 
+        
+          /* now the big move */
+       mov T4, ST00
+       eor T4, ST03
+       lsl T4
+       brcc 3f
+       eor T4, xREDUCER
+3:  eor T4, T2
+       eor ST03, T4    
+
+       mov T4, ST02
+       eor T4, ST01
+       lsl T4
+       brcc 3f
+       eor T4, xREDUCER
+3:  eor T4, T2
+       eor ST01, T4
+       
+       lsl T0
+       brcc 3f
+       eor T0, xREDUCER
+3:  eor T0, T3
+       eor ST02, T0
+       
+       lsl T1
+       brcc 3f
+       eor T1, xREDUCER
+3:  eor T1, T3
+       eor ST00, T1
+       
+       /* invMixCol (Row) 2 */
+               /* preparing */
+       ldi r31, hi8(lut_gf256mul_0x09)
+       mov T0, ST13
+       eor T0, ST12 ; T0 = t
+       mov T1, ST10
+       eor T1, ST11 ; T1 = u
+       mov r30, T0
+       eor r30, T1
+
+       lpm T2, Z  ; T2 = v'
+       
+       ldi r31, hi8(lut_gf256mul_0x04)
+       mov r30, ST12
+       eor r30, ST10
+       lpm T3, Z
+       eor T3, T2;  T3 = w
+       
+       mov r30, ST13
+       eor r30, ST11
+       lpm P, Z
+       eor T2, P ; T2 = v
+        
+          /* now the big move */
+       mov T4, ST10
+       eor T4, ST13
+       lsl T4
+       brcc 3f
+       eor T4, xREDUCER
+3:  eor T4, T2
+       eor ST13, T4    
+
+       mov T4, ST12
+       eor T4, ST11
+       lsl T4
+       brcc 3f
+       eor T4, xREDUCER
+3:  eor T4, T2
+       eor ST11, T4
+       
+       lsl T0
+       brcc 3f
+       eor T0, xREDUCER
+3:  eor T0, T3
+       eor ST12, T0
+       
+       lsl T1
+       brcc 3f
+       eor T1, xREDUCER
+3:  eor T1, T3
+       eor ST10, T1
+       
+       /* invMixCol (Row) 2 */
+               /* preparing */
+       ldi r31, hi8(lut_gf256mul_0x09)
+       mov T0, ST23
+       eor T0, ST22 ; T0 = t
+       mov T1, ST20
+       eor T1, ST21 ; T1 = u
+       mov r30, T0
+       eor r30, T1
+
+       lpm T2, Z  ; T2 = v'
+       
+       ldi r31, hi8(lut_gf256mul_0x04)
+       mov r30, ST22
+       eor r30, ST20
+       lpm T3, Z
+       eor T3, T2;  T3 = w
+       
+       mov r30, ST23
+       eor r30, ST21
+       lpm P, Z
+       eor T2, P ; T2 = v
+        
+          /* now the big move */
+       mov T4, ST20
+       eor T4, ST23
+       lsl T4
+       brcc 3f
+       eor T4, xREDUCER
+3:  eor T4, T2
+       eor ST23, T4    
+
+       mov T4, ST22
+       eor T4, ST21
+       lsl T4
+       brcc 3f
+       eor T4, xREDUCER
+3:  eor T4, T2
+       eor ST21, T4
+       
+       lsl T0
+       brcc 3f
+       eor T0, xREDUCER
+3:  eor T0, T3
+       eor ST22, T0
+       
+       lsl T1
+       brcc 3f
+       eor T1, xREDUCER
+3:  eor T1, T3
+       eor ST20, T1
+       
+       /* invMixCol (Row) 3 */
+               /* preparing */
+       ldi r31, hi8(lut_gf256mul_0x09)
+       mov T0, ST33
+       eor T0, ST32 ; T0 = t
+       mov T1, ST30
+       eor T1, ST31 ; T1 = u
+       mov r30, T0
+       eor r30, T1
+
+       lpm T2, Z  ; T2 = v'
+       
+       ldi r31, hi8(lut_gf256mul_0x04)
+       mov r30, ST32
+       eor r30, ST30
+       lpm T3, Z
+       eor T3, T2;  T3 = w
+       
+       mov r30, ST33
+       eor r30, ST31
+       lpm P, Z
+       eor T2, P ; T2 = v
+        
+          /* now the big move */
+       mov T4, ST30
+       eor T4, ST33
+       lsl T4
+       brcc 3f
+       eor T4, xREDUCER
+3:  eor T4, T2
+       eor ST33, T4    
+
+       mov T4, ST32
+       eor T4, ST31
+       lsl T4
+       brcc 3f
+       eor T4, xREDUCER
+3:  eor T4, T2
+       eor ST31, T4
+       
+       lsl T0
+       brcc 3f
+       eor T0, xREDUCER
+3:  eor T0, T3
+       eor ST32, T0
+       
+       lsl T1
+       brcc 3f
+       eor T1, xREDUCER
+3:  eor T1, T3
+       eor ST30, T1
+       
+       ldi r31, hi8(aes_invsbox)
+       rjmp 1b
+
+.balign 256
+
+lut_gf256mul_0x09:
+.byte  0x00, 0x09, 0x12, 0x1B, 0x24, 0x2D, 0x36, 0x3F
+.byte  0x48, 0x41, 0x5A, 0x53, 0x6C, 0x65, 0x7E, 0x77
+.byte  0x90, 0x99, 0x82, 0x8B, 0xB4, 0xBD, 0xA6, 0xAF
+.byte  0xD8, 0xD1, 0xCA, 0xC3, 0xFC, 0xF5, 0xEE, 0xE7
+.byte  0x3B, 0x32, 0x29, 0x20, 0x1F, 0x16, 0x0D, 0x04
+.byte  0x73, 0x7A, 0x61, 0x68, 0x57, 0x5E, 0x45, 0x4C
+.byte  0xAB, 0xA2, 0xB9, 0xB0, 0x8F, 0x86, 0x9D, 0x94
+.byte  0xE3, 0xEA, 0xF1, 0xF8, 0xC7, 0xCE, 0xD5, 0xDC
+.byte  0x76, 0x7F, 0x64, 0x6D, 0x52, 0x5B, 0x40, 0x49
+.byte  0x3E, 0x37, 0x2C, 0x25, 0x1A, 0x13, 0x08, 0x01
+.byte  0xE6, 0xEF, 0xF4, 0xFD, 0xC2, 0xCB, 0xD0, 0xD9
+.byte  0xAE, 0xA7, 0xBC, 0xB5, 0x8A, 0x83, 0x98, 0x91
+.byte  0x4D, 0x44, 0x5F, 0x56, 0x69, 0x60, 0x7B, 0x72
+.byte  0x05, 0x0C, 0x17, 0x1E, 0x21, 0x28, 0x33, 0x3A
+.byte  0xDD, 0xD4, 0xCF, 0xC6, 0xF9, 0xF0, 0xEB, 0xE2
+.byte  0x95, 0x9C, 0x87, 0x8E, 0xB1, 0xB8, 0xA3, 0xAA
+.byte  0xEC, 0xE5, 0xFE, 0xF7, 0xC8, 0xC1, 0xDA, 0xD3
+.byte  0xA4, 0xAD, 0xB6, 0xBF, 0x80, 0x89, 0x92, 0x9B
+.byte  0x7C, 0x75, 0x6E, 0x67, 0x58, 0x51, 0x4A, 0x43
+.byte  0x34, 0x3D, 0x26, 0x2F, 0x10, 0x19, 0x02, 0x0B
+.byte  0xD7, 0xDE, 0xC5, 0xCC, 0xF3, 0xFA, 0xE1, 0xE8
+.byte  0x9F, 0x96, 0x8D, 0x84, 0xBB, 0xB2, 0xA9, 0xA0
+.byte  0x47, 0x4E, 0x55, 0x5C, 0x63, 0x6A, 0x71, 0x78
+.byte  0x0F, 0x06, 0x1D, 0x14, 0x2B, 0x22, 0x39, 0x30
+.byte  0x9A, 0x93, 0x88, 0x81, 0xBE, 0xB7, 0xAC, 0xA5
+.byte  0xD2, 0xDB, 0xC0, 0xC9, 0xF6, 0xFF, 0xE4, 0xED
+.byte  0x0A, 0x03, 0x18, 0x11, 0x2E, 0x27, 0x3C, 0x35
+.byte  0x42, 0x4B, 0x50, 0x59, 0x66, 0x6F, 0x74, 0x7D
+.byte  0xA1, 0xA8, 0xB3, 0xBA, 0x85, 0x8C, 0x97, 0x9E
+.byte  0xE9, 0xE0, 0xFB, 0xF2, 0xCD, 0xC4, 0xDF, 0xD6
+.byte  0x31, 0x38, 0x23, 0x2A, 0x15, 0x1C, 0x07, 0x0E
+.byte  0x79, 0x70, 0x6B, 0x62, 0x5D, 0x54, 0x4F, 0x46 
+
+lut_gf256mul_0x04:
+.byte  0x00, 0x04, 0x08, 0x0C, 0x10, 0x14, 0x18, 0x1C
+.byte  0x20, 0x24, 0x28, 0x2C, 0x30, 0x34, 0x38, 0x3C
+.byte  0x40, 0x44, 0x48, 0x4C, 0x50, 0x54, 0x58, 0x5C
+.byte  0x60, 0x64, 0x68, 0x6C, 0x70, 0x74, 0x78, 0x7C
+.byte  0x80, 0x84, 0x88, 0x8C, 0x90, 0x94, 0x98, 0x9C
+.byte  0xA0, 0xA4, 0xA8, 0xAC, 0xB0, 0xB4, 0xB8, 0xBC
+.byte  0xC0, 0xC4, 0xC8, 0xCC, 0xD0, 0xD4, 0xD8, 0xDC
+.byte  0xE0, 0xE4, 0xE8, 0xEC, 0xF0, 0xF4, 0xF8, 0xFC
+.byte  0x1B, 0x1F, 0x13, 0x17, 0x0B, 0x0F, 0x03, 0x07
+.byte  0x3B, 0x3F, 0x33, 0x37, 0x2B, 0x2F, 0x23, 0x27
+.byte  0x5B, 0x5F, 0x53, 0x57, 0x4B, 0x4F, 0x43, 0x47
+.byte  0x7B, 0x7F, 0x73, 0x77, 0x6B, 0x6F, 0x63, 0x67
+.byte  0x9B, 0x9F, 0x93, 0x97, 0x8B, 0x8F, 0x83, 0x87
+.byte  0xBB, 0xBF, 0xB3, 0xB7, 0xAB, 0xAF, 0xA3, 0xA7
+.byte  0xDB, 0xDF, 0xD3, 0xD7, 0xCB, 0xCF, 0xC3, 0xC7
+.byte  0xFB, 0xFF, 0xF3, 0xF7, 0xEB, 0xEF, 0xE3, 0xE7
+.byte  0x36, 0x32, 0x3E, 0x3A, 0x26, 0x22, 0x2E, 0x2A
+.byte  0x16, 0x12, 0x1E, 0x1A, 0x06, 0x02, 0x0E, 0x0A
+.byte  0x76, 0x72, 0x7E, 0x7A, 0x66, 0x62, 0x6E, 0x6A
+.byte  0x56, 0x52, 0x5E, 0x5A, 0x46, 0x42, 0x4E, 0x4A
+.byte  0xB6, 0xB2, 0xBE, 0xBA, 0xA6, 0xA2, 0xAE, 0xAA
+.byte  0x96, 0x92, 0x9E, 0x9A, 0x86, 0x82, 0x8E, 0x8A
+.byte  0xF6, 0xF2, 0xFE, 0xFA, 0xE6, 0xE2, 0xEE, 0xEA
+.byte  0xD6, 0xD2, 0xDE, 0xDA, 0xC6, 0xC2, 0xCE, 0xCA
+.byte  0x2D, 0x29, 0x25, 0x21, 0x3D, 0x39, 0x35, 0x31
+.byte  0x0D, 0x09, 0x05, 0x01, 0x1D, 0x19, 0x15, 0x11
+.byte  0x6D, 0x69, 0x65, 0x61, 0x7D, 0x79, 0x75, 0x71
+.byte  0x4D, 0x49, 0x45, 0x41, 0x5D, 0x59, 0x55, 0x51
+.byte  0xAD, 0xA9, 0xA5, 0xA1, 0xBD, 0xB9, 0xB5, 0xB1
+.byte  0x8D, 0x89, 0x85, 0x81, 0x9D, 0x99, 0x95, 0x91
+.byte  0xED, 0xE9, 0xE5, 0xE1, 0xFD, 0xF9, 0xF5, 0xF1
+.byte  0xCD, 0xC9, 0xC5, 0xC1, 0xDD, 0xD9, 0xD5, 0xD1
+
index c2ee5f2a7dd94f44502ab7d3d5d2d63625ec9acc..48d6ab77cce588dcef42d415672d0618e5a5ae78 100644 (file)
--- a/aes_dec.c
+++ b/aes_dec.c
@@ -59,7 +59,7 @@ void aes_dec_round(aes_cipher_state_t* state, const aes_roundkey_t* k){
                t = tmp[4*i+3] ^ tmp[4*i+2];
                u = tmp[4*i+1] ^ tmp[4*i+0];
                v = t ^ u;
-               v ^= gf256mul(0x08, v, 0x1b);
+               v = gf256mul(0x09, v, 0x1b);
                w = v ^ gf256mul(0x04, tmp[4*i+2] ^ tmp[4*i+0], 0x1b);
                v = v ^ gf256mul(0x04, tmp[4*i+3] ^ tmp[4*i+1], 0x1b);
                state->s[4*i+3] = tmp[4*i+3] ^ v ^ gf256mul(0x02, tmp[4*i+0] ^ tmp[4*i+3], 0x1b);
index 741ede554e0e0b360918ce1899c06795835e07fe..e65e58530f0dae5436865519ef6d40e1732a0a78 100644 (file)
@@ -1,8 +1,9 @@
 
 MCU_TARGET     = atmega644
 OPTIMIZE       = -Os
+PROGRAMMER     = stk500 # avr911
 DEFS           = -D$(call uc, $(MCU_TARGET))
-FLASHCMD       = avrdude -p $(MCU_TARGET) -P /dev/ttyUSB0 -c avr911 -U flash:w:# no space at the end
+FLASHCMD       = avrdude -p $(MCU_TARGET) -P /dev/ttyUSB0 -c $(PROGRAMMER) -U flash:w:# no space at the end
 #FLASHCMD       = avrdude -p $(MCU_TARGET) -c usbasp -U flash:w:# no space at the end
 DEP_DIR        = deps/
 BIN_DIR        = bin/
index 0d55db48f44acaa66954151ae676f1166129f436..0d002f961d00c90211db3c763cea5e4f19e81c26 100644 (file)
@@ -58,6 +58,7 @@ void print_help(void){
 " -u max upper limit value for multiplication table (default: 255)\n"          
 " -f formatstring string for formating the output of a singel multiplicxation\n"
 " -o file outputfile\n"
+);
 }
                      
 int main(int argc, char** argv){
@@ -99,7 +100,7 @@ int main(int argc, char** argv){
        char** eptr;
        FILE* of = stdout;
        while(c!=-1){
-               c = getopt_long(argc, argv,"cCbBdhoaApPr:l:u:f:", 
+               c = getopt_long(argc, argv,"cCbBdh8aApPr:l:u:f:", 
                                long_options, &option_index);
                switch(c){
                        case 'c': print_header=1; break;
@@ -135,13 +136,16 @@ int main(int argc, char** argv){
                                          }
                                          break;
                        case 'f': fmt = optarg; break;
+                       case  -1: break;
                        case '?': 
                        default: 
+                               printf ("unknown option '%c' (%2.2X) !\n\t", c, c);
                                print_help();
+                               return 0;
                                break;
                }
        }
-       if(!reducer = ul_reducer&0xff){
+       if(!(reducer = ul_reducer&0xff)){
                        fprintf(stderr, "You must specify a reductionpolynomial!\n", argv[i]);
                        return -1;
        }
index 3da67cb53fc0e6a8087124dce458aa1c702ce723..d10b69cab50b173a36c7659bc2976f98bb996cf6 100644 (file)
 #include "gf256mul.h"
 
 uint8_t gf256mul(uint8_t a, uint8_t b, uint8_t reducer){
-       uint8_t t,ret=0;
-       while(a){
-               if(a&1)
-                       ret ^= b;
+       uint8_t i;
+       uint8_t p=0,t;
+       for(i=0; i<8; ++i){
+               if(b&1)
+                       p ^= a;
                t=a&0x80;
-               b<<=1;
+               a<<=1;
                if(t)
-                       b^=reducer;
-               a>>=1;
+                       a ^= reducer;
+               b>>=1;
        }
-       return ret;
+       return p;
 }
diff --git a/mkfiles/aes_asm_faster.mk b/mkfiles/aes_asm_faster.mk
new file mode 100644 (file)
index 0000000..bd478f0
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,14 @@
+# Makefile for AES
+ALGO_NAME := AES_FASTER
+
+# comment out the following line for removement of AES from the build process
+BLOCK_CIPHERS += $(ALGO_NAME)
+
+
+$(ALGO_NAME)_OBJ      := aes_enc-asm.o aes_dec-asm_faster.o aes_sboxes-asm.o  \
+                         aes_keyschedule-asm.o  
+$(ALGO_NAME)_TEST_BIN := main-aes-test.o debug.o uart.o serial-tools.o \
+                         nessie_bc_test.o nessie_common.o cli.o performance_test.o
+$(ALGO_NAME)_NESSIE_TEST      := test nessie
+$(ALGO_NAME)_PERFORMANCE_TEST := performance
+