groestl/groestl_large.c

   1 /* groestl_large.c */
   2 /*
   3     This file is part of the ARM-Crypto-Lib.
   4     Copyright (C) 2006-2010  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  * \file    groestl_large.c
  21  * \author  Daniel Otte
  22  * \email   daniel.otte@rub.de
  23  * \date    2009-06-11
  24  * \license GPLv3 or later
  25  *
  26  */
  27
  28 #include "groestl_large.h"
  29 #include "aes_sbox.h"
  30 #include "gf256mul.h"
  31 #include "memxor.h"
  32 #include <stdint.h>
  33 #include <string.h>
  34
  35 #define ROUNDS 14
  36 #define POLYNOM 0x1b
  37
  38 #define DEBUG 0
  39
  40 #if DEBUG
  41  #include "cli.h"
  42  void dump_m(const uint8_t* m){
  43          uint8_t i,j;
  44          for(i=0; i<16; ++i){
  45                 cli_putstr("\r\n");
  46                 for(j=0; j<8; ++j){
  47                         cli_putc(' ');
  48                         cli_hexdump(m+8*i+j, 1);
  49                 }
  50          }
  51  }
  52 #else
  53  #define dump_m(m)
  54 #endif
  55
  56 static const uint8_t matrix[] = {
  57  2, 2, 3, 4, 5, 3, 5, 7,
  58  7, 2, 2, 3, 4, 5, 3, 5,
  59  5, 7, 2, 2, 3, 4, 5, 3,
  60  3, 5, 7, 2, 2, 3, 4, 5,
  61  5, 3, 5, 7, 2, 2, 3, 4,
  62  4, 5, 3, 5, 7, 2, 2, 3,
  63  3, 4, 5, 3, 5, 7, 2, 2,
  64  2, 3, 4, 5, 3, 5, 7, 2
  65 };
  66
  67 static
  68 void shift_columns(uint8_t* a, const uint8_t *shifts){
  69         uint8_t tmp[16];
  70         uint8_t i,j,s;
  71         for(i=0; i<8; ++i){
  72                 s = *shifts++;
  73                 if(s==0){
  74                         continue;
  75                 }
  76                 for(j=0;j<16;++j){
  77                         tmp[j] = a[i+j*8];
  78                 }
  79                 for(j=0;j<16;++j){
  80                         a[i+((j-s+16)%16)*8] = tmp[j];
  81                 }
  82         }
  83 }
  84
  85 static const uint8_t p_shifts[8] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11 };
  86 static const uint8_t q_shifts[8] = { 1, 3, 5, 11, 0, 2, 4, 6 };
  87
  88 static
  89 void groestl_large_rounds(uint8_t *m, uint8_t q){
  90         uint8_t r,i,j;
  91         uint8_t tmp[16];
  92         for(r=0; r<ROUNDS; ++r){
  93                 if(q){
  94                         for(i=0;i<64/2; ++i){
  95                                 ((uint32_t*)m)[i] ^= 0xffffffff;
  96                         }
  97                         for(i=0; i<16; ++i){
  98                                 m[i*8+7] ^= r ^ (i<<4);
  99                         }
 100                 }else{
 101                         for(i=0; i<16; ++i){
 102                                 m[i*8] ^= r ^ (i<<4);
 103                         }
 104                 }
 105 #if DEBUG
 106                 if(r<2){
 107                         cli_putstr("\r\npost add-const");
 108                         dump_m(m);
 109                 }
 110 #endif
 111                 for(i=0;i<16*8; ++i){
 112                         m[i] = aes_sbox[m[i]];
 113                 }
 114                 if(q){
 115                         shift_columns(m, q_shifts);
 116                 }else{
 117                         shift_columns(m, p_shifts);
 118                 }
 119
 120 #if DEBUG
 121                 if(r<2){
 122                         cli_putstr("\r\npost shift-bytes");
 123                         dump_m(m);
 124                 }
 125 #endif
 126                 for(i=0; i<16; ++i){
 127                         memcpy(tmp, m+8*i, 8);
 128                         for(j=0; j<8; ++j){
 129                                 m[j+i*8] = gf256mul(matrix[8*j+0],tmp[0], POLYNOM)
 130                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+1],tmp[1], POLYNOM)
 131                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+2],tmp[2], POLYNOM)
 132                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+3],tmp[3], POLYNOM)
 133                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+4],tmp[4], POLYNOM)
 134                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+5],tmp[5], POLYNOM)
 135                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+6],tmp[6], POLYNOM)
 136                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+7],tmp[7], POLYNOM);
 137                         }
 138                 }
 139 #if DEBUG
 140                 if(r<2){
 141                         cli_putstr("\r\npost mix-bytes");
 142                         dump_m(m);
 143                 }
 144 #endif
 145         }
 146 }
 147
 148 void groestl384_init(groestl384_ctx_t* ctx){
 149         memset(ctx->h, 0, 16*8);
 150         ctx->h[8*16-1] = (uint8_t)384;
 151         ctx->h[8*16-2] = (uint8_t)(384>>8);
 152         ctx->counter = 0;
 153 }
 154
 155 void groestl512_init(groestl512_ctx_t* ctx){
 156         memset(ctx->h, 0, 16*8);
 157         ctx->h[8*16-2] = 2;
 158         ctx->counter = 0;
 159 }
 160
 161 void groestl_large_nextBlock(groestl_large_ctx_t* ctx, const void* block){
 162         uint8_t tmp1[128], tmp2[128];
 163 /*
 164         for(i=0; i<8; ++i){
 165                 for(j=0; j<8; ++j){
 166                         tmp1[j*8+i] = ((uint8_t*)block)[i*8+j];
 167                 }
 168         }
 169 */
 170         memcpy(tmp1, block, 128);
 171         memcpy(tmp2, tmp1, 128);
 172         memxor(tmp1, ctx->h, 128);
 173         groestl_large_rounds(tmp1, 0);
 174         groestl_large_rounds(tmp2, 1);
 175         memxor(ctx->h, tmp1, 128);
 176         memxor(ctx->h, tmp2, 128);
 177         ctx->counter++;
 178 }
 179
 180 void groestl_large_lastBlock(groestl_large_ctx_t* ctx, const void* block, uint16_t length_b){
 181         uint8_t buffer[128];
 182         while(length_b>=GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE){
 183                 groestl_large_nextBlock(ctx, block);
 184                 length_b -= GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE;
 185                 block = (uint8_t*)block + GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE_B;
 186         }
 187         memset(buffer, 0, 128);
 188         memcpy(buffer, block, (length_b+7)/8);
 189         buffer[length_b/8] |= 0x80>>(length_b%8);
 190         if(length_b>1024-65){
 191                 groestl_large_nextBlock(ctx, buffer);
 192                 memset(buffer, 0, 128-4);
 193         }
 194         ctx->counter++;
 195         buffer[128-1]  = (uint8_t)(ctx->counter);
 196         buffer[128-2]  = (uint8_t)((ctx->counter)>>8);
 197         buffer[128-3]  = (uint8_t)((ctx->counter)>>16);
 198         buffer[128-4]  = (uint8_t)((ctx->counter)>>24);
 199         groestl_large_nextBlock(ctx, buffer);
 200 }
 201
 202 void groestl_large_ctx2hash(void* dest, const groestl_large_ctx_t* ctx, uint16_t outlength_b){
 203         uint8_t tmp[128];
 204         memcpy(tmp, ctx->h, 128);
 205         groestl_large_rounds(tmp, 0);
 206         memxor(tmp, ctx->h, 128);
 207 #if DEBUG
 208         cli_putstr("\r\npost finalisation");
 209         dump_m(tmp);
 210 #endif
 211         memcpy(dest, tmp+128-outlength_b/8, outlength_b/8);
 212 }
 213
 214 void groestl384_ctx2hash(void* dest, const groestl384_ctx_t* ctx){
 215         groestl_large_ctx2hash(dest, ctx, 384);
 216 }
 217
 218 void groestl512_ctx2hash(void* dest, const groestl512_ctx_t* ctx){
 219         groestl_large_ctx2hash(dest, ctx, 512);
 220 }
 221
 222 void groestl384_nextBlock(groestl384_ctx_t* ctx, const void* block){
 223         groestl_large_nextBlock(ctx, block);
 224 }
 225
 226 void groestl512_nextBlock(groestl512_ctx_t* ctx, const void* block){
 227         groestl_large_nextBlock(ctx, block);
 228 }
 229
 230 void groestl384_lastBlock(groestl384_ctx_t* ctx, const void* block, uint16_t length_b){
 231         groestl_large_lastBlock(ctx, block, length_b);
 232 }
 233
 234 void groestl512_lastBlock(groestl512_ctx_t* ctx, const void* block, uint16_t length_b){
 235         groestl_large_lastBlock(ctx, block, length_b);
 236 }
 237
 238 void groestl384(void* dest, const void* msg, uint32_t length_b){
 239         groestl_large_ctx_t ctx;
 240         groestl384_init(&ctx);
 241         while(length_b>=GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE){
 242                 groestl_large_nextBlock(&ctx, msg);
 243                 length_b -= GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE;
 244                 msg = (uint8_t*)msg + GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE_B;
 245         }
 246         groestl_large_lastBlock(&ctx, msg, length_b);
 247         groestl_large_ctx2hash(dest, &ctx, 384);
 248 }
 249
 250 void groestl512(void* dest, const void* msg, uint32_t length_b){
 251         groestl_large_ctx_t ctx;
 252         groestl512_init(&ctx);
 253         while(length_b>=GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE){
 254                 groestl_large_nextBlock(&ctx, msg);
 255                 length_b -= GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE;
 256                 msg = (uint8_t*)msg + GROESTL_LARGE_BLOCKSIZE_B;
 257         }
 258         groestl_large_lastBlock(&ctx, msg, length_b);
 259         groestl_large_ctx2hash(dest, &ctx, 512);
 260 }
 261
 262
 263