groestl/groestl_small.c

   1 /* groestl_small.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_small.c
  21  * \author  Daniel Otte
  22  * \email   daniel.otte@rub.de
  23  * \date    2009-05-19
  24  * \license GPLv3 or later
  25  *
  26  */
  27
  28 #include "groestl_small.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 10
  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<8; ++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[8];
  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<8;++j){
  77                         tmp[j] = a[i+j*8];
  78                 }
  79                 for(j=0;j<8;++j){
  80                         a[i+((j-s+8)%8)*8] = tmp[j];
  81                 }
  82         }
  83 }
  84
  85 static const uint8_t p_shifts[8] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
  86 static const uint8_t q_shifts[8] = { 1, 3, 5, 7, 0, 2, 4, 6 };
  87
  88 static
  89 void groestl_small_rounds(uint8_t *m, uint8_t q){
  90         uint8_t r,i,j;
  91         uint8_t tmp[8];
  92         for(r=0; r<ROUNDS; ++r){
  93                 if(q){
  94                         for(i=0; i<64/4; ++i){
  95                                 ((uint32_t*)m)[i] ^= 0xffffffff;
  96                         }
  97                         for(i=0;i<8; ++i){
  98                                 m[7+i*8] ^= r ^ (i<<4);
  99                         }
 100                 }else{
 101                         for(i=0;i<8; ++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<8*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 #if DEBUG
 120                 if(r<2){
 121                         cli_putstr("\r\npost shift-bytes");
 122                         dump_m(m);
 123                 }
 124 #endif
 125                 for(i=0; i<8; ++i){
 126                         memcpy(tmp, m+8*i, 8);
 127                         for(j=0; j<8; ++j){
 128                                 m[j+i*8] = gf256mul(matrix[8*j+0],tmp[0], POLYNOM)
 129                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+1],tmp[1], POLYNOM)
 130                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+2],tmp[2], POLYNOM)
 131                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+3],tmp[3], POLYNOM)
 132                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+4],tmp[4], POLYNOM)
 133                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+5],tmp[5], POLYNOM)
 134                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+6],tmp[6], POLYNOM)
 135                                          ^ gf256mul(matrix[8*j+7],tmp[7], POLYNOM);
 136                         }
 137                 }
 138 #if DEBUG
 139                 if(r<2){
 140                         cli_putstr("\r\npost mix-bytes");
 141                         dump_m(m);
 142                 }
 143 #endif
 144         }
 145 }
 146
 147 void groestl224_init(groestl224_ctx_t* ctx){
 148         memset(ctx->h, 0, 8*8);
 149         ctx->h[8*8-1] = 224;
 150         ctx->counter = 1;
 151 }
 152
 153 void groestl256_init(groestl256_ctx_t* ctx){
 154         memset(ctx->h, 0, 8*8);
 155         ctx->h[8*8-2] = 1;
 156         ctx->counter = 1;
 157 }
 158
 159 void groestl_small_nextBlock(groestl_small_ctx_t* ctx, const void* block){
 160         uint8_t tmp1[64], tmp2[64];
 161 /*      for(i=0; i<8; ++i){
 162                 for(j=0; j<8; ++j){
 163                         tmp1[j*8+i] = ((uint8_t*)block)[i*8+j];
 164                 }
 165         }
 166 */
 167         memcpy(tmp1, block, 64);
 168         memcpy(tmp2, tmp1, 64);
 169         memxor(tmp1, ctx->h, 64);
 170         groestl_small_rounds(tmp1, 0);
 171         groestl_small_rounds(tmp2, 1);
 172         memxor(ctx->h, tmp1, 64);
 173         memxor(ctx->h, tmp2, 64);
 174         ctx->counter++;
 175 }
 176
 177 void groestl_small_lastBlock(groestl_small_ctx_t* ctx, const void* block, uint16_t length_b){
 178         uint8_t buffer[64];
 179         while(length_b>=GROESTL_SMALL_BLOCKSIZE){
 180                 groestl_small_nextBlock(ctx, block);
 181                 length_b -= GROESTL_SMALL_BLOCKSIZE;
 182                 block = (uint8_t*)block + GROESTL_SMALL_BLOCKSIZE_B;
 183         }
 184         memset(buffer, 0, 64);
 185         memcpy(buffer, block, (length_b+7)/8);
 186         buffer[length_b/8] |= 0x80>>(length_b&0x7);
 187         if(length_b>512-65){
 188                 groestl_small_nextBlock(ctx, buffer);
 189                 memset(buffer, 0, 64-4);
 190         }
 191 //      ctx->counter++;
 192         buffer[64-1]  = (uint8_t)(ctx->counter);
 193         buffer[64-2]  = (uint8_t)((ctx->counter)>>8);
 194         buffer[64-3]  = (uint8_t)((ctx->counter)>>16);
 195         buffer[64-4]  = (uint8_t)((ctx->counter)>>24);
 196         groestl_small_nextBlock(ctx, buffer);
 197 }
 198
 199 void groestl_small_ctx2hash(void* dest, const groestl_small_ctx_t* ctx, uint16_t outlength_b){
 200         uint8_t tmp[64];
 201         memcpy(tmp, ctx->h, 64);
 202         groestl_small_rounds(tmp, 0);
 203         memxor(tmp, ctx->h, 64);
 204 #if DEBUG
 205         cli_putstr("\r\npost finalisation");
 206         dump_m(tmp);
 207 #endif
 208         memcpy(dest, tmp+64-outlength_b/8, outlength_b/8);
 209 }
 210
 211 void groestl224_ctx2hash(void* dest, const groestl224_ctx_t* ctx){
 212         groestl_small_ctx2hash(dest, ctx, 224);
 213 }
 214
 215 void groestl256_ctx2hash(void* dest, const groestl256_ctx_t* ctx){
 216         groestl_small_ctx2hash(dest, ctx, 256);
 217 }
 218
 219 void groestl224_nextBlock(groestl224_ctx_t* ctx, const void* block){
 220         groestl_small_nextBlock(ctx, block);
 221 }
 222
 223 void groestl256_nextBlock(groestl256_ctx_t* ctx, const void* block){
 224         groestl_small_nextBlock(ctx, block);
 225 }
 226
 227 void groestl224_lastBlock(groestl224_ctx_t* ctx, const void* block, uint16_t length_b){
 228         groestl_small_lastBlock(ctx, block, length_b);
 229 }
 230
 231 void groestl256_lastBlock(groestl256_ctx_t* ctx, const void* block, uint16_t length_b){
 232         groestl_small_lastBlock(ctx, block, length_b);
 233 }
 234
 235 void groestl224(void* dest, const void* msg, uint32_t length_b){
 236         groestl_small_ctx_t ctx;
 237         groestl224_init(&ctx);
 238         while(length_b>=GROESTL_SMALL_BLOCKSIZE){
 239                 groestl_small_nextBlock(&ctx, msg);
 240                 length_b -= GROESTL_SMALL_BLOCKSIZE;
 241                 msg = (uint8_t*)msg + GROESTL_SMALL_BLOCKSIZE_B;
 242         }
 243         groestl_small_lastBlock(&ctx, msg, length_b);
 244         groestl_small_ctx2hash(dest, &ctx, 224);
 245 }
 246
 247 void groestl256(void* dest, const void* msg, uint32_t length_b){
 248         groestl_small_ctx_t ctx;
 249         groestl256_init(&ctx);
 250         while(length_b>=GROESTL_SMALL_BLOCKSIZE){
 251                 groestl_small_nextBlock(&ctx, msg);
 252                 length_b -= GROESTL_SMALL_BLOCKSIZE;
 253                 msg = (uint8_t*)msg + GROESTL_SMALL_BLOCKSIZE_B;
 254         }
 255         groestl_small_lastBlock(&ctx, msg, length_b);
 256         groestl_small_ctx2hash(dest, &ctx, 256);
 257 }
 258
 259
 260