]> git.cryptolib.org Git - avr-crypto-lib.git/blobdiff - md5-asm.S
new MD5 ins ASM with C (working on pure ASM implementation) plus enhancments in asm...
[avr-crypto-lib.git] / md5-asm.S
diff --git a/md5-asm.S b/md5-asm.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ee5f942
--- /dev/null
+++ b/md5-asm.S
@@ -0,0 +1,521 @@
+/* md5-asm.S */
+/*
+    This file is part of the Crypto-avr-lib/microcrypt-lib.
+    Copyright (C) 2008  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/>.
+*/
+/*
+ * Author:  Daniel Otte
+ * License: GPLv3 or later
+ * Date:    2008-11-15
+*/
+
+.include "avr-asm-macros.S"
+
+;###########################################################   
+; S-BOX
+
+T_table:
+.hword 0xa478, 0xd76a, 0xb756, 0xe8c7, 0x70db, 0x2420, 0xceee, 0xc1bd, 0x0faf, 0xf57c 
+.hword 0xc62a, 0x4787, 0x4613, 0xa830, 0x9501, 0xfd46, 0x98d8, 0x6980, 0xf7af, 0x8b44 
+.hword 0x5bb1, 0xffff, 0xd7be, 0x895c, 0x1122, 0x6b90, 0x7193, 0xfd98, 0x438e, 0xa679 
+.hword 0x0821, 0x49b4, 0x2562, 0xf61e, 0xb340, 0xc040, 0x5a51, 0x265e, 0xc7aa, 0xe9b6 
+.hword 0x105d, 0xd62f, 0x1453, 0x0244, 0xe681, 0xd8a1, 0xfbc8, 0xe7d3, 0xcde6, 0x21e1 
+.hword 0x07d6, 0xc337, 0x0d87, 0xf4d5, 0x14ed, 0x455a, 0xe905, 0xa9e3, 0xa3f8, 0xfcef 
+.hword 0x02d9, 0x676f, 0x4c8a, 0x8d2a, 0x3942, 0xfffa, 0xf681, 0x8771, 0x6122, 0x6d9d 
+.hword 0x380c, 0xfde5, 0xea44, 0xa4be, 0xcfa9, 0x4bde, 0x4b60, 0xf6bb, 0xbc70, 0xbebf 
+.hword 0x7ec6, 0x289b, 0x27fa, 0xeaa1, 0x3085, 0xd4ef, 0x1d05, 0x0488, 0xd039, 0xd9d4 
+.hword 0x99e5, 0xe6db, 0x7cf8, 0x1fa2, 0x5665, 0xc4ac, 0x2244, 0xf429, 0xff97, 0x432a 
+.hword 0x23a7, 0xab94, 0xa039, 0xfc93, 0x59c3, 0x655b, 0xcc92, 0x8f0c, 0xf47d, 0xffef 
+.hword 0x5dd1, 0x8584, 0x7e4f, 0x6fa8, 0xe6e0, 0xfe2c, 0x4314, 0xa301, 0x11a1, 0x4e08 
+.hword 0x7e82, 0xf753, 0xf235, 0xbd3a, 0xd2bb, 0x2ad7, 0xd391, 0xeb86
+
+
+#define MD5_init_fast
+
+.global md5_init 
+#ifndef MD5_init_fast
+;###########################################################   
+;void md5_init(md5_ctx_t *state)
+; param1: (r24,r25) 16-bit pointer to sha256_ctx_t struct in ram
+; modifys: Z(r30,r31), X(r25,r26)
+; size = 9+5*4 WORDS = 29 WORDS = 58 Bytes
+md5_init:
+       movw r26, r24 ; (24,25) --> (26,27) load X with param1
+       ldi r30, lo8(md5_init_vector)
+       ldi r31, hi8(md5_init_vector)
+       ldi r24, 16+4
+md5_init_vloop:        
+       lpm r0, Z+ 
+       st X+, r0
+       dec r24
+       brne md5_init_vloop
+       ret
+       
+md5_init_vector:
+.hword 0x2301, 0x6745
+.hword 0xAB89, 0xEFCD 
+.hword 0xDCFE, 0x98BA 
+.hword 0x5476, 0x1032 
+.hword 0x0000, 0x0000
+
+#else
+;###########################################################   
+.global md5_init_fast 
+;void md5_init(md5_ctx_t *state)
+; param1: (r24,r25) 16-bit pointer to sha256_ctx_t struct in ram
+; modifys: r23, r22
+; cycles = 1+16*3+4*2+4 = 1+48+12 = 61
+; size = 1+16*2+4+1 WORDS = 38 WORDS = 76 Bytes
+md5_init:
+md5_init_fast:
+       movw r26, r24
+       ldi r24, 0x01
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0x23
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0x45
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0x67
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0x89
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0xAB
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0xCD
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0xEF
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0xFE
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0xDC
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0xBA
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0x98
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0x76
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0x54
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0x32
+       st X+, r24
+       ldi r24, 0x10
+       st X+, r24
+       st X+, r1
+       st X+, r1
+       st X+, r1
+       st X+, r1
+       ret
+#endif
+;###########################################################   
+
+/*
+static 
+uint32_t md5_F(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
+       return ((x&y)|((~x)&z));
+}
+*/
+; x: r22-r25
+; y: r18-r21
+; z: r14-r17
+md5_F:
+       and r18, r22
+       and r19, r23
+       and r20, r24
+       and r21, r25
+       com r22
+       com r23
+       com r24
+       com r25
+       and r22, r14
+       and r23, r15
+       and r24, r16
+       and r25, r17
+       or  r22, r18
+       or  r23, r19
+       or  r24, r20
+       or  r25, r21
+       rjmp md5_core_F_exit
+       
+/*
+static
+uint32_t md5_G(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
+       return ((x&z)|((~z)&y));
+}
+*/
+
+; x: r22-r25
+; y: r18-r21
+; z: r14-r17
+md5_G:
+       and r22, r14
+       and r23, r15
+       and r24, r16
+       and r25, r17
+       com r14
+       com r15
+       com r16
+       com r17
+       and r18, r14
+       and r19, r15
+       and r20, r16
+       and r21, r17
+       or  r22, r18
+       or  r23, r19
+       or  r24, r20
+       or  r25, r21
+       rjmp md5_core_F_exit
+/*
+static
+uint32_t md5_H(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
+       return (x^y^z);
+}
+*/
+; x: r22-r25
+; y: r18-r21
+; z: r14-r17
+md5_H:
+       eor r22, r18
+       eor r22, r14
+       eor r23, r19
+       eor r23, r15
+       eor r24, r20
+       eor r24, r16
+       eor r25, r21
+       eor r25, r17
+       rjmp md5_core_F_exit
+/*
+static
+uint32_t md5_I(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
+       return (y ^ (x | (~z)));
+}
+*/
+
+jump_table:
+       rjmp md5_F
+       rjmp md5_G
+       rjmp md5_H
+;      rjmp md5_I
+
+; x: r22-r25
+; y: r18-r21
+; z: r14-r17
+md5_I:
+       com r14
+       com r15
+       com r16
+       com r17
+       or  r22, r14
+       or  r23, r15
+       or  r24, r16
+       or  r25, r17
+       eor r22, r18
+       eor r23, r19
+       eor r24, r20
+       eor r25, r21
+       rjmp md5_core_F_exit
+
+as_table:
+;     (as+0)&3  (as+3)&3  (as+1)&3  (as+2)&3
+;                  Z         X         Y
+;     AS_SAVE0  AS_SAVE1  AS_SAVE2  AS_SAVE3 
+.byte   1*4,      0*4,      2*4,      3*4    ;as=1
+.byte   2*4,      1*4,      3*4,      0*4    ;as=2
+.byte   3*4,      2*4,      0*4,      1*4    ;as=3
+.byte   0*4,      3*4,      1*4,      2*4    ;as=4
+
+;###########################################################   
+.global md5_core
+md5_core:
+       mov r21, r20
+       mov r20, r18
+       mov r19, r16
+       mov r18, r14
+;      rjmp md5_core_asm
+/*
+void md5_core(uint32_t* a, void* block, uint8_t as, uint8_t s, uint8_t i, uint8_t fi){
+       uint32_t t;
+       md5_func_t* funcs[]={md5_F, md5_G, md5_H, md5_I};
+       as &= 0x3;
+       / * a = b + ((a + F(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). * /
+       t = a[as] + funcs[fi](a[(as+1)&3], a[(as+2)&3], a[(as+3)&3]) + *((uint32_t*)block) + md5_T[i] ;
+       a[as]=a[(as+1)&3] + ROTL32(t, s);
+}
+*/
+; a:     r24-r25
+; block: r22-r23
+; as:    r21
+; s:     r20
+; i:     r19
+; fi:    r18
+P_A0 = 24
+P_A1 = 25
+P_B0 = 22
+P_B1 = 23
+P_AS = 21
+P_S  = 20
+P_I  = 19
+P_FI = 18
+
+; x: r22-r25
+; y: r18-r21
+; z: r14-r17
+
+
+AS_SAVE0  =  4
+AS_SAVE1  =  5
+AS_SAVE2  =  6
+AS_SAVE3  =  7
+FI_SAVE   =  8
+S_SAVE    =  9
+ACCU0     = 10
+ACCU1     = 11
+ACCU2     = 12
+ACCU3     = 13
+ARG_X0    = 22
+ARG_X1    = 23
+ARG_X2    = 24
+ARG_X3    = 25
+ARG_Y0    = 18
+ARG_Y1    = 19
+ARG_Y2    = 20
+ARG_Y3    = 21
+ARG_Z0    = 14
+ARG_Z1    = 15
+ARG_Z2    = 16
+ARG_Z3    = 17
+
+
+md5_core_asm:
+       push r28
+       push r29
+       push_range 4, 17
+       ldi r30, lo8(T_table)
+       ldi r31, hi8(T_table)
+       lsl P_I
+       rol r1
+       lsl P_I
+       rol r1
+       add r30, P_I
+       adc r31, r1
+       clr r1
+       mov FI_SAVE, r18
+       /* loading T[i] into ACCU */    
+       lpm ACCU0, Z+   
+       lpm ACCU1, Z+   
+       lpm ACCU2, Z+   
+       lpm ACCU3, Z
+       /* add *block to ACCU */
+       movw r30, P_B0
+       ld r0, Z+
+       add ACCU0, r0
+       ld r0, Z+
+       adc ACCU1, r0
+       ld r0, Z+
+       adc ACCU2, r0
+       ld r0, Z+
+       adc ACCU3, r0
+       /* add a[as+0&3] to ACCU */
+       ldi r30, lo8(as_table)
+       ldi r31, hi8(as_table)
+       dec P_AS
+       andi P_AS, 0x03
+       lsl P_AS
+       lsl P_AS
+       add r30, r21
+       adc r31, r1       ; Z points to the correct row in as_table
+       lpm AS_SAVE0, Z+
+       lpm AS_SAVE1, Z+
+       lpm AS_SAVE2, Z+
+       lpm AS_SAVE3, Z
+       movw r26, r24     ; X points to a[0]
+       add r26, AS_SAVE0
+       adc r27, r1       ; X points at a[as&3]
+       ld r0, X+
+       add ACCU0, r0
+       ld r0, X+
+       adc ACCU1, r0
+       ld r0, X+
+       adc ACCU2, r0
+       ld r0, X+
+       adc ACCU3, r0
+       mov S_SAVE, r20
+
+       movw r28, r24
+       /* loading z value */
+       movw r26, r28
+       add r26, AS_SAVE1
+       adc r27, r1
+       ld ARG_Z0, X+
+       ld ARG_Z1, X+
+       ld ARG_Z2, X+
+       ld ARG_Z3, X
+
+       /* loading x value */
+       movw r26, r28   
+       add r26, AS_SAVE2
+       adc r27, r1
+       ld ARG_X0, X+
+       ld ARG_X1, X+
+       ld ARG_X2, X+
+       ld ARG_X3, X
+
+       /* loading y value */
+       movw r26, r28
+       add r26, AS_SAVE3
+       adc r27, r1
+       ldi r30, pm_lo8(jump_table)
+       ldi r31, pm_hi8(jump_table)
+       add r30, FI_SAVE
+       adc r31, r1    ; Z points to the correct entry in our jump table
+       ld ARG_Y0, X+
+       ld ARG_Y1, X+
+       ld ARG_Y2, X+
+       ld ARG_Y3, X
+
+       ijmp /* calls the function pointed by Z */
+md5_core_F_exit:               
+
+       /* add ACCU to result of f() */
+       add r22, ACCU0
+       adc r23, ACCU1
+       adc r24, ACCU2
+       adc r25, ACCU3
+
+       /* rotate */
+       mov r20, S_SAVE
+rotl32:
+       cpi r20, 8
+       brlo bitrotl
+       mov r21, r25
+       mov r25, r24
+       mov r24, r23
+       mov r23, r22
+       mov r22, r21
+       subi r20, 8
+       rjmp rotl32
+bitrotl:
+       mov r21, r25
+bitrotl_loop:  
+       tst r20
+       breq fixrotl
+bitrotl_loop2: 
+       lsl r21
+       rol r22
+       rol r23
+       rol r24
+       rol r25
+       dec r20
+       brne bitrotl_loop2
+fixrotl:
+
+       /* add a[(as+1)&3]  */
+       movw r26, r28
+       add r26, AS_SAVE2
+       adc r27, r1
+       ld r0, X+
+       add r22, r0
+       ld r0, X+
+       adc r23, r0
+       ld r0, X+
+       adc r24, r0
+       ld r0, X
+       adc r25, r0
+
+       /* store result */
+       movw r26, r28
+       add r26, AS_SAVE0
+       adc r27, r1
+       st X+, r22
+       st X+, r23
+       st X+, r24
+       st X , r25      
+md5_core_exit:
+       pop_range 4, 17
+       pop r29
+       pop r28
+       ret
+
+;###################################################################
+/*
+void md5_nextBlock(md5_ctx_t *state, void* block){
+       uint32_t        a[4];
+       uint8_t         m,n,i=0;
+
+       a[0]=state->a[0];
+       a[1]=state->a[1];
+       a[2]=state->a[2];
+       a[3]=state->a[3];
+       
+       / * round 1 * /
+       uint8_t s1t[]={7,12,17,22}; // 1,-1   1,4   2,-1   3,-2
+       for(m=0;m<4;++m){
+               for(n=0;n<4;++n){
+                       md5_core(a, &(((uint32_t*)block)[m*4+n]), 4-n, s1t[n],i++,0);
+               }
+       }
+       / * round 2 * /
+       uint8_t s2t[]={5,9,14,20}; // 1,-3   1,1   2,-2   2,4
+       for(m=0;m<4;++m){
+               for(n=0;n<4;++n){
+                       md5_core(a, &(((uint32_t*)block)[(1+m*4+n*5)&0xf]), 4-n, s2t[n],i++,1);
+               }
+       }
+       / * round 3 * /
+       uint8_t s3t[]={4,11,16,23}; // 0,4   1,3   2,0   3,-1
+       for(m=0;m<4;++m){
+               for(n=0;n<4;++n){
+                       md5_core(a, &(((uint32_t*)block)[(5-m*4+n*3)&0xf]), 4-n, s3t[n],i++,2);
+               }
+       }
+       / * round 4 * /
+       uint8_t s4t[]={6,10,15,21}; // 1,-2   1,2   2,-1   3,-3
+       for(m=0;m<4;++m){
+               for(n=0;n<4;++n){
+                       md5_core(a, &(((uint32_t*)block)[(0-m*4+n*7)&0xf]), 4-n, s4t[n],i++,3);
+               }
+       }
+       state->a[0] += a[0];
+       state->a[1] += a[1];
+       state->a[2] += a[2];
+       state->a[3] += a[3];
+       state->counter++;
+}
+*/
+/*
+shift_table:
+ .byte  7,12,17,22
+ .byte  5, 9,14,20
+ .byte  4,11,16,23
+ .byte  6,10,15,21
+
+md5_nextBlock:
+       stack_alloc 4*4
+
+
+
+
+       stack_free 4*4
+
+
+*/
+
+
+
+
+
+
+