]> git.cryptolib.org Git - avr-crypto-lib.git/blobdiff - grain/grain.c
modified structure
[avr-crypto-lib.git] / grain / grain.c
diff --git a/grain/grain.c b/grain/grain.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8d30d22
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,185 @@
+/* grain.c */
+/*
+    This file is part of the AVR-Crypto-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
+ * email:  daniel.otte@rub.de
+ * license: GPLv3 or later
+ * 
+ */
+
+
+#include <stdint.h>
+#include <string.h>
+#include <avr/pgmspace.h>
+#include "grain.h"
+
+
+#define GRAIN_REVERSEKEY
+
+/* s0, s1, s2, ..., s78, s79 */
+#define S(i) ((ctx->lfsr[9-((i)/8)])>>(7-((i)%8)))
+/* b0, b1, b2, ..., b78, b79 */
+#define B(i) ((ctx->nfsr[9-((i)/8)])>>(7-((i)%8)))
+#define _B(i) (((ctx->nfsr[9-((i)/8)])>>(7-((i)%8)))&1)
+
+
+uint8_t h_lut[4] PROGMEM = {0x4C, 0xB6, 0xD3, 0x26};
+
+#ifdef GRAIN_BADOPTIMISATION
+uint8_t g_lut[128] PROGMEM = {
+        0xF0, 0xA5, 0x0F, 0x5A, 0x0F, 0x5A, 0xF0, 0xA5, 0x0F, 0x5A, 0xF0, 0xA5, 0xF0, 0x5A, 0x0F, 0x0F, 
+        0xC3, 0x96, 0x3C, 0x69, 0x3C, 0x69, 0xC3, 0x96, 0x9C, 0xC9, 0x63, 0x36, 0x63, 0xC9, 0x9C, 0x9C, 
+        0x0F, 0x5A, 0x0F, 0x5A, 0xF0, 0xA5, 0xF0, 0x5A, 0xF0, 0xA5, 0xF0, 0xA5, 0x0F, 0xA5, 0x0F, 0xF0, 
+        0x3C, 0x69, 0x3C, 0x69, 0xC3, 0x96, 0xC3, 0x69, 0x63, 0x36, 0x63, 0x36, 0x9C, 0x36, 0x9C, 0x63, 
+        0x0F, 0xD2, 0xF0, 0x2D, 0xF0, 0x2D, 0x0F, 0xD2, 0xF0, 0x2D, 0x0F, 0xD2, 0x0F, 0x2D, 0xF0, 0x78, 
+        0x3C, 0xE1, 0xC3, 0x1E, 0xC3, 0x1E, 0x3C, 0xE1, 0x63, 0xBE, 0x9C, 0x41, 0x9C, 0xBE, 0x63, 0xEB, 
+        0x00, 0xDD, 0x00, 0xDD, 0xFF, 0x22, 0xFF, 0xDD, 0xFF, 0x22, 0xFF, 0x22, 0x00, 0x22, 0xF0, 0x87, 
+        0xF3, 0x2E, 0xF3, 0x2E, 0x0C, 0xD1, 0x0C, 0x2E, 0xAC, 0x71, 0xAC, 0x71, 0x53, 0x71, 0xA3, 0xD4  };
+#endif
+
+uint8_t grain_enc(grain_ctx_t* ctx){
+       uint8_t s80, s0, c1, c2;
+       uint8_t i;
+       /* clock the LFSR */
+       s0=S(0);
+       s80 =S(62) ^ S(51) ^ S(38) ^ S(23) ^ S(13) ^ s0;
+       s80 &= 1;
+       c1 = s80;
+       for(i=0; i<10; ++i){
+               c2 = (ctx->lfsr[i])>>7;
+               ctx->lfsr[i] = ((ctx->lfsr[i])<<1) | c1;
+               c1 = c2;
+       }
+       /* clock the NFSR */
+       uint8_t b80;
+/*     778 Byte in this variant / 617 clks enc_time */
+#ifndef GRAIN_BADOPTIMISATION
+    uint8_t a,b,d,e;
+       b80 = B(62) ^ B(60) ^ B(52) ^ B(45) ^ 
+             B(37) ^ B(33) ^ B(28) ^ B(21) ^ 
+             B(14) ^ B( 9) ^ B( 0) ^ s0;
+       b80 ^= (a = B(63) & B(60));
+       b80 ^= (b = B(37) & B(33));
+       b80 ^= B(15) & B( 9); // c 
+       b80 ^= (d = B(60) & B(52) & B(45));
+       b80 ^= (e = B(33) & B(28) & B(21));
+       b80 ^= B(63) & B(45) & B(28) & B(9); // f 
+       /* -- */
+       b80 ^= b & B(60) & B(52); // g 
+       b80 ^= a & B(21) & B(15); // h 
+       b80 ^= d & B(63) & B(37); // i 
+       b80 ^= e & B(15) & B( 9); // j 
+       b80 ^= e & B(52) & B(45) & B(37); // k
+#else
+       /* let's reorder the bits */
+       uint16_t x; 
+
+/*
+       x  = _B(21); x<<=1;
+       x |= _B(33); x<<=1;
+       x |= _B(9) ; x<<=1;
+       x |= _B(45); x<<=1;
+       x |= _B(52); x<<=1;
+       x |= _B(37); x<<=1;
+       x |= _B(60); x<<=1;
+       x |= _B(28); x<<=1;
+       x |= _B(15); x<<=1;
+       x |= _B(63);
+*/
+       x  = ((ctx->nfsr[8])&0x41)<<1; // B15 & B09
+       x |= ((ctx->nfsr[2])&0x09);    // B63 & B60 
+//     x |= ((ctx->nfsr[4])&0x04)<<4; // B45
+       x |= (((ctx->nfsr[5])&0x44) | 
+             ((ctx->nfsr[3])&0x08) | 
+             (((((ctx->nfsr[7])&0x04)<<3) |((ctx->nfsr[4])&0x04))<<2) )<<2; // B37 & B33
+//     x |= ((ctx->nfsr[3])&0x08)<<2; // B52
+       x |= ((ctx->nfsr[6])&0x08)>>1; // B28
+//     x |= ((ctx->nfsr[7])&0x04)<<7; // B21 
+
+
+       b80 = pgm_read_byte(g_lut+(x/8))>>(x%8);
+       b80 ^= s0 ^ B(62) ^ B(14) ^ B(0);
+#endif
+       c1 = b80 & 1;
+       for(i=0; i<10; ++i){
+               c2 = (ctx->nfsr[i])>>7;
+               ctx->nfsr[i] = ((ctx->nfsr[i])<<1) | c1;
+               c1 = c2;
+       }
+       /* now the h function */
+       uint8_t h;
+       i = (S(2)&1) | 
+           ((S(24)&1) << 1) |
+           ((S(45)&1) << 2) |
+           ((S(63)&1) << 3) |
+           ((B(62)&1) << 4);
+       
+       h = (pgm_read_byte(h_lut+(i/8)))>>(i%8);
+       
+       h ^= B(0) ^ B(1) ^ B(3) ^ B(9) ^ B(30) ^ B(42) ^ B(55);
+       return h&1;
+}
+
+#ifdef GRAIN_REVERSEKEY
+
+static
+uint8_t reverse_bits(uint8_t a){
+       uint8_t lut[16] = {
+               0x0, 0x8, 0x4, 0xC,   /* 0000 1000 0100 1100 */
+               0x2, 0xA, 0x6, 0xE,   /* 0010 1010 0110 1110 */
+               0x1, 0x9, 0x5, 0xD,   /* 0001 1001 0101 1101 */
+               0x3, 0xB, 0x7, 0xF }; /* 0011 1011 0111 1111 */
+       uint8_t x;
+       x = ((lut[a&0xf]) << 4) | lut[a>>4];
+       return x;
+}
+#else
+
+#define reverse_bits(a) (a)
+
+#endif
+
+void grain_init(const void* key, const void* iv, grain_ctx_t* ctx){
+       uint8_t i,t;
+       
+       /* load the 80bit key */
+       for(i=0; i<10; ++i){
+               ctx->nfsr[9-i] = reverse_bits(((uint8_t*)key)[i]);
+       }
+       /* load the 64bit iv */
+       for(i=0; i<8; ++i){
+               ctx->lfsr[9-i] = reverse_bits(((uint8_t*)iv)[i]);
+       }
+       /* set the other bits of iv to 1 */
+       ctx->lfsr[0] = ctx->lfsr[1] = 0xFF;
+       
+       /* run it 160 times */
+       for(i=0; i<160; ++i){
+               t = grain_enc(ctx);
+               (ctx->lfsr[0]) ^= t;
+               (ctx->nfsr[0]) ^= t;
+       }
+}
+
+
+
+
+
+