]> git.cryptolib.org Git - avr-crypto-lib.git/blobdiff - serpent/serpent-sboxes-bitslice-asm.S
modified structure
[avr-crypto-lib.git] / serpent / serpent-sboxes-bitslice-asm.S
diff --git a/serpent/serpent-sboxes-bitslice-asm.S b/serpent/serpent-sboxes-bitslice-asm.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4e0d7db
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,854 @@
+/* serpent-sboxes-bitslice.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/>.
+*/
+/* serpent-sboxes.c
+ * a bitsliced implementation of the serpent sboxes
+ * author: Daniel Otte 
+ * email:  daniel.otte@rub.de
+ * license: GPLv3
+ */
+
+#include "avr-asm-macros.S"
+IN0  = 22
+IN1  = 23
+IN2  = 24
+IN3  = 25
+OUT0 = 18
+OUT1 = 19
+OUT2 = 20
+OUT3 = 21
+T00 =  2
+T00 =  3
+T01 =  4
+T02 =  5
+T03 =  6
+T04 =  7
+T05 =  8
+T06 =  9
+T07 = 10
+T08 = 11
+T09 = 12
+T10 = 13
+T11 = 14
+T12 = 15
+T13 = 16
+T14 = 17
+T15 = 26
+T16 = 27
+T17 =  0
+
+/* S0:   3  8 15  1 10  6  5 11 14 13  4  2  7  0  9 12 */
+
+/* depth = 5,7,4,2, Total gates=18 */
+sb0:
+    mov T00, IN1
+    eor T00, IN2
+    mov T01, IN0
+    or  T01, IN3
+    mov T02, IN0
+    eor T02, IN1
+    mov OUT3, T01
+    eor OUT3, T00
+    mov T04, IN2
+    or  T04, OUT3
+    mov T05, IN0
+    eor T05, IN3
+    mov T06, IN1
+    or  T06, IN2
+    mov T07, IN3
+    and T07, T04
+    mov T08, T02
+    and T08, T06
+    mov OUT2, T08
+    eor OUT2, T07
+    mov T10, T08
+    and T10, OUT2
+    mov T11, IN2
+    eor T11, IN3
+    mov T12, T06
+    eor T12, T10
+    mov T13, IN1
+    and T13, T05
+    mov T14, T05
+    eor T14, T12
+       mov OUT0, T14
+       com OUT0
+       mov T16, OUT0
+    eor T16, T13
+    mov OUT1, T11
+    eor OUT1, T16
+       ret
+
+       
+/* InvS0:  13  3 11  0 10  6  5 12  1 14  4  7 15  9  8  2 */
+
+/* depth = 8,4,3,6, Total gates=19 */
+sb0_inv:
+    mov T00, IN2
+    eor T00, IN3
+    mov T01, IN0
+    or  T01, IN1
+    mov T02, IN1
+    or  T02, IN2
+    mov T03, IN2
+    and T03, T00
+    mov T04, T01
+    eor T04, T00
+    mov T05, IN0
+    or  T05, T03
+       mov OUT2, T04
+       com OUT2
+    mov T07, IN1
+    eor T07, IN3
+    mov T08, T02
+    and T08, T07
+    mov T09, IN3
+    or  T09, OUT2
+    mov OUT1, T08
+    eor OUT1, T05
+    mov T11, IN0
+    or  T11, T04
+    mov T12, OUT1
+    eor T12, T11
+    mov T13, T02
+    eor T13, T09
+    mov T14, IN0
+    eor T14, IN2
+    mov OUT3, T13
+    eor OUT3, T12
+    mov T16, T04
+    and T16, T12
+    mov T17, T13
+    or  T17, T16
+    mov OUT0, T14
+    eor OUT0, T17
+       ret
+
+
+/* S1:  15 12  2  7  9  0  5 10  1 11 14  8  6 13  3  4 */
+
+/* depth = 10,7,3,5, Total gates=18 */
+sb1:
+    mov T00, IN0
+    or  T00, IN3
+    mov T01, IN2
+    eor T01, IN3
+       mov T02, IN1
+       com T02
+    mov T03, IN0
+    eor T03, IN2
+    mov T04, IN0
+    or  T04, T02
+    mov T05, IN3
+    and T05, T03
+    mov T06, T00
+    and T06, T01
+    mov T07, IN1
+    or  T07, T05
+    mov OUT2, T01
+    eor OUT2, T04
+    mov T09, T06
+    eor T09, T07
+    mov T10, T00
+    eor T10, T09
+    mov T11, OUT2
+    eor T11, T10
+    mov T12, IN1
+    and T12, IN3
+       mov OUT3, T09
+       com OUT3
+    mov OUT1, T12
+    eor OUT1, T11
+    mov T15, T09
+    or  T15, OUT1
+    mov T16, T04
+    and T16, T15
+    mov OUT0, IN2
+    eor OUT0, T16
+       ret
+
+
+/* InvS1:   5  8  2 14 15  6 12  3 11  4  7  9  1 13 10  0 */
+
+/* depth = 7,4,5,3, Total gates=18 */
+sb1_inv:
+    mov T00, IN0
+    eor T00, IN1
+    mov T01, IN1
+    or  T01, IN3
+    mov T02, IN0
+    and T02, IN2
+    mov T03, IN2
+    eor T03, T01
+    mov T04, IN0
+    or  T04, T03
+    mov T05, T00
+    and T05, T04
+    mov T06, IN3
+    or  T06, T02
+    mov T07, IN1
+    eor T07, T05
+    mov T08, T06
+    eor T08, T05
+    mov T09, T03
+    or  T09, T02
+    mov T10, IN3
+    and T10, T07
+    mov OUT2, T08
+    com OUT2
+       mov OUT1, T09
+    eor OUT1, T10
+    mov T13, IN0
+    or  T13, OUT2
+    mov T14, T05
+    eor T14, OUT1
+    mov OUT3, T00
+    eor OUT3, T03
+    mov T16, IN2
+    eor T16, T14
+    mov OUT0, T13
+    eor OUT0, T16
+       ret
+
+/* S2:   8  6  7  9  3 12 10 15 13  1 14  4  0 11  5  2 */
+
+/* depth = 3,8,11,7, Total gates=16 */
+sb2:
+    mov T00, IN0
+    or  T00, IN2
+    mov T01, IN0
+    eor T01, IN1
+    mov T02, IN3
+    eor T02, T00
+    mov OUT0, T01
+    eor OUT0, T02
+    mov T04, IN2
+    eor T04, OUT0
+    mov T05, IN1
+    eor T05, T04
+    mov T06, IN1
+    or  T06, T04
+    mov T07, T00
+    and T07, T05
+    mov T08, T02
+    eor T08, T06
+    mov T09, T01
+    or  T09, T08
+    mov OUT1, T09
+    eor OUT1, T07
+    mov T11, IN0
+    or  T11, IN3
+    mov T12, T08
+    eor T12, OUT1
+    mov T13, IN1
+    eor T13, T12
+       mov OUT3, T08
+       com OUT3
+    mov OUT2, T11
+    eor OUT2, T13
+       ret
+
+/* InvS2:  12  9 15  4 11 14  1  2  0  3  6 13  5  8 10  7 */
+
+/* depth = 3,6,8,3, Total gates=18 */
+sb2_inv:
+    mov T00, IN0
+    eor T00, IN3
+    mov T01, IN2
+    eor T01, IN3
+    mov T02, IN0
+    and T02, IN2
+    mov T03, IN1
+    or  T03, T01
+    mov OUT0, T00
+    eor OUT0, T03
+    mov T05, IN0
+    or  T05, IN2
+    mov T06, IN3
+    or  T06, OUT0
+       mov T07, IN3
+       com T07
+    mov T08, IN1
+    and T08, T05
+    mov T09, T07
+    or  T09, T02
+    mov T10, IN1
+    and T10, T06
+    mov T11, T05
+    and T11, T01
+    mov OUT3, T08
+    eor OUT3, T09
+    mov OUT1, T11
+    eor OUT1, T10
+    mov T14, IN2
+    and T14, OUT3
+    mov T15, OUT0
+    eor T15, OUT1
+    mov T16, T09
+    eor T16, T14
+    mov OUT2, T15
+    eor OUT2, T16
+       ret
+
+/* S3:   0 15 11  8 12  9  6  3 13  1  2  4 10  7  5 14 */
+
+/* depth = 8,3,5,5, Total gates=18 */
+sb3:
+    mov T00, IN0
+    eor T00, IN2
+    mov T01, IN0
+    or  T01, IN3
+    mov T02, IN0
+    and T02, IN3
+    mov T03, T00
+    and T03, T01
+    mov T04, IN1
+    or  T04, T02
+    mov T05, IN0
+    and T05, IN1
+    mov T06, IN3
+    eor T06, T03
+    mov T07, IN2
+    or  T07, T05
+    mov T08, IN1
+    eor T08, T06
+    mov T09, IN3
+    and T09, T04
+    mov T10, T01
+    eor T10, T09
+    mov OUT3, T07
+    eor OUT3, T08
+    mov T12, IN3
+    or  T12, OUT3
+    mov T13, IN0
+    or  T13, T06
+    mov T14, IN1
+    and T14, T12
+    mov OUT2, T07
+    eor OUT2, T10
+    mov OUT0, T13
+    eor OUT0, T14
+    mov OUT1, T04
+    eor OUT1, T03
+       ret
+
+/* InvS3:   0  9 10  7 11 14  6 13  3  5 12  2  4  8 15  1 */
+
+/* depth = 3,6,4,4, Total gates=17 */
+sb3_inv:
+    mov T00, IN2
+    or  T00, IN3
+    mov T01, IN0
+    or  T01, IN3
+    mov T02, IN2
+    eor T02, T01
+    mov T03, IN1
+    eor T03, T01
+    mov T04, IN0
+    eor T04, IN3
+    mov T05, T03
+    and T05, T02
+    mov T06, IN1
+    and T06, T00
+    mov OUT2, T04
+    eor OUT2, T05
+    mov T08, IN0
+    eor T08, T02
+    mov OUT0, T06
+    eor OUT0, T02
+    mov T10, OUT0
+    or  T10, T04
+    mov T11, T08
+    and T11, T10
+    mov T12, IN0
+    and T12, OUT2
+    mov T13, T00
+    eor T13, T04
+    mov OUT1, IN1
+    eor OUT1, T11
+    mov T15, IN1
+    or  T15, T12
+    mov OUT3, T13
+    eor OUT3, T15
+       ret
+
+/* S4:   1 15  8  3 12  0 11  6  2  5  4 10  9 14  7 13 */
+
+/* depth = 6,7,5,3, Total gates=19 */
+sb4:
+    mov T00, IN0
+    or  T00, IN1
+    mov T01, IN1
+    or  T01, IN2
+    mov T02, IN0
+    eor T02, T01
+    mov T03, IN1
+    eor T03, IN3
+    mov T04, IN3
+    or  T04, T02
+    mov T05, IN3
+    and T05, T00
+    mov OUT3, T02
+    eor OUT3, T05
+    mov T07, OUT3
+    and T07, T03
+    mov T08, T03
+    and T08, T04
+    mov T09, IN2
+    eor T09, T05
+    mov T10, IN1
+    and T10, IN2
+    mov T11, T03
+    eor T11, T07
+    mov T12, T10
+    or  T12, T02
+    mov T13, T09
+    eor T13, T08
+    mov T14, IN0
+    and T14, T04
+    mov T15, T10
+    or  T15, T11
+    mov OUT2, T12
+    eor OUT2, T07
+    mov OUT1, T14
+    eor OUT1, T15
+       mov OUT0, T13
+       com OUT0
+       ret
+
+/* InvS4:   5  0  8  3 10  9  7 14  2 12 11  6  4 15 13  1 */
+
+/* depth = 6,4,7,3, Total gates=17 */
+sb4_inv:
+    mov T00, IN1
+    or  T00, IN3
+    mov T01, IN2
+    or  T01, IN3
+    mov T02, IN0
+    and T02, T00
+    mov T03, IN1
+    eor T03, T01
+    mov T04, IN2
+    eor T04, IN3
+       mov T05, T02
+       com T05
+    mov T06, IN0
+    and T06, T03
+    mov OUT1, T04
+    eor OUT1, T06
+    mov T08, OUT1
+    or  T08, T05
+    mov T09, IN0
+    eor T09, T06
+    mov T10, T00
+    eor T10, T08
+    mov T11, IN3
+    eor T11, T03
+    mov T12, IN2
+    or  T12, T09
+    mov OUT3, T02
+    eor OUT3, T11
+    mov T14, IN0
+    eor T14, T03
+    mov OUT2, T10
+    eor OUT2, T12
+    mov OUT0, T14
+    eor OUT0, T08
+       ret
+
+/* S5:  15  5  2 11  4 10  9 12  0  3 14  8 13  6  7  1 */
+
+/* depth = 4,6,8,6, Total gates=17 */
+sb5:
+    mov T00, IN1
+    eor T00, IN3
+    mov T01, IN1
+    or  T01, IN3
+    mov T02, IN0
+    and T02, T00
+    mov T03, IN2
+    eor T03, T01
+    mov T04, T02
+    eor T04, T03
+       mov OUT0, T04
+       com OUT0
+    mov T06, IN0
+    eor T06, T00
+    mov T07, IN3
+    or  T07, OUT0
+    mov T08, IN1
+    or  T08, T04
+    mov T09, IN3
+    eor T09, T07
+    mov T10, IN1
+    or  T10, T06
+    mov T11, T02
+    or  T11, OUT0
+    mov T12, T06
+    or  T12, T09
+    mov T13, T00
+    eor T13, T10
+    mov OUT2, T08
+    eor OUT2, T12
+    mov OUT1, T06
+    eor OUT1, T07
+    mov OUT3, T11
+    eor OUT3, T13
+       ret
+
+/* InvS5:   8 15  2  9  4  1 13 14 11  6  5  3  7 12 10  0 */
+
+/* depth = 4,6,9,7, Total gates=17 */
+sb5_inv:
+    mov T00, IN0
+    and T00, IN3
+    mov T01, IN2
+    eor T01, T00
+    mov T02, IN0
+    eor T02, IN3
+    mov T03, IN1
+    and T03, T01
+    mov T04, IN0
+    and T04, IN2
+    mov OUT0, T02
+    eor OUT0, T03
+    mov T06, IN0
+    and T06, OUT0
+    mov T07, T00
+    eor T07, OUT0
+    mov T08, IN1
+    or  T08, T04
+       mov T09, IN1
+       com T09
+    mov OUT1, T07
+    eor OUT1, T08
+    mov T11, T09
+    or  T11, T06
+    mov T12, OUT0
+    or  T12, OUT1
+    mov OUT3, T01
+    eor OUT3, T11
+    mov T14, T01
+    eor T14, T12
+    mov T15, IN1
+    eor T15, IN3
+    mov OUT2, T15
+    eor OUT2, T14
+       ret
+
+/* S6:   7  2 12  5  8  4  6 11 14  9  1 15 13  3 10  0 */
+
+/* depth = 8,3,6,3, Total gates=19 */
+sb6:
+    mov T00, IN0
+    and T00, IN3
+    mov T01, IN1
+    eor T01, IN2
+    mov T02, IN0
+    eor T02, IN3
+    mov T03, T00
+    eor T03, T01
+    mov T04, IN1
+    or  T04, IN2
+       mov OUT1, T03
+       com OUT1
+    mov T06, T02
+    and T06, T04
+    mov T07, IN1
+    and T07, OUT1
+    mov T08, IN0
+    or  T08, IN2
+    mov T09, T06
+    eor T09, T07
+    mov T10, IN1
+    or  T10, IN3
+    mov T11, IN2
+    eor T11, T10
+    mov T12, T08
+    eor T12, T09
+       mov OUT2, T12
+       com OUT2
+    mov T14, OUT1
+    and T14, T02
+    mov OUT3, T11
+    eor OUT3, T06
+    mov T16, IN0
+    eor T16, IN1
+    mov T17, OUT2
+    eor T17, T14
+    mov OUT0, T16
+    eor OUT0, T17
+       ret
+
+/* InvS6:  15 10  1 13  5  3  6  0  4  9 14  7  2 12  8 11 */
+
+/* depth = 5,3,8,6, Total gates=19 */
+sb6_inv:
+    mov T00, IN0
+    eor T00, IN2
+       mov T01, IN2
+       com T01
+    mov T02, IN1
+    and T02, T00
+    mov T03, IN1
+    or  T03, T01
+    mov T04, IN3
+    or  T04, T02
+    mov T05, IN1
+    eor T05, IN3
+    mov T06, IN0
+    and T06, T03
+    mov T07, IN0
+    or  T07, T01
+    mov T08, T06
+    eor T08, T04
+    mov OUT1, T05
+    eor OUT1, T07
+       mov OUT0, T08
+       com OUT0
+    mov T11, IN1
+    and T11, OUT0
+    mov T12, T00
+    and T12, T04
+    mov T13, T00
+    eor T13, T11
+    mov T14, T06
+    eor T14, T12
+    mov T15, IN3
+    or  T15, T01
+    mov T16, IN0
+    eor T16, OUT1
+    mov OUT3, T16
+    eor OUT3, T14
+    mov OUT2, T15
+    eor OUT2, T13
+       ret
+
+/* S7:   1 13 15  0 14  8  2 11  7  4 12 10  9  3  5  6 */
+
+/* depth = 10,7,10,4, Total gates=19 */
+sb7:
+    mov T00, IN0
+    and T00, IN2
+       mov T01, IN3
+       com T01
+    mov T02, IN0
+    and T02, T01
+    mov T03, IN1
+    or  T03, T00
+    mov T04, IN0
+    and T04, IN1
+    mov T05, IN2
+    eor T05, T03
+    mov OUT3, T02
+    eor OUT3, T05
+    mov T07, IN2
+    or  T07, OUT3
+    mov T08, IN3
+    or  T08, T04
+    mov T09, IN0
+    eor T09, T07
+    mov T10, T03
+    and T10, OUT3
+    mov OUT1, T08
+    eor OUT1, T09
+    mov T12, IN1
+    eor T12, OUT1
+    mov T13, T00
+    eor T13, OUT1
+    mov T14, IN2
+    eor T14, T04
+    mov T15, T10
+    or  T15, T12
+    mov T16, T01
+    or  T16, T13
+    mov OUT0, T14
+    eor OUT0, T16
+    mov OUT2, IN0
+    eor OUT2, T15
+       ret
+
+/* InvS7:   3  0  6 13  9 14 15  8  5 12 11  7 10  1  4  2 */
+
+/* depth = 9,7,3,3, Total gates=18 */
+sb7_inv:
+    mov T00, IN0
+    and T00, IN1
+    mov T01, IN0
+    or  T01, IN1
+    mov T02, IN2
+    or  T02, T00
+    mov T03, IN3
+    and T03, T01
+    mov OUT3, T02
+    eor OUT3, T03
+    mov T05, IN1
+    eor T05, T03
+    mov T06, IN3
+    eor T06, OUT3
+    mov T07, T06
+    com T07
+    mov T08, T05
+    or  T08, T07
+    mov T09, IN1
+    eor T09, IN3
+    mov T10, IN0
+    or  T10, IN3
+    mov OUT1, IN0
+    eor OUT1, T08
+    mov T12, IN2
+    eor T12, T05
+    mov T13, IN2
+    and T13, T10
+    mov T14, IN3
+    or  T14, OUT1
+    mov T15, T00
+    or  T15, T09
+    mov OUT0, T12
+    eor OUT0, T14
+    mov OUT2, T13
+    eor OUT2, T15
+       ret
+
+sf_tab:
+.word sb0, sb1, sb2, sb3
+.word sb4, sb5, sb6, sb7
+
+sinvf_tab:
+.word sb0_inv, sb1_inv, sb2_inv, sb3_inv
+.word sb4_inv, sb5_inv, sb6_inv, sb7_inv
+
+/*
+.byte pm_lo8(sb0), pm_hi8(sb0)
+.byte pm_lo8(sb1), pm_hi8(sb1)
+.byte pm_lo8(sb2), pm_hi8(sb2)
+.byte pm_lo8(sb3), pm_hi8(sb3)
+.byte pm_lo8(sb4), pm_hi8(sb4)
+.byte pm_lo8(sb5), pm_hi8(sb5)
+.byte pm_lo8(sb6), pm_hi8(sb6)
+.byte pm_lo8(sb7), pm_hi8(sb7)
+
+
+sinvf_tab:
+.byte pm_lo8(sb0_inv), pm_hi8(sb0_inv)
+.byte pm_lo8(sb1_inv), pm_hi8(sb1_inv)
+.byte pm_lo8(sb2_inv), pm_hi8(sb2_inv)
+.byte pm_lo8(sb3_inv), pm_hi8(sb3_inv)
+.byte pm_lo8(sb4_inv), pm_hi8(sb4_inv)
+.byte pm_lo8(sb5_inv), pm_hi8(sb5_inv)
+.byte pm_lo8(sb6_inv), pm_hi8(sb6_inv)
+.byte pm_lo8(sb7_inv), pm_hi8(sb7_inv)
+*/
+/*
+void sbox128(void * w, uint8_t box){
+       uint8_t i, buffer[16];
+       box &= 0x7;
+       
+       sb_fpt fp;
+       fp = (sb_fpt)pgm_read_word(&(sf_tab[box]));
+       for(i=0; i<4; ++i){
+               fp(buffer+i, (uint8_t*)w+i);
+       }
+       memcpy(w, buffer, 16);
+}
+*/
+.global sbox128
+sbox128:
+       ldi r30, lo8(sf_tab)
+       ldi r31, hi8(sf_tab)
+1:
+;      clr r1
+       andi r22, 0x07
+       lsl r22
+       add r30, r22
+       adc r31, r1
+       lpm r26, Z+
+       lpm r27, Z
+       lsr r27
+       ror r26
+       push r28
+       push r29
+       movw r30, r26
+       movw r28, r24
+       push_range 2, 17
+       ldd IN0, Y+0
+       ldd IN1, Y+4
+       ldd IN2, Y+8
+       ldd IN3, Y+12
+       icall 
+       std Y+0, OUT0
+       std Y+4, OUT1
+       std Y+8, OUT2
+       std Y+12, OUT3
+       ldd IN0, Y+0+1
+       ldd IN1, Y+4+1
+       ldd IN2, Y+8+1
+       ldd IN3, Y+12+1
+       icall
+       std Y+0+1, OUT0
+       std Y+4+1, OUT1
+       std Y+8+1, OUT2
+       std Y+12+1, OUT3
+       ldd IN0, Y+0+2
+       ldd IN1, Y+4+2
+       ldd IN2, Y+8+2
+       ldd IN3, Y+12+2
+       icall
+       std Y+0+2, OUT0
+       std Y+4+2, OUT1
+       std Y+8+2, OUT2
+       std Y+12+2, OUT3
+       ldd IN0, Y+0+3
+       ldd IN1, Y+4+3
+       ldd IN2, Y+8+3
+       ldd IN3, Y+12+3
+       icall
+       std Y+0+3, OUT0
+       std Y+4+3, OUT1
+       std Y+8+3, OUT2
+       std Y+12+3, OUT3
+       pop_range 2, 17
+       pop r29
+       pop r28
+       ret
+       
+.global        inv_sbox128
+inv_sbox128:
+       ldi r30, lo8(sinvf_tab)
+       ldi r31, hi8(sinvf_tab)
+       rjmp 1b 
+/*     
+void inv_sbox128(void * w, uint8_t box){
+       uint8_t i, buffer[16];
+       box &= 0x7;
+       
+       sb_fpt fp;
+       fp = (sb_fpt)pgm_read_word(&(sinvf_tab[box]));
+       for(i=0; i<4; ++i){
+               fp(buffer+i, (uint8_t*)w+i);
+       }
+       memcpy(w, buffer, 16);
+}
+*/
+
+
+
+
+
+
+