chiark / gitweb /
New blockcipher mac stuff. New hbytes clockincrement.
authorian <ian>
Wed, 18 Sep 2002 23:07:41 +0000 (23:07 +0000)
committerian <ian>
Wed, 18 Sep 2002 23:07:41 +0000 (23:07 +0000)
base/chiark-tcl.h
base/tables-examples.tct
crypto/bcmode.c
crypto/crypto.c
hbytes/hbytes.h
hbytes/ulongs.c

index ce00dd9537128a56d8227adc73c6d3eaa125328d..ac19c8f9cd941f2ac1aa95fcd2a7daee442e601a 100644 (file)
  *  hbytes trimleft VALUE                        removes any leading 0 octets
  *  hbytes repeat VALUE COUNT                    => COUNT copies of VALUE
  *
+ *  hbytes clockincrement VAR INTEGER      adds INTEGER to VAR mod 256^|VAR|
+ *                                         INTEGER must be -255 .. 255
+ *                                               => carry (-255 to 255,
+ *                                               and -1,0,1 if VAR not empty)
+ *
  *  hbytes h2ulong HEX                           => ulong  (HEX len must be 4)
  *  hbytes ulong2h UL                            => hex
  *
@@ -48,6 +53,7 @@
  *  hbytes pkcs5 pa|ua VAR ALG                   => worked?  (always 1 for p)
  *  hbytes pkcs5 pn|un VAR BLOCKSIZE             => worked?  (always 1 for p)
  *  hbytes blockcipher d|e VAR ALG KEY MODE [IV] => IV
+ *  hbytes blockcipher mac MSG ALG KEY MODE IV   => final block
  *
  *  hbytes hash ALG MESSAGE                      => hash
  *  hbytes hmac ALG MESSAGE KEY [MACLENGTH]      => mac
@@ -232,13 +238,13 @@ typedef struct {
   void (*crypt)(const void *schedule, const void *in, void *out);
      /* in and out may be the same, but if they aren't they may not overlap */
      /* in and out for crypt will have been through block_byteswap */
-} BlockCipherDirectionInfo;
+} BlockCipherPerDirectionInfo;
 
 typedef struct {
   const char *name;
   int blocksize, schedule_size, key_min, key_max;
   void (*byteswap)(void *block);
-  BlockCipherDirectionInfo encrypt, decrypt;
+  BlockCipherPerDirectionInfo encrypt, decrypt;
 } BlockCipherAlgInfo;
 
 extern const BlockCipherAlgInfo blockcipheralginfos[];
@@ -247,16 +253,31 @@ extern const BlockCipherAlgInfo blockcipheralginfos[];
 
 typedef struct {
   const char *name;
-  int iv_blocks, buf_blocks;
-  const char *(*encrypt)(Byte *data, int blocks,
+  int iv_blocks, buf_blocks, mac_blocks;
+
+  /* Each function is allowed to use up to buf_blocks * blocksize
+   * bytes of space in buf.  data is blocks * blocksize bytes
+   * long.  data should be modified in place by encrypt and decrypt;
+   * modes may not change the size of data.  iv is always provided and
+   * is always of length iv_blocks * blocksize; encrypt and
+   * decrypt may modify the iv value (in which case the Tcl caller
+   * will get the modified IV) but this is not recommended.  mac
+   * should leave the mac, which must be mac_blocks * blocksize
+   * bytes, in buf.  (Therefore mac_blocks must be at least
+   * buf_blocks.)
+   */
+  const char *(*encrypt)(Byte *data, int nblocks,
                         const Byte *iv, Byte *buf,
                         const BlockCipherAlgInfo *alg, int encr,
-                        int blocksize, const void *sch);
-  const char *(*decrypt)(Byte *data, int blocks,
+                        const void *sch);
+  const char *(*decrypt)(Byte *data, int nblocks,
                         const Byte *iv, Byte *buf,
                         const BlockCipherAlgInfo *alg, int encr,
-                        int blocksize, const void *sch);
-    /* in each case, *iv is provided, but may be modified */
+                        const void *sch);
+  const char *(*mac)(const Byte *data, int nblocks,
+                    const Byte *iv, Byte *buf,
+                    const BlockCipherAlgInfo *alg,
+                    const void *sch);
 } BlockCipherModeInfo;
 
 extern const BlockCipherModeInfo blockciphermodeinfos[];
index d2e00384f7af16f552ff4c2f2d5c140336892be3..c130136bc094ba3079aa276d07cd5ce824fb0fb5 100644 (file)
@@ -121,6 +121,10 @@ Table hbytes HBytes_SubCommand
                v       hb
                count   int
                =>      hb
+       clockincrement
+               value   hbv
+               change  int
+               =>      int
        random
                length  int
                =>      hb
@@ -130,13 +134,8 @@ Table hbytes HBytes_SubCommand
                block   obj
                =>      int
        blockcipher
-               encrypt charfrom("de","encrypt/decrypt")
-               v       hbv
-               alg     enum(BlockCipherAlgInfo, "alg")
-               key     obj
-               mode    enum(BlockCipherModeInfo, "mode")
-               ?iv     hb
-               =>      hb
+               op      enum(BlockCipherOp, "op")
+               ...     obj
        hash
                alg     enum(HashAlgInfo, "hash alg")
                message hb
@@ -161,3 +160,29 @@ Table dgram_socket DgramSocket_SubCommand
        on-receive
                sock    sockid
                ?script obj
+
+Table blockcipherop BlockCipherOp
+       e       1
+               v       hbv
+               alg     enum(BlockCipherAlgInfo, "alg")
+               key     obj
+               mode    enum(BlockCipherModeInfo, "mode")
+               ?iv     hb
+               =>      hb
+       d       0
+               v       hbv
+               alg     enum(BlockCipherAlgInfo, "alg")
+               key     obj
+               mode    enum(BlockCipherModeInfo, "mode")
+               ?iv     hb
+               =>      hb
+       mac     -1
+               msg     hb
+               alg     enum(BlockCipherAlgInfo, "alg")
+               key     obj
+               mode    enum(BlockCipherModeInfo, "mode")
+               iv      hb
+               =>      hb
+
+EntryExtra BlockCipherOp
+       int encrypt;
index f7c808d55410796b4589220e28554b2669109b06..f6a2a4bddcedc3f41086476145a3058d3d9f4bfc 100644 (file)
@@ -6,7 +6,8 @@
 static const char *mode_cbc_encrypt(Byte *data, int blocks,
                                    const Byte *iv, Byte *chain,
                                    const BlockCipherAlgInfo *alg, int encr,
-                                   int blocksize, const void *sch) {
+                                   const void *sch) {
+  int blocksize= alg->blocksize;
   memcpy(chain,iv,blocksize);
   alg->byteswap(chain);
   
@@ -26,7 +27,8 @@ static const char *mode_cbc_encrypt(Byte *data, int blocks,
 static const char *mode_cbc_decrypt(Byte *data, int blocks,
                                    const Byte *iv, Byte *chain,
                                    const BlockCipherAlgInfo *alg, int encr,
-                                   int blocksize, const void *sch) {
+                                   const void *sch) {
+  int blocksize= alg->blocksize;
   int cchain= 0;
 
   memcpy(chain,iv,blocksize);
@@ -46,10 +48,51 @@ static const char *mode_cbc_decrypt(Byte *data, int blocks,
   return 0;
 }
 
+static void cbcmac_core(const Byte *data, int blocks,
+                       const Byte *iv, Byte *buf,
+                       const BlockCipherAlgInfo *alg,
+                       const void *sch) {
+  int blocksize= alg->blocksize;
+
+  memcpy(buf,iv,blocksize);
+  alg->byteswap(buf);
+  
+  while (blocks > 0) {
+    memcpy(buf + blocksize, data, blocksize);
+    alg->byteswap(buf + blocksize);
+    memxor(buf, buf + blocksize, blocksize);
+    
+    alg->encrypt.crypt(sch, buf, buf);
+
+    blocks--; data += blocksize;
+  }
+}  
+
+static const char *mode_cbc_mac(const Byte *data, int blocks,
+                               const Byte *iv, Byte *buf,
+                               const BlockCipherAlgInfo *alg,
+                               const void *sch) {
+  cbcmac_core(data,blocks,iv,buf,alg,sch);
+  alg->byteswap(buf);
+  return 0;
+}
+
+static const char *mode_cbc_mac2(const Byte *data, int blocks,
+                                const Byte *iv, Byte *buf,
+                                const BlockCipherAlgInfo *alg,
+                                const void *sch) {
+  cbcmac_core(data,blocks,iv,buf,alg,sch);
+  alg->encrypt.crypt(sch, buf, buf);
+  alg->byteswap(buf);
+  return 0;
+}
+
 static const char *mode_ecb(Byte *data, int blocks,
                            const Byte *iv, Byte *chain,
                            const BlockCipherAlgInfo *alg, int encr,
-                           int blocksize, const void *sch) {
+                           const void *sch) {
+  int blocksize= alg->blocksize;
+  
   while (blocks > 0) {
     alg->byteswap(data);
     (encr ? &alg->encrypt : &alg->decrypt)->crypt(sch, data, data);
@@ -60,7 +103,8 @@ static const char *mode_ecb(Byte *data, int blocks,
 }
 
 const BlockCipherModeInfo blockciphermodeinfos[]= {
-  { "cbc", 1, 2, mode_cbc_encrypt, mode_cbc_decrypt },
-  { "ecb", 0, 0, mode_ecb,         mode_ecb         },
+  { "cbc",      1, 2, 1, mode_cbc_encrypt, mode_cbc_decrypt, mode_cbc_mac  },
+  { "cbc-mac2", 1, 2, 1, 0,                0,                mode_cbc_mac2 },
+  { "ecb",      0, 0, 0, mode_ecb,         mode_ecb,         0             },
   { 0 }
 };
index 39611580eb150ea4e792853db363578d550d4b0a..efddecd669885311eca67dc59991176a86a59814 100644 (file)
@@ -155,62 +155,141 @@ static CiphKeyValue *get_key(Tcl_Interp *ip, Tcl_Obj *key_obj,
   return key;
 }
 
-int do_hbytes_blockcipher(ClientData cd, Tcl_Interp *ip, int encrypt,
-                         HBytes_Var v, const BlockCipherAlgInfo *alg,
-                         Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
-                         HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
-  int rc, want_bufferslen, data_len, iv_want;
-  CiphKeyValue *key;
-  const char *failure;
+int do_hbytes_blockcipher(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
+                         const BlockCipherOp *op,
+                         int objc, Tcl_Obj *const *objv) {
+  return op->func((void*)op,ip,objc,objv);
+}
+
+static int blockcipher_prep(Tcl_Interp *ip, Tcl_Obj *key_obj,
+                           const HBytes_Value *iv, int decrypt,
+                           const BlockCipherAlgInfo *alg,
+                           const BlockCipherModeInfo *mode, int data_len,
+                           const CiphKeyValue **key_r, const void **sched_r,
+                           const Byte **iv_r, int *iv_lenbytes_r,
+                           Byte **buffers_r, int *nblocks_r) {
   void *sched, **schedp;
+  int want_bufferslen, want_iv;
+  int rc;
+  CiphKeyValue *key;
+
+  if (data_len % alg->blocksize)
+    return staticerr(ip, "block cipher input not whole number of blocks");
 
   want_bufferslen= alg->blocksize * (mode->buf_blocks + mode->iv_blocks);
   key= get_key(ip, key_obj, alg, want_bufferslen);  if (!key) return TCL_ERROR;
 
   schedp= (alg->decrypt.make_schedule==alg->encrypt.make_schedule
-          || encrypt) ? &key->alpha : &key->beta;
+          || !decrypt) ? &key->alpha : &key->beta;
   sched= *schedp;
   if (!sched) {
     if (key->valuelen < alg->key_min) return staticerr(ip, "key too short");
     if (key->valuelen > alg->key_max) return staticerr(ip, "key too long");
 
     sched= TALLOC(alg->schedule_size);
-    (encrypt ? &alg->encrypt : &alg->decrypt)->make_schedule
+    (decrypt ? &alg->decrypt : &alg->encrypt)->make_schedule
       (sched, key->value, key->valuelen);
     *schedp= sched;
   }
 
-  iv_want= alg->blocksize * mode->iv_blocks;
-  if (!iv_want) {
-    if (!hbytes_issentinel(&iv))
+  want_iv= alg->blocksize * mode->iv_blocks;
+  if (!want_iv) {
+    if (!hbytes_issentinel(iv))
       return staticerr(ip,"iv supplied but mode does not take one");
-  } else if (hbytes_issentinel(&iv)) {
-    if (!encrypt) return staticerr(ip,"must supply iv when decrypting");
-    rc= get_urandom(ip, key->buffers, iv_want);
+  } else if (hbytes_issentinel(iv)) {
+    if (decrypt) return staticerr(ip,"must supply iv when decrypting");
+    rc= get_urandom(ip, key->buffers, want_iv);
     if (rc) return rc;
   } else {
-    int iv_supplied= hbytes_len(&iv);
-    if (iv_supplied > iv_want)
+    int iv_supplied= hbytes_len(iv);
+    if (iv_supplied > want_iv)
       return staticerr(ip, "iv too large for algorithm and mode");
-    memcpy(key->buffers, hbytes_data(&iv), iv_supplied);
-    memset(key->buffers + iv_supplied, 0, iv_want - iv_supplied);
+    memcpy(key->buffers, hbytes_data(iv), iv_supplied);
+    memset(key->buffers + iv_supplied, 0, want_iv - iv_supplied);
   }
 
-  data_len= hbytes_len(v.hb);
-  if (data_len % alg->blocksize)
-    return staticerr(ip, "block cipher input not whole number of blocks");
+  *key_r= key;
+  *sched_r= sched;
+
+  *iv_r= key->buffers;
+  *iv_lenbytes_r= want_iv;
+
+  *buffers_r= key->buffers + want_iv;
+  *nblocks_r= data_len / alg->blocksize;
+  
+  return TCL_OK;
+}
+
+int do_blockcipherop_d(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
+                      HBytes_Var v, const BlockCipherAlgInfo *alg,
+                      Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
+                      HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
+  return do_blockcipherop_e(cd,ip,v,alg,key_obj,mode,iv,result);
+}
 
+int do_blockcipherop_e(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
+                      HBytes_Var v, const BlockCipherAlgInfo *alg,
+                      Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
+                      HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
+  const BlockCipherOp *op= (const void*)cd;
+  int encrypt= op->encrypt;
+  int rc, iv_lenbytes;
+  const CiphKeyValue *key;
+  const char *failure;
+  const Byte *ivbuf;
+  Byte *buffers;
+  const void *sched;
+  int nblocks;
+
+  if (!mode->encrypt)
+    return staticerr(ip, "mode does not support encrypt/decrypt");
+
+  rc= blockcipher_prep(ip,key_obj,&iv,!encrypt,
+                      alg,mode, hbytes_len(v.hb),
+                      &key,&sched,
+                      &ivbuf,&iv_lenbytes,
+                      &buffers,&nblocks);
+  if (rc) return rc;
+  
   failure=
     (encrypt ? mode->encrypt : mode->decrypt)
-    (hbytes_data(v.hb), data_len / alg->blocksize,
-     key->buffers, key->buffers + iv_want,
-     alg, encrypt,
-     alg->blocksize, sched);
+    (hbytes_data(v.hb), nblocks, ivbuf, buffers, alg, encrypt, sched);
 
   if (failure)
     return staticerr(ip, failure);
 
-  hbytes_array(result, key->buffers, iv_want);
+  hbytes_array(result, ivbuf, iv_lenbytes);
+
+  return TCL_OK;
+}
+
+int do_blockcipherop_mac(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
+                        HBytes_Value msg, const BlockCipherAlgInfo *alg,
+                        Tcl_Obj *key_obj, const BlockCipherModeInfo *mode,
+                        HBytes_Value iv, HBytes_Value *result) {
+  const CiphKeyValue *key;
+  const char *failure;
+  const Byte *ivbuf;
+  Byte *buffers;
+  const void *sched;
+  int nblocks, iv_lenbytes;
+  int rc;
+
+  if (!mode->mac)
+    return staticerr(ip, "mode does not support mac generation");
+  
+  rc= blockcipher_prep(ip,key_obj,&iv,0,
+                      alg,mode, hbytes_len(&msg),
+                      &key,&sched,
+                      &ivbuf,&iv_lenbytes,
+                      &buffers,&nblocks);
+  if (rc) return rc;
+
+  failure= mode->mac(hbytes_data(&msg), nblocks, ivbuf, buffers, alg, sched);
+  if (failure)
+    return staticerr(ip,failure);
+
+  hbytes_array(result, buffers, alg->blocksize * mode->mac_blocks);
 
   return TCL_OK;
 }
index ce00dd9537128a56d8227adc73c6d3eaa125328d..ac19c8f9cd941f2ac1aa95fcd2a7daee442e601a 100644 (file)
  *  hbytes trimleft VALUE                        removes any leading 0 octets
  *  hbytes repeat VALUE COUNT                    => COUNT copies of VALUE
  *
+ *  hbytes clockincrement VAR INTEGER      adds INTEGER to VAR mod 256^|VAR|
+ *                                         INTEGER must be -255 .. 255
+ *                                               => carry (-255 to 255,
+ *                                               and -1,0,1 if VAR not empty)
+ *
  *  hbytes h2ulong HEX                           => ulong  (HEX len must be 4)
  *  hbytes ulong2h UL                            => hex
  *
@@ -48,6 +53,7 @@
  *  hbytes pkcs5 pa|ua VAR ALG                   => worked?  (always 1 for p)
  *  hbytes pkcs5 pn|un VAR BLOCKSIZE             => worked?  (always 1 for p)
  *  hbytes blockcipher d|e VAR ALG KEY MODE [IV] => IV
+ *  hbytes blockcipher mac MSG ALG KEY MODE IV   => final block
  *
  *  hbytes hash ALG MESSAGE                      => hash
  *  hbytes hmac ALG MESSAGE KEY [MACLENGTH]      => mac
@@ -232,13 +238,13 @@ typedef struct {
   void (*crypt)(const void *schedule, const void *in, void *out);
      /* in and out may be the same, but if they aren't they may not overlap */
      /* in and out for crypt will have been through block_byteswap */
-} BlockCipherDirectionInfo;
+} BlockCipherPerDirectionInfo;
 
 typedef struct {
   const char *name;
   int blocksize, schedule_size, key_min, key_max;
   void (*byteswap)(void *block);
-  BlockCipherDirectionInfo encrypt, decrypt;
+  BlockCipherPerDirectionInfo encrypt, decrypt;
 } BlockCipherAlgInfo;
 
 extern const BlockCipherAlgInfo blockcipheralginfos[];
@@ -247,16 +253,31 @@ extern const BlockCipherAlgInfo blockcipheralginfos[];
 
 typedef struct {
   const char *name;
-  int iv_blocks, buf_blocks;
-  const char *(*encrypt)(Byte *data, int blocks,
+  int iv_blocks, buf_blocks, mac_blocks;
+
+  /* Each function is allowed to use up to buf_blocks * blocksize
+   * bytes of space in buf.  data is blocks * blocksize bytes
+   * long.  data should be modified in place by encrypt and decrypt;
+   * modes may not change the size of data.  iv is always provided and
+   * is always of length iv_blocks * blocksize; encrypt and
+   * decrypt may modify the iv value (in which case the Tcl caller
+   * will get the modified IV) but this is not recommended.  mac
+   * should leave the mac, which must be mac_blocks * blocksize
+   * bytes, in buf.  (Therefore mac_blocks must be at least
+   * buf_blocks.)
+   */
+  const char *(*encrypt)(Byte *data, int nblocks,
                         const Byte *iv, Byte *buf,
                         const BlockCipherAlgInfo *alg, int encr,
-                        int blocksize, const void *sch);
-  const char *(*decrypt)(Byte *data, int blocks,
+                        const void *sch);
+  const char *(*decrypt)(Byte *data, int nblocks,
                         const Byte *iv, Byte *buf,
                         const BlockCipherAlgInfo *alg, int encr,
-                        int blocksize, const void *sch);
-    /* in each case, *iv is provided, but may be modified */
+                        const void *sch);
+  const char *(*mac)(const Byte *data, int nblocks,
+                    const Byte *iv, Byte *buf,
+                    const BlockCipherAlgInfo *alg,
+                    const void *sch);
 } BlockCipherModeInfo;
 
 extern const BlockCipherModeInfo blockciphermodeinfos[];
index 496273182d7c5df5981b6bede662901cd85aa60e..f8b8c9e722d1ed6fc303e9ca9f6baa43ce3ed8b4 100644 (file)
@@ -6,6 +6,30 @@
 
 /* nice simple functions */
 
+int do_hbytes_clockincrement(ClientData cd, Tcl_Interp *ip,
+                            HBytes_Var value, int change, int *result) {
+  Byte *data;
+  int len, bv;
+
+  if (change<-255 || change>255)
+    return staticerr(ip,"clockincrement change must be in range -255..255");
+
+  len= hbytes_len(value.hb);
+  data= hbytes_data(value.hb) + len;
+  while (len && change) {
+    bv= *--data;
+    bv += change;
+    *data= bv;
+    if (bv<0) change= -1;
+    else if (bv>255) change= +1;
+    else change= 0;
+    len--;
+  }
+  *result= change;
+  
+  return TCL_OK;
+}
+
 int do_ulong_int2ul(ClientData cd, Tcl_Interp *ip, int v,
                    unsigned long *result) {
   if (v<0) return staticerr(ip,"cannot convert -ve integer to ulong");