chiark - git - mdw - catacomb/blob - skipjack.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * $Id: skipjack.c,v 1.4 2004/04/02 01:03:49 mdw Exp $
   4  *
   5  * The Skipjack block cipher
   6  *
   7  * (c) 2000 Straylight/Edgeware
   8  */
   9
  10 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
  11  *
  12  * This file is part of Catacomb.
  13  *
  14  * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
  15  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
  16  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  17  * License, or (at your option) any later version.
  18  *
  19  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
  20  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  21  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  22  * GNU Library General Public License for more details.
  23  *
  24  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  25  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  26  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  27  * MA 02111-1307, USA.
  28  */
  29
  30 /*----- Revision history --------------------------------------------------*
  31  *
  32  * $Log: skipjack.c,v $
  33  * Revision 1.4  2004/04/02 01:03:49  mdw
  34  * Miscellaneous constification.
  35  *
  36  * Revision 1.3  2000/08/01 00:28:34  mdw
  37  * Performance improvement: read keys in as 32-bit words and deal them out
  38  * byte-by-byte.
  39  *
  40  * Revision 1.2  2000/07/15 20:48:45  mdw
  41  * Remove some useless tests in the G function.
  42  *
  43  * Revision 1.1  2000/07/15 15:39:33  mdw
  44  * The NSA's Skipjack block cipher.
  45  *
  46  */
  47
  48 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  49
  50 #include <mLib/bits.h>
  51
  52 #include "blkc.h"
  53 #include "gcipher.h"
  54 #include "skipjack.h"
  55 #include "skipjack-tab.h"
  56
  57 /*----- Global variables --------------------------------------------------*/
  58
  59 const octet skipjack_keysz[] = { KSZ_SET, 10, 0 };
  60
  61 /*----- The Skipjack S-box ------------------------------------------------*/
  62
  63 static const octet f[256] = SKIPJACK_S;
  64
  65 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  66
  67 /* --- @skipjack_init@ --- *
  68  *
  69  * Arguments:   @skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
  70  *              @const void *buf@ = pointer to key buffer
  71  *              @size_t sz@ = size of key material
  72  *
  73  * Returns:     ---
  74  *
  75  * Use:         Initializes a Skipjack key buffer.  The key buffer must be
  76  *              exactly 10 bytes long.
  77  */
  78
  79 void skipjack_init(skipjack_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
  80 {
  81   const octet *b = buf;
  82   uint32 crud;
  83   KSZ_ASSERT(skipjack, sz);
  84   k->ka = LOAD32(b);
  85   k->kb = LOAD32(b + 4);
  86   crud = LOAD16(b + 8);
  87   k->kc = U32((crud << 16) | (k->ka >> 16));
  88   k->kd = U32((k->ka << 16) | (k->kb >> 16));
  89   k->ke = U32((k->kb << 16) | crud);
  90   crud = 0;
  91 }
  92
  93 /* --- @skipjack_eblk@, @skipjack_dblk@ --- *
  94  *
  95  * Arguments:   @const skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
  96  *              @const uint32 s[2]@ = pointer to source block
  97  *              @uint32 d[2]@ = pointer to skipjacktination block
  98  *
  99  * Returns:     ---
 100  *
 101  * Use:         Low-level block encryption and decryption.
 102  */
 103
 104 #define G(x, k) do {                                                    \
 105   octet _x = U8(x >> 8), _y = U8(x);                                    \
 106   _x ^= f[_y ^ U8(k >> 24)];                                            \
 107   _y ^= f[_x ^ U8(k >> 16)];                                            \
 108   _x ^= f[_y ^ U8(k >>  8)];                                            \
 109   _y ^= f[_x ^ U8(k >>  0)];                                            \
 110   x = (_x << 8) | _y;                                                   \
 111 } while (0)
 112
 113 #define RULE_A(w, x, y, z, n, k) do {                                   \
 114   G(w, k); z ^= w ^ n++;                                                \
 115 } while (0)
 116
 117 #define RULE_B(w, x, y, z, n, k) do {                                   \
 118   x ^= w ^ n++; G(w, k);                                                \
 119 } while (0)
 120
 121 void skipjack_eblk(const skipjack_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *d)
 122 {
 123   unsigned n = 1;
 124   uint16 w = U16(s[0] >> 16), x = U16(s[0]);
 125   uint16 y = U16(s[1] >> 16), z = U16(s[1]);
 126   uint32 ka = k->ka, kb = k->kb, kc = k->kc, kd = k->kd, ke = k->ke;
 127
 128   RULE_A(w, x, y, z, n, ka); RULE_A(z, w, x, y, n, kb);
 129   RULE_A(y, z, w, x, n, kc); RULE_A(x, y, z, w, n, kd);
 130   RULE_A(w, x, y, z, n, ke); RULE_A(z, w, x, y, n, ka);
 131   RULE_A(y, z, w, x, n, kb); RULE_A(x, y, z, w, n, kc);
 132   RULE_B(w, x, y, z, n, kd); RULE_B(z, w, x, y, n, ke);
 133   RULE_B(y, z, w, x, n, ka); RULE_B(x, y, z, w, n, kb);
 134   RULE_B(w, x, y, z, n, kc); RULE_B(z, w, x, y, n, kd);
 135   RULE_B(y, z, w, x, n, ke); RULE_B(x, y, z, w, n, ka);
 136   RULE_A(w, x, y, z, n, kb); RULE_A(z, w, x, y, n, kc);
 137   RULE_A(y, z, w, x, n, kd); RULE_A(x, y, z, w, n, ke);
 138   RULE_A(w, x, y, z, n, ka); RULE_A(z, w, x, y, n, kb);
 139   RULE_A(y, z, w, x, n, kc); RULE_A(x, y, z, w, n, kd);
 140   RULE_B(w, x, y, z, n, ke); RULE_B(z, w, x, y, n, ka);
 141   RULE_B(y, z, w, x, n, kb); RULE_B(x, y, z, w, n, kc);
 142   RULE_B(w, x, y, z, n, kd); RULE_B(z, w, x, y, n, ke);
 143   RULE_B(y, z, w, x, n, ka); RULE_B(x, y, z, w, n, kb);
 144
 145   d[0] = ((uint32)w << 16) | (uint32)x;
 146   d[1] = ((uint32)y << 16) | (uint32)z;
 147 }
 148
 149 #define G_INV(x, k) do {                                                \
 150   octet _x = U8(x >> 8), _y = U8(x);                                    \
 151   _y ^= f[_x ^ U8(k >>  0)];                                            \
 152   _x ^= f[_y ^ U8(k >>  8)];                                            \
 153   _y ^= f[_x ^ U8(k >> 16)];                                            \
 154   _x ^= f[_y ^ U8(k >> 24)];                                            \
 155   x = (_x << 8) | _y;                                                   \
 156 } while (0)
 157
 158 #define RULE_A_INV(w, x, y, z, n, i) do {                               \
 159   w ^= x ^ --n; G_INV(x, i);                                            \
 160 } while (0)
 161
 162 #define RULE_B_INV(w, x, y, z, n, i) do {                               \
 163   G_INV(x, i); y ^= x ^ --n;                                            \
 164 } while (0)
 165
 166 void skipjack_dblk(const skipjack_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *d)
 167 {
 168   unsigned n = 33;
 169   uint16 w = U16(s[0] >> 16), x = U16(s[0]);
 170   uint16 y = U16(s[1] >> 16), z = U16(s[1]);
 171   uint32 ka = k->ka, kb = k->kb, kc = k->kc, kd = k->kd, ke = k->ke;
 172
 173   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, kb); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, ka);
 174   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, ke); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, kd);
 175   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, kc); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, kb);
 176   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, ka); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, ke);
 177   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, kd); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kc);
 178   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, kb); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, ka);
 179   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, ke); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kd);
 180   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, kc); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, kb);
 181   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, ka); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, ke);
 182   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, kd); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, kc);
 183   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, kb); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, ka);
 184   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, ke); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, kd);
 185   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, kc); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kb);
 186   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, ka); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, ke);
 187   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, kd); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kc);
 188   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, kb); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, ka);
 189
 190   d[0] = ((uint32)w << 16) | (uint32)x;
 191   d[1] = ((uint32)y << 16) | (uint32)z;
 192 }
 193
 194 BLKC_TEST(SKIPJACK, skipjack)
 195
 196 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/