chiark - git - mdw - catacomb/blob - symm/rijndael.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * The Rijndael block cipher
   4  *
   5  * (c) 2000 Straylight/Edgeware
   6  */
   7
   8 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
   9  *
  10  * This file is part of Catacomb.
  11  *
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  16  *
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  21  *
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  23  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  24  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  25  * MA 02111-1307, USA.
  26  */
  27
  28 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  29
  30 #include "config.h"
  31
  32 #include <assert.h>
  33 #include <stdio.h>
  34
  35 #include <mLib/bits.h>
  36
  37 #include "blkc.h"
  38 #include "dispatch.h"
  39 #include "gcipher.h"
  40 #include "rijndael.h"
  41 #include "rijndael-base.h"
  42
  43 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  44
  45 /* --- @rijndael_init@ --- *
  46  *
  47  * Arguments:   @rijndael_ctx *k@ = pointer to context to initialize
  48  *              @const void *buf@ = pointer to buffer of key material
  49  *              @size_t sz@ = size of the key material
  50  *
  51  * Returns:     ---
  52  *
  53  * Use:         Initializes a Rijndael context with a particular key.  This
  54  *              implementation of Rijndael doesn't impose any particular
  55  *              limits on the key size except that it must be multiple of 4
  56  *              bytes long.  256 bits seems sensible, though.
  57  */
  58
  59 void rijndael_init(rijndael_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
  60 {
  61   rijndael_setup(k, RIJNDAEL_BLKSZ / 4, buf, sz);
  62 }
  63
  64 /* --- @rijndael_eblk@, @rijndael_dblk@ --- *
  65  *
  66  * Arguments:   @const rijndael_ctx *k@ = pointer to Rijndael context
  67  *              @const uint32 s[4]@ = pointer to source block
  68  *              @uint32 d[4]@ = pointer to destination block
  69  *
  70  * Returns:     ---
  71  *
  72  * Use:         Low-level block encryption and decryption.
  73  */
  74
  75 CPU_DISPATCH(EMPTY, EMPTY, void, rijndael_eblk,
  76              (const rijndael_ctx *k, const uint32 s[4], uint32 d[4]),
  77              (k, s, d), pick_eblk, simple_eblk)
  78
  79 CPU_DISPATCH(EMPTY, EMPTY, void, rijndael_dblk,
  80              (const rijndael_ctx *k, const uint32 s[4], uint32 d[4]),
  81              (k, s, d), pick_dblk, simple_dblk)
  82
  83 #if CPUFAM_X86 || CPUFAM_AMD64
  84 extern rijndael_eblk__functype rijndael_eblk_x86ish_aesni;
  85 extern rijndael_dblk__functype rijndael_dblk_x86ish_aesni;
  86 extern rijndael_eblk__functype rijndael_eblk_x86ish_aesni_avx;
  87 extern rijndael_dblk__functype rijndael_dblk_x86ish_aesni_avx;
  88 #endif
  89 #if CPUFAM_ARMEL && HAVE_AS_ARMV8_CRYPTO
  90 extern rijndael_eblk__functype rijndael_eblk_arm_crypto;
  91 extern rijndael_dblk__functype rijndael_dblk_arm_crypto;
  92 #endif
  93 #if CPUFAM_ARM64
  94 extern rijndael_eblk__functype rijndael_eblk_arm64_crypto;
  95 extern rijndael_dblk__functype rijndael_dblk_arm64_crypto;
  96 #endif
  97
  98 static rijndael_eblk__functype *pick_eblk(void)
  99 {
 100 #if CPUFAM_X86 || CPUFAM_AMD64
 101   DISPATCH_PICK_COND(rijndael_eblk, rijndael_eblk_x86ish_aesni_avx,
 102                      cpu_feature_p(CPUFEAT_X86_AVX) &&
 103                      cpu_feature_p(CPUFEAT_X86_AESNI));
 104   DISPATCH_PICK_COND(rijndael_eblk, rijndael_eblk_x86ish_aesni,
 105                      cpu_feature_p(CPUFEAT_X86_AESNI));
 106 #endif
 107 #if CPUFAM_ARMEL && HAVE_AS_ARMV8_CRYPTO
 108   DISPATCH_PICK_COND(rijndael_eblk, rijndael_eblk_arm_crypto,
 109                      cpu_feature_p(CPUFEAT_ARM_AES));
 110 #endif
 111 #if CPUFAM_ARM64
 112   DISPATCH_PICK_COND(rijndael_eblk, rijndael_eblk_arm64_crypto,
 113                      cpu_feature_p(CPUFEAT_ARM_AES));
 114 #endif
 115   DISPATCH_PICK_FALLBACK(rijndael_eblk, simple_eblk);
 116 }
 117
 118 static rijndael_dblk__functype *pick_dblk(void)
 119 {
 120 #if CPUFAM_X86 || CPUFAM_AMD64
 121   DISPATCH_PICK_COND(rijndael_dblk, rijndael_dblk_x86ish_aesni_avx,
 122                      cpu_feature_p(CPUFEAT_X86_AVX) &&
 123                      cpu_feature_p(CPUFEAT_X86_AESNI));
 124   DISPATCH_PICK_COND(rijndael_dblk, rijndael_dblk_x86ish_aesni,
 125                      cpu_feature_p(CPUFEAT_X86_AESNI));
 126 #endif
 127 #if CPUFAM_ARMEL && HAVE_AS_ARMV8_CRYPTO
 128   DISPATCH_PICK_COND(rijndael_dblk, rijndael_dblk_arm_crypto,
 129                      cpu_feature_p(CPUFEAT_ARM_AES));
 130 #endif
 131 #if CPUFAM_ARM64
 132   DISPATCH_PICK_COND(rijndael_dblk, rijndael_dblk_arm64_crypto,
 133                      cpu_feature_p(CPUFEAT_ARM_AES));
 134 #endif
 135   DISPATCH_PICK_FALLBACK(rijndael_dblk, simple_dblk);
 136 }
 137
 138 #define DO(what, t, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w) do {                 \
 139   aa = what(t, a, b, c, d) ^ *w++;                                      \
 140   bb = what(t, b, c, d, a) ^ *w++;                                      \
 141   cc = what(t, c, d, a, b) ^ *w++;                                      \
 142   dd = what(t, d, a, b, c) ^ *w++;                                      \
 143 } while (0)
 144
 145 #define UNDO(what, t, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w) do {               \
 146   aa = what(t, a, d, c, b) ^ *w++;                                      \
 147   bb = what(t, b, a, d, c) ^ *w++;                                      \
 148   cc = what(t, c, b, a, d) ^ *w++;                                      \
 149   dd = what(t, d, c, b, a) ^ *w++;                                      \
 150 } while (0)
 151
 152 static void simple_eblk(const rijndael_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *dst)
 153 {
 154   uint32 a = s[0], b = s[1], c = s[2], d = s[3];
 155   uint32 aa, bb, cc, dd;
 156   const uint32 *w = k->w;
 157
 158   a ^= *w++; b ^= *w++; c ^= *w++; d ^= *w++;
 159   aa = a; bb = b; cc = c; dd = d;
 160
 161   switch (k->nr) {
 162     case 14:
 163       DO(MIX, T, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 164     case 13:
 165       DO(MIX, T, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 166     case 12:
 167       DO(MIX, T, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 168     case 11:
 169       DO(MIX, T, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 170     case 10:
 171     default:
 172       DO(MIX, T, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 173       DO(MIX, T, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 174       DO(MIX, T, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 175       DO(MIX, T, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 176       DO(MIX, T, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 177       DO(MIX, T, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 178       DO(MIX, T, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 179       DO(MIX, T, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 180       DO(MIX, T, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 181   }
 182   DO(SUB, S, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 183
 184   dst[0] = a; dst[1] = b; dst[2] = c; dst[3] = d;
 185 }
 186
 187 static void simple_dblk(const rijndael_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *dst)
 188 {
 189   uint32 a = s[0], b = s[1], c = s[2], d = s[3];
 190   uint32 aa, bb, cc, dd;
 191   const uint32 *w = k->wi;
 192
 193   a ^= *w++; b ^= *w++; c ^= *w++; d ^= *w++;
 194   aa = a; bb = b; cc = c; dd = d;
 195
 196   switch (k->nr) {
 197     case 14:
 198       UNDO(MIX, TI, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 199     case 13:
 200       UNDO(MIX, TI, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 201     case 12:
 202       UNDO(MIX, TI, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 203     case 11:
 204       UNDO(MIX, TI, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 205     case 10:
 206     default:
 207       UNDO(MIX, TI, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 208       UNDO(MIX, TI, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 209       UNDO(MIX, TI, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 210       UNDO(MIX, TI, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 211       UNDO(MIX, TI, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 212       UNDO(MIX, TI, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 213       UNDO(MIX, TI, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 214       UNDO(MIX, TI, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 215       UNDO(MIX, TI, aa, bb, cc, dd, a, b, c, d, w);
 216   }
 217   UNDO(SUB, SI, a, b, c, d, aa, bb, cc, dd, w);
 218
 219   dst[0] = a; dst[1] = b; dst[2] = c; dst[3] = d;
 220 }
 221
 222 BLKC_TEST(RIJNDAEL, rijndael)
 223
 224 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/