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

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * $Id: skipjack.c,v 1.5 2004/04/08 01:36:15 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 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  31
  32 #include <mLib/bits.h>
  33
  34 #include "blkc.h"
  35 #include "gcipher.h"
  36 #include "skipjack.h"
  37 #include "skipjack-tab.h"
  38
  39 /*----- Global variables --------------------------------------------------*/
  40
  41 const octet skipjack_keysz[] = { KSZ_SET, 10, 0 };
  42
  43 /*----- The Skipjack S-box ------------------------------------------------*/
  44
  45 static const octet f[256] = SKIPJACK_S;
  46
  47 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  48
  49 /* --- @skipjack_init@ --- *
  50  *
  51  * Arguments:   @skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
  52  *              @const void *buf@ = pointer to key buffer
  53  *              @size_t sz@ = size of key material
  54  *
  55  * Returns:     ---
  56  *
  57  * Use:         Initializes a Skipjack key buffer.  The key buffer must be
  58  *              exactly 10 bytes long.
  59  */
  60
  61 void skipjack_init(skipjack_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
  62 {
  63   const octet *b = buf;
  64   uint32 crud;
  65   KSZ_ASSERT(skipjack, sz);
  66   k->ka = LOAD32(b);
  67   k->kb = LOAD32(b + 4);
  68   crud = LOAD16(b + 8);
  69   k->kc = U32((crud << 16) | (k->ka >> 16));
  70   k->kd = U32((k->ka << 16) | (k->kb >> 16));
  71   k->ke = U32((k->kb << 16) | crud);
  72   crud = 0;
  73 }
  74
  75 /* --- @skipjack_eblk@, @skipjack_dblk@ --- *
  76  *
  77  * Arguments:   @const skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
  78  *              @const uint32 s[2]@ = pointer to source block
  79  *              @uint32 d[2]@ = pointer to skipjacktination block
  80  *
  81  * Returns:     ---
  82  *
  83  * Use:         Low-level block encryption and decryption.
  84  */
  85
  86 #define G(x, k) do {                                                    \
  87   octet _x = U8(x >> 8), _y = U8(x);                                    \
  88   _x ^= f[_y ^ U8(k >> 24)];                                            \
  89   _y ^= f[_x ^ U8(k >> 16)];                                            \
  90   _x ^= f[_y ^ U8(k >>  8)];                                            \
  91   _y ^= f[_x ^ U8(k >>  0)];                                            \
  92   x = (_x << 8) | _y;                                                   \
  93 } while (0)
  94
  95 #define RULE_A(w, x, y, z, n, k) do {                                   \
  96   G(w, k); z ^= w ^ n++;                                                \
  97 } while (0)
  98
  99 #define RULE_B(w, x, y, z, n, k) do {                                   \
 100   x ^= w ^ n++; G(w, k);                                                \
 101 } while (0)
 102
 103 void skipjack_eblk(const skipjack_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *d)
 104 {
 105   unsigned n = 1;
 106   uint16 w = U16(s[0] >> 16), x = U16(s[0]);
 107   uint16 y = U16(s[1] >> 16), z = U16(s[1]);
 108   uint32 ka = k->ka, kb = k->kb, kc = k->kc, kd = k->kd, ke = k->ke;
 109
 110   RULE_A(w, x, y, z, n, ka); RULE_A(z, w, x, y, n, kb);
 111   RULE_A(y, z, w, x, n, kc); RULE_A(x, y, z, w, n, kd);
 112   RULE_A(w, x, y, z, n, ke); RULE_A(z, w, x, y, n, ka);
 113   RULE_A(y, z, w, x, n, kb); RULE_A(x, y, z, w, n, kc);
 114   RULE_B(w, x, y, z, n, kd); RULE_B(z, w, x, y, n, ke);
 115   RULE_B(y, z, w, x, n, ka); RULE_B(x, y, z, w, n, kb);
 116   RULE_B(w, x, y, z, n, kc); RULE_B(z, w, x, y, n, kd);
 117   RULE_B(y, z, w, x, n, ke); RULE_B(x, y, z, w, n, ka);
 118   RULE_A(w, x, y, z, n, kb); RULE_A(z, w, x, y, n, kc);
 119   RULE_A(y, z, w, x, n, kd); RULE_A(x, y, z, w, n, ke);
 120   RULE_A(w, x, y, z, n, ka); RULE_A(z, w, x, y, n, kb);
 121   RULE_A(y, z, w, x, n, kc); RULE_A(x, y, z, w, n, kd);
 122   RULE_B(w, x, y, z, n, ke); RULE_B(z, w, x, y, n, ka);
 123   RULE_B(y, z, w, x, n, kb); RULE_B(x, y, z, w, n, kc);
 124   RULE_B(w, x, y, z, n, kd); RULE_B(z, w, x, y, n, ke);
 125   RULE_B(y, z, w, x, n, ka); RULE_B(x, y, z, w, n, kb);
 126
 127   d[0] = ((uint32)w << 16) | (uint32)x;
 128   d[1] = ((uint32)y << 16) | (uint32)z;
 129 }
 130
 131 #define G_INV(x, k) do {                                                \
 132   octet _x = U8(x >> 8), _y = U8(x);                                    \
 133   _y ^= f[_x ^ U8(k >>  0)];                                            \
 134   _x ^= f[_y ^ U8(k >>  8)];                                            \
 135   _y ^= f[_x ^ U8(k >> 16)];                                            \
 136   _x ^= f[_y ^ U8(k >> 24)];                                            \
 137   x = (_x << 8) | _y;                                                   \
 138 } while (0)
 139
 140 #define RULE_A_INV(w, x, y, z, n, i) do {                               \
 141   w ^= x ^ --n; G_INV(x, i);                                            \
 142 } while (0)
 143
 144 #define RULE_B_INV(w, x, y, z, n, i) do {                               \
 145   G_INV(x, i); y ^= x ^ --n;                                            \
 146 } while (0)
 147
 148 void skipjack_dblk(const skipjack_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *d)
 149 {
 150   unsigned n = 33;
 151   uint16 w = U16(s[0] >> 16), x = U16(s[0]);
 152   uint16 y = U16(s[1] >> 16), z = U16(s[1]);
 153   uint32 ka = k->ka, kb = k->kb, kc = k->kc, kd = k->kd, ke = k->ke;
 154
 155   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, kb); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, ka);
 156   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, ke); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, kd);
 157   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, kc); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, kb);
 158   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, ka); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, ke);
 159   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, kd); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kc);
 160   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, kb); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, ka);
 161   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, ke); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kd);
 162   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, kc); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, kb);
 163   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, ka); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, ke);
 164   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, kd); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, kc);
 165   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, kb); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, ka);
 166   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, ke); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, kd);
 167   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, kc); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kb);
 168   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, ka); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, ke);
 169   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, kd); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kc);
 170   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, kb); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, ka);
 171
 172   d[0] = ((uint32)w << 16) | (uint32)x;
 173   d[1] = ((uint32)y << 16) | (uint32)z;
 174 }
 175
 176 BLKC_TEST(SKIPJACK, skipjack)
 177
 178 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/