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

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * $Id: skipjack.c,v 1.3 2000/08/01 00:28:34 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 1.3  2000/08/01 00:28:34  mdw
  34  * Performance improvement: read keys in as 32-bit words and deal them out
  35  * byte-by-byte.
  36  *
  37  * Revision 1.2  2000/07/15 20:48:45  mdw
  38  * Remove some useless tests in the G function.
  39  *
  40  * Revision 1.1  2000/07/15 15:39:33  mdw
  41  * The NSA's Skipjack block cipher.
  42  *
  43  */
  44
  45 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  46
  47 #include <mLib/bits.h>
  48
  49 #include "blkc.h"
  50 #include "gcipher.h"
  51 #include "skipjack.h"
  52 #include "skipjack-tab.h"
  53
  54 /*----- Global variables --------------------------------------------------*/
  55
  56 const octet skipjack_keysz[] = { KSZ_SET, 10, 0 };
  57
  58 /*----- The Skipjack S-box ------------------------------------------------*/
  59
  60 static octet f[256] = SKIPJACK_S;
  61
  62 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  63
  64 /* --- @skipjack_init@ --- *
  65  *
  66  * Arguments:   @skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
  67  *              @const void *buf@ = pointer to key buffer
  68  *              @size_t sz@ = size of key material
  69  *
  70  * Returns:     ---
  71  *
  72  * Use:         Initializes a Skipjack key buffer.  The key buffer must be
  73  *              exactly 10 bytes long.
  74  */
  75
  76 void skipjack_init(skipjack_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
  77 {
  78   const octet *b = buf;
  79   uint32 crud;
  80   KSZ_ASSERT(skipjack, sz);
  81   k->ka = LOAD32(b);
  82   k->kb = LOAD32(b + 4);
  83   crud = LOAD16(b + 8);
  84   k->kc = U32((crud << 16) | (k->ka >> 16));
  85   k->kd = U32((k->ka << 16) | (k->kb >> 16));
  86   k->ke = U32((k->kb << 16) | crud);
  87   crud = 0;
  88 }
  89
  90 /* --- @skipjack_eblk@, @skipjack_dblk@ --- *
  91  *
  92  * Arguments:   @const skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
  93  *              @const uint32 s[2]@ = pointer to source block
  94  *              @uint32 d[2]@ = pointer to skipjacktination block
  95  *
  96  * Returns:     ---
  97  *
  98  * Use:         Low-level block encryption and decryption.
  99  */
 100
 101 #define G(x, k) do {                                                    \
 102   octet _x = U8(x >> 8), _y = U8(x);                                    \
 103   _x ^= f[_y ^ U8(k >> 24)];                                            \
 104   _y ^= f[_x ^ U8(k >> 16)];                                            \
 105   _x ^= f[_y ^ U8(k >>  8)];                                            \
 106   _y ^= f[_x ^ U8(k >>  0)];                                            \
 107   x = (_x << 8) | _y;                                                   \
 108 } while (0)
 109
 110 #define RULE_A(w, x, y, z, n, k) do {                                   \
 111   G(w, k); z ^= w ^ n++;                                                \
 112 } while (0)
 113
 114 #define RULE_B(w, x, y, z, n, k) do {                                   \
 115   x ^= w ^ n++; G(w, k);                                                \
 116 } while (0)
 117
 118 void skipjack_eblk(const skipjack_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *d)
 119 {
 120   unsigned n = 1;
 121   uint16 w = U16(s[0] >> 16), x = U16(s[0]);
 122   uint16 y = U16(s[1] >> 16), z = U16(s[1]);
 123   uint32 ka = k->ka, kb = k->kb, kc = k->kc, kd = k->kd, ke = k->ke;
 124
 125   RULE_A(w, x, y, z, n, ka); RULE_A(z, w, x, y, n, kb);
 126   RULE_A(y, z, w, x, n, kc); RULE_A(x, y, z, w, n, kd);
 127   RULE_A(w, x, y, z, n, ke); RULE_A(z, w, x, y, n, ka);
 128   RULE_A(y, z, w, x, n, kb); RULE_A(x, y, z, w, n, kc);
 129   RULE_B(w, x, y, z, n, kd); RULE_B(z, w, x, y, n, ke);
 130   RULE_B(y, z, w, x, n, ka); RULE_B(x, y, z, w, n, kb);
 131   RULE_B(w, x, y, z, n, kc); RULE_B(z, w, x, y, n, kd);
 132   RULE_B(y, z, w, x, n, ke); RULE_B(x, y, z, w, n, ka);
 133   RULE_A(w, x, y, z, n, kb); RULE_A(z, w, x, y, n, kc);
 134   RULE_A(y, z, w, x, n, kd); RULE_A(x, y, z, w, n, ke);
 135   RULE_A(w, x, y, z, n, ka); RULE_A(z, w, x, y, n, kb);
 136   RULE_A(y, z, w, x, n, kc); RULE_A(x, y, z, w, n, kd);
 137   RULE_B(w, x, y, z, n, ke); RULE_B(z, w, x, y, n, ka);
 138   RULE_B(y, z, w, x, n, kb); RULE_B(x, y, z, w, n, kc);
 139   RULE_B(w, x, y, z, n, kd); RULE_B(z, w, x, y, n, ke);
 140   RULE_B(y, z, w, x, n, ka); RULE_B(x, y, z, w, n, kb);
 141
 142   d[0] = ((uint32)w << 16) | (uint32)x;
 143   d[1] = ((uint32)y << 16) | (uint32)z;
 144 }
 145
 146 #define G_INV(x, k) do {                                                \
 147   octet _x = U8(x >> 8), _y = U8(x);                                    \
 148   _y ^= f[_x ^ U8(k >>  0)];                                            \
 149   _x ^= f[_y ^ U8(k >>  8)];                                            \
 150   _y ^= f[_x ^ U8(k >> 16)];                                            \
 151   _x ^= f[_y ^ U8(k >> 24)];                                            \
 152   x = (_x << 8) | _y;                                                   \
 153 } while (0)
 154
 155 #define RULE_A_INV(w, x, y, z, n, i) do {                               \
 156   w ^= x ^ --n; G_INV(x, i);                                            \
 157 } while (0)
 158
 159 #define RULE_B_INV(w, x, y, z, n, i) do {                               \
 160   G_INV(x, i); y ^= x ^ --n;                                            \
 161 } while (0)
 162
 163 void skipjack_dblk(const skipjack_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *d)
 164 {
 165   unsigned n = 33;
 166   uint16 w = U16(s[0] >> 16), x = U16(s[0]);
 167   uint16 y = U16(s[1] >> 16), z = U16(s[1]);
 168   uint32 ka = k->ka, kb = k->kb, kc = k->kc, kd = k->kd, ke = k->ke;
 169
 170   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, kb); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, ka);
 171   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, ke); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, kd);
 172   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, kc); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, kb);
 173   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, ka); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, ke);
 174   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, kd); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kc);
 175   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, kb); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, ka);
 176   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, ke); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kd);
 177   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, kc); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, kb);
 178   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, ka); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, ke);
 179   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, kd); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, kc);
 180   RULE_B_INV(w, x, y, z, n, kb); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, ka);
 181   RULE_B_INV(y, z, w, x, n, ke); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, kd);
 182   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, kc); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kb);
 183   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, ka); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, ke);
 184   RULE_A_INV(w, x, y, z, n, kd); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, kc);
 185   RULE_A_INV(y, z, w, x, n, kb); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, ka);
 186
 187   d[0] = ((uint32)w << 16) | (uint32)x;
 188   d[1] = ((uint32)y << 16) | (uint32)z;
 189 }
 190
 191 BLKC_TEST(SKIPJACK, skipjack)
 192
 193 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/