git.sur5r.net Git - freertos/blob - FreeRTOS-Plus/Source/WolfSSL/ctaocrypt/src/rabbit.c

   1 /* rabbit.c
   2  *
   3  * Copyright (C) 2006-2014 wolfSSL Inc.
   4  *
   5  * This file is part of CyaSSL.
   6  *
   7  * CyaSSL is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  * (at your option) any later version.
  11  *
  12  * CyaSSL is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with this program; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA
  20  */
  21
  22 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  23     #include <config.h>
  24 #endif
  25
  26 #include <cyassl/ctaocrypt/settings.h>
  27
  28 #ifndef NO_RABBIT
  29
  30 #include <cyassl/ctaocrypt/rabbit.h>
  31 #include <cyassl/ctaocrypt/error-crypt.h>
  32 #include <cyassl/ctaocrypt/logging.h>
  33 #ifdef NO_INLINE
  34     #include <cyassl/ctaocrypt/misc.h>
  35 #else
  36     #include <ctaocrypt/src/misc.c>
  37 #endif
  38
  39
  40 #ifdef BIG_ENDIAN_ORDER
  41     #define LITTLE32(x) ByteReverseWord32(x)
  42 #else
  43     #define LITTLE32(x) (x)
  44 #endif
  45
  46 #define U32V(x) ((word32)(x) & 0xFFFFFFFFU)
  47
  48
  49 /* Square a 32-bit unsigned integer to obtain the 64-bit result and return */
  50 /* the upper 32 bits XOR the lower 32 bits */
  51 static word32 RABBIT_g_func(word32 x)
  52 {
  53     /* Temporary variables */
  54     word32 a, b, h, l;
  55
  56     /* Construct high and low argument for squaring */
  57     a = x&0xFFFF;
  58     b = x>>16;
  59
  60     /* Calculate high and low result of squaring */
  61     h = (((U32V(a*a)>>17) + U32V(a*b))>>15) + b*b;
  62     l = x*x;
  63
  64     /* Return high XOR low */
  65     return U32V(h^l);
  66 }
  67
  68
  69 /* Calculate the next internal state */
  70 static void RABBIT_next_state(RabbitCtx* ctx)
  71 {
  72     /* Temporary variables */
  73     word32 g[8], c_old[8], i;
  74
  75     /* Save old counter values */
  76     for (i=0; i<8; i++)
  77         c_old[i] = ctx->c[i];
  78
  79     /* Calculate new counter values */
  80     ctx->c[0] = U32V(ctx->c[0] + 0x4D34D34D + ctx->carry);
  81     ctx->c[1] = U32V(ctx->c[1] + 0xD34D34D3 + (ctx->c[0] < c_old[0]));
  82     ctx->c[2] = U32V(ctx->c[2] + 0x34D34D34 + (ctx->c[1] < c_old[1]));
  83     ctx->c[3] = U32V(ctx->c[3] + 0x4D34D34D + (ctx->c[2] < c_old[2]));
  84     ctx->c[4] = U32V(ctx->c[4] + 0xD34D34D3 + (ctx->c[3] < c_old[3]));
  85     ctx->c[5] = U32V(ctx->c[5] + 0x34D34D34 + (ctx->c[4] < c_old[4]));
  86     ctx->c[6] = U32V(ctx->c[6] + 0x4D34D34D + (ctx->c[5] < c_old[5]));
  87     ctx->c[7] = U32V(ctx->c[7] + 0xD34D34D3 + (ctx->c[6] < c_old[6]));
  88     ctx->carry = (ctx->c[7] < c_old[7]);
  89
  90     /* Calculate the g-values */
  91     for (i=0;i<8;i++)
  92         g[i] = RABBIT_g_func(U32V(ctx->x[i] + ctx->c[i]));
  93
  94     /* Calculate new state values */
  95     ctx->x[0] = U32V(g[0] + rotlFixed(g[7],16) + rotlFixed(g[6], 16));
  96     ctx->x[1] = U32V(g[1] + rotlFixed(g[0], 8) + g[7]);
  97     ctx->x[2] = U32V(g[2] + rotlFixed(g[1],16) + rotlFixed(g[0], 16));
  98     ctx->x[3] = U32V(g[3] + rotlFixed(g[2], 8) + g[1]);
  99     ctx->x[4] = U32V(g[4] + rotlFixed(g[3],16) + rotlFixed(g[2], 16));
 100     ctx->x[5] = U32V(g[5] + rotlFixed(g[4], 8) + g[3]);
 101     ctx->x[6] = U32V(g[6] + rotlFixed(g[5],16) + rotlFixed(g[4], 16));
 102     ctx->x[7] = U32V(g[7] + rotlFixed(g[6], 8) + g[5]);
 103 }
 104
 105
 106 /* IV setup */
 107 static void RabbitSetIV(Rabbit* ctx, const byte* inIv)
 108 {
 109     /* Temporary variables */
 110     word32 i0, i1, i2, i3, i;
 111     word32 iv[2];
 112
 113     if (inIv)
 114         XMEMCPY(iv, inIv, sizeof(iv));
 115     else
 116         XMEMSET(iv,    0, sizeof(iv));
 117
 118     /* Generate four subvectors */
 119     i0 = LITTLE32(iv[0]);
 120     i2 = LITTLE32(iv[1]);
 121     i1 = (i0>>16) | (i2&0xFFFF0000);
 122     i3 = (i2<<16) | (i0&0x0000FFFF);
 123
 124     /* Modify counter values */
 125     ctx->workCtx.c[0] = ctx->masterCtx.c[0] ^ i0;
 126     ctx->workCtx.c[1] = ctx->masterCtx.c[1] ^ i1;
 127     ctx->workCtx.c[2] = ctx->masterCtx.c[2] ^ i2;
 128     ctx->workCtx.c[3] = ctx->masterCtx.c[3] ^ i3;
 129     ctx->workCtx.c[4] = ctx->masterCtx.c[4] ^ i0;
 130     ctx->workCtx.c[5] = ctx->masterCtx.c[5] ^ i1;
 131     ctx->workCtx.c[6] = ctx->masterCtx.c[6] ^ i2;
 132     ctx->workCtx.c[7] = ctx->masterCtx.c[7] ^ i3;
 133
 134     /* Copy state variables */
 135     for (i=0; i<8; i++)
 136         ctx->workCtx.x[i] = ctx->masterCtx.x[i];
 137     ctx->workCtx.carry = ctx->masterCtx.carry;
 138
 139     /* Iterate the system four times */
 140     for (i=0; i<4; i++)
 141         RABBIT_next_state(&(ctx->workCtx));
 142 }
 143
 144
 145 /* Key setup */
 146 static INLINE int DoKey(Rabbit* ctx, const byte* key, const byte* iv)
 147 {
 148     /* Temporary variables */
 149     word32 k0, k1, k2, k3, i;
 150
 151     /* Generate four subkeys */
 152     k0 = LITTLE32(*(word32*)(key+ 0));
 153     k1 = LITTLE32(*(word32*)(key+ 4));
 154     k2 = LITTLE32(*(word32*)(key+ 8));
 155     k3 = LITTLE32(*(word32*)(key+12));
 156
 157     /* Generate initial state variables */
 158     ctx->masterCtx.x[0] = k0;
 159     ctx->masterCtx.x[2] = k1;
 160     ctx->masterCtx.x[4] = k2;
 161     ctx->masterCtx.x[6] = k3;
 162     ctx->masterCtx.x[1] = U32V(k3<<16) | (k2>>16);
 163     ctx->masterCtx.x[3] = U32V(k0<<16) | (k3>>16);
 164     ctx->masterCtx.x[5] = U32V(k1<<16) | (k0>>16);
 165     ctx->masterCtx.x[7] = U32V(k2<<16) | (k1>>16);
 166
 167     /* Generate initial counter values */
 168     ctx->masterCtx.c[0] = rotlFixed(k2, 16);
 169     ctx->masterCtx.c[2] = rotlFixed(k3, 16);
 170     ctx->masterCtx.c[4] = rotlFixed(k0, 16);
 171     ctx->masterCtx.c[6] = rotlFixed(k1, 16);
 172     ctx->masterCtx.c[1] = (k0&0xFFFF0000) | (k1&0xFFFF);
 173     ctx->masterCtx.c[3] = (k1&0xFFFF0000) | (k2&0xFFFF);
 174     ctx->masterCtx.c[5] = (k2&0xFFFF0000) | (k3&0xFFFF);
 175     ctx->masterCtx.c[7] = (k3&0xFFFF0000) | (k0&0xFFFF);
 176
 177     /* Clear carry bit */
 178     ctx->masterCtx.carry = 0;
 179
 180     /* Iterate the system four times */
 181     for (i=0; i<4; i++)
 182         RABBIT_next_state(&(ctx->masterCtx));
 183
 184     /* Modify the counters */
 185     for (i=0; i<8; i++)
 186         ctx->masterCtx.c[i] ^= ctx->masterCtx.x[(i+4)&0x7];
 187
 188     /* Copy master instance to work instance */
 189     for (i=0; i<8; i++) {
 190         ctx->workCtx.x[i] = ctx->masterCtx.x[i];
 191         ctx->workCtx.c[i] = ctx->masterCtx.c[i];
 192     }
 193     ctx->workCtx.carry = ctx->masterCtx.carry;
 194
 195     RabbitSetIV(ctx, iv);
 196
 197     return 0;
 198 }
 199
 200
 201 /* Key setup */
 202 int RabbitSetKey(Rabbit* ctx, const byte* key, const byte* iv)
 203 {
 204 #ifdef XSTREAM_ALIGN
 205     if ((word)key % 4) {
 206         int alignKey[4];
 207
 208         /* iv aligned in SetIV */
 209         CYASSL_MSG("RabbitSetKey unaligned key");
 210
 211         XMEMCPY(alignKey, key, sizeof(alignKey));
 212
 213         return DoKey(ctx, (const byte*)alignKey, iv);
 214     }
 215 #endif /* XSTREAM_ALIGN */
 216
 217     return DoKey(ctx, key, iv);
 218 }
 219
 220
 221 /* Encrypt/decrypt a message of any size */
 222 static INLINE int DoProcess(Rabbit* ctx, byte* output, const byte* input,
 223                             word32 msglen)
 224 {
 225     /* Encrypt/decrypt all full blocks */
 226     while (msglen >= 16) {
 227         /* Iterate the system */
 228         RABBIT_next_state(&(ctx->workCtx));
 229
 230         /* Encrypt/decrypt 16 bytes of data */
 231         *(word32*)(output+ 0) = *(word32*)(input+ 0) ^
 232                    LITTLE32(ctx->workCtx.x[0] ^ (ctx->workCtx.x[5]>>16) ^
 233                    U32V(ctx->workCtx.x[3]<<16));
 234         *(word32*)(output+ 4) = *(word32*)(input+ 4) ^
 235                    LITTLE32(ctx->workCtx.x[2] ^ (ctx->workCtx.x[7]>>16) ^
 236                    U32V(ctx->workCtx.x[5]<<16));
 237         *(word32*)(output+ 8) = *(word32*)(input+ 8) ^
 238                    LITTLE32(ctx->workCtx.x[4] ^ (ctx->workCtx.x[1]>>16) ^
 239                    U32V(ctx->workCtx.x[7]<<16));
 240         *(word32*)(output+12) = *(word32*)(input+12) ^
 241                    LITTLE32(ctx->workCtx.x[6] ^ (ctx->workCtx.x[3]>>16) ^
 242                    U32V(ctx->workCtx.x[1]<<16));
 243
 244         /* Increment pointers and decrement length */
 245         input  += 16;
 246         output += 16;
 247         msglen -= 16;
 248     }
 249
 250     /* Encrypt/decrypt remaining data */
 251     if (msglen) {
 252
 253         word32 i;
 254         word32 tmp[4];
 255         byte*  buffer = (byte*)tmp;
 256
 257         XMEMSET(tmp, 0, sizeof(tmp));   /* help static analysis */
 258
 259         /* Iterate the system */
 260         RABBIT_next_state(&(ctx->workCtx));
 261
 262         /* Generate 16 bytes of pseudo-random data */
 263         tmp[0] = LITTLE32(ctx->workCtx.x[0] ^
 264                   (ctx->workCtx.x[5]>>16) ^ U32V(ctx->workCtx.x[3]<<16));
 265         tmp[1] = LITTLE32(ctx->workCtx.x[2] ^
 266                   (ctx->workCtx.x[7]>>16) ^ U32V(ctx->workCtx.x[5]<<16));
 267         tmp[2] = LITTLE32(ctx->workCtx.x[4] ^
 268                   (ctx->workCtx.x[1]>>16) ^ U32V(ctx->workCtx.x[7]<<16));
 269         tmp[3] = LITTLE32(ctx->workCtx.x[6] ^
 270                   (ctx->workCtx.x[3]>>16) ^ U32V(ctx->workCtx.x[1]<<16));
 271
 272         /* Encrypt/decrypt the data */
 273         for (i=0; i<msglen; i++)
 274             output[i] = input[i] ^ buffer[i];
 275     }
 276
 277     return 0;
 278 }
 279
 280
 281 /* Encrypt/decrypt a message of any size */
 282 int RabbitProcess(Rabbit* ctx, byte* output, const byte* input, word32 msglen)
 283 {
 284 #ifdef XSTREAM_ALIGN
 285     if ((word)input % 4 || (word)output % 4) {
 286         #ifndef NO_CYASSL_ALLOC_ALIGN
 287             byte* tmp;
 288             CYASSL_MSG("RabbitProcess unaligned");
 289
 290             tmp = (byte*)XMALLOC(msglen, NULL, DYNAMIC_TYPE_TMP_BUFFER);
 291             if (tmp == NULL) return MEMORY_E;
 292
 293             XMEMCPY(tmp, input, msglen);
 294             DoProcess(ctx, tmp, tmp, msglen);
 295             XMEMCPY(output, tmp, msglen);
 296
 297             XFREE(tmp, NULL, DYNAMIC_TYPE_TMP_BUFFER);
 298
 299             return 0;
 300         #else
 301             return BAD_ALIGN_E;
 302         #endif
 303     }
 304 #endif /* XSTREAM_ALIGN */
 305
 306     return DoProcess(ctx, output, input, msglen);
 307 }
 308
 309
 310 #endif /* NO_RABBIT */