pd.if.org Git - zpackage/blob - libtomcrypt/src/ciphers/noekeon.c

   1 /* LibTomCrypt, modular cryptographic library -- Tom St Denis
   2  *
   3  * LibTomCrypt is a library that provides various cryptographic
   4  * algorithms in a highly modular and flexible manner.
   5  *
   6  * The library is free for all purposes without any express
   7  * guarantee it works.
   8  */
   9 /**
  10    @file noekeon.c
  11    Implementation of the Noekeon block cipher by Tom St Denis
  12 */
  13 #include "tomcrypt.h"
  14
  15 #ifdef LTC_NOEKEON
  16
  17 const struct ltc_cipher_descriptor noekeon_desc =
  18 {
  19     "noekeon",
  20     16,
  21     16, 16, 16, 16,
  22     &noekeon_setup,
  23     &noekeon_ecb_encrypt,
  24     &noekeon_ecb_decrypt,
  25     &noekeon_test,
  26     &noekeon_done,
  27     &noekeon_keysize,
  28     NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL
  29 };
  30
  31 static const ulong32 RC[] = {
  32    0x00000080UL, 0x0000001bUL, 0x00000036UL, 0x0000006cUL,
  33    0x000000d8UL, 0x000000abUL, 0x0000004dUL, 0x0000009aUL,
  34    0x0000002fUL, 0x0000005eUL, 0x000000bcUL, 0x00000063UL,
  35    0x000000c6UL, 0x00000097UL, 0x00000035UL, 0x0000006aUL,
  36    0x000000d4UL
  37 };
  38
  39 #define kTHETA(a, b, c, d)                                 \
  40     temp = a^c; temp = temp ^ ROLc(temp, 8) ^ RORc(temp, 8); \
  41     b ^= temp; d ^= temp;                                  \
  42     temp = b^d; temp = temp ^ ROLc(temp, 8) ^ RORc(temp, 8); \
  43     a ^= temp; c ^= temp;
  44
  45 #define THETA(k, a, b, c, d)                               \
  46     temp = a^c; temp = temp ^ ROLc(temp, 8) ^ RORc(temp, 8); \
  47     b ^= temp ^ k[1]; d ^= temp ^ k[3];                    \
  48     temp = b^d; temp = temp ^ ROLc(temp, 8) ^ RORc(temp, 8); \
  49     a ^= temp ^ k[0]; c ^= temp ^ k[2];
  50
  51 #define GAMMA(a, b, c, d)     \
  52     b ^= ~(d|c);              \
  53     a ^= c&b;                 \
  54     temp = d; d = a; a = temp;\
  55     c ^= a ^ b ^ d;           \
  56     b ^= ~(d|c);              \
  57     a ^= c&b;
  58
  59 #define PI1(a, b, c, d) \
  60     b = ROLc(b, 1); c = ROLc(c, 5); d = ROLc(d, 2);
  61
  62 #define PI2(a, b, c, d) \
  63     b = RORc(b, 1); c = RORc(c, 5); d = RORc(d, 2);
  64
  65  /**
  66     Initialize the Noekeon block cipher
  67     @param key The symmetric key you wish to pass
  68     @param keylen The key length in bytes
  69     @param num_rounds The number of rounds desired (0 for default)
  70     @param skey The key in as scheduled by this function.
  71     @return CRYPT_OK if successful
  72  */
  73 int noekeon_setup(const unsigned char *key, int keylen, int num_rounds, symmetric_key *skey)
  74 {
  75    ulong32 temp;
  76
  77    LTC_ARGCHK(key != NULL);
  78    LTC_ARGCHK(skey != NULL);
  79
  80    if (keylen != 16) {
  81       return CRYPT_INVALID_KEYSIZE;
  82    }
  83
  84    if (num_rounds != 16 && num_rounds != 0) {
  85       return CRYPT_INVALID_ROUNDS;
  86    }
  87
  88    LOAD32H(skey->noekeon.K[0],&key[0]);
  89    LOAD32H(skey->noekeon.K[1],&key[4]);
  90    LOAD32H(skey->noekeon.K[2],&key[8]);
  91    LOAD32H(skey->noekeon.K[3],&key[12]);
  92
  93    LOAD32H(skey->noekeon.dK[0],&key[0]);
  94    LOAD32H(skey->noekeon.dK[1],&key[4]);
  95    LOAD32H(skey->noekeon.dK[2],&key[8]);
  96    LOAD32H(skey->noekeon.dK[3],&key[12]);
  97
  98    kTHETA(skey->noekeon.dK[0], skey->noekeon.dK[1], skey->noekeon.dK[2], skey->noekeon.dK[3]);
  99
 100    return CRYPT_OK;
 101 }
 102
 103 /**
 104   Encrypts a block of text with Noekeon
 105   @param pt The input plaintext (16 bytes)
 106   @param ct The output ciphertext (16 bytes)
 107   @param skey The key as scheduled
 108   @return CRYPT_OK if successful
 109 */
 110 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 111 static int _noekeon_ecb_encrypt(const unsigned char *pt, unsigned char *ct, symmetric_key *skey)
 112 #else
 113 int noekeon_ecb_encrypt(const unsigned char *pt, unsigned char *ct, symmetric_key *skey)
 114 #endif
 115 {
 116    ulong32 a,b,c,d,temp;
 117    int r;
 118
 119    LTC_ARGCHK(skey != NULL);
 120    LTC_ARGCHK(pt   != NULL);
 121    LTC_ARGCHK(ct   != NULL);
 122
 123    LOAD32H(a,&pt[0]); LOAD32H(b,&pt[4]);
 124    LOAD32H(c,&pt[8]); LOAD32H(d,&pt[12]);
 125
 126 #define ROUND(i) \
 127        a ^= RC[i]; \
 128        THETA(skey->noekeon.K, a,b,c,d); \
 129        PI1(a,b,c,d); \
 130        GAMMA(a,b,c,d); \
 131        PI2(a,b,c,d);
 132
 133    for (r = 0; r < 16; ++r) {
 134        ROUND(r);
 135    }
 136
 137 #undef ROUND
 138
 139    a ^= RC[16];
 140    THETA(skey->noekeon.K, a, b, c, d);
 141
 142    STORE32H(a,&ct[0]); STORE32H(b,&ct[4]);
 143    STORE32H(c,&ct[8]); STORE32H(d,&ct[12]);
 144
 145    return CRYPT_OK;
 146 }
 147
 148 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 149 int noekeon_ecb_encrypt(const unsigned char *pt, unsigned char *ct, symmetric_key *skey)
 150 {
 151    int err = _noekeon_ecb_encrypt(pt, ct, skey);
 152    burn_stack(sizeof(ulong32) * 5 + sizeof(int));
 153    return err;
 154 }
 155 #endif
 156
 157 /**
 158   Decrypts a block of text with Noekeon
 159   @param ct The input ciphertext (16 bytes)
 160   @param pt The output plaintext (16 bytes)
 161   @param skey The key as scheduled
 162   @return CRYPT_OK if successful
 163 */
 164 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 165 static int _noekeon_ecb_decrypt(const unsigned char *ct, unsigned char *pt, symmetric_key *skey)
 166 #else
 167 int noekeon_ecb_decrypt(const unsigned char *ct, unsigned char *pt, symmetric_key *skey)
 168 #endif
 169 {
 170    ulong32 a,b,c,d, temp;
 171    int r;
 172
 173    LTC_ARGCHK(skey != NULL);
 174    LTC_ARGCHK(pt   != NULL);
 175    LTC_ARGCHK(ct   != NULL);
 176
 177    LOAD32H(a,&ct[0]); LOAD32H(b,&ct[4]);
 178    LOAD32H(c,&ct[8]); LOAD32H(d,&ct[12]);
 179
 180
 181 #define ROUND(i) \
 182        THETA(skey->noekeon.dK, a,b,c,d); \
 183        a ^= RC[i]; \
 184        PI1(a,b,c,d); \
 185        GAMMA(a,b,c,d); \
 186        PI2(a,b,c,d);
 187
 188    for (r = 16; r > 0; --r) {
 189        ROUND(r);
 190    }
 191
 192 #undef ROUND
 193
 194    THETA(skey->noekeon.dK, a,b,c,d);
 195    a ^= RC[0];
 196    STORE32H(a,&pt[0]); STORE32H(b, &pt[4]);
 197    STORE32H(c,&pt[8]); STORE32H(d, &pt[12]);
 198    return CRYPT_OK;
 199 }
 200
 201 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 202 int noekeon_ecb_decrypt(const unsigned char *ct, unsigned char *pt, symmetric_key *skey)
 203 {
 204    int err = _noekeon_ecb_decrypt(ct, pt, skey);
 205    burn_stack(sizeof(ulong32) * 5 + sizeof(int));
 206    return err;
 207 }
 208 #endif
 209
 210 /**
 211   Performs a self-test of the Noekeon block cipher
 212   @return CRYPT_OK if functional, CRYPT_NOP if self-test has been disabled
 213 */
 214 int noekeon_test(void)
 215 {
 216  #ifndef LTC_TEST
 217     return CRYPT_NOP;
 218  #else
 219  static const struct {
 220      int keylen;
 221      unsigned char key[16], pt[16], ct[16];
 222  } tests[] = {
 223    {
 224       16,
 225       { 0xAA, 0x3C, 0x8C, 0x86, 0xD9, 0x8B, 0xF8, 0xBE, 0x21, 0xE0, 0x36, 0x09, 0x78, 0xFB, 0xE4, 0x90 },
 226       { 0xE4, 0x96, 0x6C, 0xD3, 0x13, 0xA0, 0x6C, 0xAF, 0xD0, 0x23, 0xC9, 0xFD, 0x45, 0x32, 0x23, 0x16 },
 227       { 0xA6, 0xEC, 0xB8, 0xA8, 0x61, 0xFD, 0x62, 0xD9, 0x13, 0x02, 0xFE, 0x9E, 0x47, 0x01, 0x3F, 0xC3 }
 228    },
 229    {
 230       16,
 231       { 0xED, 0x43, 0xD1, 0x87, 0x21, 0x7E, 0xE0, 0x97, 0x3D, 0x76, 0xC3, 0x37, 0x2E, 0x7D, 0xAE, 0xD3 },
 232       { 0xE3, 0x38, 0x32, 0xCC, 0xF2, 0x2F, 0x2F, 0x0A, 0x4A, 0x8B, 0x8F, 0x18, 0x12, 0x20, 0x17, 0xD3 },
 233       { 0x94, 0xA5, 0xDF, 0xF5, 0xAE, 0x1C, 0xBB, 0x22, 0xAD, 0xEB, 0xA7, 0x0D, 0xB7, 0x82, 0x90, 0xA0 }
 234    },
 235    {
 236       16,
 237       { 0x6F, 0xDC, 0x23, 0x38, 0xF2, 0x10, 0xFB, 0xD3, 0xC1, 0x8C, 0x02, 0xF6, 0xB4, 0x6A, 0xD5, 0xA8 },
 238       { 0xDB, 0x29, 0xED, 0xB5, 0x5F, 0xB3, 0x60, 0x3A, 0x92, 0xA8, 0xEB, 0x9C, 0x6D, 0x9D, 0x3E, 0x8F },
 239       { 0x78, 0xF3, 0x6F, 0xF8, 0x9E, 0xBB, 0x8C, 0x6A, 0xE8, 0x10, 0xF7, 0x00, 0x22, 0x15, 0x30, 0x3D }
 240    },
 241    {
 242       16,
 243       { 0x2C, 0x0C, 0x02, 0xEF, 0x6B, 0xC4, 0xF2, 0x0B, 0x2E, 0xB9, 0xE0, 0xBF, 0xD9, 0x36, 0xC2, 0x4E },
 244       { 0x84, 0xE2, 0xFE, 0x64, 0xB1, 0xB9, 0xFE, 0x76, 0xA8, 0x3F, 0x45, 0xC7, 0x40, 0x7A, 0xAF, 0xEE },
 245       { 0x2A, 0x08, 0xD6, 0xA2, 0x1C, 0x63, 0x08, 0xB0, 0xF8, 0xBC, 0xB3, 0xA1, 0x66, 0xF7, 0xAE, 0xCF }
 246    },
 247    {
 248       16,
 249       { 0x6F, 0x30, 0xF8, 0x9F, 0xDA, 0x6E, 0xA0, 0x91, 0x04, 0x0F, 0x6C, 0x8B, 0x7D, 0xF7, 0x2A, 0x4B },
 250       { 0x65, 0xB6, 0xA6, 0xD0, 0x42, 0x14, 0x08, 0x60, 0x34, 0x8D, 0x37, 0x2F, 0x01, 0xF0, 0x46, 0xBE },
 251       { 0x66, 0xAC, 0x0B, 0x62, 0x1D, 0x68, 0x11, 0xF5, 0x27, 0xB1, 0x13, 0x5D, 0xF3, 0x2A, 0xE9, 0x18 }
 252    },
 253    {
 254       16,
 255       { 0xCA, 0xA4, 0x16, 0xB7, 0x1C, 0x92, 0x2E, 0xAD, 0xEB, 0xA7, 0xDB, 0x69, 0x92, 0xCB, 0x35, 0xEF },
 256       { 0x81, 0x6F, 0x8E, 0x4D, 0x96, 0xC6, 0xB3, 0x67, 0x83, 0xF5, 0x63, 0xC7, 0x20, 0x6D, 0x40, 0x23 },
 257       { 0x44, 0xF7, 0x63, 0x62, 0xF0, 0x43, 0xBB, 0x67, 0x4A, 0x75, 0x12, 0x42, 0x46, 0x29, 0x28, 0x19 }
 258    },
 259    {
 260       16,
 261       { 0x6B, 0xCF, 0x22, 0x2F, 0xE0, 0x1B, 0xB0, 0xAA, 0xD8, 0x3C, 0x91, 0x99, 0x18, 0xB2, 0x28, 0xE8 },
 262       { 0x7C, 0x37, 0xC7, 0xD0, 0xAC, 0x92, 0x29, 0xF1, 0x60, 0x82, 0x93, 0x89, 0xAA, 0x61, 0xAA, 0xA9 },
 263       { 0xE5, 0x89, 0x1B, 0xB3, 0xFE, 0x8B, 0x0C, 0xA1, 0xA6, 0xC7, 0xBE, 0x12, 0x73, 0x0F, 0xC1, 0x19 }
 264    },
 265    {
 266       16,
 267       { 0xE6, 0xD0, 0xF1, 0x03, 0x2E, 0xDE, 0x70, 0x8D, 0xD8, 0x9E, 0x36, 0x5C, 0x05, 0x52, 0xE7, 0x0D },
 268       { 0xE2, 0x42, 0xE7, 0x92, 0x0E, 0xF7, 0x82, 0xA2, 0xB8, 0x21, 0x8D, 0x26, 0xBA, 0x2D, 0xE6, 0x32 },
 269       { 0x1E, 0xDD, 0x75, 0x22, 0xB9, 0x36, 0x8A, 0x0F, 0x32, 0xFD, 0xD4, 0x48, 0x65, 0x12, 0x5A, 0x2F }
 270    }
 271  };
 272  symmetric_key key;
 273  unsigned char tmp[2][16];
 274  int err, i, y;
 275
 276  for (i = 0; i < (int)(sizeof(tests)/sizeof(tests[0])); i++) {
 277     zeromem(&key, sizeof(key));
 278     if ((err = noekeon_setup(tests[i].key, tests[i].keylen, 0, &key)) != CRYPT_OK) {
 279        return err;
 280     }
 281
 282     noekeon_ecb_encrypt(tests[i].pt, tmp[0], &key);
 283     noekeon_ecb_decrypt(tmp[0], tmp[1], &key);
 284     if (compare_testvector(tmp[0], 16, tests[i].ct, 16, "Noekeon Encrypt", i) ||
 285           compare_testvector(tmp[1], 16, tests[i].pt, 16, "Noekeon Decrypt", i)) {
 286         return CRYPT_FAIL_TESTVECTOR;
 287     }
 288
 289     /* now see if we can encrypt all zero bytes 1000 times, decrypt and come back where we started */
 290     for (y = 0; y < 16; y++) tmp[0][y] = 0;
 291     for (y = 0; y < 1000; y++) noekeon_ecb_encrypt(tmp[0], tmp[0], &key);
 292     for (y = 0; y < 1000; y++) noekeon_ecb_decrypt(tmp[0], tmp[0], &key);
 293     for (y = 0; y < 16; y++) if (tmp[0][y] != 0) return CRYPT_FAIL_TESTVECTOR;
 294  }
 295  return CRYPT_OK;
 296  #endif
 297 }
 298
 299 /** Terminate the context
 300    @param skey    The scheduled key
 301 */
 302 void noekeon_done(symmetric_key *skey)
 303 {
 304   LTC_UNUSED_PARAM(skey);
 305 }
 306
 307 /**
 308   Gets suitable key size
 309   @param keysize [in/out] The length of the recommended key (in bytes).  This function will store the suitable size back in this variable.
 310   @return CRYPT_OK if the input key size is acceptable.
 311 */
 312 int noekeon_keysize(int *keysize)
 313 {
 314    LTC_ARGCHK(keysize != NULL);
 315    if (*keysize < 16) {
 316       return CRYPT_INVALID_KEYSIZE;
 317    } else {
 318       *keysize = 16;
 319       return CRYPT_OK;
 320    }
 321 }
 322
 323 #endif
 324
 325
 326 /* ref:         $Format:%D$ */
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