pd.if.org Git - zpackage/blob - libtomcrypt/src/ciphers/twofish/twofish.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  /**
  11    @file twofish.c
  12    Implementation of Twofish by Tom St Denis
  13  */
  14 #include "tomcrypt.h"
  15
  16 #ifdef LTC_TWOFISH
  17
  18 /* first LTC_TWOFISH_ALL_TABLES must ensure LTC_TWOFISH_TABLES is defined */
  19 #ifdef LTC_TWOFISH_ALL_TABLES
  20 #ifndef LTC_TWOFISH_TABLES
  21 #define LTC_TWOFISH_TABLES
  22 #endif
  23 #endif
  24
  25 const struct ltc_cipher_descriptor twofish_desc =
  26 {
  27     "twofish",
  28     7,
  29     16, 32, 16, 16,
  30     &twofish_setup,
  31     &twofish_ecb_encrypt,
  32     &twofish_ecb_decrypt,
  33     &twofish_test,
  34     &twofish_done,
  35     &twofish_keysize,
  36     NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL
  37 };
  38
  39 /* the two polynomials */
  40 #define MDS_POLY          0x169
  41 #define RS_POLY           0x14D
  42
  43 /* The 4x8 RS Linear Transform */
  44 static const unsigned char RS[4][8] = {
  45     { 0x01, 0xA4, 0x55, 0x87, 0x5A, 0x58, 0xDB, 0x9E },
  46     { 0xA4, 0x56, 0x82, 0xF3, 0X1E, 0XC6, 0X68, 0XE5 },
  47     { 0X02, 0XA1, 0XFC, 0XC1, 0X47, 0XAE, 0X3D, 0X19 },
  48     { 0XA4, 0X55, 0X87, 0X5A, 0X58, 0XDB, 0X9E, 0X03 }
  49 };
  50
  51 #ifdef LTC_TWOFISH_SMALL
  52 /* sbox usage orderings */
  53 static const unsigned char qord[4][5] = {
  54    { 1, 1, 0, 0, 1 },
  55    { 0, 1, 1, 0, 0 },
  56    { 0, 0, 0, 1, 1 },
  57    { 1, 0, 1, 1, 0 }
  58 };
  59 #endif /* LTC_TWOFISH_SMALL */
  60
  61 #ifdef LTC_TWOFISH_TABLES
  62
  63 #define __LTC_TWOFISH_TAB_C__
  64 #include "twofish_tab.c"
  65
  66 #define sbox(i, x) ((ulong32)SBOX[i][(x)&255])
  67
  68 #else
  69
  70 /* The Q-box tables */
  71 static const unsigned char qbox[2][4][16] = {
  72 {
  73    { 0x8, 0x1, 0x7, 0xD, 0x6, 0xF, 0x3, 0x2, 0x0, 0xB, 0x5, 0x9, 0xE, 0xC, 0xA, 0x4 },
  74    { 0xE, 0XC, 0XB, 0X8, 0X1, 0X2, 0X3, 0X5, 0XF, 0X4, 0XA, 0X6, 0X7, 0X0, 0X9, 0XD },
  75    { 0XB, 0XA, 0X5, 0XE, 0X6, 0XD, 0X9, 0X0, 0XC, 0X8, 0XF, 0X3, 0X2, 0X4, 0X7, 0X1 },
  76    { 0XD, 0X7, 0XF, 0X4, 0X1, 0X2, 0X6, 0XE, 0X9, 0XB, 0X3, 0X0, 0X8, 0X5, 0XC, 0XA }
  77 },
  78 {
  79    { 0X2, 0X8, 0XB, 0XD, 0XF, 0X7, 0X6, 0XE, 0X3, 0X1, 0X9, 0X4, 0X0, 0XA, 0XC, 0X5 },
  80    { 0X1, 0XE, 0X2, 0XB, 0X4, 0XC, 0X3, 0X7, 0X6, 0XD, 0XA, 0X5, 0XF, 0X9, 0X0, 0X8 },
  81    { 0X4, 0XC, 0X7, 0X5, 0X1, 0X6, 0X9, 0XA, 0X0, 0XE, 0XD, 0X8, 0X2, 0XB, 0X3, 0XF },
  82    { 0xB, 0X9, 0X5, 0X1, 0XC, 0X3, 0XD, 0XE, 0X6, 0X4, 0X7, 0XF, 0X2, 0X0, 0X8, 0XA }
  83 }
  84 };
  85
  86 /* computes S_i[x] */
  87 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
  88 static ulong32 _sbox(int i, ulong32 x)
  89 #else
  90 static ulong32 sbox(int i, ulong32 x)
  91 #endif
  92 {
  93    unsigned char a0,b0,a1,b1,a2,b2,a3,b3,a4,b4,y;
  94
  95    /* a0,b0 = [x/16], x mod 16 */
  96    a0 = (unsigned char)((x>>4)&15);
  97    b0 = (unsigned char)((x)&15);
  98
  99    /* a1 = a0 ^ b0 */
 100    a1 = a0 ^ b0;
 101
 102    /* b1 = a0 ^ ROR(b0, 1) ^ 8a0 */
 103    b1 = (a0 ^ ((b0<<3)|(b0>>1)) ^ (a0<<3)) & 15;
 104
 105    /* a2,b2 = t0[a1], t1[b1] */
 106    a2 = qbox[i][0][(int)a1];
 107    b2 = qbox[i][1][(int)b1];
 108
 109    /* a3 = a2 ^ b2 */
 110    a3 = a2 ^ b2;
 111
 112    /* b3 = a2 ^ ROR(b2, 1) ^ 8a2 */
 113    b3 = (a2 ^ ((b2<<3)|(b2>>1)) ^ (a2<<3)) & 15;
 114
 115    /* a4,b4 = t2[a3], t3[b3] */
 116    a4 = qbox[i][2][(int)a3];
 117    b4 = qbox[i][3][(int)b3];
 118
 119    /* y = 16b4 + a4 */
 120    y = (b4 << 4) + a4;
 121
 122    /* return result */
 123    return (ulong32)y;
 124 }
 125
 126 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 127 static ulong32 sbox(int i, ulong32 x)
 128 {
 129    ulong32 y;
 130    y = _sbox(i, x);
 131    burn_stack(sizeof(unsigned char) * 11);
 132    return y;
 133 }
 134 #endif /* LTC_CLEAN_STACK */
 135
 136 #endif /* LTC_TWOFISH_TABLES */
 137
 138 /* computes ab mod p */
 139 static ulong32 gf_mult(ulong32 a, ulong32 b, ulong32 p)
 140 {
 141    ulong32 result, B[2], P[2];
 142
 143    P[1] = p;
 144    B[1] = b;
 145    result = P[0] = B[0] = 0;
 146
 147    /* unrolled branchless GF multiplier */
 148    result ^= B[a&1]; a >>= 1;  B[1] = P[B[1]>>7] ^ (B[1] << 1);
 149    result ^= B[a&1]; a >>= 1;  B[1] = P[B[1]>>7] ^ (B[1] << 1);
 150    result ^= B[a&1]; a >>= 1;  B[1] = P[B[1]>>7] ^ (B[1] << 1);
 151    result ^= B[a&1]; a >>= 1;  B[1] = P[B[1]>>7] ^ (B[1] << 1);
 152    result ^= B[a&1]; a >>= 1;  B[1] = P[B[1]>>7] ^ (B[1] << 1);
 153    result ^= B[a&1]; a >>= 1;  B[1] = P[B[1]>>7] ^ (B[1] << 1);
 154    result ^= B[a&1]; a >>= 1;  B[1] = P[B[1]>>7] ^ (B[1] << 1);
 155    result ^= B[a&1];
 156
 157    return result;
 158 }
 159
 160 /* computes [y0 y1 y2 y3] = MDS . [x0] */
 161 #ifndef LTC_TWOFISH_TABLES
 162 static ulong32 mds_column_mult(unsigned char in, int col)
 163 {
 164    ulong32 x01, x5B, xEF;
 165
 166    x01 = in;
 167    x5B = gf_mult(in, 0x5B, MDS_POLY);
 168    xEF = gf_mult(in, 0xEF, MDS_POLY);
 169
 170    switch (col) {
 171        case 0:
 172           return (x01 << 0 ) |
 173                  (x5B << 8 ) |
 174                  (xEF << 16) |
 175                  (xEF << 24);
 176        case 1:
 177           return (xEF << 0 ) |
 178                  (xEF << 8 ) |
 179                  (x5B << 16) |
 180                  (x01 << 24);
 181        case 2:
 182           return (x5B << 0 ) |
 183                  (xEF << 8 ) |
 184                  (x01 << 16) |
 185                  (xEF << 24);
 186        case 3:
 187           return (x5B << 0 ) |
 188                  (x01 << 8 ) |
 189                  (xEF << 16) |
 190                  (x5B << 24);
 191    }
 192    /* avoid warnings, we'd never get here normally but just to calm compiler warnings... */
 193    return 0;
 194 }
 195
 196 #else /* !LTC_TWOFISH_TABLES */
 197
 198 #define mds_column_mult(x, i) mds_tab[i][x]
 199
 200 #endif /* LTC_TWOFISH_TABLES */
 201
 202 /* Computes [y0 y1 y2 y3] = MDS . [x0 x1 x2 x3] */
 203 static void mds_mult(const unsigned char *in, unsigned char *out)
 204 {
 205   int x;
 206   ulong32 tmp;
 207   for (tmp = x = 0; x < 4; x++) {
 208       tmp ^= mds_column_mult(in[x], x);
 209   }
 210   STORE32L(tmp, out);
 211 }
 212
 213 #ifdef LTC_TWOFISH_ALL_TABLES
 214 /* computes [y0 y1 y2 y3] = RS . [x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7] */
 215 static void rs_mult(const unsigned char *in, unsigned char *out)
 216 {
 217    ulong32 tmp;
 218    tmp = rs_tab0[in[0]] ^ rs_tab1[in[1]] ^ rs_tab2[in[2]] ^ rs_tab3[in[3]] ^
 219          rs_tab4[in[4]] ^ rs_tab5[in[5]] ^ rs_tab6[in[6]] ^ rs_tab7[in[7]];
 220    STORE32L(tmp, out);
 221 }
 222
 223 #else /* !LTC_TWOFISH_ALL_TABLES */
 224
 225 /* computes [y0 y1 y2 y3] = RS . [x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7] */
 226 static void rs_mult(const unsigned char *in, unsigned char *out)
 227 {
 228   int x, y;
 229   for (x = 0; x < 4; x++) {
 230       out[x] = 0;
 231       for (y = 0; y < 8; y++) {
 232           out[x] ^= gf_mult(in[y], RS[x][y], RS_POLY);
 233       }
 234   }
 235 }
 236
 237 #endif
 238
 239 /* computes h(x) */
 240 static void h_func(const unsigned char *in, unsigned char *out, unsigned char *M, int k, int offset)
 241 {
 242   int x;
 243   unsigned char y[4];
 244   for (x = 0; x < 4; x++) {
 245       y[x] = in[x];
 246   }
 247   switch (k) {
 248      case 4:
 249             y[0] = (unsigned char)(sbox(1, (ulong32)y[0]) ^ M[4 * (6 + offset) + 0]);
 250             y[1] = (unsigned char)(sbox(0, (ulong32)y[1]) ^ M[4 * (6 + offset) + 1]);
 251             y[2] = (unsigned char)(sbox(0, (ulong32)y[2]) ^ M[4 * (6 + offset) + 2]);
 252             y[3] = (unsigned char)(sbox(1, (ulong32)y[3]) ^ M[4 * (6 + offset) + 3]);
 253             /* FALLTHROUGH */
 254      case 3:
 255             y[0] = (unsigned char)(sbox(1, (ulong32)y[0]) ^ M[4 * (4 + offset) + 0]);
 256             y[1] = (unsigned char)(sbox(1, (ulong32)y[1]) ^ M[4 * (4 + offset) + 1]);
 257             y[2] = (unsigned char)(sbox(0, (ulong32)y[2]) ^ M[4 * (4 + offset) + 2]);
 258             y[3] = (unsigned char)(sbox(0, (ulong32)y[3]) ^ M[4 * (4 + offset) + 3]);
 259             /* FALLTHROUGH */
 260      case 2:
 261             y[0] = (unsigned char)(sbox(1, sbox(0, sbox(0, (ulong32)y[0]) ^ M[4 * (2 + offset) + 0]) ^ M[4 * (0 + offset) + 0]));
 262             y[1] = (unsigned char)(sbox(0, sbox(0, sbox(1, (ulong32)y[1]) ^ M[4 * (2 + offset) + 1]) ^ M[4 * (0 + offset) + 1]));
 263             y[2] = (unsigned char)(sbox(1, sbox(1, sbox(0, (ulong32)y[2]) ^ M[4 * (2 + offset) + 2]) ^ M[4 * (0 + offset) + 2]));
 264             y[3] = (unsigned char)(sbox(0, sbox(1, sbox(1, (ulong32)y[3]) ^ M[4 * (2 + offset) + 3]) ^ M[4 * (0 + offset) + 3]));
 265             /* FALLTHROUGH */
 266   }
 267   mds_mult(y, out);
 268 }
 269
 270 #ifndef LTC_TWOFISH_SMALL
 271
 272 /* for GCC we don't use pointer aliases */
 273 #if defined(__GNUC__)
 274     #define S1 skey->twofish.S[0]
 275     #define S2 skey->twofish.S[1]
 276     #define S3 skey->twofish.S[2]
 277     #define S4 skey->twofish.S[3]
 278 #endif
 279
 280 /* the G function */
 281 #define g_func(x, dum)  (S1[byte(x,0)] ^ S2[byte(x,1)] ^ S3[byte(x,2)] ^ S4[byte(x,3)])
 282 #define g1_func(x, dum) (S2[byte(x,0)] ^ S3[byte(x,1)] ^ S4[byte(x,2)] ^ S1[byte(x,3)])
 283
 284 #else
 285
 286 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 287 static ulong32 _g_func(ulong32 x, symmetric_key *key)
 288 #else
 289 static ulong32 g_func(ulong32 x, symmetric_key *key)
 290 #endif
 291 {
 292    unsigned char g, i, y, z;
 293    ulong32 res;
 294
 295    res = 0;
 296    for (y = 0; y < 4; y++) {
 297        z = key->twofish.start;
 298
 299        /* do unkeyed substitution */
 300        g = sbox(qord[y][z++], (x >> (8*y)) & 255);
 301
 302        /* first subkey */
 303        i = 0;
 304
 305        /* do key mixing+sbox until z==5 */
 306        while (z != 5) {
 307           g = g ^ key->twofish.S[4*i++ + y];
 308           g = sbox(qord[y][z++], g);
 309        }
 310
 311        /* multiply g by a column of the MDS */
 312        res ^= mds_column_mult(g, y);
 313    }
 314    return res;
 315 }
 316
 317 #define g1_func(x, key) g_func(ROLc(x, 8), key)
 318
 319 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 320 static ulong32 g_func(ulong32 x, symmetric_key *key)
 321 {
 322     ulong32 y;
 323     y = _g_func(x, key);
 324     burn_stack(sizeof(unsigned char) * 4 + sizeof(ulong32));
 325     return y;
 326 }
 327 #endif /* LTC_CLEAN_STACK */
 328
 329 #endif /* LTC_TWOFISH_SMALL */
 330
 331  /**
 332     Initialize the Twofish block cipher
 333     @param key The symmetric key you wish to pass
 334     @param keylen The key length in bytes
 335     @param num_rounds The number of rounds desired (0 for default)
 336     @param skey The key in as scheduled by this function.
 337     @return CRYPT_OK if successful
 338  */
 339 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 340 static int _twofish_setup(const unsigned char *key, int keylen, int num_rounds, symmetric_key *skey)
 341 #else
 342 int twofish_setup(const unsigned char *key, int keylen, int num_rounds, symmetric_key *skey)
 343 #endif
 344 {
 345 #ifndef LTC_TWOFISH_SMALL
 346    unsigned char S[4*4], tmpx0, tmpx1;
 347 #endif
 348    int k, x, y;
 349    unsigned char tmp[4], tmp2[4], M[8*4];
 350    ulong32 A, B;
 351
 352    LTC_ARGCHK(key  != NULL);
 353    LTC_ARGCHK(skey != NULL);
 354
 355    /* invalid arguments? */
 356    if (num_rounds != 16 && num_rounds != 0) {
 357       return CRYPT_INVALID_ROUNDS;
 358    }
 359
 360    if (keylen != 16 && keylen != 24 && keylen != 32) {
 361       return CRYPT_INVALID_KEYSIZE;
 362    }
 363
 364    /* k = keysize/64 [but since our keysize is in bytes...] */
 365    k = keylen / 8;
 366
 367    /* copy the key into M */
 368    for (x = 0; x < keylen; x++) {
 369        M[x] = key[x] & 255;
 370    }
 371
 372    /* create the S[..] words */
 373 #ifndef LTC_TWOFISH_SMALL
 374    for (x = 0; x < k; x++) {
 375        rs_mult(M+(x*8), S+(x*4));
 376    }
 377 #else
 378    for (x = 0; x < k; x++) {
 379        rs_mult(M+(x*8), skey->twofish.S+(x*4));
 380    }
 381 #endif
 382
 383    /* make subkeys */
 384    for (x = 0; x < 20; x++) {
 385        /* A = h(p * 2x, Me) */
 386        for (y = 0; y < 4; y++) {
 387            tmp[y] = x+x;
 388        }
 389        h_func(tmp, tmp2, M, k, 0);
 390        LOAD32L(A, tmp2);
 391
 392        /* B = ROL(h(p * (2x + 1), Mo), 8) */
 393        for (y = 0; y < 4; y++) {
 394            tmp[y] = (unsigned char)(x+x+1);
 395        }
 396        h_func(tmp, tmp2, M, k, 1);
 397        LOAD32L(B, tmp2);
 398        B = ROLc(B, 8);
 399
 400        /* K[2i]   = A + B */
 401        skey->twofish.K[x+x] = (A + B) & 0xFFFFFFFFUL;
 402
 403        /* K[2i+1] = (A + 2B) <<< 9 */
 404        skey->twofish.K[x+x+1] = ROLc(B + B + A, 9);
 405    }
 406
 407 #ifndef LTC_TWOFISH_SMALL
 408    /* make the sboxes (large ram variant) */
 409    if (k == 2) {
 410         for (x = 0; x < 256; x++) {
 411            tmpx0 = (unsigned char)sbox(0, x);
 412            tmpx1 = (unsigned char)sbox(1, x);
 413            skey->twofish.S[0][x] = mds_column_mult(sbox(1, (sbox(0, tmpx0 ^ S[0]) ^ S[4])),0);
 414            skey->twofish.S[1][x] = mds_column_mult(sbox(0, (sbox(0, tmpx1 ^ S[1]) ^ S[5])),1);
 415            skey->twofish.S[2][x] = mds_column_mult(sbox(1, (sbox(1, tmpx0 ^ S[2]) ^ S[6])),2);
 416            skey->twofish.S[3][x] = mds_column_mult(sbox(0, (sbox(1, tmpx1 ^ S[3]) ^ S[7])),3);
 417         }
 418    } else if (k == 3) {
 419         for (x = 0; x < 256; x++) {
 420            tmpx0 = (unsigned char)sbox(0, x);
 421            tmpx1 = (unsigned char)sbox(1, x);
 422            skey->twofish.S[0][x] = mds_column_mult(sbox(1, (sbox(0, sbox(0, tmpx1 ^ S[0]) ^ S[4]) ^ S[8])),0);
 423            skey->twofish.S[1][x] = mds_column_mult(sbox(0, (sbox(0, sbox(1, tmpx1 ^ S[1]) ^ S[5]) ^ S[9])),1);
 424            skey->twofish.S[2][x] = mds_column_mult(sbox(1, (sbox(1, sbox(0, tmpx0 ^ S[2]) ^ S[6]) ^ S[10])),2);
 425            skey->twofish.S[3][x] = mds_column_mult(sbox(0, (sbox(1, sbox(1, tmpx0 ^ S[3]) ^ S[7]) ^ S[11])),3);
 426         }
 427    } else {
 428         for (x = 0; x < 256; x++) {
 429            tmpx0 = (unsigned char)sbox(0, x);
 430            tmpx1 = (unsigned char)sbox(1, x);
 431            skey->twofish.S[0][x] = mds_column_mult(sbox(1, (sbox(0, sbox(0, sbox(1, tmpx1 ^ S[0]) ^ S[4]) ^ S[8]) ^ S[12])),0);
 432            skey->twofish.S[1][x] = mds_column_mult(sbox(0, (sbox(0, sbox(1, sbox(1, tmpx0 ^ S[1]) ^ S[5]) ^ S[9]) ^ S[13])),1);
 433            skey->twofish.S[2][x] = mds_column_mult(sbox(1, (sbox(1, sbox(0, sbox(0, tmpx0 ^ S[2]) ^ S[6]) ^ S[10]) ^ S[14])),2);
 434            skey->twofish.S[3][x] = mds_column_mult(sbox(0, (sbox(1, sbox(1, sbox(0, tmpx1 ^ S[3]) ^ S[7]) ^ S[11]) ^ S[15])),3);
 435         }
 436    }
 437 #else
 438    /* where to start in the sbox layers */
 439    /* small ram variant */
 440    switch (k) {
 441          case 4 : skey->twofish.start = 0; break;
 442          case 3 : skey->twofish.start = 1; break;
 443          default: skey->twofish.start = 2; break;
 444    }
 445 #endif
 446    return CRYPT_OK;
 447 }
 448
 449 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 450 int twofish_setup(const unsigned char *key, int keylen, int num_rounds, symmetric_key *skey)
 451 {
 452    int x;
 453    x = _twofish_setup(key, keylen, num_rounds, skey);
 454    burn_stack(sizeof(int) * 7 + sizeof(unsigned char) * 56 + sizeof(ulong32) * 2);
 455    return x;
 456 }
 457 #endif
 458
 459 /**
 460   Encrypts a block of text with Twofish
 461   @param pt The input plaintext (16 bytes)
 462   @param ct The output ciphertext (16 bytes)
 463   @param skey The key as scheduled
 464   @return CRYPT_OK if successful
 465 */
 466 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 467 static int _twofish_ecb_encrypt(const unsigned char *pt, unsigned char *ct, symmetric_key *skey)
 468 #else
 469 int twofish_ecb_encrypt(const unsigned char *pt, unsigned char *ct, symmetric_key *skey)
 470 #endif
 471 {
 472     ulong32 a,b,c,d,ta,tb,tc,td,t1,t2, *k;
 473     int r;
 474 #if !defined(LTC_TWOFISH_SMALL) && !defined(__GNUC__)
 475     ulong32 *S1, *S2, *S3, *S4;
 476 #endif
 477
 478     LTC_ARGCHK(pt   != NULL);
 479     LTC_ARGCHK(ct   != NULL);
 480     LTC_ARGCHK(skey != NULL);
 481
 482 #if !defined(LTC_TWOFISH_SMALL) && !defined(__GNUC__)
 483     S1 = skey->twofish.S[0];
 484     S2 = skey->twofish.S[1];
 485     S3 = skey->twofish.S[2];
 486     S4 = skey->twofish.S[3];
 487 #endif
 488
 489     LOAD32L(a,&pt[0]); LOAD32L(b,&pt[4]);
 490     LOAD32L(c,&pt[8]); LOAD32L(d,&pt[12]);
 491     a ^= skey->twofish.K[0];
 492     b ^= skey->twofish.K[1];
 493     c ^= skey->twofish.K[2];
 494     d ^= skey->twofish.K[3];
 495
 496     k  = skey->twofish.K + 8;
 497     for (r = 8; r != 0; --r) {
 498         t2 = g1_func(b, skey);
 499         t1 = g_func(a, skey) + t2;
 500         c  = RORc(c ^ (t1 + k[0]), 1);
 501         d  = ROLc(d, 1) ^ (t2 + t1 + k[1]);
 502
 503         t2 = g1_func(d, skey);
 504         t1 = g_func(c, skey) + t2;
 505         a  = RORc(a ^ (t1 + k[2]), 1);
 506         b  = ROLc(b, 1) ^ (t2 + t1 + k[3]);
 507         k += 4;
 508     }
 509
 510     /* output with "undo last swap" */
 511     ta = c ^ skey->twofish.K[4];
 512     tb = d ^ skey->twofish.K[5];
 513     tc = a ^ skey->twofish.K[6];
 514     td = b ^ skey->twofish.K[7];
 515
 516     /* store output */
 517     STORE32L(ta,&ct[0]); STORE32L(tb,&ct[4]);
 518     STORE32L(tc,&ct[8]); STORE32L(td,&ct[12]);
 519
 520     return CRYPT_OK;
 521 }
 522
 523 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 524 int twofish_ecb_encrypt(const unsigned char *pt, unsigned char *ct, symmetric_key *skey)
 525 {
 526    int err = _twofish_ecb_encrypt(pt, ct, skey);
 527    burn_stack(sizeof(ulong32) * 10 + sizeof(int));
 528    return err;
 529 }
 530 #endif
 531
 532 /**
 533   Decrypts a block of text with Twofish
 534   @param ct The input ciphertext (16 bytes)
 535   @param pt The output plaintext (16 bytes)
 536   @param skey The key as scheduled
 537   @return CRYPT_OK if successful
 538 */
 539 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 540 static int _twofish_ecb_decrypt(const unsigned char *ct, unsigned char *pt, symmetric_key *skey)
 541 #else
 542 int twofish_ecb_decrypt(const unsigned char *ct, unsigned char *pt, symmetric_key *skey)
 543 #endif
 544 {
 545     ulong32 a,b,c,d,ta,tb,tc,td,t1,t2, *k;
 546     int r;
 547 #if !defined(LTC_TWOFISH_SMALL) && !defined(__GNUC__)
 548     ulong32 *S1, *S2, *S3, *S4;
 549 #endif
 550
 551     LTC_ARGCHK(pt   != NULL);
 552     LTC_ARGCHK(ct   != NULL);
 553     LTC_ARGCHK(skey != NULL);
 554
 555 #if !defined(LTC_TWOFISH_SMALL) && !defined(__GNUC__)
 556     S1 = skey->twofish.S[0];
 557     S2 = skey->twofish.S[1];
 558     S3 = skey->twofish.S[2];
 559     S4 = skey->twofish.S[3];
 560 #endif
 561
 562     /* load input */
 563     LOAD32L(ta,&ct[0]); LOAD32L(tb,&ct[4]);
 564     LOAD32L(tc,&ct[8]); LOAD32L(td,&ct[12]);
 565
 566     /* undo undo final swap */
 567     a = tc ^ skey->twofish.K[6];
 568     b = td ^ skey->twofish.K[7];
 569     c = ta ^ skey->twofish.K[4];
 570     d = tb ^ skey->twofish.K[5];
 571
 572     k = skey->twofish.K + 36;
 573     for (r = 8; r != 0; --r) {
 574         t2 = g1_func(d, skey);
 575         t1 = g_func(c, skey) + t2;
 576         a = ROLc(a, 1) ^ (t1 + k[2]);
 577         b = RORc(b ^ (t2 + t1 + k[3]), 1);
 578
 579         t2 = g1_func(b, skey);
 580         t1 = g_func(a, skey) + t2;
 581         c = ROLc(c, 1) ^ (t1 + k[0]);
 582         d = RORc(d ^ (t2 +  t1 + k[1]), 1);
 583         k -= 4;
 584     }
 585
 586     /* pre-white */
 587     a ^= skey->twofish.K[0];
 588     b ^= skey->twofish.K[1];
 589     c ^= skey->twofish.K[2];
 590     d ^= skey->twofish.K[3];
 591
 592     /* store */
 593     STORE32L(a, &pt[0]); STORE32L(b, &pt[4]);
 594     STORE32L(c, &pt[8]); STORE32L(d, &pt[12]);
 595     return CRYPT_OK;
 596 }
 597
 598 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 599 int twofish_ecb_decrypt(const unsigned char *ct, unsigned char *pt, symmetric_key *skey)
 600 {
 601    int err =_twofish_ecb_decrypt(ct, pt, skey);
 602    burn_stack(sizeof(ulong32) * 10 + sizeof(int));
 603    return err;
 604 }
 605 #endif
 606
 607 /**
 608   Performs a self-test of the Twofish block cipher
 609   @return CRYPT_OK if functional, CRYPT_NOP if self-test has been disabled
 610 */
 611 int twofish_test(void)
 612 {
 613  #ifndef LTC_TEST
 614     return CRYPT_NOP;
 615  #else
 616  static const struct {
 617      int keylen;
 618      unsigned char key[32], pt[16], ct[16];
 619  } tests[] = {
 620    { 16,
 621      { 0x9F, 0x58, 0x9F, 0x5C, 0xF6, 0x12, 0x2C, 0x32,
 622        0xB6, 0xBF, 0xEC, 0x2F, 0x2A, 0xE8, 0xC3, 0x5A },
 623      { 0xD4, 0x91, 0xDB, 0x16, 0xE7, 0xB1, 0xC3, 0x9E,
 624        0x86, 0xCB, 0x08, 0x6B, 0x78, 0x9F, 0x54, 0x19 },
 625      { 0x01, 0x9F, 0x98, 0x09, 0xDE, 0x17, 0x11, 0x85,
 626        0x8F, 0xAA, 0xC3, 0xA3, 0xBA, 0x20, 0xFB, 0xC3 }
 627    }, {
 628      24,
 629      { 0x88, 0xB2, 0xB2, 0x70, 0x6B, 0x10, 0x5E, 0x36,
 630        0xB4, 0x46, 0xBB, 0x6D, 0x73, 0x1A, 0x1E, 0x88,
 631        0xEF, 0xA7, 0x1F, 0x78, 0x89, 0x65, 0xBD, 0x44 },
 632      { 0x39, 0xDA, 0x69, 0xD6, 0xBA, 0x49, 0x97, 0xD5,
 633        0x85, 0xB6, 0xDC, 0x07, 0x3C, 0xA3, 0x41, 0xB2 },
 634      { 0x18, 0x2B, 0x02, 0xD8, 0x14, 0x97, 0xEA, 0x45,
 635        0xF9, 0xDA, 0xAC, 0xDC, 0x29, 0x19, 0x3A, 0x65 }
 636    }, {
 637      32,
 638      { 0xD4, 0x3B, 0xB7, 0x55, 0x6E, 0xA3, 0x2E, 0x46,
 639        0xF2, 0xA2, 0x82, 0xB7, 0xD4, 0x5B, 0x4E, 0x0D,
 640        0x57, 0xFF, 0x73, 0x9D, 0x4D, 0xC9, 0x2C, 0x1B,
 641        0xD7, 0xFC, 0x01, 0x70, 0x0C, 0xC8, 0x21, 0x6F },
 642      { 0x90, 0xAF, 0xE9, 0x1B, 0xB2, 0x88, 0x54, 0x4F,
 643        0x2C, 0x32, 0xDC, 0x23, 0x9B, 0x26, 0x35, 0xE6 },
 644      { 0x6C, 0xB4, 0x56, 0x1C, 0x40, 0xBF, 0x0A, 0x97,
 645        0x05, 0x93, 0x1C, 0xB6, 0xD4, 0x08, 0xE7, 0xFA }
 646    }
 647 };
 648
 649
 650   symmetric_key key;
 651   unsigned char tmp[2][16];
 652   int err, i, y;
 653
 654   for (i = 0; i < (int)(sizeof(tests)/sizeof(tests[0])); i++) {
 655     if ((err = twofish_setup(tests[i].key, tests[i].keylen, 0, &key)) != CRYPT_OK) {
 656        return err;
 657     }
 658     twofish_ecb_encrypt(tests[i].pt, tmp[0], &key);
 659     twofish_ecb_decrypt(tmp[0], tmp[1], &key);
 660     if (compare_testvector(tmp[0], 16, tests[i].ct, 16, "Twofish Encrypt", i) != 0 ||
 661           compare_testvector(tmp[1], 16, tests[i].pt, 16, "Twofish Decrypt", i) != 0) {
 662        return CRYPT_FAIL_TESTVECTOR;
 663     }
 664     /* now see if we can encrypt all zero bytes 1000 times, decrypt and come back where we started */
 665     for (y = 0; y < 16; y++) tmp[0][y] = 0;
 666     for (y = 0; y < 1000; y++) twofish_ecb_encrypt(tmp[0], tmp[0], &key);
 667     for (y = 0; y < 1000; y++) twofish_ecb_decrypt(tmp[0], tmp[0], &key);
 668     for (y = 0; y < 16; y++) if (tmp[0][y] != 0) return CRYPT_FAIL_TESTVECTOR;
 669   }
 670   return CRYPT_OK;
 671 #endif
 672 }
 673
 674 /** Terminate the context
 675    @param skey    The scheduled key
 676 */
 677 void twofish_done(symmetric_key *skey)
 678 {
 679   LTC_UNUSED_PARAM(skey);
 680 }
 681
 682 /**
 683   Gets suitable key size
 684   @param keysize [in/out] The length of the recommended key (in bytes).  This function will store the suitable size back in this variable.
 685   @return CRYPT_OK if the input key size is acceptable.
 686 */
 687 int twofish_keysize(int *keysize)
 688 {
 689    LTC_ARGCHK(keysize);
 690    if (*keysize < 16)
 691       return CRYPT_INVALID_KEYSIZE;
 692    if (*keysize < 24) {
 693       *keysize = 16;
 694       return CRYPT_OK;
 695    } else if (*keysize < 32) {
 696       *keysize = 24;
 697       return CRYPT_OK;
 698    } else {
 699       *keysize = 32;
 700       return CRYPT_OK;
 701    }
 702 }
 703
 704 #endif
 705
 706
 707
 708
 709 /* ref:         $Format:%D$ */
 710 /* git commit:  $Format:%H$ */
 711 /* commit time: $Format:%ai$ */