1 | /* |
---|
2 | chacha-merged.c version 20080118 |
---|
3 | D. J. Bernstein |
---|
4 | Public domain. |
---|
5 | */ |
---|
6 | |
---|
7 | /* $OpenBSD: chacha_private.h,v 1.2 2013/10/04 07:02:27 djm Exp $ */ |
---|
8 | |
---|
9 | #include <stdint.h> |
---|
10 | |
---|
11 | typedef uint8_t u8; |
---|
12 | typedef uint32_t u32; |
---|
13 | |
---|
14 | typedef struct |
---|
15 | { |
---|
16 | u32 input[16]; /* could be compressed */ |
---|
17 | } chacha_ctx; |
---|
18 | |
---|
19 | #define U8V(v) ((u8)(v)) |
---|
20 | #define U32V(v) ((u32)(v)) |
---|
21 | |
---|
22 | #define ROTL32(v, n) \ |
---|
23 | (U32V((v) << (n)) | ((v) >> (32 - (n)))) |
---|
24 | |
---|
25 | #define U8TO32_LITTLE(p) \ |
---|
26 | (((u32)((p)[0]) ) | \ |
---|
27 | ((u32)((p)[1]) << 8) | \ |
---|
28 | ((u32)((p)[2]) << 16) | \ |
---|
29 | ((u32)((p)[3]) << 24)) |
---|
30 | |
---|
31 | #define U32TO8_LITTLE(p, v) \ |
---|
32 | do { \ |
---|
33 | (p)[0] = U8V((v) ); \ |
---|
34 | (p)[1] = U8V((v) >> 8); \ |
---|
35 | (p)[2] = U8V((v) >> 16); \ |
---|
36 | (p)[3] = U8V((v) >> 24); \ |
---|
37 | } while (0) |
---|
38 | |
---|
39 | #define ROTATE(v,c) (ROTL32(v,c)) |
---|
40 | #define XOR(v,w) ((v) ^ (w)) |
---|
41 | #define PLUS(v,w) (U32V((v) + (w))) |
---|
42 | #define PLUSONE(v) (PLUS((v),1)) |
---|
43 | |
---|
44 | #define QUARTERROUND(a,b,c,d) \ |
---|
45 | a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a),16); \ |
---|
46 | c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c),12); \ |
---|
47 | a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a), 8); \ |
---|
48 | c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c), 7); |
---|
49 | |
---|
50 | static const char sigma[16] = "expand 32-byte k"; |
---|
51 | static const char tau[16] = "expand 16-byte k"; |
---|
52 | |
---|
53 | static void |
---|
54 | chacha_keysetup(chacha_ctx *x,const u8 *k,u32 kbits,u32 ivbits) |
---|
55 | { |
---|
56 | const char *constants; |
---|
57 | |
---|
58 | x->input[4] = U8TO32_LITTLE(k + 0); |
---|
59 | x->input[5] = U8TO32_LITTLE(k + 4); |
---|
60 | x->input[6] = U8TO32_LITTLE(k + 8); |
---|
61 | x->input[7] = U8TO32_LITTLE(k + 12); |
---|
62 | if (kbits == 256) { /* recommended */ |
---|
63 | k += 16; |
---|
64 | constants = sigma; |
---|
65 | } else { /* kbits == 128 */ |
---|
66 | constants = tau; |
---|
67 | } |
---|
68 | x->input[8] = U8TO32_LITTLE(k + 0); |
---|
69 | x->input[9] = U8TO32_LITTLE(k + 4); |
---|
70 | x->input[10] = U8TO32_LITTLE(k + 8); |
---|
71 | x->input[11] = U8TO32_LITTLE(k + 12); |
---|
72 | x->input[0] = U8TO32_LITTLE(constants + 0); |
---|
73 | x->input[1] = U8TO32_LITTLE(constants + 4); |
---|
74 | x->input[2] = U8TO32_LITTLE(constants + 8); |
---|
75 | x->input[3] = U8TO32_LITTLE(constants + 12); |
---|
76 | } |
---|
77 | |
---|
78 | static void |
---|
79 | chacha_ivsetup(chacha_ctx *x,const u8 *iv) |
---|
80 | { |
---|
81 | x->input[12] = 0; |
---|
82 | x->input[13] = 0; |
---|
83 | x->input[14] = U8TO32_LITTLE(iv + 0); |
---|
84 | x->input[15] = U8TO32_LITTLE(iv + 4); |
---|
85 | } |
---|
86 | |
---|
87 | static void |
---|
88 | chacha_encrypt_bytes(chacha_ctx *x,const u8 *m,u8 *c,u32 bytes) |
---|
89 | { |
---|
90 | u32 x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x11, x12, x13, x14, x15; |
---|
91 | u32 j0, j1, j2, j3, j4, j5, j6, j7, j8, j9, j10, j11, j12, j13, j14, j15; |
---|
92 | u8 *ctarget = NULL; |
---|
93 | u8 tmp[64]; |
---|
94 | u_int i; |
---|
95 | |
---|
96 | if (!bytes) return; |
---|
97 | |
---|
98 | j0 = x->input[0]; |
---|
99 | j1 = x->input[1]; |
---|
100 | j2 = x->input[2]; |
---|
101 | j3 = x->input[3]; |
---|
102 | j4 = x->input[4]; |
---|
103 | j5 = x->input[5]; |
---|
104 | j6 = x->input[6]; |
---|
105 | j7 = x->input[7]; |
---|
106 | j8 = x->input[8]; |
---|
107 | j9 = x->input[9]; |
---|
108 | j10 = x->input[10]; |
---|
109 | j11 = x->input[11]; |
---|
110 | j12 = x->input[12]; |
---|
111 | j13 = x->input[13]; |
---|
112 | j14 = x->input[14]; |
---|
113 | j15 = x->input[15]; |
---|
114 | |
---|
115 | for (;;) { |
---|
116 | if (bytes < 64) { |
---|
117 | for (i = 0;i < bytes;++i) tmp[i] = m[i]; |
---|
118 | m = tmp; |
---|
119 | ctarget = c; |
---|
120 | c = tmp; |
---|
121 | } |
---|
122 | x0 = j0; |
---|
123 | x1 = j1; |
---|
124 | x2 = j2; |
---|
125 | x3 = j3; |
---|
126 | x4 = j4; |
---|
127 | x5 = j5; |
---|
128 | x6 = j6; |
---|
129 | x7 = j7; |
---|
130 | x8 = j8; |
---|
131 | x9 = j9; |
---|
132 | x10 = j10; |
---|
133 | x11 = j11; |
---|
134 | x12 = j12; |
---|
135 | x13 = j13; |
---|
136 | x14 = j14; |
---|
137 | x15 = j15; |
---|
138 | for (i = 20;i > 0;i -= 2) { |
---|
139 | QUARTERROUND( x0, x4, x8,x12) |
---|
140 | QUARTERROUND( x1, x5, x9,x13) |
---|
141 | QUARTERROUND( x2, x6,x10,x14) |
---|
142 | QUARTERROUND( x3, x7,x11,x15) |
---|
143 | QUARTERROUND( x0, x5,x10,x15) |
---|
144 | QUARTERROUND( x1, x6,x11,x12) |
---|
145 | QUARTERROUND( x2, x7, x8,x13) |
---|
146 | QUARTERROUND( x3, x4, x9,x14) |
---|
147 | } |
---|
148 | x0 = PLUS(x0,j0); |
---|
149 | x1 = PLUS(x1,j1); |
---|
150 | x2 = PLUS(x2,j2); |
---|
151 | x3 = PLUS(x3,j3); |
---|
152 | x4 = PLUS(x4,j4); |
---|
153 | x5 = PLUS(x5,j5); |
---|
154 | x6 = PLUS(x6,j6); |
---|
155 | x7 = PLUS(x7,j7); |
---|
156 | x8 = PLUS(x8,j8); |
---|
157 | x9 = PLUS(x9,j9); |
---|
158 | x10 = PLUS(x10,j10); |
---|
159 | x11 = PLUS(x11,j11); |
---|
160 | x12 = PLUS(x12,j12); |
---|
161 | x13 = PLUS(x13,j13); |
---|
162 | x14 = PLUS(x14,j14); |
---|
163 | x15 = PLUS(x15,j15); |
---|
164 | |
---|
165 | #ifndef KEYSTREAM_ONLY |
---|
166 | x0 = XOR(x0,U8TO32_LITTLE(m + 0)); |
---|
167 | x1 = XOR(x1,U8TO32_LITTLE(m + 4)); |
---|
168 | x2 = XOR(x2,U8TO32_LITTLE(m + 8)); |
---|
169 | x3 = XOR(x3,U8TO32_LITTLE(m + 12)); |
---|
170 | x4 = XOR(x4,U8TO32_LITTLE(m + 16)); |
---|
171 | x5 = XOR(x5,U8TO32_LITTLE(m + 20)); |
---|
172 | x6 = XOR(x6,U8TO32_LITTLE(m + 24)); |
---|
173 | x7 = XOR(x7,U8TO32_LITTLE(m + 28)); |
---|
174 | x8 = XOR(x8,U8TO32_LITTLE(m + 32)); |
---|
175 | x9 = XOR(x9,U8TO32_LITTLE(m + 36)); |
---|
176 | x10 = XOR(x10,U8TO32_LITTLE(m + 40)); |
---|
177 | x11 = XOR(x11,U8TO32_LITTLE(m + 44)); |
---|
178 | x12 = XOR(x12,U8TO32_LITTLE(m + 48)); |
---|
179 | x13 = XOR(x13,U8TO32_LITTLE(m + 52)); |
---|
180 | x14 = XOR(x14,U8TO32_LITTLE(m + 56)); |
---|
181 | x15 = XOR(x15,U8TO32_LITTLE(m + 60)); |
---|
182 | #endif |
---|
183 | |
---|
184 | j12 = PLUSONE(j12); |
---|
185 | if (!j12) { |
---|
186 | j13 = PLUSONE(j13); |
---|
187 | /* stopping at 2^70 bytes per nonce is user's responsibility */ |
---|
188 | } |
---|
189 | |
---|
190 | U32TO8_LITTLE(c + 0,x0); |
---|
191 | U32TO8_LITTLE(c + 4,x1); |
---|
192 | U32TO8_LITTLE(c + 8,x2); |
---|
193 | U32TO8_LITTLE(c + 12,x3); |
---|
194 | U32TO8_LITTLE(c + 16,x4); |
---|
195 | U32TO8_LITTLE(c + 20,x5); |
---|
196 | U32TO8_LITTLE(c + 24,x6); |
---|
197 | U32TO8_LITTLE(c + 28,x7); |
---|
198 | U32TO8_LITTLE(c + 32,x8); |
---|
199 | U32TO8_LITTLE(c + 36,x9); |
---|
200 | U32TO8_LITTLE(c + 40,x10); |
---|
201 | U32TO8_LITTLE(c + 44,x11); |
---|
202 | U32TO8_LITTLE(c + 48,x12); |
---|
203 | U32TO8_LITTLE(c + 52,x13); |
---|
204 | U32TO8_LITTLE(c + 56,x14); |
---|
205 | U32TO8_LITTLE(c + 60,x15); |
---|
206 | |
---|
207 | if (bytes <= 64) { |
---|
208 | if (bytes < 64) { |
---|
209 | for (i = 0;i < bytes;++i) ctarget[i] = c[i]; |
---|
210 | } |
---|
211 | x->input[12] = j12; |
---|
212 | x->input[13] = j13; |
---|
213 | return; |
---|
214 | } |
---|
215 | bytes -= 64; |
---|
216 | c += 64; |
---|
217 | #ifndef KEYSTREAM_ONLY |
---|
218 | m += 64; |
---|
219 | #endif |
---|
220 | } |
---|
221 | } |
---|