sys/crypto/des/des_locl.h

   1 /*      $KAME: des_locl.h,v 1.7 2001/09/10 04:03:58 itojun Exp $        */
   2
   3 /* crypto/des/des_locl.h */
   4 /* Copyright (C) 1995-1997 Eric Young (eay@mincom.oz.au)
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * This file is part of an SSL implementation written
   8  * by Eric Young (eay@mincom.oz.au).
   9  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL
  10  * specification.  This library and applications are
  11  * FREE FOR COMMERCIAL AND NON-COMMERCIAL USE
  12  * as long as the following conditions are aheared to.
  13  *
  14  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  15  * the code are not to be removed.  If this code is used in a product,
  16  * Eric Young should be given attribution as the author of the parts used.
  17  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  18  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  19  *
  20  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  21  * modification, are permitted provided that the following conditions
  22  * are met:
  23  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  24  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  25  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  26  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  27  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  28  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  29  *    must display the following acknowledgement:
  30  *    This product includes software developed by Eric Young (eay@mincom.oz.au)
  31  *
  32  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  33  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  34  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  35  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  36  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  37  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  38  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  39  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  40  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  41  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  42  * SUCH DAMAGE.
  43  *
  44  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  45  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  46  * copied and put under another distribution licence
  47  * [including the GNU Public Licence.]
  48  */
  49
  50 #ifndef HEADER_DES_LOCL_H
  51 #define HEADER_DES_LOCL_H
  52
  53 #include <crypto/des/des.h>
  54
  55 #undef DES_PTR
  56
  57 #ifdef __STDC__
  58 #undef NOPROTO
  59 #endif
  60
  61 #define ITERATIONS 16
  62 #define HALF_ITERATIONS 8
  63
  64 /* used in des_read and des_write */
  65 #define MAXWRITE        (1024*16)
  66 #define BSIZE           (MAXWRITE+4)
  67
  68 #define c2l(c,l)        (l =((DES_LONG)(*((c)++)))    , \
  69                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<< 8L, \
  70                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<16L, \
  71                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<24L)
  72
  73 /* NOTE - c is not incremented as per c2l */
  74 #define c2ln(c,l1,l2,n) { \
  75                         c+=n; \
  76                         l1=l2=0; \
  77                         switch (n) { \
  78                         case 8: l2 =((DES_LONG)(*(--(c))))<<24L; \
  79                         case 7: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))))<<16L; \
  80                         case 6: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))))<< 8L; \
  81                         case 5: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))));     \
  82                         case 4: l1 =((DES_LONG)(*(--(c))))<<24L; \
  83                         case 3: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))))<<16L; \
  84                         case 2: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))))<< 8L; \
  85                         case 1: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))));     \
  86                                 } \
  87                         }
  88
  89 #define l2c(l,c)        (*((c)++)=(unsigned char)(((l)     )&0xff), \
  90                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>> 8L)&0xff), \
  91                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>16L)&0xff), \
  92                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>24L)&0xff))
  93
  94 /* replacements for htonl and ntohl since I have no idea what to do
  95  * when faced with machines with 8 byte longs. */
  96 #define HDRSIZE 4
  97
  98 #define n2l(c,l)        (l =((DES_LONG)(*((c)++)))<<24L, \
  99                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<16L, \
 100                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<< 8L, \
 101                          l|=((DES_LONG)(*((c)++))))
 102
 103 #define l2n(l,c)        (*((c)++)=(unsigned char)(((l)>>24L)&0xff), \
 104                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>16L)&0xff), \
 105                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>> 8L)&0xff), \
 106                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)     )&0xff))
 107
 108 /* NOTE - c is not incremented as per l2c */
 109 #define l2cn(l1,l2,c,n) { \
 110                         c+=n; \
 111                         switch (n) { \
 112                         case 8: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>>24L)&0xff); \
 113                         case 7: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>>16L)&0xff); \
 114                         case 6: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>> 8L)&0xff); \
 115                         case 5: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)     )&0xff); \
 116                         case 4: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>>24L)&0xff); \
 117                         case 3: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>>16L)&0xff); \
 118                         case 2: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>> 8L)&0xff); \
 119                         case 1: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)     )&0xff); \
 120                                 } \
 121                         }
 122
 123 #define ROTATE(a,n)     (((a)>>(n))+((a)<<(32-(n))))
 124
 125 #define LOAD_DATA_tmp(a,b,c,d,e,f) LOAD_DATA(a,b,c,d,e,f,g)
 126 #define LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp) \
 127         u=R^s[S  ]; \
 128         t=R^s[S+1]
 129
 130 /* The changes to this macro may help or hinder, depending on the
 131  * compiler and the achitecture.  gcc2 always seems to do well :-).
 132  * Inspired by Dana How <how@isl.stanford.edu>
 133  * DO NOT use the alternative version on machines with 8 byte longs.
 134  * It does not seem to work on the Alpha, even when DES_LONG is 4
 135  * bytes, probably an issue of accessing non-word aligned objects :-( */
 136 #ifdef DES_PTR
 137
 138 /* It recently occurred to me that 0^0^0^0^0^0^0 == 0, so there
 139  * is no reason to not xor all the sub items together.  This potentially
 140  * saves a register since things can be xored directly into L */
 141
 142 #if defined(DES_RISC1) || defined(DES_RISC2)
 143 #ifdef DES_RISC1
 144 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) { \
 145         unsigned int u1,u2,u3; \
 146         LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,u1); \
 147         u2=(int)u>>8L; \
 148         u1=(int)u&0xfc; \
 149         u2&=0xfc; \
 150         t=ROTATE(t,4); \
 151         u>>=16L; \
 152         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP      +u1); \
 153         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x200+u2); \
 154         u3=(int)(u>>8L); \
 155         u1=(int)u&0xfc; \
 156         u3&=0xfc; \
 157         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x400+u1); \
 158         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x600+u3); \
 159         u2=(int)t>>8L; \
 160         u1=(int)t&0xfc; \
 161         u2&=0xfc; \
 162         t>>=16L; \
 163         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x100+u1); \
 164         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x300+u2); \
 165         u3=(int)t>>8L; \
 166         u1=(int)t&0xfc; \
 167         u3&=0xfc; \
 168         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x500+u1); \
 169         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x700+u3); }
 170 #endif /* DES_RISC1 */
 171 #ifdef DES_RISC2
 172 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) { \
 173         unsigned int u1,u2,s1,s2; \
 174         LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,u1); \
 175         u2=(int)u>>8L; \
 176         u1=(int)u&0xfc; \
 177         u2&=0xfc; \
 178         t=ROTATE(t,4); \
 179         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP      +u1); \
 180         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x200+u2); \
 181         s1=(int)(u>>16L); \
 182         s2=(int)(u>>24L); \
 183         s1&=0xfc; \
 184         s2&=0xfc; \
 185         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x400+s1); \
 186         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x600+s2); \
 187         u2=(int)t>>8L; \
 188         u1=(int)t&0xfc; \
 189         u2&=0xfc; \
 190         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x100+u1); \
 191         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x300+u2); \
 192         s1=(int)(t>>16L); \
 193         s2=(int)(t>>24L); \
 194         s1&=0xfc; \
 195         s2&=0xfc; \
 196         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x400+s1); \
 197         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x600+s2); \
 198         u2=(int)t>>8L; \
 199         u1=(int)t&0xfc; \
 200         u2&=0xfc; \
 201         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x100+u1); \
 202         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x300+u2); \
 203         s1=(int)(t>>16L); \
 204         s2=(int)(t>>24L); \
 205         s1&=0xfc; \
 206         s2&=0xfc; \
 207         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x500+s1); \
 208         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x700+s2); }
 209 #endif /* DES_RISC2 */
 210 #else  /* DES_RISC1 || DES_RISC2 */
 211 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) { \
 212         LOAD_DATA_tmp(R,S,u,t,E0,E1); \
 213         t=ROTATE(t,4); \
 214         LL^= \
 215         *(const DES_LONG *)(des_SP      +((u     )&0xfc))^ \
 216         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x200+((u>> 8L)&0xfc))^ \
 217         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x400+((u>>16L)&0xfc))^ \
 218         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x600+((u>>24L)&0xfc))^ \
 219         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x100+((t     )&0xfc))^ \
 220         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x300+((t>> 8L)&0xfc))^ \
 221         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x500+((t>>16L)&0xfc))^ \
 222         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x700+((t>>24L)&0xfc)); }
 223 #endif /* DES_RISC1 || DES_RISC2 */
 224 #else /* original version */
 225
 226 #if defined(DES_RISC1) || defined(DES_RISC2)
 227 #ifdef DES_RISC1
 228 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) {\
 229         unsigned int u1,u2,u3; \
 230         LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,u1); \
 231         u>>=2L; \
 232         t=ROTATE(t,6); \
 233         u2=(int)u>>8L; \
 234         u1=(int)u&0x3f; \
 235         u2&=0x3f; \
 236         u>>=16L; \
 237         LL^=des_SPtrans[0][u1]; \
 238         LL^=des_SPtrans[2][u2]; \
 239         u3=(int)u>>8L; \
 240         u1=(int)u&0x3f; \
 241         u3&=0x3f; \
 242         LL^=des_SPtrans[4][u1]; \
 243         LL^=des_SPtrans[6][u3]; \
 244         u2=(int)t>>8L; \
 245         u1=(int)t&0x3f; \
 246         u2&=0x3f; \
 247         t>>=16L; \
 248         LL^=des_SPtrans[1][u1]; \
 249         LL^=des_SPtrans[3][u2]; \
 250         u3=(int)t>>8L; \
 251         u1=(int)t&0x3f; \
 252         u3&=0x3f; \
 253         LL^=des_SPtrans[5][u1]; \
 254         LL^=des_SPtrans[7][u3]; }
 255 #endif /* DES_RISC1 */
 256 #ifdef DES_RISC2
 257 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) {\
 258         unsigned int u1,u2,s1,s2; \
 259         LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,u1); \
 260         u>>=2L; \
 261         t=ROTATE(t,6); \
 262         u2=(int)u>>8L; \
 263         u1=(int)u&0x3f; \
 264         u2&=0x3f; \
 265         LL^=des_SPtrans[0][u1]; \
 266         LL^=des_SPtrans[2][u2]; \
 267         s1=(int)u>>16L; \
 268         s2=(int)u>>24L; \
 269         s1&=0x3f; \
 270         s2&=0x3f; \
 271         LL^=des_SPtrans[4][s1]; \
 272         LL^=des_SPtrans[6][s2]; \
 273         u2=(int)t>>8L; \
 274         u1=(int)t&0x3f; \
 275         u2&=0x3f; \
 276         LL^=des_SPtrans[1][u1]; \
 277         LL^=des_SPtrans[3][u2]; \
 278         s1=(int)t>>16; \
 279         s2=(int)t>>24L; \
 280         s1&=0x3f; \
 281         s2&=0x3f; \
 282         LL^=des_SPtrans[5][s1]; \
 283         LL^=des_SPtrans[7][s2]; }
 284 #endif /* DES_RISC2 */
 285
 286 #else /* DES_RISC1 || DES_RISC2 */
 287
 288 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) {\
 289         LOAD_DATA_tmp(R,S,u,t,E0,E1); \
 290         t=ROTATE(t,4); \
 291         LL^=\
 292                 des_SPtrans[0][(u>> 2L)&0x3f]^ \
 293                 des_SPtrans[2][(u>>10L)&0x3f]^ \
 294                 des_SPtrans[4][(u>>18L)&0x3f]^ \
 295                 des_SPtrans[6][(u>>26L)&0x3f]^ \
 296                 des_SPtrans[1][(t>> 2L)&0x3f]^ \
 297                 des_SPtrans[3][(t>>10L)&0x3f]^ \
 298                 des_SPtrans[5][(t>>18L)&0x3f]^ \
 299                 des_SPtrans[7][(t>>26L)&0x3f]; }
 300 #endif /* DES_RISC1 || DES_RISC2 */
 301 #endif /* DES_PTR */
 302
 303         /* IP and FP
 304          * The problem is more of a geometric problem that random bit fiddling.
 305          0  1  2  3  4  5  6  7      62 54 46 38 30 22 14  6
 306          8  9 10 11 12 13 14 15      60 52 44 36 28 20 12  4
 307         16 17 18 19 20 21 22 23      58 50 42 34 26 18 10  2
 308         24 25 26 27 28 29 30 31  to  56 48 40 32 24 16  8  0
 309
 310         32 33 34 35 36 37 38 39      63 55 47 39 31 23 15  7
 311         40 41 42 43 44 45 46 47      61 53 45 37 29 21 13  5
 312         48 49 50 51 52 53 54 55      59 51 43 35 27 19 11  3
 313         56 57 58 59 60 61 62 63      57 49 41 33 25 17  9  1
 314
 315         The output has been subject to swaps of the form
 316         0 1 -> 3 1 but the odd and even bits have been put into
 317         2 3    2 0
 318         different words.  The main trick is to remember that
 319         t=((l>>size)^r)&(mask);
 320         r^=t;
 321         l^=(t<<size);
 322         can be used to swap and move bits between words.
 323
 324         So l =  0  1  2  3  r = 16 17 18 19
 325                 4  5  6  7      20 21 22 23
 326                 8  9 10 11      24 25 26 27
 327                12 13 14 15      28 29 30 31
 328         becomes (for size == 2 and mask == 0x3333)
 329            t =   2^16  3^17 -- --   l =  0  1 16 17  r =  2  3 18 19
 330                  6^20  7^21 -- --        4  5 20 21       6  7 22 23
 331                 10^24 11^25 -- --        8  9 24 25      10 11 24 25
 332                 14^28 15^29 -- --       12 13 28 29      14 15 28 29
 333
 334         Thanks for hints from Richard Outerbridge - he told me IP&FP
 335         could be done in 15 xor, 10 shifts and 5 ands.
 336         When I finally started to think of the problem in 2D
 337         I first got ~42 operations without xors.  When I remembered
 338         how to use xors :-) I got it to its final state.
 339         */
 340 #define PERM_OP(a,b,t,n,m) ((t)=((((a)>>(n))^(b))&(m)),\
 341         (b)^=(t),\
 342         (a)^=((t)<<(n)))
 343
 344 #define IP(l,r) \
 345         { \
 346         register DES_LONG tt; \
 347         PERM_OP(r,l,tt, 4,0x0f0f0f0fL); \
 348         PERM_OP(l,r,tt,16,0x0000ffffL); \
 349         PERM_OP(r,l,tt, 2,0x33333333L); \
 350         PERM_OP(l,r,tt, 8,0x00ff00ffL); \
 351         PERM_OP(r,l,tt, 1,0x55555555L); \
 352         }
 353
 354 #define FP(l,r) \
 355         { \
 356         register DES_LONG tt; \
 357         PERM_OP(l,r,tt, 1,0x55555555L); \
 358         PERM_OP(r,l,tt, 8,0x00ff00ffL); \
 359         PERM_OP(l,r,tt, 2,0x33333333L); \
 360         PERM_OP(r,l,tt,16,0x0000ffffL); \
 361         PERM_OP(l,r,tt, 4,0x0f0f0f0fL); \
 362         }
 363 #endif