Blame


1 f9ab77a8 2023-08-23 op /* OPENBSD ORIGINAL: lib/libc/crypt/chacha_private.h */
2 f9ab77a8 2023-08-23 op
3 f9ab77a8 2023-08-23 op /*
4 f9ab77a8 2023-08-23 op chacha-merged.c version 20080118
5 f9ab77a8 2023-08-23 op D. J. Bernstein
6 f9ab77a8 2023-08-23 op Public domain.
7 f9ab77a8 2023-08-23 op */
8 f9ab77a8 2023-08-23 op
9 f9ab77a8 2023-08-23 op /* $OpenBSD: chacha_private.h,v 1.3 2022/02/28 21:56:29 dtucker Exp $ */
10 f9ab77a8 2023-08-23 op
11 f9ab77a8 2023-08-23 op typedef unsigned char u8;
12 f9ab77a8 2023-08-23 op typedef unsigned int u32;
13 f9ab77a8 2023-08-23 op
14 f9ab77a8 2023-08-23 op typedef struct
15 f9ab77a8 2023-08-23 op {
16 f9ab77a8 2023-08-23 op u32 input[16]; /* could be compressed */
17 f9ab77a8 2023-08-23 op } chacha_ctx;
18 f9ab77a8 2023-08-23 op
19 f9ab77a8 2023-08-23 op #define U8C(v) (v##U)
20 f9ab77a8 2023-08-23 op #define U32C(v) (v##U)
21 f9ab77a8 2023-08-23 op
22 f9ab77a8 2023-08-23 op #define U8V(v) ((u8)(v) & U8C(0xFF))
23 f9ab77a8 2023-08-23 op #define U32V(v) ((u32)(v) & U32C(0xFFFFFFFF))
24 f9ab77a8 2023-08-23 op
25 f9ab77a8 2023-08-23 op #define ROTL32(v, n) \
26 f9ab77a8 2023-08-23 op (U32V((v) << (n)) | ((v) >> (32 - (n))))
27 f9ab77a8 2023-08-23 op
28 f9ab77a8 2023-08-23 op #define U8TO32_LITTLE(p) \
29 f9ab77a8 2023-08-23 op (((u32)((p)[0]) ) | \
30 f9ab77a8 2023-08-23 op ((u32)((p)[1]) << 8) | \
31 f9ab77a8 2023-08-23 op ((u32)((p)[2]) << 16) | \
32 f9ab77a8 2023-08-23 op ((u32)((p)[3]) << 24))
33 f9ab77a8 2023-08-23 op
34 f9ab77a8 2023-08-23 op #define U32TO8_LITTLE(p, v) \
35 f9ab77a8 2023-08-23 op do { \
36 f9ab77a8 2023-08-23 op (p)[0] = U8V((v) ); \
37 f9ab77a8 2023-08-23 op (p)[1] = U8V((v) >> 8); \
38 f9ab77a8 2023-08-23 op (p)[2] = U8V((v) >> 16); \
39 f9ab77a8 2023-08-23 op (p)[3] = U8V((v) >> 24); \
40 f9ab77a8 2023-08-23 op } while (0)
41 f9ab77a8 2023-08-23 op
42 f9ab77a8 2023-08-23 op #define ROTATE(v,c) (ROTL32(v,c))
43 f9ab77a8 2023-08-23 op #define XOR(v,w) ((v) ^ (w))
44 f9ab77a8 2023-08-23 op #define PLUS(v,w) (U32V((v) + (w)))
45 f9ab77a8 2023-08-23 op #define PLUSONE(v) (PLUS((v),1))
46 f9ab77a8 2023-08-23 op
47 f9ab77a8 2023-08-23 op #define QUARTERROUND(a,b,c,d) \
48 f9ab77a8 2023-08-23 op a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a),16); \
49 f9ab77a8 2023-08-23 op c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c),12); \
50 f9ab77a8 2023-08-23 op a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a), 8); \
51 f9ab77a8 2023-08-23 op c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c), 7);
52 f9ab77a8 2023-08-23 op
53 f9ab77a8 2023-08-23 op static const char sigma[16] = "expand 32-byte k";
54 f9ab77a8 2023-08-23 op static const char tau[16] = "expand 16-byte k";
55 f9ab77a8 2023-08-23 op
56 f9ab77a8 2023-08-23 op static void
57 f9ab77a8 2023-08-23 op chacha_keysetup(chacha_ctx *x,const u8 *k,u32 kbits)
58 f9ab77a8 2023-08-23 op {
59 f9ab77a8 2023-08-23 op const char *constants;
60 f9ab77a8 2023-08-23 op
61 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[4] = U8TO32_LITTLE(k + 0);
62 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[5] = U8TO32_LITTLE(k + 4);
63 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[6] = U8TO32_LITTLE(k + 8);
64 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[7] = U8TO32_LITTLE(k + 12);
65 f9ab77a8 2023-08-23 op if (kbits == 256) { /* recommended */
66 f9ab77a8 2023-08-23 op k += 16;
67 f9ab77a8 2023-08-23 op constants = sigma;
68 f9ab77a8 2023-08-23 op } else { /* kbits == 128 */
69 f9ab77a8 2023-08-23 op constants = tau;
70 f9ab77a8 2023-08-23 op }
71 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[8] = U8TO32_LITTLE(k + 0);
72 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[9] = U8TO32_LITTLE(k + 4);
73 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[10] = U8TO32_LITTLE(k + 8);
74 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[11] = U8TO32_LITTLE(k + 12);
75 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[0] = U8TO32_LITTLE(constants + 0);
76 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[1] = U8TO32_LITTLE(constants + 4);
77 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[2] = U8TO32_LITTLE(constants + 8);
78 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[3] = U8TO32_LITTLE(constants + 12);
79 f9ab77a8 2023-08-23 op }
80 f9ab77a8 2023-08-23 op
81 f9ab77a8 2023-08-23 op static void
82 f9ab77a8 2023-08-23 op chacha_ivsetup(chacha_ctx *x,const u8 *iv)
83 f9ab77a8 2023-08-23 op {
84 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[12] = 0;
85 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[13] = 0;
86 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[14] = U8TO32_LITTLE(iv + 0);
87 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[15] = U8TO32_LITTLE(iv + 4);
88 f9ab77a8 2023-08-23 op }
89 f9ab77a8 2023-08-23 op
90 f9ab77a8 2023-08-23 op static void
91 f9ab77a8 2023-08-23 op chacha_encrypt_bytes(chacha_ctx *x,const u8 *m,u8 *c,u32 bytes)
92 f9ab77a8 2023-08-23 op {
93 f9ab77a8 2023-08-23 op u32 x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x11, x12, x13, x14, x15;
94 f9ab77a8 2023-08-23 op u32 j0, j1, j2, j3, j4, j5, j6, j7, j8, j9, j10, j11, j12, j13, j14, j15;
95 f9ab77a8 2023-08-23 op u8 *ctarget = NULL;
96 f9ab77a8 2023-08-23 op u8 tmp[64];
97 f9ab77a8 2023-08-23 op u_int i;
98 f9ab77a8 2023-08-23 op
99 f9ab77a8 2023-08-23 op if (!bytes) return;
100 f9ab77a8 2023-08-23 op
101 f9ab77a8 2023-08-23 op j0 = x->input[0];
102 f9ab77a8 2023-08-23 op j1 = x->input[1];
103 f9ab77a8 2023-08-23 op j2 = x->input[2];
104 f9ab77a8 2023-08-23 op j3 = x->input[3];
105 f9ab77a8 2023-08-23 op j4 = x->input[4];
106 f9ab77a8 2023-08-23 op j5 = x->input[5];
107 f9ab77a8 2023-08-23 op j6 = x->input[6];
108 f9ab77a8 2023-08-23 op j7 = x->input[7];
109 f9ab77a8 2023-08-23 op j8 = x->input[8];
110 f9ab77a8 2023-08-23 op j9 = x->input[9];
111 f9ab77a8 2023-08-23 op j10 = x->input[10];
112 f9ab77a8 2023-08-23 op j11 = x->input[11];
113 f9ab77a8 2023-08-23 op j12 = x->input[12];
114 f9ab77a8 2023-08-23 op j13 = x->input[13];
115 f9ab77a8 2023-08-23 op j14 = x->input[14];
116 f9ab77a8 2023-08-23 op j15 = x->input[15];
117 f9ab77a8 2023-08-23 op
118 f9ab77a8 2023-08-23 op for (;;) {
119 f9ab77a8 2023-08-23 op if (bytes < 64) {
120 f9ab77a8 2023-08-23 op for (i = 0;i < bytes;++i) tmp[i] = m[i];
121 f9ab77a8 2023-08-23 op m = tmp;
122 f9ab77a8 2023-08-23 op ctarget = c;
123 f9ab77a8 2023-08-23 op c = tmp;
124 f9ab77a8 2023-08-23 op }
125 f9ab77a8 2023-08-23 op x0 = j0;
126 f9ab77a8 2023-08-23 op x1 = j1;
127 f9ab77a8 2023-08-23 op x2 = j2;
128 f9ab77a8 2023-08-23 op x3 = j3;
129 f9ab77a8 2023-08-23 op x4 = j4;
130 f9ab77a8 2023-08-23 op x5 = j5;
131 f9ab77a8 2023-08-23 op x6 = j6;
132 f9ab77a8 2023-08-23 op x7 = j7;
133 f9ab77a8 2023-08-23 op x8 = j8;
134 f9ab77a8 2023-08-23 op x9 = j9;
135 f9ab77a8 2023-08-23 op x10 = j10;
136 f9ab77a8 2023-08-23 op x11 = j11;
137 f9ab77a8 2023-08-23 op x12 = j12;
138 f9ab77a8 2023-08-23 op x13 = j13;
139 f9ab77a8 2023-08-23 op x14 = j14;
140 f9ab77a8 2023-08-23 op x15 = j15;
141 f9ab77a8 2023-08-23 op for (i = 20;i > 0;i -= 2) {
142 f9ab77a8 2023-08-23 op QUARTERROUND( x0, x4, x8,x12)
143 f9ab77a8 2023-08-23 op QUARTERROUND( x1, x5, x9,x13)
144 f9ab77a8 2023-08-23 op QUARTERROUND( x2, x6,x10,x14)
145 f9ab77a8 2023-08-23 op QUARTERROUND( x3, x7,x11,x15)
146 f9ab77a8 2023-08-23 op QUARTERROUND( x0, x5,x10,x15)
147 f9ab77a8 2023-08-23 op QUARTERROUND( x1, x6,x11,x12)
148 f9ab77a8 2023-08-23 op QUARTERROUND( x2, x7, x8,x13)
149 f9ab77a8 2023-08-23 op QUARTERROUND( x3, x4, x9,x14)
150 f9ab77a8 2023-08-23 op }
151 f9ab77a8 2023-08-23 op x0 = PLUS(x0,j0);
152 f9ab77a8 2023-08-23 op x1 = PLUS(x1,j1);
153 f9ab77a8 2023-08-23 op x2 = PLUS(x2,j2);
154 f9ab77a8 2023-08-23 op x3 = PLUS(x3,j3);
155 f9ab77a8 2023-08-23 op x4 = PLUS(x4,j4);
156 f9ab77a8 2023-08-23 op x5 = PLUS(x5,j5);
157 f9ab77a8 2023-08-23 op x6 = PLUS(x6,j6);
158 f9ab77a8 2023-08-23 op x7 = PLUS(x7,j7);
159 f9ab77a8 2023-08-23 op x8 = PLUS(x8,j8);
160 f9ab77a8 2023-08-23 op x9 = PLUS(x9,j9);
161 f9ab77a8 2023-08-23 op x10 = PLUS(x10,j10);
162 f9ab77a8 2023-08-23 op x11 = PLUS(x11,j11);
163 f9ab77a8 2023-08-23 op x12 = PLUS(x12,j12);
164 f9ab77a8 2023-08-23 op x13 = PLUS(x13,j13);
165 f9ab77a8 2023-08-23 op x14 = PLUS(x14,j14);
166 f9ab77a8 2023-08-23 op x15 = PLUS(x15,j15);
167 f9ab77a8 2023-08-23 op
168 f9ab77a8 2023-08-23 op #ifndef KEYSTREAM_ONLY
169 f9ab77a8 2023-08-23 op x0 = XOR(x0,U8TO32_LITTLE(m + 0));
170 f9ab77a8 2023-08-23 op x1 = XOR(x1,U8TO32_LITTLE(m + 4));
171 f9ab77a8 2023-08-23 op x2 = XOR(x2,U8TO32_LITTLE(m + 8));
172 f9ab77a8 2023-08-23 op x3 = XOR(x3,U8TO32_LITTLE(m + 12));
173 f9ab77a8 2023-08-23 op x4 = XOR(x4,U8TO32_LITTLE(m + 16));
174 f9ab77a8 2023-08-23 op x5 = XOR(x5,U8TO32_LITTLE(m + 20));
175 f9ab77a8 2023-08-23 op x6 = XOR(x6,U8TO32_LITTLE(m + 24));
176 f9ab77a8 2023-08-23 op x7 = XOR(x7,U8TO32_LITTLE(m + 28));
177 f9ab77a8 2023-08-23 op x8 = XOR(x8,U8TO32_LITTLE(m + 32));
178 f9ab77a8 2023-08-23 op x9 = XOR(x9,U8TO32_LITTLE(m + 36));
179 f9ab77a8 2023-08-23 op x10 = XOR(x10,U8TO32_LITTLE(m + 40));
180 f9ab77a8 2023-08-23 op x11 = XOR(x11,U8TO32_LITTLE(m + 44));
181 f9ab77a8 2023-08-23 op x12 = XOR(x12,U8TO32_LITTLE(m + 48));
182 f9ab77a8 2023-08-23 op x13 = XOR(x13,U8TO32_LITTLE(m + 52));
183 f9ab77a8 2023-08-23 op x14 = XOR(x14,U8TO32_LITTLE(m + 56));
184 f9ab77a8 2023-08-23 op x15 = XOR(x15,U8TO32_LITTLE(m + 60));
185 f9ab77a8 2023-08-23 op #endif
186 f9ab77a8 2023-08-23 op
187 f9ab77a8 2023-08-23 op j12 = PLUSONE(j12);
188 f9ab77a8 2023-08-23 op if (!j12) {
189 f9ab77a8 2023-08-23 op j13 = PLUSONE(j13);
190 f9ab77a8 2023-08-23 op /* stopping at 2^70 bytes per nonce is user's responsibility */
191 f9ab77a8 2023-08-23 op }
192 f9ab77a8 2023-08-23 op
193 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 0,x0);
194 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 4,x1);
195 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 8,x2);
196 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 12,x3);
197 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 16,x4);
198 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 20,x5);
199 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 24,x6);
200 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 28,x7);
201 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 32,x8);
202 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 36,x9);
203 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 40,x10);
204 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 44,x11);
205 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 48,x12);
206 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 52,x13);
207 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 56,x14);
208 f9ab77a8 2023-08-23 op U32TO8_LITTLE(c + 60,x15);
209 f9ab77a8 2023-08-23 op
210 f9ab77a8 2023-08-23 op if (bytes <= 64) {
211 f9ab77a8 2023-08-23 op if (bytes < 64) {
212 f9ab77a8 2023-08-23 op for (i = 0;i < bytes;++i) ctarget[i] = c[i];
213 f9ab77a8 2023-08-23 op }
214 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[12] = j12;
215 f9ab77a8 2023-08-23 op x->input[13] = j13;
216 f9ab77a8 2023-08-23 op return;
217 f9ab77a8 2023-08-23 op }
218 f9ab77a8 2023-08-23 op bytes -= 64;
219 f9ab77a8 2023-08-23 op c += 64;
220 f9ab77a8 2023-08-23 op #ifndef KEYSTREAM_ONLY
221 f9ab77a8 2023-08-23 op m += 64;
222 f9ab77a8 2023-08-23 op #endif
223 f9ab77a8 2023-08-23 op }
224 f9ab77a8 2023-08-23 op }