crypto/des/des_locl.h

   1 /* Copyright (C) 1995-1997 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   2  * All rights reserved.
   3  *
   4  * This package is an SSL implementation written
   5  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   6  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   7  *
   8  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
   9  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  10  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  11  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  12  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  13  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  14  *
  15  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  16  * the code are not to be removed.
  17  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  18  * as the author of the parts of the library used.
  19  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  20  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  21  *
  22  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  23  * modification, are permitted provided that the following conditions
  24  * are met:
  25  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  26  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  27  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  28  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  29  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  30  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  31  *    must display the following acknowledgement:
  32  *    "This product includes cryptographic software written by
  33  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  34  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  35  *    being used are not cryptographic related :-).
  36  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  37  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  38  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  39  *
  40  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  41  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  42  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  43  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  44  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  45  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  46  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  48  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  49  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  50  * SUCH DAMAGE.
  51  *
  52  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  53  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  54  * copied and put under another distribution licence
  55  * [including the GNU Public Licence.]
  56  */
  57
  58 #ifndef HEADER_DES_LOCL_H
  59 # define HEADER_DES_LOCL_H
  60
  61 # include <openssl/e_os2.h>
  62
  63 # if defined(OPENSSL_SYS_WIN32)
  64 #  ifndef OPENSSL_SYS_MSDOS
  65 #   define OPENSSL_SYS_MSDOS
  66 #  endif
  67 # endif
  68
  69 # include <stdio.h>
  70 # include <stdlib.h>
  71
  72 # ifndef OPENSSL_SYS_MSDOS
  73 #  if !defined(OPENSSL_SYS_VMS) || defined(__DECC)
  74 #   ifdef OPENSSL_UNISTD
  75 #    include OPENSSL_UNISTD
  76 #   else
  77 #    include <unistd.h>
  78 #   endif
  79 #   include <math.h>
  80 #  endif
  81 # endif
  82 # include <openssl/des.h>
  83
  84 # ifdef OPENSSL_SYS_MSDOS       /* Visual C++ 2.1 (Windows NT/95) */
  85 #  include <stdlib.h>
  86 #  include <errno.h>
  87 #  include <time.h>
  88 #  include <io.h>
  89 # endif
  90
  91 # if defined(__STDC__) || defined(OPENSSL_SYS_VMS) || defined(M_XENIX) || defined(OPENSSL_SYS_MSDOS)
  92 #  include <string.h>
  93 # endif
  94
  95 # ifdef OPENSSL_BUILD_SHLIBCRYPTO
  96 #  undef OPENSSL_EXTERN
  97 #  define OPENSSL_EXTERN OPENSSL_EXPORT
  98 # endif
  99
 100 # define ITERATIONS 16
 101 # define HALF_ITERATIONS 8
 102
 103 /* used in des_read and des_write */
 104 # define MAXWRITE        (1024*16)
 105 # define BSIZE           (MAXWRITE+4)
 106
 107 # define c2l(c,l)        (l =((DES_LONG)(*((c)++)))    , \
 108                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<< 8L, \
 109                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<16L, \
 110                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<24L)
 111
 112 /* NOTE - c is not incremented as per c2l */
 113 # define c2ln(c,l1,l2,n) { \
 114                         c+=n; \
 115                         l1=l2=0; \
 116                         switch (n) { \
 117                         case 8: l2 =((DES_LONG)(*(--(c))))<<24L; \
 118                         case 7: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))))<<16L; \
 119                         case 6: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))))<< 8L; \
 120                         case 5: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))));     \
 121                         case 4: l1 =((DES_LONG)(*(--(c))))<<24L; \
 122                         case 3: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))))<<16L; \
 123                         case 2: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))))<< 8L; \
 124                         case 1: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))));     \
 125                                 } \
 126                         }
 127
 128 # define l2c(l,c)        (*((c)++)=(unsigned char)(((l)     )&0xff), \
 129                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>> 8L)&0xff), \
 130                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>16L)&0xff), \
 131                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>24L)&0xff))
 132
 133 /*
 134  * replacements for htonl and ntohl since I have no idea what to do when
 135  * faced with machines with 8 byte longs.
 136  */
 137 # define HDRSIZE 4
 138
 139 # define n2l(c,l)        (l =((DES_LONG)(*((c)++)))<<24L, \
 140                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<16L, \
 141                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<< 8L, \
 142                          l|=((DES_LONG)(*((c)++))))
 143
 144 # define l2n(l,c)        (*((c)++)=(unsigned char)(((l)>>24L)&0xff), \
 145                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>16L)&0xff), \
 146                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>> 8L)&0xff), \
 147                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)     )&0xff))
 148
 149 /* NOTE - c is not incremented as per l2c */
 150 # define l2cn(l1,l2,c,n) { \
 151                         c+=n; \
 152                         switch (n) { \
 153                         case 8: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>>24L)&0xff); \
 154                         case 7: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>>16L)&0xff); \
 155                         case 6: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>> 8L)&0xff); \
 156                         case 5: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)     )&0xff); \
 157                         case 4: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>>24L)&0xff); \
 158                         case 3: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>>16L)&0xff); \
 159                         case 2: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>> 8L)&0xff); \
 160                         case 1: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)     )&0xff); \
 161                                 } \
 162                         }
 163
 164 # if (defined(OPENSSL_SYS_WIN32) && defined(_MSC_VER))
 165 #  define ROTATE(a,n)     (_lrotr(a,n))
 166 # elif defined(__ICC)
 167 #  define ROTATE(a,n)     (_rotr(a,n))
 168 # elif defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2 && !defined(__STRICT_ANSI__) && !defined(OPENSSL_NO_ASM) && !defined(OPENSSL_NO_INLINE_ASM) && !defined(PEDANTIC)
 169 #  if defined(__i386) || defined(__i386__) || defined(__x86_64) || defined(__x86_64__)
 170 #   define ROTATE(a,n)   ({ register unsigned int ret;   \
 171                                 asm ("rorl %1,%0"       \
 172                                         : "=r"(ret)     \
 173                                         : "I"(n),"0"(a) \
 174                                         : "cc");        \
 175                            ret;                         \
 176                         })
 177 #  endif
 178 # endif
 179 # ifndef ROTATE
 180 #  define ROTATE(a,n)     (((a)>>(n))+((a)<<(32-(n))))
 181 # endif
 182
 183 /*
 184  * Don't worry about the LOAD_DATA() stuff, that is used by fcrypt() to add
 185  * it's little bit to the front
 186  */
 187
 188 # ifdef DES_FCRYPT
 189
 190 #  define LOAD_DATA_tmp(R,S,u,t,E0,E1) \
 191         { DES_LONG tmp; LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp); }
 192
 193 #  define LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp) \
 194         t=R^(R>>16L); \
 195         u=t&E0; t&=E1; \
 196         tmp=(u<<16); u^=R^s[S  ]; u^=tmp; \
 197         tmp=(t<<16); t^=R^s[S+1]; t^=tmp
 198 # else
 199 #  define LOAD_DATA_tmp(a,b,c,d,e,f) LOAD_DATA(a,b,c,d,e,f,g)
 200 #  define LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp) \
 201         u=R^s[S  ]; \
 202         t=R^s[S+1]
 203 # endif
 204
 205 /*
 206  * It recently occurred to me that 0^0^0^0^0^0^0 == 0, so there is no reason
 207  * to not xor all the sub items together.  This potentially saves a register
 208  * since things can be xored directly into L
 209  */
 210
 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             DES_SPtrans[0][(u>> 2L)&0x3f]^ \
 216             DES_SPtrans[2][(u>>10L)&0x3f]^ \
 217             DES_SPtrans[4][(u>>18L)&0x3f]^ \
 218             DES_SPtrans[6][(u>>26L)&0x3f]^ \
 219             DES_SPtrans[1][(t>> 2L)&0x3f]^ \
 220             DES_SPtrans[3][(t>>10L)&0x3f]^ \
 221             DES_SPtrans[5][(t>>18L)&0x3f]^ \
 222             DES_SPtrans[7][(t>>26L)&0x3f]; }
 223
 224         /*-
 225          * IP and FP
 226          * The problem is more of a geometric problem that random bit fiddling.
 227          0  1  2  3  4  5  6  7      62 54 46 38 30 22 14  6
 228          8  9 10 11 12 13 14 15      60 52 44 36 28 20 12  4
 229         16 17 18 19 20 21 22 23      58 50 42 34 26 18 10  2
 230         24 25 26 27 28 29 30 31  to  56 48 40 32 24 16  8  0
 231
 232         32 33 34 35 36 37 38 39      63 55 47 39 31 23 15  7
 233         40 41 42 43 44 45 46 47      61 53 45 37 29 21 13  5
 234         48 49 50 51 52 53 54 55      59 51 43 35 27 19 11  3
 235         56 57 58 59 60 61 62 63      57 49 41 33 25 17  9  1
 236
 237         The output has been subject to swaps of the form
 238         0 1 -> 3 1 but the odd and even bits have been put into
 239         2 3    2 0
 240         different words.  The main trick is to remember that
 241         t=((l>>size)^r)&(mask);
 242         r^=t;
 243         l^=(t<<size);
 244         can be used to swap and move bits between words.
 245
 246         So l =  0  1  2  3  r = 16 17 18 19
 247                 4  5  6  7      20 21 22 23
 248                 8  9 10 11      24 25 26 27
 249                12 13 14 15      28 29 30 31
 250         becomes (for size == 2 and mask == 0x3333)
 251            t =   2^16  3^17 -- --   l =  0  1 16 17  r =  2  3 18 19
 252                  6^20  7^21 -- --        4  5 20 21       6  7 22 23
 253                 10^24 11^25 -- --        8  9 24 25      10 11 24 25
 254                 14^28 15^29 -- --       12 13 28 29      14 15 28 29
 255
 256         Thanks for hints from Richard Outerbridge - he told me IP&FP
 257         could be done in 15 xor, 10 shifts and 5 ands.
 258         When I finally started to think of the problem in 2D
 259         I first got ~42 operations without xors.  When I remembered
 260         how to use xors :-) I got it to its final state.
 261         */
 262 # define PERM_OP(a,b,t,n,m) ((t)=((((a)>>(n))^(b))&(m)),\
 263         (b)^=(t),\
 264         (a)^=((t)<<(n)))
 265
 266 # define IP(l,r) \
 267         { \
 268         register DES_LONG tt; \
 269         PERM_OP(r,l,tt, 4,0x0f0f0f0fL); \
 270         PERM_OP(l,r,tt,16,0x0000ffffL); \
 271         PERM_OP(r,l,tt, 2,0x33333333L); \
 272         PERM_OP(l,r,tt, 8,0x00ff00ffL); \
 273         PERM_OP(r,l,tt, 1,0x55555555L); \
 274         }
 275
 276 # define FP(l,r) \
 277         { \
 278         register DES_LONG tt; \
 279         PERM_OP(l,r,tt, 1,0x55555555L); \
 280         PERM_OP(r,l,tt, 8,0x00ff00ffL); \
 281         PERM_OP(l,r,tt, 2,0x33333333L); \
 282         PERM_OP(r,l,tt,16,0x0000ffffL); \
 283         PERM_OP(l,r,tt, 4,0x0f0f0f0fL); \
 284         }
 285
 286 extern const DES_LONG DES_SPtrans[8][64];
 287
 288 void fcrypt_body(DES_LONG *out, DES_key_schedule *ks,
 289                  DES_LONG Eswap0, DES_LONG Eswap1);
 290
 291 #endif