crypto/des/set_key.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2020 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 /*-
  11  * set_key.c v 1.4 eay 24/9/91
  12  * 1.4 Speed up by 400% :-)
  13  * 1.3 added register declarations.
  14  * 1.2 unrolled make_key_sched a bit more
  15  * 1.1 added norm_expand_bits
  16  * 1.0 First working version
  17  */
  18
  19 /*
  20  * DES low level APIs are deprecated for public use, but still ok for internal
  21  * use.
  22  */
  23 #include "internal/deprecated.h"
  24
  25 #include <openssl/crypto.h>
  26 #include "des_local.h"
  27
  28 static const unsigned char odd_parity[256] = {
  29     1, 1, 2, 2, 4, 4, 7, 7, 8, 8, 11, 11, 13, 13, 14, 14,
  30     16, 16, 19, 19, 21, 21, 22, 22, 25, 25, 26, 26, 28, 28, 31, 31,
  31     32, 32, 35, 35, 37, 37, 38, 38, 41, 41, 42, 42, 44, 44, 47, 47,
  32     49, 49, 50, 50, 52, 52, 55, 55, 56, 56, 59, 59, 61, 61, 62, 62,
  33     64, 64, 67, 67, 69, 69, 70, 70, 73, 73, 74, 74, 76, 76, 79, 79,
  34     81, 81, 82, 82, 84, 84, 87, 87, 88, 88, 91, 91, 93, 93, 94, 94,
  35     97, 97, 98, 98, 100, 100, 103, 103, 104, 104, 107, 107, 109, 109, 110,
  36     110,
  37     112, 112, 115, 115, 117, 117, 118, 118, 121, 121, 122, 122, 124, 124, 127,
  38     127,
  39     128, 128, 131, 131, 133, 133, 134, 134, 137, 137, 138, 138, 140, 140, 143,
  40     143,
  41     145, 145, 146, 146, 148, 148, 151, 151, 152, 152, 155, 155, 157, 157, 158,
  42     158,
  43     161, 161, 162, 162, 164, 164, 167, 167, 168, 168, 171, 171, 173, 173, 174,
  44     174,
  45     176, 176, 179, 179, 181, 181, 182, 182, 185, 185, 186, 186, 188, 188, 191,
  46     191,
  47     193, 193, 194, 194, 196, 196, 199, 199, 200, 200, 203, 203, 205, 205, 206,
  48     206,
  49     208, 208, 211, 211, 213, 213, 214, 214, 217, 217, 218, 218, 220, 220, 223,
  50     223,
  51     224, 224, 227, 227, 229, 229, 230, 230, 233, 233, 234, 234, 236, 236, 239,
  52     239,
  53     241, 241, 242, 242, 244, 244, 247, 247, 248, 248, 251, 251, 253, 253, 254,
  54     254
  55 };
  56
  57 void DES_set_odd_parity(DES_cblock *key)
  58 {
  59     unsigned int i;
  60
  61     for (i = 0; i < DES_KEY_SZ; i++)
  62         (*key)[i] = odd_parity[(*key)[i]];
  63 }
  64
  65 int DES_check_key_parity(const_DES_cblock *key)
  66 {
  67     unsigned int i;
  68
  69     for (i = 0; i < DES_KEY_SZ; i++) {
  70         if ((*key)[i] != odd_parity[(*key)[i]])
  71             return 0;
  72     }
  73     return 1;
  74 }
  75
  76 /*-
  77  * Weak and semi weak keys as taken from
  78  * %A D.W. Davies
  79  * %A W.L. Price
  80  * %T Security for Computer Networks
  81  * %I John Wiley & Sons
  82  * %D 1984
  83  */
  84 #define NUM_WEAK_KEY    16
  85 static const DES_cblock weak_keys[NUM_WEAK_KEY] = {
  86     /* weak keys */
  87     {0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01},
  88     {0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE},
  89     {0x1F, 0x1F, 0x1F, 0x1F, 0x0E, 0x0E, 0x0E, 0x0E},
  90     {0xE0, 0xE0, 0xE0, 0xE0, 0xF1, 0xF1, 0xF1, 0xF1},
  91     /* semi-weak keys */
  92     {0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE},
  93     {0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01},
  94     {0x1F, 0xE0, 0x1F, 0xE0, 0x0E, 0xF1, 0x0E, 0xF1},
  95     {0xE0, 0x1F, 0xE0, 0x1F, 0xF1, 0x0E, 0xF1, 0x0E},
  96     {0x01, 0xE0, 0x01, 0xE0, 0x01, 0xF1, 0x01, 0xF1},
  97     {0xE0, 0x01, 0xE0, 0x01, 0xF1, 0x01, 0xF1, 0x01},
  98     {0x1F, 0xFE, 0x1F, 0xFE, 0x0E, 0xFE, 0x0E, 0xFE},
  99     {0xFE, 0x1F, 0xFE, 0x1F, 0xFE, 0x0E, 0xFE, 0x0E},
 100     {0x01, 0x1F, 0x01, 0x1F, 0x01, 0x0E, 0x01, 0x0E},
 101     {0x1F, 0x01, 0x1F, 0x01, 0x0E, 0x01, 0x0E, 0x01},
 102     {0xE0, 0xFE, 0xE0, 0xFE, 0xF1, 0xFE, 0xF1, 0xFE},
 103     {0xFE, 0xE0, 0xFE, 0xE0, 0xFE, 0xF1, 0xFE, 0xF1}
 104 };
 105
 106 int DES_is_weak_key(const_DES_cblock *key)
 107 {
 108     int i;
 109
 110     for (i = 0; i < NUM_WEAK_KEY; i++)
 111         if (memcmp(weak_keys[i], key, sizeof(DES_cblock)) == 0)
 112             return 1;
 113     return 0;
 114 }
 115
 116 /*-
 117  * NOW DEFINED IN des_local.h
 118  * See ecb_encrypt.c for a pseudo description of these macros.
 119  * #define PERM_OP(a,b,t,n,m) ((t)=((((a)>>(n))^(b))&(m)),\
 120  *      (b)^=(t),\
 121  *      (a)=((a)^((t)<<(n))))
 122  */
 123
 124 #define HPERM_OP(a,t,n,m) ((t)=((((a)<<(16-(n)))^(a))&(m)),\
 125         (a)=(a)^(t)^(t>>(16-(n))))
 126
 127 static const DES_LONG des_skb[8][64] = {
 128     {
 129      /* for C bits (numbered as per FIPS 46) 1 2 3 4 5 6 */
 130      0x00000000L, 0x00000010L, 0x20000000L, 0x20000010L,
 131      0x00010000L, 0x00010010L, 0x20010000L, 0x20010010L,
 132      0x00000800L, 0x00000810L, 0x20000800L, 0x20000810L,
 133      0x00010800L, 0x00010810L, 0x20010800L, 0x20010810L,
 134      0x00000020L, 0x00000030L, 0x20000020L, 0x20000030L,
 135      0x00010020L, 0x00010030L, 0x20010020L, 0x20010030L,
 136      0x00000820L, 0x00000830L, 0x20000820L, 0x20000830L,
 137      0x00010820L, 0x00010830L, 0x20010820L, 0x20010830L,
 138      0x00080000L, 0x00080010L, 0x20080000L, 0x20080010L,
 139      0x00090000L, 0x00090010L, 0x20090000L, 0x20090010L,
 140      0x00080800L, 0x00080810L, 0x20080800L, 0x20080810L,
 141      0x00090800L, 0x00090810L, 0x20090800L, 0x20090810L,
 142      0x00080020L, 0x00080030L, 0x20080020L, 0x20080030L,
 143      0x00090020L, 0x00090030L, 0x20090020L, 0x20090030L,
 144      0x00080820L, 0x00080830L, 0x20080820L, 0x20080830L,
 145      0x00090820L, 0x00090830L, 0x20090820L, 0x20090830L,
 146      },
 147     {
 148      /* for C bits (numbered as per FIPS 46) 7 8 10 11 12 13 */
 149      0x00000000L, 0x02000000L, 0x00002000L, 0x02002000L,
 150      0x00200000L, 0x02200000L, 0x00202000L, 0x02202000L,
 151      0x00000004L, 0x02000004L, 0x00002004L, 0x02002004L,
 152      0x00200004L, 0x02200004L, 0x00202004L, 0x02202004L,
 153      0x00000400L, 0x02000400L, 0x00002400L, 0x02002400L,
 154      0x00200400L, 0x02200400L, 0x00202400L, 0x02202400L,
 155      0x00000404L, 0x02000404L, 0x00002404L, 0x02002404L,
 156      0x00200404L, 0x02200404L, 0x00202404L, 0x02202404L,
 157      0x10000000L, 0x12000000L, 0x10002000L, 0x12002000L,
 158      0x10200000L, 0x12200000L, 0x10202000L, 0x12202000L,
 159      0x10000004L, 0x12000004L, 0x10002004L, 0x12002004L,
 160      0x10200004L, 0x12200004L, 0x10202004L, 0x12202004L,
 161      0x10000400L, 0x12000400L, 0x10002400L, 0x12002400L,
 162      0x10200400L, 0x12200400L, 0x10202400L, 0x12202400L,
 163      0x10000404L, 0x12000404L, 0x10002404L, 0x12002404L,
 164      0x10200404L, 0x12200404L, 0x10202404L, 0x12202404L,
 165      },
 166     {
 167      /* for C bits (numbered as per FIPS 46) 14 15 16 17 19 20 */
 168      0x00000000L, 0x00000001L, 0x00040000L, 0x00040001L,
 169      0x01000000L, 0x01000001L, 0x01040000L, 0x01040001L,
 170      0x00000002L, 0x00000003L, 0x00040002L, 0x00040003L,
 171      0x01000002L, 0x01000003L, 0x01040002L, 0x01040003L,
 172      0x00000200L, 0x00000201L, 0x00040200L, 0x00040201L,
 173      0x01000200L, 0x01000201L, 0x01040200L, 0x01040201L,
 174      0x00000202L, 0x00000203L, 0x00040202L, 0x00040203L,
 175      0x01000202L, 0x01000203L, 0x01040202L, 0x01040203L,
 176      0x08000000L, 0x08000001L, 0x08040000L, 0x08040001L,
 177      0x09000000L, 0x09000001L, 0x09040000L, 0x09040001L,
 178      0x08000002L, 0x08000003L, 0x08040002L, 0x08040003L,
 179      0x09000002L, 0x09000003L, 0x09040002L, 0x09040003L,
 180      0x08000200L, 0x08000201L, 0x08040200L, 0x08040201L,
 181      0x09000200L, 0x09000201L, 0x09040200L, 0x09040201L,
 182      0x08000202L, 0x08000203L, 0x08040202L, 0x08040203L,
 183      0x09000202L, 0x09000203L, 0x09040202L, 0x09040203L,
 184      },
 185     {
 186      /* for C bits (numbered as per FIPS 46) 21 23 24 26 27 28 */
 187      0x00000000L, 0x00100000L, 0x00000100L, 0x00100100L,
 188      0x00000008L, 0x00100008L, 0x00000108L, 0x00100108L,
 189      0x00001000L, 0x00101000L, 0x00001100L, 0x00101100L,
 190      0x00001008L, 0x00101008L, 0x00001108L, 0x00101108L,
 191      0x04000000L, 0x04100000L, 0x04000100L, 0x04100100L,
 192      0x04000008L, 0x04100008L, 0x04000108L, 0x04100108L,
 193      0x04001000L, 0x04101000L, 0x04001100L, 0x04101100L,
 194      0x04001008L, 0x04101008L, 0x04001108L, 0x04101108L,
 195      0x00020000L, 0x00120000L, 0x00020100L, 0x00120100L,
 196      0x00020008L, 0x00120008L, 0x00020108L, 0x00120108L,
 197      0x00021000L, 0x00121000L, 0x00021100L, 0x00121100L,
 198      0x00021008L, 0x00121008L, 0x00021108L, 0x00121108L,
 199      0x04020000L, 0x04120000L, 0x04020100L, 0x04120100L,
 200      0x04020008L, 0x04120008L, 0x04020108L, 0x04120108L,
 201      0x04021000L, 0x04121000L, 0x04021100L, 0x04121100L,
 202      0x04021008L, 0x04121008L, 0x04021108L, 0x04121108L,
 203      },
 204     {
 205      /* for D bits (numbered as per FIPS 46) 1 2 3 4 5 6 */
 206      0x00000000L, 0x10000000L, 0x00010000L, 0x10010000L,
 207      0x00000004L, 0x10000004L, 0x00010004L, 0x10010004L,
 208      0x20000000L, 0x30000000L, 0x20010000L, 0x30010000L,
 209      0x20000004L, 0x30000004L, 0x20010004L, 0x30010004L,
 210      0x00100000L, 0x10100000L, 0x00110000L, 0x10110000L,
 211      0x00100004L, 0x10100004L, 0x00110004L, 0x10110004L,
 212      0x20100000L, 0x30100000L, 0x20110000L, 0x30110000L,
 213      0x20100004L, 0x30100004L, 0x20110004L, 0x30110004L,
 214      0x00001000L, 0x10001000L, 0x00011000L, 0x10011000L,
 215      0x00001004L, 0x10001004L, 0x00011004L, 0x10011004L,
 216      0x20001000L, 0x30001000L, 0x20011000L, 0x30011000L,
 217      0x20001004L, 0x30001004L, 0x20011004L, 0x30011004L,
 218      0x00101000L, 0x10101000L, 0x00111000L, 0x10111000L,
 219      0x00101004L, 0x10101004L, 0x00111004L, 0x10111004L,
 220      0x20101000L, 0x30101000L, 0x20111000L, 0x30111000L,
 221      0x20101004L, 0x30101004L, 0x20111004L, 0x30111004L,
 222      },
 223     {
 224      /* for D bits (numbered as per FIPS 46) 8 9 11 12 13 14 */
 225      0x00000000L, 0x08000000L, 0x00000008L, 0x08000008L,
 226      0x00000400L, 0x08000400L, 0x00000408L, 0x08000408L,
 227      0x00020000L, 0x08020000L, 0x00020008L, 0x08020008L,
 228      0x00020400L, 0x08020400L, 0x00020408L, 0x08020408L,
 229      0x00000001L, 0x08000001L, 0x00000009L, 0x08000009L,
 230      0x00000401L, 0x08000401L, 0x00000409L, 0x08000409L,
 231      0x00020001L, 0x08020001L, 0x00020009L, 0x08020009L,
 232      0x00020401L, 0x08020401L, 0x00020409L, 0x08020409L,
 233      0x02000000L, 0x0A000000L, 0x02000008L, 0x0A000008L,
 234      0x02000400L, 0x0A000400L, 0x02000408L, 0x0A000408L,
 235      0x02020000L, 0x0A020000L, 0x02020008L, 0x0A020008L,
 236      0x02020400L, 0x0A020400L, 0x02020408L, 0x0A020408L,
 237      0x02000001L, 0x0A000001L, 0x02000009L, 0x0A000009L,
 238      0x02000401L, 0x0A000401L, 0x02000409L, 0x0A000409L,
 239      0x02020001L, 0x0A020001L, 0x02020009L, 0x0A020009L,
 240      0x02020401L, 0x0A020401L, 0x02020409L, 0x0A020409L,
 241      },
 242     {
 243      /* for D bits (numbered as per FIPS 46) 16 17 18 19 20 21 */
 244      0x00000000L, 0x00000100L, 0x00080000L, 0x00080100L,
 245      0x01000000L, 0x01000100L, 0x01080000L, 0x01080100L,
 246      0x00000010L, 0x00000110L, 0x00080010L, 0x00080110L,
 247      0x01000010L, 0x01000110L, 0x01080010L, 0x01080110L,
 248      0x00200000L, 0x00200100L, 0x00280000L, 0x00280100L,
 249      0x01200000L, 0x01200100L, 0x01280000L, 0x01280100L,
 250      0x00200010L, 0x00200110L, 0x00280010L, 0x00280110L,
 251      0x01200010L, 0x01200110L, 0x01280010L, 0x01280110L,
 252      0x00000200L, 0x00000300L, 0x00080200L, 0x00080300L,
 253      0x01000200L, 0x01000300L, 0x01080200L, 0x01080300L,
 254      0x00000210L, 0x00000310L, 0x00080210L, 0x00080310L,
 255      0x01000210L, 0x01000310L, 0x01080210L, 0x01080310L,
 256      0x00200200L, 0x00200300L, 0x00280200L, 0x00280300L,
 257      0x01200200L, 0x01200300L, 0x01280200L, 0x01280300L,
 258      0x00200210L, 0x00200310L, 0x00280210L, 0x00280310L,
 259      0x01200210L, 0x01200310L, 0x01280210L, 0x01280310L,
 260      },
 261     {
 262      /* for D bits (numbered as per FIPS 46) 22 23 24 25 27 28 */
 263      0x00000000L, 0x04000000L, 0x00040000L, 0x04040000L,
 264      0x00000002L, 0x04000002L, 0x00040002L, 0x04040002L,
 265      0x00002000L, 0x04002000L, 0x00042000L, 0x04042000L,
 266      0x00002002L, 0x04002002L, 0x00042002L, 0x04042002L,
 267      0x00000020L, 0x04000020L, 0x00040020L, 0x04040020L,
 268      0x00000022L, 0x04000022L, 0x00040022L, 0x04040022L,
 269      0x00002020L, 0x04002020L, 0x00042020L, 0x04042020L,
 270      0x00002022L, 0x04002022L, 0x00042022L, 0x04042022L,
 271      0x00000800L, 0x04000800L, 0x00040800L, 0x04040800L,
 272      0x00000802L, 0x04000802L, 0x00040802L, 0x04040802L,
 273      0x00002800L, 0x04002800L, 0x00042800L, 0x04042800L,
 274      0x00002802L, 0x04002802L, 0x00042802L, 0x04042802L,
 275      0x00000820L, 0x04000820L, 0x00040820L, 0x04040820L,
 276      0x00000822L, 0x04000822L, 0x00040822L, 0x04040822L,
 277      0x00002820L, 0x04002820L, 0x00042820L, 0x04042820L,
 278      0x00002822L, 0x04002822L, 0x00042822L, 0x04042822L,
 279      }
 280 };
 281
 282 /* Return values as DES_set_key_checked() but always set the key */
 283 int DES_set_key(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule)
 284 {
 285     int ret = 0;
 286
 287     if (!DES_check_key_parity(key))
 288         ret = -1;
 289     if (DES_is_weak_key(key))
 290         ret = -2;
 291     DES_set_key_unchecked(key, schedule);
 292     return ret;
 293 }
 294
 295 /*-
 296  * return 0 if key parity is odd (correct),
 297  * return -1 if key parity error,
 298  * return -2 if illegal weak key.
 299  */
 300 int DES_set_key_checked(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule)
 301 {
 302     if (!DES_check_key_parity(key))
 303         return -1;
 304     if (DES_is_weak_key(key))
 305         return -2;
 306     DES_set_key_unchecked(key, schedule);
 307     return 0;
 308 }
 309
 310 void DES_set_key_unchecked(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule)
 311 {
 312     static const int shifts2[16] =
 313         { 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0 };
 314     register DES_LONG c, d, t, s, t2;
 315     register const unsigned char *in;
 316     register DES_LONG *k;
 317     register int i;
 318
 319 #ifdef OPENBSD_DEV_CRYPTO
 320     memcpy(schedule->key, key, sizeof(schedule->key));
 321     schedule->session = NULL;
 322 #endif
 323     k = &schedule->ks->deslong[0];
 324     in = &(*key)[0];
 325
 326     c2l(in, c);
 327     c2l(in, d);
 328
 329     /*
 330      * do PC1 in 47 simple operations. Thanks to John Fletcher
 331      * for the inspiration.
 332      */
 333     PERM_OP(d, c, t, 4, 0x0f0f0f0fL);
 334     HPERM_OP(c, t, -2, 0xcccc0000L);
 335     HPERM_OP(d, t, -2, 0xcccc0000L);
 336     PERM_OP(d, c, t, 1, 0x55555555L);
 337     PERM_OP(c, d, t, 8, 0x00ff00ffL);
 338     PERM_OP(d, c, t, 1, 0x55555555L);
 339     d = (((d & 0x000000ffL) << 16L) | (d & 0x0000ff00L) |
 340          ((d & 0x00ff0000L) >> 16L) | ((c & 0xf0000000L) >> 4L));
 341     c &= 0x0fffffffL;
 342
 343     for (i = 0; i < ITERATIONS; i++) {
 344         if (shifts2[i]) {
 345             c = ((c >> 2L) | (c << 26L));
 346             d = ((d >> 2L) | (d << 26L));
 347         } else {
 348             c = ((c >> 1L) | (c << 27L));
 349             d = ((d >> 1L) | (d << 27L));
 350         }
 351         c &= 0x0fffffffL;
 352         d &= 0x0fffffffL;
 353         /*
 354          * could be a few less shifts but I am to lazy at this point in time
 355          * to investigate
 356          */
 357         s = des_skb[0][(c) & 0x3f] |
 358             des_skb[1][((c >> 6L) & 0x03) | ((c >> 7L) & 0x3c)] |
 359             des_skb[2][((c >> 13L) & 0x0f) | ((c >> 14L) & 0x30)] |
 360             des_skb[3][((c >> 20L) & 0x01) | ((c >> 21L) & 0x06) |
 361                        ((c >> 22L) & 0x38)];
 362         t = des_skb[4][(d) & 0x3f] |
 363             des_skb[5][((d >> 7L) & 0x03) | ((d >> 8L) & 0x3c)] |
 364             des_skb[6][(d >> 15L) & 0x3f] |
 365             des_skb[7][((d >> 21L) & 0x0f) | ((d >> 22L) & 0x30)];
 366
 367         /* table contained 0213 4657 */
 368         t2 = ((t << 16L) | (s & 0x0000ffffL)) & 0xffffffffL;
 369         *(k++) = ROTATE(t2, 30) & 0xffffffffL;
 370
 371         t2 = ((s >> 16L) | (t & 0xffff0000L));
 372         *(k++) = ROTATE(t2, 26) & 0xffffffffL;
 373     }
 374 }
 375
 376 int DES_key_sched(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule)
 377 {
 378     return DES_set_key(key, schedule);
 379 }