3c08ce8e080a82aa1da77332ed966f097053c6e2
[openssl.git] / crypto / des / des_locl.h
1 /*
2  * Copyright 1995-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3  *
4  * Licensed under the OpenSSL license (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 #ifndef HEADER_DES_LOCL_H
11 # define HEADER_DES_LOCL_H
12
13 # include <openssl/e_os2.h>
14
15 # include <stdio.h>
16 # include <stdlib.h>
17 # include <string.h>
18
19 # include <openssl/des.h>
20
21 # ifdef OPENSSL_BUILD_SHLIBCRYPTO
22 #  undef OPENSSL_EXTERN
23 #  define OPENSSL_EXTERN OPENSSL_EXPORT
24 # endif
25
26 # define ITERATIONS 16
27 # define HALF_ITERATIONS 8
28
29 # define c2l(c,l)        (l =((DES_LONG)(*((c)++)))    , \
30                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<< 8L, \
31                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<16L, \
32                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<24L)
33
34 /* NOTE - c is not incremented as per c2l */
35 # define c2ln(c,l1,l2,n) { \
36                         c+=n; \
37                         l1=l2=0; \
38                         switch (n) { \
39                         case 8: l2 =((DES_LONG)(*(--(c))))<<24L; \
40                         case 7: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))))<<16L; \
41                         case 6: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))))<< 8L; \
42                         case 5: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))));     \
43                         case 4: l1 =((DES_LONG)(*(--(c))))<<24L; \
44                         case 3: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))))<<16L; \
45                         case 2: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))))<< 8L; \
46                         case 1: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))));     \
47                                 } \
48                         }
49
50 # define l2c(l,c)        (*((c)++)=(unsigned char)(((l)     )&0xff), \
51                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>> 8L)&0xff), \
52                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>16L)&0xff), \
53                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>24L)&0xff))
54
55 /*
56  * replacements for htonl and ntohl since I have no idea what to do when
57  * faced with machines with 8 byte longs.
58  */
59
60 # define n2l(c,l)        (l =((DES_LONG)(*((c)++)))<<24L, \
61                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<16L, \
62                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<< 8L, \
63                          l|=((DES_LONG)(*((c)++))))
64
65 # define l2n(l,c)        (*((c)++)=(unsigned char)(((l)>>24L)&0xff), \
66                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>16L)&0xff), \
67                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>> 8L)&0xff), \
68                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)     )&0xff))
69
70 /* NOTE - c is not incremented as per l2c */
71 # define l2cn(l1,l2,c,n) { \
72                         c+=n; \
73                         switch (n) { \
74                         case 8: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>>24L)&0xff); \
75                         case 7: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>>16L)&0xff); \
76                         case 6: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>> 8L)&0xff); \
77                         case 5: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)     )&0xff); \
78                         case 4: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>>24L)&0xff); \
79                         case 3: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>>16L)&0xff); \
80                         case 2: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>> 8L)&0xff); \
81                         case 1: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)     )&0xff); \
82                                 } \
83                         }
84
85 # if defined(_MSC_VER)
86 #  define ROTATE(a,n)     (_lrotr(a,n))
87 # elif defined(__ICC)
88 #  define ROTATE(a,n)     (_rotr(a,n))
89 # elif defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2 && !defined(__STRICT_ANSI__) && !defined(OPENSSL_NO_ASM) && !defined(OPENSSL_NO_INLINE_ASM) && !defined(PEDANTIC)
90 #  if defined(__i386) || defined(__i386__) || defined(__x86_64) || defined(__x86_64__)
91 #   define ROTATE(a,n)   ({ register unsigned int ret;   \
92                                 asm ("rorl %1,%0"       \
93                                         : "=r"(ret)     \
94                                         : "I"(n),"0"(a) \
95                                         : "cc");        \
96                            ret;                         \
97                         })
98 #  endif
99 # endif
100 # ifndef ROTATE
101 #  define ROTATE(a,n)     (((a)>>(n))+((a)<<(32-(n))))
102 # endif
103
104 /*
105  * Don't worry about the LOAD_DATA() stuff, that is used by fcrypt() to add
106  * it's little bit to the front
107  */
108
109 # ifdef DES_FCRYPT
110
111 #  define LOAD_DATA_tmp(R,S,u,t,E0,E1) \
112         { DES_LONG tmp; LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp); }
113
114 #  define LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp) \
115         t=R^(R>>16L); \
116         u=t&E0; t&=E1; \
117         tmp=(u<<16); u^=R^s[S  ]; u^=tmp; \
118         tmp=(t<<16); t^=R^s[S+1]; t^=tmp
119 # else
120 #  define LOAD_DATA_tmp(a,b,c,d,e,f) LOAD_DATA(a,b,c,d,e,f,g)
121 #  define LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp) \
122         u=R^s[S  ]; \
123         t=R^s[S+1]
124 # endif
125
126 /*
127  * It recently occurred to me that 0^0^0^0^0^0^0 == 0, so there is no reason
128  * to not xor all the sub items together.  This potentially saves a register
129  * since things can be xored directly into L
130  */
131
132 # define D_ENCRYPT(LL,R,S) { \
133         LOAD_DATA_tmp(R,S,u,t,E0,E1); \
134         t=ROTATE(t,4); \
135         LL^= \
136             DES_SPtrans[0][(u>> 2L)&0x3f]^ \
137             DES_SPtrans[2][(u>>10L)&0x3f]^ \
138             DES_SPtrans[4][(u>>18L)&0x3f]^ \
139             DES_SPtrans[6][(u>>26L)&0x3f]^ \
140             DES_SPtrans[1][(t>> 2L)&0x3f]^ \
141             DES_SPtrans[3][(t>>10L)&0x3f]^ \
142             DES_SPtrans[5][(t>>18L)&0x3f]^ \
143             DES_SPtrans[7][(t>>26L)&0x3f]; }
144
145         /*-
146          * IP and FP
147          * The problem is more of a geometric problem that random bit fiddling.
148          0  1  2  3  4  5  6  7      62 54 46 38 30 22 14  6
149          8  9 10 11 12 13 14 15      60 52 44 36 28 20 12  4
150         16 17 18 19 20 21 22 23      58 50 42 34 26 18 10  2
151         24 25 26 27 28 29 30 31  to  56 48 40 32 24 16  8  0
152
153         32 33 34 35 36 37 38 39      63 55 47 39 31 23 15  7
154         40 41 42 43 44 45 46 47      61 53 45 37 29 21 13  5
155         48 49 50 51 52 53 54 55      59 51 43 35 27 19 11  3
156         56 57 58 59 60 61 62 63      57 49 41 33 25 17  9  1
157
158         The output has been subject to swaps of the form
159         0 1 -> 3 1 but the odd and even bits have been put into
160         2 3    2 0
161         different words.  The main trick is to remember that
162         t=((l>>size)^r)&(mask);
163         r^=t;
164         l^=(t<<size);
165         can be used to swap and move bits between words.
166
167         So l =  0  1  2  3  r = 16 17 18 19
168                 4  5  6  7      20 21 22 23
169                 8  9 10 11      24 25 26 27
170                12 13 14 15      28 29 30 31
171         becomes (for size == 2 and mask == 0x3333)
172            t =   2^16  3^17 -- --   l =  0  1 16 17  r =  2  3 18 19
173                  6^20  7^21 -- --        4  5 20 21       6  7 22 23
174                 10^24 11^25 -- --        8  9 24 25      10 11 24 25
175                 14^28 15^29 -- --       12 13 28 29      14 15 28 29
176
177         Thanks for hints from Richard Outerbridge - he told me IP&FP
178         could be done in 15 xor, 10 shifts and 5 ands.
179         When I finally started to think of the problem in 2D
180         I first got ~42 operations without xors.  When I remembered
181         how to use xors :-) I got it to its final state.
182         */
183 # define PERM_OP(a,b,t,n,m) ((t)=((((a)>>(n))^(b))&(m)),\
184         (b)^=(t),\
185         (a)^=((t)<<(n)))
186
187 # define IP(l,r) \
188         { \
189         register DES_LONG tt; \
190         PERM_OP(r,l,tt, 4,0x0f0f0f0fL); \
191         PERM_OP(l,r,tt,16,0x0000ffffL); \
192         PERM_OP(r,l,tt, 2,0x33333333L); \
193         PERM_OP(l,r,tt, 8,0x00ff00ffL); \
194         PERM_OP(r,l,tt, 1,0x55555555L); \
195         }
196
197 # define FP(l,r) \
198         { \
199         register DES_LONG tt; \
200         PERM_OP(l,r,tt, 1,0x55555555L); \
201         PERM_OP(r,l,tt, 8,0x00ff00ffL); \
202         PERM_OP(l,r,tt, 2,0x33333333L); \
203         PERM_OP(r,l,tt,16,0x0000ffffL); \
204         PERM_OP(l,r,tt, 4,0x0f0f0f0fL); \
205         }
206
207 extern const DES_LONG DES_SPtrans[8][64];
208
209 void fcrypt_body(DES_LONG *out, DES_key_schedule *ks,
210                  DES_LONG Eswap0, DES_LONG Eswap1);
211
212 #endif