crypto/des/des_locl.h

   1 /* crypto/des/des_locl.h */
   2 /* Copyright (C) 1995-1997 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This package is an SSL implementation written
   6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   8  *
   9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
  10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  15  *
  16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  17  * the code are not to be removed.
  18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  19  * as the author of the parts of the library used.
  20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  22  *
  23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  24  * modification, are permitted provided that the following conditions
  25  * are met:
  26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  32  *    must display the following acknowledgement:
  33  *    "This product includes cryptographic software written by
  34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  36  *    being used are not cryptographic related :-).
  37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  40  *
  41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  51  * SUCH DAMAGE.
  52  *
  53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  55  * copied and put under another distribution licence
  56  * [including the GNU Public Licence.]
  57  */
  58
  59 #ifndef HEADER_DES_LOCL_H
  60 #define HEADER_DES_LOCL_H
  61
  62 #include <openssl/e_os2.h>
  63
  64 #if defined(OPENSSL_SYS_WIN32) || defined(OPENSSL_SYS_WIN16)
  65 #ifndef OPENSSL_SYS_MSDOS
  66 #define OPENSSL_SYS_MSDOS
  67 #endif
  68 #endif
  69
  70 #include <stdio.h>
  71 #include <stdlib.h>
  72 #include <string.h>
  73
  74 #ifndef OPENSSL_SYS_MSDOS
  75 #if !defined(OPENSSL_SYS_VMS) || defined(__DECC)
  76 #ifdef OPENSSL_UNISTD
  77 # include OPENSSL_UNISTD
  78 #else
  79 # include <unistd.h>
  80 #endif
  81 #include <math.h>
  82 #endif
  83 #endif
  84 #include <openssl/des.h>
  85
  86 #ifdef OPENSSL_SYS_MSDOS                /* Visual C++ 2.1 (Windows NT/95) */
  87 #include <stdlib.h>
  88 #include <errno.h>
  89 #include <time.h>
  90 #include <io.h>
  91 #endif
  92
  93 #ifdef OPENSSL_BUILD_SHLIBCRYPTO
  94 # undef OPENSSL_EXTERN
  95 # define OPENSSL_EXTERN OPENSSL_EXPORT
  96 #endif
  97
  98 #define ITERATIONS 16
  99 #define HALF_ITERATIONS 8
 100
 101 /* used in des_read and des_write */
 102 #define MAXWRITE        (1024*16)
 103 #define BSIZE           (MAXWRITE+4)
 104
 105 #define c2l(c,l)        (l =((DES_LONG)(*((c)++)))    , \
 106                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<< 8L, \
 107                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<16L, \
 108                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<24L)
 109
 110 /* NOTE - c is not incremented as per c2l */
 111 #define c2ln(c,l1,l2,n) { \
 112                         c+=n; \
 113                         l1=l2=0; \
 114                         switch (n) { \
 115                         case 8: l2 =((DES_LONG)(*(--(c))))<<24L; \
 116                         case 7: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))))<<16L; \
 117                         case 6: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))))<< 8L; \
 118                         case 5: l2|=((DES_LONG)(*(--(c))));     \
 119                         case 4: l1 =((DES_LONG)(*(--(c))))<<24L; \
 120                         case 3: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))))<<16L; \
 121                         case 2: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))))<< 8L; \
 122                         case 1: l1|=((DES_LONG)(*(--(c))));     \
 123                                 } \
 124                         }
 125
 126 #define l2c(l,c)        (*((c)++)=(unsigned char)(((l)     )&0xff), \
 127                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>> 8L)&0xff), \
 128                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>16L)&0xff), \
 129                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>24L)&0xff))
 130
 131 /* replacements for htonl and ntohl since I have no idea what to do
 132  * when faced with machines with 8 byte longs. */
 133 #define HDRSIZE 4
 134
 135 #define n2l(c,l)        (l =((DES_LONG)(*((c)++)))<<24L, \
 136                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<<16L, \
 137                          l|=((DES_LONG)(*((c)++)))<< 8L, \
 138                          l|=((DES_LONG)(*((c)++))))
 139
 140 #define l2n(l,c)        (*((c)++)=(unsigned char)(((l)>>24L)&0xff), \
 141                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>>16L)&0xff), \
 142                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)>> 8L)&0xff), \
 143                          *((c)++)=(unsigned char)(((l)     )&0xff))
 144
 145 /* NOTE - c is not incremented as per l2c */
 146 #define l2cn(l1,l2,c,n) { \
 147                         c+=n; \
 148                         switch (n) { \
 149                         case 8: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>>24L)&0xff); \
 150                         case 7: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>>16L)&0xff); \
 151                         case 6: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)>> 8L)&0xff); \
 152                         case 5: *(--(c))=(unsigned char)(((l2)     )&0xff); \
 153                         case 4: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>>24L)&0xff); \
 154                         case 3: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>>16L)&0xff); \
 155                         case 2: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)>> 8L)&0xff); \
 156                         case 1: *(--(c))=(unsigned char)(((l1)     )&0xff); \
 157                                 } \
 158                         }
 159
 160 #if defined(OPENSSL_SYS_WIN32) && defined(_MSC_VER)
 161 #define ROTATE(a,n)     (_lrotr(a,n))
 162 #else
 163 #define ROTATE(a,n)     (((a)>>(n))+((a)<<(32-(n))))
 164 #endif
 165
 166 /* Don't worry about the LOAD_DATA() stuff, that is used by
 167  * fcrypt() to add it's little bit to the front */
 168
 169 #ifdef DES_FCRYPT
 170
 171 #define LOAD_DATA_tmp(R,S,u,t,E0,E1) \
 172         { DES_LONG tmp; LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp); }
 173
 174 #define LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp) \
 175         t=R^(R>>16L); \
 176         u=t&E0; t&=E1; \
 177         tmp=(u<<16); u^=R^s[S  ]; u^=tmp; \
 178         tmp=(t<<16); t^=R^s[S+1]; t^=tmp
 179 #else
 180 #define LOAD_DATA_tmp(a,b,c,d,e,f) LOAD_DATA(a,b,c,d,e,f,g)
 181 #define LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,tmp) \
 182         u=R^s[S  ]; \
 183         t=R^s[S+1]
 184 #endif
 185
 186 /* The changes to this macro may help or hinder, depending on the
 187  * compiler and the architecture.  gcc2 always seems to do well :-).
 188  * Inspired by Dana How <how@isl.stanford.edu>
 189  * DO NOT use the alternative version on machines with 8 byte longs.
 190  * It does not seem to work on the Alpha, even when DES_LONG is 4
 191  * bytes, probably an issue of accessing non-word aligned objects :-( */
 192 #ifdef DES_PTR
 193
 194 /* It recently occurred to me that 0^0^0^0^0^0^0 == 0, so there
 195  * is no reason to not xor all the sub items together.  This potentially
 196  * saves a register since things can be xored directly into L */
 197
 198 #if defined(DES_RISC1) || defined(DES_RISC2)
 199 #ifdef DES_RISC1
 200 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) { \
 201         unsigned int u1,u2,u3; \
 202         LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,u1); \
 203         u2=(int)u>>8L; \
 204         u1=(int)u&0xfc; \
 205         u2&=0xfc; \
 206         t=ROTATE(t,4); \
 207         u>>=16L; \
 208         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP      +u1); \
 209         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x200+u2); \
 210         u3=(int)(u>>8L); \
 211         u1=(int)u&0xfc; \
 212         u3&=0xfc; \
 213         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x400+u1); \
 214         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x600+u3); \
 215         u2=(int)t>>8L; \
 216         u1=(int)t&0xfc; \
 217         u2&=0xfc; \
 218         t>>=16L; \
 219         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x100+u1); \
 220         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x300+u2); \
 221         u3=(int)t>>8L; \
 222         u1=(int)t&0xfc; \
 223         u3&=0xfc; \
 224         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x500+u1); \
 225         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x700+u3); }
 226 #endif
 227 #ifdef DES_RISC2
 228 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) { \
 229         unsigned int u1,u2,s1,s2; \
 230         LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,u1); \
 231         u2=(int)u>>8L; \
 232         u1=(int)u&0xfc; \
 233         u2&=0xfc; \
 234         t=ROTATE(t,4); \
 235         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP      +u1); \
 236         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x200+u2); \
 237         s1=(int)(u>>16L); \
 238         s2=(int)(u>>24L); \
 239         s1&=0xfc; \
 240         s2&=0xfc; \
 241         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x400+s1); \
 242         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x600+s2); \
 243         u2=(int)t>>8L; \
 244         u1=(int)t&0xfc; \
 245         u2&=0xfc; \
 246         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x100+u1); \
 247         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x300+u2); \
 248         s1=(int)(t>>16L); \
 249         s2=(int)(t>>24L); \
 250         s1&=0xfc; \
 251         s2&=0xfc; \
 252         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x500+s1); \
 253         LL^= *(const DES_LONG *)(des_SP+0x700+s2); }
 254 #endif
 255 #else
 256 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) { \
 257         LOAD_DATA_tmp(R,S,u,t,E0,E1); \
 258         t=ROTATE(t,4); \
 259         LL^= \
 260         *(const DES_LONG *)(des_SP      +((u     )&0xfc))^ \
 261         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x200+((u>> 8L)&0xfc))^ \
 262         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x400+((u>>16L)&0xfc))^ \
 263         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x600+((u>>24L)&0xfc))^ \
 264         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x100+((t     )&0xfc))^ \
 265         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x300+((t>> 8L)&0xfc))^ \
 266         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x500+((t>>16L)&0xfc))^ \
 267         *(const DES_LONG *)(des_SP+0x700+((t>>24L)&0xfc)); }
 268 #endif
 269
 270 #else /* original version */
 271
 272 #if defined(DES_RISC1) || defined(DES_RISC2)
 273 #ifdef DES_RISC1
 274 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) {\
 275         unsigned int u1,u2,u3; \
 276         LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,u1); \
 277         u>>=2L; \
 278         t=ROTATE(t,6); \
 279         u2=(int)u>>8L; \
 280         u1=(int)u&0x3f; \
 281         u2&=0x3f; \
 282         u>>=16L; \
 283         LL^=DES_SPtrans[0][u1]; \
 284         LL^=DES_SPtrans[2][u2]; \
 285         u3=(int)u>>8L; \
 286         u1=(int)u&0x3f; \
 287         u3&=0x3f; \
 288         LL^=DES_SPtrans[4][u1]; \
 289         LL^=DES_SPtrans[6][u3]; \
 290         u2=(int)t>>8L; \
 291         u1=(int)t&0x3f; \
 292         u2&=0x3f; \
 293         t>>=16L; \
 294         LL^=DES_SPtrans[1][u1]; \
 295         LL^=DES_SPtrans[3][u2]; \
 296         u3=(int)t>>8L; \
 297         u1=(int)t&0x3f; \
 298         u3&=0x3f; \
 299         LL^=DES_SPtrans[5][u1]; \
 300         LL^=DES_SPtrans[7][u3]; }
 301 #endif
 302 #ifdef DES_RISC2
 303 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) {\
 304         unsigned int u1,u2,s1,s2; \
 305         LOAD_DATA(R,S,u,t,E0,E1,u1); \
 306         u>>=2L; \
 307         t=ROTATE(t,6); \
 308         u2=(int)u>>8L; \
 309         u1=(int)u&0x3f; \
 310         u2&=0x3f; \
 311         LL^=DES_SPtrans[0][u1]; \
 312         LL^=DES_SPtrans[2][u2]; \
 313         s1=(int)u>>16L; \
 314         s2=(int)u>>24L; \
 315         s1&=0x3f; \
 316         s2&=0x3f; \
 317         LL^=DES_SPtrans[4][s1]; \
 318         LL^=DES_SPtrans[6][s2]; \
 319         u2=(int)t>>8L; \
 320         u1=(int)t&0x3f; \
 321         u2&=0x3f; \
 322         LL^=DES_SPtrans[1][u1]; \
 323         LL^=DES_SPtrans[3][u2]; \
 324         s1=(int)t>>16; \
 325         s2=(int)t>>24L; \
 326         s1&=0x3f; \
 327         s2&=0x3f; \
 328         LL^=DES_SPtrans[5][s1]; \
 329         LL^=DES_SPtrans[7][s2]; }
 330 #endif
 331
 332 #else
 333
 334 #define D_ENCRYPT(LL,R,S) {\
 335         LOAD_DATA_tmp(R,S,u,t,E0,E1); \
 336         t=ROTATE(t,4); \
 337         LL^=\
 338                 DES_SPtrans[0][(u>> 2L)&0x3f]^ \
 339                 DES_SPtrans[2][(u>>10L)&0x3f]^ \
 340                 DES_SPtrans[4][(u>>18L)&0x3f]^ \
 341                 DES_SPtrans[6][(u>>26L)&0x3f]^ \
 342                 DES_SPtrans[1][(t>> 2L)&0x3f]^ \
 343                 DES_SPtrans[3][(t>>10L)&0x3f]^ \
 344                 DES_SPtrans[5][(t>>18L)&0x3f]^ \
 345                 DES_SPtrans[7][(t>>26L)&0x3f]; }
 346 #endif
 347 #endif
 348
 349         /* IP and FP
 350          * The problem is more of a geometric problem that random bit fiddling.
 351          0  1  2  3  4  5  6  7      62 54 46 38 30 22 14  6
 352          8  9 10 11 12 13 14 15      60 52 44 36 28 20 12  4
 353         16 17 18 19 20 21 22 23      58 50 42 34 26 18 10  2
 354         24 25 26 27 28 29 30 31  to  56 48 40 32 24 16  8  0
 355
 356         32 33 34 35 36 37 38 39      63 55 47 39 31 23 15  7
 357         40 41 42 43 44 45 46 47      61 53 45 37 29 21 13  5
 358         48 49 50 51 52 53 54 55      59 51 43 35 27 19 11  3
 359         56 57 58 59 60 61 62 63      57 49 41 33 25 17  9  1
 360
 361         The output has been subject to swaps of the form
 362         0 1 -> 3 1 but the odd and even bits have been put into
 363         2 3    2 0
 364         different words.  The main trick is to remember that
 365         t=((l>>size)^r)&(mask);
 366         r^=t;
 367         l^=(t<<size);
 368         can be used to swap and move bits between words.
 369
 370         So l =  0  1  2  3  r = 16 17 18 19
 371                 4  5  6  7      20 21 22 23
 372                 8  9 10 11      24 25 26 27
 373                12 13 14 15      28 29 30 31
 374         becomes (for size == 2 and mask == 0x3333)
 375            t =   2^16  3^17 -- --   l =  0  1 16 17  r =  2  3 18 19
 376                  6^20  7^21 -- --        4  5 20 21       6  7 22 23
 377                 10^24 11^25 -- --        8  9 24 25      10 11 24 25
 378                 14^28 15^29 -- --       12 13 28 29      14 15 28 29
 379
 380         Thanks for hints from Richard Outerbridge - he told me IP&FP
 381         could be done in 15 xor, 10 shifts and 5 ands.
 382         When I finally started to think of the problem in 2D
 383         I first got ~42 operations without xors.  When I remembered
 384         how to use xors :-) I got it to its final state.
 385         */
 386 #define PERM_OP(a,b,t,n,m) ((t)=((((a)>>(n))^(b))&(m)),\
 387         (b)^=(t),\
 388         (a)^=((t)<<(n)))
 389
 390 #define IP(l,r) \
 391         { \
 392         register DES_LONG tt; \
 393         PERM_OP(r,l,tt, 4,0x0f0f0f0fL); \
 394         PERM_OP(l,r,tt,16,0x0000ffffL); \
 395         PERM_OP(r,l,tt, 2,0x33333333L); \
 396         PERM_OP(l,r,tt, 8,0x00ff00ffL); \
 397         PERM_OP(r,l,tt, 1,0x55555555L); \
 398         }
 399
 400 #define FP(l,r) \
 401         { \
 402         register DES_LONG tt; \
 403         PERM_OP(l,r,tt, 1,0x55555555L); \
 404         PERM_OP(r,l,tt, 8,0x00ff00ffL); \
 405         PERM_OP(l,r,tt, 2,0x33333333L); \
 406         PERM_OP(r,l,tt,16,0x0000ffffL); \
 407         PERM_OP(l,r,tt, 4,0x0f0f0f0fL); \
 408         }
 409
 410 OPENSSL_EXTERN const DES_LONG DES_SPtrans[8][64];
 411
 412 void fcrypt_body(DES_LONG *out,DES_key_schedule *ks,
 413                  DES_LONG Eswap0, DES_LONG Eswap1);
 414 #endif