crypto/des/set_key.c

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   3  *
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   5  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   6  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
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  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  *
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  39  *
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  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 /*-
  59  * set_key.c v 1.4 eay 24/9/91
  60  * 1.4 Speed up by 400% :-)
  61  * 1.3 added register declarations.
  62  * 1.2 unrolled make_key_sched a bit more
  63  * 1.1 added norm_expand_bits
  64  * 1.0 First working version
  65  */
  66 #include <openssl/crypto.h>
  67 #include "des_locl.h"
  68
  69 OPENSSL_IMPLEMENT_GLOBAL(int, DES_check_key, 0)
  70                                                     /*
  71                                                      * defaults to false
  72                                                      */
  73 static const unsigned char odd_parity[256] = {
  74     1, 1, 2, 2, 4, 4, 7, 7, 8, 8, 11, 11, 13, 13, 14, 14,
  75     16, 16, 19, 19, 21, 21, 22, 22, 25, 25, 26, 26, 28, 28, 31, 31,
  76     32, 32, 35, 35, 37, 37, 38, 38, 41, 41, 42, 42, 44, 44, 47, 47,
  77     49, 49, 50, 50, 52, 52, 55, 55, 56, 56, 59, 59, 61, 61, 62, 62,
  78     64, 64, 67, 67, 69, 69, 70, 70, 73, 73, 74, 74, 76, 76, 79, 79,
  79     81, 81, 82, 82, 84, 84, 87, 87, 88, 88, 91, 91, 93, 93, 94, 94,
  80     97, 97, 98, 98, 100, 100, 103, 103, 104, 104, 107, 107, 109, 109, 110,
  81     110,
  82     112, 112, 115, 115, 117, 117, 118, 118, 121, 121, 122, 122, 124, 124, 127,
  83     127,
  84     128, 128, 131, 131, 133, 133, 134, 134, 137, 137, 138, 138, 140, 140, 143,
  85     143,
  86     145, 145, 146, 146, 148, 148, 151, 151, 152, 152, 155, 155, 157, 157, 158,
  87     158,
  88     161, 161, 162, 162, 164, 164, 167, 167, 168, 168, 171, 171, 173, 173, 174,
  89     174,
  90     176, 176, 179, 179, 181, 181, 182, 182, 185, 185, 186, 186, 188, 188, 191,
  91     191,
  92     193, 193, 194, 194, 196, 196, 199, 199, 200, 200, 203, 203, 205, 205, 206,
  93     206,
  94     208, 208, 211, 211, 213, 213, 214, 214, 217, 217, 218, 218, 220, 220, 223,
  95     223,
  96     224, 224, 227, 227, 229, 229, 230, 230, 233, 233, 234, 234, 236, 236, 239,
  97     239,
  98     241, 241, 242, 242, 244, 244, 247, 247, 248, 248, 251, 251, 253, 253, 254,
  99     254
 100 };
 101
 102 void DES_set_odd_parity(DES_cblock *key)
 103 {
 104     unsigned int i;
 105
 106     for (i = 0; i < DES_KEY_SZ; i++)
 107         (*key)[i] = odd_parity[(*key)[i]];
 108 }
 109
 110 int DES_check_key_parity(const_DES_cblock *key)
 111 {
 112     unsigned int i;
 113
 114     for (i = 0; i < DES_KEY_SZ; i++) {
 115         if ((*key)[i] != odd_parity[(*key)[i]])
 116             return (0);
 117     }
 118     return (1);
 119 }
 120
 121 /*-
 122  * Weak and semi week keys as take from
 123  * %A D.W. Davies
 124  * %A W.L. Price
 125  * %T Security for Computer Networks
 126  * %I John Wiley & Sons
 127  * %D 1984
 128  * Many thanks to smb@ulysses.att.com (Steven Bellovin) for the reference
 129  * (and actual cblock values).
 130  */
 131 #define NUM_WEAK_KEY    16
 132 static const DES_cblock weak_keys[NUM_WEAK_KEY] = {
 133     /* weak keys */
 134     {0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01},
 135     {0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE},
 136     {0x1F, 0x1F, 0x1F, 0x1F, 0x0E, 0x0E, 0x0E, 0x0E},
 137     {0xE0, 0xE0, 0xE0, 0xE0, 0xF1, 0xF1, 0xF1, 0xF1},
 138     /* semi-weak keys */
 139     {0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE},
 140     {0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01, 0xFE, 0x01},
 141     {0x1F, 0xE0, 0x1F, 0xE0, 0x0E, 0xF1, 0x0E, 0xF1},
 142     {0xE0, 0x1F, 0xE0, 0x1F, 0xF1, 0x0E, 0xF1, 0x0E},
 143     {0x01, 0xE0, 0x01, 0xE0, 0x01, 0xF1, 0x01, 0xF1},
 144     {0xE0, 0x01, 0xE0, 0x01, 0xF1, 0x01, 0xF1, 0x01},
 145     {0x1F, 0xFE, 0x1F, 0xFE, 0x0E, 0xFE, 0x0E, 0xFE},
 146     {0xFE, 0x1F, 0xFE, 0x1F, 0xFE, 0x0E, 0xFE, 0x0E},
 147     {0x01, 0x1F, 0x01, 0x1F, 0x01, 0x0E, 0x01, 0x0E},
 148     {0x1F, 0x01, 0x1F, 0x01, 0x0E, 0x01, 0x0E, 0x01},
 149     {0xE0, 0xFE, 0xE0, 0xFE, 0xF1, 0xFE, 0xF1, 0xFE},
 150     {0xFE, 0xE0, 0xFE, 0xE0, 0xFE, 0xF1, 0xFE, 0xF1}
 151 };
 152
 153 int DES_is_weak_key(const_DES_cblock *key)
 154 {
 155     int i;
 156
 157     for (i = 0; i < NUM_WEAK_KEY; i++)
 158         /*
 159          * Added == 0 to comparison, I obviously don't run this section very
 160          * often :-(, thanks to engineering@MorningStar.Com for the fix eay
 161          * 93/06/29 Another problem, I was comparing only the first 4 bytes,
 162          * 97/03/18
 163          */
 164         if (memcmp(weak_keys[i], key, sizeof(DES_cblock)) == 0)
 165             return (1);
 166     return (0);
 167 }
 168
 169 /*-
 170  * NOW DEFINED IN des_local.h
 171  * See ecb_encrypt.c for a pseudo description of these macros.
 172  * #define PERM_OP(a,b,t,n,m) ((t)=((((a)>>(n))^(b))&(m)),\
 173  *      (b)^=(t),\
 174  *      (a)=((a)^((t)<<(n))))
 175  */
 176
 177 #define HPERM_OP(a,t,n,m) ((t)=((((a)<<(16-(n)))^(a))&(m)),\
 178         (a)=(a)^(t)^(t>>(16-(n))))
 179
 180 static const DES_LONG des_skb[8][64] = {
 181     {
 182      /* for C bits (numbered as per FIPS 46) 1 2 3 4 5 6 */
 183      0x00000000L, 0x00000010L, 0x20000000L, 0x20000010L,
 184      0x00010000L, 0x00010010L, 0x20010000L, 0x20010010L,
 185      0x00000800L, 0x00000810L, 0x20000800L, 0x20000810L,
 186      0x00010800L, 0x00010810L, 0x20010800L, 0x20010810L,
 187      0x00000020L, 0x00000030L, 0x20000020L, 0x20000030L,
 188      0x00010020L, 0x00010030L, 0x20010020L, 0x20010030L,
 189      0x00000820L, 0x00000830L, 0x20000820L, 0x20000830L,
 190      0x00010820L, 0x00010830L, 0x20010820L, 0x20010830L,
 191      0x00080000L, 0x00080010L, 0x20080000L, 0x20080010L,
 192      0x00090000L, 0x00090010L, 0x20090000L, 0x20090010L,
 193      0x00080800L, 0x00080810L, 0x20080800L, 0x20080810L,
 194      0x00090800L, 0x00090810L, 0x20090800L, 0x20090810L,
 195      0x00080020L, 0x00080030L, 0x20080020L, 0x20080030L,
 196      0x00090020L, 0x00090030L, 0x20090020L, 0x20090030L,
 197      0x00080820L, 0x00080830L, 0x20080820L, 0x20080830L,
 198      0x00090820L, 0x00090830L, 0x20090820L, 0x20090830L,
 199      },
 200     {
 201      /* for C bits (numbered as per FIPS 46) 7 8 10 11 12 13 */
 202      0x00000000L, 0x02000000L, 0x00002000L, 0x02002000L,
 203      0x00200000L, 0x02200000L, 0x00202000L, 0x02202000L,
 204      0x00000004L, 0x02000004L, 0x00002004L, 0x02002004L,
 205      0x00200004L, 0x02200004L, 0x00202004L, 0x02202004L,
 206      0x00000400L, 0x02000400L, 0x00002400L, 0x02002400L,
 207      0x00200400L, 0x02200400L, 0x00202400L, 0x02202400L,
 208      0x00000404L, 0x02000404L, 0x00002404L, 0x02002404L,
 209      0x00200404L, 0x02200404L, 0x00202404L, 0x02202404L,
 210      0x10000000L, 0x12000000L, 0x10002000L, 0x12002000L,
 211      0x10200000L, 0x12200000L, 0x10202000L, 0x12202000L,
 212      0x10000004L, 0x12000004L, 0x10002004L, 0x12002004L,
 213      0x10200004L, 0x12200004L, 0x10202004L, 0x12202004L,
 214      0x10000400L, 0x12000400L, 0x10002400L, 0x12002400L,
 215      0x10200400L, 0x12200400L, 0x10202400L, 0x12202400L,
 216      0x10000404L, 0x12000404L, 0x10002404L, 0x12002404L,
 217      0x10200404L, 0x12200404L, 0x10202404L, 0x12202404L,
 218      },
 219     {
 220      /* for C bits (numbered as per FIPS 46) 14 15 16 17 19 20 */
 221      0x00000000L, 0x00000001L, 0x00040000L, 0x00040001L,
 222      0x01000000L, 0x01000001L, 0x01040000L, 0x01040001L,
 223      0x00000002L, 0x00000003L, 0x00040002L, 0x00040003L,
 224      0x01000002L, 0x01000003L, 0x01040002L, 0x01040003L,
 225      0x00000200L, 0x00000201L, 0x00040200L, 0x00040201L,
 226      0x01000200L, 0x01000201L, 0x01040200L, 0x01040201L,
 227      0x00000202L, 0x00000203L, 0x00040202L, 0x00040203L,
 228      0x01000202L, 0x01000203L, 0x01040202L, 0x01040203L,
 229      0x08000000L, 0x08000001L, 0x08040000L, 0x08040001L,
 230      0x09000000L, 0x09000001L, 0x09040000L, 0x09040001L,
 231      0x08000002L, 0x08000003L, 0x08040002L, 0x08040003L,
 232      0x09000002L, 0x09000003L, 0x09040002L, 0x09040003L,
 233      0x08000200L, 0x08000201L, 0x08040200L, 0x08040201L,
 234      0x09000200L, 0x09000201L, 0x09040200L, 0x09040201L,
 235      0x08000202L, 0x08000203L, 0x08040202L, 0x08040203L,
 236      0x09000202L, 0x09000203L, 0x09040202L, 0x09040203L,
 237      },
 238     {
 239      /* for C bits (numbered as per FIPS 46) 21 23 24 26 27 28 */
 240      0x00000000L, 0x00100000L, 0x00000100L, 0x00100100L,
 241      0x00000008L, 0x00100008L, 0x00000108L, 0x00100108L,
 242      0x00001000L, 0x00101000L, 0x00001100L, 0x00101100L,
 243      0x00001008L, 0x00101008L, 0x00001108L, 0x00101108L,
 244      0x04000000L, 0x04100000L, 0x04000100L, 0x04100100L,
 245      0x04000008L, 0x04100008L, 0x04000108L, 0x04100108L,
 246      0x04001000L, 0x04101000L, 0x04001100L, 0x04101100L,
 247      0x04001008L, 0x04101008L, 0x04001108L, 0x04101108L,
 248      0x00020000L, 0x00120000L, 0x00020100L, 0x00120100L,
 249      0x00020008L, 0x00120008L, 0x00020108L, 0x00120108L,
 250      0x00021000L, 0x00121000L, 0x00021100L, 0x00121100L,
 251      0x00021008L, 0x00121008L, 0x00021108L, 0x00121108L,
 252      0x04020000L, 0x04120000L, 0x04020100L, 0x04120100L,
 253      0x04020008L, 0x04120008L, 0x04020108L, 0x04120108L,
 254      0x04021000L, 0x04121000L, 0x04021100L, 0x04121100L,
 255      0x04021008L, 0x04121008L, 0x04021108L, 0x04121108L,
 256      },
 257     {
 258      /* for D bits (numbered as per FIPS 46) 1 2 3 4 5 6 */
 259      0x00000000L, 0x10000000L, 0x00010000L, 0x10010000L,
 260      0x00000004L, 0x10000004L, 0x00010004L, 0x10010004L,
 261      0x20000000L, 0x30000000L, 0x20010000L, 0x30010000L,
 262      0x20000004L, 0x30000004L, 0x20010004L, 0x30010004L,
 263      0x00100000L, 0x10100000L, 0x00110000L, 0x10110000L,
 264      0x00100004L, 0x10100004L, 0x00110004L, 0x10110004L,
 265      0x20100000L, 0x30100000L, 0x20110000L, 0x30110000L,
 266      0x20100004L, 0x30100004L, 0x20110004L, 0x30110004L,
 267      0x00001000L, 0x10001000L, 0x00011000L, 0x10011000L,
 268      0x00001004L, 0x10001004L, 0x00011004L, 0x10011004L,
 269      0x20001000L, 0x30001000L, 0x20011000L, 0x30011000L,
 270      0x20001004L, 0x30001004L, 0x20011004L, 0x30011004L,
 271      0x00101000L, 0x10101000L, 0x00111000L, 0x10111000L,
 272      0x00101004L, 0x10101004L, 0x00111004L, 0x10111004L,
 273      0x20101000L, 0x30101000L, 0x20111000L, 0x30111000L,
 274      0x20101004L, 0x30101004L, 0x20111004L, 0x30111004L,
 275      },
 276     {
 277      /* for D bits (numbered as per FIPS 46) 8 9 11 12 13 14 */
 278      0x00000000L, 0x08000000L, 0x00000008L, 0x08000008L,
 279      0x00000400L, 0x08000400L, 0x00000408L, 0x08000408L,
 280      0x00020000L, 0x08020000L, 0x00020008L, 0x08020008L,
 281      0x00020400L, 0x08020400L, 0x00020408L, 0x08020408L,
 282      0x00000001L, 0x08000001L, 0x00000009L, 0x08000009L,
 283      0x00000401L, 0x08000401L, 0x00000409L, 0x08000409L,
 284      0x00020001L, 0x08020001L, 0x00020009L, 0x08020009L,
 285      0x00020401L, 0x08020401L, 0x00020409L, 0x08020409L,
 286      0x02000000L, 0x0A000000L, 0x02000008L, 0x0A000008L,
 287      0x02000400L, 0x0A000400L, 0x02000408L, 0x0A000408L,
 288      0x02020000L, 0x0A020000L, 0x02020008L, 0x0A020008L,
 289      0x02020400L, 0x0A020400L, 0x02020408L, 0x0A020408L,
 290      0x02000001L, 0x0A000001L, 0x02000009L, 0x0A000009L,
 291      0x02000401L, 0x0A000401L, 0x02000409L, 0x0A000409L,
 292      0x02020001L, 0x0A020001L, 0x02020009L, 0x0A020009L,
 293      0x02020401L, 0x0A020401L, 0x02020409L, 0x0A020409L,
 294      },
 295     {
 296      /* for D bits (numbered as per FIPS 46) 16 17 18 19 20 21 */
 297      0x00000000L, 0x00000100L, 0x00080000L, 0x00080100L,
 298      0x01000000L, 0x01000100L, 0x01080000L, 0x01080100L,
 299      0x00000010L, 0x00000110L, 0x00080010L, 0x00080110L,
 300      0x01000010L, 0x01000110L, 0x01080010L, 0x01080110L,
 301      0x00200000L, 0x00200100L, 0x00280000L, 0x00280100L,
 302      0x01200000L, 0x01200100L, 0x01280000L, 0x01280100L,
 303      0x00200010L, 0x00200110L, 0x00280010L, 0x00280110L,
 304      0x01200010L, 0x01200110L, 0x01280010L, 0x01280110L,
 305      0x00000200L, 0x00000300L, 0x00080200L, 0x00080300L,
 306      0x01000200L, 0x01000300L, 0x01080200L, 0x01080300L,
 307      0x00000210L, 0x00000310L, 0x00080210L, 0x00080310L,
 308      0x01000210L, 0x01000310L, 0x01080210L, 0x01080310L,
 309      0x00200200L, 0x00200300L, 0x00280200L, 0x00280300L,
 310      0x01200200L, 0x01200300L, 0x01280200L, 0x01280300L,
 311      0x00200210L, 0x00200310L, 0x00280210L, 0x00280310L,
 312      0x01200210L, 0x01200310L, 0x01280210L, 0x01280310L,
 313      },
 314     {
 315      /* for D bits (numbered as per FIPS 46) 22 23 24 25 27 28 */
 316      0x00000000L, 0x04000000L, 0x00040000L, 0x04040000L,
 317      0x00000002L, 0x04000002L, 0x00040002L, 0x04040002L,
 318      0x00002000L, 0x04002000L, 0x00042000L, 0x04042000L,
 319      0x00002002L, 0x04002002L, 0x00042002L, 0x04042002L,
 320      0x00000020L, 0x04000020L, 0x00040020L, 0x04040020L,
 321      0x00000022L, 0x04000022L, 0x00040022L, 0x04040022L,
 322      0x00002020L, 0x04002020L, 0x00042020L, 0x04042020L,
 323      0x00002022L, 0x04002022L, 0x00042022L, 0x04042022L,
 324      0x00000800L, 0x04000800L, 0x00040800L, 0x04040800L,
 325      0x00000802L, 0x04000802L, 0x00040802L, 0x04040802L,
 326      0x00002800L, 0x04002800L, 0x00042800L, 0x04042800L,
 327      0x00002802L, 0x04002802L, 0x00042802L, 0x04042802L,
 328      0x00000820L, 0x04000820L, 0x00040820L, 0x04040820L,
 329      0x00000822L, 0x04000822L, 0x00040822L, 0x04040822L,
 330      0x00002820L, 0x04002820L, 0x00042820L, 0x04042820L,
 331      0x00002822L, 0x04002822L, 0x00042822L, 0x04042822L,
 332      }
 333 };
 334
 335 int DES_set_key(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule)
 336 {
 337     if (DES_check_key) {
 338         return DES_set_key_checked(key, schedule);
 339     } else {
 340         DES_set_key_unchecked(key, schedule);
 341         return 0;
 342     }
 343 }
 344
 345 /*-
 346  * return 0 if key parity is odd (correct),
 347  * return -1 if key parity error,
 348  * return -2 if illegal weak key.
 349  */
 350 int DES_set_key_checked(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule)
 351 {
 352     if (!DES_check_key_parity(key))
 353         return (-1);
 354     if (DES_is_weak_key(key))
 355         return (-2);
 356     DES_set_key_unchecked(key, schedule);
 357     return 0;
 358 }
 359
 360 void DES_set_key_unchecked(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule)
 361 {
 362     static const int shifts2[16] =
 363         { 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0 };
 364     register DES_LONG c, d, t, s, t2;
 365     register const unsigned char *in;
 366     register DES_LONG *k;
 367     register int i;
 368
 369 #ifdef OPENBSD_DEV_CRYPTO
 370     memcpy(schedule->key, key, sizeof schedule->key);
 371     schedule->session = NULL;
 372 #endif
 373     k = &schedule->ks->deslong[0];
 374     in = &(*key)[0];
 375
 376     c2l(in, c);
 377     c2l(in, d);
 378
 379     /*
 380      * do PC1 in 47 simple operations :-) Thanks to John Fletcher
 381      * (john_fletcher@lccmail.ocf.llnl.gov) for the inspiration. :-)
 382      */
 383     PERM_OP(d, c, t, 4, 0x0f0f0f0fL);
 384     HPERM_OP(c, t, -2, 0xcccc0000L);
 385     HPERM_OP(d, t, -2, 0xcccc0000L);
 386     PERM_OP(d, c, t, 1, 0x55555555L);
 387     PERM_OP(c, d, t, 8, 0x00ff00ffL);
 388     PERM_OP(d, c, t, 1, 0x55555555L);
 389     d = (((d & 0x000000ffL) << 16L) | (d & 0x0000ff00L) |
 390          ((d & 0x00ff0000L) >> 16L) | ((c & 0xf0000000L) >> 4L));
 391     c &= 0x0fffffffL;
 392
 393     for (i = 0; i < ITERATIONS; i++) {
 394         if (shifts2[i]) {
 395             c = ((c >> 2L) | (c << 26L));
 396             d = ((d >> 2L) | (d << 26L));
 397         } else {
 398             c = ((c >> 1L) | (c << 27L));
 399             d = ((d >> 1L) | (d << 27L));
 400         }
 401         c &= 0x0fffffffL;
 402         d &= 0x0fffffffL;
 403         /*
 404          * could be a few less shifts but I am to lazy at this point in time
 405          * to investigate
 406          */
 407         s = des_skb[0][(c) & 0x3f] |
 408             des_skb[1][((c >> 6L) & 0x03) | ((c >> 7L) & 0x3c)] |
 409             des_skb[2][((c >> 13L) & 0x0f) | ((c >> 14L) & 0x30)] |
 410             des_skb[3][((c >> 20L) & 0x01) | ((c >> 21L) & 0x06) |
 411                        ((c >> 22L) & 0x38)];
 412         t = des_skb[4][(d) & 0x3f] |
 413             des_skb[5][((d >> 7L) & 0x03) | ((d >> 8L) & 0x3c)] |
 414             des_skb[6][(d >> 15L) & 0x3f] |
 415             des_skb[7][((d >> 21L) & 0x0f) | ((d >> 22L) & 0x30)];
 416
 417         /* table contained 0213 4657 */
 418         t2 = ((t << 16L) | (s & 0x0000ffffL)) & 0xffffffffL;
 419         *(k++) = ROTATE(t2, 30) & 0xffffffffL;
 420
 421         t2 = ((s >> 16L) | (t & 0xffff0000L));
 422         *(k++) = ROTATE(t2, 26) & 0xffffffffL;
 423     }
 424 }
 425
 426 int DES_key_sched(const_DES_cblock *key, DES_key_schedule *schedule)
 427 {
 428     return (DES_set_key(key, schedule));
 429 }
 430
 431 /*-
 432 #undef des_fixup_key_parity
 433 void des_fixup_key_parity(des_cblock *key)
 434         {
 435         des_set_odd_parity(key);
 436         }
 437 */