git.sesse.net Git - vlc/blob - plugins/dvd/dvd_css.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * dvd_css.c: Functions for DVD authentification and unscrambling
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 1999-2001 VideoLAN
   5  * $Id: dvd_css.c,v 1.22 2001/04/08 16:57:47 sam Exp $
   6  *
   7  * Author: Stéphane Borel <stef@via.ecp.fr>
   8  *
   9  * based on:
  10  *  - css-auth by Derek Fawcus <derek@spider.com>
  11  *  - DVD CSS ioctls example program by Andrew T. Veliath <andrewtv@usa.net>
  12  *  - The Divide and conquer attack by Frank A. Stevenson <frank@funcom.com>
  13  *  - DeCSSPlus by Ethan Hawke
  14  *  - DecVOB
  15  *  see http://www.lemuria.org/DeCSS/ by Tom Vogt for more information.
  16  *
  17  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  18  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  19  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  20  * (at your option) any later version.
  21  *
  22  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  23  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  24  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  25  * GNU General Public License for more details.
  26  *
  27  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  28  * along with this program; if not, write to the Free Software
  29  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
  30  *****************************************************************************/
  31
  32 /*****************************************************************************
  33  * Preamble
  34  *****************************************************************************/
  35 #include "defs.h"
  36
  37 #include <stdio.h>
  38 #include <stdlib.h>
  39 #include <unistd.h>
  40 #include <string.h>
  41
  42 #include "common.h"
  43
  44 #include "intf_msg.h"
  45
  46 #include "dvd_css.h"
  47 #ifdef HAVE_CSS
  48 #include "dvd_csstables.h"
  49 #endif /* HAVE_CSS */
  50 #include "dvd_ioctl.h"
  51 #include "dvd_ifo.h"
  52
  53 #include "input_dvd.h"
  54
  55 /*****************************************************************************
  56  * Local prototypes
  57  *****************************************************************************/
  58 #ifdef HAVE_CSS
  59 static int  CSSGetASF    ( css_t *p_css );
  60 static void CSSCryptKey  ( int i_key_type, int i_varient,
  61                            u8 const * pi_challenge, u8* pi_key );
  62 static int  CSSCracker   ( int i_start, unsigned char * p_crypted,
  63                            unsigned char * p_decrypted,
  64                            dvd_key_t * p_sector_key, dvd_key_t * p_key );
  65 #endif /* HAVE_CSS */
  66
  67 /*****************************************************************************
  68  * CSSTest : check if the disc is encrypted or not
  69  *****************************************************************************/
  70 int CSSTest( int i_fd )
  71 {
  72     int i_ret, i_copyright;
  73
  74     i_ret = ioctl_ReadCopyright( i_fd, 0 /* i_layer */, &i_copyright );
  75
  76     if( i_ret < 0 )
  77     {
  78         /* Since it's the first ioctl we try to issue, we add a notice */
  79         intf_ErrMsg( "css error: ioctl_ReadCopyright failed, "
  80                      "make sure DVD ioctls were compiled in" );
  81
  82         return i_ret;
  83     }
  84
  85     return i_copyright;
  86 }
  87
  88 /*****************************************************************************
  89  * CSSInit : CSS Structure initialisation and DVD authentication.
  90  *****************************************************************************
  91  * It simulates the mutual authentication between logical unit and host.
  92  * Since we don't need the disc key to find the title key, we just run the
  93  * basic unavoidable commands to authenticate device and disc.
  94  *****************************************************************************/
  95 int CSSInit( css_t * p_css )
  96 {
  97 #ifdef HAVE_CSS
  98     /* structures defined in cdrom.h or dvdio.h */
  99     char p_buffer[2048 + 4 + 1];
 100     int  i_ret = -1;
 101     int  i;
 102
 103     p_css->i_agid = 0;
 104
 105     /* Test authentication success */
 106     switch( CSSGetASF( p_css ) )
 107     {
 108         case -1:
 109             return -1;
 110
 111         case 1:
 112             intf_WarnMsg( 3, "css info: already authenticated" );
 113             return 0;
 114
 115         case 0:
 116             intf_WarnMsg( 3, "css info: need to authenticate" );
 117     }
 118
 119     /* Init sequence, request AGID */
 120     for( i = 1; i < 4 ; ++i )
 121     {
 122         intf_WarnMsg( 3, "css info: requesting AGID %d", i );
 123
 124         i_ret = ioctl_LUSendAgid( p_css );
 125
 126         if( i_ret != -1 )
 127         {
 128             /* No error during ioctl: we know the device is authenticated */
 129             break;
 130         }
 131
 132         intf_ErrMsg( "css error: ioctl_LUSendAgid failed, invalidating" );
 133
 134         p_css->i_agid = 0;
 135         ioctl_InvalidateAgid( p_css );
 136     }
 137
 138     /* Unable to authenticate without AGID */
 139     if( i_ret == -1 )
 140     {
 141         intf_ErrMsg( "css error: ioctl_LUSendAgid failed, fatal" );
 142         return -1;
 143     }
 144
 145     for( i = 0 ; i < 10; ++i )
 146     {
 147         p_css->disc.pi_challenge[i] = i;
 148     }
 149
 150     /* Get challenge from host */
 151     for( i = 0 ; i < 10 ; ++i )
 152     {
 153         p_buffer[9-i] = p_css->disc.pi_challenge[i];
 154     }
 155
 156     /* Send challenge to LU */
 157     if( ioctl_HostSendChallenge( p_css, p_buffer ) < 0 )
 158     {
 159         intf_ErrMsg( "css error: ioctl_HostSendChallenge failed" );
 160         return -1;
 161     }
 162
 163     /* Get key1 from LU */
 164     if( ioctl_LUSendKey1( p_css, p_buffer ) < 0)
 165     {
 166         intf_ErrMsg( "css error: ioctl_LUSendKey1 failed" );
 167         return -1;
 168     }
 169
 170     /* Send key1 to host */
 171     for( i = 0 ; i < KEY_SIZE ; i++ )
 172     {
 173         p_css->disc.pi_key1[i] = p_buffer[4-i];
 174     }
 175
 176     for( i = 0 ; i < 32 ; ++i )
 177     {
 178         CSSCryptKey( 0, i, p_css->disc.pi_challenge,
 179                            p_css->disc.pi_key_check );
 180
 181         if( memcmp( p_css->disc.pi_key_check,
 182                     p_css->disc.pi_key1, KEY_SIZE ) == 0 )
 183         {
 184             intf_WarnMsg( 3, "css info: drive authentic, using variant %d", i);
 185             p_css->disc.i_varient = i;
 186             break;
 187         }
 188     }
 189
 190     if( i == 32 )
 191     {
 192         intf_ErrMsg( "css error: drive would not authenticate" );
 193         return -1;
 194     }
 195
 196     /* Get challenge from LU */
 197     if( ioctl_LUSendChallenge( p_css, p_buffer ) < 0 )
 198     {
 199         intf_ErrMsg( "css error: ioctl_LUSendKeyChallenge failed" );
 200         return -1;
 201     }
 202
 203     /* Send challenge to host */
 204     for( i = 0 ; i < 10 ; ++i )
 205     {
 206         p_css->disc.pi_challenge[i] = p_buffer[9-i];
 207     }
 208
 209     CSSCryptKey( 1, p_css->disc.i_varient, p_css->disc.pi_challenge,
 210                                                p_css->disc.pi_key2 );
 211
 212     /* Get key2 from host */
 213     for( i = 0 ; i < KEY_SIZE ; ++i )
 214     {
 215         p_buffer[4-i] = p_css->disc.pi_key2[i];
 216     }
 217
 218     /* Send key2 to LU */
 219     if( ioctl_HostSendKey2( p_css, p_buffer ) < 0 )
 220     {
 221         intf_ErrMsg( "css error: ioctl_HostSendKey2 failed" );
 222         return -1;
 223     }
 224
 225     intf_WarnMsg( 3, "css info: authentication established" );
 226
 227     memcpy( p_css->disc.pi_challenge, p_css->disc.pi_key1, KEY_SIZE );
 228     memcpy( p_css->disc.pi_challenge+KEY_SIZE, p_css->disc.pi_key2, KEY_SIZE );
 229     CSSCryptKey( 2, p_css->disc.i_varient, p_css->disc.pi_challenge,
 230                                                p_css->disc.pi_key_check );
 231
 232     intf_WarnMsg( 1, "css info: received Session Key" );
 233
 234     if( p_css->i_agid < 0 )
 235     {
 236         return -1;
 237     }
 238
 239     /* Test authentication success */
 240     switch( CSSGetASF( p_css ) )
 241     {
 242         case -1:
 243             return -1;
 244
 245         case 1:
 246             intf_WarnMsg( 3, "css info: already authenticated" );
 247             return 0;
 248
 249         case 0:
 250             intf_WarnMsg( 3, "css info: need to get disc key" );
 251     }
 252
 253     /* Get encrypted disc key */
 254     if( ioctl_ReadKey( p_css, p_buffer ) < 0 )
 255     {
 256         intf_ErrMsg( "css error: ioctl_ReadKey failed" );
 257         return -1;
 258     }
 259
 260     /* Unencrypt disc key using bus key */
 261     for( i = 0 ; i < 2048 ; i++ )
 262     {
 263         p_buffer[ i ] ^= p_css->disc.pi_key_check[ 4 - (i % KEY_SIZE) ];
 264     }
 265     memcpy( p_css->disc.pi_key_check, p_buffer, 2048 );
 266
 267     /* Test authentication success */
 268     switch( CSSGetASF( p_css ) )
 269     {
 270         case -1:
 271             return -1;
 272
 273         case 1:
 274             intf_WarnMsg( 3, "css info: successfully authenticated" );
 275             return 0;
 276
 277         case 0:
 278             intf_WarnMsg( 3, "css info: no way to authenticate" );
 279     }
 280
 281 #else /* HAVE_CSS */
 282     intf_ErrMsg( "css error: CSS decryption is disabled in this module" );
 283
 284 #endif /* HAVE_CSS */
 285     return -1;
 286
 287 }
 288
 289 /*****************************************************************************
 290  * CSSGetKey : get title key.
 291  *****************************************************************************
 292  * The DVD should have been opened and authenticated before.
 293  *****************************************************************************/
 294 int CSSGetKey( css_t * p_css )
 295 {
 296 #ifdef HAVE_CSS
 297     /*
 298      * Title key cracking method from Ethan Hawke,
 299      * with Frank A. Stevenson algorithm.
 300      * Does not use any player key table and ioctls.
 301      */
 302     u8          pi_buf[0x800];
 303     dvd_key_t   pi_key;
 304     title_key_t p_title_key[10];
 305     off_t       i_pos;
 306     boolean_t   b_encrypted;
 307     boolean_t   b_stop_scanning;
 308     int         i_title;
 309     int         i_bytes_read;
 310     int         i_best_plen;
 311     int         i_best_p;
 312     int         i_registered_keys;
 313     int         i_total_keys_found;
 314     int         i_highest;
 315     int         i,j,k;
 316
 317     memset( p_title_key, 0, 10 );
 318     memset( &pi_key, 0, 10 );
 319     b_encrypted = 0;
 320     b_stop_scanning = 0;
 321     i_registered_keys = 0 ;
 322     i_total_keys_found = 0 ;
 323     i_highest = 0;
 324
 325     /* Position of the title on the disc */
 326     i_title = p_css->i_title;
 327     i_pos = p_css->i_title_pos;
 328
 329 //fprintf( stderr, "CSS %d start pos: %lld\n", i_title, i_pos );
 330
 331     do {
 332     i_pos = lseek( p_css->i_fd, i_pos, SEEK_SET );
 333     i_bytes_read = read( p_css->i_fd, pi_buf, 0x800 );
 334
 335     /* PES_scrambling_control */
 336     if( pi_buf[0x14] & 0x30 )
 337     {
 338         b_encrypted = 1;
 339         i_best_plen = 0;
 340         i_best_p = 0;
 341
 342         for( i = 2 ; i < 0x30 ; i++ )
 343         {
 344             for( j = i ; ( j < 0x80 ) &&
 345                    ( pi_buf[0x7F - (j%i)] == pi_buf[0x7F-j] ) ; j++ );
 346             {
 347                 if( ( j > i_best_plen ) && ( j > i ) )
 348                 {
 349                     i_best_plen = j;
 350                     i_best_p = i;
 351                 }
 352             }
 353         }
 354
 355         if( ( i_best_plen > 20 ) && ( i_best_plen / i_best_p >= 2) )
 356         {
 357             i = CSSCracker( 0,  &pi_buf[0x80],
 358                     &pi_buf[0x80 - ( i_best_plen / i_best_p) *i_best_p],
 359                     (dvd_key_t*)&pi_buf[0x54],
 360                     &pi_key );
 361             while( i>=0 )
 362             {
 363                 k = 0;
 364                 for( j=0 ; j<i_registered_keys ; j++ )
 365                 {
 366                     if( memcmp( &(p_title_key[j].pi_key),
 367                                 &pi_key, sizeof(dvd_key_t) ) == 0 )
 368                     {
 369                         p_title_key[j].i_occ++;
 370                         i_total_keys_found++;
 371                         k = 1;
 372                     }
 373                 }
 374
 375                 if( k == 0 )
 376                 {
 377                     memcpy( &(p_title_key[i_registered_keys].pi_key),
 378                                             &pi_key, sizeof(dvd_key_t) );
 379                     p_title_key[i_registered_keys++].i_occ = 1;
 380                     i_total_keys_found++;
 381                 }
 382                 i = CSSCracker( i, &pi_buf[0x80],
 383                     &pi_buf[0x80 - ( i_best_plen / i_best_p) *i_best_p],
 384                     (dvd_key_t*)&pi_buf[0x54], &pi_key);
 385             }
 386
 387             /* Stop search if we find one occurence of the key
 388              * I have never found a DVD for which it is not enough
 389              * but we should take care of that */
 390             if( i_registered_keys == 1 && p_title_key[0].i_occ >= 1 )
 391             {
 392                 b_stop_scanning = 1;
 393             }
 394         }
 395     }
 396
 397     i_pos += i_bytes_read;
 398     } while( i_bytes_read == 0x800 && !b_stop_scanning);
 399
 400     if( b_stop_scanning)
 401     {
 402         intf_WarnMsg( 1,
 403             "css info: found enough occurencies of the same key." );
 404     }
 405
 406     if( !b_encrypted )
 407     {
 408         intf_WarnMsg( 3, "css warning: this file was _NOT_ encrypted!" );
 409         return(0);
 410     }
 411
 412     if( b_encrypted && i_registered_keys == 0 )
 413     {
 414         intf_ErrMsg( "css error: unable to determine keys from file" );
 415         return(1);
 416     }
 417
 418     for( i = 0 ; i < i_registered_keys - 1 ; i++ )
 419     {
 420         for( j = i + 1 ; j < i_registered_keys ; j++ )
 421         {
 422             if( p_title_key[j].i_occ > p_title_key[i].i_occ )
 423             {
 424                 memcpy( &pi_key, &(p_title_key[j].pi_key), sizeof(dvd_key_t) );
 425                 k = p_title_key[j].i_occ;
 426
 427                 memcpy( &(p_title_key[j].pi_key),
 428                         &(p_title_key[i].pi_key), sizeof(dvd_key_t) );
 429                 p_title_key[j].i_occ = p_title_key[i].i_occ;
 430
 431                 memcpy( &(p_title_key[i].pi_key),&pi_key, sizeof(dvd_key_t) );
 432                 p_title_key[i].i_occ = k;
 433             }
 434         }
 435     }
 436
 437 #ifdef STATS
 438     intf_WarnMsg( 1, "css info: key(s) & key probability" );
 439     intf_WarnMsg( 1, "----------------------------------" );
 440 #endif
 441     for( i=0 ; i<i_registered_keys ; i++ )
 442     {
 443 #ifdef STATS
 444         intf_WarnMsg( 1, "%d) %02X %02X %02X %02X %02X - %3.2f%%", i,
 445                       p_title_key[i].pi_key[0], p_title_key[i].pi_key[1],
 446                       p_title_key[i].pi_key[2], p_title_key[i].pi_key[3],
 447                       p_title_key[i].pi_key[4],
 448                       p_title_key[i].i_occ * 100.0 / i_total_keys_found );
 449 #endif
 450         if( p_title_key[i_highest].i_occ * 100.0 / i_total_keys_found
 451                            <= p_title_key[i].i_occ*100.0 / i_total_keys_found )
 452         {
 453             i_highest = i;
 454         }
 455     }
 456
 457
 458     /* The "find the key with the highest probability" code
 459      * is untested, as I haven't been able to find a VOB that
 460      * produces multiple keys (RT)
 461      */
 462     intf_WarnMsg( 3, "css info: title %d, key %02X %02X %02X %02X %02X",
 463                   i_title, p_title_key[i_highest].pi_key[0],
 464                            p_title_key[i_highest].pi_key[1],
 465                            p_title_key[i_highest].pi_key[2],
 466                            p_title_key[i_highest].pi_key[3],
 467                            p_title_key[i_highest].pi_key[4] );
 468
 469     memcpy( p_css->pi_title_key,
 470             p_title_key[i_highest].pi_key, KEY_SIZE );
 471
 472     return 0;
 473
 474 #else /* HAVE_CSS */
 475     return 1;
 476
 477 #endif /* HAVE_CSS */
 478 }
 479
 480 /*****************************************************************************
 481  * CSSDescrambleSector
 482  *****************************************************************************
 483  * sec : sector to descramble
 484  * key : title key for this sector
 485  *****************************************************************************/
 486 int CSSDescrambleSector( dvd_key_t pi_key, u8* pi_sec )
 487 {
 488 #ifdef HAVE_CSS
 489     unsigned int    i_t1, i_t2, i_t3, i_t4, i_t5, i_t6;
 490     u8*             pi_end = pi_sec + 0x800;
 491
 492     /* PES_scrambling_control */
 493     if( pi_sec[0x14] & 0x30)
 494     {
 495         i_t1 = ((pi_key)[0] ^ pi_sec[0x54]) | 0x100;
 496         i_t2 = (pi_key)[1] ^ pi_sec[0x55];
 497         i_t3 = (((pi_key)[2]) | ((pi_key)[3] << 8) |
 498                ((pi_key)[4] << 16)) ^ ((pi_sec[0x56]) |
 499                (pi_sec[0x57] << 8) | (pi_sec[0x58] << 16));
 500         i_t4 = i_t3 & 7;
 501         i_t3 = i_t3 * 2 + 8 - i_t4;
 502         pi_sec += 0x80;
 503         i_t5 = 0;
 504
 505         while( pi_sec != pi_end )
 506         {
 507             i_t4 = pi_css_tab2[i_t2] ^ pi_css_tab3[i_t1];
 508             i_t2 = i_t1>>1;
 509             i_t1 = ( ( i_t1 & 1 ) << 8 ) ^ i_t4;
 510             i_t4 = pi_css_tab5[i_t4];
 511             i_t6 = ((((((( i_t3 >> 3 ) ^ i_t3 ) >> 1 ) ^
 512                                          i_t3 ) >> 8 ) ^ i_t3 ) >> 5) & 0xff;
 513             i_t3 = (i_t3 << 8 ) | i_t6;
 514             i_t6 = pi_css_tab4[i_t6];
 515             i_t5 += i_t6 + i_t4;
 516             *pi_sec = pi_css_tab1[*pi_sec] ^( i_t5 & 0xff );
 517             pi_sec++;
 518             i_t5 >>= 8;
 519         }
 520     }
 521
 522     return 0;
 523
 524 #else /* HAVE_CSS */
 525     return 1;
 526
 527 #endif /* HAVE_CSS */
 528 }
 529
 530 #ifdef HAVE_CSS
 531
 532 /* Following functions are local */
 533
 534 /*****************************************************************************
 535  * CSSGetASF : Get Authentification success flag
 536  *****************************************************************************
 537  * Returns :
 538  *  -1 on ioctl error,
 539  *  0 if the device needs to be authenticated,
 540  *  1 either.
 541  *****************************************************************************/
 542 static int CSSGetASF( css_t *p_css )
 543 {
 544     int i_oldagid = p_css->i_agid, i_asf = 0;
 545
 546     for( p_css->i_agid = 0 ; p_css->i_agid < 4 ; p_css->i_agid++ )
 547     {
 548         if( ioctl_LUSendASF( p_css, &i_asf ) == 0 )
 549         {
 550             intf_WarnMsg( 3, "css info: %sauthenticated", i_asf ? "":"not " );
 551
 552             p_css->i_agid = i_oldagid;
 553             return i_asf;
 554         }
 555     }
 556
 557     /* The ioctl process has failed */
 558     intf_ErrMsg( "css error: GetASF fatal error" );
 559
 560     p_css->i_agid = i_oldagid;
 561     return -1;
 562 }
 563
 564 /*****************************************************************************
 565  * CSSCryptKey : shuffles bits and unencrypt keys.
 566  *****************************************************************************
 567  * Used during authentication and disc key negociation in CSSInit.
 568  * i_key_type : 0->key1, 1->key2, 2->buskey.
 569  * i_varient : between 0 and 31.
 570  *****************************************************************************/
 571 static void CSSCryptKey( int i_key_type, int i_varient,
 572                          u8 const * pi_challenge, u8* pi_key )
 573 {
 574     /* Permutation table for challenge */
 575     u8      ppi_perm_challenge[3][10] =
 576             { { 1, 3, 0, 7, 5, 2, 9, 6, 4, 8 },
 577               { 6, 1, 9, 3, 8, 5, 7, 4, 0, 2 },
 578               { 4, 0, 3, 5, 7, 2, 8, 6, 1, 9 } };
 579
 580     /* Permutation table for varient table for key2 and buskey */
 581     u8      ppi_perm_varient[2][32] =
 582             { { 0x0a, 0x08, 0x0e, 0x0c, 0x0b, 0x09, 0x0f, 0x0d,
 583                 0x1a, 0x18, 0x1e, 0x1c, 0x1b, 0x19, 0x1f, 0x1d,
 584                 0x02, 0x00, 0x06, 0x04, 0x03, 0x01, 0x07, 0x05,
 585                 0x12, 0x10, 0x16, 0x14, 0x13, 0x11, 0x17, 0x15 },
 586               { 0x12, 0x1a, 0x16, 0x1e, 0x02, 0x0a, 0x06, 0x0e,
 587                 0x10, 0x18, 0x14, 0x1c, 0x00, 0x08, 0x04, 0x0c,
 588                 0x13, 0x1b, 0x17, 0x1f, 0x03, 0x0b, 0x07, 0x0f,
 589                 0x11, 0x19, 0x15, 0x1d, 0x01, 0x09, 0x05, 0x0d } };
 590
 591     u8      pi_varients[32] =
 592             {   0xB7, 0x74, 0x85, 0xD0, 0xCC, 0xDB, 0xCA, 0x73,
 593                 0x03, 0xFE, 0x31, 0x03, 0x52, 0xE0, 0xB7, 0x42,
 594                 0x63, 0x16, 0xF2, 0x2A, 0x79, 0x52, 0xFF, 0x1B,
 595                 0x7A, 0x11, 0xCA, 0x1A, 0x9B, 0x40, 0xAD, 0x01 };
 596
 597     /* The "secret" key */
 598     u8      pi_secret[5] = { 0x55, 0xD6, 0xC4, 0xC5, 0x28 };
 599
 600     u8      pi_bits[30];
 601     u8      pi_scratch[10];
 602     u8      pi_tmp1[5];
 603     u8      pi_tmp2[5];
 604     u8      i_lfsr0_o;  /* 1 bit used */
 605     u8      i_lfsr1_o;  /* 1 bit used */
 606     u32     i_lfsr0;
 607     u32     i_lfsr1;
 608     u8      i_css_varient;
 609     u8      i_cse;
 610     u8      i_index;
 611     u8      i_combined;
 612     u8      i_carry;
 613     u8      i_val = 0;
 614     int     i_term = 0;
 615     int     i_bit;
 616     int     i;
 617
 618     for (i = 9; i >= 0; --i)
 619         pi_scratch[i] = pi_challenge[ppi_perm_challenge[i_key_type][i]];
 620
 621     i_css_varient = ( i_key_type == 0 ) ? i_varient :
 622                     ppi_perm_varient[i_key_type-1][i_varient];
 623
 624     /*
 625      * This encryption engine implements one of 32 variations
 626      * one the same theme depending upon the choice in the
 627      * varient parameter (0 - 31).
 628      *
 629      * The algorithm itself manipulates a 40 bit input into
 630      * a 40 bit output.
 631      * The parameter 'input' is 80 bits.  It consists of
 632      * the 40 bit input value that is to be encrypted followed
 633      * by a 40 bit seed value for the pseudo random number
 634      * generators.
 635      */
 636
 637     /* Feed the secret into the input values such that
 638      * we alter the seed to the LFSR's used above,  then
 639      * generate the bits to play with.
 640      */
 641     for( i = 5 ; --i >= 0 ; )
 642     {
 643         pi_tmp1[i] = pi_scratch[5 + i] ^ pi_secret[i] ^ pi_crypt_tab2[i];
 644     }
 645
 646     /*
 647      * We use two LFSR's (seeded from some of the input data bytes) to
 648      * generate two streams of pseudo-random bits.  These two bit streams
 649      * are then combined by simply adding with carry to generate a final
 650      * sequence of pseudo-random bits which is stored in the buffer that
 651      * 'output' points to the end of - len is the size of this buffer.
 652      *
 653      * The first LFSR is of degree 25,  and has a polynomial of:
 654      * x^13 + x^5 + x^4 + x^1 + 1
 655      *
 656      * The second LSFR is of degree 17,  and has a (primitive) polynomial of:
 657      * x^15 + x^1 + 1
 658      *
 659      * I don't know if these polynomials are primitive modulo 2,  and thus
 660      * represent maximal-period LFSR's.
 661      *
 662      *
 663      * Note that we take the output of each LFSR from the new shifted in
 664      * bit,  not the old shifted out bit.  Thus for ease of use the LFSR's
 665      * are implemented in bit reversed order.
 666      *
 667      */
 668
 669     /* In order to ensure that the LFSR works we need to ensure that the
 670      * initial values are non-zero.  Thus when we initialise them from
 671      * the seed,  we ensure that a bit is set.
 672      */
 673     i_lfsr0 = ( pi_tmp1[0] << 17 ) | ( pi_tmp1[1] << 9 ) |
 674               (( pi_tmp1[2] & ~7 ) << 1 ) | 8 | ( pi_tmp1[2] & 7 );
 675     i_lfsr1 = ( pi_tmp1[3] << 9 ) | 0x100 | pi_tmp1[4];
 676
 677     i_index = sizeof(pi_bits);
 678     i_carry = 0;
 679
 680     do
 681     {
 682         for( i_bit = 0, i_val = 0 ; i_bit < 8 ; ++i_bit )
 683         {
 684
 685             i_lfsr0_o = ( ( i_lfsr0 >> 24 ) ^ ( i_lfsr0 >> 21 ) ^
 686                         ( i_lfsr0 >> 20 ) ^ ( i_lfsr0 >> 12 ) ) & 1;
 687             i_lfsr0 = ( i_lfsr0 << 1 ) | i_lfsr0_o;
 688
 689             i_lfsr1_o = ( ( i_lfsr1 >> 16 ) ^ ( i_lfsr1 >> 2 ) ) & 1;
 690             i_lfsr1 = ( i_lfsr1 << 1 ) | i_lfsr1_o;
 691
 692             i_combined = !i_lfsr1_o + i_carry + !i_lfsr0_o;
 693             /* taking bit 1 */
 694             i_carry = ( i_combined >> 1 ) & 1;
 695             i_val |= ( i_combined & 1 ) << i_bit;
 696         }
 697
 698         pi_bits[--i_index] = i_val;
 699     } while( i_index > 0 );
 700
 701     /* This term is used throughout the following to
 702      * select one of 32 different variations on the
 703      * algorithm.
 704      */
 705     i_cse = pi_varients[i_css_varient] ^ pi_crypt_tab2[i_css_varient];
 706
 707     /* Now the actual blocks doing the encryption.  Each
 708      * of these works on 40 bits at a time and are quite
 709      * similar.
 710      */
 711     i_index = 0;
 712     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_scratch[i] )
 713     {
 714         i_index = pi_bits[25 + i] ^ pi_scratch[i];
 715         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 716
 717         pi_tmp1[i] = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 718     }
 719     pi_tmp1[4] ^= pi_tmp1[0];
 720
 721     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp1[i] )
 722     {
 723         i_index = pi_bits[20 + i] ^ pi_tmp1[i];
 724         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 725
 726         pi_tmp2[i] = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 727     }
 728     pi_tmp2[4] ^= pi_tmp2[0];
 729
 730     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp2[i] )
 731     {
 732         i_index = pi_bits[15 + i] ^ pi_tmp2[i];
 733         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 734         i_index = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 735
 736         pi_tmp1[i] = pi_crypt_tab0[i_index] ^ pi_crypt_tab2[i_index];
 737     }
 738     pi_tmp1[4] ^= pi_tmp1[0];
 739
 740     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp1[i] )
 741     {
 742         i_index = pi_bits[10 + i] ^ pi_tmp1[i];
 743         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 744
 745         i_index = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 746
 747         pi_tmp2[i] = pi_crypt_tab0[i_index] ^ pi_crypt_tab2[i_index];
 748     }
 749     pi_tmp2[4] ^= pi_tmp2[0];
 750
 751     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp2[i] )
 752     {
 753         i_index = pi_bits[5 + i] ^ pi_tmp2[i];
 754         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 755
 756         pi_tmp1[i] = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 757     }
 758     pi_tmp1[4] ^= pi_tmp1[0];
 759
 760     for(i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp1[i] )
 761     {
 762         i_index = pi_bits[i] ^ pi_tmp1[i];
 763         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 764
 765         pi_key[i] = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 766     }
 767
 768     return;
 769 }
 770
 771 /*****************************************************************************
 772  * CSSCracker : title key decryption by cracking
 773  *****************************************************************************
 774  * This function is called by CSSGetKeys to find a key
 775  *****************************************************************************/
 776 static int CSSCracker( int i_start,
 777                        unsigned char * p_crypted,
 778                        unsigned char * p_decrypted,
 779                        dvd_key_t * p_sector_key,
 780                        dvd_key_t * p_key )
 781 {
 782     unsigned char pi_buffer[10];
 783     unsigned int i_t1, i_t2, i_t3, i_t4, i_t5, i_t6;
 784     unsigned int i_try;
 785     unsigned int i_candidate;
 786     unsigned int i, j;
 787     int i_exit = -1;
 788
 789
 790     for( i = 0 ; i < 10 ; i++ )
 791     {
 792         pi_buffer[i] = pi_css_tab1[p_crypted[i]] ^ p_decrypted[i];
 793     }
 794
 795     for( i_try = i_start ; i_try < 0x10000 ; i_try++ )
 796     {
 797         i_t1 = i_try >> 8 | 0x100;
 798         i_t2 = i_try & 0xff;
 799         i_t3 = 0;               /* not needed */
 800         i_t5 = 0;
 801
 802         /* iterate cipher 4 times to reconstruct LFSR2 */
 803         for( i = 0 ; i < 4 ; i++ )
 804         {
 805             /* advance LFSR1 normaly */
 806             i_t4 = pi_css_tab2[i_t2] ^ pi_css_tab3[i_t1];
 807             i_t2 = i_t1 >> 1;
 808             i_t1 = ( ( i_t1 & 1 ) << 8 ) ^ i_t4;
 809             i_t4 = pi_css_tab5[i_t4];
 810             /* deduce i_t6 & i_t5 */
 811             i_t6 = pi_buffer[i];
 812             if( i_t5 )
 813             {
 814                 i_t6 = ( i_t6 + 0xff ) & 0x0ff;
 815             }
 816             if( i_t6 < i_t4 )
 817             {
 818                 i_t6 += 0x100;
 819             }
 820             i_t6 -= i_t4;
 821             i_t5 += i_t6 + i_t4;
 822             i_t6 = pi_css_tab4[ i_t6 ];
 823             /* feed / advance i_t3 / i_t5 */
 824             i_t3 = ( i_t3 << 8 ) | i_t6;
 825             i_t5 >>= 8;
 826         }
 827
 828         i_candidate = i_t3;
 829
 830         /* iterate 6 more times to validate candidate key */
 831         for( ; i < 10 ; i++ )
 832         {
 833             i_t4 = pi_css_tab2[i_t2] ^ pi_css_tab3[i_t1];
 834             i_t2 = i_t1 >> 1;
 835             i_t1 = ( ( i_t1 & 1 ) << 8 ) ^ i_t4;
 836             i_t4 = pi_css_tab5[i_t4];
 837             i_t6 = ((((((( i_t3 >> 3 ) ^ i_t3 ) >> 1 ) ^
 838                                          i_t3 ) >> 8 ) ^ i_t3 ) >> 5 ) & 0xff;
 839             i_t3 = ( i_t3 << 8 ) | i_t6;
 840             i_t6 = pi_css_tab4[i_t6];
 841             i_t5 += i_t6 + i_t4;
 842             if( ( i_t5 & 0xff ) != pi_buffer[i] )
 843             {
 844                 break;
 845             }
 846
 847             i_t5 >>= 8;
 848         }
 849
 850         if( i == 10 )
 851         {
 852             /* Do 4 backwards steps of iterating t3 to deduce initial state */
 853             i_t3 = i_candidate;
 854             for( i = 0 ; i < 4 ; i++ )
 855             {
 856                 i_t1 = i_t3 & 0xff;
 857                 i_t3 = ( i_t3 >> 8 );
 858                 /* easy to code, and fast enough bruteforce
 859                  * search for byte shifted in */
 860                 for( j = 0 ; j < 256 ; j++ )
 861                 {
 862                     i_t3 = ( i_t3 & 0x1ffff) | ( j << 17 );
 863                     i_t6 = ((((((( i_t3 >> 3 ) ^ i_t3 ) >> 1 ) ^
 864                                    i_t3 ) >> 8 ) ^ i_t3 ) >> 5 ) & 0xff;
 865                     if( i_t6 == i_t1 )
 866                     {
 867                         break;
 868                     }
 869                 }
 870             }
 871
 872             i_t4 = ( i_t3 >> 1 ) - 4;
 873             for( i_t5 = 0 ; i_t5 < 8; i_t5++ )
 874             {
 875                 if( ( ( i_t4 + i_t5 ) * 2 + 8 - ( (i_t4 + i_t5 ) & 7 ) )
 876                                                                       == i_t3 )
 877                 {
 878                     (*p_key)[0] = i_try>>8;
 879                     (*p_key)[1] = i_try & 0xFF;
 880                     (*p_key)[2] = ( ( i_t4 + i_t5 ) >> 0) & 0xFF;
 881                     (*p_key)[3] = ( ( i_t4 + i_t5 ) >> 8) & 0xFF;
 882                     (*p_key)[4] = ( ( i_t4 + i_t5 ) >> 16) & 0xFF;
 883                     i_exit = i_try + 1;
 884                 }
 885             }
 886         }
 887     }
 888
 889     if( i_exit >= 0 )
 890     {
 891         (*p_key)[0] ^= (*p_sector_key)[0];
 892         (*p_key)[1] ^= (*p_sector_key)[1];
 893         (*p_key)[2] ^= (*p_sector_key)[2];
 894         (*p_key)[3] ^= (*p_sector_key)[3];
 895         (*p_key)[4] ^= (*p_sector_key)[4];
 896     }
 897
 898     return i_exit;
 899 }
 900
 901 #endif /* HAVE_CSS */
 902