git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavutil/aes.c

   1 /*
   2  * copyright (c) 2007 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at> and Reimar Döffinger
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "common.h"
  22 #include "log.h"
  23 #include "aes.h"
  24
  25 typedef struct AVAES{
  26     uint8_t state[4][4];
  27     uint8_t round_key[15][4][4];
  28     int rounds;
  29 }AVAES;
  30
  31 static const uint8_t rcon[11] = {
  32   0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36, 0x6c
  33 };
  34
  35 static uint8_t     sbox[256];
  36 static uint8_t inv_sbox[256];
  37 #ifdef CONFIG_SMALL
  38 static uint32_t enc_multbl[1][256];
  39 static uint32_t dec_multbl[1][256];
  40 #else
  41 static uint32_t enc_multbl[4][256];
  42 static uint32_t dec_multbl[4][256];
  43 #endif
  44
  45 static inline void addkey(uint64_t state[2], uint64_t round_key[2]){
  46     state[0] ^= round_key[0];
  47     state[1] ^= round_key[1];
  48 }
  49
  50 #define SUBSHIFT0(s, box)         s[0]=box[s[ 0]]; s[ 4]=box[s[ 4]];          s[ 8]=box[s[ 8]]; s[12]=box[s[12]];
  51 #define SUBSHIFT1(s, box) t=s[0]; s[0]=box[s[ 4]]; s[ 4]=box[s[ 8]];          s[ 8]=box[s[12]]; s[12]=box[t];
  52 #define SUBSHIFT2(s, box) t=s[0]; s[0]=box[s[ 8]]; s[ 8]=box[    t]; t=s[ 4]; s[ 4]=box[s[12]]; s[12]=box[t];
  53 #define SUBSHIFT3(s, box) t=s[0]; s[0]=box[s[12]]; s[12]=box[s[ 8]];          s[ 8]=box[s[ 4]]; s[ 4]=box[t];
  54
  55 static inline int mul(int a, int b, uint8_t alog8[256]){
  56     if(a==255) return 0;
  57     else       return alog8[a+b];
  58 }
  59
  60 #define ROT(x,s) ((x>>s)|(x<<(32-s))
  61
  62 static inline void mix(uint8_t state[4][4], uint32_t multbl[4][256]){
  63     int i;
  64     for(i=0; i<4; i++)
  65 #ifdef CONFIG_SMALL
  66         ((uint32_t *)(state))[i] =     multbl[0][state[i][0]]     ^ ROT(multbl[0][state[i][1]], 8)
  67                                   ^ROT(multbl[0][state[i][2]],16) ^ ROT(multbl[0][state[i][3]],24);
  68
  69 #else
  70         ((uint32_t *)(state))[i] = multbl[0][state[i][0]] ^ multbl[1][state[i][1]]
  71                                   ^multbl[2][state[i][2]] ^ multbl[3][state[i][3]];
  72 #endif
  73 }
  74
  75
  76 void av_aes_decrypt(AVAES *a){
  77     int t, r;
  78
  79     for(r=a->rounds-1; r>=0; r--){
  80         if(r==a->rounds-1)
  81             addkey(a->state, a->round_key[r+1]);
  82         else
  83             mix(a->state, dec_multbl);
  84         SUBSHIFT0((a->state[0]+0), inv_sbox)
  85         SUBSHIFT3((a->state[0]+1), inv_sbox)
  86         SUBSHIFT2((a->state[0]+2), inv_sbox)
  87         SUBSHIFT1((a->state[0]+3), inv_sbox)
  88         addkey(a->state, a->round_key[r]);
  89     }
  90 }
  91
  92 void av_aes_encrypt(AVAES *a){
  93     int r, t;
  94
  95     for(r=0; r<a->rounds; r++){
  96         addkey(a->state, a->round_key[r]);
  97         SUBSHIFT0((a->state[0]+0), sbox)
  98         SUBSHIFT1((a->state[0]+1), sbox)
  99         SUBSHIFT2((a->state[0]+2), sbox)
 100         SUBSHIFT3((a->state[0]+3), sbox)
 101         if(r==a->rounds-1)
 102             addkey(a->state, a->round_key[r+1]);
 103         else
 104             mix(a->state, enc_multbl); //FIXME replace log8 by const / optimze mix as this can be simplified alot
 105     }
 106 }
 107
 108 // this is based on the reference AES code by Paulo Barreto and Vincent Rijmen
 109 AVAES *av_aes_init(uint8_t *key, int key_bits) {
 110     AVAES *a;
 111     int i, j, t, rconpointer = 0;
 112     uint8_t tk[8][4];
 113     int KC= key_bits/32;
 114     int rounds= KC + 6;
 115     uint8_t  log8[256];
 116     uint8_t alog8[512];
 117
 118     if(!sbox[255]){
 119         j=1;
 120         for(i=0; i<255; i++){
 121             alog8[i]=
 122             alog8[i+255]= j;
 123             log8[j]= i;
 124             j^= j+j;
 125             if(j>255) j^= 0x11B;
 126         }
 127         log8[0]= 255;
 128         for(i=0; i<256; i++){
 129             j= i ? alog8[255-log8[i]] : 0;
 130             j ^= (j<<1) ^ (j<<2) ^ (j<<3) ^ (j<<4);
 131             j = (j ^ (j>>8) ^ 99) & 255;
 132             inv_sbox[j]= i;
 133             sbox    [i]= j;
 134 //            av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d, ", log8[i]);
 135             //FIXME multbl init
 136         }
 137     }
 138
 139     if(key_bits!=128 && key_bits!=192 && key_bits!=256)
 140         return NULL;
 141
 142     a= av_malloc(sizeof(AVAES));
 143     a->rounds= rounds;
 144
 145     memcpy(tk, key, KC*4);
 146
 147     for(t= 0; t < (rounds+1)*4; ) {
 148         for(j = 0; (j < KC) && (t < (rounds+1)*4); j++, t++)
 149             for(i = 0; i < 4; i++)
 150                 a->round_key[0][t][i] = tk[j][i];
 151
 152         for(i = 0; i < 4; i++)
 153                 tk[0][i] ^= sbox[tk[KC-1][(i+1)&3]];
 154         tk[0][0] ^= rcon[rconpointer++];
 155
 156         for(j = 1; j < KC; j++){
 157             if(KC != 8 || j != KC/2)
 158                 for(i = 0; i < 4; i++) tk[j][i] ^= tk[j-1][i];
 159             else
 160                 for(i = 0; i < 4; i++)
 161                     tk[KC/2][i] ^= sbox[tk[KC/2 - 1][i]];
 162         }
 163     }
 164     return a;
 165 }
 166
 167 #ifdef TEST
 168
 169 int main(){
 170     int i,j,k;
 171     AVAES *a= av_aes_init("PI=3.141592654..", 128);
 172
 173     for(i=0; i<10000; i++){
 174     }
 175     return 0;
 176 }
 177 #endif