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

   1 /*
   2  * copyright (c) 2007 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   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[30] = {
  32   0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80,
  33   0x1b, 0x36, 0x6c, 0xd8, 0xab, 0x4d, 0x9a, 0x2f,
  34   0x5e, 0xbc, 0x63, 0xc6, 0x97, 0x35, 0x6a, 0xd4,
  35   0xb3, 0x7d, 0xfa, 0xef, 0xc5, 0x91
  36 };
  37
  38 static uint8_t  log8[256];
  39 static uint8_t alog8[512];
  40 static uint8_t     sbox[256];
  41 static uint8_t inv_sbox[256];
  42
  43 static inline void addkey(uint32_t state[4], uint32_t round_key[4]){
  44     int i;
  45     for(i=0; i<4; i++)
  46         state[i] ^= round_key[i]; //partial memory stall? FIXME benchmark
  47 }
  48
  49 #define SUBSHIFT0(s, box)         s[0]=box[s[ 0]]; s[ 4]=box[s[ 4]];          s[ 8]=box[s[ 8]]; s[12]=box[s[12]];
  50 #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];
  51 #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];
  52 #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];
  53
  54 static inline int mul(int a, int b){
  55     if(a==255) return 0;
  56     else       return alog8[a+b];
  57 }
  58
  59 static inline void mix(uint8_t state[4][4], int c0, int c1, int c2, int c3){
  60     uint8_t tmp[4][4];
  61     int i, j;
  62
  63     for(i=0; i<16; i++)
  64         tmp[0][i]= log8[ state[0][i] ];
  65     for(j=0; j<4; j++)
  66         for(i=0; i<4; i++)
  67                 state[j][i]= mul( tmp[j][ i      ], c0 )
  68                             ^mul( tmp[j][(i+ 1)&3], c1 )
  69                             ^mul( tmp[j][(i+ 2)&3], c2 )
  70                             ^mul( tmp[j][(i+ 3)&3], c3 );
  71 }
  72
  73
  74 void av_aes_decrypt(AVAES *a){
  75     int t, r;
  76
  77     for(r=a->rounds-1; r>=0; r--){
  78         if(r==a->rounds-1)
  79             addkey(a->state, a->round_key[r+1]);
  80         else
  81             mix(a->state, log8[0xe], log8[0xb], log8[0xd], log8[9]); //FIXME replace log8 by const
  82         SUBSHIFT0((a->state[0]+0), inv_sbox)
  83         SUBSHIFT3((a->state[0]+1), inv_sbox)
  84         SUBSHIFT2((a->state[0]+2), inv_sbox)
  85         SUBSHIFT1((a->state[0]+3), inv_sbox)
  86         addkey(a->state, a->round_key[r]);
  87     }
  88 }
  89
  90 void av_aes_encrypt(AVAES *a){
  91     int r, t;
  92
  93     for(r=0; r<a->rounds; r++){
  94         addkey(a->state, a->round_key[r]);
  95         SUBSHIFT0((a->state[0]+0), sbox)
  96         SUBSHIFT1((a->state[0]+1), sbox)
  97         SUBSHIFT2((a->state[0]+2), sbox)
  98         SUBSHIFT3((a->state[0]+3), sbox)
  99         if(r==a->rounds-1)
 100             addkey(a->state, a->round_key[r+1]);
 101         else
 102             mix(a->state, log8[2], log8[3], 0, 0); //FIXME replace log8 by const / optimze mix as this can be simplified alot
 103     }
 104 }
 105
 106 // this is based on the reference AES code by Paulo Barreto and Vincent Rijmen
 107 AVAES *av_aes_init(uint8_t *key, int keyBits) {
 108     AVAES *a;
 109     int i, j, t, rconpointer = 0;
 110     uint8_t tk[8][4];
 111     int KC= keyBits/32;
 112     int ROUNDS= KC + 6;
 113
 114     if(!sbox[255]){
 115         j=1;
 116         for(i=0; i<255; i++){
 117             alog8[i]=
 118             alog8[i+255]= j;
 119             log8[j]= i;
 120             j^= j+j;
 121             if(j>255) j^= 0x11B;
 122         }
 123         log8[0]= 255;
 124         for(i=0; i<256; i++){
 125             j= i ? alog8[255-log8[i]] : 0;
 126             j ^= (j<<1) ^ (j<<2) ^ (j<<3) ^ (j<<4);
 127             j = (j ^ (j>>8) ^ 99) & 255;
 128             inv_sbox[j]= i;
 129             sbox    [i]= j;
 130 //            av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d, ", log8[i]);
 131         }
 132     }
 133
 134     if(keyBits!=128 && keyBits!=192 && keyBits!=256)
 135         return NULL;
 136
 137     a= av_malloc(sizeof(AVAES));
 138     a->rounds= ROUNDS;
 139
 140     memcpy(tk, key, KC*4);
 141
 142     for(t= 0; t < (ROUNDS+1)*4; ) {
 143         for(j = 0; (j < KC) && (t < (ROUNDS+1)*4); j++, t++)
 144             for(i = 0; i < 4; i++)
 145                 a->round_key[0][t][i] = tk[j][i];
 146
 147         for(i = 0; i < 4; i++)
 148                 tk[0][i] ^= sbox[tk[KC-1][(i+1)&3]];
 149         tk[0][0] ^= rcon[rconpointer++];
 150
 151         for(j = 1; j < KC; j++){
 152             if(KC != 8 || j != KC/2)
 153                 for(i = 0; i < 4; i++) tk[j][i] ^= tk[j-1][i];
 154             else
 155                 for(i = 0; i < 4; i++)
 156                     tk[KC/2][i] ^= sbox[tk[KC/2 - 1][i]];
 157         }
 158     }
 159     return a;
 160 }
 161
 162 #ifdef TEST
 163
 164 int main(){
 165     int i,j,k;
 166     AVAES *a= av_aes_init("PI=3.141592654..", 128);
 167
 168     for(i=0; i<10000; i++){
 169     }
 170     return 0;
 171 }
 172 #endif