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     sbox[256];
  39 static uint8_t inv_sbox[256];
  40 #ifdef CONFIG_SMALL
  41 static uint32_t enc_multbl[1][256];
  42 static uint32_t dec_multbl[1][256];
  43 #else
  44 static uint32_t enc_multbl[4][256];
  45 static uint32_t dec_multbl[4][256];
  46 #endif
  47
  48 static inline void addkey(uint64_t state[2], uint64_t round_key[2]){
  49     state[0] ^= round_key[0];
  50     state[1] ^= round_key[1];
  51 }
  52
  53 #define SUBSHIFT0(s, box)         s[0]=box[s[ 0]]; s[ 4]=box[s[ 4]];          s[ 8]=box[s[ 8]]; s[12]=box[s[12]];
  54 #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];
  55 #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];
  56 #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];
  57
  58 static inline int mul(int a, int b, uint8_t alog8[256]){
  59     if(a==255) return 0;
  60     else       return alog8[a+b];
  61 }
  62
  63 #define ROT(x,s) ((x>>s)|(x<<(32-s))
  64
  65 static inline void mix(uint8_t state[4][4], uint32_t multbl[4][256]){
  66     int i;
  67     for(i=0; i<4; i++)
  68 #ifdef CONFIG_SMALL
  69         ((uint32_t *)(state))[i] =     multbl[0][state[i][0]]     ^ ROT(multbl[0][state[i][1]], 8)
  70                                   ^ROT(multbl[0][state[i][2]],16) ^ ROT(multbl[0][state[i][3]],24);
  71
  72 #else
  73         ((uint32_t *)(state))[i] = multbl[0][state[i][0]] ^ multbl[1][state[i][1]]
  74                                   ^multbl[2][state[i][2]] ^ multbl[3][state[i][3]];
  75 #endif
  76 }
  77
  78
  79 void av_aes_decrypt(AVAES *a){
  80     int t, r;
  81
  82     for(r=a->rounds-1; r>=0; r--){
  83         if(r==a->rounds-1)
  84             addkey(a->state, a->round_key[r+1]);
  85         else
  86             mix(a->state, dec_multbl);
  87         SUBSHIFT0((a->state[0]+0), inv_sbox)
  88         SUBSHIFT3((a->state[0]+1), inv_sbox)
  89         SUBSHIFT2((a->state[0]+2), inv_sbox)
  90         SUBSHIFT1((a->state[0]+3), inv_sbox)
  91         addkey(a->state, a->round_key[r]);
  92     }
  93 }
  94
  95 void av_aes_encrypt(AVAES *a){
  96     int r, t;
  97
  98     for(r=0; r<a->rounds; r++){
  99         addkey(a->state, a->round_key[r]);
 100         SUBSHIFT0((a->state[0]+0), sbox)
 101         SUBSHIFT1((a->state[0]+1), sbox)
 102         SUBSHIFT2((a->state[0]+2), sbox)
 103         SUBSHIFT3((a->state[0]+3), sbox)
 104         if(r==a->rounds-1)
 105             addkey(a->state, a->round_key[r+1]);
 106         else
 107             mix(a->state, enc_multbl); //FIXME replace log8 by const / optimze mix as this can be simplified alot
 108     }
 109 }
 110
 111 // this is based on the reference AES code by Paulo Barreto and Vincent Rijmen
 112 AVAES *av_aes_init(uint8_t *key, int key_bits) {
 113     AVAES *a;
 114     int i, j, t, rconpointer = 0;
 115     uint8_t tk[8][4];
 116     int KC= key_bits/32;
 117     int rounds= KC + 6;
 118     uint8_t  log8[256];
 119     uint8_t alog8[512];
 120
 121     if(!sbox[255]){
 122         j=1;
 123         for(i=0; i<255; i++){
 124             alog8[i]=
 125             alog8[i+255]= j;
 126             log8[j]= i;
 127             j^= j+j;
 128             if(j>255) j^= 0x11B;
 129         }
 130         log8[0]= 255;
 131         for(i=0; i<256; i++){
 132             j= i ? alog8[255-log8[i]] : 0;
 133             j ^= (j<<1) ^ (j<<2) ^ (j<<3) ^ (j<<4);
 134             j = (j ^ (j>>8) ^ 99) & 255;
 135             inv_sbox[j]= i;
 136             sbox    [i]= j;
 137 //            av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d, ", log8[i]);
 138             //FIXME multbl init
 139         }
 140     }
 141
 142     if(key_bits!=128 && key_bits!=192 && key_bits!=256)
 143         return NULL;
 144
 145     a= av_malloc(sizeof(AVAES));
 146     a->rounds= rounds;
 147
 148     memcpy(tk, key, KC*4);
 149
 150     for(t= 0; t < (rounds+1)*4; ) {
 151         for(j = 0; (j < KC) && (t < (rounds+1)*4); j++, t++)
 152             for(i = 0; i < 4; i++)
 153                 a->round_key[0][t][i] = tk[j][i];
 154
 155         for(i = 0; i < 4; i++)
 156                 tk[0][i] ^= sbox[tk[KC-1][(i+1)&3]];
 157         tk[0][0] ^= rcon[rconpointer++];
 158
 159         for(j = 1; j < KC; j++){
 160             if(KC != 8 || j != KC/2)
 161                 for(i = 0; i < 4; i++) tk[j][i] ^= tk[j-1][i];
 162             else
 163                 for(i = 0; i < 4; i++)
 164                     tk[KC/2][i] ^= sbox[tk[KC/2 - 1][i]];
 165         }
 166     }
 167     return a;
 168 }
 169
 170 #ifdef TEST
 171
 172 int main(){
 173     int i,j,k;
 174     AVAES *a= av_aes_init("PI=3.141592654..", 128);
 175
 176     for(i=0; i<10000; i++){
 177     }
 178     return 0;
 179 }
 180 #endif