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

   1 /*
   2  * A 32-bit implementation of the XTEA algorithm
   3  * Copyright (c) 2012 Samuel Pitoiset
   4  *
   5  * loosely based on the implementation of David Wheeler and Roger Needham
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * @brief XTEA 32-bit implementation
  27  * @author Samuel Pitoiset
  28  * @ingroup lavu_xtea
  29  */
  30
  31 #include "avutil.h"
  32 #include "common.h"
  33 #include "intreadwrite.h"
  34 #include "mem.h"
  35 #include "xtea.h"
  36
  37 AVXTEA *av_xtea_alloc(void)
  38 {
  39     return av_mallocz(sizeof(struct AVXTEA));
  40 }
  41
  42 void av_xtea_init(AVXTEA *ctx, const uint8_t key[16])
  43 {
  44     int i;
  45
  46     for (i = 0; i < 4; i++)
  47         ctx->key[i] = AV_RB32(key + (i << 2));
  48 }
  49
  50 static void xtea_crypt_ecb(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
  51                            int decrypt, uint8_t *iv)
  52 {
  53     uint32_t v0, v1;
  54 #if !CONFIG_SMALL
  55     uint32_t k0 = ctx->key[0];
  56     uint32_t k1 = ctx->key[1];
  57     uint32_t k2 = ctx->key[2];
  58     uint32_t k3 = ctx->key[3];
  59 #endif
  60
  61     v0 = AV_RB32(src);
  62     v1 = AV_RB32(src + 4);
  63
  64     if (decrypt) {
  65 #if CONFIG_SMALL
  66         int i;
  67         uint32_t delta = 0x9E3779B9U, sum = delta * 32;
  68
  69         for (i = 0; i < 32; i++) {
  70             v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
  71             sum -= delta;
  72             v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
  73         }
  74 #else
  75 #define DSTEP(SUM, K0, K1) \
  76             v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (SUM + K0); \
  77             v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (SUM - 0x9E3779B9U + K1)
  78
  79         DSTEP(0xC6EF3720U, k2, k3);
  80         DSTEP(0x28B7BD67U, k3, k2);
  81         DSTEP(0x8A8043AEU, k0, k1);
  82         DSTEP(0xEC48C9F5U, k1, k0);
  83         DSTEP(0x4E11503CU, k2, k3);
  84         DSTEP(0xAFD9D683U, k2, k2);
  85         DSTEP(0x11A25CCAU, k3, k1);
  86         DSTEP(0x736AE311U, k0, k0);
  87         DSTEP(0xD5336958U, k1, k3);
  88         DSTEP(0x36FBEF9FU, k1, k2);
  89         DSTEP(0x98C475E6U, k2, k1);
  90         DSTEP(0xFA8CFC2DU, k3, k0);
  91         DSTEP(0x5C558274U, k0, k3);
  92         DSTEP(0xBE1E08BBU, k1, k2);
  93         DSTEP(0x1FE68F02U, k1, k1);
  94         DSTEP(0x81AF1549U, k2, k0);
  95         DSTEP(0xE3779B90U, k3, k3);
  96         DSTEP(0x454021D7U, k0, k2);
  97         DSTEP(0xA708A81EU, k1, k1);
  98         DSTEP(0x08D12E65U, k1, k0);
  99         DSTEP(0x6A99B4ACU, k2, k3);
 100         DSTEP(0xCC623AF3U, k3, k2);
 101         DSTEP(0x2E2AC13AU, k0, k1);
 102         DSTEP(0x8FF34781U, k0, k0);
 103         DSTEP(0xF1BBCDC8U, k1, k3);
 104         DSTEP(0x5384540FU, k2, k2);
 105         DSTEP(0xB54CDA56U, k3, k1);
 106         DSTEP(0x1715609DU, k0, k0);
 107         DSTEP(0x78DDE6E4U, k0, k3);
 108         DSTEP(0xDAA66D2BU, k1, k2);
 109         DSTEP(0x3C6EF372U, k2, k1);
 110         DSTEP(0x9E3779B9U, k3, k0);
 111 #endif
 112         if (iv) {
 113             v0 ^= AV_RB32(iv);
 114             v1 ^= AV_RB32(iv + 4);
 115             memcpy(iv, src, 8);
 116         }
 117     } else {
 118 #if CONFIG_SMALL
 119         int i;
 120         uint32_t sum = 0, delta = 0x9E3779B9U;
 121
 122         for (i = 0; i < 32; i++) {
 123             v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
 124             sum += delta;
 125             v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
 126         }
 127 #else
 128 #define ESTEP(SUM, K0, K1) \
 129             v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (SUM + K0);\
 130             v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (SUM + 0x9E3779B9U + K1)
 131         ESTEP(0x00000000U, k0, k3);
 132         ESTEP(0x9E3779B9U, k1, k2);
 133         ESTEP(0x3C6EF372U, k2, k1);
 134         ESTEP(0xDAA66D2BU, k3, k0);
 135         ESTEP(0x78DDE6E4U, k0, k0);
 136         ESTEP(0x1715609DU, k1, k3);
 137         ESTEP(0xB54CDA56U, k2, k2);
 138         ESTEP(0x5384540FU, k3, k1);
 139         ESTEP(0xF1BBCDC8U, k0, k0);
 140         ESTEP(0x8FF34781U, k1, k0);
 141         ESTEP(0x2E2AC13AU, k2, k3);
 142         ESTEP(0xCC623AF3U, k3, k2);
 143         ESTEP(0x6A99B4ACU, k0, k1);
 144         ESTEP(0x08D12E65U, k1, k1);
 145         ESTEP(0xA708A81EU, k2, k0);
 146         ESTEP(0x454021D7U, k3, k3);
 147         ESTEP(0xE3779B90U, k0, k2);
 148         ESTEP(0x81AF1549U, k1, k1);
 149         ESTEP(0x1FE68F02U, k2, k1);
 150         ESTEP(0xBE1E08BBU, k3, k0);
 151         ESTEP(0x5C558274U, k0, k3);
 152         ESTEP(0xFA8CFC2DU, k1, k2);
 153         ESTEP(0x98C475E6U, k2, k1);
 154         ESTEP(0x36FBEF9FU, k3, k1);
 155         ESTEP(0xD5336958U, k0, k0);
 156         ESTEP(0x736AE311U, k1, k3);
 157         ESTEP(0x11A25CCAU, k2, k2);
 158         ESTEP(0xAFD9D683U, k3, k2);
 159         ESTEP(0x4E11503CU, k0, k1);
 160         ESTEP(0xEC48C9F5U, k1, k0);
 161         ESTEP(0x8A8043AEU, k2, k3);
 162         ESTEP(0x28B7BD67U, k3, k2);
 163 #endif
 164     }
 165
 166     AV_WB32(dst, v0);
 167     AV_WB32(dst + 4, v1);
 168 }
 169
 170 void av_xtea_crypt(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int count,
 171                    uint8_t *iv, int decrypt)
 172 {
 173     int i;
 174
 175     if (decrypt) {
 176         while (count--) {
 177             xtea_crypt_ecb(ctx, dst, src, decrypt, iv);
 178
 179             src   += 8;
 180             dst   += 8;
 181         }
 182     } else {
 183         while (count--) {
 184             if (iv) {
 185                 for (i = 0; i < 8; i++)
 186                     dst[i] = src[i] ^ iv[i];
 187                 xtea_crypt_ecb(ctx, dst, dst, decrypt, NULL);
 188                 memcpy(iv, dst, 8);
 189             } else {
 190                 xtea_crypt_ecb(ctx, dst, src, decrypt, NULL);
 191             }
 192             src   += 8;
 193             dst   += 8;
 194         }
 195     }
 196 }
 197
 198 #ifdef TEST
 199 #include <stdio.h>
 200
 201 #define XTEA_NUM_TESTS 6
 202
 203 static const uint8_t xtea_test_key[XTEA_NUM_TESTS][16] = {
 204     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
 205       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
 206     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
 207       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
 208     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
 209       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
 210     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 211       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
 212     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 213       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
 214     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 215       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }
 216 };
 217
 218 static const uint8_t xtea_test_pt[XTEA_NUM_TESTS][8] = {
 219     { 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48 },
 220     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
 221     { 0x5a, 0x5b, 0x6e, 0x27, 0x89, 0x48, 0xd7, 0x7f },
 222     { 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48 },
 223     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
 224     { 0x70, 0xe1, 0x22, 0x5d, 0x6e, 0x4e, 0x76, 0x55 }
 225 };
 226
 227 static const uint8_t xtea_test_ct[XTEA_NUM_TESTS][8] = {
 228     { 0x49, 0x7d, 0xf3, 0xd0, 0x72, 0x61, 0x2c, 0xb5 },
 229     { 0xe7, 0x8f, 0x2d, 0x13, 0x74, 0x43, 0x41, 0xd8 },
 230     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
 231     { 0xa0, 0x39, 0x05, 0x89, 0xf8, 0xb8, 0xef, 0xa5 },
 232     { 0xed, 0x23, 0x37, 0x5a, 0x82, 0x1a, 0x8c, 0x2d },
 233     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 }
 234 };
 235
 236 static void test_xtea(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
 237                       const uint8_t *ref, int len, uint8_t *iv, int dir,
 238                       const char *test)
 239 {
 240     av_xtea_crypt(ctx, dst, src, len, iv, dir);
 241     if (memcmp(dst, ref, 8*len)) {
 242         int i;
 243         printf("%s failed\ngot      ", test);
 244         for (i = 0; i < 8*len; i++)
 245             printf("%02x ", dst[i]);
 246         printf("\nexpected ");
 247         for (i = 0; i < 8*len; i++)
 248             printf("%02x ", ref[i]);
 249         printf("\n");
 250         exit(1);
 251     }
 252 }
 253
 254 int main(void)
 255 {
 256     AVXTEA ctx;
 257     uint8_t buf[8], iv[8];
 258     int i;
 259     static const uint8_t src[32] = "HelloWorldHelloWorldHelloWorld";
 260     uint8_t ct[32];
 261     uint8_t pl[32];
 262
 263     for (i = 0; i < XTEA_NUM_TESTS; i++) {
 264         av_xtea_init(&ctx, xtea_test_key[i]);
 265
 266         test_xtea(&ctx, buf, xtea_test_pt[i], xtea_test_ct[i], 1, NULL, 0, "encryption");
 267         test_xtea(&ctx, buf, xtea_test_ct[i], xtea_test_pt[i], 1, NULL, 1, "decryption");
 268
 269         /* encrypt */
 270         memcpy(iv, "HALLO123", 8);
 271         av_xtea_crypt(&ctx, ct, src, 4, iv, 0);
 272
 273         /* decrypt into pl */
 274         memcpy(iv, "HALLO123", 8);
 275         test_xtea(&ctx, pl, ct, src, 4, iv, 1, "CBC decryption");
 276
 277         memcpy(iv, "HALLO123", 8);
 278         test_xtea(&ctx, ct, ct, src, 4, iv, 1, "CBC inplace decryption");
 279     }
 280
 281     printf("Test encryption/decryption success.\n");
 282
 283     return 0;
 284 }
 285
 286 #endif