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 void av_xtea_le_init(AVXTEA *ctx, const uint8_t key[16])
  51 {
  52     int i;
  53
  54     for (i = 0; i < 4; i++)
  55         ctx->key[i] = AV_RL32(key + (i << 2));
  56 }
  57
  58 static void xtea_crypt_ecb(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
  59                            int decrypt, uint8_t *iv)
  60 {
  61     uint32_t v0, v1;
  62 #if !CONFIG_SMALL
  63     uint32_t k0 = ctx->key[0];
  64     uint32_t k1 = ctx->key[1];
  65     uint32_t k2 = ctx->key[2];
  66     uint32_t k3 = ctx->key[3];
  67 #endif
  68
  69     v0 = AV_RB32(src);
  70     v1 = AV_RB32(src + 4);
  71
  72     if (decrypt) {
  73 #if CONFIG_SMALL
  74         int i;
  75         uint32_t delta = 0x9E3779B9U, sum = delta * 32;
  76
  77         for (i = 0; i < 32; i++) {
  78             v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
  79             sum -= delta;
  80             v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
  81         }
  82 #else
  83 #define DSTEP(SUM, K0, K1) \
  84             v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (SUM + K0); \
  85             v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (SUM - 0x9E3779B9U + K1)
  86
  87         DSTEP(0xC6EF3720U, k2, k3);
  88         DSTEP(0x28B7BD67U, k3, k2);
  89         DSTEP(0x8A8043AEU, k0, k1);
  90         DSTEP(0xEC48C9F5U, k1, k0);
  91         DSTEP(0x4E11503CU, k2, k3);
  92         DSTEP(0xAFD9D683U, k2, k2);
  93         DSTEP(0x11A25CCAU, k3, k1);
  94         DSTEP(0x736AE311U, k0, k0);
  95         DSTEP(0xD5336958U, k1, k3);
  96         DSTEP(0x36FBEF9FU, k1, k2);
  97         DSTEP(0x98C475E6U, k2, k1);
  98         DSTEP(0xFA8CFC2DU, k3, k0);
  99         DSTEP(0x5C558274U, k0, k3);
 100         DSTEP(0xBE1E08BBU, k1, k2);
 101         DSTEP(0x1FE68F02U, k1, k1);
 102         DSTEP(0x81AF1549U, k2, k0);
 103         DSTEP(0xE3779B90U, k3, k3);
 104         DSTEP(0x454021D7U, k0, k2);
 105         DSTEP(0xA708A81EU, k1, k1);
 106         DSTEP(0x08D12E65U, k1, k0);
 107         DSTEP(0x6A99B4ACU, k2, k3);
 108         DSTEP(0xCC623AF3U, k3, k2);
 109         DSTEP(0x2E2AC13AU, k0, k1);
 110         DSTEP(0x8FF34781U, k0, k0);
 111         DSTEP(0xF1BBCDC8U, k1, k3);
 112         DSTEP(0x5384540FU, k2, k2);
 113         DSTEP(0xB54CDA56U, k3, k1);
 114         DSTEP(0x1715609DU, k0, k0);
 115         DSTEP(0x78DDE6E4U, k0, k3);
 116         DSTEP(0xDAA66D2BU, k1, k2);
 117         DSTEP(0x3C6EF372U, k2, k1);
 118         DSTEP(0x9E3779B9U, k3, k0);
 119 #endif
 120         if (iv) {
 121             v0 ^= AV_RB32(iv);
 122             v1 ^= AV_RB32(iv + 4);
 123             memcpy(iv, src, 8);
 124         }
 125     } else {
 126 #if CONFIG_SMALL
 127         int i;
 128         uint32_t sum = 0, delta = 0x9E3779B9U;
 129
 130         for (i = 0; i < 32; i++) {
 131             v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
 132             sum += delta;
 133             v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
 134         }
 135 #else
 136 #define ESTEP(SUM, K0, K1) \
 137             v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (SUM + K0);\
 138             v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (SUM + 0x9E3779B9U + K1)
 139         ESTEP(0x00000000U, k0, k3);
 140         ESTEP(0x9E3779B9U, k1, k2);
 141         ESTEP(0x3C6EF372U, k2, k1);
 142         ESTEP(0xDAA66D2BU, k3, k0);
 143         ESTEP(0x78DDE6E4U, k0, k0);
 144         ESTEP(0x1715609DU, k1, k3);
 145         ESTEP(0xB54CDA56U, k2, k2);
 146         ESTEP(0x5384540FU, k3, k1);
 147         ESTEP(0xF1BBCDC8U, k0, k0);
 148         ESTEP(0x8FF34781U, k1, k0);
 149         ESTEP(0x2E2AC13AU, k2, k3);
 150         ESTEP(0xCC623AF3U, k3, k2);
 151         ESTEP(0x6A99B4ACU, k0, k1);
 152         ESTEP(0x08D12E65U, k1, k1);
 153         ESTEP(0xA708A81EU, k2, k0);
 154         ESTEP(0x454021D7U, k3, k3);
 155         ESTEP(0xE3779B90U, k0, k2);
 156         ESTEP(0x81AF1549U, k1, k1);
 157         ESTEP(0x1FE68F02U, k2, k1);
 158         ESTEP(0xBE1E08BBU, k3, k0);
 159         ESTEP(0x5C558274U, k0, k3);
 160         ESTEP(0xFA8CFC2DU, k1, k2);
 161         ESTEP(0x98C475E6U, k2, k1);
 162         ESTEP(0x36FBEF9FU, k3, k1);
 163         ESTEP(0xD5336958U, k0, k0);
 164         ESTEP(0x736AE311U, k1, k3);
 165         ESTEP(0x11A25CCAU, k2, k2);
 166         ESTEP(0xAFD9D683U, k3, k2);
 167         ESTEP(0x4E11503CU, k0, k1);
 168         ESTEP(0xEC48C9F5U, k1, k0);
 169         ESTEP(0x8A8043AEU, k2, k3);
 170         ESTEP(0x28B7BD67U, k3, k2);
 171 #endif
 172     }
 173
 174     AV_WB32(dst, v0);
 175     AV_WB32(dst + 4, v1);
 176 }
 177
 178 static void xtea_le_crypt_ecb(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
 179                               int decrypt, uint8_t *iv)
 180 {
 181     uint32_t v0, v1;
 182     int i;
 183
 184     v0 = AV_RL32(src);
 185     v1 = AV_RL32(src + 4);
 186
 187     if (decrypt) {
 188         uint32_t delta = 0x9E3779B9, sum = delta * 32;
 189
 190         for (i = 0; i < 32; i++) {
 191             v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
 192             sum -= delta;
 193             v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
 194         }
 195         if (iv) {
 196             v0 ^= AV_RL32(iv);
 197             v1 ^= AV_RL32(iv + 4);
 198             memcpy(iv, src, 8);
 199         }
 200     } else {
 201         uint32_t sum = 0, delta = 0x9E3779B9;
 202
 203         for (i = 0; i < 32; i++) {
 204             v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
 205             sum += delta;
 206             v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
 207         }
 208     }
 209
 210     AV_WL32(dst, v0);
 211     AV_WL32(dst + 4, v1);
 212 }
 213
 214 static void xtea_crypt(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int count,
 215                        uint8_t *iv, int decrypt,
 216                        void (*crypt)(AVXTEA *, uint8_t *, const uint8_t *, int, uint8_t *))
 217 {
 218     int i;
 219
 220     if (decrypt) {
 221         while (count--) {
 222             crypt(ctx, dst, src, decrypt, iv);
 223
 224             src   += 8;
 225             dst   += 8;
 226         }
 227     } else {
 228         while (count--) {
 229             if (iv) {
 230                 for (i = 0; i < 8; i++)
 231                     dst[i] = src[i] ^ iv[i];
 232                 crypt(ctx, dst, dst, decrypt, NULL);
 233                 memcpy(iv, dst, 8);
 234             } else {
 235                 crypt(ctx, dst, src, decrypt, NULL);
 236             }
 237             src   += 8;
 238             dst   += 8;
 239         }
 240     }
 241 }
 242
 243 void av_xtea_crypt(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int count,
 244                    uint8_t *iv, int decrypt)
 245 {
 246     xtea_crypt(ctx, dst, src, count, iv, decrypt, xtea_crypt_ecb);
 247 }
 248
 249 void av_xtea_le_crypt(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int count,
 250                       uint8_t *iv, int decrypt)
 251 {
 252     xtea_crypt(ctx, dst, src, count, iv, decrypt, xtea_le_crypt_ecb);
 253 }
 254
 255 #ifdef TEST
 256 #include <stdio.h>
 257
 258 #define XTEA_NUM_TESTS 6
 259
 260 static const uint8_t xtea_test_key[XTEA_NUM_TESTS][16] = {
 261     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
 262       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
 263     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
 264       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
 265     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
 266       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
 267     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 268       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
 269     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 270       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
 271     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 272       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }
 273 };
 274
 275 static const uint8_t xtea_test_pt[XTEA_NUM_TESTS][8] = {
 276     { 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48 },
 277     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
 278     { 0x5a, 0x5b, 0x6e, 0x27, 0x89, 0x48, 0xd7, 0x7f },
 279     { 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48 },
 280     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
 281     { 0x70, 0xe1, 0x22, 0x5d, 0x6e, 0x4e, 0x76, 0x55 }
 282 };
 283
 284 static const uint8_t xtea_test_ct[XTEA_NUM_TESTS][8] = {
 285     { 0x49, 0x7d, 0xf3, 0xd0, 0x72, 0x61, 0x2c, 0xb5 },
 286     { 0xe7, 0x8f, 0x2d, 0x13, 0x74, 0x43, 0x41, 0xd8 },
 287     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
 288     { 0xa0, 0x39, 0x05, 0x89, 0xf8, 0xb8, 0xef, 0xa5 },
 289     { 0xed, 0x23, 0x37, 0x5a, 0x82, 0x1a, 0x8c, 0x2d },
 290     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 }
 291 };
 292
 293 static void test_xtea(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
 294                       const uint8_t *ref, int len, uint8_t *iv, int dir,
 295                       const char *test,
 296                       void (*crypt)(AVXTEA *, uint8_t *, const uint8_t *, int, uint8_t *, int))
 297 {
 298     crypt(ctx, dst, src, len, iv, dir);
 299     if (memcmp(dst, ref, 8*len)) {
 300         int i;
 301         printf("%s failed\ngot      ", test);
 302         for (i = 0; i < 8*len; i++)
 303             printf("%02x ", dst[i]);
 304         printf("\nexpected ");
 305         for (i = 0; i < 8*len; i++)
 306             printf("%02x ", ref[i]);
 307         printf("\n");
 308         exit(1);
 309     }
 310 }
 311
 312 int main(void)
 313 {
 314     AVXTEA ctx;
 315     uint8_t buf[16], iv[8];
 316     int i, j;
 317     static const uint8_t src[32] = "HelloWorldHelloWorldHelloWorld";
 318     uint8_t ct[32];
 319     uint8_t pl[32];
 320
 321     for (i = 0; i < XTEA_NUM_TESTS; i++) {
 322         av_xtea_init(&ctx, xtea_test_key[i]);
 323
 324         test_xtea(&ctx, buf, xtea_test_pt[i], xtea_test_ct[i], 1, NULL, 0, "encryption", av_xtea_crypt);
 325         test_xtea(&ctx, buf, xtea_test_ct[i], xtea_test_pt[i], 1, NULL, 1, "decryption", av_xtea_crypt);
 326
 327         for (j = 0; j < 4; j++)
 328             AV_WL32(&buf[4*j], AV_RB32(&xtea_test_key[i][4*j]));
 329         av_xtea_le_init(&ctx, buf);
 330         for (j = 0; j < 2; j++) {
 331             AV_WL32(&ct[4*j], AV_RB32(&xtea_test_ct[i][4*j]));
 332             AV_WL32(&pl[4*j], AV_RB32(&xtea_test_pt[i][4*j]));
 333         }
 334         test_xtea(&ctx, buf, pl, ct, 1, NULL, 0, "encryption", av_xtea_le_crypt);
 335         test_xtea(&ctx, buf, ct, pl, 1, NULL, 1, "decryption", av_xtea_le_crypt);
 336
 337         /* encrypt */
 338         memcpy(iv, "HALLO123", 8);
 339         av_xtea_crypt(&ctx, ct, src, 4, iv, 0);
 340
 341         /* decrypt into pl */
 342         memcpy(iv, "HALLO123", 8);
 343         test_xtea(&ctx, pl, ct, src, 4, iv, 1, "CBC decryption", av_xtea_crypt);
 344
 345         memcpy(iv, "HALLO123", 8);
 346         test_xtea(&ctx, ct, ct, src, 4, iv, 1, "CBC inplace decryption", av_xtea_crypt);
 347     }
 348
 349     printf("Test encryption/decryption success.\n");
 350
 351     return 0;
 352 }
 353
 354 #endif