git.sesse.net Git - vlc/blob - plugins/dvd/dvd_css.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * dvd_css.c: Functions for DVD authentification and unscrambling
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 1999-2001 VideoLAN
   5  * $Id: dvd_css.c,v 1.19 2001/04/02 23:30:41 sam Exp $
   6  *
   7  * Author: Stéphane Borel <stef@via.ecp.fr>
   8  *
   9  * based on:
  10  *  - css-auth by Derek Fawcus <derek@spider.com>
  11  *  - DVD CSS ioctls example program by Andrew T. Veliath <andrewtv@usa.net>
  12  *  - The Divide and conquer attack by Frank A. Stevenson <frank@funcom.com>
  13  *  - DeCSSPlus by Ethan Hawke
  14  *  - DecVOB
  15  *  see http://www.lemuria.org/DeCSS/ by Tom Vogt for more information.
  16  *
  17  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  18  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  19  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  20  * (at your option) any later version.
  21  *
  22  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  23  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  24  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  25  * GNU General Public License for more details.
  26  *
  27  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  28  * along with this program; if not, write to the Free Software
  29  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
  30  *****************************************************************************/
  31
  32 /*****************************************************************************
  33  * Preamble
  34  *****************************************************************************/
  35 #include "defs.h"
  36
  37 #include <stdio.h>
  38 #include <stdlib.h>
  39 #include <unistd.h>
  40 #include <string.h>
  41
  42 #include "common.h"
  43
  44 #include "intf_msg.h"
  45
  46 #include "dvd_css.h"
  47 #ifdef HAVE_CSS
  48 #include "dvd_csstables.h"
  49 #endif /* HAVE_CSS */
  50 #include "dvd_ioctl.h"
  51 #include "dvd_ifo.h"
  52
  53 #include "input_dvd.h"
  54
  55 /*****************************************************************************
  56  * Local prototypes
  57  *****************************************************************************/
  58 #ifdef HAVE_CSS
  59 static int  CSSGetASF    ( css_t *p_css );
  60 static void CSSCryptKey  ( int i_key_type, int i_varient,
  61                            u8 const * pi_challenge, u8* pi_key );
  62 static int  CSSCracker   ( int i_start, unsigned char * p_crypted,
  63                            unsigned char * p_decrypted,
  64                            dvd_key_t * p_sector_key, dvd_key_t * p_key );
  65 #endif /* HAVE_CSS */
  66
  67 /*****************************************************************************
  68  * CSSTest : check if the disc is encrypted or not
  69  *****************************************************************************/
  70 int CSSTest( int i_fd )
  71 {
  72     int i_ret, i_copyright;
  73
  74     i_ret = dvd_ReadCopyright( i_fd, 0 /* i_layer */, &i_copyright );
  75
  76     if( i_ret < 0 )
  77     {
  78         return i_ret;
  79     }
  80
  81     return i_copyright;
  82 }
  83
  84 /*****************************************************************************
  85  * CSSInit : CSS Structure initialisation and DVD authentication.
  86  *****************************************************************************
  87  * It simulates the mutual authentication between logical unit and host.
  88  * Since we don't need the disc key to find the title key, we just run the
  89  * basic unavoidable commands to authenticate device and disc.
  90  *****************************************************************************/
  91 int CSSInit( css_t * p_css )
  92 {
  93 #ifdef HAVE_CSS
  94     /* structures defined in cdrom.h or dvdio.h */
  95     char p_buffer[2048 + 4 + 1];
  96     int  i_ret = -1;
  97     int  i;
  98
  99     p_css->i_agid = 0;
 100
 101     /* Test authentication success */
 102     switch( CSSGetASF( p_css ) )
 103     {
 104         case -1:
 105             return -1;
 106
 107         case 1:
 108             return 0;
 109
 110         case 0:
 111             intf_WarnMsg( 3, "css info: authenticating" );
 112     }
 113
 114     /* Init sequence, request AGID */
 115     for( i = 1; i < 4 ; ++i )
 116     {
 117         intf_WarnMsg( 3, "css info: requesting AGID %d", i );
 118
 119         i_ret = dvd_LUSendAgid( p_css );
 120
 121         if( i_ret != -1 )
 122         {
 123             /* No error during ioctl: we know the device is authenticated */
 124             break;
 125         }
 126
 127         intf_ErrMsg( "css error: AGID N/A, invalidating" );
 128
 129         p_css->i_agid = 0;
 130         dvd_InvalidateAgid( p_css );
 131     }
 132
 133     /* Unable to authenticate without AGID */
 134     if( i_ret == -1 )
 135     {
 136         intf_ErrMsg( "css error: could not get AGID" );
 137         return -1;
 138     }
 139
 140     for( i = 0 ; i < 10; ++i )
 141     {
 142         p_css->disc.pi_challenge[i] = i;
 143     }
 144
 145     /* Get challenge from host */
 146     for( i = 0 ; i < 10 ; ++i )
 147     {
 148         p_buffer[9-i] = p_css->disc.pi_challenge[i];
 149     }
 150
 151     /* Send challenge to LU */
 152     if( dvd_HostSendChallenge( p_css, p_buffer ) < 0 )
 153     {
 154         intf_ErrMsg( "css error: failed sending challenge to LU" );
 155         return -1;
 156     }
 157
 158     /* Get key1 from LU */
 159     if( dvd_LUSendKey1( p_css, p_buffer ) < 0)
 160     {
 161         intf_ErrMsg( "css error: failed getting key1 from LU" );
 162         return -1;
 163     }
 164
 165     /* Send key1 to host */
 166     for( i = 0 ; i < KEY_SIZE ; i++ )
 167     {
 168         p_css->disc.pi_key1[i] = p_buffer[4-i];
 169     }
 170
 171     for( i = 0 ; i < 32 ; ++i )
 172     {
 173         CSSCryptKey( 0, i, p_css->disc.pi_challenge,
 174                            p_css->disc.pi_key_check );
 175
 176         if( memcmp( p_css->disc.pi_key_check,
 177                     p_css->disc.pi_key1, KEY_SIZE ) == 0 )
 178         {
 179             intf_WarnMsg( 3, "css info: drive authentic, using variant %d", i);
 180             p_css->disc.i_varient = i;
 181             break;
 182         }
 183     }
 184
 185     if( i == 32 )
 186     {
 187         intf_ErrMsg( "css error: drive would not authenticate" );
 188         return -1;
 189     }
 190
 191     /* Get challenge from LU */
 192     if( dvd_LUSendChallenge( p_css, p_buffer ) < 0 )
 193     {
 194         intf_ErrMsg( "css error: failed getting challenge from LU" );
 195         return -1;
 196     }
 197
 198     /* Send challenge to host */
 199     for( i = 0 ; i < 10 ; ++i )
 200     {
 201         p_css->disc.pi_challenge[i] = p_buffer[9-i];
 202     }
 203
 204     CSSCryptKey( 1, p_css->disc.i_varient, p_css->disc.pi_challenge,
 205                                                p_css->disc.pi_key2 );
 206
 207     /* Get key2 from host */
 208     for( i = 0 ; i < KEY_SIZE ; ++i )
 209     {
 210         p_buffer[4-i] = p_css->disc.pi_key2[i];
 211     }
 212
 213     /* Send key2 to LU */
 214     if( dvd_HostSendKey2( p_css, p_buffer ) < 0 )
 215     {
 216         intf_ErrMsg( "css error: failed sending key2 to LU" );
 217         return -1;
 218     }
 219
 220     intf_WarnMsg( 3, "css info: authentication established" );
 221
 222     memcpy( p_css->disc.pi_challenge, p_css->disc.pi_key1, KEY_SIZE );
 223     memcpy( p_css->disc.pi_challenge+KEY_SIZE, p_css->disc.pi_key2, KEY_SIZE );
 224     CSSCryptKey( 2, p_css->disc.i_varient, p_css->disc.pi_challenge,
 225                                                p_css->disc.pi_key_check );
 226
 227     intf_WarnMsg( 1, "css info: received Session Key" );
 228
 229     if( p_css->i_agid < 0 )
 230     {
 231         return -1;
 232     }
 233
 234     /* Test authentication success */
 235     switch( CSSGetASF( p_css ) )
 236     {
 237         case -1:
 238             return -1;
 239
 240         case 1:
 241             return 0;
 242
 243         case 0:
 244             intf_WarnMsg( 3, "css info: getting disc key" );
 245     }
 246
 247     /* Get encrypted disc key */
 248     if( dvd_ReadKey( p_css, p_buffer ) < 0 )
 249     {
 250         intf_ErrMsg( "css error: could not read Disc Key" );
 251         return -1;
 252     }
 253
 254     /* Unencrypt disc key using bus key */
 255     for( i = 0 ; i < 2048 ; i++ )
 256     {
 257         p_buffer[ i ] ^= p_css->disc.pi_key_check[ 4 - (i % KEY_SIZE) ];
 258     }
 259     memcpy( p_css->disc.pi_key_check, p_buffer, 2048 );
 260
 261     /* Test authentication success */
 262     switch( CSSGetASF( p_css ) )
 263     {
 264         case -1:
 265         case 0:
 266             return -1;
 267
 268         case 1:
 269             return 0;
 270     }
 271
 272     return 0;
 273
 274 #else /* HAVE_CSS */
 275     intf_ErrMsg( "css error: CSS decryption is disabled in this module" );
 276
 277     return -1;
 278
 279 #endif /* HAVE_CSS */
 280 }
 281
 282 /*****************************************************************************
 283  * CSSEnd : frees css structure
 284  *****************************************************************************/
 285 void CSSEnd( css_t * p_css )
 286 {
 287 #ifdef HAVE_CSS
 288     free( p_css );
 289 #else /* HAVE_CSS */
 290     ;
 291 #endif /* HAVE_CSS */
 292 }
 293
 294 /*****************************************************************************
 295  * CSSGetKey : get title key.
 296  *****************************************************************************
 297  * The DVD should have been opened and authenticated before.
 298  *****************************************************************************/
 299 int CSSGetKey( css_t * p_css )
 300 {
 301 #ifdef HAVE_CSS
 302     /*
 303      * Title key cracking method from Ethan Hawke,
 304      * with Frank A. Stevenson algorithm.
 305      * Does not use any player key table and ioctls.
 306      */
 307     u8          pi_buf[0x800];
 308     dvd_key_t   pi_key;
 309     title_key_t p_title_key[10];
 310     off_t       i_pos;
 311     boolean_t   b_encrypted;
 312     boolean_t   b_stop_scanning;
 313     int         i_title;
 314     int         i_bytes_read;
 315     int         i_best_plen;
 316     int         i_best_p;
 317     int         i_registered_keys;
 318     int         i_total_keys_found;
 319     int         i_highest;
 320     int         i,j,k;
 321
 322     memset( p_title_key, 0, 10 );
 323     memset( &pi_key, 0, 10 );
 324     b_encrypted = 0;
 325     b_stop_scanning = 0;
 326     i_registered_keys = 0 ;
 327     i_total_keys_found = 0 ;
 328     i_highest = 0;
 329
 330     /* Position of the title on the disc */
 331     i_title = p_css->i_title;
 332     i_pos = p_css->i_title_pos;
 333
 334 //fprintf( stderr, "CSS %d start pos: %lld\n", i_title, i_pos );
 335
 336     do {
 337     i_pos = lseek( p_css->i_fd, i_pos, SEEK_SET );
 338     i_bytes_read = read( p_css->i_fd, pi_buf, 0x800 );
 339
 340     /* PES_scrambling_control */
 341     if( pi_buf[0x14] & 0x30 )
 342     {
 343         b_encrypted = 1;
 344         i_best_plen = 0;
 345         i_best_p = 0;
 346
 347         for( i = 2 ; i < 0x30 ; i++ )
 348         {
 349             for( j = i ; ( j < 0x80 ) &&
 350                    ( pi_buf[0x7F - (j%i)] == pi_buf[0x7F-j] ) ; j++ );
 351             {
 352                 if( ( j > i_best_plen ) && ( j > i ) )
 353                 {
 354                     i_best_plen = j;
 355                     i_best_p = i;
 356                 }
 357             }
 358         }
 359
 360         if( ( i_best_plen > 20 ) && ( i_best_plen / i_best_p >= 2) )
 361         {
 362             i = CSSCracker( 0,  &pi_buf[0x80],
 363                     &pi_buf[0x80 - ( i_best_plen / i_best_p) *i_best_p],
 364                     (dvd_key_t*)&pi_buf[0x54],
 365                     &pi_key );
 366             while( i>=0 )
 367             {
 368                 k = 0;
 369                 for( j=0 ; j<i_registered_keys ; j++ )
 370                 {
 371                     if( memcmp( &(p_title_key[j].pi_key),
 372                                 &pi_key, sizeof(dvd_key_t) ) == 0 )
 373                     {
 374                         p_title_key[j].i_occ++;
 375                         i_total_keys_found++;
 376                         k = 1;
 377                     }
 378                 }
 379
 380                 if( k == 0 )
 381                 {
 382                     memcpy( &(p_title_key[i_registered_keys].pi_key),
 383                                             &pi_key, sizeof(dvd_key_t) );
 384                     p_title_key[i_registered_keys++].i_occ = 1;
 385                     i_total_keys_found++;
 386                 }
 387                 i = CSSCracker( i, &pi_buf[0x80],
 388                     &pi_buf[0x80 - ( i_best_plen / i_best_p) *i_best_p],
 389                     (dvd_key_t*)&pi_buf[0x54], &pi_key);
 390             }
 391
 392             /* Stop search if we find one occurence of the key
 393              * I have never found a DVD for which it is not enough
 394              * but we should take care of that */
 395             if( i_registered_keys == 1 && p_title_key[0].i_occ >= 1 )
 396             {
 397                 b_stop_scanning = 1;
 398             }
 399         }
 400     }
 401
 402     i_pos += i_bytes_read;
 403     } while( i_bytes_read == 0x800 && !b_stop_scanning);
 404
 405     if( b_stop_scanning)
 406     {
 407         intf_WarnMsg( 1,
 408             "css info: found enough occurencies of the same key." );
 409     }
 410
 411     if( !b_encrypted )
 412     {
 413         intf_WarnMsg( 3, "css warning: this file was _NOT_ encrypted!" );
 414         return(0);
 415     }
 416
 417     if( b_encrypted && i_registered_keys == 0 )
 418     {
 419         intf_ErrMsg( "css error: unable to determine keys from file" );
 420         return(1);
 421     }
 422
 423     for( i = 0 ; i < i_registered_keys - 1 ; i++ )
 424     {
 425         for( j = i + 1 ; j < i_registered_keys ; j++ )
 426         {
 427             if( p_title_key[j].i_occ > p_title_key[i].i_occ )
 428             {
 429                 memcpy( &pi_key, &(p_title_key[j].pi_key), sizeof(dvd_key_t) );
 430                 k = p_title_key[j].i_occ;
 431
 432                 memcpy( &(p_title_key[j].pi_key),
 433                         &(p_title_key[i].pi_key), sizeof(dvd_key_t) );
 434                 p_title_key[j].i_occ = p_title_key[i].i_occ;
 435
 436                 memcpy( &(p_title_key[i].pi_key),&pi_key, sizeof(dvd_key_t) );
 437                 p_title_key[i].i_occ = k;
 438             }
 439         }
 440     }
 441
 442 #ifdef STATS
 443     intf_WarnMsg( 1, "css info: key(s) & key probability" );
 444     intf_WarnMsg( 1, "----------------------------------" );
 445 #endif
 446     for( i=0 ; i<i_registered_keys ; i++ )
 447     {
 448 #ifdef STATS
 449         intf_WarnMsg( 1, "%d) %02X %02X %02X %02X %02X - %3.2f%%", i,
 450                       p_title_key[i].pi_key[0], p_title_key[i].pi_key[1],
 451                       p_title_key[i].pi_key[2], p_title_key[i].pi_key[3],
 452                       p_title_key[i].pi_key[4],
 453                       p_title_key[i].i_occ * 100.0 / i_total_keys_found );
 454 #endif
 455         if( p_title_key[i_highest].i_occ * 100.0 / i_total_keys_found
 456                            <= p_title_key[i].i_occ*100.0 / i_total_keys_found )
 457         {
 458             i_highest = i;
 459         }
 460     }
 461
 462
 463     /* The "find the key with the highest probability" code
 464      * is untested, as I haven't been able to find a VOB that
 465      * produces multiple keys (RT)
 466      */
 467     intf_WarnMsg( 3, "css info: title %d, key %02X %02X %02X %02X %02X",
 468                   i_title, p_title_key[i_highest].pi_key[0],
 469                            p_title_key[i_highest].pi_key[1],
 470                            p_title_key[i_highest].pi_key[2],
 471                            p_title_key[i_highest].pi_key[3],
 472                            p_title_key[i_highest].pi_key[4] );
 473
 474     memcpy( p_css->pi_title_key,
 475             p_title_key[i_highest].pi_key, KEY_SIZE );
 476
 477     return 0;
 478 #else /* HAVE_CSS */
 479     return 1;
 480 #endif /* HAVE_CSS */
 481 }
 482
 483 /*****************************************************************************
 484  * CSSDescrambleSector
 485  *****************************************************************************
 486  * sec : sector to descramble
 487  * key : title key for this sector
 488  *****************************************************************************/
 489 int CSSDescrambleSector( dvd_key_t pi_key, u8* pi_sec )
 490 {
 491 #ifdef HAVE_CSS
 492     unsigned int    i_t1, i_t2, i_t3, i_t4, i_t5, i_t6;
 493     u8*             pi_end = pi_sec + 0x800;
 494
 495     /* PES_scrambling_control */
 496     if( pi_sec[0x14] & 0x30)
 497     {
 498         i_t1 = ((pi_key)[0] ^ pi_sec[0x54]) | 0x100;
 499         i_t2 = (pi_key)[1] ^ pi_sec[0x55];
 500         i_t3 = (((pi_key)[2]) | ((pi_key)[3] << 8) |
 501                ((pi_key)[4] << 16)) ^ ((pi_sec[0x56]) |
 502                (pi_sec[0x57] << 8) | (pi_sec[0x58] << 16));
 503         i_t4 = i_t3 & 7;
 504         i_t3 = i_t3 * 2 + 8 - i_t4;
 505         pi_sec += 0x80;
 506         i_t5 = 0;
 507
 508         while( pi_sec != pi_end )
 509         {
 510             i_t4 = pi_css_tab2[i_t2] ^ pi_css_tab3[i_t1];
 511             i_t2 = i_t1>>1;
 512             i_t1 = ( ( i_t1 & 1 ) << 8 ) ^ i_t4;
 513             i_t4 = pi_css_tab5[i_t4];
 514             i_t6 = ((((((( i_t3 >> 3 ) ^ i_t3 ) >> 1 ) ^
 515                                          i_t3 ) >> 8 ) ^ i_t3 ) >> 5) & 0xff;
 516             i_t3 = (i_t3 << 8 ) | i_t6;
 517             i_t6 = pi_css_tab4[i_t6];
 518             i_t5 += i_t6 + i_t4;
 519             *pi_sec++ = pi_css_tab1[*pi_sec] ^( i_t5 & 0xff );
 520             i_t5 >>= 8;
 521         }
 522     }
 523
 524     return 0;
 525 #else /* HAVE_CSS */
 526     return 1;
 527 #endif /* HAVE_CSS */
 528 }
 529
 530 #ifdef HAVE_CSS
 531 /*
 532  * Following functions are local
 533  */
 534
 535 /*****************************************************************************
 536  * CSSGetASF : Get Authentification success flag
 537  *****************************************************************************
 538  * Returns :
 539  *  -1 on ioctl error,
 540  *  0 if the device needs to be authenticated,
 541  *  1 either.
 542  *****************************************************************************/
 543 static int CSSGetASF( css_t *p_css )
 544 {
 545     int i_oldagid = p_css->i_agid, i_asf = 0;
 546
 547     for( p_css->i_agid = 0 ; p_css->i_agid < 4 ; p_css->i_agid++ )
 548     {
 549         if( dvd_LUSendASF( p_css, &i_asf ) == 0 )
 550         {
 551             intf_WarnMsg( 3, "css info: %sauthenticated", i_asf ? "":"not " );
 552
 553             p_css->i_agid = i_oldagid;
 554             return i_asf;
 555         }
 556     }
 557
 558     /* The ioctl process has failed */
 559     intf_ErrMsg( "css error: GetASF fatal error" );
 560
 561     p_css->i_agid = i_oldagid;
 562     return -1;
 563 }
 564
 565 /*****************************************************************************
 566  * CSSCryptKey : shuffles bits and unencrypt keys.
 567  *****************************************************************************
 568  * Used during authentication and disc key negociation in CSSInit.
 569  * i_key_type : 0->key1, 1->key2, 2->buskey.
 570  * i_varient : between 0 and 31.
 571  *****************************************************************************/
 572 static void CSSCryptKey( int i_key_type, int i_varient,
 573                          u8 const * pi_challenge, u8* pi_key )
 574 {
 575     /* Permutation table for challenge */
 576     u8      ppi_perm_challenge[3][10] =
 577             { { 1, 3, 0, 7, 5, 2, 9, 6, 4, 8 },
 578               { 6, 1, 9, 3, 8, 5, 7, 4, 0, 2 },
 579               { 4, 0, 3, 5, 7, 2, 8, 6, 1, 9 } };
 580
 581     /* Permutation table for varient table for key2 and buskey */
 582     u8      ppi_perm_varient[2][32] =
 583             { { 0x0a, 0x08, 0x0e, 0x0c, 0x0b, 0x09, 0x0f, 0x0d,
 584                 0x1a, 0x18, 0x1e, 0x1c, 0x1b, 0x19, 0x1f, 0x1d,
 585                 0x02, 0x00, 0x06, 0x04, 0x03, 0x01, 0x07, 0x05,
 586                 0x12, 0x10, 0x16, 0x14, 0x13, 0x11, 0x17, 0x15 },
 587               { 0x12, 0x1a, 0x16, 0x1e, 0x02, 0x0a, 0x06, 0x0e,
 588                 0x10, 0x18, 0x14, 0x1c, 0x00, 0x08, 0x04, 0x0c,
 589                 0x13, 0x1b, 0x17, 0x1f, 0x03, 0x0b, 0x07, 0x0f,
 590                 0x11, 0x19, 0x15, 0x1d, 0x01, 0x09, 0x05, 0x0d } };
 591
 592     u8      pi_varients[32] =
 593             {   0xB7, 0x74, 0x85, 0xD0, 0xCC, 0xDB, 0xCA, 0x73,
 594                 0x03, 0xFE, 0x31, 0x03, 0x52, 0xE0, 0xB7, 0x42,
 595                 0x63, 0x16, 0xF2, 0x2A, 0x79, 0x52, 0xFF, 0x1B,
 596                 0x7A, 0x11, 0xCA, 0x1A, 0x9B, 0x40, 0xAD, 0x01 };
 597
 598     /* The "secret" key */
 599     u8      pi_secret[5] = { 0x55, 0xD6, 0xC4, 0xC5, 0x28 };
 600
 601     u8      pi_bits[30];
 602     u8      pi_scratch[10];
 603     u8      pi_tmp1[5];
 604     u8      pi_tmp2[5];
 605     u8      i_lfsr0_o;  /* 1 bit used */
 606     u8      i_lfsr1_o;  /* 1 bit used */
 607     u32     i_lfsr0;
 608     u32     i_lfsr1;
 609     u8      i_css_varient;
 610     u8      i_cse;
 611     u8      i_index;
 612     u8      i_combined;
 613     u8      i_carry;
 614     u8      i_val = 0;
 615     int     i_term = 0;
 616     int     i_bit;
 617     int     i;
 618
 619     for (i = 9; i >= 0; --i)
 620         pi_scratch[i] = pi_challenge[ppi_perm_challenge[i_key_type][i]];
 621
 622     i_css_varient = ( i_key_type == 0 ) ? i_varient :
 623                     ppi_perm_varient[i_key_type-1][i_varient];
 624
 625     /*
 626      * This encryption engine implements one of 32 variations
 627      * one the same theme depending upon the choice in the
 628      * varient parameter (0 - 31).
 629      *
 630      * The algorithm itself manipulates a 40 bit input into
 631      * a 40 bit output.
 632      * The parameter 'input' is 80 bits.  It consists of
 633      * the 40 bit input value that is to be encrypted followed
 634      * by a 40 bit seed value for the pseudo random number
 635      * generators.
 636      */
 637
 638     /* Feed the secret into the input values such that
 639      * we alter the seed to the LFSR's used above,  then
 640      * generate the bits to play with.
 641      */
 642     for( i = 5 ; --i >= 0 ; )
 643     {
 644         pi_tmp1[i] = pi_scratch[5 + i] ^ pi_secret[i] ^ pi_crypt_tab2[i];
 645     }
 646
 647     /*
 648      * We use two LFSR's (seeded from some of the input data bytes) to
 649      * generate two streams of pseudo-random bits.  These two bit streams
 650      * are then combined by simply adding with carry to generate a final
 651      * sequence of pseudo-random bits which is stored in the buffer that
 652      * 'output' points to the end of - len is the size of this buffer.
 653      *
 654      * The first LFSR is of degree 25,  and has a polynomial of:
 655      * x^13 + x^5 + x^4 + x^1 + 1
 656      *
 657      * The second LSFR is of degree 17,  and has a (primitive) polynomial of:
 658      * x^15 + x^1 + 1
 659      *
 660      * I don't know if these polynomials are primitive modulo 2,  and thus
 661      * represent maximal-period LFSR's.
 662      *
 663      *
 664      * Note that we take the output of each LFSR from the new shifted in
 665      * bit,  not the old shifted out bit.  Thus for ease of use the LFSR's
 666      * are implemented in bit reversed order.
 667      *
 668      */
 669
 670     /* In order to ensure that the LFSR works we need to ensure that the
 671      * initial values are non-zero.  Thus when we initialise them from
 672      * the seed,  we ensure that a bit is set.
 673      */
 674     i_lfsr0 = ( pi_tmp1[0] << 17 ) | ( pi_tmp1[1] << 9 ) |
 675               (( pi_tmp1[2] & ~7 ) << 1 ) | 8 | ( pi_tmp1[2] & 7 );
 676     i_lfsr1 = ( pi_tmp1[3] << 9 ) | 0x100 | pi_tmp1[4];
 677
 678     i_index = sizeof(pi_bits);
 679     i_carry = 0;
 680
 681     do
 682     {
 683         for( i_bit = 0, i_val = 0 ; i_bit < 8 ; ++i_bit )
 684         {
 685
 686             i_lfsr0_o = ( ( i_lfsr0 >> 24 ) ^ ( i_lfsr0 >> 21 ) ^
 687                         ( i_lfsr0 >> 20 ) ^ ( i_lfsr0 >> 12 ) ) & 1;
 688             i_lfsr0 = ( i_lfsr0 << 1 ) | i_lfsr0_o;
 689
 690             i_lfsr1_o = ( ( i_lfsr1 >> 16 ) ^ ( i_lfsr1 >> 2 ) ) & 1;
 691             i_lfsr1 = ( i_lfsr1 << 1 ) | i_lfsr1_o;
 692
 693             i_combined = !i_lfsr1_o + i_carry + !i_lfsr0_o;
 694             /* taking bit 1 */
 695             i_carry = ( i_combined >> 1 ) & 1;
 696             i_val |= ( i_combined & 1 ) << i_bit;
 697         }
 698
 699         pi_bits[--i_index] = i_val;
 700     } while( i_index > 0 );
 701
 702     /* This term is used throughout the following to
 703      * select one of 32 different variations on the
 704      * algorithm.
 705      */
 706     i_cse = pi_varients[i_css_varient] ^ pi_crypt_tab2[i_css_varient];
 707
 708     /* Now the actual blocks doing the encryption.  Each
 709      * of these works on 40 bits at a time and are quite
 710      * similar.
 711      */
 712     i_index = 0;
 713     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_scratch[i] )
 714     {
 715         i_index = pi_bits[25 + i] ^ pi_scratch[i];
 716         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 717
 718         pi_tmp1[i] = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 719     }
 720     pi_tmp1[4] ^= pi_tmp1[0];
 721
 722     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp1[i] )
 723     {
 724         i_index = pi_bits[20 + i] ^ pi_tmp1[i];
 725         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 726
 727         pi_tmp2[i] = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 728     }
 729     pi_tmp2[4] ^= pi_tmp2[0];
 730
 731     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp2[i] )
 732     {
 733         i_index = pi_bits[15 + i] ^ pi_tmp2[i];
 734         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 735         i_index = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 736
 737         pi_tmp1[i] = pi_crypt_tab0[i_index] ^ pi_crypt_tab2[i_index];
 738     }
 739     pi_tmp1[4] ^= pi_tmp1[0];
 740
 741     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp1[i] )
 742     {
 743         i_index = pi_bits[10 + i] ^ pi_tmp1[i];
 744         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 745
 746         i_index = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 747
 748         pi_tmp2[i] = pi_crypt_tab0[i_index] ^ pi_crypt_tab2[i_index];
 749     }
 750     pi_tmp2[4] ^= pi_tmp2[0];
 751
 752     for( i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp2[i] )
 753     {
 754         i_index = pi_bits[5 + i] ^ pi_tmp2[i];
 755         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 756
 757         pi_tmp1[i] = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 758     }
 759     pi_tmp1[4] ^= pi_tmp1[0];
 760
 761     for(i = 5, i_term = 0 ; --i >= 0 ; i_term = pi_tmp1[i] )
 762     {
 763         i_index = pi_bits[i] ^ pi_tmp1[i];
 764         i_index = pi_crypt_tab1[i_index] ^ ~pi_crypt_tab2[i_index] ^ i_cse;
 765
 766         pi_key[i] = pi_crypt_tab2[i_index] ^ pi_crypt_tab3[i_index] ^ i_term;
 767     }
 768
 769     return;
 770 }
 771
 772 /*****************************************************************************
 773  * CSSCracker : title key decryption by cracking
 774  *****************************************************************************
 775  * This function is called by CSSGetKeys to find a key
 776  *****************************************************************************/
 777 static int CSSCracker( int i_start,
 778                        unsigned char * p_crypted,
 779                        unsigned char * p_decrypted,
 780                        dvd_key_t * p_sector_key,
 781                        dvd_key_t * p_key )
 782 {
 783     unsigned char pi_buffer[10];
 784     unsigned int i_t1, i_t2, i_t3, i_t4, i_t5, i_t6;
 785     unsigned int i_try;
 786     unsigned int i_candidate;
 787     unsigned int i, j;
 788     int i_exit = -1;
 789
 790
 791     for( i = 0 ; i < 10 ; i++ )
 792     {
 793         pi_buffer[i] = pi_css_tab1[p_crypted[i]] ^ p_decrypted[i];
 794     }
 795
 796     for( i_try = i_start ; i_try < 0x10000 ; i_try++ )
 797     {
 798         i_t1 = i_try >> 8 | 0x100;
 799         i_t2 = i_try & 0xff;
 800         i_t3 = 0;               /* not needed */
 801         i_t5 = 0;
 802
 803         /* iterate cipher 4 times to reconstruct LFSR2 */
 804         for( i = 0 ; i < 4 ; i++ )
 805         {
 806             /* advance LFSR1 normaly */
 807             i_t4 = pi_css_tab2[i_t2] ^ pi_css_tab3[i_t1];
 808             i_t2 = i_t1 >> 1;
 809             i_t1 = ( ( i_t1 & 1 ) << 8 ) ^ i_t4;
 810             i_t4 = pi_css_tab5[i_t4];
 811             /* deduce i_t6 & i_t5 */
 812             i_t6 = pi_buffer[i];
 813             if( i_t5 )
 814             {
 815                 i_t6 = ( i_t6 + 0xff ) & 0x0ff;
 816             }
 817             if( i_t6 < i_t4 )
 818             {
 819                 i_t6 += 0x100;
 820             }
 821             i_t6 -= i_t4;
 822             i_t5 += i_t6 + i_t4;
 823             i_t6 = pi_css_tab4[ i_t6 ];
 824             /* feed / advance i_t3 / i_t5 */
 825             i_t3 = ( i_t3 << 8 ) | i_t6;
 826             i_t5 >>= 8;
 827         }
 828
 829         i_candidate = i_t3;
 830
 831         /* iterate 6 more times to validate candidate key */
 832         for( ; i < 10 ; i++ )
 833         {
 834             i_t4 = pi_css_tab2[i_t2] ^ pi_css_tab3[i_t1];
 835             i_t2 = i_t1 >> 1;
 836             i_t1 = ( ( i_t1 & 1 ) << 8 ) ^ i_t4;
 837             i_t4 = pi_css_tab5[i_t4];
 838             i_t6 = ((((((( i_t3 >> 3 ) ^ i_t3 ) >> 1 ) ^
 839                                          i_t3 ) >> 8 ) ^ i_t3 ) >> 5 ) & 0xff;
 840             i_t3 = ( i_t3 << 8 ) | i_t6;
 841             i_t6 = pi_css_tab4[i_t6];
 842             i_t5 += i_t6 + i_t4;
 843             if( ( i_t5 & 0xff ) != pi_buffer[i] )
 844             {
 845                 break;
 846             }
 847
 848             i_t5 >>= 8;
 849         }
 850
 851         if( i == 10 )
 852         {
 853             /* Do 4 backwards steps of iterating t3 to deduce initial state */
 854             i_t3 = i_candidate;
 855             for( i = 0 ; i < 4 ; i++ )
 856             {
 857                 i_t1 = i_t3 & 0xff;
 858                 i_t3 = ( i_t3 >> 8 );
 859                 /* easy to code, and fast enough bruteforce
 860                  * search for byte shifted in */
 861                 for( j = 0 ; j < 256 ; j++ )
 862                 {
 863                     i_t3 = ( i_t3 & 0x1ffff) | ( j << 17 );
 864                     i_t6 = ((((((( i_t3 >> 3 ) ^ i_t3 ) >> 1 ) ^
 865                                    i_t3 ) >> 8 ) ^ i_t3 ) >> 5 ) & 0xff;
 866                     if( i_t6 == i_t1 )
 867                     {
 868                         break;
 869                     }
 870                 }
 871             }
 872
 873             i_t4 = ( i_t3 >> 1 ) - 4;
 874             for( i_t5 = 0 ; i_t5 < 8; i_t5++ )
 875             {
 876                 if( ( ( i_t4 + i_t5 ) * 2 + 8 - ( (i_t4 + i_t5 ) & 7 ) )
 877                                                                       == i_t3 )
 878                 {
 879                     (*p_key)[0] = i_try>>8;
 880                     (*p_key)[1] = i_try & 0xFF;
 881                     (*p_key)[2] = ( ( i_t4 + i_t5 ) >> 0) & 0xFF;
 882                     (*p_key)[3] = ( ( i_t4 + i_t5 ) >> 8) & 0xFF;
 883                     (*p_key)[4] = ( ( i_t4 + i_t5 ) >> 16) & 0xFF;
 884                     i_exit = i_try + 1;
 885                 }
 886             }
 887         }
 888     }
 889
 890     if( i_exit >= 0 )
 891     {
 892         (*p_key)[0] ^= (*p_sector_key)[0];
 893         (*p_key)[1] ^= (*p_sector_key)[1];
 894         (*p_key)[2] ^= (*p_sector_key)[2];
 895         (*p_key)[3] ^= (*p_sector_key)[3];
 896         (*p_key)[4] ^= (*p_sector_key)[4];
 897     }
 898
 899     return i_exit;
 900 }
 901 #endif /* HAVE_CSS */
 902