]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blobdiff - libavutil/aes.c
Check for CONFIG_LIBFOO_DECODER/CONFIG_LIBFOO_ENCODER instead of just
[ffmpeg] / libavutil / aes.c
index 4127df616ce392a0a55409ba7f9dbb503f2b5506..d3a271c379d052a6f34fa5aa32453261027e7927 100644 (file)
@@ -1,6 +1,8 @@
 /*
  * copyright (c) 2007 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  *
+ * some optimization ideas from aes128.c by Reimar Doeffinger
+ *
  * This file is part of FFmpeg.
  *
  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
- *
- * some optimization ideas from aes128.c by Reimar Doeffinger
  */
 
 #include "common.h"
 #include "aes.h"
 
 typedef struct AVAES{
+    // Note: round_key[16] is accessed in the init code, but this only
+    // overwrites state, which does not matter (see also r7471).
     uint8_t round_key[15][4][4];
-    uint8_t state[4][4];
+    uint8_t state[2][4][4];
     int rounds;
 }AVAES;
 
@@ -37,7 +39,7 @@ static const uint8_t rcon[10] = {
 
 static uint8_t     sbox[256];
 static uint8_t inv_sbox[256];
-#ifdef CONFIG_SMALL
+#if CONFIG_SMALL
 static uint32_t enc_multbl[1][256];
 static uint32_t dec_multbl[1][256];
 #else
@@ -45,76 +47,74 @@ static uint32_t enc_multbl[4][256];
 static uint32_t dec_multbl[4][256];
 #endif
 
-static inline void addkey(uint64_t state[2], uint64_t round_key[2]){
-    state[0] ^= round_key[0];
-    state[1] ^= round_key[1];
+static inline void addkey(uint64_t dst[2], const uint64_t src[2], const uint64_t round_key[2]){
+    dst[0] = src[0] ^ round_key[0];
+    dst[1] = src[1] ^ round_key[1];
 }
 
-static void subshift(uint8_t s0[4], uint8_t s1[4], uint8_t s2[4], uint8_t s3[4], uint8_t *box){
-    int t;
-             s0[0]=box[s0[ 0]]; s0[ 4]=box[s0[ 4]];          s0[ 8]=box[s0[ 8]]; s0[12]=box[s0[12]];
-    t=s1[0]; s1[0]=box[s1[ 4]]; s1[ 4]=box[s1[ 8]];          s1[ 8]=box[s1[12]]; s1[12]=box[t];
-    t=s2[0]; s2[0]=box[s2[ 8]]; s2[ 8]=box[    t]; t=s2[ 4]; s2[ 4]=box[s2[12]]; s2[12]=box[t];
-    t=s3[0]; s3[0]=box[s3[12]]; s3[12]=box[s3[ 8]];          s3[ 8]=box[s3[ 4]]; s3[ 4]=box[t];
+static void subshift(uint8_t s0[2][16], int s, const uint8_t *box){
+    uint8_t (*s1)[16]= s0[0] - s;
+    uint8_t (*s3)[16]= s0[0] + s;
+    s0[0][0]=box[s0[1][ 0]]; s0[0][ 4]=box[s0[1][ 4]]; s0[0][ 8]=box[s0[1][ 8]]; s0[0][12]=box[s0[1][12]];
+    s1[0][3]=box[s1[1][ 7]]; s1[0][ 7]=box[s1[1][11]]; s1[0][11]=box[s1[1][15]]; s1[0][15]=box[s1[1][ 3]];
+    s0[0][2]=box[s0[1][10]]; s0[0][10]=box[s0[1][ 2]]; s0[0][ 6]=box[s0[1][14]]; s0[0][14]=box[s0[1][ 6]];
+    s3[0][1]=box[s3[1][13]]; s3[0][13]=box[s3[1][ 9]]; s3[0][ 9]=box[s3[1][ 5]]; s3[0][ 5]=box[s3[1][ 1]];
 }
 
+static inline int mix_core(uint32_t multbl[4][256], int a, int b, int c, int d){
+#if CONFIG_SMALL
 #define ROT(x,s) ((x<<s)|(x>>(32-s)))
-#if 0
-static inline void mix(uint8_t state[4][4], uint32_t multbl[4][256]){
-    int i;
-    for(i=0; i<4; i++)
-#ifdef CONFIG_SMALL
-        ((uint32_t *)(state))[i] =     multbl[0][state[i][0]]     ^ ROT(multbl[0][state[i][1]], 8)
-                                  ^ROT(multbl[0][state[i][2]],16) ^ ROT(multbl[0][state[i][3]],24);
+    return multbl[0][a] ^ ROT(multbl[0][b], 8) ^ ROT(multbl[0][c], 16) ^ ROT(multbl[0][d], 24);
 #else
-        ((uint32_t *)(state))[i] = multbl[0][state[i][0]] ^ multbl[1][state[i][1]]
-                                  ^multbl[2][state[i][2]] ^ multbl[3][state[i][3]];
+    return multbl[0][a] ^ multbl[1][b] ^ multbl[2][c] ^ multbl[3][d];
 #endif
 }
-#endif
-static inline void mix2(uint8_t state[4][4], uint32_t multbl[4][256], int s1, int s3){
-    int a = multbl[0][state[0][0]] ^ multbl[1][state[s1  ][1]]
-           ^multbl[2][state[2][2]] ^ multbl[3][state[s3  ][3]];
-    int b = multbl[0][state[1][0]] ^ multbl[1][state[s3-1][1]]
-           ^multbl[2][state[3][2]] ^ multbl[3][state[s1-1][3]];
-    int c = multbl[0][state[2][0]] ^ multbl[1][state[s3  ][1]]
-           ^multbl[2][state[0][2]] ^ multbl[3][state[s1  ][3]];
-    int d = multbl[0][state[3][0]] ^ multbl[1][state[s1-1][1]]
-           ^multbl[2][state[1][2]] ^ multbl[3][state[s3-1][3]];
-
-    ((uint32_t *)(state))[0]=a;
-    ((uint32_t *)(state))[1]=b;
-    ((uint32_t *)(state))[2]=c;
-    ((uint32_t *)(state))[3]=d;
+
+static inline void mix(uint8_t state[2][4][4], uint32_t multbl[4][256], int s1, int s3){
+    ((uint32_t *)(state))[0] = mix_core(multbl, state[1][0][0], state[1][s1  ][1], state[1][2][2], state[1][s3  ][3]);
+    ((uint32_t *)(state))[1] = mix_core(multbl, state[1][1][0], state[1][s3-1][1], state[1][3][2], state[1][s1-1][3]);
+    ((uint32_t *)(state))[2] = mix_core(multbl, state[1][2][0], state[1][s3  ][1], state[1][0][2], state[1][s1  ][3]);
+    ((uint32_t *)(state))[3] = mix_core(multbl, state[1][3][0], state[1][s1-1][1], state[1][1][2], state[1][s3-1][3]);
 }
 
-static inline void crypt(AVAES *a, int s, uint8_t *sbox, uint32_t *multbl){
-    int t, r;
+static inline void crypt(AVAES *a, int s, const uint8_t *sbox, const uint32_t *multbl){
+    int r;
 
-    for(r=a->rounds; r>1; r--){
-        addkey(a->state, a->round_key[r]);
-        mix2(a->state, multbl, 3-s, 1+s);
+    for(r=a->rounds-1; r>0; r--){
+        mix(a->state, multbl, 3-s, 1+s);
+        addkey(a->state[1], a->state[0], a->round_key[r]);
     }
-    addkey(a->state, a->round_key[1]);
-    subshift(a->state[0], a->state[0]+3-s, a->state[0]+2, a->state[0]+1+s, sbox);
-    addkey(a->state, a->round_key[0]);
+    subshift(a->state[0][0], s, sbox);
 }
 
-static void aes_decrypt(AVAES *a){
-    crypt(a, 0, inv_sbox, dec_multbl);
-}
-
-static void aes_encrypt(AVAES *a){
-    crypt(a, 2, sbox, enc_multbl);
+void av_aes_crypt(AVAES *a, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int count, uint8_t *iv, int decrypt){
+    while(count--){
+        addkey(a->state[1], src, a->round_key[a->rounds]);
+        if(decrypt) {
+            crypt(a, 0, inv_sbox, dec_multbl);
+            if(iv){
+                addkey(a->state[0], a->state[0], iv);
+                memcpy(iv, src, 16);
+            }
+            addkey(dst, a->state[0], a->round_key[0]);
+        }else{
+            if(iv) addkey(a->state[1], a->state[1], iv);
+            crypt(a, 2,     sbox, enc_multbl);
+            addkey(dst, a->state[0], a->round_key[0]);
+            if(iv) memcpy(iv, dst, 16);
+        }
+        src+=16;
+        dst+=16;
+    }
 }
 
-static void init_multbl2(uint8_t tbl[1024], int c[4], uint8_t *log8, uint8_t *alog8, uint8_t *sbox){
+static void init_multbl2(uint8_t tbl[1024], const int c[4], const uint8_t *log8, const uint8_t *alog8, const uint8_t *sbox){
     int i, j;
     for(i=0; i<1024; i++){
         int x= sbox[i>>2];
         if(x) tbl[i]= alog8[ log8[x] + log8[c[i&3]] ];
     }
-#ifndef CONFIG_SMALL
+#if !CONFIG_SMALL
     for(j=256; j<1024; j++)
         for(i=0; i<4; i++)
             tbl[4*j+i]= tbl[4*j + ((i-1)&3) - 1024];
@@ -122,7 +122,7 @@ static void init_multbl2(uint8_t tbl[1024], int c[4], uint8_t *log8, uint8_t *al
 }
 
 // this is based on the reference AES code by Paulo Barreto and Vincent Rijmen
-int av_aes_init(AVAES *a, uint8_t *key, int key_bits, int decrypt) {
+int av_aes_init(AVAES *a, const uint8_t *key, int key_bits, int decrypt) {
     int i, j, t, rconpointer = 0;
     uint8_t tk[8][4];
     int KC= key_bits>>5;
@@ -130,7 +130,7 @@ int av_aes_init(AVAES *a, uint8_t *key, int key_bits, int decrypt) {
     uint8_t  log8[256];
     uint8_t alog8[512];
 
-    if(!enc_multbl[4][1023]){
+    if(!enc_multbl[0][sizeof(enc_multbl)/sizeof(enc_multbl[0][0])-1]){
         j=1;
         for(i=0; i<255; i++){
             alog8[i]=
@@ -146,8 +146,8 @@ int av_aes_init(AVAES *a, uint8_t *key, int key_bits, int decrypt) {
             inv_sbox[j]= i;
             sbox    [i]= j;
         }
-        init_multbl2(dec_multbl[0], (int[4]){0xe, 0x9, 0xd, 0xb}, log8, alog8, inv_sbox);
-        init_multbl2(enc_multbl[0], (int[4]){0x2, 0x1, 0x1, 0x3}, log8, alog8, sbox);
+        init_multbl2(dec_multbl[0], (const int[4]){0xe, 0x9, 0xd, 0xb}, log8, alog8, inv_sbox);
+        init_multbl2(enc_multbl[0], (const int[4]){0x2, 0x1, 0x1, 0x3}, log8, alog8, sbox);
     }
 
     if(key_bits!=128 && key_bits!=192 && key_bits!=256)
@@ -157,9 +157,9 @@ int av_aes_init(AVAES *a, uint8_t *key, int key_bits, int decrypt) {
 
     memcpy(tk, key, KC*4);
 
-    for(t= 0; t < (rounds+1)*4;) {
-        memcpy(a->round_key[0][t], tk, KC*4);
-        t+= KC;
+    for(t= 0; t < (rounds+1)*16;) {
+        memcpy(a->round_key[0][0]+t, tk, KC*4);
+        t+= KC*4;
 
         for(i = 0; i < 4; i++)
             tk[0][i] ^= sbox[tk[KC-1][(i+1)&3]];
@@ -175,8 +175,11 @@ int av_aes_init(AVAES *a, uint8_t *key, int key_bits, int decrypt) {
 
     if(decrypt){
         for(i=1; i<rounds; i++){
-            subshift(a->round_key[i][0], a->round_key[i][0]+3, a->round_key[i][0]+2, a->round_key[i][0]+1, sbox);
-            mix2(a->round_key[i], dec_multbl, 1, 3);
+            uint8_t tmp[3][16];
+            memcpy(tmp[2], a->round_key[i][0], 16);
+            subshift(tmp[1], 0, sbox);
+            mix(tmp, dec_multbl, 1, 3);
+            memcpy(a->round_key[i][0], tmp[0], 16);
         }
     }else{
         for(i=0; i<(rounds+1)>>1; i++){
@@ -189,9 +192,10 @@ int av_aes_init(AVAES *a, uint8_t *key, int key_bits, int decrypt) {
 }
 
 #ifdef TEST
+#include "lfg.h"
 #include "log.h"
 
-int main(){
+int main(void){
     int i,j;
     AVAES ae, ad, b;
     uint8_t rkey[2][16]= {
@@ -203,35 +207,35 @@ int main(){
     uint8_t rct[2][16]= {
         {0x73, 0x22, 0x81, 0xc0, 0xa0, 0xaa, 0xb8, 0xf7, 0xa5, 0x4a, 0x0c, 0x67, 0xa0, 0xc4, 0x5e, 0xcf},
         {0x6d, 0x25, 0x1e, 0x69, 0x44, 0xb0, 0x51, 0xe0, 0x4e, 0xaa, 0x6f, 0xb4, 0xdb, 0xf7, 0x84, 0x65}};
+    uint8_t temp[16];
+    AVLFG prng;
 
     av_aes_init(&ae, "PI=3.141592654..", 128, 0);
     av_aes_init(&ad, "PI=3.141592654..", 128, 1);
-    av_log_level= AV_LOG_DEBUG;
+    av_log_set_level(AV_LOG_DEBUG);
+    av_lfg_init(&prng, 1);
 
     for(i=0; i<2; i++){
         av_aes_init(&b, rkey[i], 128, 1);
-        memcpy(b.state, rct[i], 16);
-        aes_decrypt(&b);
+        av_aes_crypt(&b, temp, rct[i], 1, NULL, 1);
         for(j=0; j<16; j++)
-            if(rpt[i][j] != b.state[0][j])
-                av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %02X %02X\n", j, rpt[i][j], b.state[0][j]);
+            if(rpt[i][j] != temp[j])
+                av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %02X %02X\n", j, rpt[i][j], temp[j]);
     }
 
     for(i=0; i<10000; i++){
         for(j=0; j<16; j++){
-            pt[j]= random();
+            pt[j] = av_lfg_get(&prng);
         }
-        memcpy(ae.state, pt, 16);
 {START_TIMER
-        aes_encrypt(&ae);
+        av_aes_crypt(&ae, temp, pt, 1, NULL, 0);
         if(!(i&(i-1)))
-            av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%02X %02X %02X %02X\n", ae.state[0][0], ae.state[1][1], ae.state[2][2], ae.state[3][3]);
-        memcpy(ad.state, ae.state, 16);
-        aes_decrypt(&ad);
+            av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%02X %02X %02X %02X\n", temp[0], temp[5], temp[10], temp[15]);
+        av_aes_crypt(&ad, temp, temp, 1, NULL, 1);
 STOP_TIMER("aes")}
         for(j=0; j<16; j++){
-            if(pt[j] != ad.state[0][j]){
-                av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %02X %02X\n", i,j, pt[j], ad.state[0][j]);
+            if(pt[j] != temp[j]){
+                av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %02X %02X\n", i,j, pt[j], temp[j]);
             }
         }
     }