See ChangeLog: Wed Dec 23 13:34:22 CET 1998 Werner Koch
[libgcrypt.git] / cipher / blowfish.c
index 55b9902..fdc4c4b 100644 (file)
@@ -5,14 +5,14 @@
  *   Bruce Schneier: Applied Cryptography. John Wiley & Sons, 1996.
  *   ISBN 0-471-11709-9. Pages 336 ff.
  *
- * This file is part of GNUPG.
+ * This file is part of GnuPG.
  *
- * GNUPG is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * GnuPG is free software; you can redistribute it and/or modify
  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  * (at your option) any later version.
  *
- * GNUPG is distributed in the hope that it will be useful,
+ * GnuPG is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  * GNU General Public License for more details.
 #include "util.h"
 #include "types.h"
 #include "blowfish.h"
-#include "random.h"
+
+#define CIPHER_ALGO_BLOWFISH    4  /* blowfish 128 bit key */
+#define CIPHER_ALGO_BLOWFISH160 42  /* blowfish 160 bit key (not in OpenPGP)*/
+
+#define FNCCAST_SETKEY(f)  (int(*)(void*, byte*, unsigned))(f)
+#define FNCCAST_CRYPT(f)   (void(*)(void*, byte*, byte*))(f)
+
+#define BLOWFISH_BLOCKSIZE 8
+#define BLOWFISH_ROUNDS 16
+
+typedef struct {
+    u32 s0[256];
+    u32 s1[256];
+    u32 s2[256];
+    u32 s3[256];
+    u32 p[BLOWFISH_ROUNDS+2];
+} BLOWFISH_context;
+
+static int  bf_setkey( BLOWFISH_context *c, byte *key, unsigned keylen );
+static void encrypt_block( BLOWFISH_context *bc, byte *outbuf, byte *inbuf );
+static void decrypt_block( BLOWFISH_context *bc, byte *outbuf, byte *inbuf );
+
 
 /* precomputed S boxes */
 static const u32 ks0[256] = {
@@ -227,8 +248,7 @@ static const u32 ps[BLOWFISH_ROUNDS+2] = {
 
 
 
-
-
+#if BLOWFISH_ROUNDS != 16
 static inline u32
 function_F( BLOWFISH_context *bc, u32 x )
 {
@@ -248,48 +268,130 @@ function_F( BLOWFISH_context *bc, u32 x )
 
     return ((bc->s0[a] + bc->s1[b]) ^ bc->s2[c] ) + bc->s3[d];
 }
+#endif
+
+#ifdef BIG_ENDIAN_HOST
+  #define F(x) ((( s0[((byte*)&x)[0]] + s1[((byte*)&x)[1]])     \
+                  ^ s2[((byte*)&x)[2]]) + s3[((byte*)&x)[3]] )
+#else
+  #define F(x) ((( s0[((byte*)&x)[3]] + s1[((byte*)&x)[2]])     \
+                  ^ s2[((byte*)&x)[1]]) + s3[((byte*)&x)[0]] )
+#endif
+#define R(l,r,i)  do { l ^= p[i]; r ^= F(l); } while(0)
 
 
 static void
 encrypt(  BLOWFISH_context *bc, u32 *ret_xl, u32 *ret_xr )
 {
-    u32 xl, xr, temp;
+  #if BLOWFISH_ROUNDS == 16
+    u32 xl, xr, *s0, *s1, *s2, *s3, *p;
+
+    xl = *ret_xl;
+    xr = *ret_xr;
+    p = bc->p;
+    s0 = bc->s0;
+    s1 = bc->s1;
+    s2 = bc->s2;
+    s3 = bc->s3;
+
+    R( xl, xr, 0);
+    R( xr, xl, 1);
+    R( xl, xr, 2);
+    R( xr, xl, 3);
+    R( xl, xr, 4);
+    R( xr, xl, 5);
+    R( xl, xr, 6);
+    R( xr, xl, 7);
+    R( xl, xr, 8);
+    R( xr, xl, 9);
+    R( xl, xr, 10);
+    R( xr, xl, 11);
+    R( xl, xr, 12);
+    R( xr, xl, 13);
+    R( xl, xr, 14);
+    R( xr, xl, 15);
+
+    xl ^= p[BLOWFISH_ROUNDS];
+    xr ^= p[BLOWFISH_ROUNDS+1];
+
+    *ret_xl = xr;
+    *ret_xr = xl;
+
+  #else
+    u32 xl, xr, temp, *p;
     int i;
 
     xl = *ret_xl;
     xr = *ret_xr;
+    p = bc->p;
 
     for(i=0; i < BLOWFISH_ROUNDS; i++ ) {
-       xl ^= bc->p[i];
+       xl ^= p[i];
        xr ^= function_F(bc, xl);
        temp = xl;
        xl = xr;
        xr = temp;
     }
-
     temp = xl;
     xl = xr;
     xr = temp;
 
-    xr ^= bc->p[BLOWFISH_ROUNDS];
-    xl ^= bc->p[BLOWFISH_ROUNDS+1];
+    xr ^= p[BLOWFISH_ROUNDS];
+    xl ^= p[BLOWFISH_ROUNDS+1];
 
     *ret_xl = xl;
     *ret_xr = xr;
+  #endif
 }
 
 
 static void
 decrypt(  BLOWFISH_context *bc, u32 *ret_xl, u32 *ret_xr )
 {
-    u32 xl, xr, temp;
+  #if BLOWFISH_ROUNDS == 16
+    u32 xl, xr, *s0, *s1, *s2, *s3, *p;
+
+    xl = *ret_xl;
+    xr = *ret_xr;
+    p = bc->p;
+    s0 = bc->s0;
+    s1 = bc->s1;
+    s2 = bc->s2;
+    s3 = bc->s3;
+
+    R( xl, xr, 17);
+    R( xr, xl, 16);
+    R( xl, xr, 15);
+    R( xr, xl, 14);
+    R( xl, xr, 13);
+    R( xr, xl, 12);
+    R( xl, xr, 11);
+    R( xr, xl, 10);
+    R( xl, xr, 9);
+    R( xr, xl, 8);
+    R( xl, xr, 7);
+    R( xr, xl, 6);
+    R( xl, xr, 5);
+    R( xr, xl, 4);
+    R( xl, xr, 3);
+    R( xr, xl, 2);
+
+    xl ^= p[1];
+    xr ^= p[0];
+
+    *ret_xl = xr;
+    *ret_xr = xl;
+
+  #else
+    u32 xl, xr, temp, *p;
     int i;
 
     xl = *ret_xl;
     xr = *ret_xr;
+    p = bc->p;
 
     for(i=BLOWFISH_ROUNDS+1; i > 1; i-- ) {
-       xl ^= bc->p[i];
+       xl ^= p[i];
        xr ^= function_F(bc, xl);
        temp = xl;
        xl = xr;
@@ -300,47 +402,33 @@ decrypt(  BLOWFISH_context *bc, u32 *ret_xl, u32 *ret_xr )
     xl = xr;
     xr = temp;
 
-    xr ^= bc->p[1];
-    xl ^= bc->p[0];
+    xr ^= p[1];
+    xl ^= p[0];
 
     *ret_xl = xl;
     *ret_xr = xr;
+  #endif
 }
 
+#undef F
+#undef R
+
 static void
 encrypt_block( BLOWFISH_context *bc, byte *outbuf, byte *inbuf )
 {
     u32 d1, d2;
 
-  #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
-    d1 = ((u32*)inbuf)[0]; /* fixme: this may not be aligned */
-    d2 = ((u32*)inbuf)[1];
-  #else
-    ((byte*)&d1)[3] = inbuf[0];
-    ((byte*)&d1)[2] = inbuf[1];
-    ((byte*)&d1)[1] = inbuf[2];
-    ((byte*)&d1)[0] = inbuf[3];
-    ((byte*)&d2)[3] = inbuf[4];
-    ((byte*)&d2)[2] = inbuf[5];
-    ((byte*)&d2)[1] = inbuf[6];
-    ((byte*)&d2)[0] = inbuf[7];
-  #endif
-
+    d1 = inbuf[0] << 24 | inbuf[1] << 16 | inbuf[2] << 8 | inbuf[3];
+    d2 = inbuf[4] << 24 | inbuf[5] << 16 | inbuf[6] << 8 | inbuf[7];
     encrypt( bc, &d1, &d2 );
-
-  #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
-    ((u32*)outbuf)[0] = d1;
-    ((u32*)outbuf)[1] = d2;
-  #else
-    outbuf[0] = ((byte*)&d1)[3];
-    outbuf[1] = ((byte*)&d1)[2];
-    outbuf[2] = ((byte*)&d1)[1];
-    outbuf[3] = ((byte*)&d1)[0];
-    outbuf[4] = ((byte*)&d2)[3];
-    outbuf[5] = ((byte*)&d2)[2];
-    outbuf[6] = ((byte*)&d2)[1];
-    outbuf[7] = ((byte*)&d2)[0];
-  #endif
+    outbuf[0] = (d1 >> 24) & 0xff;
+    outbuf[1] = (d1 >> 16) & 0xff;
+    outbuf[2] = (d1 >> 8) & 0xff;
+    outbuf[3] =  d1       & 0xff;
+    outbuf[4] = (d2 >> 24) & 0xff;
+    outbuf[5] = (d2 >> 16) & 0xff;
+    outbuf[6] = (d2 >> 8) & 0xff;
+    outbuf[7] =  d2       & 0xff;
 }
 
 
@@ -349,35 +437,17 @@ decrypt_block( BLOWFISH_context *bc, byte *outbuf, byte *inbuf )
 {
     u32 d1, d2;
 
-  #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
-    d1 = ((u32*)inbuf)[0]; /* fixme: this may not be aligned */
-    d2 = ((u32*)inbuf)[1];
-  #else
-    ((byte*)&d1)[3] = inbuf[0];
-    ((byte*)&d1)[2] = inbuf[1];
-    ((byte*)&d1)[1] = inbuf[2];
-    ((byte*)&d1)[0] = inbuf[3];
-    ((byte*)&d2)[3] = inbuf[4];
-    ((byte*)&d2)[2] = inbuf[5];
-    ((byte*)&d2)[1] = inbuf[6];
-    ((byte*)&d2)[0] = inbuf[7];
-  #endif
-
+    d1 = inbuf[0] << 24 | inbuf[1] << 16 | inbuf[2] << 8 | inbuf[3];
+    d2 = inbuf[4] << 24 | inbuf[5] << 16 | inbuf[6] << 8 | inbuf[7];
     decrypt( bc, &d1, &d2 );
-
-  #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
-    ((u32*)outbuf)[0] = d1;
-    ((u32*)outbuf)[1] = d2;
-  #else
-    outbuf[0] = ((byte*)&d1)[3];
-    outbuf[1] = ((byte*)&d1)[2];
-    outbuf[2] = ((byte*)&d1)[1];
-    outbuf[3] = ((byte*)&d1)[0];
-    outbuf[4] = ((byte*)&d2)[3];
-    outbuf[5] = ((byte*)&d2)[2];
-    outbuf[6] = ((byte*)&d2)[1];
-    outbuf[7] = ((byte*)&d2)[0];
-  #endif
+    outbuf[0] = (d1 >> 24) & 0xff;
+    outbuf[1] = (d1 >> 16) & 0xff;
+    outbuf[2] = (d1 >> 8) & 0xff;
+    outbuf[3] =  d1       & 0xff;
+    outbuf[4] = (d2 >> 24) & 0xff;
+    outbuf[5] = (d2 >> 16) & 0xff;
+    outbuf[6] = (d2 >> 8) & 0xff;
+    outbuf[7] =  d2       & 0xff;
 }
 
 
@@ -391,7 +461,7 @@ selftest()
     byte key3[] = { 0x41, 0x79, 0x6E, 0xA0, 0x52, 0x61, 0x6E, 0xE4 };
     byte cipher3[] = { 0xE1, 0x13, 0xF4, 0x10, 0x2C, 0xFC, 0xCE, 0x43 };
 
-    blowfish_setkey( &c, "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz", 26 );
+    bf_setkey( &c, "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz", 26 );
     encrypt_block( &c, buffer, plain );
     if( memcmp( buffer, "\x32\x4E\xD0\xFE\xF4\x13\xA2\x03", 8 ) )
        log_error("wrong blowfish encryption\n");
@@ -399,7 +469,7 @@ selftest()
     if( memcmp( buffer, plain, 8 ) )
        log_bug("blowfish failed\n");
 
-    blowfish_setkey( &c, key3, 8 );
+    bf_setkey( &c, key3, 8 );
     encrypt_block( &c, buffer, plain3 );
     if( memcmp( buffer, cipher3, 8 ) )
        log_error("wrong blowfish encryption (3)\n");
@@ -410,8 +480,8 @@ selftest()
 
 
 
-void
-blowfish_setkey( BLOWFISH_context *c, byte *key, unsigned keylen )
+static int
+bf_setkey( BLOWFISH_context *c, byte *key, unsigned keylen )
 {
     int i, j;
     u32 data, datal, datar;
@@ -422,8 +492,6 @@ blowfish_setkey( BLOWFISH_context *c, byte *key, unsigned keylen )
        selftest();
     }
 
-    fast_random_poll();
-
     for(i=0; i < BLOWFISH_ROUNDS+2; i++ )
        c->p[i] = ps[i];
     for(i=0; i < 256; i++ ) {
@@ -475,150 +543,47 @@ blowfish_setkey( BLOWFISH_context *c, byte *key, unsigned keylen )
        c->s3[i]   = datal;
        c->s3[i+1] = datar;
     }
-}
-
-
-void
-blowfish_setiv( BLOWFISH_context *c, byte *iv )
-{
-    if( iv )
-       memcpy( c->iv, iv, BLOWFISH_BLOCKSIZE );
-    else
-       memset( c->iv, 0, BLOWFISH_BLOCKSIZE );
-    c->count = 0;
-    encrypt_block( c, c->eniv, c->iv );
-}
-
 
-void
-blowfish_encode( BLOWFISH_context *c, byte *outbuf, byte *inbuf,
-                                                   unsigned nblocks )
-{
-    unsigned n;
 
-    for(n=0; n < nblocks; n++ ) {
-       encrypt_block( c, outbuf, inbuf );
-       inbuf  += BLOWFISH_BLOCKSIZE;;
-       outbuf += BLOWFISH_BLOCKSIZE;
+    /* Check for weak key.  A weak key is a key in which a value in */
+    /* the P-array (here c) occurs more than once per table.       */
+    for(i=0; i < 255; i++ ) {
+       for( j=i+1; j < 256; j++) {
+           if( (c->s0[i] == c->s0[j]) || (c->s1[i] == c->s1[j]) ||
+               (c->s2[i] == c->s2[j]) || (c->s3[i] == c->s3[j]) )
+               return G10ERR_WEAK_KEY;
+       }
     }
-}
 
-void
-blowfish_decode( BLOWFISH_context *c, byte *outbuf, byte *inbuf,
-                                                   unsigned nblocks )
-{
-    unsigned n;
-
-    for(n=0; n < nblocks; n++ ) {
-       decrypt_block( c, outbuf, inbuf );
-       inbuf  += BLOWFISH_BLOCKSIZE;;
-       outbuf += BLOWFISH_BLOCKSIZE;
-    }
+    return 0;
 }
 
 
-
 /****************
- * FIXME: Make use of bigger chunks
- * (out may overlap with a or b)
+ * Return some information about the algorithm.  We need algo here to
+ * distinguish different flavors of the algorithm.
+ * Returns: A pointer to string describing the algorithm or NULL if
+ *         the ALGO is invalid.
  */
-static void
-xorblock( byte *out, byte *a, byte *b, unsigned count )
+const char *
+blowfish_get_info( int algo, size_t *keylen,
+                  size_t *blocksize, size_t *contextsize,
+                  int  (**r_setkey)( void *c, byte *key, unsigned keylen ),
+                  void (**r_encrypt)( void *c, byte *outbuf, byte *inbuf ),
+                  void (**r_decrypt)( void *c, byte *outbuf, byte *inbuf )
+                )
 {
-    for( ; count ; count--, a++, b++ )
-       *out++ = *a ^ *b ;
-}
-
-
-
-/****************
- * Encode buffer in CFB mode. nbytes can be an arbitrary value.
- */
-void
-blowfish_encode_cfb( BLOWFISH_context *c, byte *outbuf,
-                                         byte *inbuf, unsigned nbytes)
-{
-    unsigned n;
-
-    if( c->count ) {  /* must make a full block first */
-       assert( c->count < BLOWFISH_BLOCKSIZE );
-       n = BLOWFISH_BLOCKSIZE - c->count;
-       if( n > nbytes )
-           n = nbytes;
-       xorblock( outbuf, c->eniv+c->count, inbuf, n);
-       memcpy( c->iv+c->count, outbuf, n);
-       c->count += n;
-       nbytes -= n;
-       inbuf += n;
-       outbuf += n;
-       assert( c->count <= BLOWFISH_BLOCKSIZE);
-       if( c->count == BLOWFISH_BLOCKSIZE ) {
-           encrypt_block( c, c->eniv, c->iv );
-           c->count = 0;
-       }
-       else
-           return;
-    }
-    assert(!c->count);
-    while( nbytes >= BLOWFISH_BLOCKSIZE ) {
-       xorblock( outbuf, c->eniv, inbuf, BLOWFISH_BLOCKSIZE);
-       memcpy( c->iv, outbuf, BLOWFISH_BLOCKSIZE);
-       encrypt_block( c, c->eniv, c->iv );
-       nbytes -= BLOWFISH_BLOCKSIZE;
-       inbuf += BLOWFISH_BLOCKSIZE;
-       outbuf += BLOWFISH_BLOCKSIZE;
-    }
-
-    if( nbytes ) {
-       xorblock( outbuf, c->eniv, inbuf, nbytes );
-       memcpy( c->iv, outbuf, nbytes );
-       c->count = nbytes;
-    }
-
-}
-
-
-void
-blowfish_decode_cfb( BLOWFISH_context *c, byte *outbuf,
-                                         byte *inbuf, unsigned nbytes)
-{
-    unsigned n;
-
-    if( c->count ) {  /* must make a full block first */
-       assert( c->count < BLOWFISH_BLOCKSIZE );
-       n = BLOWFISH_BLOCKSIZE - c->count;
-       if( n > nbytes )
-           n = nbytes;
-       memcpy( c->iv+c->count, inbuf, n);
-       xorblock( outbuf, c->eniv+c->count, inbuf, n);
-       c->count += n;
-       nbytes -= n;
-       inbuf += n;
-       outbuf += n;
-       assert( c->count <= BLOWFISH_BLOCKSIZE);
-       if( c->count == BLOWFISH_BLOCKSIZE ) {
-           encrypt_block( c, c->eniv, c->iv );
-           c->count = 0;
-       }
-       else
-           return;
-    }
-
-    assert(!c->count);
-    while( nbytes >= BLOWFISH_BLOCKSIZE ) {
-       memcpy( c->iv, inbuf, BLOWFISH_BLOCKSIZE);
-       xorblock( outbuf, c->eniv, inbuf, BLOWFISH_BLOCKSIZE);
-       encrypt_block( c, c->eniv, c->iv );
-       nbytes -= BLOWFISH_BLOCKSIZE;
-       inbuf += BLOWFISH_BLOCKSIZE;
-       outbuf += BLOWFISH_BLOCKSIZE;
-    }
-
-    if( nbytes ) {
-       memcpy( c->iv, inbuf, nbytes );
-       xorblock( outbuf, c->eniv, inbuf, nbytes );
-       c->count = nbytes;
-    }
-
+    *keylen = algo == CIPHER_ALGO_BLOWFISH ? 128 : 160;
+    *blocksize = BLOWFISH_BLOCKSIZE;
+    *contextsize = sizeof(BLOWFISH_context);
+    *r_setkey = FNCCAST_SETKEY(bf_setkey);
+    *r_encrypt= FNCCAST_CRYPT(encrypt_block);
+    *r_decrypt= FNCCAST_CRYPT(decrypt_block);
+
+    if( algo == CIPHER_ALGO_BLOWFISH )
+       return "BLOWFISH";
+    if( algo == CIPHER_ALGO_BLOWFISH160 )
+       return "BLOWFISH160";
+    return NULL;
 }