aestab.c

   1 /*\r
   2  ---------------------------------------------------------------------------\r
   3  Copyright (c) 1998-2008, Brian Gladman, Worcester, UK. All rights reserved.\r
   4 \r
   5  LICENSE TERMS\r
   6 \r
   7  The redistribution and use of this software (with or without changes)\r
   8  is allowed without the payment of fees or royalties provided that:\r
   9 \r
  10   1. source code distributions include the above copyright notice, this\r
  11      list of conditions and the following disclaimer;\r
  12 \r
  13   2. binary distributions include the above copyright notice, this list\r
  14      of conditions and the following disclaimer in their documentation;\r
  15 \r
  16   3. the name of the copyright holder is not used to endorse products\r
  17      built using this software without specific written permission.\r
  18 \r
  19  DISCLAIMER\r
  20 \r
  21  This software is provided 'as is' with no explicit or implied warranties\r
  22  in respect of its properties, including, but not limited to, correctness\r
  23  and/or fitness for purpose.\r
  24  ---------------------------------------------------------------------------\r
  25  Issue Date: 20/12/2007\r
  26 */\r
  27 \r
  28 #define DO_TABLES\r
  29 \r
  30 #include "aes.h"\r
  31 #include "aesopt.h"\r
  32 \r
  33 #if defined(FIXED_TABLES)\r
  34 \r
  35 #define sb_data(w) {\\r
  36     w(0x63), w(0x7c), w(0x77), w(0x7b), w(0xf2), w(0x6b), w(0x6f), w(0xc5),\\r
  37     w(0x30), w(0x01), w(0x67), w(0x2b), w(0xfe), w(0xd7), w(0xab), w(0x76),\\r
  38     w(0xca), w(0x82), w(0xc9), w(0x7d), w(0xfa), w(0x59), w(0x47), w(0xf0),\\r
  39     w(0xad), w(0xd4), w(0xa2), w(0xaf), w(0x9c), w(0xa4), w(0x72), w(0xc0),\\r
  40     w(0xb7), w(0xfd), w(0x93), w(0x26), w(0x36), w(0x3f), w(0xf7), w(0xcc),\\r
  41     w(0x34), w(0xa5), w(0xe5), w(0xf1), w(0x71), w(0xd8), w(0x31), w(0x15),\\r
  42     w(0x04), w(0xc7), w(0x23), w(0xc3), w(0x18), w(0x96), w(0x05), w(0x9a),\\r
  43     w(0x07), w(0x12), w(0x80), w(0xe2), w(0xeb), w(0x27), w(0xb2), w(0x75),\\r
  44     w(0x09), w(0x83), w(0x2c), w(0x1a), w(0x1b), w(0x6e), w(0x5a), w(0xa0),\\r
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  48     w(0xd0), w(0xef), w(0xaa), w(0xfb), w(0x43), w(0x4d), w(0x33), w(0x85),\\r
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  50     w(0x51), w(0xa3), w(0x40), w(0x8f), w(0x92), w(0x9d), w(0x38), w(0xf5),\\r
  51     w(0xbc), w(0xb6), w(0xda), w(0x21), w(0x10), w(0xff), w(0xf3), w(0xd2),\\r
  52     w(0xcd), w(0x0c), w(0x13), w(0xec), w(0x5f), w(0x97), w(0x44), w(0x17),\\r
  53     w(0xc4), w(0xa7), w(0x7e), w(0x3d), w(0x64), w(0x5d), w(0x19), w(0x73),\\r
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  55     w(0x46), w(0xee), w(0xb8), w(0x14), w(0xde), w(0x5e), w(0x0b), w(0xdb),\\r
  56     w(0xe0), w(0x32), w(0x3a), w(0x0a), w(0x49), w(0x06), w(0x24), w(0x5c),\\r
  57     w(0xc2), w(0xd3), w(0xac), w(0x62), w(0x91), w(0x95), w(0xe4), w(0x79),\\r
  58     w(0xe7), w(0xc8), w(0x37), w(0x6d), w(0x8d), w(0xd5), w(0x4e), w(0xa9),\\r
  59     w(0x6c), w(0x56), w(0xf4), w(0xea), w(0x65), w(0x7a), w(0xae), w(0x08),\\r
  60     w(0xba), w(0x78), w(0x25), w(0x2e), w(0x1c), w(0xa6), w(0xb4), w(0xc6),\\r
  61     w(0xe8), w(0xdd), w(0x74), w(0x1f), w(0x4b), w(0xbd), w(0x8b), w(0x8a),\\r
  62     w(0x70), w(0x3e), w(0xb5), w(0x66), w(0x48), w(0x03), w(0xf6), w(0x0e),\\r
  63     w(0x61), w(0x35), w(0x57), w(0xb9), w(0x86), w(0xc1), w(0x1d), w(0x9e),\\r
  64     w(0xe1), w(0xf8), w(0x98), w(0x11), w(0x69), w(0xd9), w(0x8e), w(0x94),\\r
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  67     w(0x41), w(0x99), w(0x2d), w(0x0f), w(0xb0), w(0x54), w(0xbb), w(0x16) }\r
  68 \r
  69 #define isb_data(w) {\\r
  70     w(0x52), w(0x09), w(0x6a), w(0xd5), w(0x30), w(0x36), w(0xa5), w(0x38),\\r
  71     w(0xbf), w(0x40), w(0xa3), w(0x9e), w(0x81), w(0xf3), w(0xd7), w(0xfb),\\r
  72     w(0x7c), w(0xe3), w(0x39), w(0x82), w(0x9b), w(0x2f), w(0xff), w(0x87),\\r
  73     w(0x34), w(0x8e), w(0x43), w(0x44), w(0xc4), w(0xde), w(0xe9), w(0xcb),\\r
  74     w(0x54), w(0x7b), w(0x94), w(0x32), w(0xa6), w(0xc2), w(0x23), w(0x3d),\\r
  75     w(0xee), w(0x4c), w(0x95), w(0x0b), w(0x42), w(0xfa), w(0xc3), w(0x4e),\\r
  76     w(0x08), w(0x2e), w(0xa1), w(0x66), w(0x28), w(0xd9), w(0x24), w(0xb2),\\r
  77     w(0x76), w(0x5b), w(0xa2), w(0x49), w(0x6d), w(0x8b), w(0xd1), w(0x25),\\r
  78     w(0x72), w(0xf8), w(0xf6), w(0x64), w(0x86), w(0x68), w(0x98), w(0x16),\\r
  79     w(0xd4), w(0xa4), w(0x5c), w(0xcc), w(0x5d), w(0x65), w(0xb6), w(0x92),\\r
  80     w(0x6c), w(0x70), w(0x48), w(0x50), w(0xfd), w(0xed), w(0xb9), w(0xda),\\r
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  82     w(0x90), w(0xd8), w(0xab), w(0x00), w(0x8c), w(0xbc), w(0xd3), w(0x0a),\\r
  83     w(0xf7), w(0xe4), w(0x58), w(0x05), w(0xb8), w(0xb3), w(0x45), w(0x06),\\r
  84     w(0xd0), w(0x2c), w(0x1e), w(0x8f), w(0xca), w(0x3f), w(0x0f), w(0x02),\\r
  85     w(0xc1), w(0xaf), w(0xbd), w(0x03), w(0x01), w(0x13), w(0x8a), w(0x6b),\\r
  86     w(0x3a), w(0x91), w(0x11), w(0x41), w(0x4f), w(0x67), w(0xdc), w(0xea),\\r
  87     w(0x97), w(0xf2), w(0xcf), w(0xce), w(0xf0), w(0xb4), w(0xe6), w(0x73),\\r
  88     w(0x96), w(0xac), w(0x74), w(0x22), w(0xe7), w(0xad), w(0x35), w(0x85),\\r
  89     w(0xe2), w(0xf9), w(0x37), w(0xe8), w(0x1c), w(0x75), w(0xdf), w(0x6e),\\r
  90     w(0x47), w(0xf1), w(0x1a), w(0x71), w(0x1d), w(0x29), w(0xc5), w(0x89),\\r
  91     w(0x6f), w(0xb7), w(0x62), w(0x0e), w(0xaa), w(0x18), w(0xbe), w(0x1b),\\r
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  93     w(0x9a), w(0xdb), w(0xc0), w(0xfe), w(0x78), w(0xcd), w(0x5a), w(0xf4),\\r
  94     w(0x1f), w(0xdd), w(0xa8), w(0x33), w(0x88), w(0x07), w(0xc7), w(0x31),\\r
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  98     w(0xa0), w(0xe0), w(0x3b), w(0x4d), w(0xae), w(0x2a), w(0xf5), w(0xb0),\\r
  99     w(0xc8), w(0xeb), w(0xbb), w(0x3c), w(0x83), w(0x53), w(0x99), w(0x61),\\r
 100     w(0x17), w(0x2b), w(0x04), w(0x7e), w(0xba), w(0x77), w(0xd6), w(0x26),\\r
 101     w(0xe1), w(0x69), w(0x14), w(0x63), w(0x55), w(0x21), w(0x0c), w(0x7d) }\r
 102 \r
 103 #define mm_data(w) {\\r
 104     w(0x00), w(0x01), w(0x02), w(0x03), w(0x04), w(0x05), w(0x06), w(0x07),\\r
 105     w(0x08), w(0x09), w(0x0a), w(0x0b), w(0x0c), w(0x0d), w(0x0e), w(0x0f),\\r
 106     w(0x10), w(0x11), w(0x12), w(0x13), w(0x14), w(0x15), w(0x16), w(0x17),\\r
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 111     w(0x38), w(0x39), w(0x3a), w(0x3b), w(0x3c), w(0x3d), w(0x3e), w(0x3f),\\r
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 116     w(0x60), w(0x61), w(0x62), w(0x63), w(0x64), w(0x65), w(0x66), w(0x67),\\r
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 118     w(0x70), w(0x71), w(0x72), w(0x73), w(0x74), w(0x75), w(0x76), w(0x77),\\r
 119     w(0x78), w(0x79), w(0x7a), w(0x7b), w(0x7c), w(0x7d), w(0x7e), w(0x7f),\\r
 120     w(0x80), w(0x81), w(0x82), w(0x83), w(0x84), w(0x85), w(0x86), w(0x87),\\r
 121     w(0x88), w(0x89), w(0x8a), w(0x8b), w(0x8c), w(0x8d), w(0x8e), w(0x8f),\\r
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 124     w(0xa0), w(0xa1), w(0xa2), w(0xa3), w(0xa4), w(0xa5), w(0xa6), w(0xa7),\\r
 125     w(0xa8), w(0xa9), w(0xaa), w(0xab), w(0xac), w(0xad), w(0xae), w(0xaf),\\r
 126     w(0xb0), w(0xb1), w(0xb2), w(0xb3), w(0xb4), w(0xb5), w(0xb6), w(0xb7),\\r
 127     w(0xb8), w(0xb9), w(0xba), w(0xbb), w(0xbc), w(0xbd), w(0xbe), w(0xbf),\\r
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 129     w(0xc8), w(0xc9), w(0xca), w(0xcb), w(0xcc), w(0xcd), w(0xce), w(0xcf),\\r
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 131     w(0xd8), w(0xd9), w(0xda), w(0xdb), w(0xdc), w(0xdd), w(0xde), w(0xdf),\\r
 132     w(0xe0), w(0xe1), w(0xe2), w(0xe3), w(0xe4), w(0xe5), w(0xe6), w(0xe7),\\r
 133     w(0xe8), w(0xe9), w(0xea), w(0xeb), w(0xec), w(0xed), w(0xee), w(0xef),\\r
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 135     w(0xf8), w(0xf9), w(0xfa), w(0xfb), w(0xfc), w(0xfd), w(0xfe), w(0xff) }\r
 136 \r
 137 #define rc_data(w) {\\r
 138     w(0x01), w(0x02), w(0x04), w(0x08), w(0x10),w(0x20), w(0x40), w(0x80),\\r
 139     w(0x1b), w(0x36) }\r
 140 \r
 141 #define h0(x)   (x)\r
 142 \r
 143 #define w0(p)   bytes2word(p, 0, 0, 0)\r
 144 #define w1(p)   bytes2word(0, p, 0, 0)\r
 145 #define w2(p)   bytes2word(0, 0, p, 0)\r
 146 #define w3(p)   bytes2word(0, 0, 0, p)\r
 147 \r
 148 #define u0(p)   bytes2word(f2(p), p, p, f3(p))\r
 149 #define u1(p)   bytes2word(f3(p), f2(p), p, p)\r
 150 #define u2(p)   bytes2word(p, f3(p), f2(p), p)\r
 151 #define u3(p)   bytes2word(p, p, f3(p), f2(p))\r
 152 \r
 153 #define v0(p)   bytes2word(fe(p), f9(p), fd(p), fb(p))\r
 154 #define v1(p)   bytes2word(fb(p), fe(p), f9(p), fd(p))\r
 155 #define v2(p)   bytes2word(fd(p), fb(p), fe(p), f9(p))\r
 156 #define v3(p)   bytes2word(f9(p), fd(p), fb(p), fe(p))\r
 157 \r
 158 #endif\r
 159 \r
 160 #if defined(FIXED_TABLES) || !defined(FF_TABLES)\r
 161 \r
 162 #define f2(x)   ((x<<1) ^ (((x>>7) & 1) * WPOLY))\r
 163 #define f4(x)   ((x<<2) ^ (((x>>6) & 1) * WPOLY) ^ (((x>>6) & 2) * WPOLY))\r
 164 #define f8(x)   ((x<<3) ^ (((x>>5) & 1) * WPOLY) ^ (((x>>5) & 2) * WPOLY) \\r
 165                         ^ (((x>>5) & 4) * WPOLY))\r
 166 #define f3(x)   (f2(x) ^ x)\r
 167 #define f9(x)   (f8(x) ^ x)\r
 168 #define fb(x)   (f8(x) ^ f2(x) ^ x)\r
 169 #define fd(x)   (f8(x) ^ f4(x) ^ x)\r
 170 #define fe(x)   (f8(x) ^ f4(x) ^ f2(x))\r
 171 \r
 172 #else\r
 173 \r
 174 #define f2(x) ((x) ? pow[log[x] + 0x19] : 0)\r
 175 #define f3(x) ((x) ? pow[log[x] + 0x01] : 0)\r
 176 #define f9(x) ((x) ? pow[log[x] + 0xc7] : 0)\r
 177 #define fb(x) ((x) ? pow[log[x] + 0x68] : 0)\r
 178 #define fd(x) ((x) ? pow[log[x] + 0xee] : 0)\r
 179 #define fe(x) ((x) ? pow[log[x] + 0xdf] : 0)\r
 180 \r
 181 #endif\r
 182 \r
 183 #include "aestab.h"\r
 184 \r
 185 #if defined(__cplusplus)\r
 186 extern "C"\r
 187 {\r
 188 #endif\r
 189 \r
 190 #if defined(FIXED_TABLES)\r
 191 \r
 192 /* implemented in case of wrong call for fixed tables */\r
 193 \r
 194 AES_RETURN aes_init(void)\r
 195 {\r
 196     return EXIT_SUCCESS;\r
 197 }\r
 198 \r
 199 #else   /*  Generate the tables for the dynamic table option */\r
 200 \r
 201 #if defined(FF_TABLES)\r
 202 \r
 203 #define gf_inv(x)   ((x) ? pow[ 255 - log[x]] : 0)\r
 204 \r
 205 #else \r
 206 \r
 207 /*  It will generally be sensible to use tables to compute finite\r
 208     field multiplies and inverses but where memory is scarse this\r
 209     code might sometimes be better. But it only has effect during\r
 210     initialisation so its pretty unimportant in overall terms.\r
 211 */\r
 212 \r
 213 /*  return 2 ^ (n - 1) where n is the bit number of the highest bit\r
 214     set in x with x in the range 1 < x < 0x00000200.   This form is\r
 215     used so that locals within fi can be bytes rather than words\r
 216 */\r
 217 \r
 218 static uint_8t hibit(const uint_32t x)\r
 219 {   uint_8t r = (uint_8t)((x >> 1) | (x >> 2));\r
 220 \r
 221     r |= (r >> 2);\r
 222     r |= (r >> 4);\r
 223     return (r + 1) >> 1;\r
 224 }\r
 225 \r
 226 /* return the inverse of the finite field element x */\r
 227 \r
 228 static uint_8t gf_inv(const uint_8t x)\r
 229 {   uint_8t p1 = x, p2 = BPOLY, n1 = hibit(x), n2 = 0x80, v1 = 1, v2 = 0;\r
 230 \r
 231     if(x < 2) \r
 232         return x;\r
 233 \r
 234     for( ; ; )\r
 235     {\r
 236         if(n1)\r
 237             while(n2 >= n1)             /* divide polynomial p2 by p1    */\r
 238             {\r
 239                 n2 /= n1;               /* shift smaller polynomial left */ \r
 240                 p2 ^= (p1 * n2) & 0xff; /* and remove from larger one    */\r
 241                 v2 ^= v1 * n2;          /* shift accumulated value and   */ \r
 242                 n2 = hibit(p2);         /* add into result               */\r
 243             }\r
 244         else\r
 245             return v1;\r
 246 \r
 247         if(n2)                          /* repeat with values swapped    */ \r
 248             while(n1 >= n2)\r
 249             {\r
 250                 n1 /= n2; \r
 251                 p1 ^= p2 * n1; \r
 252                 v1 ^= v2 * n1; \r
 253                 n1 = hibit(p1);\r
 254             }\r
 255         else\r
 256             return v2;\r
 257     }\r
 258 }\r
 259 \r
 260 #endif\r
 261 \r
 262 /* The forward and inverse affine transformations used in the S-box */\r
 263 uint_8t fwd_affine(const uint_8t x)\r
 264 {   uint_32t w = x;\r
 265     w ^= (w << 1) ^ (w << 2) ^ (w << 3) ^ (w << 4);\r
 266     return 0x63 ^ ((w ^ (w >> 8)) & 0xff);\r
 267 }\r
 268 \r
 269 uint_8t inv_affine(const uint_8t x)\r
 270 {   uint_32t w = x;\r
 271     w = (w << 1) ^ (w << 3) ^ (w << 6);\r
 272     return 0x05 ^ ((w ^ (w >> 8)) & 0xff);\r
 273 }\r
 274 \r
 275 static int init = 0;\r
 276 \r
 277 AES_RETURN aes_init(void)\r
 278 {   uint_32t  i, w;\r
 279 \r
 280 #if defined(FF_TABLES)\r
 281 \r
 282     uint_8t  pow[512], log[256];\r
 283 \r
 284     if(init)\r
 285         return EXIT_SUCCESS;\r
 286     /*  log and power tables for GF(2^8) finite field with\r
 287         WPOLY as modular polynomial - the simplest primitive\r
 288         root is 0x03, used here to generate the tables\r
 289     */\r
 290 \r
 291     i = 0; w = 1;\r
 292     do\r
 293     {\r
 294         pow[i] = (uint_8t)w;\r
 295         pow[i + 255] = (uint_8t)w;\r
 296         log[w] = (uint_8t)i++;\r
 297         w ^=  (w << 1) ^ (w & 0x80 ? WPOLY : 0);\r
 298     }\r
 299     while (w != 1);\r
 300 \r
 301 #else\r
 302     if(init)\r
 303         return EXIT_SUCCESS;\r
 304 #endif\r
 305 \r
 306     for(i = 0, w = 1; i < RC_LENGTH; ++i)\r
 307     {\r
 308         t_set(r,c)[i] = bytes2word(w, 0, 0, 0);\r
 309         w = f2(w);\r
 310     }\r
 311 \r
 312     for(i = 0; i < 256; ++i)\r
 313     {   uint_8t    b;\r
 314 \r
 315         b = fwd_affine(gf_inv((uint_8t)i));\r
 316         w = bytes2word(f2(b), b, b, f3(b));\r
 317 \r
 318 #if defined( SBX_SET )\r
 319         t_set(s,box)[i] = b;\r
 320 #endif\r
 321 \r
 322 #if defined( FT1_SET )                 /* tables for a normal encryption round */\r
 323         t_set(f,n)[i] = w;\r
 324 #endif\r
 325 #if defined( FT4_SET )\r
 326         t_set(f,n)[0][i] = w;\r
 327         t_set(f,n)[1][i] = upr(w,1);\r
 328         t_set(f,n)[2][i] = upr(w,2);\r
 329         t_set(f,n)[3][i] = upr(w,3);\r
 330 #endif\r
 331         w = bytes2word(b, 0, 0, 0);\r
 332 \r
 333 #if defined( FL1_SET )            /* tables for last encryption round (may also   */\r
 334         t_set(f,l)[i] = w;        /* be used in the key schedule)                 */\r
 335 #endif\r
 336 #if defined( FL4_SET )\r
 337         t_set(f,l)[0][i] = w;\r
 338         t_set(f,l)[1][i] = upr(w,1);\r
 339         t_set(f,l)[2][i] = upr(w,2);\r
 340         t_set(f,l)[3][i] = upr(w,3);\r
 341 #endif\r
 342 \r
 343 #if defined( LS1_SET )                  /* table for key schedule if t_set(f,l) above is*/\r
 344         t_set(l,s)[i] = w;      /* not of the required form                     */\r
 345 #endif\r
 346 #if defined( LS4_SET )\r
 347         t_set(l,s)[0][i] = w;\r
 348         t_set(l,s)[1][i] = upr(w,1);\r
 349         t_set(l,s)[2][i] = upr(w,2);\r
 350         t_set(l,s)[3][i] = upr(w,3);\r
 351 #endif\r
 352 \r
 353         b = gf_inv(inv_affine((uint_8t)i));\r
 354         w = bytes2word(fe(b), f9(b), fd(b), fb(b));\r
 355 \r
 356 #if defined( IM1_SET )                  /* tables for the inverse mix column operation  */\r
 357         t_set(i,m)[b] = w;\r
 358 #endif\r
 359 #if defined( IM4_SET )\r
 360         t_set(i,m)[0][b] = w;\r
 361         t_set(i,m)[1][b] = upr(w,1);\r
 362         t_set(i,m)[2][b] = upr(w,2);\r
 363         t_set(i,m)[3][b] = upr(w,3);\r
 364 #endif\r
 365 \r
 366 #if defined( ISB_SET )\r
 367         t_set(i,box)[i] = b;\r
 368 #endif\r
 369 #if defined( IT1_SET )                  /* tables for a normal decryption round */\r
 370         t_set(i,n)[i] = w;\r
 371 #endif\r
 372 #if defined( IT4_SET )\r
 373         t_set(i,n)[0][i] = w;\r
 374         t_set(i,n)[1][i] = upr(w,1);\r
 375         t_set(i,n)[2][i] = upr(w,2);\r
 376         t_set(i,n)[3][i] = upr(w,3);\r
 377 #endif\r
 378         w = bytes2word(b, 0, 0, 0);\r
 379 #if defined( IL1_SET )                  /* tables for last decryption round */\r
 380         t_set(i,l)[i] = w;\r
 381 #endif\r
 382 #if defined( IL4_SET )\r
 383         t_set(i,l)[0][i] = w;\r
 384         t_set(i,l)[1][i] = upr(w,1);\r
 385         t_set(i,l)[2][i] = upr(w,2);\r
 386         t_set(i,l)[3][i] = upr(w,3);\r
 387 #endif\r
 388     }\r
 389     init = 1;\r
 390     return EXIT_SUCCESS;\r
 391 }\r
 392 \r
 393 #endif\r
 394 \r
 395 #if defined(__cplusplus)\r
 396 }\r
 397 #endif\r
 398 \r