Merge tag 'ntb-5.3' of git://github.com/jonmason/ntb
[platform/kernel/linux-rpi.git] / crypto / twofish_generic.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  * Twofish for CryptoAPI
4  *
5  * Originally Twofish for GPG
6  * By Matthew Skala <mskala@ansuz.sooke.bc.ca>, July 26, 1998
7  * 256-bit key length added March 20, 1999
8  * Some modifications to reduce the text size by Werner Koch, April, 1998
9  * Ported to the kerneli patch by Marc Mutz <Marc@Mutz.com>
10  * Ported to CryptoAPI by Colin Slater <hoho@tacomeat.net>
11  *
12  * The original author has disclaimed all copyright interest in this
13  * code and thus put it in the public domain. The subsequent authors 
14  * have put this under the GNU General Public License.
15  *
16  * This code is a "clean room" implementation, written from the paper
17  * _Twofish: A 128-Bit Block Cipher_ by Bruce Schneier, John Kelsey,
18  * Doug Whiting, David Wagner, Chris Hall, and Niels Ferguson, available
19  * through http://www.counterpane.com/twofish.html
20  *
21  * For background information on multiplication in finite fields, used for
22  * the matrix operations in the key schedule, see the book _Contemporary
23  * Abstract Algebra_ by Joseph A. Gallian, especially chapter 22 in the
24  * Third Edition.
25  */
26
27 #include <asm/byteorder.h>
28 #include <crypto/twofish.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/init.h>
31 #include <linux/types.h>
32 #include <linux/errno.h>
33 #include <linux/crypto.h>
34 #include <linux/bitops.h>
35
36 /* Macros to compute the g() function in the encryption and decryption
37  * rounds.  G1 is the straight g() function; G2 includes the 8-bit
38  * rotation for the high 32-bit word. */
39
40 #define G1(a) \
41      (ctx->s[0][(a) & 0xFF]) ^ (ctx->s[1][((a) >> 8) & 0xFF]) \
42    ^ (ctx->s[2][((a) >> 16) & 0xFF]) ^ (ctx->s[3][(a) >> 24])
43
44 #define G2(b) \
45      (ctx->s[1][(b) & 0xFF]) ^ (ctx->s[2][((b) >> 8) & 0xFF]) \
46    ^ (ctx->s[3][((b) >> 16) & 0xFF]) ^ (ctx->s[0][(b) >> 24])
47
48 /* Encryption and decryption Feistel rounds.  Each one calls the two g()
49  * macros, does the PHT, and performs the XOR and the appropriate bit
50  * rotations.  The parameters are the round number (used to select subkeys),
51  * and the four 32-bit chunks of the text. */
52
53 #define ENCROUND(n, a, b, c, d) \
54    x = G1 (a); y = G2 (b); \
55    x += y; y += x + ctx->k[2 * (n) + 1]; \
56    (c) ^= x + ctx->k[2 * (n)]; \
57    (c) = ror32((c), 1); \
58    (d) = rol32((d), 1) ^ y
59
60 #define DECROUND(n, a, b, c, d) \
61    x = G1 (a); y = G2 (b); \
62    x += y; y += x; \
63    (d) ^= y + ctx->k[2 * (n) + 1]; \
64    (d) = ror32((d), 1); \
65    (c) = rol32((c), 1); \
66    (c) ^= (x + ctx->k[2 * (n)])
67
68 /* Encryption and decryption cycles; each one is simply two Feistel rounds
69  * with the 32-bit chunks re-ordered to simulate the "swap" */
70
71 #define ENCCYCLE(n) \
72    ENCROUND (2 * (n), a, b, c, d); \
73    ENCROUND (2 * (n) + 1, c, d, a, b)
74
75 #define DECCYCLE(n) \
76    DECROUND (2 * (n) + 1, c, d, a, b); \
77    DECROUND (2 * (n), a, b, c, d)
78
79 /* Macros to convert the input and output bytes into 32-bit words,
80  * and simultaneously perform the whitening step.  INPACK packs word
81  * number n into the variable named by x, using whitening subkey number m.
82  * OUTUNPACK unpacks word number n from the variable named by x, using
83  * whitening subkey number m. */
84
85 #define INPACK(n, x, m) \
86    x = le32_to_cpu(src[n]) ^ ctx->w[m]
87
88 #define OUTUNPACK(n, x, m) \
89    x ^= ctx->w[m]; \
90    dst[n] = cpu_to_le32(x)
91
92
93
94 /* Encrypt one block.  in and out may be the same. */
95 static void twofish_encrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out, const u8 *in)
96 {
97         struct twofish_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
98         const __le32 *src = (const __le32 *)in;
99         __le32 *dst = (__le32 *)out;
100
101         /* The four 32-bit chunks of the text. */
102         u32 a, b, c, d;
103         
104         /* Temporaries used by the round function. */
105         u32 x, y;
106
107         /* Input whitening and packing. */
108         INPACK (0, a, 0);
109         INPACK (1, b, 1);
110         INPACK (2, c, 2);
111         INPACK (3, d, 3);
112         
113         /* Encryption Feistel cycles. */
114         ENCCYCLE (0);
115         ENCCYCLE (1);
116         ENCCYCLE (2);
117         ENCCYCLE (3);
118         ENCCYCLE (4);
119         ENCCYCLE (5);
120         ENCCYCLE (6);
121         ENCCYCLE (7);
122         
123         /* Output whitening and unpacking. */
124         OUTUNPACK (0, c, 4);
125         OUTUNPACK (1, d, 5);
126         OUTUNPACK (2, a, 6);
127         OUTUNPACK (3, b, 7);
128         
129 }
130
131 /* Decrypt one block.  in and out may be the same. */
132 static void twofish_decrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out, const u8 *in)
133 {
134         struct twofish_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
135         const __le32 *src = (const __le32 *)in;
136         __le32 *dst = (__le32 *)out;
137   
138         /* The four 32-bit chunks of the text. */
139         u32 a, b, c, d;
140         
141         /* Temporaries used by the round function. */
142         u32 x, y;
143         
144         /* Input whitening and packing. */
145         INPACK (0, c, 4);
146         INPACK (1, d, 5);
147         INPACK (2, a, 6);
148         INPACK (3, b, 7);
149         
150         /* Encryption Feistel cycles. */
151         DECCYCLE (7);
152         DECCYCLE (6);
153         DECCYCLE (5);
154         DECCYCLE (4);
155         DECCYCLE (3);
156         DECCYCLE (2);
157         DECCYCLE (1);
158         DECCYCLE (0);
159
160         /* Output whitening and unpacking. */
161         OUTUNPACK (0, a, 0);
162         OUTUNPACK (1, b, 1);
163         OUTUNPACK (2, c, 2);
164         OUTUNPACK (3, d, 3);
165
166 }
167
168 static struct crypto_alg alg = {
169         .cra_name           =   "twofish",
170         .cra_driver_name    =   "twofish-generic",
171         .cra_priority       =   100,
172         .cra_flags          =   CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
173         .cra_blocksize      =   TF_BLOCK_SIZE,
174         .cra_ctxsize        =   sizeof(struct twofish_ctx),
175         .cra_alignmask      =   3,
176         .cra_module         =   THIS_MODULE,
177         .cra_u              =   { .cipher = {
178         .cia_min_keysize    =   TF_MIN_KEY_SIZE,
179         .cia_max_keysize    =   TF_MAX_KEY_SIZE,
180         .cia_setkey         =   twofish_setkey,
181         .cia_encrypt        =   twofish_encrypt,
182         .cia_decrypt        =   twofish_decrypt } }
183 };
184
185 static int __init twofish_mod_init(void)
186 {
187         return crypto_register_alg(&alg);
188 }
189
190 static void __exit twofish_mod_fini(void)
191 {
192         crypto_unregister_alg(&alg);
193 }
194
195 subsys_initcall(twofish_mod_init);
196 module_exit(twofish_mod_fini);
197
198 MODULE_LICENSE("GPL");
199 MODULE_DESCRIPTION ("Twofish Cipher Algorithm");
200 MODULE_ALIAS_CRYPTO("twofish");
201 MODULE_ALIAS_CRYPTO("twofish-generic");