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Created: 2022-06-23 06:44

/src/botan/src/lib/block/serpent/serpent.cpp
Line
Count
Source (jump to first uncovered line)
1
/*
2
* Serpent
3
* (C) 1999-2007 Jack Lloyd
4
*
5
* Botan is released under the Simplified BSD License (see license.txt)
6
*/
7
8
#include <botan/internal/serpent.h>
9
#include <botan/internal/loadstor.h>
10
#include <botan/internal/rotate.h>
11
#include <botan/internal/serpent_sbox.h>
12
13
#if defined(BOTAN_HAS_SERPENT_SIMD) || defined(BOTAN_HAS_SERPENT_AVX2)
14
  #include <botan/internal/cpuid.h>
15
#endif
16
17
namespace Botan {
18
19
/*
20
* Serpent Encryption
21
*/
22
void Serpent::encrypt_n(const uint8_t in[], uint8_t out[], size_t blocks) const
23
0
   {
24
0
   using namespace Botan::Serpent_F;
25
26
0
   verify_key_set(m_round_key.empty() == false);
27
28
0
#if defined(BOTAN_HAS_SERPENT_AVX2)
29
0
   if(CPUID::has_avx2())
30
0
      {
31
0
      while(blocks >= 8)
32
0
         {
33
0
         avx2_encrypt_8(in, out);
34
0
         in += 8 * BLOCK_SIZE;
35
0
         out += 8 * BLOCK_SIZE;
36
0
         blocks -= 8;
37
0
         }
38
0
      }
39
0
#endif
40
41
0
#if defined(BOTAN_HAS_SERPENT_SIMD)
42
0
   if(CPUID::has_simd_32())
43
0
      {
44
0
      while(blocks >= 4)
45
0
         {
46
0
         simd_encrypt_4(in, out);
47
0
         in += 4 * BLOCK_SIZE;
48
0
         out += 4 * BLOCK_SIZE;
49
0
         blocks -= 4;
50
0
         }
51
0
      }
52
0
#endif
53
54
0
   const Key_Inserter key_xor(m_round_key.data());
55
56
0
   BOTAN_PARALLEL_SIMD_FOR(size_t i = 0; i < blocks; ++i)
57
0
      {
58
0
      uint32_t B0, B1, B2, B3;
59
0
      load_le(in + 16*i, B0, B1, B2, B3);
60
61
0
      key_xor( 0,B0,B1,B2,B3); SBoxE0(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
62
0
      key_xor( 1,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
63
0
      key_xor( 2,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
64
0
      key_xor( 3,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
65
0
      key_xor( 4,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
66
0
      key_xor( 5,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
67
0
      key_xor( 6,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
68
0
      key_xor( 7,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
69
0
      key_xor( 8,B0,B1,B2,B3); SBoxE0(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
70
0
      key_xor( 9,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
71
0
      key_xor(10,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
72
0
      key_xor(11,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
73
0
      key_xor(12,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
74
0
      key_xor(13,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
75
0
      key_xor(14,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
76
0
      key_xor(15,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
77
0
      key_xor(16,B0,B1,B2,B3); SBoxE0(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
78
0
      key_xor(17,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
79
0
      key_xor(18,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
80
0
      key_xor(19,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
81
0
      key_xor(20,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
82
0
      key_xor(21,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
83
0
      key_xor(22,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
84
0
      key_xor(23,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
85
0
      key_xor(24,B0,B1,B2,B3); SBoxE0(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
86
0
      key_xor(25,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
87
0
      key_xor(26,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
88
0
      key_xor(27,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
89
0
      key_xor(28,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
90
0
      key_xor(29,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
91
0
      key_xor(30,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
92
0
      key_xor(31,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); key_xor(32,B0,B1,B2,B3);
93
94
0
      store_le(out + 16*i, B0, B1, B2, B3);
95
0
      }
96
0
   }
97
98
/*
99
* Serpent Decryption
100
*/
101
void Serpent::decrypt_n(const uint8_t in[], uint8_t out[], size_t blocks) const
102
0
   {
103
0
   using namespace Botan::Serpent_F;
104
105
0
   verify_key_set(m_round_key.empty() == false);
106
107
0
#if defined(BOTAN_HAS_SERPENT_AVX2)
108
0
   if(CPUID::has_avx2())
109
0
      {
110
0
      while(blocks >= 8)
111
0
         {
112
0
         avx2_decrypt_8(in, out);
113
0
         in += 8 * BLOCK_SIZE;
114
0
         out += 8 * BLOCK_SIZE;
115
0
         blocks -= 8;
116
0
         }
117
0
      }
118
0
#endif
119
120
0
#if defined(BOTAN_HAS_SERPENT_SIMD)
121
0
   if(CPUID::has_simd_32())
122
0
      {
123
0
      while(blocks >= 4)
124
0
         {
125
0
         simd_decrypt_4(in, out);
126
0
         in += 4 * BLOCK_SIZE;
127
0
         out += 4 * BLOCK_SIZE;
128
0
         blocks -= 4;
129
0
         }
130
0
      }
131
0
#endif
132
133
0
   const Key_Inserter key_xor(m_round_key.data());
134
135
0
   BOTAN_PARALLEL_SIMD_FOR(size_t i = 0; i < blocks; ++i)
136
0
      {
137
0
      uint32_t B0, B1, B2, B3;
138
0
      load_le(in + 16*i, B0, B1, B2, B3);
139
140
0
      key_xor(32,B0,B1,B2,B3);  SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor(31,B0,B1,B2,B3);
141
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor(30,B0,B1,B2,B3);
142
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor(29,B0,B1,B2,B3);
143
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor(28,B0,B1,B2,B3);
144
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor(27,B0,B1,B2,B3);
145
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor(26,B0,B1,B2,B3);
146
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor(25,B0,B1,B2,B3);
147
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD0(B0,B1,B2,B3); key_xor(24,B0,B1,B2,B3);
148
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor(23,B0,B1,B2,B3);
149
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor(22,B0,B1,B2,B3);
150
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor(21,B0,B1,B2,B3);
151
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor(20,B0,B1,B2,B3);
152
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor(19,B0,B1,B2,B3);
153
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor(18,B0,B1,B2,B3);
154
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor(17,B0,B1,B2,B3);
155
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD0(B0,B1,B2,B3); key_xor(16,B0,B1,B2,B3);
156
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor(15,B0,B1,B2,B3);
157
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor(14,B0,B1,B2,B3);
158
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor(13,B0,B1,B2,B3);
159
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor(12,B0,B1,B2,B3);
160
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor(11,B0,B1,B2,B3);
161
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor(10,B0,B1,B2,B3);
162
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor( 9,B0,B1,B2,B3);
163
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD0(B0,B1,B2,B3); key_xor( 8,B0,B1,B2,B3);
164
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor( 7,B0,B1,B2,B3);
165
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor( 6,B0,B1,B2,B3);
166
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor( 5,B0,B1,B2,B3);
167
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor( 4,B0,B1,B2,B3);
168
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor( 3,B0,B1,B2,B3);
169
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor( 2,B0,B1,B2,B3);
170
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor( 1,B0,B1,B2,B3);
171
0
      i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD0(B0,B1,B2,B3); key_xor( 0,B0,B1,B2,B3);
172
173
0
      store_le(out + 16*i, B0, B1, B2, B3);
174
0
      }
175
0
   }
176
177
/*
178
* Serpent Key Schedule
179
*/
180
void Serpent::key_schedule(const uint8_t key[], size_t length)
181
0
   {
182
0
   using namespace Botan::Serpent_F;
183
184
0
   const uint32_t PHI = 0x9E3779B9;
185
186
0
   secure_vector<uint32_t> W(140);
187
0
   for(size_t i = 0; i != length / 4; ++i)
188
0
      W[i] = load_le<uint32_t>(key, i);
189
190
0
   W[length / 4] |= uint32_t(1) << ((length%4)*8);
191
192
0
   for(size_t i = 8; i != 140; ++i)
193
0
      {
194
0
      uint32_t wi = W[i-8] ^ W[i-5] ^ W[i-3] ^ W[i-1] ^ PHI ^ uint32_t(i-8);
195
0
      W[i] = rotl<11>(wi);
196
0
      }
197
198
0
   SBoxE0(W[ 20],W[ 21],W[ 22],W[ 23]);
199
0
   SBoxE0(W[ 52],W[ 53],W[ 54],W[ 55]);
200
0
   SBoxE0(W[ 84],W[ 85],W[ 86],W[ 87]);
201
0
   SBoxE0(W[116],W[117],W[118],W[119]);
202
203
0
   SBoxE1(W[ 16],W[ 17],W[ 18],W[ 19]);
204
0
   SBoxE1(W[ 48],W[ 49],W[ 50],W[ 51]);
205
0
   SBoxE1(W[ 80],W[ 81],W[ 82],W[ 83]);
206
0
   SBoxE1(W[112],W[113],W[114],W[115]);
207
208
0
   SBoxE2(W[ 12],W[ 13],W[ 14],W[ 15]);
209
0
   SBoxE2(W[ 44],W[ 45],W[ 46],W[ 47]);
210
0
   SBoxE2(W[ 76],W[ 77],W[ 78],W[ 79]);
211
0
   SBoxE2(W[108],W[109],W[110],W[111]);
212
213
0
   SBoxE3(W[  8],W[  9],W[ 10],W[ 11]);
214
0
   SBoxE3(W[ 40],W[ 41],W[ 42],W[ 43]);
215
0
   SBoxE3(W[ 72],W[ 73],W[ 74],W[ 75]);
216
0
   SBoxE3(W[104],W[105],W[106],W[107]);
217
0
   SBoxE3(W[136],W[137],W[138],W[139]);
218
219
0
   SBoxE4(W[ 36],W[ 37],W[ 38],W[ 39]);
220
0
   SBoxE4(W[ 68],W[ 69],W[ 70],W[ 71]);
221
0
   SBoxE4(W[100],W[101],W[102],W[103]);
222
0
   SBoxE4(W[132],W[133],W[134],W[135]);
223
224
0
   SBoxE5(W[ 32],W[ 33],W[ 34],W[ 35]);
225
0
   SBoxE5(W[ 64],W[ 65],W[ 66],W[ 67]);
226
0
   SBoxE5(W[ 96],W[ 97],W[ 98],W[ 99]);
227
0
   SBoxE5(W[128],W[129],W[130],W[131]);
228
229
0
   SBoxE6(W[ 28],W[ 29],W[ 30],W[ 31]);
230
0
   SBoxE6(W[ 60],W[ 61],W[ 62],W[ 63]);
231
0
   SBoxE6(W[ 92],W[ 93],W[ 94],W[ 95]);
232
0
   SBoxE6(W[124],W[125],W[126],W[127]);
233
234
0
   SBoxE7(W[ 24],W[ 25],W[ 26],W[ 27]);
235
0
   SBoxE7(W[ 56],W[ 57],W[ 58],W[ 59]);
236
0
   SBoxE7(W[ 88],W[ 89],W[ 90],W[ 91]);
237
0
   SBoxE7(W[120],W[121],W[122],W[123]);
238
239
0
   m_round_key.assign(W.begin() + 8, W.end());
240
0
   }
241
242
void Serpent::clear()
243
0
   {
244
0
   zap(m_round_key);
245
0
   }
246
247
std::string Serpent::provider() const
248
0
   {
249
0
#if defined(BOTAN_HAS_SERPENT_AVX2)
250
0
   if(CPUID::has_avx2())
251
0
      {
252
0
      return "avx2";
253
0
      }
254
0
#endif
255
256
0
#if defined(BOTAN_HAS_SERPENT_SIMD)
257
0
   if(CPUID::has_simd_32())
258
0
      {
259
0
      return "simd";
260
0
      }
261
0
#endif
262
263
0
   return "base";
264
0
   }
265
266
}