1
|
|
/*
|
2
|
|
*******************************************************************************
|
3
|
|
\file bash_prg.c
|
4
|
|
\brief STB 34.101.77 (bash): programmable algorithms
|
5
|
|
\project bee2 [cryptographic library]
|
6
|
|
\author (C) Sergey Agievich [agievich@{bsu.by|gmail.com}]
|
7
|
|
\created 2018.10.30
|
8
|
|
\version 2020.06.24
|
9
|
|
\license This program is released under the GNU General Public License
|
10
|
|
version 3. See Copyright Notices in bee2/info.h.
|
11
|
|
*******************************************************************************
|
12
|
|
*/
|
13
|
|
|
14
|
|
#include "bee2/core/blob.h"
|
15
|
|
#include "bee2/core/mem.h"
|
16
|
|
#include "bee2/core/util.h"
|
17
|
|
#include "bee2/crypto/bash.h"
|
18
|
|
|
19
|
|
/*
|
20
|
|
*******************************************************************************
|
21
|
|
Программируемые алгоритмы
|
22
|
|
|
23
|
|
\remark В bash_prg_st::s хранится состояние автомата. Состояние как строка
|
24
|
|
октетов состоит из двух частей:
|
25
|
|
1) буфер (первые buf_len октетов);
|
26
|
|
2) память (все остальное).
|
27
|
|
|
28
|
|
Данные загружаются в буфер и выгружаются из буфера блоками по buf_len октетов.
|
29
|
|
|
30
|
|
В бесключевом режиме память содержит 2dl битов, в ключевом -- (l + dl/2) битов.
|
31
|
|
Эти факты используются в функции bashPrgIsKeymode() для проверки того, что
|
32
|
|
автомат находится в ключевом режиме.
|
33
|
|
|
34
|
|
Первый бит памяти является контрольным -- он инвертируется в bashPrgCommit().
|
35
|
|
|
36
|
|
Длина buf_len в зависимости от параметров и режима:
|
37
|
|
|
38
|
|
l | d | key | keyless
|
39
|
|
-----------------------
|
40
|
|
128 | 1 | 168 | 160
|
41
|
|
128 | 2 | 160 | 128
|
42
|
|
192 | 1 | 156 | 144
|
43
|
|
192 | 2 | 144 | 96
|
44
|
|
256 | 1 | 144 | 128
|
45
|
|
256 | 2 | 128 | 64
|
46
|
|
|
47
|
|
6-битовые коды NULL, KEY, DATA, TEXT, OUT дополнены (справа) парой битов 01
|
48
|
|
и объявлены как BASH_PRG_XXX.
|
49
|
|
*******************************************************************************
|
50
|
|
*/
|
51
|
|
|
52
|
|
#define BASH_PRG_NULL 0x01 /* 000000 01 */
|
53
|
|
#define BASH_PRG_KEY 0x05 /* 000001 01 */
|
54
|
|
#define BASH_PRG_DATA 0x09 /* 000010 01 */
|
55
|
|
#define BASH_PRG_TEXT 0x0D /* 000011 01 */
|
56
|
|
#define BASH_PRG_OUT 0x11 /* 000100 01 */
|
57
|
|
|
58
|
|
typedef struct {
|
59
|
|
size_t l; /*< уровень стойкости */
|
60
|
|
size_t d; /*< емкость */
|
61
|
|
octet s[192]; /*< состояние */
|
62
|
|
size_t buf_len; /*< длина буфера */
|
63
|
|
size_t pos; /*< позиция в буфере */
|
64
|
|
octet t[192]; /*< копия состояния (для ratchet) */
|
65
|
|
octet stack[]; /*< [bashF_deep()] стек bashF */
|
66
|
|
} bash_prg_st;
|
67
|
|
|
68
|
1
|
size_t bashPrg_keep()
|
69
|
|
{
|
70
|
1
|
return sizeof(bash_prg_st) + bashF_deep();
|
71
|
|
}
|
72
|
|
|
73
|
|
/*
|
74
|
|
*******************************************************************************
|
75
|
|
Вспомогательные функции
|
76
|
|
*******************************************************************************
|
77
|
|
*/
|
78
|
|
|
79
|
1
|
static bool_t bashPrgIsKeymode(const void* state)
|
80
|
|
{
|
81
|
1
|
const bash_prg_st* st = (const bash_prg_st*)state;
|
82
|
1
|
ASSERT(memIsValid(st, bashPrg_keep()));
|
83
|
|
// (192 - buf_len) ==? (l + d * l / 2) / 8
|
84
|
1
|
return 16 * (192 - st->buf_len) == st->l * (2 + st->d);
|
85
|
|
}
|
86
|
|
|
87
|
|
/*
|
88
|
|
*******************************************************************************
|
89
|
|
Commit: завершить предыдущую команду и начать новую с кодом code
|
90
|
|
*******************************************************************************
|
91
|
|
*/
|
92
|
|
|
93
|
1
|
static void bashPrgCommit(octet code, void* state)
|
94
|
|
{
|
95
|
1
|
bash_prg_st* st = (bash_prg_st*)state;
|
96
|
1
|
ASSERT(memIsValid(st, bashPrg_keep()));
|
97
|
1
|
ASSERT(st->pos < st->buf_len);
|
98
|
|
// учесть code
|
99
|
1
|
st->s[st->pos] ^= code;
|
100
|
|
// инвертировать контрольный бит
|
101
|
1
|
st->s[st->buf_len] ^= 0x80;
|
102
|
|
// применить sponge-функцию
|
103
|
1
|
bashF(st->s, st->stack);
|
104
|
|
// сбросить pos
|
105
|
1
|
st->pos = 0;
|
106
|
|
}
|
107
|
|
|
108
|
|
/*
|
109
|
|
*******************************************************************************
|
110
|
|
Start: инициализировать
|
111
|
|
*******************************************************************************
|
112
|
|
*/
|
113
|
|
|
114
|
1
|
void bashPrgStart(void* state, size_t l, size_t d, const octet ann[],
|
115
|
|
size_t ann_len, const octet key[], size_t key_len)
|
116
|
|
{
|
117
|
1
|
bash_prg_st* st = (bash_prg_st*)state;
|
118
|
1
|
ASSERT(memIsValid(st, bashPrg_keep()));
|
119
|
1
|
ASSERT(l == 128 || l == 192 || l == 256);
|
120
|
1
|
ASSERT(d == 1 || d == 2);
|
121
|
1
|
ASSERT(ann_len % 4 == 0 && ann_len <= 60);
|
122
|
1
|
ASSERT(key_len % 4 == 0 && key_len <= 60);
|
123
|
1
|
ASSERT(key_len == 0 || key_len >= l / 8);
|
124
|
1
|
ASSERT(memIsDisjoint2(st, bashPrg_keep(), ann, ann_len));
|
125
|
1
|
ASSERT(memIsDisjoint2(st, bashPrg_keep(), key, key_len));
|
126
|
|
// pos <- 8 + |ann| + |key|
|
127
|
1
|
st->pos = 1 + ann_len + key_len;
|
128
|
|
// s[0..pos) <- <|ann|/2 + |key|/32>_8 || ann || key
|
129
|
1
|
st->s[0] = (octet)(ann_len * 4 + key_len / 4);
|
130
|
1
|
memCopy(st->s + 1, ann, ann_len);
|
131
|
1
|
memCopy(st->s + 1 + ann_len, key, key_len);
|
132
|
|
// s[pos..) <- 0
|
133
|
1
|
memSetZero(st->s + st->pos, 192 - st->pos);
|
134
|
|
// s[1472..) <- <l / 4 + d>_{64}
|
135
|
1
|
st->s[192 - 8] = (octet)(l / 4 + d);
|
136
|
|
// длина буфера
|
137
|
1
|
st->buf_len = key_len ? (192 - l * (2 + d) / 16) : (192 - d * l / 4);
|
138
|
|
// сохранить параметры
|
139
|
1
|
st->l = l, st->d = d;
|
140
|
|
}
|
141
|
|
|
142
|
|
/*
|
143
|
|
*******************************************************************************
|
144
|
|
Restart: повторно инициализировать
|
145
|
|
*******************************************************************************
|
146
|
|
*/
|
147
|
|
|
148
|
1
|
void bashPrgRestart(const octet ann[], size_t ann_len,
|
149
|
|
const octet key[], size_t key_len, void* state)
|
150
|
|
{
|
151
|
1
|
bash_prg_st* st = (bash_prg_st*)state;
|
152
|
1
|
ASSERT(memIsValid(st, bashPrg_keep()));
|
153
|
1
|
ASSERT(ann_len % 4 == 0 && ann_len <= 60);
|
154
|
1
|
ASSERT(key_len % 4 == 0 && key_len <= 60);
|
155
|
1
|
ASSERT(key_len == 0 || key_len >= st->l / 8);
|
156
|
1
|
ASSERT(memIsDisjoint2(st, bashPrg_keep(), ann, ann_len));
|
157
|
1
|
ASSERT(memIsDisjoint2(st, bashPrg_keep(), key, key_len));
|
158
|
|
// вводится ключ?
|
159
|
1
|
if (key_len)
|
160
|
|
{
|
161
|
0
|
bashPrgCommit(BASH_PRG_KEY, state);
|
162
|
|
// перейти в ключевой режим (если еще не в нем)
|
163
|
0
|
st->buf_len = 192 - st->l * (2 + st->d) / 16;
|
164
|
|
}
|
165
|
|
else
|
166
|
1
|
bashPrgCommit(BASH_PRG_NULL, state);
|
167
|
|
// pos <- 8 + |ann| + |key|
|
168
|
1
|
st->pos = 1 + ann_len + key_len;
|
169
|
|
// s[0..pos) <- s[0..pos) ^ <|ann|/2 + |key|/32>_8 || ann || key
|
170
|
1
|
st->s[0] ^= (octet)(ann_len * 4 + key_len / 4);
|
171
|
1
|
memXor2(st->s + 1, ann, ann_len);
|
172
|
1
|
memXor2(st->s + 1 + ann_len, key, key_len);
|
173
|
|
}
|
174
|
|
|
175
|
|
/*
|
176
|
|
*******************************************************************************
|
177
|
|
Absorb: загрузить
|
178
|
|
*******************************************************************************
|
179
|
|
*/
|
180
|
|
|
181
|
1
|
void bashPrgAbsorbStart(void* state)
|
182
|
|
{
|
183
|
1
|
bashPrgCommit(BASH_PRG_DATA, state);
|
184
|
|
}
|
185
|
|
|
186
|
1
|
void bashPrgAbsorbStep(const void* buf, size_t count, void* state)
|
187
|
|
{
|
188
|
1
|
bash_prg_st* st = (bash_prg_st*)state;
|
189
|
1
|
ASSERT(memIsDisjoint2(st, bashPrg_keep(), buf, count));
|
190
|
|
// не накопился полный буфер?
|
191
|
1
|
if (count < st->buf_len - st->pos)
|
192
|
|
{
|
193
|
1
|
memXor2(st->s + st->pos, buf, count);
|
194
|
1
|
st->pos += count;
|
195
|
1
|
return;
|
196
|
|
}
|
197
|
|
// новый полный буфер
|
198
|
1
|
memXor2(st->s + st->pos, buf, st->buf_len - st->pos);
|
199
|
1
|
buf = (const octet*)buf + st->buf_len - st->pos;
|
200
|
1
|
count -= st->buf_len - st->pos;
|
201
|
1
|
bashF(st->s, st->stack);
|
202
|
|
// цикл по полным блокам
|
203
|
1
|
while (count >= st->buf_len)
|
204
|
|
{
|
205
|
1
|
memXor2(st->s, buf, st->buf_len);
|
206
|
1
|
buf = (const octet*)buf + st->buf_len;
|
207
|
1
|
count -= st->buf_len;
|
208
|
1
|
bashF(st->s, st->stack);
|
209
|
|
}
|
210
|
|
// неполный блок?
|
211
|
1
|
if (st->pos = count)
|
212
|
1
|
memXor2(st->s, buf, count);
|
213
|
|
}
|
214
|
|
|
215
|
1
|
void bashPrgAbsorb(const void* buf, size_t count, void* state)
|
216
|
|
{
|
217
|
1
|
bashPrgAbsorbStart(state);
|
218
|
1
|
bashPrgAbsorbStep(buf, count, state);
|
219
|
|
}
|
220
|
|
|
221
|
|
/*
|
222
|
|
*******************************************************************************
|
223
|
|
Squeeze: выгрузить
|
224
|
|
*******************************************************************************
|
225
|
|
*/
|
226
|
|
|
227
|
1
|
void bashPrgSqueezeStart(void* state)
|
228
|
|
{
|
229
|
1
|
bashPrgCommit(BASH_PRG_OUT, state);
|
230
|
|
}
|
231
|
|
|
232
|
1
|
void bashPrgSqueezeStep(void* buf, size_t count, void* state)
|
233
|
|
{
|
234
|
1
|
bash_prg_st* st = (bash_prg_st*)state;
|
235
|
1
|
ASSERT(memIsDisjoint2(st, bashPrg_keep(), buf, count));
|
236
|
|
// остатка буфера достаточно?
|
237
|
1
|
if (count < st->buf_len - st->pos)
|
238
|
|
{
|
239
|
1
|
memCopy(buf, st->s + st->pos, count);
|
240
|
1
|
st->pos += count;
|
241
|
1
|
return;
|
242
|
|
}
|
243
|
|
// новый буфер
|
244
|
1
|
memCopy(buf, st->s + st->pos, st->buf_len - st->pos);
|
245
|
1
|
buf = (octet*)buf + st->buf_len - st->pos;
|
246
|
1
|
count -= st->buf_len - st->pos;
|
247
|
1
|
bashF(st->s, st->stack);
|
248
|
|
// цикл по полным блокам
|
249
|
1
|
while (count >= st->buf_len)
|
250
|
|
{
|
251
|
0
|
memCopy(buf, st->s, st->buf_len);
|
252
|
0
|
buf = (octet*)buf + st->buf_len;
|
253
|
0
|
count -= st->buf_len;
|
254
|
0
|
bashF(st->s, st->stack);
|
255
|
|
}
|
256
|
|
// неполный блок
|
257
|
1
|
if (st->pos = count)
|
258
|
0
|
memCopy(buf, st->s, count);
|
259
|
|
}
|
260
|
|
|
261
|
1
|
void bashPrgSqueeze(void* buf, size_t count, void* state)
|
262
|
|
{
|
263
|
1
|
bashPrgSqueezeStart(state);
|
264
|
1
|
bashPrgSqueezeStep(buf, count, state);
|
265
|
|
}
|
266
|
|
|
267
|
|
/*
|
268
|
|
*******************************************************************************
|
269
|
|
Encr: зашифровать
|
270
|
|
*******************************************************************************
|
271
|
|
*/
|
272
|
|
|
273
|
1
|
void bashPrgEncrStart(void* state)
|
274
|
|
{
|
275
|
1
|
ASSERT(bashPrgIsKeymode(state));
|
276
|
1
|
bashPrgCommit(BASH_PRG_TEXT, state);
|
277
|
|
}
|
278
|
|
|
279
|
1
|
void bashPrgEncrStep(void* buf, size_t count, void* state)
|
280
|
|
{
|
281
|
1
|
bash_prg_st* st = (bash_prg_st*)state;
|
282
|
1
|
ASSERT(memIsDisjoint2(st, bashPrg_keep(), buf, count));
|
283
|
|
// остатка буфера достаточно?
|
284
|
1
|
if (count < st->buf_len - st->pos)
|
285
|
|
{
|
286
|
1
|
memXor2(st->s + st->pos, buf, count);
|
287
|
1
|
memCopy(buf, st->s + st->pos, count);
|
288
|
1
|
st->pos += count;
|
289
|
1
|
return;
|
290
|
|
}
|
291
|
|
// новый буфер
|
292
|
1
|
memXor2(st->s + st->pos, buf, st->buf_len - st->pos);
|
293
|
1
|
memCopy(buf, st->s + st->pos, st->buf_len - st->pos);
|
294
|
1
|
buf = (octet*)buf + st->buf_len - st->pos;
|
295
|
1
|
count -= st->buf_len - st->pos;
|
296
|
1
|
bashF(st->s, st->stack);
|
297
|
|
// цикл по полным блокам
|
298
|
1
|
while (count >= st->buf_len)
|
299
|
|
{
|
300
|
1
|
memXor2(st->s, buf, st->buf_len);
|
301
|
1
|
memCopy(buf, st->s, st->buf_len);
|
302
|
1
|
buf = (octet*)buf + st->buf_len;
|
303
|
1
|
count -= st->buf_len;
|
304
|
1
|
bashF(st->s, st->stack);
|
305
|
|
}
|
306
|
|
// неполный блок
|
307
|
1
|
if (st->pos = count)
|
308
|
|
{
|
309
|
1
|
memXor2(st->s, buf, count);
|
310
|
1
|
memCopy(buf, st->s, count);
|
311
|
|
}
|
312
|
|
}
|
313
|
|
|
314
|
1
|
void bashPrgEncr(void* buf, size_t count, void* state)
|
315
|
|
{
|
316
|
1
|
bashPrgEncrStart(state);
|
317
|
1
|
bashPrgEncrStep(buf, count, state);
|
318
|
|
}
|
319
|
|
|
320
|
|
/*
|
321
|
|
*******************************************************************************
|
322
|
|
Decr: расшифровать
|
323
|
|
*******************************************************************************
|
324
|
|
*/
|
325
|
|
|
326
|
1
|
void bashPrgDecrStart(void* state)
|
327
|
|
{
|
328
|
1
|
ASSERT(bashPrgIsKeymode(state));
|
329
|
1
|
bashPrgCommit(BASH_PRG_TEXT, state);
|
330
|
|
}
|
331
|
|
|
332
|
1
|
void bashPrgDecrStep(void* buf, size_t count, void* state)
|
333
|
|
{
|
334
|
1
|
bash_prg_st* st = (bash_prg_st*)state;
|
335
|
1
|
ASSERT(memIsDisjoint2(st, bashPrg_keep(), buf, count));
|
336
|
|
// остатка буфера достаточно?
|
337
|
1
|
if (count < st->buf_len - st->pos)
|
338
|
|
{
|
339
|
1
|
memXor2(buf, st->s + st->pos, count);
|
340
|
1
|
memXor2(st->s + st->pos, buf, count);
|
341
|
1
|
st->pos += count;
|
342
|
1
|
return;
|
343
|
|
}
|
344
|
|
// новый буфер
|
345
|
1
|
memXor2(buf, st->s + st->pos, st->buf_len - st->pos);
|
346
|
1
|
memXor2(st->s + st->pos, buf, st->buf_len - st->pos);
|
347
|
1
|
buf = (octet*)buf + st->buf_len - st->pos;
|
348
|
1
|
count -= st->buf_len - st->pos;
|
349
|
1
|
bashF(st->s, st->stack);
|
350
|
|
// цикл по полным блокам
|
351
|
1
|
while (count >= st->buf_len)
|
352
|
|
{
|
353
|
1
|
memXor2(buf, st->s, st->buf_len);
|
354
|
1
|
memXor2(st->s, buf, st->buf_len);
|
355
|
1
|
buf = (octet*)buf + st->buf_len;
|
356
|
1
|
count -= st->buf_len;
|
357
|
1
|
bashF(st->s, st->stack);
|
358
|
|
}
|
359
|
|
// неполный блок
|
360
|
1
|
if (st->pos = count)
|
361
|
|
{
|
362
|
1
|
memXor2(buf, st->s, count);
|
363
|
1
|
memXor2(st->s, buf, count);
|
364
|
|
}
|
365
|
|
}
|
366
|
|
|
367
|
1
|
void bashPrgDecr(void* buf, size_t count, void* state)
|
368
|
|
{
|
369
|
1
|
bashPrgDecrStart(state);
|
370
|
1
|
bashPrgDecrStep(buf, count, state);
|
371
|
|
}
|
372
|
|
|
373
|
|
/*
|
374
|
|
*******************************************************************************
|
375
|
|
Ratchet: необратимо изменить
|
376
|
|
*******************************************************************************
|
377
|
|
*/
|
378
|
|
|
379
|
1
|
void bashPrgRatchet(void* state)
|
380
|
|
{
|
381
|
1
|
bash_prg_st* st = (bash_prg_st*)state;
|
382
|
1
|
ASSERT(memIsValid(st, bashPrg_keep()));
|
383
|
|
// завершить предыдущую команду
|
384
|
1
|
bashPrgCommit(BASH_PRG_NULL, state);
|
385
|
|
// необратимо изменить
|
386
|
1
|
memCopy(st->t, st->s, 192);
|
387
|
1
|
bashF(st->s, st->stack);
|
388
|
1
|
memXor2(st->s, st->t, 192);
|
389
|
|
}
|