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/*
* Serpent (SIMD)
* (C) 2009 Jack Lloyd
*
* Distributed under the terms of the Botan license
*/
#include <botan/serp_simd.h>
#include <botan/internal/serp_simd_sbox.h>
#include <botan/internal/simd_32.h>
#include <botan/loadstor.h>
namespace Botan {
namespace {
#define key_xor(round, B0, B1, B2, B3) \
do { \
B0 ^= SIMD_32(keys[4*round ]); \
B1 ^= SIMD_32(keys[4*round+1]); \
B2 ^= SIMD_32(keys[4*round+2]); \
B3 ^= SIMD_32(keys[4*round+3]); \
} while(0);
/*
* Serpent's linear transformations
*/
#define transform(B0, B1, B2, B3) \
do { \
B0.rotate_left(13); \
B2.rotate_left(3); \
B1 ^= B0 ^ B2; \
B3 ^= B2 ^ (B0 << 3); \
B1.rotate_left(1); \
B3.rotate_left(7); \
B0 ^= B1 ^ B3; \
B2 ^= B3 ^ (B1 << 7); \
B0.rotate_left(5); \
B2.rotate_left(22); \
} while(0);
#define i_transform(B0, B1, B2, B3) \
do { \
B2.rotate_right(22); \
B0.rotate_right(5); \
B2 ^= B3 ^ (B1 << 7); \
B0 ^= B1 ^ B3; \
B3.rotate_right(7); \
B1.rotate_right(1); \
B3 ^= B2 ^ (B0 << 3); \
B1 ^= B0 ^ B2; \
B2.rotate_right(3); \
B0.rotate_right(13); \
} while(0);
/*
* SIMD Serpent Encryption of 4 blocks in parallel
*/
void serpent_encrypt_4(const byte in[64],
byte out[64],
const u32bit keys[132])
{
SIMD_32 B0 = SIMD_32::load_le(in);
SIMD_32 B1 = SIMD_32::load_le(in + 16);
SIMD_32 B2 = SIMD_32::load_le(in + 32);
SIMD_32 B3 = SIMD_32::load_le(in + 48);
SIMD_32::transpose(B0, B1, B2, B3);
key_xor( 0,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor( 1,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor( 2,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor( 3,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor( 4,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor( 5,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor( 6,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor( 7,B0,B1,B2,B3); SBoxE8(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor( 8,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor( 9,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(10,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(11,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(12,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(13,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(14,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(15,B0,B1,B2,B3); SBoxE8(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(16,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(17,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(18,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(19,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(20,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(21,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(22,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(23,B0,B1,B2,B3); SBoxE8(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(24,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(25,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(26,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(27,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(28,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(29,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(30,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
key_xor(31,B0,B1,B2,B3); SBoxE8(B0,B1,B2,B3); key_xor(32,B0,B1,B2,B3);
SIMD_32::transpose(B0, B1, B2, B3);
B0.store_le(out);
B1.store_le(out + 16);
B2.store_le(out + 32);
B3.store_le(out + 48);
}
/*
* SIMD Serpent Decryption of 4 blocks in parallel
*/
void serpent_decrypt_4(const byte in[64],
byte out[64],
const u32bit keys[132])
{
SIMD_32 B0 = SIMD_32::load_le(in);
SIMD_32 B1 = SIMD_32::load_le(in + 16);
SIMD_32 B2 = SIMD_32::load_le(in + 32);
SIMD_32 B3 = SIMD_32::load_le(in + 48);
SIMD_32::transpose(B0, B1, B2, B3);
key_xor(32,B0,B1,B2,B3); SBoxD8(B0,B1,B2,B3); key_xor(31,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor(30,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor(29,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor(28,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor(27,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor(26,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor(25,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor(24,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD8(B0,B1,B2,B3); key_xor(23,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor(22,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor(21,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor(20,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor(19,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor(18,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor(17,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor(16,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD8(B0,B1,B2,B3); key_xor(15,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor(14,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor(13,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor(12,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor(11,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor(10,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor( 9,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor( 8,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD8(B0,B1,B2,B3); key_xor( 7,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor( 6,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor( 5,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor( 4,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor( 3,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor( 2,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor( 1,B0,B1,B2,B3);
i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor( 0,B0,B1,B2,B3);
SIMD_32::transpose(B0, B1, B2, B3);
B0.store_le(out);
B1.store_le(out + 16);
B2.store_le(out + 32);
B3.store_le(out + 48);
}
}
#undef key_xor
#undef transform
#undef i_transform
/*
* Serpent Encryption
*/
void Serpent_SIMD::encrypt_n(const byte in[], byte out[], size_t blocks) const
{
const u32bit* KS = &(this->get_round_keys()[0]);
while(blocks >= 4)
{
serpent_encrypt_4(in, out, KS);
in += 4 * block_size();
out += 4 * block_size();
blocks -= 4;
}
if(blocks)
Serpent::encrypt_n(in, out, blocks);
}
/*
* Serpent Decryption
*/
void Serpent_SIMD::decrypt_n(const byte in[], byte out[], size_t blocks) const
{
const u32bit* KS = &(this->get_round_keys()[0]);
while(blocks >= 4)
{
serpent_decrypt_4(in, out, KS);
in += 4 * block_size();
out += 4 * block_size();
blocks -= 4;
}
if(blocks)
Serpent::decrypt_n(in, out, blocks);
}
}
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