Branch data Line data Source code
1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 : : /*
3 : : * The "hash function" used as the core of the ChaCha stream cipher (RFC7539)
4 : : *
5 : : * Copyright (C) 2015 Martin Willi
6 : : */
7 : :
8 : : #include <linux/kernel.h>
9 : : #include <linux/export.h>
10 : : #include <linux/bitops.h>
11 : : #include <linux/cryptohash.h>
12 : : #include <asm/unaligned.h>
13 : : #include <crypto/chacha.h>
14 : :
15 : 1480362 : static void chacha_permute(u32 *x, int nrounds)
16 : : {
17 : : int i;
18 : :
19 : : /* whitelist the allowed round counts */
20 [ - + # # ]: 1480362 : WARN_ON_ONCE(nrounds != 20 && nrounds != 12);
21 : :
22 [ + + ]: 14803620 : for (i = 0; i < nrounds; i += 2) {
23 : 29607240 : x[0] += x[4]; x[12] = rol32(x[12] ^ x[0], 16);
24 : 29607240 : x[1] += x[5]; x[13] = rol32(x[13] ^ x[1], 16);
25 : 29607240 : x[2] += x[6]; x[14] = rol32(x[14] ^ x[2], 16);
26 : 29607240 : x[3] += x[7]; x[15] = rol32(x[15] ^ x[3], 16);
27 : :
28 : 29607240 : x[8] += x[12]; x[4] = rol32(x[4] ^ x[8], 12);
29 : 29607240 : x[9] += x[13]; x[5] = rol32(x[5] ^ x[9], 12);
30 : 29607240 : x[10] += x[14]; x[6] = rol32(x[6] ^ x[10], 12);
31 : 29607240 : x[11] += x[15]; x[7] = rol32(x[7] ^ x[11], 12);
32 : :
33 : 29607240 : x[0] += x[4]; x[12] = rol32(x[12] ^ x[0], 8);
34 : 29607240 : x[1] += x[5]; x[13] = rol32(x[13] ^ x[1], 8);
35 : 29607240 : x[2] += x[6]; x[14] = rol32(x[14] ^ x[2], 8);
36 : 29607240 : x[3] += x[7]; x[15] = rol32(x[15] ^ x[3], 8);
37 : :
38 : 29607240 : x[8] += x[12]; x[4] = rol32(x[4] ^ x[8], 7);
39 : 29607240 : x[9] += x[13]; x[5] = rol32(x[5] ^ x[9], 7);
40 : 29607240 : x[10] += x[14]; x[6] = rol32(x[6] ^ x[10], 7);
41 : 29607240 : x[11] += x[15]; x[7] = rol32(x[7] ^ x[11], 7);
42 : :
43 : 29607240 : x[0] += x[5]; x[15] = rol32(x[15] ^ x[0], 16);
44 : 29607240 : x[1] += x[6]; x[12] = rol32(x[12] ^ x[1], 16);
45 : 29607240 : x[2] += x[7]; x[13] = rol32(x[13] ^ x[2], 16);
46 : 29607240 : x[3] += x[4]; x[14] = rol32(x[14] ^ x[3], 16);
47 : :
48 : 29607240 : x[10] += x[15]; x[5] = rol32(x[5] ^ x[10], 12);
49 : 29607240 : x[11] += x[12]; x[6] = rol32(x[6] ^ x[11], 12);
50 : 29607240 : x[8] += x[13]; x[7] = rol32(x[7] ^ x[8], 12);
51 : 29607240 : x[9] += x[14]; x[4] = rol32(x[4] ^ x[9], 12);
52 : :
53 : 29607240 : x[0] += x[5]; x[15] = rol32(x[15] ^ x[0], 8);
54 : 29607240 : x[1] += x[6]; x[12] = rol32(x[12] ^ x[1], 8);
55 : 29607240 : x[2] += x[7]; x[13] = rol32(x[13] ^ x[2], 8);
56 : 29607240 : x[3] += x[4]; x[14] = rol32(x[14] ^ x[3], 8);
57 : :
58 : 29607240 : x[10] += x[15]; x[5] = rol32(x[5] ^ x[10], 7);
59 : 29607240 : x[11] += x[12]; x[6] = rol32(x[6] ^ x[11], 7);
60 : 29607240 : x[8] += x[13]; x[7] = rol32(x[7] ^ x[8], 7);
61 : 29607240 : x[9] += x[14]; x[4] = rol32(x[4] ^ x[9], 7);
62 : : }
63 : 1480362 : }
64 : :
65 : : /**
66 : : * chacha_block - generate one keystream block and increment block counter
67 : : * @state: input state matrix (16 32-bit words)
68 : : * @stream: output keystream block (64 bytes)
69 : : * @nrounds: number of rounds (20 or 12; 20 is recommended)
70 : : *
71 : : * This is the ChaCha core, a function from 64-byte strings to 64-byte strings.
72 : : * The caller has already converted the endianness of the input. This function
73 : : * also handles incrementing the block counter in the input matrix.
74 : : */
75 : 1480362 : void chacha_block(u32 *state, u8 *stream, int nrounds)
76 : : {
77 : : u32 x[16];
78 : : int i;
79 : :
80 : 1480362 : memcpy(x, state, 64);
81 : :
82 : 1480362 : chacha_permute(x, nrounds);
83 : :
84 [ + + ]: 25166154 : for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(x); i++)
85 : 23685792 : put_unaligned_le32(x[i] + state[i], &stream[i * sizeof(u32)]);
86 : :
87 : 1480362 : state[12]++;
88 : 1480362 : }
89 : : EXPORT_SYMBOL(chacha_block);
90 : :
91 : : /**
92 : : * hchacha_block - abbreviated ChaCha core, for XChaCha
93 : : * @in: input state matrix (16 32-bit words)
94 : : * @out: output (8 32-bit words)
95 : : * @nrounds: number of rounds (20 or 12; 20 is recommended)
96 : : *
97 : : * HChaCha is the ChaCha equivalent of HSalsa and is an intermediate step
98 : : * towards XChaCha (see https://cr.yp.to/snuffle/xsalsa-20081128.pdf). HChaCha
99 : : * skips the final addition of the initial state, and outputs only certain words
100 : : * of the state. It should not be used for streaming directly.
101 : : */
102 : 0 : void hchacha_block(const u32 *in, u32 *out, int nrounds)
103 : : {
104 : : u32 x[16];
105 : :
106 : 0 : memcpy(x, in, 64);
107 : :
108 : 0 : chacha_permute(x, nrounds);
109 : :
110 : 0 : memcpy(&out[0], &x[0], 16);
111 : 0 : memcpy(&out[4], &x[12], 16);
112 : 0 : }
113 : : EXPORT_SYMBOL(hchacha_block);
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