LCOV - code coverage report
Current view: top level - libavutil - aes.c (source / functions) Hit Total Coverage
Test: coverage.info Lines: 128 135 94.8 %
Date: 2017-10-18 21:45:51 Functions: 13 13 100.0 %

          Line data    Source code
       1             : /*
       2             :  * copyright (c) 2007 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
       3             :  *
       4             :  * some optimization ideas from aes128.c by Reimar Doeffinger
       5             :  *
       6             :  * This file is part of FFmpeg.
       7             :  *
       8             :  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
       9             :  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
      10             :  * License as published by the Free Software Foundation; either
      11             :  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
      12             :  *
      13             :  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
      14             :  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
      15             :  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
      16             :  * Lesser General Public License for more details.
      17             :  *
      18             :  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
      19             :  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
      20             :  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
      21             :  */
      22             : 
      23             : #include "common.h"
      24             : #include "aes.h"
      25             : #include "aes_internal.h"
      26             : #include "intreadwrite.h"
      27             : #include "timer.h"
      28             : 
      29             : const int av_aes_size= sizeof(AVAES);
      30             : 
      31          19 : struct AVAES *av_aes_alloc(void)
      32             : {
      33          19 :     return av_mallocz(sizeof(struct AVAES));
      34             : }
      35             : 
      36             : static const uint8_t rcon[10] = {
      37             :     0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36
      38             : };
      39             : 
      40             : static uint8_t     sbox[256];
      41             : static uint8_t inv_sbox[256];
      42             : #if CONFIG_SMALL
      43             : static uint32_t enc_multbl[1][256];
      44             : static uint32_t dec_multbl[1][256];
      45             : #else
      46             : static uint32_t enc_multbl[4][256];
      47             : static uint32_t dec_multbl[4][256];
      48             : #endif
      49             : 
      50             : #if HAVE_BIGENDIAN
      51             : #   define ROT(x, s) (((x) >> (s)) | ((x) << (32-(s))))
      52             : #else
      53             : #   define ROT(x, s) (((x) << (s)) | ((x) >> (32-(s))))
      54             : #endif
      55             : 
      56       20439 : static inline void addkey(av_aes_block *dst, const av_aes_block *src,
      57             :                           const av_aes_block *round_key)
      58             : {
      59       20439 :     dst->u64[0] = src->u64[0] ^ round_key->u64[0];
      60       20439 :     dst->u64[1] = src->u64[1] ^ round_key->u64[1];
      61       20439 : }
      62             : 
      63        2271 : static inline void addkey_s(av_aes_block *dst, const uint8_t *src,
      64             :                             const av_aes_block *round_key)
      65             : {
      66        2271 :     dst->u64[0] = AV_RN64(src)     ^ round_key->u64[0];
      67        2271 :     dst->u64[1] = AV_RN64(src + 8) ^ round_key->u64[1];
      68        2271 : }
      69             : 
      70        2271 : static inline void addkey_d(uint8_t *dst, const av_aes_block *src,
      71             :                             const av_aes_block *round_key)
      72             : {
      73        2271 :     AV_WN64(dst,     src->u64[0] ^ round_key->u64[0]);
      74        2271 :     AV_WN64(dst + 8, src->u64[1] ^ round_key->u64[1]);
      75        2271 : }
      76             : 
      77        2289 : static void subshift(av_aes_block s0[2], int s, const uint8_t *box)
      78             : {
      79        2289 :     av_aes_block *s1 = (av_aes_block *) (s0[0].u8 - s);
      80        2289 :     av_aes_block *s3 = (av_aes_block *) (s0[0].u8 + s);
      81             : 
      82        2289 :     s0[0].u8[ 0] = box[s0[1].u8[ 0]];
      83        2289 :     s0[0].u8[ 4] = box[s0[1].u8[ 4]];
      84        2289 :     s0[0].u8[ 8] = box[s0[1].u8[ 8]];
      85        2289 :     s0[0].u8[12] = box[s0[1].u8[12]];
      86        2289 :     s1[0].u8[ 3] = box[s1[1].u8[ 7]];
      87        2289 :     s1[0].u8[ 7] = box[s1[1].u8[11]];
      88        2289 :     s1[0].u8[11] = box[s1[1].u8[15]];
      89        2289 :     s1[0].u8[15] = box[s1[1].u8[ 3]];
      90        2289 :     s0[0].u8[ 2] = box[s0[1].u8[10]];
      91        2289 :     s0[0].u8[10] = box[s0[1].u8[ 2]];
      92        2289 :     s0[0].u8[ 6] = box[s0[1].u8[14]];
      93        2289 :     s0[0].u8[14] = box[s0[1].u8[ 6]];
      94        2289 :     s3[0].u8[ 1] = box[s3[1].u8[13]];
      95        2289 :     s3[0].u8[13] = box[s3[1].u8[ 9]];
      96        2289 :     s3[0].u8[ 9] = box[s3[1].u8[ 5]];
      97        2289 :     s3[0].u8[ 5] = box[s3[1].u8[ 1]];
      98        2289 : }
      99             : 
     100       81828 : static inline int mix_core(uint32_t multbl[][256], int a, int b, int c, int d)
     101             : {
     102             : #if CONFIG_SMALL
     103             :     return multbl[0][a] ^ ROT(multbl[0][b], 8) ^ ROT(multbl[0][c], 16) ^ ROT(multbl[0][d], 24);
     104             : #else
     105       81828 :     return multbl[0][a] ^ multbl[1][b] ^ multbl[2][c] ^ multbl[3][d];
     106             : #endif
     107             : }
     108             : 
     109       20457 : static inline void mix(av_aes_block state[2], uint32_t multbl[][256], int s1, int s3)
     110             : {
     111       20457 :     uint8_t (*src)[4] = state[1].u8x4;
     112       20457 :     state[0].u32[0] = mix_core(multbl, src[0][0], src[s1    ][1], src[2][2], src[s3    ][3]);
     113       20457 :     state[0].u32[1] = mix_core(multbl, src[1][0], src[s3 - 1][1], src[3][2], src[s1 - 1][3]);
     114       20457 :     state[0].u32[2] = mix_core(multbl, src[2][0], src[s3    ][1], src[0][2], src[s1    ][3]);
     115       20457 :     state[0].u32[3] = mix_core(multbl, src[3][0], src[s1 - 1][1], src[1][2], src[s3 - 1][3]);
     116       20457 : }
     117             : 
     118        2271 : static inline void aes_crypt(AVAES *a, int s, const uint8_t *sbox,
     119             :                          uint32_t multbl[][256])
     120             : {
     121             :     int r;
     122             : 
     123       22710 :     for (r = a->rounds - 1; r > 0; r--) {
     124       20439 :         mix(a->state, multbl, 3 - s, 1 + s);
     125       20439 :         addkey(&a->state[1], &a->state[0], &a->round_key[r]);
     126             :     }
     127             : 
     128        2271 :     subshift(&a->state[0], s, sbox);
     129        2271 : }
     130             : 
     131        2269 : static void aes_encrypt(AVAES *a, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
     132             :                         int count, uint8_t *iv, int rounds)
     133             : {
     134        6807 :     while (count--) {
     135        2269 :         addkey_s(&a->state[1], src, &a->round_key[rounds]);
     136        2269 :         if (iv)
     137           0 :             addkey_s(&a->state[1], iv, &a->state[1]);
     138        2269 :         aes_crypt(a, 2, sbox, enc_multbl);
     139        2269 :         addkey_d(dst, &a->state[0], &a->round_key[0]);
     140        2269 :         if (iv)
     141           0 :             memcpy(iv, dst, 16);
     142        2269 :         src += 16;
     143        2269 :         dst += 16;
     144             :     }
     145        2269 : }
     146             : 
     147           2 : static void aes_decrypt(AVAES *a, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
     148             :                         int count, uint8_t *iv, int rounds)
     149             : {
     150           6 :     while (count--) {
     151           2 :         addkey_s(&a->state[1], src, &a->round_key[rounds]);
     152           2 :         aes_crypt(a, 0, inv_sbox, dec_multbl);
     153           2 :         if (iv) {
     154           0 :             addkey_s(&a->state[0], iv, &a->state[0]);
     155           0 :             memcpy(iv, src, 16);
     156             :         }
     157           2 :         addkey_d(dst, &a->state[0], &a->round_key[0]);
     158           2 :         src += 16;
     159           2 :         dst += 16;
     160             :     }
     161           2 : }
     162             : 
     163        2271 : void av_aes_crypt(AVAES *a, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
     164             :                   int count, uint8_t *iv, int decrypt)
     165             : {
     166        2271 :     a->crypt(a, dst, src, count, iv, a->rounds);
     167        2271 : }
     168             : 
     169           8 : static void init_multbl2(uint32_t tbl[][256], const int c[4],
     170             :                          const uint8_t *log8, const uint8_t *alog8,
     171             :                          const uint8_t *sbox)
     172             : {
     173             :     int i;
     174             : 
     175        2056 :     for (i = 0; i < 256; i++) {
     176        2048 :         int x = sbox[i];
     177        2048 :         if (x) {
     178             :             int k, l, m, n;
     179        2040 :             x = log8[x];
     180        2040 :             k = alog8[x + log8[c[0]]];
     181        2040 :             l = alog8[x + log8[c[1]]];
     182        2040 :             m = alog8[x + log8[c[2]]];
     183        2040 :             n = alog8[x + log8[c[3]]];
     184        2040 :             tbl[0][i] = AV_NE(MKBETAG(k, l, m, n), MKTAG(k, l, m, n));
     185             : #if !CONFIG_SMALL
     186        2040 :             tbl[1][i] = ROT(tbl[0][i], 8);
     187        2040 :             tbl[2][i] = ROT(tbl[0][i], 16);
     188        2040 :             tbl[3][i] = ROT(tbl[0][i], 24);
     189             : #endif
     190             :         }
     191             :     }
     192           8 : }
     193             : 
     194             : // this is based on the reference AES code by Paulo Barreto and Vincent Rijmen
     195          38 : int av_aes_init(AVAES *a, const uint8_t *key, int key_bits, int decrypt)
     196             : {
     197          38 :     int i, j, t, rconpointer = 0;
     198             :     uint8_t tk[8][4];
     199          38 :     int KC = key_bits >> 5;
     200          38 :     int rounds = KC + 6;
     201             :     uint8_t log8[256];
     202             :     uint8_t alog8[512];
     203             : 
     204          38 :     a->crypt = decrypt ? aes_decrypt : aes_encrypt;
     205             : 
     206          38 :     if (!enc_multbl[FF_ARRAY_ELEMS(enc_multbl) - 1][FF_ARRAY_ELEMS(enc_multbl[0]) - 1]) {
     207           4 :         j = 1;
     208        1024 :         for (i = 0; i < 255; i++) {
     209        1020 :             alog8[i] = alog8[i + 255] = j;
     210        1020 :             log8[j] = i;
     211        1020 :             j ^= j + j;
     212        1020 :             if (j > 255)
     213         512 :                 j ^= 0x11B;
     214             :         }
     215        1028 :         for (i = 0; i < 256; i++) {
     216        1024 :             j = i ? alog8[255 - log8[i]] : 0;
     217        1024 :             j ^= (j << 1) ^ (j << 2) ^ (j << 3) ^ (j << 4);
     218        1024 :             j = (j ^ (j >> 8) ^ 99) & 255;
     219        1024 :             inv_sbox[j] = i;
     220        1024 :             sbox[i]     = j;
     221             :         }
     222           4 :         init_multbl2(dec_multbl, (const int[4]) { 0xe, 0x9, 0xd, 0xb },
     223             :                      log8, alog8, inv_sbox);
     224           4 :         init_multbl2(enc_multbl, (const int[4]) { 0x2, 0x1, 0x1, 0x3 },
     225             :                      log8, alog8, sbox);
     226             :     }
     227             : 
     228          38 :     if (key_bits != 128 && key_bits != 192 && key_bits != 256)
     229           0 :         return AVERROR(EINVAL);
     230             : 
     231          38 :     a->rounds = rounds;
     232             : 
     233          38 :     memcpy(tk, key, KC * 4);
     234          38 :     memcpy(a->round_key[0].u8, key, KC * 4);
     235             : 
     236         418 :     for (t = KC * 4; t < (rounds + 1) * 16; t += KC * 4) {
     237        1900 :         for (i = 0; i < 4; i++)
     238        1520 :             tk[0][i] ^= sbox[tk[KC - 1][(i + 1) & 3]];
     239         380 :         tk[0][0] ^= rcon[rconpointer++];
     240             : 
     241        1520 :         for (j = 1; j < KC; j++) {
     242        2280 :             if (KC != 8 || j != KC >> 1)
     243        5700 :                 for (i = 0; i < 4; i++)
     244        4560 :                     tk[j][i] ^= tk[j - 1][i];
     245             :             else
     246           0 :                 for (i = 0; i < 4; i++)
     247           0 :                     tk[j][i] ^= sbox[tk[j - 1][i]];
     248             :         }
     249             : 
     250         380 :         memcpy(a->round_key[0].u8 + t, tk, KC * 4);
     251             :     }
     252             : 
     253          38 :     if (decrypt) {
     254          20 :         for (i = 1; i < rounds; i++) {
     255             :             av_aes_block tmp[3];
     256          18 :             tmp[2] = a->round_key[i];
     257          18 :             subshift(&tmp[1], 0, sbox);
     258          18 :             mix(tmp, dec_multbl, 1, 3);
     259          18 :             a->round_key[i] = tmp[0];
     260             :         }
     261             :     } else {
     262         216 :         for (i = 0; i < (rounds + 1) >> 1; i++)
     263         180 :             FFSWAP(av_aes_block, a->round_key[i], a->round_key[rounds - i]);
     264             :     }
     265             : 
     266          38 :     return 0;
     267             : }
     268             : 

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