lib/arctwo.c

   1 /* arctwo.c --- The RC2 cipher as described in RFC 2268.
   2  * Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2008 Free Software Foundation, Inc.
   3  *
   4  * This file is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published
   6  * by the Free Software Foundation; either version 2, or (at your
   7  * option) any later version.
   8  *
   9  * This file is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this file; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
  17  * 02110-1301, USA.
  18  */
  19
  20 /* Code from GnuTLS/Libgcrypt adapted for gnulib by Simon Josefsson. */
  21
  22 /* This implementation was written by Nikos Mavroyanopoulos for GNUTLS
  23  * as a Libgcrypt module (gnutls/lib/x509/rc2.c) and later adapted for
  24  * direct use by Libgcrypt by Werner Koch.  This implementation is
  25  * only useful for pkcs#12 decryption.
  26  *
  27  * The implementation here is based on Peter Gutmann's RRC.2 paper.
  28  */
  29
  30 #include <config.h>
  31
  32 #include "arctwo.h"
  33
  34 #include "bitrotate.h"
  35
  36 static const uint8_t arctwo_sbox[] = {
  37   217, 120, 249, 196, 25, 221, 181, 237,
  38   40, 233, 253, 121, 74, 160, 216, 157,
  39   198, 126, 55, 131, 43, 118, 83, 142,
  40   98, 76, 100, 136, 68, 139, 251, 162,
  41   23, 154, 89, 245, 135, 179, 79, 19,
  42   97, 69, 109, 141, 9, 129, 125, 50,
  43   189, 143, 64, 235, 134, 183, 123, 11,
  44   240, 149, 33, 34, 92, 107, 78, 130,
  45   84, 214, 101, 147, 206, 96, 178, 28,
  46   115, 86, 192, 20, 167, 140, 241, 220,
  47   18, 117, 202, 31, 59, 190, 228, 209,
  48   66, 61, 212, 48, 163, 60, 182, 38,
  49   111, 191, 14, 218, 70, 105, 7, 87,
  50   39, 242, 29, 155, 188, 148, 67, 3,
  51   248, 17, 199, 246, 144, 239, 62, 231,
  52   6, 195, 213, 47, 200, 102, 30, 215,
  53   8, 232, 234, 222, 128, 82, 238, 247,
  54   132, 170, 114, 172, 53, 77, 106, 42,
  55   150, 26, 210, 113, 90, 21, 73, 116,
  56   75, 159, 208, 94, 4, 24, 164, 236,
  57   194, 224, 65, 110, 15, 81, 203, 204,
  58   36, 145, 175, 80, 161, 244, 112, 57,
  59   153, 124, 58, 133, 35, 184, 180, 122,
  60   252, 2, 54, 91, 37, 85, 151, 49,
  61   45, 93, 250, 152, 227, 138, 146, 174,
  62   5, 223, 41, 16, 103, 108, 186, 201,
  63   211, 0, 230, 207, 225, 158, 168, 44,
  64   99, 22, 1, 63, 88, 226, 137, 169,
  65   13, 56, 52, 27, 171, 51, 255, 176,
  66   187, 72, 12, 95, 185, 177, 205, 46,
  67   197, 243, 219, 71, 229, 165, 156, 119,
  68   10, 166, 32, 104, 254, 127, 193, 173
  69 };
  70
  71 /* C89 compliant way to cast 'char' to 'unsigned char'. */
  72 static inline unsigned char
  73 to_uchar (char ch)
  74 {
  75   return ch;
  76 }
  77
  78 void
  79 arctwo_encrypt (arctwo_context *context, const char *inbuf,
  80                 char *outbuf, size_t length)
  81 {
  82   for (; length >= ARCTWO_BLOCK_SIZE; length -= ARCTWO_BLOCK_SIZE,
  83          inbuf += ARCTWO_BLOCK_SIZE, outbuf += ARCTWO_BLOCK_SIZE)
  84     {
  85       size_t i, j;
  86       uint16_t word0 = 0, word1 = 0, word2 = 0, word3 = 0;
  87
  88       word0 = (word0 << 8) | to_uchar (inbuf[1]);
  89       word0 = (word0 << 8) | to_uchar (inbuf[0]);
  90       word1 = (word1 << 8) | to_uchar (inbuf[3]);
  91       word1 = (word1 << 8) | to_uchar (inbuf[2]);
  92       word2 = (word2 << 8) | to_uchar (inbuf[5]);
  93       word2 = (word2 << 8) | to_uchar (inbuf[4]);
  94       word3 = (word3 << 8) | to_uchar (inbuf[7]);
  95       word3 = (word3 << 8) | to_uchar (inbuf[6]);
  96
  97       for (i = 0; i < 16; i++)
  98         {
  99           j = i * 4;
 100           /* For some reason I cannot combine those steps. */
 101           word0 += (word1 & ~word3) + (word2 & word3) + context->S[j];
 102           word0 = rotl16 (word0, 1);
 103
 104           word1 += (word2 & ~word0) + (word3 & word0) + context->S[j + 1];
 105           word1 = rotl16 (word1, 2);
 106
 107           word2 += (word3 & ~word1) + (word0 & word1) + context->S[j + 2];
 108           word2 = rotl16 (word2, 3);
 109
 110           word3 += (word0 & ~word2) + (word1 & word2) + context->S[j + 3];
 111           word3 = rotl16 (word3, 5);
 112
 113           if (i == 4 || i == 10)
 114             {
 115               word0 += context->S[word3 & 63];
 116               word1 += context->S[word0 & 63];
 117               word2 += context->S[word1 & 63];
 118               word3 += context->S[word2 & 63];
 119             }
 120         }
 121
 122       outbuf[0] = word0 & 255;
 123       outbuf[1] = word0 >> 8;
 124       outbuf[2] = word1 & 255;
 125       outbuf[3] = word1 >> 8;
 126       outbuf[4] = word2 & 255;
 127       outbuf[5] = word2 >> 8;
 128       outbuf[6] = word3 & 255;
 129       outbuf[7] = word3 >> 8;
 130     }
 131 }
 132
 133 void
 134 arctwo_decrypt (arctwo_context *context, const char *inbuf,
 135                 char *outbuf, size_t length)
 136 {
 137   for (; length >= ARCTWO_BLOCK_SIZE; length -= ARCTWO_BLOCK_SIZE,
 138          inbuf += ARCTWO_BLOCK_SIZE, outbuf += ARCTWO_BLOCK_SIZE)
 139     {
 140       size_t i, j;
 141       uint16_t word0 = 0, word1 = 0, word2 = 0, word3 = 0;
 142
 143       word0 = (word0 << 8) | to_uchar (inbuf[1]);
 144       word0 = (word0 << 8) | to_uchar (inbuf[0]);
 145       word1 = (word1 << 8) | to_uchar (inbuf[3]);
 146       word1 = (word1 << 8) | to_uchar (inbuf[2]);
 147       word2 = (word2 << 8) | to_uchar (inbuf[5]);
 148       word2 = (word2 << 8) | to_uchar (inbuf[4]);
 149       word3 = (word3 << 8) | to_uchar (inbuf[7]);
 150       word3 = (word3 << 8) | to_uchar (inbuf[6]);
 151
 152       for (i = 16; i > 0; i--)
 153         {
 154           j = (i - 1) * 4;
 155
 156           word3 = rotr16 (word3, 5);
 157           word3 -= (word0 & ~word2) + (word1 & word2) + context->S[j + 3];
 158
 159           word2 = rotr16 (word2, 3);
 160           word2 -= (word3 & ~word1) + (word0 & word1) + context->S[j + 2];
 161
 162           word1 = rotr16 (word1, 2);
 163           word1 -= (word2 & ~word0) + (word3 & word0) + context->S[j + 1];
 164
 165           word0 = rotr16 (word0, 1);
 166           word0 -= (word1 & ~word3) + (word2 & word3) + context->S[j];
 167
 168           if (i == 6 || i == 12)
 169             {
 170               word3 = word3 - context->S[word2 & 63];
 171               word2 = word2 - context->S[word1 & 63];
 172           word1 = word1 - context->S[word0 & 63];
 173           word0 = word0 - context->S[word3 & 63];
 174             }
 175         }
 176
 177       outbuf[0] = word0 & 255;
 178       outbuf[1] = word0 >> 8;
 179       outbuf[2] = word1 & 255;
 180       outbuf[3] = word1 >> 8;
 181       outbuf[4] = word2 & 255;
 182       outbuf[5] = word2 >> 8;
 183       outbuf[6] = word3 & 255;
 184       outbuf[7] = word3 >> 8;
 185     }
 186 }
 187
 188 void
 189 arctwo_setkey_ekb (arctwo_context *context,
 190                    size_t keylen, const char *key, size_t effective_keylen)
 191 {
 192   size_t i;
 193   uint8_t *S, x;
 194
 195   if (keylen < 40 / 8 || effective_keylen > 1024)
 196     return;
 197
 198   S = (uint8_t *) context->S;
 199
 200   for (i = 0; i < keylen; i++)
 201     S[i] = (uint8_t) key[i];
 202
 203   for (i = keylen; i < 128; i++)
 204     S[i] = arctwo_sbox[(S[i - keylen] + S[i - 1]) & 255];
 205
 206   S[0] = arctwo_sbox[S[0]];
 207
 208   /* Phase 2 - reduce effective key size to "bits". This was not
 209    * discussed in Gutmann's paper. I've copied that from the public
 210    * domain code posted in sci.crypt. */
 211   if (effective_keylen)
 212     {
 213       size_t len = (effective_keylen + 7) >> 3;
 214       i = 128 - len;
 215       x = arctwo_sbox[S[i] & (255 >> (7 & -effective_keylen))];
 216       S[i] = x;
 217
 218       while (i--)
 219         {
 220           x = arctwo_sbox[x ^ S[i + len]];
 221           S[i] = x;
 222         }
 223     }
 224
 225   /* Make the expanded key, endian independent. */
 226   for (i = 0; i < 64; i++)
 227     context->S[i] = ((uint16_t) S[i * 2] | (((uint16_t) S[i * 2 + 1]) << 8));
 228 }