New function and example program computes Fibonacci numbers fairly fast.
[u/mdw/catacomb] / twofish.c
index 4ba4860..ad4882f 100644 (file)
--- a/twofish.c
+++ b/twofish.c
@@ -1,13 +1,13 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: twofish.c,v 1.2 2000/06/22 18:58:00 mdw Exp $
+ * $Id: twofish.c,v 1.5 2004/04/08 01:36:15 mdw Exp $
  *
  * Implementation of the Twofish cipher
  *
  * (c) 2000 Straylight/Edgeware
  */
 
-/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
+/*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
  *
  * This file is part of Catacomb.
  *
  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  * License, or (at your option) any later version.
- * 
+ *
  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  * GNU Library General Public License for more details.
- * 
+ *
  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  * MA 02111-1307, USA.
  */
 
-/*----- Revision history --------------------------------------------------* 
- *
- * $Log: twofish.c,v $
- * Revision 1.2  2000/06/22 18:58:00  mdw
- * Twofish can handle keys with any byte-aligned size.
- *
- * Revision 1.1  2000/06/17 12:10:17  mdw
- * New cipher.
- *
- */
-
 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
 
 #include <assert.h>
@@ -79,8 +68,8 @@ static uint32 h(uint32 x, const uint32 *l, unsigned k)
   /* --- Apply a series of @q@ tables to an integer --- */
 
 # define Q(x, qa, qb, qc, qd)                                          \
-  ((qa[((x) >>  0) & 0xff] <<  0) |                                    \
-   (qb[((x) >>  8) & 0xff] <<  8) |                                    \
+  ((qa[((x) >> 0) & 0xff] <<  0) |                                     \
+   (qb[((x) >> 8) & 0xff] <<  8) |                                     \
    (qc[((x) >> 16) & 0xff] << 16) |                                    \
    (qd[((x) >> 24) & 0xff] << 24))
 
@@ -102,19 +91,22 @@ static uint32 h(uint32 x, const uint32 *l, unsigned k)
          qmds[2][U8(x >> 16)] ^ qmds[3][U8(x >> 24)]);
 }
 
-/* --- @twofish_init@ --- *
+/* --- @twofish_initfk@ --- *
  *
  * Arguments:  @twofish_ctx *k@ = pointer to key block to fill in
  *             @const void *buf@ = pointer to buffer of key material
  *             @size_t sz@ = size of key material
+ *             @const twofish_fk *fk@ = family-key information
  *
  * Returns:    ---
  *
- * Use:                Initializes a Twofish key buffer.  Twofish accepts key sizes
- *             of up to 256 bits (32 bytes).
+ * Use:                Does the underlying Twofish key initialization with family
+ *             key.  Pass in a family-key structure initialized to
+ *             all-bits-zero for a standard key schedule.
  */
 
-void twofish_init(twofish_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
+void twofish_initfk(twofish_ctx *k, const void *buf, size_t sz,
+                   const twofish_fk *fk)
 {
 # define KMAX 4
 
@@ -170,8 +162,8 @@ void twofish_init(twofish_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
 
       /* --- Extract the easy subkeys --- */
 
-      me[i] = LOAD32_L(q);
-      mo[i] = LOAD32_L(q + 4);
+      me[i] = LOAD32_L(q) ^ fk->t0[2 * i];
+      mo[i] = LOAD32_L(q + 4) ^ fk->t0[2 * i + 1];
 
       /* --- Now do the Reed-Solomon thing --- */
 
@@ -181,12 +173,12 @@ void twofish_init(twofish_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
        int k;
 
        for (k = 0; k < 8; k++) {
-         if (*qq)
-           a ^= rsexp[rslog[*qq] + *r];
+         unsigned char x = *qq ^ fk->t1[i * 8 + k];
+         if (x) a ^= rsexp[rslog[x] + *r];
          qq++;
          r++;
        }
-       
+
        s[j][sz - 1 - i] = ss[j] = a;
       }
       q += 8;
@@ -215,6 +207,13 @@ void twofish_init(twofish_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
       k->k[i + 1] = ROL32(b, 9);
       ip += 2 * p;
     }
+
+    for (i = 0; i < 8; i++)
+      k->k[i] ^= fk->t23[i];
+    for (i = 8; i < 40; i += 2) {
+      k->k[i] ^= fk->t4[0];
+      k->k[i + 1] ^= fk->t4[1];
+    }
   }
 
   /* --- Construct the S-box tables --- */
@@ -259,17 +258,75 @@ void twofish_init(twofish_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
   BURN(s);
 }
 
+/* --- @twofish_init@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @twofish_ctx *k@ = pointer to key block to fill in
+ *             @const void *buf@ = pointer to buffer of key material
+ *             @size_t sz@ = size of key material
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Initializes a Twofish key buffer.  Twofish accepts key sizes
+ *             of up to 256 bits (32 bytes).
+ */
+
+void twofish_init(twofish_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
+{
+  static const twofish_fk fk = { { 0 } };
+  twofish_initfk(k, buf, sz, &fk);
+}
+
+/* --- @twofish_fkinit@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @twofish_fk *fk@ = pointer to family key block
+ *             @const void *buf@ = pointer to buffer of key material
+ *             @size_t sz@ = size of key material
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Initializes a family-key buffer.  This implementation allows
+ *             family keys of any size acceptable to the Twofish algorithm.
+ */
+
+void twofish_fkinit(twofish_fk *fk, const void *buf, size_t sz)
+{
+  twofish_ctx k;
+  uint32 pt[4], ct[4];
+  const octet *kk;
+  unsigned i;
+
+  twofish_init(&k, buf, sz);
+
+  for (i = 0; i < 4; i++) pt[i] = (uint32)-1;
+  twofish_eblk(&k, pt, fk->t0 + 4);
+
+  kk = buf; sz /= 4;
+  for (i = 0; i < sz; i++) { fk->t0[i] = LOAD32_L(kk); kk += 4; }
+
+  for (i = 0; i < 4; i++) pt[i] = 0; twofish_eblk(&k, pt, ct);
+  for (i = 0; i < 4; i++) STORE32_L(fk->t1 + i * 4, ct[i]);
+  pt[0] = 1; twofish_eblk(&k, pt, ct);
+  for (i = 0; i < 4; i++) STORE32_L(fk->t1 + 4 + i * 4, ct[i]);
+
+  pt[0] = 2; twofish_eblk(&k, pt, fk->t23 + 0);
+  pt[0] = 3; twofish_eblk(&k, pt, fk->t23 + 4);
+  pt[0] = 4; twofish_eblk(&k, pt, ct);
+  fk->t4[0] = ct[0]; fk->t4[1] = ct[1];
+
+  BURN(k);
+}
+
 /*----- Main encryption ---------------------------------------------------*/
 
 /* --- Feistel function --- */
 
 #define GG(k, t0, t1, x, y, kk) do {                                   \
-  t0 = (k->g[0][U8(x >>  0)] ^                                         \
-       k->g[1][U8(x >>  8)] ^                                          \
+  t0 = (k->g[0][U8(x >>         0)] ^                                          \
+       k->g[1][U8(x >>  8)] ^                                          \
        k->g[2][U8(x >> 16)] ^                                          \
        k->g[3][U8(x >> 24)]);                                          \
-  t1 = (k->g[1][U8(y >>  0)] ^                                         \
-       k->g[2][U8(y >>  8)] ^                                          \
+  t1 = (k->g[1][U8(y >>         0)] ^                                          \
+       k->g[2][U8(y >>  8)] ^                                          \
        k->g[3][U8(y >> 16)] ^                                          \
        k->g[0][U8(y >> 24)]);                                          \
   t0 += t1;                                                            \