The NSA's Skipjack block cipher.
authormdw <mdw>
Sat, 15 Jul 2000 15:39:48 +0000 (15:39 +0000)
committermdw <mdw>
Sat, 15 Jul 2000 15:39:48 +0000 (15:39 +0000)
skipjack.c [new file with mode: 0644]
skipjack.h [new file with mode: 0644]
tests/skipjack [new file with mode: 0644]

diff --git a/skipjack.c b/skipjack.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d871ce9
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,178 @@
+/* -*-c-*-
+ *
+ * $Id: skipjack.c,v 1.1 2000/07/15 15:39:33 mdw Exp $
+ *
+ * The Skipjack block cipher
+ *
+ * (c) 2000 Straylight/Edgeware
+ */
+
+/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
+ *
+ * This file is part of Catacomb.
+ *
+ * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * 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: skipjack.c,v $
+ * Revision 1.1  2000/07/15 15:39:33  mdw
+ * The NSA's Skipjack block cipher.
+ *
+ */
+
+/*----- Header files ------------------------------------------------------*/
+
+#include <mLib/bits.h>
+
+#include "blkc.h"
+#include "gcipher.h"
+#include "skipjack.h"
+#include "skipjack-tab.h"
+
+/*----- Global variables --------------------------------------------------*/
+
+const octet skipjack_keysz[] = { KSZ_SET, 10, 0 };
+
+/*----- The Skipjack S-box ------------------------------------------------*/
+
+static octet f[256] = SKIPJACK_S;
+
+/*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
+
+/* --- @skipjack_init@ --- *
+ *
+ * Arguments:   @skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
+ *              @const void *buf@ = pointer to key buffer
+ *              @size_t sz@ = size of key material
+ *
+ * Returns:     ---
+ *
+ * Use:         Initializes a Skipjack key buffer.  The key buffer must be
+ *             exactly 10 bytes long.
+ */
+
+void skipjack_init(skipjack_ctx *k, const void *buf, size_t sz)
+{
+  KSZ_ASSERT(skipjack, sz);
+  memcpy(k->k, buf, sz);
+}
+
+/* --- @skipjack_eblk@, @skipjack_dblk@ --- *
+ *
+ * Arguments:   @const skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
+ *              @const uint32 s[2]@ = pointer to source block
+ *              @uint32 d[2]@ = pointer to skipjacktination block
+ *
+ * Returns:     ---
+ *
+ * Use:         Low-level block encryption and decryption.
+ */
+
+#define G(x, i) do {                                                   \
+  octet _x = U8(x >> 8), _y = U8(x);                                   \
+  _x ^= f[_y ^ k->k[i++]]; if (i >= 10) i = 0;                         \
+  _y ^= f[_x ^ k->k[i++]]; if (i >= 10) i = 0;                         \
+  _x ^= f[_y ^ k->k[i++]]; if (i >= 10) i = 0;                         \
+  _y ^= f[_x ^ k->k[i++]]; if (i >= 10) i = 0;                         \
+  x = U16((_x << 8) | _y);                                             \
+} while (0)
+
+#define RULE_A(w, x, y, z, n, i) do {                                  \
+  G(w, i); z ^= w ^ n++;                                               \
+} while (0)
+
+#define RULE_B(w, x, y, z, n, i) do {                                  \
+  x ^= w ^ n++; G(w, i);                                               \
+} while (0)
+
+void skipjack_eblk(const skipjack_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *d)
+{
+  unsigned i = 0;
+  unsigned n = 1;
+  uint16 w = U16(s[0] >> 16), x = U16(s[0]);
+  uint16 y = U16(s[1] >> 16), z = U16(s[1]);
+
+  RULE_A(w, x, y, z, n, i); RULE_A(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_A(y, z, w, x, n, i); RULE_A(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_A(w, x, y, z, n, i); RULE_A(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_A(y, z, w, x, n, i); RULE_A(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_B(w, x, y, z, n, i); RULE_B(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_B(y, z, w, x, n, i); RULE_B(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_B(w, x, y, z, n, i); RULE_B(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_B(y, z, w, x, n, i); RULE_B(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_A(w, x, y, z, n, i); RULE_A(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_A(y, z, w, x, n, i); RULE_A(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_A(w, x, y, z, n, i); RULE_A(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_A(y, z, w, x, n, i); RULE_A(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_B(w, x, y, z, n, i); RULE_B(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_B(y, z, w, x, n, i); RULE_B(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_B(w, x, y, z, n, i); RULE_B(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_B(y, z, w, x, n, i); RULE_B(x, y, z, w, n, i);
+
+  d[0] = ((uint32)w << 16) | (uint32)x;
+  d[1] = ((uint32)y << 16) | (uint32)z;
+}
+
+#define G_INV(x, i) do {                                               \
+  octet _x = U8(x >> 8), _y = U8(x);                                   \
+  _y ^= f[_x ^ k->k[--i]]; if (i == 0) i = 10;                         \
+  _x ^= f[_y ^ k->k[--i]]; if (i == 0) i = 10;                         \
+  _y ^= f[_x ^ k->k[--i]]; if (i == 0) i = 10;                         \
+  _x ^= f[_y ^ k->k[--i]]; if (i == 0) i = 10;                         \
+  x = U16((_x << 8) | _y);                                             \
+} while (0)
+
+#define RULE_A_INV(w, x, y, z, n, i) do {                              \
+  w ^= x ^ --n; G_INV(x, i);                                           \
+} while (0)
+
+#define RULE_B_INV(w, x, y, z, n, i) do {                              \
+  G_INV(x, i); y ^= x ^ --n;                                           \
+} while (0)
+
+void skipjack_dblk(const skipjack_ctx *k, const uint32 *s, uint32 *d)
+{
+  unsigned i = 8;
+  unsigned n = 33;
+  uint16 w = U16(s[0] >> 16), x = U16(s[0]);
+  uint16 y = U16(s[1] >> 16), z = U16(s[1]);
+
+  RULE_B_INV(w, x, y, z, n, i); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_B_INV(y, z, w, x, n, i); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_B_INV(w, x, y, z, n, i); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_B_INV(y, z, w, x, n, i); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_A_INV(w, x, y, z, n, i); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_A_INV(y, z, w, x, n, i); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_A_INV(w, x, y, z, n, i); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_A_INV(y, z, w, x, n, i); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_B_INV(w, x, y, z, n, i); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_B_INV(y, z, w, x, n, i); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_B_INV(w, x, y, z, n, i); RULE_B_INV(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_B_INV(y, z, w, x, n, i); RULE_B_INV(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_A_INV(w, x, y, z, n, i); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_A_INV(y, z, w, x, n, i); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, i);
+  RULE_A_INV(w, x, y, z, n, i); RULE_A_INV(x, y, z, w, n, i);
+  RULE_A_INV(y, z, w, x, n, i); RULE_A_INV(z, w, x, y, n, i);
+
+  d[0] = ((uint32)w << 16) | (uint32)x;
+  d[1] = ((uint32)y << 16) | (uint32)z;
+}
+
+BLKC_TEST(SKIPJACK, skipjack)
+
+/*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/
diff --git a/skipjack.h b/skipjack.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9a0b3ca
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,120 @@
+/* -*-c-*-
+ *
+ * $Id: skipjack.h,v 1.1 2000/07/15 15:39:33 mdw Exp $
+ *
+ * The Skipjack block cipher
+ *
+ * (c) 2000 Straylight/Edgeware
+ */
+
+/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
+ *
+ * This file is part of Catacomb.
+ *
+ * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * 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: skipjack.h,v $
+ * Revision 1.1  2000/07/15 15:39:33  mdw
+ * The NSA's Skipjack block cipher.
+ *
+ */
+
+/*----- Notes on the Skipjack block cipher --------------------------------*
+ *
+ * Skipjack was designed by the NSA, as a type II algorithm to be used in the
+ * Clipper system.  It was initially classified, so that it couldn't be used
+ * without the key escrow feature, though a team of `respectable'
+ * cryptographers, including Dorothy Denning, had a quick look at it and
+ * pronounced it `good', as if this was meant to be convincing.  It is
+ * apparently a particular parameterization of a family which includes type I
+ * algorithms.  Since declassification, Biham has discovered a miss-in-the-
+ * middle attack which breaks Skipjack with 31 rounds faster than brute
+ * force.
+ *
+ * This implementation is provided for interest's sake, and possibly for
+ * interoperability, rather than as a good cipher to use.
+ */
+
+#ifndef CATACOMB_SKIPJACK_H
+#define CATACOMB_SKIPJACK_H
+
+#ifdef __cplusplus
+  extern "C" {
+#endif
+
+/*----- Header files ------------------------------------------------------*/
+
+#include <stddef.h>
+
+#include <mLib/bits.h>
+
+/*----- Magical numbers ---------------------------------------------------*/
+
+#define SKIPJACK_BLKSZ 8
+#define SKIPJACK_KEYSZ 10
+#define SKIPJACK_CLASS (N, B, 64)
+
+extern const octet skipjack_keysz[];
+
+/*----- Data structures ---------------------------------------------------*/
+
+typedef struct skipjack_ctx {
+  octet k[10];
+} skipjack_ctx;
+
+/*----- Functions provided ------------------------------------------------*/
+
+/* --- @skipjack_init@ --- *
+ *
+ * Arguments:   @skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
+ *              @const void *buf@ = pointer to key buffer
+ *              @size_t sz@ = size of key material
+ *
+ * Returns:     ---
+ *
+ * Use:         Initializes a Skipjack key buffer.  The key buffer must be
+ *             exactly 10 bytes long.
+ */
+
+extern void skipjack_init(skipjack_ctx */*k*/,
+                         const void */*buf*/, size_t /*sz*/);
+
+/* --- @skipjack_eblk@, @skipjack_dblk@ --- *
+ *
+ * Arguments:   @const skipjack_ctx *k@ = pointer to key block
+ *              @const uint32 s[2]@ = pointer to source block
+ *              @uint32 d[2]@ = pointer to skipjacktination block
+ *
+ * Returns:     ---
+ *
+ * Use:         Low-level block encryption and decryption.
+ */
+
+extern void skipjack_eblk(const skipjack_ctx */*k*/,
+                         const uint32 */*s*/, uint32 */*d*/);
+extern void skipjack_dblk(const skipjack_ctx */*k*/,
+                         const uint32 */*s*/, uint32 */*d*/);
+
+/*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/
+
+#ifdef __cplusplus
+  }
+#endif
+
+#endif
diff --git a/tests/skipjack b/tests/skipjack
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cfdb16f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,9 @@
+# $Id: skipjack,v 1.1 2000/07/15 15:39:48 mdw Exp $
+#
+# Test vectors for Skipjack
+
+# --- From the Skipjack definition ---
+
+skipjack {
+  00998877665544332211 33221100ddccbbaa 2587cae27a12d300;
+}