ct.c, ct.h: New constant-time operations.
authorMark Wooding <mdw@distorted.org.uk>
Mon, 27 May 2013 21:23:35 +0000 (22:23 +0100)
committerMark Wooding <mdw@distorted.org.uk>
Mon, 27 May 2013 22:06:43 +0000 (23:06 +0100)
Makefile.m4
ct.c [new file with mode: 0644]
ct.h [new file with mode: 0644]

index d05e6ee..636d9b6 100644 (file)
@@ -167,7 +167,7 @@ libcatacomb_la_LDFLAGS = -version-info $(LIBTOOL_VERSION_INFO)
 ## difference between the first and last numbers is major version.
 
 pkginclude_HEADERS = \
-       arena.h paranoia.h buf.h qdparse.h keysz.h \
+       arena.h paranoia.h buf.h ct.h qdparse.h keysz.h \
        blkc.h hash.h gcipher.h ghash.h gmac.h grand.h ghash-def.h \
        lcrand.h fibrand.h rc4.h seal.h rand.h noise.h fipstest.h maurer.h \
        key.h key-error.h key-data.h passphrase.h pixie.h lmem.h \
@@ -237,7 +237,7 @@ define(`PGEN_SOURCES',
        primetab.c wheel.c share.c')
 
 libcatacomb_la_SOURCES = \
-       grand.c keysz.c keysz-conv.c \
+       grand.c ct.c keysz.c keysz-conv.c \
        lcrand.c fibrand.c rc4.c seal.c rand.c noise.c fipstest.c maurer.c \
        arena.c \
        passphrase.c pixie-common.c lmem.c \
diff --git a/ct.c b/ct.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ef2adeb
--- /dev/null
+++ b/ct.c
@@ -0,0 +1,144 @@
+/* -*-c-*-
+ *
+ * Constant-time operations
+ *
+ * (c) 2013 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.
+ */
+
+/*----- Header files ------------------------------------------------------*/
+
+#include <mLib/bits.h>
+
+#include "ct.h"
+
+/*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
+
+#define MASK(a) (U32(~((a) - 1)))
+
+/* --- @ct_inteq@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @uint32 x, y@ = two 32-bit unsigned integers
+ *
+ * Returns:    One if @x@ and @y@ are equal, zero if they differ.
+ *
+ * Use:                Answers whether two integers are equal, in constant time.
+ */
+
+int ct_inteq(uint32 x, uint32 y)
+{
+  uint32 a = U32(~(x ^ y));
+
+  a &= a >> 16;
+  a &= a >>  8;
+  a &= a >>  4;
+  a &= a >>  2;
+  a &= a >>  1;
+  return (a & 1);
+}
+
+/* --- @ct_intle@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @uint32 x, y@ = two 32-bit unsigned integers
+ *
+ * Returns:    One if %$x \le y$% are equal, zero if @x@ is greater.
+ *
+ * Use:                Answers whether two integers are ordered, in constant time.
+ */
+
+int ct_intle(uint32 x, uint32 y)
+{
+  /* --- This bit's a little fiddly --- *
+   *
+   * If the top bits of @x@ and @y@ are the same then %$x \le y$% if and only
+   * if %$y - x$% has its top bit clear; otherwise, %$x \le y$% if and only
+   * if the top bit of @x@ is clear and the top bit of @y@ is set.
+   *
+   * This assumes we can do subtraction in constant time, which seems like a
+   * safe enough bet.
+   */
+
+  uint32 xx = x >> 31, yy = y >> 31, zz = (y - x) >> 31;
+  return ((~xx&yy) | (~(xx^yy)&~zz)) & 1;
+}
+
+/* --- @ct_pick@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @uint32 a@ = a switch, either zero or one
+ *             @uint32 x0, x1@ = two 32-bit unsigned integers
+ *
+ * Returns:    @x0@ if @a@ is zero; @x1@ if @a@ is one.  Other values of @a@
+ *             will give you unhelpful results.
+ *
+ * Use:                Picks one of two results according to a switch variable, in
+ *             constant time.
+ */
+
+int ct_pick(uint32 a, uint32 x0, uint32 x1)
+  { uint32 m = MASK(a); return (x0&~m) | (x1&m); }
+
+/* --- @ct_condcopy@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @uint32 a@ = a switch, either zero or one
+ *             @void *d@ = destination pointer
+ *             @const void *s@ = source pointer
+ *             @size_t n@ amount to copy
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                If @a@ is one then copy the @n@ bytes starting at @s@ to
+ *             @d@; if @a@ is zero then leave @d@ unchanged (but it will
+ *             still be written).  All of this is done in constant time.
+ */
+
+void ct_condcopy(uint32 a, void *d, const void *s, size_t n)
+{
+  octet *dd = d;
+  const octet *ss = s;
+  uint32 m = MASK(a);
+
+  while (n--) {
+    *dd = (*ss++&m) | (*dd&~m);
+    dd++;
+  }
+}
+
+/* --- @ct_memeq@ ---
+ *
+ * Arguments:  @const void *p, *q@ = two pointers to buffers
+ *             @size_t n@ = the (common) size of the buffers
+ *
+ * Returns:    One if the two buffers are equal, zero if they aren't.
+ *
+ * Use:                Compares two chunks of memory, in constant time.
+ */
+
+int ct_memeq(const void *p, const void *q, size_t n)
+{
+  const octet *pp = p, *qq = q;
+  octet a = 0;
+
+  while (n--) a |= *pp++ ^ *qq++;
+  return (ct_inteq(a, 0));
+}
+
+/*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/
diff --git a/ct.h b/ct.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..00cecc0
--- /dev/null
+++ b/ct.h
@@ -0,0 +1,112 @@
+/* -*-c-*-
+ *
+ * Constant-time operations
+ *
+ * (c) 2013 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.
+ */
+
+#ifndef CATACOMB_CT_H
+#define CATACOMB_CT_H
+
+#ifdef __cplusplus
+  extern "C" {
+#endif
+
+/*----- Header files ------------------------------------------------------*/
+
+#include <mLib/bits.h>
+
+/*----- Functions provided ------------------------------------------------*/
+
+/* --- @ct_inteq@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @uint32 x, y@ = two 32-bit unsigned integers
+ *
+ * Returns:    One if @x@ and @y@ are equal, zero if they differ.
+ *
+ * Use:                Answers whether two integers are equal, in constant time.
+ */
+
+extern int ct_inteq(uint32 /*x*/, uint32 /*y*/);
+
+/* --- @ct_intle@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @uint32 x, y@ = two 32-bit unsigned integers
+ *
+ * Returns:    One if %$x \le y$% are equal, zero if @x@ is greater.
+ *
+ * Use:                Answers whether two integers are ordered, in constant time.
+ */
+
+extern int ct_intle(uint32 /*x*/, uint32 /*y*/);
+
+/* --- @ct_pick@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @uint32 a@ = a switch, either zero or one
+ *             @uint32 x0, x1@ = two 32-bit unsigned integers
+ *
+ * Returns:    @x0@ if @a@ is zero; @x1@ if @a@ is one.  Other values of @a@
+ *             will give you unhelpful results.
+ *
+ * Use:                Picks one of two results according to a switch variable, in
+ *             constant time.
+ */
+
+extern int ct_pick(uint32 /*a*/, uint32 /*x0*/, uint32 /*x1*/);
+
+/* --- @ct_condcopy@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @uint32 a@ = a switch, either zero or one
+ *             @void *d@ = destination pointer
+ *             @const void *s@ = source pointer
+ *             @size_t n@ amount to copy
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                If @a@ is one then copy the @n@ bytes starting at @s@ to
+ *             @d@; if @a@ is zero then leave @d@ unchanged (but it will
+ *             still be written).  All of this is done in constant time.
+ */
+
+extern void ct_condcopy(uint32 /*a*/,
+                       void */*d*/, const void */*s*/, size_t /*n*/);
+
+/* --- @ct_memeq@ ---
+ *
+ * Arguments:  @const void *p, *q@ = two pointers to buffers
+ *             @size_t n@ = the (common) size of the buffers
+ *
+ * Returns:    One if the two buffers are equal, zero if they aren't.
+ *
+ * Use:                Compares two chunks of memory, in constant time.
+ */
+
+extern int ct_memeq(const void */*p*/, const void */*q*/, size_t /*n*/);
+
+/*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/
+
+#ifdef __cplusplus
+  }
+#endif
+
+#endif