Crypto++  8.8
Free C++ class library of cryptographic schemes
ttmac.cpp
1 // ttmac.cpp - written and placed in the public domain by Kevin Springle
2 
3 #include "pch.h"
4 #include "ttmac.h"
5 #include "misc.h"
6 
7 ANONYMOUS_NAMESPACE_BEGIN
8 
9 using CryptoPP::word32;
12 
13 // RIPEMD-160 definitions used by Two-Track-MAC
14 word32 F(word32 x, word32 y, word32 z) { return x ^ y ^ z; }
15 word32 G(word32 x, word32 y, word32 z) { return z ^ (x & (y^z)); }
16 word32 H(word32 x, word32 y, word32 z) { return z ^ (x | ~y); }
17 word32 I(word32 x, word32 y, word32 z) { return y ^ (z & (x^y)); }
18 word32 J(word32 x, word32 y, word32 z) { return x ^ (y | ~z); }
19 
20 template <unsigned int S, typename Fn>
21 void Subround(Fn fn, word32& a, word32 b, word32& c, word32 d, word32 e, word32 x, word32 k)
22 {
23  a += fn(b, c, d) + x + k;
24  a = rotlVariable(a, S) + e;
25  c = rotlConstant<10>(c);
26 }
27 
28 ANONYMOUS_NAMESPACE_END
29 
30 NAMESPACE_BEGIN(CryptoPP)
31 
32 const unsigned int k0 = 0;
33 const unsigned int k1 = 0x5a827999;
34 const unsigned int k2 = 0x6ed9eba1;
35 const unsigned int k3 = 0x8f1bbcdc;
36 const unsigned int k4 = 0xa953fd4e;
37 const unsigned int k5 = 0x50a28be6;
38 const unsigned int k6 = 0x5c4dd124;
39 const unsigned int k7 = 0x6d703ef3;
40 const unsigned int k8 = 0x7a6d76e9;
41 const unsigned int k9 = 0;
42 
43 void TTMAC_Base::UncheckedSetKey(const byte *userKey, unsigned int keylength, const NameValuePairs &)
44 {
45  AssertValidKeyLength(keylength);
46 
47  std::memcpy(m_key, userKey, KEYLENGTH);
48  CorrectEndianess(m_key, m_key, KEYLENGTH);
49 
50  Init();
51 }
52 
53 void TTMAC_Base::Init()
54 {
55  m_digest[0] = m_digest[5] = m_key[0];
56  m_digest[1] = m_digest[6] = m_key[1];
57  m_digest[2] = m_digest[7] = m_key[2];
58  m_digest[3] = m_digest[8] = m_key[3];
59  m_digest[4] = m_digest[9] = m_key[4];
60 }
61 
62 void TTMAC_Base::TruncatedFinal(byte *hash, size_t size)
63 {
64  PadLastBlock(BlockSize() - 2*sizeof(HashWordType));
65  CorrectEndianess(m_data, m_data, BlockSize() - 2*sizeof(HashWordType));
66 
67  m_data[m_data.size()-2] = GetBitCountLo();
68  m_data[m_data.size()-1] = GetBitCountHi();
69 
70  Transform(m_digest, m_data, true);
71 
72  word32 t2 = m_digest[2];
73  word32 t3 = m_digest[3];
74  if (size != DIGESTSIZE)
75  {
76  switch (size)
77  {
78  case 16:
79  m_digest[3] += m_digest[1] + m_digest[4];
80  // fall through
81  case 12:
82  m_digest[2] += m_digest[0] + t3;
83  // fall through
84  case 8:
85  m_digest[0] += m_digest[1] + t3;
86  m_digest[1] += m_digest[4] + t2;
87  break;
88 
89  case 4:
90  m_digest[0] +=
91  m_digest[1] +
92  m_digest[2] +
93  m_digest[3] +
94  m_digest[4];
95  break;
96 
97  case 0:
98  // Used by HashTransformation::Restart()
99  break;
100 
101  default:
102  throw InvalidArgument("TTMAC_Base: can't truncate a Two-Track-MAC 20 byte digest to " + IntToString(size) + " bytes");
103  break;
104  }
105  }
106 
107  CorrectEndianess(m_digest, m_digest, size);
108  std::memcpy(hash, m_digest, size);
109 
110  Restart(); // reinit for next use
111 }
112 
113 void TTMAC_Base::Transform(word32 *digest, const word32 *X, bool last)
114 {
115  word32 a1, b1, c1, d1, e1, a2, b2, c2, d2, e2;
116  word32 *trackA, *trackB;
117 
118  if (!last)
119  {
120  trackA = digest;
121  trackB = digest+5;
122  }
123  else
124  {
125  trackB = digest;
126  trackA = digest+5;
127  }
128  a1 = trackA[0];
129  b1 = trackA[1];
130  c1 = trackA[2];
131  d1 = trackA[3];
132  e1 = trackA[4];
133  a2 = trackB[0];
134  b2 = trackB[1];
135  c2 = trackB[2];
136  d2 = trackB[3];
137  e2 = trackB[4];
138 
139  Subround<11>(F, a1, b1, c1, d1, e1, X[ 0], k0);
140  Subround<14>(F, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 1], k0);
141  Subround<15>(F, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 2], k0);
142  Subround<12>(F, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 3], k0);
143  Subround< 5>(F, b1, c1, d1, e1, a1, X[ 4], k0);
144  Subround< 8>(F, a1, b1, c1, d1, e1, X[ 5], k0);
145  Subround< 7>(F, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 6], k0);
146  Subround< 9>(F, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 7], k0);
147  Subround<11>(F, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 8], k0);
148  Subround<13>(F, b1, c1, d1, e1, a1, X[ 9], k0);
149  Subround<14>(F, a1, b1, c1, d1, e1, X[10], k0);
150  Subround<15>(F, e1, a1, b1, c1, d1, X[11], k0);
151  Subround< 6>(F, d1, e1, a1, b1, c1, X[12], k0);
152  Subround< 7>(F, c1, d1, e1, a1, b1, X[13], k0);
153  Subround< 9>(F, b1, c1, d1, e1, a1, X[14], k0);
154  Subround< 8>(F, a1, b1, c1, d1, e1, X[15], k0);
155 
156  Subround< 7>(G, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 7], k1);
157  Subround< 6>(G, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 4], k1);
158  Subround< 8>(G, c1, d1, e1, a1, b1, X[13], k1);
159  Subround<13>(G, b1, c1, d1, e1, a1, X[ 1], k1);
160  Subround<11>(G, a1, b1, c1, d1, e1, X[10], k1);
161  Subround< 9>(G, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 6], k1);
162  Subround< 7>(G, d1, e1, a1, b1, c1, X[15], k1);
163  Subround<15>(G, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 3], k1);
164  Subround< 7>(G, b1, c1, d1, e1, a1, X[12], k1);
165  Subround<12>(G, a1, b1, c1, d1, e1, X[ 0], k1);
166  Subround<15>(G, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 9], k1);
167  Subround< 9>(G, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 5], k1);
168  Subround<11>(G, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 2], k1);
169  Subround< 7>(G, b1, c1, d1, e1, a1, X[14], k1);
170  Subround<13>(G, a1, b1, c1, d1, e1, X[11], k1);
171  Subround<12>(G, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 8], k1);
172 
173  Subround<11>(H, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 3], k2);
174  Subround<13>(H, c1, d1, e1, a1, b1, X[10], k2);
175  Subround< 6>(H, b1, c1, d1, e1, a1, X[14], k2);
176  Subround< 7>(H, a1, b1, c1, d1, e1, X[ 4], k2);
177  Subround<14>(H, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 9], k2);
178  Subround< 9>(H, d1, e1, a1, b1, c1, X[15], k2);
179  Subround<13>(H, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 8], k2);
180  Subround<15>(H, b1, c1, d1, e1, a1, X[ 1], k2);
181  Subround<14>(H, a1, b1, c1, d1, e1, X[ 2], k2);
182  Subround< 8>(H, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 7], k2);
183  Subround<13>(H, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 0], k2);
184  Subround< 6>(H, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 6], k2);
185  Subround< 5>(H, b1, c1, d1, e1, a1, X[13], k2);
186  Subround<12>(H, a1, b1, c1, d1, e1, X[11], k2);
187  Subround< 7>(H, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 5], k2);
188  Subround< 5>(H, d1, e1, a1, b1, c1, X[12], k2);
189 
190  Subround<11>(I, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 1], k3);
191  Subround<12>(I, b1, c1, d1, e1, a1, X[ 9], k3);
192  Subround<14>(I, a1, b1, c1, d1, e1, X[11], k3);
193  Subround<15>(I, e1, a1, b1, c1, d1, X[10], k3);
194  Subround<14>(I, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 0], k3);
195  Subround<15>(I, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 8], k3);
196  Subround< 9>(I, b1, c1, d1, e1, a1, X[12], k3);
197  Subround< 8>(I, a1, b1, c1, d1, e1, X[ 4], k3);
198  Subround< 9>(I, e1, a1, b1, c1, d1, X[13], k3);
199  Subround<14>(I, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 3], k3);
200  Subround< 5>(I, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 7], k3);
201  Subround< 6>(I, b1, c1, d1, e1, a1, X[15], k3);
202  Subround< 8>(I, a1, b1, c1, d1, e1, X[14], k3);
203  Subround< 6>(I, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 5], k3);
204  Subround< 5>(I, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 6], k3);
205  Subround<12>(I, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 2], k3);
206 
207  Subround< 9>(J, b1, c1, d1, e1, a1, X[ 4], k4);
208  Subround<15>(J, a1, b1, c1, d1, e1, X[ 0], k4);
209  Subround< 5>(J, e1, a1, b1, c1, d1, X[ 5], k4);
210  Subround<11>(J, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 9], k4);
211  Subround< 6>(J, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 7], k4);
212  Subround< 8>(J, b1, c1, d1, e1, a1, X[12], k4);
213  Subround<13>(J, a1, b1, c1, d1, e1, X[ 2], k4);
214  Subround<12>(J, e1, a1, b1, c1, d1, X[10], k4);
215  Subround< 5>(J, d1, e1, a1, b1, c1, X[14], k4);
216  Subround<12>(J, c1, d1, e1, a1, b1, X[ 1], k4);
217  Subround<13>(J, b1, c1, d1, e1, a1, X[ 3], k4);
218  Subround<14>(J, a1, b1, c1, d1, e1, X[ 8], k4);
219  Subround<11>(J, e1, a1, b1, c1, d1, X[11], k4);
220  Subround< 8>(J, d1, e1, a1, b1, c1, X[ 6], k4);
221  Subround< 5>(J, c1, d1, e1, a1, b1, X[15], k4);
222  Subround< 6>(J, b1, c1, d1, e1, a1, X[13], k4);
223 
224  Subround< 8>(J, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 5], k5);
225  Subround< 9>(J, e2, a2, b2, c2, d2, X[14], k5);
226  Subround< 9>(J, d2, e2, a2, b2, c2, X[ 7], k5);
227  Subround<11>(J, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 0], k5);
228  Subround<13>(J, b2, c2, d2, e2, a2, X[ 9], k5);
229  Subround<15>(J, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 2], k5);
230  Subround<15>(J, e2, a2, b2, c2, d2, X[11], k5);
231  Subround< 5>(J, d2, e2, a2, b2, c2, X[ 4], k5);
232  Subround< 7>(J, c2, d2, e2, a2, b2, X[13], k5);
233  Subround< 7>(J, b2, c2, d2, e2, a2, X[ 6], k5);
234  Subround< 8>(J, a2, b2, c2, d2, e2, X[15], k5);
235  Subround<11>(J, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 8], k5);
236  Subround<14>(J, d2, e2, a2, b2, c2, X[ 1], k5);
237  Subround<14>(J, c2, d2, e2, a2, b2, X[10], k5);
238  Subround<12>(J, b2, c2, d2, e2, a2, X[ 3], k5);
239  Subround< 6>(J, a2, b2, c2, d2, e2, X[12], k5);
240 
241  Subround< 9>(I, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 6], k6);
242  Subround<13>(I, d2, e2, a2, b2, c2, X[11], k6);
243  Subround<15>(I, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 3], k6);
244  Subround< 7>(I, b2, c2, d2, e2, a2, X[ 7], k6);
245  Subround<12>(I, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 0], k6);
246  Subround< 8>(I, e2, a2, b2, c2, d2, X[13], k6);
247  Subround< 9>(I, d2, e2, a2, b2, c2, X[ 5], k6);
248  Subround<11>(I, c2, d2, e2, a2, b2, X[10], k6);
249  Subround< 7>(I, b2, c2, d2, e2, a2, X[14], k6);
250  Subround< 7>(I, a2, b2, c2, d2, e2, X[15], k6);
251  Subround<12>(I, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 8], k6);
252  Subround< 7>(I, d2, e2, a2, b2, c2, X[12], k6);
253  Subround< 6>(I, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 4], k6);
254  Subround<15>(I, b2, c2, d2, e2, a2, X[ 9], k6);
255  Subround<13>(I, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 1], k6);
256  Subround<11>(I, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 2], k6);
257 
258  Subround< 9>(H, d2, e2, a2, b2, c2, X[15], k7);
259  Subround< 7>(H, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 5], k7);
260  Subround<15>(H, b2, c2, d2, e2, a2, X[ 1], k7);
261  Subround<11>(H, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 3], k7);
262  Subround< 8>(H, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 7], k7);
263  Subround< 6>(H, d2, e2, a2, b2, c2, X[14], k7);
264  Subround< 6>(H, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 6], k7);
265  Subround<14>(H, b2, c2, d2, e2, a2, X[ 9], k7);
266  Subround<12>(H, a2, b2, c2, d2, e2, X[11], k7);
267  Subround<13>(H, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 8], k7);
268  Subround< 5>(H, d2, e2, a2, b2, c2, X[12], k7);
269  Subround<14>(H, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 2], k7);
270  Subround<13>(H, b2, c2, d2, e2, a2, X[10], k7);
271  Subround<13>(H, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 0], k7);
272  Subround< 7>(H, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 4], k7);
273  Subround< 5>(H, d2, e2, a2, b2, c2, X[13], k7);
274 
275  Subround<15>(G, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 8], k8);
276  Subround< 5>(G, b2, c2, d2, e2, a2, X[ 6], k8);
277  Subround< 8>(G, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 4], k8);
278  Subround<11>(G, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 1], k8);
279  Subround<14>(G, d2, e2, a2, b2, c2, X[ 3], k8);
280  Subround<14>(G, c2, d2, e2, a2, b2, X[11], k8);
281  Subround< 6>(G, b2, c2, d2, e2, a2, X[15], k8);
282  Subround<14>(G, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 0], k8);
283  Subround< 6>(G, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 5], k8);
284  Subround< 9>(G, d2, e2, a2, b2, c2, X[12], k8);
285  Subround<12>(G, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 2], k8);
286  Subround< 9>(G, b2, c2, d2, e2, a2, X[13], k8);
287  Subround<12>(G, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 9], k8);
288  Subround< 5>(G, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 7], k8);
289  Subround<15>(G, d2, e2, a2, b2, c2, X[10], k8);
290  Subround< 8>(G, c2, d2, e2, a2, b2, X[14], k8);
291 
292  Subround< 8>(F, b2, c2, d2, e2, a2, X[12], k9);
293  Subround< 5>(F, a2, b2, c2, d2, e2, X[15], k9);
294  Subround<12>(F, e2, a2, b2, c2, d2, X[10], k9);
295  Subround< 9>(F, d2, e2, a2, b2, c2, X[ 4], k9);
296  Subround<12>(F, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 1], k9);
297  Subround< 5>(F, b2, c2, d2, e2, a2, X[ 5], k9);
298  Subround<14>(F, a2, b2, c2, d2, e2, X[ 8], k9);
299  Subround< 6>(F, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 7], k9);
300  Subround< 8>(F, d2, e2, a2, b2, c2, X[ 6], k9);
301  Subround<13>(F, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 2], k9);
302  Subround< 6>(F, b2, c2, d2, e2, a2, X[13], k9);
303  Subround< 5>(F, a2, b2, c2, d2, e2, X[14], k9);
304  Subround<15>(F, e2, a2, b2, c2, d2, X[ 0], k9);
305  Subround<13>(F, d2, e2, a2, b2, c2, X[ 3], k9);
306  Subround<11>(F, c2, d2, e2, a2, b2, X[ 9], k9);
307  Subround<11>(F, b2, c2, d2, e2, a2, X[11], k9);
308 
309  a1 -= trackA[0];
310  b1 -= trackA[1];
311  c1 -= trackA[2];
312  d1 -= trackA[3];
313  e1 -= trackA[4];
314  a2 -= trackB[0];
315  b2 -= trackB[1];
316  c2 -= trackB[2];
317  d2 -= trackB[3];
318  e2 -= trackB[4];
319 
320  if (!last)
321  {
322  trackA[0] = (b1 + e1) - d2;
323  trackA[1] = c1 - e2;
324  trackA[2] = d1 - a2;
325  trackA[3] = e1 - b2;
326  trackA[4] = a1 - c2;
327  trackB[0] = d1 - e2;
328  trackB[1] = (e1 + c1) - a2;
329  trackB[2] = a1 - b2;
330  trackB[3] = b1 - c2;
331  trackB[4] = c1 - d2;
332  }
333  else
334  {
335  trackB[0] = a2 - a1;
336  trackB[1] = b2 - b1;
337  trackB[2] = c2 - c1;
338  trackB[3] = d2 - d1;
339  trackB[4] = e2 - e1;
340  trackA[0] = 0;
341  trackA[1] = 0;
342  trackA[2] = 0;
343  trackA[3] = 0;
344  trackA[4] = 0;
345  }
346 }
347 
348 NAMESPACE_END
static const int KEYLENGTH
The default key length used by the algorithm provided as a constant.
Definition: seckey.h:129
An invalid argument was detected.
Definition: cryptlib.h:208
void Restart()
Restart the hash.
Definition: iterhash.cpp:159
void CorrectEndianess(HashWordType *out, const HashWordType *in, size_t byteCount)
Adjusts the byte ordering of the hash.
Definition: iterhash.h:154
unsigned int BlockSize() const
Provides the block size of the hash.
Definition: iterhash.h:141
Interface for retrieving values given their names.
Definition: cryptlib.h:327
unsigned int word32
32-bit unsigned datatype
Definition: config_int.h:72
Utility functions for the Crypto++ library.
T rotlConstant(T x)
Performs a left rotate.
Definition: misc.h:1757
T rotlVariable(T x, unsigned int y)
Performs a left rotate.
Definition: misc.h:1857
std::string IntToString(T value, unsigned int base=10)
Converts a value to a string.
Definition: misc.h:929
Crypto++ library namespace.
Precompiled header file.
Classes for the TTMAC message authentication code.