lavu/intmath.h: Add msvc/icl ctzll optimisations.
[ffmpeg.git] / libavutil / xtea.c
1 /*
2  * A 32-bit implementation of the XTEA algorithm
3  * Copyright (c) 2012 Samuel Pitoiset
4  *
5  * loosely based on the implementation of David Wheeler and Roger Needham
6  *
7  * This file is part of FFmpeg.
8  *
9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 /**
25  * @file
26  * @brief XTEA 32-bit implementation
27  * @author Samuel Pitoiset
28  * @ingroup lavu_xtea
29  */
30
31 #include "avutil.h"
32 #include "common.h"
33 #include "intreadwrite.h"
34 #include "mem.h"
35 #include "xtea.h"
36
37 AVXTEA *av_xtea_alloc(void)
38 {
39     return av_mallocz(sizeof(struct AVXTEA));
40 }
41
42 void av_xtea_init(AVXTEA *ctx, const uint8_t key[16])
43 {
44     int i;
45
46     for (i = 0; i < 4; i++)
47         ctx->key[i] = AV_RB32(key + (i << 2));
48 }
49
50 static void xtea_crypt_ecb(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
51                            int decrypt, uint8_t *iv)
52 {
53     uint32_t v0, v1;
54 #if !CONFIG_SMALL
55     uint32_t k0 = ctx->key[0];
56     uint32_t k1 = ctx->key[1];
57     uint32_t k2 = ctx->key[2];
58     uint32_t k3 = ctx->key[3];
59 #endif
60
61     v0 = AV_RB32(src);
62     v1 = AV_RB32(src + 4);
63
64     if (decrypt) {
65 #if CONFIG_SMALL
66         int i;
67         uint32_t delta = 0x9E3779B9U, sum = delta * 32;
68
69         for (i = 0; i < 32; i++) {
70             v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
71             sum -= delta;
72             v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
73         }
74 #else
75 #define DSTEP(SUM, K0, K1) \
76             v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (SUM + K0); \
77             v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (SUM - 0x9E3779B9U + K1)
78
79         DSTEP(0xC6EF3720U, k2, k3);
80         DSTEP(0x28B7BD67U, k3, k2);
81         DSTEP(0x8A8043AEU, k0, k1);
82         DSTEP(0xEC48C9F5U, k1, k0);
83         DSTEP(0x4E11503CU, k2, k3);
84         DSTEP(0xAFD9D683U, k2, k2);
85         DSTEP(0x11A25CCAU, k3, k1);
86         DSTEP(0x736AE311U, k0, k0);
87         DSTEP(0xD5336958U, k1, k3);
88         DSTEP(0x36FBEF9FU, k1, k2);
89         DSTEP(0x98C475E6U, k2, k1);
90         DSTEP(0xFA8CFC2DU, k3, k0);
91         DSTEP(0x5C558274U, k0, k3);
92         DSTEP(0xBE1E08BBU, k1, k2);
93         DSTEP(0x1FE68F02U, k1, k1);
94         DSTEP(0x81AF1549U, k2, k0);
95         DSTEP(0xE3779B90U, k3, k3);
96         DSTEP(0x454021D7U, k0, k2);
97         DSTEP(0xA708A81EU, k1, k1);
98         DSTEP(0x08D12E65U, k1, k0);
99         DSTEP(0x6A99B4ACU, k2, k3);
100         DSTEP(0xCC623AF3U, k3, k2);
101         DSTEP(0x2E2AC13AU, k0, k1);
102         DSTEP(0x8FF34781U, k0, k0);
103         DSTEP(0xF1BBCDC8U, k1, k3);
104         DSTEP(0x5384540FU, k2, k2);
105         DSTEP(0xB54CDA56U, k3, k1);
106         DSTEP(0x1715609DU, k0, k0);
107         DSTEP(0x78DDE6E4U, k0, k3);
108         DSTEP(0xDAA66D2BU, k1, k2);
109         DSTEP(0x3C6EF372U, k2, k1);
110         DSTEP(0x9E3779B9U, k3, k0);
111 #endif
112         if (iv) {
113             v0 ^= AV_RB32(iv);
114             v1 ^= AV_RB32(iv + 4);
115             memcpy(iv, src, 8);
116         }
117     } else {
118 #if CONFIG_SMALL
119         int i;
120         uint32_t sum = 0, delta = 0x9E3779B9U;
121
122         for (i = 0; i < 32; i++) {
123             v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
124             sum += delta;
125             v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
126         }
127 #else
128 #define ESTEP(SUM, K0, K1) \
129             v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (SUM + K0);\
130             v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (SUM + 0x9E3779B9U + K1)
131         ESTEP(0x00000000U, k0, k3);
132         ESTEP(0x9E3779B9U, k1, k2);
133         ESTEP(0x3C6EF372U, k2, k1);
134         ESTEP(0xDAA66D2BU, k3, k0);
135         ESTEP(0x78DDE6E4U, k0, k0);
136         ESTEP(0x1715609DU, k1, k3);
137         ESTEP(0xB54CDA56U, k2, k2);
138         ESTEP(0x5384540FU, k3, k1);
139         ESTEP(0xF1BBCDC8U, k0, k0);
140         ESTEP(0x8FF34781U, k1, k0);
141         ESTEP(0x2E2AC13AU, k2, k3);
142         ESTEP(0xCC623AF3U, k3, k2);
143         ESTEP(0x6A99B4ACU, k0, k1);
144         ESTEP(0x08D12E65U, k1, k1);
145         ESTEP(0xA708A81EU, k2, k0);
146         ESTEP(0x454021D7U, k3, k3);
147         ESTEP(0xE3779B90U, k0, k2);
148         ESTEP(0x81AF1549U, k1, k1);
149         ESTEP(0x1FE68F02U, k2, k1);
150         ESTEP(0xBE1E08BBU, k3, k0);
151         ESTEP(0x5C558274U, k0, k3);
152         ESTEP(0xFA8CFC2DU, k1, k2);
153         ESTEP(0x98C475E6U, k2, k1);
154         ESTEP(0x36FBEF9FU, k3, k1);
155         ESTEP(0xD5336958U, k0, k0);
156         ESTEP(0x736AE311U, k1, k3);
157         ESTEP(0x11A25CCAU, k2, k2);
158         ESTEP(0xAFD9D683U, k3, k2);
159         ESTEP(0x4E11503CU, k0, k1);
160         ESTEP(0xEC48C9F5U, k1, k0);
161         ESTEP(0x8A8043AEU, k2, k3);
162         ESTEP(0x28B7BD67U, k3, k2);
163 #endif
164     }
165
166     AV_WB32(dst, v0);
167     AV_WB32(dst + 4, v1);
168 }
169
170 void av_xtea_crypt(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int count,
171                    uint8_t *iv, int decrypt)
172 {
173     int i;
174
175     if (decrypt) {
176         while (count--) {
177             xtea_crypt_ecb(ctx, dst, src, decrypt, iv);
178
179             src   += 8;
180             dst   += 8;
181         }
182     } else {
183         while (count--) {
184             if (iv) {
185                 for (i = 0; i < 8; i++)
186                     dst[i] = src[i] ^ iv[i];
187                 xtea_crypt_ecb(ctx, dst, dst, decrypt, NULL);
188                 memcpy(iv, dst, 8);
189             } else {
190                 xtea_crypt_ecb(ctx, dst, src, decrypt, NULL);
191             }
192             src   += 8;
193             dst   += 8;
194         }
195     }
196 }
197
198 #ifdef TEST
199 #include <stdio.h>
200
201 #define XTEA_NUM_TESTS 6
202
203 static const uint8_t xtea_test_key[XTEA_NUM_TESTS][16] = {
204     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
205       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
206     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
207       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
208     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
209       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
210     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
211       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
212     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
213       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
214     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
215       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }
216 };
217
218 static const uint8_t xtea_test_pt[XTEA_NUM_TESTS][8] = {
219     { 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48 },
220     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
221     { 0x5a, 0x5b, 0x6e, 0x27, 0x89, 0x48, 0xd7, 0x7f },
222     { 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48 },
223     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
224     { 0x70, 0xe1, 0x22, 0x5d, 0x6e, 0x4e, 0x76, 0x55 }
225 };
226
227 static const uint8_t xtea_test_ct[XTEA_NUM_TESTS][8] = {
228     { 0x49, 0x7d, 0xf3, 0xd0, 0x72, 0x61, 0x2c, 0xb5 },
229     { 0xe7, 0x8f, 0x2d, 0x13, 0x74, 0x43, 0x41, 0xd8 },
230     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
231     { 0xa0, 0x39, 0x05, 0x89, 0xf8, 0xb8, 0xef, 0xa5 },
232     { 0xed, 0x23, 0x37, 0x5a, 0x82, 0x1a, 0x8c, 0x2d },
233     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 }
234 };
235
236 static void test_xtea(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
237                       const uint8_t *ref, int len, uint8_t *iv, int dir,
238                       const char *test)
239 {
240     av_xtea_crypt(ctx, dst, src, len, iv, dir);
241     if (memcmp(dst, ref, 8*len)) {
242         int i;
243         printf("%s failed\ngot      ", test);
244         for (i = 0; i < 8*len; i++)
245             printf("%02x ", dst[i]);
246         printf("\nexpected ");
247         for (i = 0; i < 8*len; i++)
248             printf("%02x ", ref[i]);
249         printf("\n");
250         exit(1);
251     }
252 }
253
254 int main(void)
255 {
256     AVXTEA ctx;
257     uint8_t buf[8], iv[8];
258     int i;
259     static const uint8_t src[32] = "HelloWorldHelloWorldHelloWorld";
260     uint8_t ct[32];
261     uint8_t pl[32];
262
263     for (i = 0; i < XTEA_NUM_TESTS; i++) {
264         av_xtea_init(&ctx, xtea_test_key[i]);
265
266         test_xtea(&ctx, buf, xtea_test_pt[i], xtea_test_ct[i], 1, NULL, 0, "encryption");
267         test_xtea(&ctx, buf, xtea_test_ct[i], xtea_test_pt[i], 1, NULL, 1, "decryption");
268
269         /* encrypt */
270         memcpy(iv, "HALLO123", 8);
271         av_xtea_crypt(&ctx, ct, src, 4, iv, 0);
272
273         /* decrypt into pl */
274         memcpy(iv, "HALLO123", 8);
275         test_xtea(&ctx, pl, ct, src, 4, iv, 1, "CBC decryption");
276
277         memcpy(iv, "HALLO123", 8);
278         test_xtea(&ctx, ct, ct, src, 4, iv, 1, "CBC inplace decryption");
279     }
280
281     printf("Test encryption/decryption success.\n");
282
283     return 0;
284 }
285
286 #endif