xtea: optimize core, about 4-5% faster.
[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 #include "libavutil/intreadwrite.h"
25
26 #include "avutil.h"
27 #include "common.h"
28 #include "xtea.h"
29
30 void av_xtea_init(AVXTEA *ctx, const uint8_t key[16])
31 {
32     int i;
33
34     for (i = 0; i < 4; i++)
35         ctx->key[i] = AV_RB32(key + (i << 2));
36 }
37
38 static void xtea_crypt_ecb(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
39                            int decrypt)
40 {
41     uint32_t v0, v1;
42     uint32_t k0 = ctx->key[0];
43     uint32_t k1 = ctx->key[1];
44     uint32_t k2 = ctx->key[2];
45     uint32_t k3 = ctx->key[3];
46
47     v0 = AV_RB32(src);
48     v1 = AV_RB32(src + 4);
49
50     if (decrypt) {
51 #if CONFIG_SMALL
52         int i;
53         uint32_t delta = 0x9E3779B9, sum = delta * 32;
54
55         for (i = 0; i < 32; i++) {
56             v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
57             sum -= delta;
58             v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
59         }
60 #else
61 #define DSTEP(SUM, K0, K1) \
62             v1 -= (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (SUM + K0); \
63             v0 -= (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (SUM - 0x9E3779B9 + K1)
64
65         DSTEP(0xC6EF3720U, k2, k3);
66         DSTEP(0x28B7BD67U, k3, k2);
67         DSTEP(0x8A8043AEU, k0, k1);
68         DSTEP(0xEC48C9F5U, k1, k0);
69         DSTEP(0x4E11503CU, k2, k3);
70         DSTEP(0xAFD9D683U, k2, k2);
71         DSTEP(0x11A25CCAU, k3, k1);
72         DSTEP(0x736AE311U, k0, k0);
73         DSTEP(0xD5336958U, k1, k3);
74         DSTEP(0x36FBEF9FU, k1, k2);
75         DSTEP(0x98C475E6U, k2, k1);
76         DSTEP(0xFA8CFC2DU, k3, k0);
77         DSTEP(0x5C558274U, k0, k3);
78         DSTEP(0xBE1E08BBU, k1, k2);
79         DSTEP(0x1FE68F02U, k1, k1);
80         DSTEP(0x81AF1549U, k2, k0);
81         DSTEP(0xE3779B90U, k3, k3);
82         DSTEP(0x454021D7U, k0, k2);
83         DSTEP(0xA708A81EU, k1, k1);
84         DSTEP(0x08D12E65U, k1, k0);
85         DSTEP(0x6A99B4ACU, k2, k3);
86         DSTEP(0xCC623AF3U, k3, k2);
87         DSTEP(0x2E2AC13AU, k0, k1);
88         DSTEP(0x8FF34781U, k0, k0);
89         DSTEP(0xF1BBCDC8U, k1, k3);
90         DSTEP(0x5384540FU, k2, k2);
91         DSTEP(0xB54CDA56U, k3, k1);
92         DSTEP(0x1715609DU, k0, k0);
93         DSTEP(0x78DDE6E4U, k0, k3);
94         DSTEP(0xDAA66D2BU, k1, k2);
95         DSTEP(0x3C6EF372U, k2, k1);
96         DSTEP(0x9E3779B9U, k3, k0);
97 #endif
98     } else {
99 #if CONFIG_SMALL
100         int i;
101         uint32_t sum = 0, delta = 0x9E3779B9;
102
103         for (i = 0; i < 32; i++) {
104             v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (sum + ctx->key[sum & 3]);
105             sum += delta;
106             v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (sum + ctx->key[(sum >> 11) & 3]);
107         }
108 #else
109 #define ESTEP(SUM, K0, K1) \
110             v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (SUM + K0);\
111             v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (SUM + 0x9E3779B9 + K1)
112         ESTEP(0x00000000U, k0, k3);
113         ESTEP(0x9E3779B9U, k1, k2);
114         ESTEP(0x3C6EF372U, k2, k1);
115         ESTEP(0xDAA66D2BU, k3, k0);
116         ESTEP(0x78DDE6E4U, k0, k0);
117         ESTEP(0x1715609DU, k1, k3);
118         ESTEP(0xB54CDA56U, k2, k2);
119         ESTEP(0x5384540FU, k3, k1);
120         ESTEP(0xF1BBCDC8U, k0, k0);
121         ESTEP(0x8FF34781U, k1, k0);
122         ESTEP(0x2E2AC13AU, k2, k3);
123         ESTEP(0xCC623AF3U, k3, k2);
124         ESTEP(0x6A99B4ACU, k0, k1);
125         ESTEP(0x08D12E65U, k1, k1);
126         ESTEP(0xA708A81EU, k2, k0);
127         ESTEP(0x454021D7U, k3, k3);
128         ESTEP(0xE3779B90U, k0, k2);
129         ESTEP(0x81AF1549U, k1, k1);
130         ESTEP(0x1FE68F02U, k2, k1);
131         ESTEP(0xBE1E08BBU, k3, k0);
132         ESTEP(0x5C558274U, k0, k3);
133         ESTEP(0xFA8CFC2DU, k1, k2);
134         ESTEP(0x98C475E6U, k2, k1);
135         ESTEP(0x36FBEF9FU, k3, k1);
136         ESTEP(0xD5336958U, k0, k0);
137         ESTEP(0x736AE311U, k1, k3);
138         ESTEP(0x11A25CCAU, k2, k2);
139         ESTEP(0xAFD9D683U, k3, k2);
140         ESTEP(0x4E11503CU, k0, k1);
141         ESTEP(0xEC48C9F5U, k1, k0);
142         ESTEP(0x8A8043AEU, k2, k3);
143         ESTEP(0x28B7BD67U, k3, k2);
144 #endif
145     }
146
147     AV_WB32(dst, v0);
148     AV_WB32(dst + 4, v1);
149 }
150
151 void av_xtea_crypt(AVXTEA *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int count,
152                    uint8_t *iv, int decrypt)
153 {
154     int i;
155
156     if (decrypt) {
157         while (count--) {
158             xtea_crypt_ecb(ctx, dst, src, decrypt);
159
160             if (iv) {
161                 for (i = 0; i < 8; i++)
162                     dst[i] = dst[i] ^ iv[i];
163                 memcpy(iv, src, 8);
164             }
165
166             src   += 8;
167             dst   += 8;
168         }
169     } else {
170         while (count--) {
171             if (iv) {
172                 for (i = 0; i < 8; i++)
173                     dst[i] = src[i] ^ iv[i];
174                 xtea_crypt_ecb(ctx, dst, dst, decrypt);
175                 memcpy(iv, dst, 8);
176             } else {
177                 xtea_crypt_ecb(ctx, dst, src, decrypt);
178             }
179             src   += 8;
180             dst   += 8;
181         }
182     }
183 }
184
185 #ifdef TEST
186 #include <stdio.h>
187 #undef printf
188
189 #define XTEA_NUM_TESTS 6
190
191 static const uint8_t xtea_test_key[XTEA_NUM_TESTS][16] = {
192     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
193       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
194     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
195       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
196     { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
197       0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f },
198     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
199       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
200     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
201       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
202     { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
203       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }
204 };
205
206 static const uint8_t xtea_test_pt[XTEA_NUM_TESTS][8] = {
207     { 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48 },
208     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
209     { 0x5a, 0x5b, 0x6e, 0x27, 0x89, 0x48, 0xd7, 0x7f },
210     { 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48 },
211     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
212     { 0x70, 0xe1, 0x22, 0x5d, 0x6e, 0x4e, 0x76, 0x55 }
213 };
214
215 static const uint8_t xtea_test_ct[XTEA_NUM_TESTS][8] = {
216     { 0x49, 0x7d, 0xf3, 0xd0, 0x72, 0x61, 0x2c, 0xb5 },
217     { 0xe7, 0x8f, 0x2d, 0x13, 0x74, 0x43, 0x41, 0xd8 },
218     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 },
219     { 0xa0, 0x39, 0x05, 0x89, 0xf8, 0xb8, 0xef, 0xa5 },
220     { 0xed, 0x23, 0x37, 0x5a, 0x82, 0x1a, 0x8c, 0x2d },
221     { 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41, 0x41 }
222 };
223
224 int main(void)
225 {
226     AVXTEA ctx;
227     uint8_t buf[8];
228     int i;
229
230     for (i = 0; i < XTEA_NUM_TESTS; i++) {
231         av_xtea_init(&ctx, xtea_test_key[i]);
232
233         av_xtea_crypt(&ctx, buf, xtea_test_pt[i], 1, NULL, 0);
234         if (memcmp(buf, xtea_test_ct[i], 8)) {
235             printf("Test encryption failed.\n");
236             return 1;
237         }
238
239         av_xtea_crypt(&ctx, buf, xtea_test_ct[i], 1, NULL, 1);
240         if (memcmp(buf, xtea_test_pt[i], 8)) {
241             printf("Test decryption failed.\n");
242             return 1;
243         }
244     }
245     printf("Test encryption/decryption success.\n");
246
247     return 0;
248 }
249
250 #endif