hwcontext_qsv: Support derivation from child devices
[ffmpeg.git] / libavutil / aes.c
index 83c0769..397ea77 100644 (file)
 
 #include "common.h"
 #include "aes.h"
-
-typedef union {
-    uint64_t u64[2];
-    uint32_t u32[4];
-    uint8_t u8x4[4][4];
-    uint8_t u8[16];
-} av_aes_block;
-
-typedef struct AVAES {
-    // Note: round_key[16] is accessed in the init code, but this only
-    // overwrites state, which does not matter (see also r7471).
-    av_aes_block round_key[15];
-    av_aes_block state[2];
-    int rounds;
-} AVAES;
+#include "aes_internal.h"
+#include "intreadwrite.h"
+#include "timer.h"
 
 const int av_aes_size= sizeof(AVAES);
 
+struct AVAES *av_aes_alloc(void)
+{
+    return av_mallocz(sizeof(struct AVAES));
+}
+
 static const uint8_t rcon[10] = {
-  0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36
+    0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36
 };
 
 static uint8_t     sbox[256];
@@ -54,6 +47,12 @@ static uint32_t enc_multbl[4][256];
 static uint32_t dec_multbl[4][256];
 #endif
 
+#if HAVE_BIGENDIAN
+#   define ROT(x, s) (((x) >> (s)) | ((x) << (32-(s))))
+#else
+#   define ROT(x, s) (((x) << (s)) | ((x) >> (32-(s))))
+#endif
+
 static inline void addkey(av_aes_block *dst, const av_aes_block *src,
                           const av_aes_block *round_key)
 {
@@ -61,6 +60,20 @@ static inline void addkey(av_aes_block *dst, const av_aes_block *src,
     dst->u64[1] = src->u64[1] ^ round_key->u64[1];
 }
 
+static inline void addkey_s(av_aes_block *dst, const uint8_t *src,
+                            const av_aes_block *round_key)
+{
+    dst->u64[0] = AV_RN64(src)     ^ round_key->u64[0];
+    dst->u64[1] = AV_RN64(src + 8) ^ round_key->u64[1];
+}
+
+static inline void addkey_d(uint8_t *dst, const av_aes_block *src,
+                            const av_aes_block *round_key)
+{
+    AV_WN64(dst,     src->u64[0] ^ round_key->u64[0]);
+    AV_WN64(dst + 8, src->u64[1] ^ round_key->u64[1]);
+}
+
 static void subshift(av_aes_block s0[2], int s, const uint8_t *box)
 {
     av_aes_block *s1 = (av_aes_block *) (s0[0].u8 - s);
@@ -84,24 +97,25 @@ static void subshift(av_aes_block s0[2], int s, const uint8_t *box)
     s3[0].u8[ 5] = box[s3[1].u8[ 1]];
 }
 
-static inline int mix_core(uint32_t multbl[][256], int a, int b, int c, int d){
+static inline int mix_core(uint32_t multbl[][256], int a, int b, int c, int d)
+{
 #if CONFIG_SMALL
-#define ROT(x,s) ((x<<s)|(x>>(32-s)))
     return multbl[0][a] ^ ROT(multbl[0][b], 8) ^ ROT(multbl[0][c], 16) ^ ROT(multbl[0][d], 24);
 #else
     return multbl[0][a] ^ multbl[1][b] ^ multbl[2][c] ^ multbl[3][d];
 #endif
 }
 
-static inline void mix(av_aes_block state[2], uint32_t multbl[][256], int s1, int s3){
+static inline void mix(av_aes_block state[2], uint32_t multbl[][256], int s1, int s3)
+{
     uint8_t (*src)[4] = state[1].u8x4;
-    state[0].u32[0] = mix_core(multbl, src[0][0], src[s1  ][1], src[2][2], src[s3  ][3]);
-    state[0].u32[1] = mix_core(multbl, src[1][0], src[s3-1][1], src[3][2], src[s1-1][3]);
-    state[0].u32[2] = mix_core(multbl, src[2][0], src[s3  ][1], src[0][2], src[s1  ][3]);
-    state[0].u32[3] = mix_core(multbl, src[3][0], src[s1-1][1], src[1][2], src[s3-1][3]);
+    state[0].u32[0] = mix_core(multbl, src[0][0], src[s1    ][1], src[2][2], src[s3    ][3]);
+    state[0].u32[1] = mix_core(multbl, src[1][0], src[s3 - 1][1], src[3][2], src[s1 - 1][3]);
+    state[0].u32[2] = mix_core(multbl, src[2][0], src[s3    ][1], src[0][2], src[s1    ][3]);
+    state[0].u32[3] = mix_core(multbl, src[3][0], src[s1 - 1][1], src[1][2], src[s3 - 1][3]);
 }
 
-static inline void crypt(AVAES *a, int s, const uint8_t *sbox,
+static inline void aes_crypt(AVAES *a, int s, const uint8_t *sbox,
                          uint32_t multbl[][256])
 {
     int r;
@@ -114,51 +128,67 @@ static inline void crypt(AVAES *a, int s, const uint8_t *sbox,
     subshift(&a->state[0], s, sbox);
 }
 
-void av_aes_crypt(AVAES *a, uint8_t *dst_, const uint8_t *src_,
-                  int count, uint8_t *iv_, int decrypt)
+static void aes_encrypt(AVAES *a, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
+                        int count, uint8_t *iv, int rounds)
 {
-    av_aes_block       *dst = (av_aes_block *) dst_;
-    const av_aes_block *src = (const av_aes_block *) src_;
-    av_aes_block        *iv = (av_aes_block *) iv_;
+    while (count--) {
+        addkey_s(&a->state[1], src, &a->round_key[rounds]);
+        if (iv)
+            addkey_s(&a->state[1], iv, &a->state[1]);
+        aes_crypt(a, 2, sbox, enc_multbl);
+        addkey_d(dst, &a->state[0], &a->round_key[0]);
+        if (iv)
+            memcpy(iv, dst, 16);
+        src += 16;
+        dst += 16;
+    }
+}
 
+static void aes_decrypt(AVAES *a, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
+                        int count, uint8_t *iv, int rounds)
+{
     while (count--) {
-        addkey(&a->state[1], src, &a->round_key[a->rounds]);
-        if (decrypt) {
-            crypt(a, 0, inv_sbox, dec_multbl);
-            if (iv) {
-                addkey(&a->state[0], &a->state[0], iv);
-                memcpy(iv, src, 16);
-            }
-            addkey(dst, &a->state[0], &a->round_key[0]);
-        } else {
-            if (iv)
-                addkey(&a->state[1], &a->state[1], iv);
-            crypt(a, 2, sbox, enc_multbl);
-            addkey(dst, &a->state[0], &a->round_key[0]);
-            if (iv)
-                memcpy(iv, dst, 16);
+        addkey_s(&a->state[1], src, &a->round_key[rounds]);
+        aes_crypt(a, 0, inv_sbox, dec_multbl);
+        if (iv) {
+            addkey_s(&a->state[0], iv, &a->state[0]);
+            memcpy(iv, src, 16);
         }
-        src++;
-        dst++;
+        addkey_d(dst, &a->state[0], &a->round_key[0]);
+        src += 16;
+        dst += 16;
     }
 }
 
-static void init_multbl2(uint8_t tbl[1024], const int c[4],
+void av_aes_crypt(AVAES *a, uint8_t *dst, const uint8_t *src,
+                  int count, uint8_t *iv, int decrypt)
+{
+    a->crypt(a, dst, src, count, iv, a->rounds);
+}
+
+static void init_multbl2(uint32_t tbl[][256], const int c[4],
                          const uint8_t *log8, const uint8_t *alog8,
                          const uint8_t *sbox)
 {
-    int i, j;
-
-    for (i = 0; i < 1024; i++) {
-        int x = sbox[i >> 2];
-        if (x)
-            tbl[i] = alog8[log8[x] + log8[c[i & 3]]];
-    }
+    int i;
+
+    for (i = 0; i < 256; i++) {
+        int x = sbox[i];
+        if (x) {
+            int k, l, m, n;
+            x = log8[x];
+            k = alog8[x + log8[c[0]]];
+            l = alog8[x + log8[c[1]]];
+            m = alog8[x + log8[c[2]]];
+            n = alog8[x + log8[c[3]]];
+            tbl[0][i] = AV_NE(MKBETAG(k, l, m, n), MKTAG(k, l, m, n));
 #if !CONFIG_SMALL
-    for (j = 256; j < 1024; j++)
-        for (i = 0; i < 4; i++)
-            tbl[4*j + i] = tbl[4*j + ((i - 1) & 3) - 1024];
+            tbl[1][i] = ROT(tbl[0][i], 8);
+            tbl[2][i] = ROT(tbl[0][i], 16);
+            tbl[3][i] = ROT(tbl[0][i], 24);
 #endif
+        }
+    }
 }
 
 // this is based on the reference AES code by Paulo Barreto and Vincent Rijmen
@@ -171,7 +201,9 @@ int av_aes_init(AVAES *a, const uint8_t *key, int key_bits, int decrypt)
     uint8_t log8[256];
     uint8_t alog8[512];
 
-    if (!enc_multbl[FF_ARRAY_ELEMS(enc_multbl)-1][FF_ARRAY_ELEMS(enc_multbl[0])-1]) {
+    a->crypt = decrypt ? aes_decrypt : aes_encrypt;
+
+    if (!enc_multbl[FF_ARRAY_ELEMS(enc_multbl) - 1][FF_ARRAY_ELEMS(enc_multbl[0]) - 1]) {
         j = 1;
         for (i = 0; i < 255; i++) {
             alog8[i] = alog8[i + 255] = j;
@@ -185,25 +217,23 @@ int av_aes_init(AVAES *a, const uint8_t *key, int key_bits, int decrypt)
             j ^= (j << 1) ^ (j << 2) ^ (j << 3) ^ (j << 4);
             j = (j ^ (j >> 8) ^ 99) & 255;
             inv_sbox[j] = i;
-            sbox[i] = j;
+            sbox[i]     = j;
         }
-        init_multbl2(dec_multbl[0], (const int[4]) { 0xe, 0x9, 0xd, 0xb },
+        init_multbl2(dec_multbl, (const int[4]) { 0xe, 0x9, 0xd, 0xb },
                      log8, alog8, inv_sbox);
-        init_multbl2(enc_multbl[0], (const int[4]) { 0x2, 0x1, 0x1, 0x3 },
+        init_multbl2(enc_multbl, (const int[4]) { 0x2, 0x1, 0x1, 0x3 },
                      log8, alog8, sbox);
     }
 
     if (key_bits != 128 && key_bits != 192 && key_bits != 256)
-        return -1;
+        return AVERROR(EINVAL);
 
     a->rounds = rounds;
 
     memcpy(tk, key, KC * 4);
+    memcpy(a->round_key[0].u8, key, KC * 4);
 
-    for (t = 0; t < (rounds + 1) * 16;) {
-        memcpy(a->round_key[0].u8 + t, tk, KC * 4);
-        t += KC * 4;
-
+    for (t = KC * 4; t < (rounds + 1) * 16; t += KC * 4) {
         for (i = 0; i < 4; i++)
             tk[0][i] ^= sbox[tk[KC - 1][(i + 1) & 3]];
         tk[0][0] ^= rcon[rconpointer++];
@@ -216,97 +246,23 @@ int av_aes_init(AVAES *a, const uint8_t *key, int key_bits, int decrypt)
                 for (i = 0; i < 4; i++)
                     tk[j][i] ^= sbox[tk[j - 1][i]];
         }
+
+        memcpy(a->round_key[0].u8 + t, tk, KC * 4);
     }
 
     if (decrypt) {
         for (i = 1; i < rounds; i++) {
             av_aes_block tmp[3];
-            memcpy(&tmp[2], &a->round_key[i], 16);
+            tmp[2] = a->round_key[i];
             subshift(&tmp[1], 0, sbox);
             mix(tmp, dec_multbl, 1, 3);
-            memcpy(&a->round_key[i], &tmp[0], 16);
+            a->round_key[i] = tmp[0];
         }
     } else {
-        for (i = 0; i < (rounds + 1) >> 1; i++) {
-            for (j = 0; j < 16; j++)
-                FFSWAP(int, a->round_key[i].u8[j], a->round_key[rounds-i].u8[j]);
-        }
+        for (i = 0; i < (rounds + 1) >> 1; i++)
+            FFSWAP(av_aes_block, a->round_key[i], a->round_key[rounds - i]);
     }
 
     return 0;
 }
 
-#ifdef TEST
-#include <string.h>
-#include "lfg.h"
-#include "log.h"
-
-int main(int argc, char **argv)
-{
-    int i, j;
-    AVAES b;
-    uint8_t rkey[2][16] = {
-        { 0 },
-        { 0x10, 0xa5, 0x88, 0x69, 0xd7, 0x4b, 0xe5, 0xa3,
-          0x74, 0xcf, 0x86, 0x7c, 0xfb, 0x47, 0x38, 0x59 }
-    };
-    uint8_t pt[16], rpt[2][16]= {
-        { 0x6a, 0x84, 0x86, 0x7c, 0xd7, 0x7e, 0x12, 0xad,
-          0x07, 0xea, 0x1b, 0xe8, 0x95, 0xc5, 0x3f, 0xa3 },
-        { 0 }
-    };
-    uint8_t rct[2][16]= {
-        { 0x73, 0x22, 0x81, 0xc0, 0xa0, 0xaa, 0xb8, 0xf7,
-          0xa5, 0x4a, 0x0c, 0x67, 0xa0, 0xc4, 0x5e, 0xcf },
-        { 0x6d, 0x25, 0x1e, 0x69, 0x44, 0xb0, 0x51, 0xe0,
-          0x4e, 0xaa, 0x6f, 0xb4, 0xdb, 0xf7, 0x84, 0x65 }
-    };
-    uint8_t temp[16];
-    int err = 0;
-
-    av_log_set_level(AV_LOG_DEBUG);
-
-    for (i = 0; i < 2; i++) {
-        av_aes_init(&b, rkey[i], 128, 1);
-        av_aes_crypt(&b, temp, rct[i], 1, NULL, 1);
-        for (j = 0; j < 16; j++) {
-            if (rpt[i][j] != temp[j]) {
-                av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %02X %02X\n",
-                       j, rpt[i][j], temp[j]);
-                err = 1;
-            }
-        }
-    }
-
-    if (argc > 1 && !strcmp(argv[1], "-t")) {
-        AVAES ae, ad;
-        AVLFG prng;
-
-        av_aes_init(&ae, "PI=3.141592654..", 128, 0);
-        av_aes_init(&ad, "PI=3.141592654..", 128, 1);
-        av_lfg_init(&prng, 1);
-
-        for (i = 0; i < 10000; i++) {
-            for (j = 0; j < 16; j++) {
-                pt[j] = av_lfg_get(&prng);
-            }
-            {
-                START_TIMER;
-                av_aes_crypt(&ae, temp, pt, 1, NULL, 0);
-                if (!(i & (i - 1)))
-                    av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%02X %02X %02X %02X\n",
-                           temp[0], temp[5], temp[10], temp[15]);
-                av_aes_crypt(&ad, temp, temp, 1, NULL, 1);
-                STOP_TIMER("aes");
-            }
-            for (j = 0; j < 16; j++) {
-                if (pt[j] != temp[j]) {
-                    av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %02X %02X\n",
-                           i, j, pt[j], temp[j]);
-                }
-            }
-        }
-    }
-    return err;
-}
-#endif