lib/crypto/aes_ccm_128.c

   1 /*
   2    AES-CCM-128 (rfc 3610)
   3
   4    Copyright (C) Stefan Metzmacher 2012
   5
   6    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7    it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
   9    (at your option) any later version.
  10
  11    This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14    GNU General Public License for more details.
  15
  16    You should have received a copy of the GNU General Public License
  17    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20 #include "replace.h"
  21 #include "lib/crypto/aes.h"
  22 #include "lib/crypto/aes_ccm_128.h"
  23 #include "lib/util/byteorder.h"
  24
  25 #define M_ ((AES_CCM_128_M - 2) / 2)
  26 #define L_ (AES_CCM_128_L - 1)
  27
  28 void aes_ccm_128_init(struct aes_ccm_128_context *ctx,
  29                       const uint8_t K[AES_BLOCK_SIZE],
  30                       const uint8_t N[AES_CCM_128_NONCE_SIZE],
  31                       size_t a_total, size_t m_total)
  32 {
  33         ZERO_STRUCTP(ctx);
  34
  35         AES_set_encrypt_key(K, 128, &ctx->aes_key);
  36         memcpy(ctx->nonce, N, AES_CCM_128_NONCE_SIZE);
  37         ctx->a_remain = a_total;
  38         ctx->m_remain = m_total;
  39
  40         /*
  41          * prepare B_0
  42          */
  43         ctx->B_i[0]  = L_;
  44         ctx->B_i[0] += 8 * M_;
  45         if (a_total > 0) {
  46                 ctx->B_i[0] += 64;
  47         }
  48         memcpy(&ctx->B_i[1], ctx->nonce, AES_CCM_128_NONCE_SIZE);
  49         RSIVAL(ctx->B_i, (AES_BLOCK_SIZE - AES_CCM_128_L), m_total);
  50
  51         /*
  52          * prepare X_1
  53          */
  54         AES_encrypt(ctx->B_i, ctx->X_i, &ctx->aes_key);
  55
  56         /*
  57          * prepare B_1
  58          */
  59         ZERO_STRUCT(ctx->B_i);
  60         if (a_total >= UINT32_MAX) {
  61                 RSSVAL(ctx->B_i, 0, 0xFFFF);
  62                 RSBVAL(ctx->B_i, 2, (uint64_t)a_total);
  63                 ctx->B_i_ofs = 10;
  64         } else if (a_total >= 0xFF00) {
  65                 RSSVAL(ctx->B_i, 0, 0xFFFE);
  66                 RSIVAL(ctx->B_i, 2, a_total);
  67                 ctx->B_i_ofs = 6;
  68         } else if (a_total > 0) {
  69                 RSSVAL(ctx->B_i, 0, a_total);
  70                 ctx->B_i_ofs = 2;
  71         }
  72
  73         /*
  74          * prepare A_i
  75          */
  76         ctx->A_i[0]  = L_;
  77         memcpy(&ctx->A_i[1], ctx->nonce, AES_CCM_128_NONCE_SIZE);
  78
  79         ctx->S_i_ofs = AES_BLOCK_SIZE;
  80 }
  81
  82 void aes_ccm_128_update(struct aes_ccm_128_context *ctx,
  83                         const uint8_t *v, size_t v_len)
  84 {
  85         size_t *remain;
  86
  87         if (v_len == 0) {
  88                 return;
  89         }
  90
  91         if (ctx->a_remain > 0) {
  92                 remain = &ctx->a_remain;
  93         } else {
  94                 remain = &ctx->m_remain;
  95         }
  96
  97         if (unlikely(v_len > *remain)) {
  98                 abort();
  99         }
 100
 101         if (ctx->B_i_ofs > 0) {
 102                 size_t n = MIN(AES_BLOCK_SIZE - ctx->B_i_ofs, v_len);
 103
 104                 memcpy(&ctx->B_i[ctx->B_i_ofs], v, n);
 105                 v += n;
 106                 v_len -= n;
 107                 ctx->B_i_ofs += n;
 108                 *remain -= n;
 109         }
 110
 111         if ((ctx->B_i_ofs == AES_BLOCK_SIZE) || (*remain == 0)) {
 112                 aes_block_xor(ctx->X_i, ctx->B_i, ctx->B_i);
 113                 AES_encrypt(ctx->B_i, ctx->X_i, &ctx->aes_key);
 114                 ctx->B_i_ofs = 0;
 115         }
 116
 117         while (v_len >= AES_BLOCK_SIZE) {
 118                 aes_block_xor(ctx->X_i, v, ctx->B_i);
 119                 AES_encrypt(ctx->B_i, ctx->X_i, &ctx->aes_key);
 120                 v += AES_BLOCK_SIZE;
 121                 v_len -= AES_BLOCK_SIZE;
 122                 *remain -= AES_BLOCK_SIZE;
 123         }
 124
 125         if (v_len > 0) {
 126                 ZERO_STRUCT(ctx->B_i);
 127                 memcpy(ctx->B_i, v, v_len);
 128                 ctx->B_i_ofs += v_len;
 129                 *remain -= v_len;
 130                 v = NULL;
 131                 v_len = 0;
 132         }
 133
 134         if (*remain > 0) {
 135                 return;
 136         }
 137
 138         if (ctx->B_i_ofs > 0) {
 139                 aes_block_xor(ctx->X_i, ctx->B_i, ctx->B_i);
 140                 AES_encrypt(ctx->B_i, ctx->X_i, &ctx->aes_key);
 141                 ctx->B_i_ofs = 0;
 142         }
 143 }
 144
 145 static inline void aes_ccm_128_S_i(struct aes_ccm_128_context *ctx,
 146                                    uint8_t S_i[AES_BLOCK_SIZE],
 147                                    size_t i)
 148 {
 149         RSIVAL(ctx->A_i, (AES_BLOCK_SIZE - AES_CCM_128_L), i);
 150         AES_encrypt(ctx->A_i, S_i, &ctx->aes_key);
 151 }
 152
 153 void aes_ccm_128_crypt(struct aes_ccm_128_context *ctx,
 154                        uint8_t *m, size_t m_len)
 155 {
 156         while (m_len > 0) {
 157                 if (ctx->S_i_ofs == AES_BLOCK_SIZE) {
 158                         ctx->S_i_ctr += 1;
 159                         aes_ccm_128_S_i(ctx, ctx->S_i, ctx->S_i_ctr);
 160                         ctx->S_i_ofs = 0;
 161                 }
 162
 163                 if (likely(ctx->S_i_ofs == 0 && m_len >= AES_BLOCK_SIZE)) {
 164                         aes_block_xor(m, ctx->S_i, m);
 165                         m += AES_BLOCK_SIZE;
 166                         m_len -= AES_BLOCK_SIZE;
 167                         ctx->S_i_ctr += 1;
 168                         aes_ccm_128_S_i(ctx, ctx->S_i, ctx->S_i_ctr);
 169                         continue;
 170                 }
 171
 172                 m[0] ^= ctx->S_i[ctx->S_i_ofs];
 173                 m += 1;
 174                 m_len -= 1;
 175                 ctx->S_i_ofs += 1;
 176         }
 177 }
 178
 179 void aes_ccm_128_digest(struct aes_ccm_128_context *ctx,
 180                         uint8_t digest[AES_BLOCK_SIZE])
 181 {
 182         if (unlikely(ctx->a_remain != 0)) {
 183                 abort();
 184         }
 185         if (unlikely(ctx->m_remain != 0)) {
 186                 abort();
 187         }
 188
 189         /* prepare S_0 */
 190         aes_ccm_128_S_i(ctx, ctx->S_i, 0);
 191
 192         /*
 193          * note X_i is T here
 194          */
 195         aes_block_xor(ctx->X_i, ctx->S_i, digest);
 196
 197         ZERO_STRUCTP(ctx);
 198 }