gost28147/cipher.go

   1 // GoGOST -- Pure Go GOST cryptographic functions library
   2 // Copyright (C) 2015-2019 Sergey Matveev <stargrave@stargrave.org>
   3 //
   4 // This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   5 // it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6 // the Free Software Foundation, version 3 of the License.
   7 //
   8 // This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11 // GNU General Public License for more details.
  12 //
  13 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  14 // along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  15
  16 // GOST 28147-89 block cipher with ECB, CFB, CTR, MAC modes of operation.
  17 // RFC 5830.
  18 package gost28147
  19
  20 const (
  21         BlockSize = 8
  22         KeySize   = 32
  23 )
  24
  25 // All 28147 operations are going with two 32-bit halves of the whole
  26 // block. nv is representation of that one half.
  27 type nv uint32
  28
  29 // Cyclic 11-bit shift.
  30 func (n nv) shift11() nv {
  31         return ((n << 11) & (1<<32 - 1)) | ((n >> (32 - 11)) & (1<<32 - 1))
  32 }
  33
  34 // Seq contains iteration numbers used in the encryption function
  35 // itself. For example 28147 encryption and decryption process differs
  36 // only with this sequence.
  37 type Seq []uint8
  38
  39 var (
  40         SeqEncrypt = Seq([]uint8{
  41                 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
  42                 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
  43                 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
  44                 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,
  45         })
  46         SeqDecrypt = Seq([]uint8{
  47                 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
  48                 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,
  49                 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,
  50                 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,
  51         })
  52 )
  53
  54 type Cipher struct {
  55         key  [KeySize]byte
  56         sbox *Sbox
  57         x    [8]nv
  58 }
  59
  60 func NewCipher(key []byte, sbox *Sbox) *Cipher {
  61         if len(key) != KeySize {
  62                 panic("invalid key size")
  63         }
  64         c := Cipher{sbox: sbox}
  65         copy(c.key[:], key)
  66         c.x = [8]nv{
  67                 nv(key[0]) | nv(key[1])<<8 | nv(key[2])<<16 | nv(key[3])<<24,
  68                 nv(key[4]) | nv(key[5])<<8 | nv(key[6])<<16 | nv(key[7])<<24,
  69                 nv(key[8]) | nv(key[9])<<8 | nv(key[10])<<16 | nv(key[11])<<24,
  70                 nv(key[12]) | nv(key[13])<<8 | nv(key[14])<<16 | nv(key[15])<<24,
  71                 nv(key[16]) | nv(key[17])<<8 | nv(key[18])<<16 | nv(key[19])<<24,
  72                 nv(key[20]) | nv(key[21])<<8 | nv(key[22])<<16 | nv(key[23])<<24,
  73                 nv(key[24]) | nv(key[25])<<8 | nv(key[26])<<16 | nv(key[27])<<24,
  74                 nv(key[28]) | nv(key[29])<<8 | nv(key[30])<<16 | nv(key[31])<<24,
  75         }
  76         return &c
  77 }
  78
  79 func (c *Cipher) BlockSize() int {
  80         return BlockSize
  81 }
  82
  83 // Convert binary byte block to two 32-bit internal integers.
  84 func block2nvs(b []byte) (n1, n2 nv) {
  85         n1 = nv(b[0]) | nv(b[1])<<8 | nv(b[2])<<16 | nv(b[3])<<24
  86         n2 = nv(b[4]) | nv(b[5])<<8 | nv(b[6])<<16 | nv(b[7])<<24
  87         return
  88 }
  89
  90 // Convert two 32-bit internal integers to binary byte block.
  91 func nvs2block(n1, n2 nv, b []byte) {
  92         b[0] = byte((n2 >> 0) & 255)
  93         b[1] = byte((n2 >> 8) & 255)
  94         b[2] = byte((n2 >> 16) & 255)
  95         b[3] = byte((n2 >> 24) & 255)
  96         b[4] = byte((n1 >> 0) & 255)
  97         b[5] = byte((n1 >> 8) & 255)
  98         b[6] = byte((n1 >> 16) & 255)
  99         b[7] = byte((n1 >> 24) & 255)
 100 }
 101
 102 func (c *Cipher) xcrypt(seq Seq, n1, n2 nv) (nv, nv) {
 103         for _, i := range seq {
 104                 n1, n2 = c.sbox.k(n1+c.x[i]).shift11()^n2, n1
 105         }
 106         return n1, n2
 107 }
 108
 109 // Encrypt single block.
 110 // If provided slices are shorter than the block size, then it will panic.
 111 func (c *Cipher) Encrypt(dst, src []byte) {
 112         n1, n2 := block2nvs(src)
 113         n1, n2 = c.xcrypt(SeqEncrypt, n1, n2)
 114         nvs2block(n1, n2, dst)
 115 }
 116
 117 // Decrypt single block.
 118 // If provided slices are shorter than the block size, then it will panic.
 119 func (c *Cipher) Decrypt(dst, src []byte) {
 120         n1, n2 := block2nvs(src)
 121         n1, n2 = c.xcrypt(SeqDecrypt, n1, n2)
 122         nvs2block(n1, n2, dst)
 123 }