gost3412128/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 34.12-2015 128-bit (Кузнечик (Kuznechik)) block cipher.
  17 package gost3412128
  18
  19 const (
  20         BlockSize = 16
  21         KeySize   = 32
  22 )
  23
  24 var (
  25         lc [BlockSize]byte = [BlockSize]byte{
  26                 148, 32, 133, 16, 194, 192, 1, 251, 1, 192, 194, 16,
  27                 133, 32, 148, 1,
  28         }
  29         pi [256]byte = [256]byte{
  30                 252, 238, 221, 17, 207, 110, 49, 22, 251, 196, 250,
  31                 218, 35, 197, 4, 77, 233, 119, 240, 219, 147, 46,
  32                 153, 186, 23, 54, 241, 187, 20, 205, 95, 193, 249,
  33                 24, 101, 90, 226, 92, 239, 33, 129, 28, 60, 66, 139,
  34                 1, 142, 79, 5, 132, 2, 174, 227, 106, 143, 160, 6,
  35                 11, 237, 152, 127, 212, 211, 31, 235, 52, 44, 81,
  36                 234, 200, 72, 171, 242, 42, 104, 162, 253, 58, 206,
  37                 204, 181, 112, 14, 86, 8, 12, 118, 18, 191, 114, 19,
  38                 71, 156, 183, 93, 135, 21, 161, 150, 41, 16, 123,
  39                 154, 199, 243, 145, 120, 111, 157, 158, 178, 177,
  40                 50, 117, 25, 61, 255, 53, 138, 126, 109, 84, 198,
  41                 128, 195, 189, 13, 87, 223, 245, 36, 169, 62, 168,
  42                 67, 201, 215, 121, 214, 246, 124, 34, 185, 3, 224,
  43                 15, 236, 222, 122, 148, 176, 188, 220, 232, 40, 80,
  44                 78, 51, 10, 74, 167, 151, 96, 115, 30, 0, 98, 68,
  45                 26, 184, 56, 130, 100, 159, 38, 65, 173, 69, 70,
  46                 146, 39, 94, 85, 47, 140, 163, 165, 125, 105, 213,
  47                 149, 59, 7, 88, 179, 64, 134, 172, 29, 247, 48, 55,
  48                 107, 228, 136, 217, 231, 137, 225, 27, 131, 73, 76,
  49                 63, 248, 254, 141, 83, 170, 144, 202, 216, 133, 97,
  50                 32, 113, 103, 164, 45, 43, 9, 91, 203, 155, 37, 208,
  51                 190, 229, 108, 82, 89, 166, 116, 210, 230, 244, 180,
  52                 192, 209, 102, 175, 194, 57, 75, 99, 182,
  53         }
  54         piInv [256]byte
  55         cBlk  [32]*[BlockSize]byte
  56 )
  57
  58 func gf(a, b byte) (c byte) {
  59         for b > 0 {
  60                 if b&1 > 0 {
  61                         c ^= a
  62                 }
  63                 if a&0x80 > 0 {
  64                         a = (a << 1) ^ 0xC3
  65                 } else {
  66                         a <<= 1
  67                 }
  68                 b >>= 1
  69         }
  70         return
  71 }
  72
  73 func l(blk *[BlockSize]byte, rounds int) {
  74         var t byte
  75         var i int
  76         for ; rounds > 0; rounds-- {
  77                 t = blk[15]
  78                 for i = 14; i >= 0; i-- {
  79                         blk[i+1] = blk[i]
  80                         t ^= gf(blk[i], lc[i])
  81                 }
  82                 blk[0] = t
  83         }
  84 }
  85
  86 func lInv(blk *[BlockSize]byte) {
  87         var t byte
  88         var i int
  89         for n := 0; n < BlockSize; n++ {
  90                 t = blk[0]
  91                 for i = 0; i < 15; i++ {
  92                         blk[i] = blk[i+1]
  93                         t ^= gf(blk[i], lc[i])
  94                 }
  95                 blk[15] = t
  96         }
  97 }
  98
  99 func init() {
 100         piInvP := new([256]byte)
 101         for i := 0; i < 256; i++ {
 102                 piInvP[int(pi[i])] = byte(i)
 103         }
 104         piInv = *piInvP
 105         CP := new([32]*[BlockSize]byte)
 106         for i := 0; i < 32; i++ {
 107                 CP[i] = new([BlockSize]byte)
 108                 CP[i][15] = byte(i) + 1
 109                 l(CP[i], 16)
 110         }
 111         cBlk = *CP
 112 }
 113
 114 func s(blk *[BlockSize]byte) {
 115         for i := 0; i < BlockSize; i++ {
 116                 blk[i] = pi[int(blk[i])]
 117         }
 118 }
 119
 120 func xor(dst, src1, src2 *[BlockSize]byte) {
 121         for i := 0; i < BlockSize; i++ {
 122                 dst[i] = src1[i] ^ src2[i]
 123         }
 124 }
 125
 126 type Cipher struct {
 127         ks [10]*[BlockSize]byte
 128 }
 129
 130 func (c *Cipher) BlockSize() int {
 131         return BlockSize
 132 }
 133
 134 func NewCipher(key []byte) *Cipher {
 135         if len(key) != KeySize {
 136                 panic("invalid key size")
 137         }
 138         ks := new([10]*[BlockSize]byte)
 139         kr0 := new([BlockSize]byte)
 140         kr1 := new([BlockSize]byte)
 141         krt := new([BlockSize]byte)
 142         copy(kr0[:], key[:BlockSize])
 143         copy(kr1[:], key[BlockSize:])
 144         ks[0] = new([BlockSize]byte)
 145         ks[1] = new([BlockSize]byte)
 146         copy(ks[0][:], kr0[:])
 147         copy(ks[1][:], kr1[:])
 148         for i := 0; i < 4; i++ {
 149                 for j := 0; j < 8; j++ {
 150                         xor(krt, kr0, cBlk[8*i+j])
 151                         s(krt)
 152                         l(krt, 16)
 153                         xor(krt, krt, kr1)
 154                         copy(kr1[:], kr0[:])
 155                         copy(kr0[:], krt[:])
 156                 }
 157                 ks[2+2*i] = new([BlockSize]byte)
 158                 copy(ks[2+2*i][:], kr0[:])
 159                 ks[2+2*i+1] = new([BlockSize]byte)
 160                 copy(ks[2+2*i+1][:], kr1[:])
 161         }
 162         return &Cipher{*ks}
 163 }
 164
 165 func (c *Cipher) Encrypt(dst, src []byte) {
 166         blk := new([BlockSize]byte)
 167         copy(blk[:], src)
 168         for i := 0; i < 9; i++ {
 169                 xor(blk, blk, c.ks[i])
 170                 s(blk)
 171                 l(blk, 16)
 172         }
 173         xor(blk, blk, c.ks[9])
 174         copy(dst[:BlockSize], blk[:])
 175 }
 176
 177 func (c *Cipher) Decrypt(dst, src []byte) {
 178         blk := new([BlockSize]byte)
 179         copy(blk[:], src)
 180         var n int
 181         for i := 9; i > 0; i-- {
 182                 xor(blk, blk, c.ks[i])
 183                 lInv(blk)
 184                 for n = 0; n < BlockSize; n++ {
 185                         blk[n] = piInv[int(blk[n])]
 186                 }
 187         }
 188         xor(blk, blk, c.ks[0])
 189         copy(dst[:BlockSize], blk[:])
 190 }