]> Cypherpunks.ru repositories - pygost.git/blobdiff - pygost/gost3413.py
CTR-ACPKM, OMAC-ACPKM-Master modes of operation
[pygost.git] / pygost / gost3413.py
index 3a539d2e4b1f9097e78774ea3cf263df648a9d5a..495a3f9e343826ed430616f88b63c4ead6ca5b60 100644 (file)
@@ -24,6 +24,9 @@ from pygost.utils import strxor
 from pygost.utils import xrange
 
 
+KEY_SIZE = 32
+
+
 def pad_size(data_size, blocksize):
     """Calculate required pad size to full up blocksize
     """
@@ -75,7 +78,7 @@ def ecb_encrypt(encrypter, bs, pt):
     """ECB encryption mode of operation
 
     :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
-    :param int bs: cipher's blocksize
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
     :param bytes pt: already padded plaintext
     """
     if not pt or len(pt) % bs != 0:
@@ -90,7 +93,7 @@ def ecb_decrypt(decrypter, bs, ct):
     """ECB decryption mode of operation
 
     :param decrypter: Decrypting function, that takes block as an input
-    :param int bs: cipher's blocksize
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
     :param bytes ct: ciphertext
     """
     if not ct or len(ct) % bs != 0:
@@ -101,11 +104,23 @@ def ecb_decrypt(decrypter, bs, ct):
     return b"".join(pt)
 
 
-def ctr(encrypter, bs, data, iv):
+def acpkm(encrypter, bs):
+    """Perform ACPKM key derivation
+
+    :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
+    """
+    return b"".join([
+        encrypter(bytes(bytearray(range(d, d + bs))))
+        for d in range(0x80, 0x80 + bs * (KEY_SIZE // bs), bs)
+    ])
+
+
+def ctr(encrypter, bs, data, iv, _acpkm=None):
     """Counter mode of operation
 
     :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
-    :param int bs: cipher's blocksize
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
     :param bytes data: plaintext/ciphertext
     :param bytes iv: half blocksize-sized initialization vector
 
@@ -113,19 +128,48 @@ def ctr(encrypter, bs, data, iv):
     """
     if len(iv) != bs // 2:
         raise ValueError("Invalid IV size")
+    if len(data) > bs * (1 << (8 * (bs // 2 - 1))):
+        raise ValueError("Too big data")
     stream = []
     ctr_value = 0
+    ctr_max_value = 1 << (8 * (bs // 2))
+    if _acpkm is not None:
+        acpkm_algo_class, acpkm_section_size_in_bs = _acpkm
+        acpkm_section_size_in_bs //= bs
     for _ in xrange(0, len(data) + pad_size(len(data), bs), bs):
+        if (
+                _acpkm is not None and
+                ctr_value != 0 and
+                ctr_value % acpkm_section_size_in_bs == 0
+        ):
+            encrypter = acpkm_algo_class(acpkm(encrypter, bs)).encrypt
         stream.append(encrypter(iv + long2bytes(ctr_value, bs // 2)))
-        ctr_value += 1
+        ctr_value = (ctr_value + 1) % ctr_max_value
     return strxor(b"".join(stream), data)
 
 
+def ctr_acpkm(algo_class, encrypter, section_size, bs, data, iv):
+    """CTR-ACPKM mode of operation
+
+    :param algo_class: pygost.gost3412's algorithm class
+    :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
+    :param int section_size: ACPKM'es section size (N), in bytes
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
+    :param bytes data: plaintext/ciphertext
+    :param bytes iv: half blocksize-sized initialization vector
+
+    For decryption you use the same function again.
+    """
+    if section_size % bs != 0:
+        raise ValueError("section_size must be multiple of bs")
+    return ctr(encrypter, bs, data, iv, _acpkm=(algo_class, section_size))
+
+
 def ofb(encrypter, bs, data, iv):
     """OFB mode of operation
 
     :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
-    :param int bs: cipher's blocksize
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
     :param bytes data: plaintext/ciphertext
     :param bytes iv: blocksize-sized initialization vector
 
@@ -145,7 +189,7 @@ def cbc_encrypt(encrypter, bs, pt, iv):
     """CBC encryption mode of operation
 
     :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
-    :param int bs: cipher's blocksize
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
     :param bytes pt: already padded plaintext
     :param bytes iv: blocksize-sized initialization vector
     """
@@ -165,7 +209,7 @@ def cbc_decrypt(decrypter, bs, ct, iv):
     """CBC decryption mode of operation
 
     :param decrypter: Decrypting function, that takes block as an input
-    :param int bs: cipher's blocksize
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
     :param bytes ct: ciphertext
     :param bytes iv: blocksize-sized initialization vector
     """
@@ -186,7 +230,7 @@ def cfb_encrypt(encrypter, bs, pt, iv):
     """CFB encryption mode of operation
 
     :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
-    :param int bs: cipher's blocksize
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
     :param bytes pt: plaintext
     :param bytes iv: blocksize-sized initialization vector
     """
@@ -204,7 +248,7 @@ def cfb_decrypt(encrypter, bs, ct, iv):
     """CFB decryption mode of operation
 
     :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
-    :param int bs: cipher's blocksize
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
     :param bytes ct: ciphertext
     :param bytes iv: blocksize-sized initialization vector
     """
@@ -224,8 +268,12 @@ def _mac_shift(bs, data, xor_lsb=0):
     return long2bytes(num, bs)[-bs:]
 
 
+Rb64 = 0b11011
+Rb128 = 0b10000111
+
+
 def _mac_ks(encrypter, bs):
-    Rb = 0b10000111 if bs == 16 else 0b11011
+    Rb = Rb128 if bs == 16 else Rb64
     _l = encrypter(bs * b'\x00')
     k1 = _mac_shift(bs, _l, Rb) if bytearray(_l)[0] & 0x80 > 0 else _mac_shift(bs, _l)
     k2 = _mac_shift(bs, k1, Rb) if bytearray(k1)[0] & 0x80 > 0 else _mac_shift(bs, k1)
@@ -236,7 +284,7 @@ def mac(encrypter, bs, data):
     """MAC (known here as CMAC, OMAC1) mode of operation
 
     :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
-    :param int bs: cipher's blocksize
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
     :param bytes data: data to authenticate
 
     Implementation is based on PyCrypto's CMAC one, that is in public domain.
@@ -254,3 +302,66 @@ def mac(encrypter, bs, data):
         strxor(pad3(tail, bs), prev),
         k1 if len(tail) == bs else k2,
     ))
+
+
+def acpkm_master(algo_class, encrypter, key_section_size, bs, keymat_len):
+    """ACPKM-Master key derivation
+
+    :param algo_class: pygost.gost3412's algorithm class
+    :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
+    :param int key_section_size: ACPKM'es key section size (T*), in bytes
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
+    :param int keymat_len: length of key material to produce
+    """
+    return ctr_acpkm(
+        algo_class,
+        encrypter,
+        key_section_size,
+        bs,
+        data=b"\x00" * keymat_len,
+        iv=b"\xFF" * (bs // 2),
+    )
+
+
+def mac_acpkm_master(algo_class, encrypter, key_section_size, section_size, bs, data):
+    """OMAC-ACPKM-Master
+
+    :param algo_class: pygost.gost3412's algorithm class
+    :param encrypter: encrypting function, that takes block as an input
+    :param int key_section_size: ACPKM'es key section size (T*), in bytes
+    :param int section_size: ACPKM'es section size (N), in bytes
+    :param int bs: cipher's blocksize, bytes
+    :param bytes data: data to authenticate
+    """
+    if len(data) % bs == 0:
+        tail_offset = len(data) - bs
+    else:
+        tail_offset = len(data) - (len(data) % bs)
+    prev = bs * b'\x00'
+    sections = len(data) // section_size
+    if len(data) % section_size != 0:
+        sections += 1
+    keymats = acpkm_master(
+        algo_class,
+        encrypter,
+        key_section_size,
+        bs,
+        (KEY_SIZE + bs) * sections,
+    )
+    for i in xrange(0, tail_offset, bs):
+        if i % section_size == 0:
+            keymat, keymats = keymats[:KEY_SIZE + bs], keymats[KEY_SIZE + bs:]
+            key, k1 = keymat[:KEY_SIZE], keymat[KEY_SIZE:]
+            encrypter = algo_class(key).encrypt
+        prev = encrypter(strxor(data[i:i + bs], prev))
+    tail = data[tail_offset:]
+    if len(tail) == bs:
+        key, k1 = keymats[:KEY_SIZE], keymats[KEY_SIZE:]
+        encrypter = algo_class(key).encrypt
+    k2 = long2bytes(bytes2long(k1) << 1, size=bs)
+    if bytearray(k1)[0] & 0x80 != 0:
+        k2 = strxor(k2, long2bytes(Rb128 if bs == 16 else Rb64, size=bs))
+    return encrypter(strxor(
+        strxor(pad3(tail, bs), prev),
+        k1 if len(tail) == bs else k2,
+    ))