Add ChaCha to libcrypto, based on djb's public domain implementation.
authorjsing <jsing@openbsd.org>
Thu, 1 May 2014 13:15:22 +0000 (13:15 +0000)
committerjsing <jsing@openbsd.org>
Thu, 1 May 2014 13:15:22 +0000 (13:15 +0000)
ok deraadt@

lib/libcrypto/chacha/chacha-merged.c [new file with mode: 0644]
lib/libcrypto/chacha/chacha.c [new file with mode: 0644]
lib/libcrypto/chacha/chacha.h [new file with mode: 0644]
lib/libcrypto/crypto/Makefile
lib/libssl/src/crypto/chacha/chacha-merged.c [new file with mode: 0644]
lib/libssl/src/crypto/chacha/chacha.c [new file with mode: 0644]
lib/libssl/src/crypto/chacha/chacha.h [new file with mode: 0644]
regress/lib/libcrypto/Makefile
regress/lib/libcrypto/chacha/Makefile [new file with mode: 0644]
regress/lib/libcrypto/chacha/chachatest.c [new file with mode: 0644]

diff --git a/lib/libcrypto/chacha/chacha-merged.c b/lib/libcrypto/chacha/chacha-merged.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a31d8a8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,237 @@
+/*
+chacha-merged.c version 20080118
+D. J. Bernstein
+Public domain.
+*/
+
+#include <sys/types.h>
+
+struct chacha_ctx {
+       u_int input[16];
+};
+
+#define CHACHA_MINKEYLEN       16
+#define CHACHA_NONCELEN                8
+#define CHACHA_CTRLEN          8
+#define CHACHA_STATELEN                (CHACHA_NONCELEN+CHACHA_CTRLEN)
+#define CHACHA_BLOCKLEN                64
+
+static inline void chacha_keysetup(struct chacha_ctx *x, const u_char *k,
+    u_int kbits)
+    __bounded((__minbytes__, 2, CHACHA_MINKEYLEN));
+static inline void chacha_ivsetup(struct chacha_ctx *x, const u_char *iv,
+    const u_char *ctr)
+    __bounded((__minbytes__, 2, CHACHA_NONCELEN))
+    __bounded((__minbytes__, 3, CHACHA_CTRLEN));
+static inline void chacha_encrypt_bytes(struct chacha_ctx *x, const u_char *m,
+    u_char *c, u_int bytes)
+    __bounded((__buffer__, 2, 4))
+    __bounded((__buffer__, 3, 4));
+
+typedef unsigned char u8;
+typedef unsigned int u32;
+
+typedef struct chacha_ctx chacha_ctx;
+
+#define U8C(v) (v##U)
+#define U32C(v) (v##U)
+
+#define U8V(v) ((u8)(v) & U8C(0xFF))
+#define U32V(v) ((u32)(v) & U32C(0xFFFFFFFF))
+
+#define ROTL32(v, n) \
+  (U32V((v) << (n)) | ((v) >> (32 - (n))))
+
+#define U8TO32_LITTLE(p) \
+  (((u32)((p)[0])      ) | \
+   ((u32)((p)[1]) <<  8) | \
+   ((u32)((p)[2]) << 16) | \
+   ((u32)((p)[3]) << 24))
+
+#define U32TO8_LITTLE(p, v) \
+  do { \
+    (p)[0] = U8V((v)      ); \
+    (p)[1] = U8V((v) >>  8); \
+    (p)[2] = U8V((v) >> 16); \
+    (p)[3] = U8V((v) >> 24); \
+  } while (0)
+
+#define ROTATE(v,c) (ROTL32(v,c))
+#define XOR(v,w) ((v) ^ (w))
+#define PLUS(v,w) (U32V((v) + (w)))
+#define PLUSONE(v) (PLUS((v),1))
+
+#define QUARTERROUND(a,b,c,d) \
+  a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a),16); \
+  c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c),12); \
+  a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a), 8); \
+  c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c), 7);
+
+static const char sigma[16] = "expand 32-byte k";
+static const char tau[16] = "expand 16-byte k";
+
+static inline void
+chacha_keysetup(chacha_ctx *x,const u8 *k,u32 kbits)
+{
+  const char *constants;
+
+  x->input[4] = U8TO32_LITTLE(k + 0);
+  x->input[5] = U8TO32_LITTLE(k + 4);
+  x->input[6] = U8TO32_LITTLE(k + 8);
+  x->input[7] = U8TO32_LITTLE(k + 12);
+  if (kbits == 256) { /* recommended */
+    k += 16;
+    constants = sigma;
+  } else { /* kbits == 128 */
+    constants = tau;
+  }
+  x->input[8] = U8TO32_LITTLE(k + 0);
+  x->input[9] = U8TO32_LITTLE(k + 4);
+  x->input[10] = U8TO32_LITTLE(k + 8);
+  x->input[11] = U8TO32_LITTLE(k + 12);
+  x->input[0] = U8TO32_LITTLE(constants + 0);
+  x->input[1] = U8TO32_LITTLE(constants + 4);
+  x->input[2] = U8TO32_LITTLE(constants + 8);
+  x->input[3] = U8TO32_LITTLE(constants + 12);
+}
+
+static inline void
+chacha_ivsetup(chacha_ctx *x, const u8 *iv, const u8 *counter)
+{
+  x->input[12] = counter == NULL ? 0 : U8TO32_LITTLE(counter + 0);
+  x->input[13] = counter == NULL ? 0 : U8TO32_LITTLE(counter + 4);
+  x->input[14] = U8TO32_LITTLE(iv + 0);
+  x->input[15] = U8TO32_LITTLE(iv + 4);
+}
+
+static inline void
+chacha_encrypt_bytes(chacha_ctx *x,const u8 *m,u8 *c,u32 bytes)
+{
+  u32 x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x11, x12, x13, x14, x15;
+  u32 j0, j1, j2, j3, j4, j5, j6, j7, j8, j9, j10, j11, j12, j13, j14, j15;
+  u8 *ctarget = NULL;
+  u8 tmp[64];
+  u_int i;
+
+  if (!bytes) return;
+
+  j0 = x->input[0];
+  j1 = x->input[1];
+  j2 = x->input[2];
+  j3 = x->input[3];
+  j4 = x->input[4];
+  j5 = x->input[5];
+  j6 = x->input[6];
+  j7 = x->input[7];
+  j8 = x->input[8];
+  j9 = x->input[9];
+  j10 = x->input[10];
+  j11 = x->input[11];
+  j12 = x->input[12];
+  j13 = x->input[13];
+  j14 = x->input[14];
+  j15 = x->input[15];
+
+  for (;;) {
+    if (bytes < 64) {
+      for (i = 0;i < bytes;++i) tmp[i] = m[i];
+      m = tmp;
+      ctarget = c;
+      c = tmp;
+    }
+    x0 = j0;
+    x1 = j1;
+    x2 = j2;
+    x3 = j3;
+    x4 = j4;
+    x5 = j5;
+    x6 = j6;
+    x7 = j7;
+    x8 = j8;
+    x9 = j9;
+    x10 = j10;
+    x11 = j11;
+    x12 = j12;
+    x13 = j13;
+    x14 = j14;
+    x15 = j15;
+    for (i = 20;i > 0;i -= 2) {
+      QUARTERROUND( x0, x4, x8,x12)
+      QUARTERROUND( x1, x5, x9,x13)
+      QUARTERROUND( x2, x6,x10,x14)
+      QUARTERROUND( x3, x7,x11,x15)
+      QUARTERROUND( x0, x5,x10,x15)
+      QUARTERROUND( x1, x6,x11,x12)
+      QUARTERROUND( x2, x7, x8,x13)
+      QUARTERROUND( x3, x4, x9,x14)
+    }
+    x0 = PLUS(x0,j0);
+    x1 = PLUS(x1,j1);
+    x2 = PLUS(x2,j2);
+    x3 = PLUS(x3,j3);
+    x4 = PLUS(x4,j4);
+    x5 = PLUS(x5,j5);
+    x6 = PLUS(x6,j6);
+    x7 = PLUS(x7,j7);
+    x8 = PLUS(x8,j8);
+    x9 = PLUS(x9,j9);
+    x10 = PLUS(x10,j10);
+    x11 = PLUS(x11,j11);
+    x12 = PLUS(x12,j12);
+    x13 = PLUS(x13,j13);
+    x14 = PLUS(x14,j14);
+    x15 = PLUS(x15,j15);
+
+    x0 = XOR(x0,U8TO32_LITTLE(m + 0));
+    x1 = XOR(x1,U8TO32_LITTLE(m + 4));
+    x2 = XOR(x2,U8TO32_LITTLE(m + 8));
+    x3 = XOR(x3,U8TO32_LITTLE(m + 12));
+    x4 = XOR(x4,U8TO32_LITTLE(m + 16));
+    x5 = XOR(x5,U8TO32_LITTLE(m + 20));
+    x6 = XOR(x6,U8TO32_LITTLE(m + 24));
+    x7 = XOR(x7,U8TO32_LITTLE(m + 28));
+    x8 = XOR(x8,U8TO32_LITTLE(m + 32));
+    x9 = XOR(x9,U8TO32_LITTLE(m + 36));
+    x10 = XOR(x10,U8TO32_LITTLE(m + 40));
+    x11 = XOR(x11,U8TO32_LITTLE(m + 44));
+    x12 = XOR(x12,U8TO32_LITTLE(m + 48));
+    x13 = XOR(x13,U8TO32_LITTLE(m + 52));
+    x14 = XOR(x14,U8TO32_LITTLE(m + 56));
+    x15 = XOR(x15,U8TO32_LITTLE(m + 60));
+
+    j12 = PLUSONE(j12);
+    if (!j12) {
+      j13 = PLUSONE(j13);
+      /* stopping at 2^70 bytes per nonce is user's responsibility */
+    }
+
+    U32TO8_LITTLE(c + 0,x0);
+    U32TO8_LITTLE(c + 4,x1);
+    U32TO8_LITTLE(c + 8,x2);
+    U32TO8_LITTLE(c + 12,x3);
+    U32TO8_LITTLE(c + 16,x4);
+    U32TO8_LITTLE(c + 20,x5);
+    U32TO8_LITTLE(c + 24,x6);
+    U32TO8_LITTLE(c + 28,x7);
+    U32TO8_LITTLE(c + 32,x8);
+    U32TO8_LITTLE(c + 36,x9);
+    U32TO8_LITTLE(c + 40,x10);
+    U32TO8_LITTLE(c + 44,x11);
+    U32TO8_LITTLE(c + 48,x12);
+    U32TO8_LITTLE(c + 52,x13);
+    U32TO8_LITTLE(c + 56,x14);
+    U32TO8_LITTLE(c + 60,x15);
+
+    if (bytes <= 64) {
+      if (bytes < 64) {
+        for (i = 0;i < bytes;++i) ctarget[i] = c[i];
+      }
+      x->input[12] = j12;
+      x->input[13] = j13;
+      return;
+    }
+    bytes -= 64;
+    c += 64;
+    m += 64;
+  }
+}
diff --git a/lib/libcrypto/chacha/chacha.c b/lib/libcrypto/chacha/chacha.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d76d64d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,38 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2014 Joel Sing <jsing@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+#include "chacha-merged.c"
+
+void
+CRYPTO_chacha_20(unsigned char *out, const unsigned char *in, size_t len,
+    const unsigned char key[32], const unsigned char iv[8], size_t counter)
+{
+       struct chacha_ctx ctx;
+
+       /*
+        * chacha_ivsetup expects the counter to be in u8. Rather than
+        * converting size_t to u8 and then back again, pass a counter of
+        * NULL and manually assign it afterwards.
+        */
+       chacha_keysetup(&ctx, key, 256);
+       chacha_ivsetup(&ctx, iv, NULL);
+       if (counter != 0) {
+               ctx.input[12] = (uint32_t)counter;
+               ctx.input[13] = (uint32_t)(((uint64_t)counter) >> 32);
+       }
+
+       chacha_encrypt_bytes(&ctx, in, out, (uint32_t)len);
+}
diff --git a/lib/libcrypto/chacha/chacha.h b/lib/libcrypto/chacha/chacha.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d66a719
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,39 @@
+/*
+ * Copyright (c) Joel Sing <jsing@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+#ifndef HEADER_CHACHA_H
+#define HEADER_CHACHA_H
+
+#include <openssl/opensslconf.h>
+
+#if defined(OPENSSL_NO_CHACHA)
+#error ChaCha is disabled.
+#endif
+
+#include <stddef.h>
+
+#ifdef  __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+void CRYPTO_chacha_20(unsigned char *out, const unsigned char *in, size_t len,
+    const unsigned char key[32], const unsigned char iv[8], size_t counter);
+
+#ifdef  __cplusplus
+}
+#endif
+
+#endif /* HEADER_CHACHA_H */
index fbd26e2..20ac4e6 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-# $OpenBSD: Makefile,v 1.28 2014/04/27 16:19:04 jsing Exp $
+# $OpenBSD: Makefile,v 1.29 2014/05/01 13:15:22 jsing Exp $
 
 LIB=   crypto
 
@@ -76,6 +76,9 @@ SRCS+= buffer.c buf_err.c buf_str.c
 # cast/
 SRCS+= c_skey.c c_ecb.c c_enc.c c_cfb64.c c_ofb64.c
 
+# chacha/
+SRCS+= chacha.c
+
 # cmac/
 SRCS+= cmac.c cm_ameth.c cm_pmeth.c
 
@@ -271,6 +274,7 @@ SRCS+= v3_asid.c v3_addr.c
        ${LCRYPTO_SRC}/buffer \
        ${LCRYPTO_SRC}/camellia \
        ${LCRYPTO_SRC}/cast \
+       ${LCRYPTO_SRC}/chacha \
        ${LCRYPTO_SRC}/cmac \
        ${LCRYPTO_SRC}/cms \
        ${LCRYPTO_SRC}/comp \
@@ -329,6 +333,7 @@ HDRS=\
        crypto/buffer/buffer.h \
        crypto/camellia/camellia.h \
        crypto/cast/cast.h \
+       crypto/chacha/chacha.h \
        crypto/cmac/cmac.h \
        crypto/cms/cms.h \
        crypto/comp/comp.h \
diff --git a/lib/libssl/src/crypto/chacha/chacha-merged.c b/lib/libssl/src/crypto/chacha/chacha-merged.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a31d8a8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,237 @@
+/*
+chacha-merged.c version 20080118
+D. J. Bernstein
+Public domain.
+*/
+
+#include <sys/types.h>
+
+struct chacha_ctx {
+       u_int input[16];
+};
+
+#define CHACHA_MINKEYLEN       16
+#define CHACHA_NONCELEN                8
+#define CHACHA_CTRLEN          8
+#define CHACHA_STATELEN                (CHACHA_NONCELEN+CHACHA_CTRLEN)
+#define CHACHA_BLOCKLEN                64
+
+static inline void chacha_keysetup(struct chacha_ctx *x, const u_char *k,
+    u_int kbits)
+    __bounded((__minbytes__, 2, CHACHA_MINKEYLEN));
+static inline void chacha_ivsetup(struct chacha_ctx *x, const u_char *iv,
+    const u_char *ctr)
+    __bounded((__minbytes__, 2, CHACHA_NONCELEN))
+    __bounded((__minbytes__, 3, CHACHA_CTRLEN));
+static inline void chacha_encrypt_bytes(struct chacha_ctx *x, const u_char *m,
+    u_char *c, u_int bytes)
+    __bounded((__buffer__, 2, 4))
+    __bounded((__buffer__, 3, 4));
+
+typedef unsigned char u8;
+typedef unsigned int u32;
+
+typedef struct chacha_ctx chacha_ctx;
+
+#define U8C(v) (v##U)
+#define U32C(v) (v##U)
+
+#define U8V(v) ((u8)(v) & U8C(0xFF))
+#define U32V(v) ((u32)(v) & U32C(0xFFFFFFFF))
+
+#define ROTL32(v, n) \
+  (U32V((v) << (n)) | ((v) >> (32 - (n))))
+
+#define U8TO32_LITTLE(p) \
+  (((u32)((p)[0])      ) | \
+   ((u32)((p)[1]) <<  8) | \
+   ((u32)((p)[2]) << 16) | \
+   ((u32)((p)[3]) << 24))
+
+#define U32TO8_LITTLE(p, v) \
+  do { \
+    (p)[0] = U8V((v)      ); \
+    (p)[1] = U8V((v) >>  8); \
+    (p)[2] = U8V((v) >> 16); \
+    (p)[3] = U8V((v) >> 24); \
+  } while (0)
+
+#define ROTATE(v,c) (ROTL32(v,c))
+#define XOR(v,w) ((v) ^ (w))
+#define PLUS(v,w) (U32V((v) + (w)))
+#define PLUSONE(v) (PLUS((v),1))
+
+#define QUARTERROUND(a,b,c,d) \
+  a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a),16); \
+  c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c),12); \
+  a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a), 8); \
+  c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c), 7);
+
+static const char sigma[16] = "expand 32-byte k";
+static const char tau[16] = "expand 16-byte k";
+
+static inline void
+chacha_keysetup(chacha_ctx *x,const u8 *k,u32 kbits)
+{
+  const char *constants;
+
+  x->input[4] = U8TO32_LITTLE(k + 0);
+  x->input[5] = U8TO32_LITTLE(k + 4);
+  x->input[6] = U8TO32_LITTLE(k + 8);
+  x->input[7] = U8TO32_LITTLE(k + 12);
+  if (kbits == 256) { /* recommended */
+    k += 16;
+    constants = sigma;
+  } else { /* kbits == 128 */
+    constants = tau;
+  }
+  x->input[8] = U8TO32_LITTLE(k + 0);
+  x->input[9] = U8TO32_LITTLE(k + 4);
+  x->input[10] = U8TO32_LITTLE(k + 8);
+  x->input[11] = U8TO32_LITTLE(k + 12);
+  x->input[0] = U8TO32_LITTLE(constants + 0);
+  x->input[1] = U8TO32_LITTLE(constants + 4);
+  x->input[2] = U8TO32_LITTLE(constants + 8);
+  x->input[3] = U8TO32_LITTLE(constants + 12);
+}
+
+static inline void
+chacha_ivsetup(chacha_ctx *x, const u8 *iv, const u8 *counter)
+{
+  x->input[12] = counter == NULL ? 0 : U8TO32_LITTLE(counter + 0);
+  x->input[13] = counter == NULL ? 0 : U8TO32_LITTLE(counter + 4);
+  x->input[14] = U8TO32_LITTLE(iv + 0);
+  x->input[15] = U8TO32_LITTLE(iv + 4);
+}
+
+static inline void
+chacha_encrypt_bytes(chacha_ctx *x,const u8 *m,u8 *c,u32 bytes)
+{
+  u32 x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x11, x12, x13, x14, x15;
+  u32 j0, j1, j2, j3, j4, j5, j6, j7, j8, j9, j10, j11, j12, j13, j14, j15;
+  u8 *ctarget = NULL;
+  u8 tmp[64];
+  u_int i;
+
+  if (!bytes) return;
+
+  j0 = x->input[0];
+  j1 = x->input[1];
+  j2 = x->input[2];
+  j3 = x->input[3];
+  j4 = x->input[4];
+  j5 = x->input[5];
+  j6 = x->input[6];
+  j7 = x->input[7];
+  j8 = x->input[8];
+  j9 = x->input[9];
+  j10 = x->input[10];
+  j11 = x->input[11];
+  j12 = x->input[12];
+  j13 = x->input[13];
+  j14 = x->input[14];
+  j15 = x->input[15];
+
+  for (;;) {
+    if (bytes < 64) {
+      for (i = 0;i < bytes;++i) tmp[i] = m[i];
+      m = tmp;
+      ctarget = c;
+      c = tmp;
+    }
+    x0 = j0;
+    x1 = j1;
+    x2 = j2;
+    x3 = j3;
+    x4 = j4;
+    x5 = j5;
+    x6 = j6;
+    x7 = j7;
+    x8 = j8;
+    x9 = j9;
+    x10 = j10;
+    x11 = j11;
+    x12 = j12;
+    x13 = j13;
+    x14 = j14;
+    x15 = j15;
+    for (i = 20;i > 0;i -= 2) {
+      QUARTERROUND( x0, x4, x8,x12)
+      QUARTERROUND( x1, x5, x9,x13)
+      QUARTERROUND( x2, x6,x10,x14)
+      QUARTERROUND( x3, x7,x11,x15)
+      QUARTERROUND( x0, x5,x10,x15)
+      QUARTERROUND( x1, x6,x11,x12)
+      QUARTERROUND( x2, x7, x8,x13)
+      QUARTERROUND( x3, x4, x9,x14)
+    }
+    x0 = PLUS(x0,j0);
+    x1 = PLUS(x1,j1);
+    x2 = PLUS(x2,j2);
+    x3 = PLUS(x3,j3);
+    x4 = PLUS(x4,j4);
+    x5 = PLUS(x5,j5);
+    x6 = PLUS(x6,j6);
+    x7 = PLUS(x7,j7);
+    x8 = PLUS(x8,j8);
+    x9 = PLUS(x9,j9);
+    x10 = PLUS(x10,j10);
+    x11 = PLUS(x11,j11);
+    x12 = PLUS(x12,j12);
+    x13 = PLUS(x13,j13);
+    x14 = PLUS(x14,j14);
+    x15 = PLUS(x15,j15);
+
+    x0 = XOR(x0,U8TO32_LITTLE(m + 0));
+    x1 = XOR(x1,U8TO32_LITTLE(m + 4));
+    x2 = XOR(x2,U8TO32_LITTLE(m + 8));
+    x3 = XOR(x3,U8TO32_LITTLE(m + 12));
+    x4 = XOR(x4,U8TO32_LITTLE(m + 16));
+    x5 = XOR(x5,U8TO32_LITTLE(m + 20));
+    x6 = XOR(x6,U8TO32_LITTLE(m + 24));
+    x7 = XOR(x7,U8TO32_LITTLE(m + 28));
+    x8 = XOR(x8,U8TO32_LITTLE(m + 32));
+    x9 = XOR(x9,U8TO32_LITTLE(m + 36));
+    x10 = XOR(x10,U8TO32_LITTLE(m + 40));
+    x11 = XOR(x11,U8TO32_LITTLE(m + 44));
+    x12 = XOR(x12,U8TO32_LITTLE(m + 48));
+    x13 = XOR(x13,U8TO32_LITTLE(m + 52));
+    x14 = XOR(x14,U8TO32_LITTLE(m + 56));
+    x15 = XOR(x15,U8TO32_LITTLE(m + 60));
+
+    j12 = PLUSONE(j12);
+    if (!j12) {
+      j13 = PLUSONE(j13);
+      /* stopping at 2^70 bytes per nonce is user's responsibility */
+    }
+
+    U32TO8_LITTLE(c + 0,x0);
+    U32TO8_LITTLE(c + 4,x1);
+    U32TO8_LITTLE(c + 8,x2);
+    U32TO8_LITTLE(c + 12,x3);
+    U32TO8_LITTLE(c + 16,x4);
+    U32TO8_LITTLE(c + 20,x5);
+    U32TO8_LITTLE(c + 24,x6);
+    U32TO8_LITTLE(c + 28,x7);
+    U32TO8_LITTLE(c + 32,x8);
+    U32TO8_LITTLE(c + 36,x9);
+    U32TO8_LITTLE(c + 40,x10);
+    U32TO8_LITTLE(c + 44,x11);
+    U32TO8_LITTLE(c + 48,x12);
+    U32TO8_LITTLE(c + 52,x13);
+    U32TO8_LITTLE(c + 56,x14);
+    U32TO8_LITTLE(c + 60,x15);
+
+    if (bytes <= 64) {
+      if (bytes < 64) {
+        for (i = 0;i < bytes;++i) ctarget[i] = c[i];
+      }
+      x->input[12] = j12;
+      x->input[13] = j13;
+      return;
+    }
+    bytes -= 64;
+    c += 64;
+    m += 64;
+  }
+}
diff --git a/lib/libssl/src/crypto/chacha/chacha.c b/lib/libssl/src/crypto/chacha/chacha.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d76d64d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,38 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2014 Joel Sing <jsing@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+#include "chacha-merged.c"
+
+void
+CRYPTO_chacha_20(unsigned char *out, const unsigned char *in, size_t len,
+    const unsigned char key[32], const unsigned char iv[8], size_t counter)
+{
+       struct chacha_ctx ctx;
+
+       /*
+        * chacha_ivsetup expects the counter to be in u8. Rather than
+        * converting size_t to u8 and then back again, pass a counter of
+        * NULL and manually assign it afterwards.
+        */
+       chacha_keysetup(&ctx, key, 256);
+       chacha_ivsetup(&ctx, iv, NULL);
+       if (counter != 0) {
+               ctx.input[12] = (uint32_t)counter;
+               ctx.input[13] = (uint32_t)(((uint64_t)counter) >> 32);
+       }
+
+       chacha_encrypt_bytes(&ctx, in, out, (uint32_t)len);
+}
diff --git a/lib/libssl/src/crypto/chacha/chacha.h b/lib/libssl/src/crypto/chacha/chacha.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d66a719
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,39 @@
+/*
+ * Copyright (c) Joel Sing <jsing@openbsd.org>
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+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
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+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+#ifndef HEADER_CHACHA_H
+#define HEADER_CHACHA_H
+
+#include <openssl/opensslconf.h>
+
+#if defined(OPENSSL_NO_CHACHA)
+#error ChaCha is disabled.
+#endif
+
+#include <stddef.h>
+
+#ifdef  __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+void CRYPTO_chacha_20(unsigned char *out, const unsigned char *in, size_t len,
+    const unsigned char key[32], const unsigned char iv[8], size_t counter);
+
+#ifdef  __cplusplus
+}
+#endif
+
+#endif /* HEADER_CHACHA_H */
index df9e45f..436fb12 100644 (file)
@@ -1,10 +1,11 @@
-#      $OpenBSD: Makefile,v 1.4 2014/04/22 21:27:13 miod Exp $
+#      $OpenBSD: Makefile,v 1.5 2014/05/01 13:15:22 jsing Exp $
 
 SUBDIR= \
        aeswrap \
        bf \
        bn \
        cast \
+       chacha \
        des \
        dh \
        dsa \
diff --git a/regress/lib/libcrypto/chacha/Makefile b/regress/lib/libcrypto/chacha/Makefile
new file mode 100644 (file)
index 0000000..b09dda1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,7 @@
+#      $OpenBSD: Makefile,v 1.1 2014/05/01 13:15:22 jsing Exp $
+
+PROG=  chachatest
+LDADD= -lcrypto
+DPADD= ${LIBCRYPTO}
+
+.include <bsd.regress.mk>
diff --git a/regress/lib/libcrypto/chacha/chachatest.c b/regress/lib/libcrypto/chacha/chachatest.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ff67fbf
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,261 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2014 Joel Sing <jsing@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+#include <err.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+
+#include <openssl/chacha.h>
+
+struct chacha_tv {
+       const char *desc;
+       const unsigned char key[32];
+       const unsigned char iv[8];
+       const size_t len;
+       const unsigned char out[512];
+};
+
+/*
+ * Test vectors from:
+ *   http://tools.ietf.org/html/draft-strombergson-chacha-test-vectors-01
+ */
+struct chacha_tv chacha_test_vectors[] = {
+       {
+               "TC1: All zero key and IV",
+               {
+                       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+                       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+                       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+                       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+               },
+               {
+                       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+               },
+               64,
+               {
+                       0x76, 0xb8, 0xe0, 0xad, 0xa0, 0xf1, 0x3d, 0x90,
+                       0x40, 0x5d, 0x6a, 0xe5, 0x53, 0x86, 0xbd, 0x28,
+                       0xbd, 0xd2, 0x19, 0xb8, 0xa0, 0x8d, 0xed, 0x1a,
+                       0xa8, 0x36, 0xef, 0xcc, 0x8b, 0x77, 0x0d, 0xc7,
+                       0xda, 0x41, 0x59, 0x7c, 0x51, 0x57, 0x48, 0x8d,
+                       0x77, 0x24, 0xe0, 0x3f, 0xb8, 0xd8, 0x4a, 0x37,
+                       0x6a, 0x43, 0xb8, 0xf4, 0x15, 0x18, 0xa1, 0x1c,
+                       0xc3, 0x87, 0xb6, 0x69, 0xb2, 0xee, 0x65, 0x86,
+               },
+       },
+       {
+               "TC2: Single bit in key set, all zero IV",
+               {
+                       0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+                       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+                       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+                       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+               },
+               {
+                       0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+               },
+               64,
+               {
+                       0xc5, 0xd3, 0x0a, 0x7c, 0xe1, 0xec, 0x11, 0x93,
+                       0x78, 0xc8, 0x4f, 0x48, 0x7d, 0x77, 0x5a, 0x85,
+                       0x42, 0xf1, 0x3e, 0xce, 0x23, 0x8a, 0x94, 0x55,
+                       0xe8, 0x22, 0x9e, 0x88, 0x8d, 0xe8, 0x5b, 0xbd,
+                       0x29, 0xeb, 0x63, 0xd0, 0xa1, 0x7a, 0x5b, 0x99,
+                       0x9b, 0x52, 0xda, 0x22, 0xbe, 0x40, 0x23, 0xeb,
+                       0x07, 0x62, 0x0a, 0x54, 0xf6, 0xfa, 0x6a, 0xd8,
+                       0x73, 0x7b, 0x71, 0xeb, 0x04, 0x64, 0xda, 0xc0,
+               },
+       },
+       {
+               "TC3: Single bit in IV set, all zero key",
+               {
+                       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+                       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+                       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+                       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+               },
+               {
+                       0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
+               },
+               64,
+               {
+                       0xd9, 0xbf, 0x3f, 0x6b, 0xce, 0x6e, 0xd0, 0xb5,
+                       0x42, 0x54, 0x55, 0x77, 0x67, 0xfb, 0x57, 0x44,
+                       0x3d, 0xd4, 0x77, 0x89, 0x11, 0xb6, 0x06, 0x05,
+                       0x5c, 0x39, 0xcc, 0x25, 0xe6, 0x74, 0xb8, 0x36,
+                       0x3f, 0xea, 0xbc, 0x57, 0xfd, 0xe5, 0x4f, 0x79,
+                       0x0c, 0x52, 0xc8, 0xae, 0x43, 0x24, 0x0b, 0x79,
+                       0xd4, 0x90, 0x42, 0xb7, 0x77, 0xbf, 0xd6, 0xcb,
+                       0x80, 0xe9, 0x31, 0x27, 0x0b, 0x7f, 0x50, 0xeb,
+               },
+       },
+       {
+               "TC4: All bits in key and IV are set",
+               {
+                       0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55,
+                       0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55,
+                       0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55,
+                       0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55,
+               },
+               {
+                       0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa,
+               },
+               64,
+               {
+                       0xaf, 0xf7, 0x41, 0x82, 0x93, 0xf3, 0xa5, 0x53,
+                       0x89, 0x4b, 0x1e, 0x74, 0x84, 0xbd, 0x1e, 0x8e,
+                       0xde, 0x19, 0x6e, 0xce, 0xd5, 0xa1, 0xd6, 0x81,
+                       0x4d, 0xe3, 0x70, 0x91, 0xe0, 0x7e, 0x07, 0x6e,
+                       0x34, 0xbb, 0xba, 0x81, 0x07, 0xa6, 0x86, 0xc9,
+                       0x82, 0x85, 0x0f, 0x0a, 0x73, 0x53, 0x94, 0x0d,
+                       0x40, 0xdb, 0x1a, 0xb0, 0xb5, 0x76, 0x5b, 0x78,
+                       0xb4, 0xcf, 0x47, 0x3d, 0x94, 0x85, 0xa3, 0xdd,
+               },
+       },
+       {
+               "TC5: Every even bit set in key and IV",
+               {
+                       0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55,
+                       0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55,
+                       0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55,
+                       0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55,
+               },
+               {
+                       0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55,
+               },
+               64,
+               {
+                       0xbe, 0xa9, 0x41, 0x1a, 0xa4, 0x53, 0xc5, 0x43,
+                       0x4a, 0x5a, 0xe8, 0xc9, 0x28, 0x62, 0xf5, 0x64,
+                       0x39, 0x68, 0x55, 0xa9, 0xea, 0x6e, 0x22, 0xd6,
+                       0xd3, 0xb5, 0x0a, 0xe1, 0xb3, 0x66, 0x33, 0x11,
+                       0xa4, 0xa3, 0x60, 0x6c, 0x67, 0x1d, 0x60, 0x5c,
+                       0xe1, 0x6c, 0x3a, 0xec, 0xe8, 0xe6, 0x1e, 0xa1,
+                       0x45, 0xc5, 0x97, 0x75, 0x01, 0x7b, 0xee, 0x2f,
+                       0xa6, 0xf8, 0x8a, 0xfc, 0x75, 0x80, 0x69, 0xf7,
+               },
+       },
+       {
+               "TC6: Every odd bit set in key and IV",
+               {
+                       0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa,
+                       0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa,
+                       0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa,
+                       0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa,
+               },
+               {
+                       0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa,
+               },
+               64,
+               {
+                       0x9a, 0xa2, 0xa9, 0xf6, 0x56, 0xef, 0xde, 0x5a,
+                       0xa7, 0x59, 0x1c, 0x5f, 0xed, 0x4b, 0x35, 0xae,
+                       0xa2, 0x89, 0x5d, 0xec, 0x7c, 0xb4, 0x54, 0x3b,
+                       0x9e, 0x9f, 0x21, 0xf5, 0xe7, 0xbc, 0xbc, 0xf3,
+                       0xc4, 0x3c, 0x74, 0x8a, 0x97, 0x08, 0x88, 0xf8,
+                       0x24, 0x83, 0x93, 0xa0, 0x9d, 0x43, 0xe0, 0xb7,
+                       0xe1, 0x64, 0xbc, 0x4d, 0x0b, 0x0f, 0xb2, 0x40,
+                       0xa2, 0xd7, 0x21, 0x15, 0xc4, 0x80, 0x89, 0x06,
+               },
+       },
+       {
+               "TC7: Sequence patterns in key and IV",
+               {
+                       0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77,
+                       0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff,
+                       0xff, 0xee, 0xdd, 0xcc, 0xbb, 0xaa, 0x99, 0x88,
+                       0x77, 0x66, 0x55, 0x44, 0x33, 0x22, 0x11, 0x00,
+               },
+               {
+                       0x0f, 0x1e, 0x2d, 0x3c, 0x4b, 0x5a, 0x69, 0x78,
+               },
+               64,
+               {
+                       0x9f, 0xad, 0xf4, 0x09, 0xc0, 0x08, 0x11, 0xd0,
+                       0x04, 0x31, 0xd6, 0x7e, 0xfb, 0xd8, 0x8f, 0xba,
+                       0x59, 0x21, 0x8d, 0x5d, 0x67, 0x08, 0xb1, 0xd6,
+                       0x85, 0x86, 0x3f, 0xab, 0xbb, 0x0e, 0x96, 0x1e,
+                       0xea, 0x48, 0x0f, 0xd6, 0xfb, 0x53, 0x2b, 0xfd,
+                       0x49, 0x4b, 0x21, 0x51, 0x01, 0x50, 0x57, 0x42,
+                       0x3a, 0xb6, 0x0a, 0x63, 0xfe, 0x4f, 0x55, 0xf7,
+                       0xa2, 0x12, 0xe2, 0x16, 0x7c, 0xca, 0xb9, 0x31,
+               },
+       },
+       {
+               "TC8: key: 'All your base are belong to us!, IV: 'IETF2013'",
+               {
+                       0xc4, 0x6e, 0xc1, 0xb1, 0x8c, 0xe8, 0xa8, 0x78,
+                       0x72, 0x5a, 0x37, 0xe7, 0x80, 0xdf, 0xb7, 0x35,
+                       0x1f, 0x68, 0xed, 0x2e, 0x19, 0x4c, 0x79, 0xfb,
+                       0xc6, 0xae, 0xbe, 0xe1, 0xa6, 0x67, 0x97, 0x5d,
+               },
+               {
+                       0x1a, 0xda, 0x31, 0xd5, 0xcf, 0x68, 0x82, 0x21,
+               },
+               64,
+               {
+                       0xf6, 0x3a, 0x89, 0xb7, 0x5c, 0x22, 0x71, 0xf9,
+                       0x36, 0x88, 0x16, 0x54, 0x2b, 0xa5, 0x2f, 0x06,
+                       0xed, 0x49, 0x24, 0x17, 0x92, 0x30, 0x2b, 0x00,
+                       0xb5, 0xe8, 0xf8, 0x0a, 0xe9, 0xa4, 0x73, 0xaf,
+                       0xc2, 0x5b, 0x21, 0x8f, 0x51, 0x9a, 0xf0, 0xfd,
+                       0xd4, 0x06, 0x36, 0x2e, 0x8d, 0x69, 0xde, 0x7f,
+                       0x54, 0xc6, 0x04, 0xa6, 0xe0, 0x0f, 0x35, 0x3f,
+                       0x11, 0x0f, 0x77, 0x1b, 0xdc, 0xa8, 0xab, 0x92,
+               },
+       },
+};
+
+#define N_VECTORS (sizeof(chacha_test_vectors) / sizeof(*chacha_test_vectors))
+
+int
+main(int argc, char **argv)
+{
+       struct chacha_tv *tv;
+       unsigned char *in, *out;
+       int i, j;
+
+       for (i = 0; i < N_VECTORS; i++) {
+               tv = &chacha_test_vectors[i];
+
+               in = malloc(tv->len);
+               if (in == NULL)
+                       errx(1, "malloc in");
+               out = malloc(tv->len);
+               if (out == NULL)
+                       errx(1, "malloc out");
+               memset(in, 0, tv->len);
+
+               CRYPTO_chacha_20(out, in, tv->len, tv->key, tv->iv, 0);
+
+               if (memcmp(out, tv->out, tv->len) != 0) {
+                       printf("ChaCha %s failed!\n", tv->desc);
+                       for (j = 0; j < tv->len; j++)
+                               printf("%2.2x", out[j]);
+                       printf("\n");
+                       for (j = 0; j < tv->len; j++)
+                               printf("%2.2x", tv->out[j]);
+                       printf("\n");
+                       return 1;
+               }
+
+               free(in);
+               free(out);
+       }
+
+       return 0;
+}