noekeon_simd.cpp

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/*
* Noekeon in SIMD
* (C) 2010 Jack Lloyd
*
* Botan is released under the Simplified BSD License (see license.txt)
*/
 
#include <botan/internal/noekeon.h>
 
#include <botan/internal/simd_32.h>
 
namespace Botan {
 
namespace {
 
/*
* Noekeon's Theta Operation
*/
inline void theta(SIMD_4x32& A0,
                  SIMD_4x32& A1,
                  SIMD_4x32& A2,
                  SIMD_4x32& A3,
                  const SIMD_4x32& K0,
                  const SIMD_4x32& K1,
                  const SIMD_4x32& K2,
                  const SIMD_4x32& K3) {
   SIMD_4x32 T = A0 ^ A2;
   T ^= T.rotl<8>() ^ T.rotr<8>();
   A1 ^= T;
   A3 ^= T;
 
   A0 ^= K0;
   A1 ^= K1;
   A2 ^= K2;
   A3 ^= K3;
 
   T = A1 ^ A3;
   T ^= T.rotl<8>() ^ T.rotr<8>();
   A0 ^= T;
   A2 ^= T;
}
 
/*
* Noekeon's Gamma S-Box Layer
*/
inline void gamma(SIMD_4x32& A0, SIMD_4x32& A1, SIMD_4x32& A2, SIMD_4x32& A3) {
   A1 ^= ~(A2 | A3);
   A0 ^= A2 & A1;
 
   SIMD_4x32 T = A3;
   A3 = A0;
   A0 = T;
 
   A2 ^= A0 ^ A1 ^ A3;
 
   A1 ^= ~(A2 | A3);
   A0 ^= A2 & A1;
}
 
}  // namespace
 
/*
* Noekeon Encryption
*/
void Noekeon::simd_encrypt_4(const uint8_t in[], uint8_t out[]) const {
   const SIMD_4x32 K0 = SIMD_4x32::splat(m_EK[0]);
   const SIMD_4x32 K1 = SIMD_4x32::splat(m_EK[1]);
   const SIMD_4x32 K2 = SIMD_4x32::splat(m_EK[2]);
   const SIMD_4x32 K3 = SIMD_4x32::splat(m_EK[3]);
 
   SIMD_4x32 A0 = SIMD_4x32::load_be(in);
   SIMD_4x32 A1 = SIMD_4x32::load_be(in + 16);
   SIMD_4x32 A2 = SIMD_4x32::load_be(in + 32);
   SIMD_4x32 A3 = SIMD_4x32::load_be(in + 48);
 
   SIMD_4x32::transpose(A0, A1, A2, A3);
 
   for(size_t i = 0; i != 16; ++i) {
      A0 ^= SIMD_4x32::splat(RC[i]);
 
      theta(A0, A1, A2, A3, K0, K1, K2, K3);
 
      A1 = A1.rotl<1>();
      A2 = A2.rotl<5>();
      A3 = A3.rotl<2>();
 
      gamma(A0, A1, A2, A3);
 
      A1 = A1.rotr<1>();
      A2 = A2.rotr<5>();
      A3 = A3.rotr<2>();
   }
 
   A0 ^= SIMD_4x32::splat(RC[16]);
   theta(A0, A1, A2, A3, K0, K1, K2, K3);
 
   SIMD_4x32::transpose(A0, A1, A2, A3);
 
   A0.store_be(out);
   A1.store_be(out + 16);
   A2.store_be(out + 32);
   A3.store_be(out + 48);
}
 
/*
* Noekeon Encryption
*/
void Noekeon::simd_decrypt_4(const uint8_t in[], uint8_t out[]) const {
   const SIMD_4x32 K0 = SIMD_4x32::splat(m_DK[0]);
   const SIMD_4x32 K1 = SIMD_4x32::splat(m_DK[1]);
   const SIMD_4x32 K2 = SIMD_4x32::splat(m_DK[2]);
   const SIMD_4x32 K3 = SIMD_4x32::splat(m_DK[3]);
 
   SIMD_4x32 A0 = SIMD_4x32::load_be(in);
   SIMD_4x32 A1 = SIMD_4x32::load_be(in + 16);
   SIMD_4x32 A2 = SIMD_4x32::load_be(in + 32);
   SIMD_4x32 A3 = SIMD_4x32::load_be(in + 48);
 
   SIMD_4x32::transpose(A0, A1, A2, A3);
 
   for(size_t i = 0; i != 16; ++i) {
      theta(A0, A1, A2, A3, K0, K1, K2, K3);
 
      A0 ^= SIMD_4x32::splat(RC[16 - i]);
 
      A1 = A1.rotl<1>();
      A2 = A2.rotl<5>();
      A3 = A3.rotl<2>();
 
      gamma(A0, A1, A2, A3);
 
      A1 = A1.rotr<1>();
      A2 = A2.rotr<5>();
      A3 = A3.rotr<2>();
   }
 
   theta(A0, A1, A2, A3, K0, K1, K2, K3);
   A0 ^= SIMD_4x32::splat(RC[0]);
 
   SIMD_4x32::transpose(A0, A1, A2, A3);
 
   A0.store_be(out);
   A1.store_be(out + 16);
   A2.store_be(out + 32);
   A3.store_be(out + 48);
}
 
}  // namespace Botan