Botan  2.6.0
Crypto and TLS for C++11
serpent_simd.cpp
Go to the documentation of this file.
1 /*
2 * Serpent (SIMD)
3 * (C) 2009,2013 Jack Lloyd
4 *
5 * Botan is released under the Simplified BSD License (see license.txt)
6 */
7 
8 #include <botan/serpent.h>
9 #include <botan/internal/serpent_sbox.h>
10 #include <botan/internal/simd_32.h>
11 
12 namespace Botan {
13 
14 #define key_xor(round, B0, B1, B2, B3) \
15  do { \
16  B0 ^= SIMD_32::splat(m_round_key[4*round ]); \
17  B1 ^= SIMD_32::splat(m_round_key[4*round+1]); \
18  B2 ^= SIMD_32::splat(m_round_key[4*round+2]); \
19  B3 ^= SIMD_32::splat(m_round_key[4*round+3]); \
20  } while(0)
21 
22 /*
23 * Serpent's linear transformations
24 */
25 #define transform(B0, B1, B2, B3) \
26  do { \
27  B0 = B0.rotl<13>(); \
28  B2 = B2.rotl<3>(); \
29  B1 ^= B0 ^ B2; \
30  B3 ^= B2 ^ B0.shl<3>(); \
31  B1 = B1.rotl<1>(); \
32  B3 = B3.rotl<7>(); \
33  B0 ^= B1 ^ B3; \
34  B2 ^= B3 ^ B1.shl<7>(); \
35  B0 = B0.rotl<5>(); \
36  B2 = B2.rotl<22>(); \
37  } while(0)
38 
39 #define i_transform(B0, B1, B2, B3) \
40  do { \
41  B2 = B2.rotr<22>(); \
42  B0 = B0.rotr<5>(); \
43  B2 ^= B3 ^ B1.shl<7>(); \
44  B0 ^= B1 ^ B3; \
45  B3 = B3.rotr<7>(); \
46  B1 = B1.rotr<1>(); \
47  B3 ^= B2 ^ B0.shl<3>(); \
48  B1 ^= B0 ^ B2; \
49  B2 = B2.rotr<3>(); \
50  B0 = B0.rotr<13>(); \
51  } while(0)
52 
53 /*
54 * SIMD Serpent Encryption of 4 blocks in parallel
55 */
56 void Serpent::simd_encrypt_4(const uint8_t in[64], uint8_t out[64]) const
57  {
58  SIMD_32 B0 = SIMD_32::load_le(in);
59  SIMD_32 B1 = SIMD_32::load_le(in + 16);
60  SIMD_32 B2 = SIMD_32::load_le(in + 32);
61  SIMD_32 B3 = SIMD_32::load_le(in + 48);
62 
63  SIMD_32::transpose(B0, B1, B2, B3);
64 
65  key_xor( 0,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
66  key_xor( 1,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
67  key_xor( 2,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
68  key_xor( 3,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
69  key_xor( 4,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
70  key_xor( 5,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
71  key_xor( 6,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
72  key_xor( 7,B0,B1,B2,B3); SBoxE8(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
73 
74  key_xor( 8,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
75  key_xor( 9,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
76  key_xor(10,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
77  key_xor(11,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
78  key_xor(12,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
79  key_xor(13,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
80  key_xor(14,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
81  key_xor(15,B0,B1,B2,B3); SBoxE8(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
82 
83  key_xor(16,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
84  key_xor(17,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
85  key_xor(18,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
86  key_xor(19,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
87  key_xor(20,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
88  key_xor(21,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
89  key_xor(22,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
90  key_xor(23,B0,B1,B2,B3); SBoxE8(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
91 
92  key_xor(24,B0,B1,B2,B3); SBoxE1(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
93  key_xor(25,B0,B1,B2,B3); SBoxE2(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
94  key_xor(26,B0,B1,B2,B3); SBoxE3(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
95  key_xor(27,B0,B1,B2,B3); SBoxE4(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
96  key_xor(28,B0,B1,B2,B3); SBoxE5(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
97  key_xor(29,B0,B1,B2,B3); SBoxE6(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
98  key_xor(30,B0,B1,B2,B3); SBoxE7(B0,B1,B2,B3); transform(B0,B1,B2,B3);
99  key_xor(31,B0,B1,B2,B3); SBoxE8(B0,B1,B2,B3); key_xor(32,B0,B1,B2,B3);
100 
101  SIMD_32::transpose(B0, B1, B2, B3);
102 
103  B0.store_le(out);
104  B1.store_le(out + 16);
105  B2.store_le(out + 32);
106  B3.store_le(out + 48);
107  }
108 
109 /*
110 * SIMD Serpent Decryption of 4 blocks in parallel
111 */
112 void Serpent::simd_decrypt_4(const uint8_t in[64], uint8_t out[64]) const
113  {
114  SIMD_32 B0 = SIMD_32::load_le(in);
115  SIMD_32 B1 = SIMD_32::load_le(in + 16);
116  SIMD_32 B2 = SIMD_32::load_le(in + 32);
117  SIMD_32 B3 = SIMD_32::load_le(in + 48);
118 
119  SIMD_32::transpose(B0, B1, B2, B3);
120 
121  key_xor(32,B0,B1,B2,B3); SBoxD8(B0,B1,B2,B3); key_xor(31,B0,B1,B2,B3);
122  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor(30,B0,B1,B2,B3);
123  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor(29,B0,B1,B2,B3);
124  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor(28,B0,B1,B2,B3);
125  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor(27,B0,B1,B2,B3);
126  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor(26,B0,B1,B2,B3);
127  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor(25,B0,B1,B2,B3);
128  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor(24,B0,B1,B2,B3);
129 
130  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD8(B0,B1,B2,B3); key_xor(23,B0,B1,B2,B3);
131  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor(22,B0,B1,B2,B3);
132  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor(21,B0,B1,B2,B3);
133  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor(20,B0,B1,B2,B3);
134  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor(19,B0,B1,B2,B3);
135  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor(18,B0,B1,B2,B3);
136  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor(17,B0,B1,B2,B3);
137  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor(16,B0,B1,B2,B3);
138 
139  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD8(B0,B1,B2,B3); key_xor(15,B0,B1,B2,B3);
140  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor(14,B0,B1,B2,B3);
141  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor(13,B0,B1,B2,B3);
142  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor(12,B0,B1,B2,B3);
143  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor(11,B0,B1,B2,B3);
144  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor(10,B0,B1,B2,B3);
145  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor( 9,B0,B1,B2,B3);
146  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor( 8,B0,B1,B2,B3);
147 
148  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD8(B0,B1,B2,B3); key_xor( 7,B0,B1,B2,B3);
149  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD7(B0,B1,B2,B3); key_xor( 6,B0,B1,B2,B3);
150  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD6(B0,B1,B2,B3); key_xor( 5,B0,B1,B2,B3);
151  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD5(B0,B1,B2,B3); key_xor( 4,B0,B1,B2,B3);
152  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD4(B0,B1,B2,B3); key_xor( 3,B0,B1,B2,B3);
153  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD3(B0,B1,B2,B3); key_xor( 2,B0,B1,B2,B3);
154  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD2(B0,B1,B2,B3); key_xor( 1,B0,B1,B2,B3);
155  i_transform(B0,B1,B2,B3); SBoxD1(B0,B1,B2,B3); key_xor( 0,B0,B1,B2,B3);
156 
157  SIMD_32::transpose(B0, B1, B2, B3);
158 
159  B0.store_le(out);
160  B1.store_le(out + 16);
161  B2.store_le(out + 32);
162  B3.store_le(out + 48);
163  }
164 
165 #undef key_xor
166 #undef transform
167 #undef i_transform
168 
169 }
#define i_transform(B0, B1, B2, B3)
#define SBoxE5(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:114
#define SBoxD4(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:297
static SIMD_4x32 load_le(const void *in)
Definition: simd_32.h:131
#define SBoxE1(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:14
#define SBoxD2(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:244
#define SBoxD6(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:349
#define key_xor(round, B0, B1, B2, B3)
static void transpose(SIMD_4x32 &B0, SIMD_4x32 &B1, SIMD_4x32 &B2, SIMD_4x32 &B3)
Definition: simd_32.h:609
#define SBoxE2(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:39
#define SBoxE6(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:141
#define SBoxE7(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:168
#define SBoxE3(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:65
Definition: alg_id.cpp:13
#define SBoxD1(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:219
SIMD_4x32 SIMD_32
Definition: simd_32.h:695
#define SBoxD3(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:272
#define SBoxE4(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:88
#define SBoxD8(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:401
#define SBoxE8(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:191
#define SBoxD7(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:377
#define transform(B0, B1, B2, B3)
#define SBoxD5(B0, B1, B2, B3)
Definition: serpent_sbox.h:323