tinc-vpn.org Git - tinc/blob - src/chacha-poly1305/poly1305.c

   1 /*
   2  * Public Domain poly1305 from Andrew Moon
   3  * poly1305-donna-unrolled.c from https://github.com/floodyberry/poly1305-donna
   4  */
   5
   6 #include "../system.h"
   7
   8 #include "poly1305.h"
   9
  10 #define mul32x32_64(a,b) ((uint64_t)(a) * (b))
  11
  12 #define U8TO32_LE(p) \
  13         (((uint32_t)((p)[0])) | \
  14          ((uint32_t)((p)[1]) <<  8) | \
  15          ((uint32_t)((p)[2]) << 16) | \
  16          ((uint32_t)((p)[3]) << 24))
  17
  18 #define U32TO8_LE(p, v) \
  19         do { \
  20                 (p)[0] = (uint8_t)((v)); \
  21                 (p)[1] = (uint8_t)((v) >>  8); \
  22                 (p)[2] = (uint8_t)((v) >> 16); \
  23                 (p)[3] = (uint8_t)((v) >> 24); \
  24         } while (0)
  25
  26 void
  27 poly1305_auth(unsigned char out[POLY1305_TAGLEN], const unsigned char *m, size_t inlen, const unsigned char key[POLY1305_KEYLEN]) {
  28         uint32_t t0, t1, t2, t3;
  29         uint32_t h0, h1, h2, h3, h4;
  30         uint32_t r0, r1, r2, r3, r4;
  31         uint32_t s1, s2, s3, s4;
  32         uint32_t b, nb;
  33         size_t j;
  34         uint64_t t[5];
  35         uint64_t f0, f1, f2, f3;
  36         uint32_t g0, g1, g2, g3, g4;
  37         uint64_t c;
  38         unsigned char mp[16];
  39
  40         /* clamp key */
  41         t0 = U8TO32_LE(key + 0);
  42         t1 = U8TO32_LE(key + 4);
  43         t2 = U8TO32_LE(key + 8);
  44         t3 = U8TO32_LE(key + 12);
  45
  46         /* precompute multipliers */
  47         r0 = t0 & 0x3ffffff;
  48         t0 >>= 26;
  49         t0 |= t1 << 6;
  50         r1 = t0 & 0x3ffff03;
  51         t1 >>= 20;
  52         t1 |= t2 << 12;
  53         r2 = t1 & 0x3ffc0ff;
  54         t2 >>= 14;
  55         t2 |= t3 << 18;
  56         r3 = t2 & 0x3f03fff;
  57         t3 >>= 8;
  58         r4 = t3 & 0x00fffff;
  59
  60         s1 = r1 * 5;
  61         s2 = r2 * 5;
  62         s3 = r3 * 5;
  63         s4 = r4 * 5;
  64
  65         /* init state */
  66         h0 = 0;
  67         h1 = 0;
  68         h2 = 0;
  69         h3 = 0;
  70         h4 = 0;
  71
  72         /* full blocks */
  73         if(inlen < 16) {
  74                 goto poly1305_donna_atmost15bytes;
  75         }
  76
  77 poly1305_donna_16bytes:
  78         m += 16;
  79         inlen -= 16;
  80
  81         t0 = U8TO32_LE(m - 16);
  82         t1 = U8TO32_LE(m - 12);
  83         t2 = U8TO32_LE(m - 8);
  84         t3 = U8TO32_LE(m - 4);
  85
  86         h0 += t0 & 0x3ffffff;
  87         h1 += ((((uint64_t) t1 << 32) | t0) >> 26) & 0x3ffffff;
  88         h2 += ((((uint64_t) t2 << 32) | t1) >> 20) & 0x3ffffff;
  89         h3 += ((((uint64_t) t3 << 32) | t2) >> 14) & 0x3ffffff;
  90         h4 += (t3 >> 8) | (1 << 24);
  91
  92 poly1305_donna_mul:
  93         t[0] = mul32x32_64(h0, r0) + mul32x32_64(h1, s4) + mul32x32_64(h2, s3) + mul32x32_64(h3, s2) + mul32x32_64(h4, s1);
  94         t[1] = mul32x32_64(h0, r1) + mul32x32_64(h1, r0) + mul32x32_64(h2, s4) + mul32x32_64(h3, s3) + mul32x32_64(h4, s2);
  95         t[2] = mul32x32_64(h0, r2) + mul32x32_64(h1, r1) + mul32x32_64(h2, r0) + mul32x32_64(h3, s4) + mul32x32_64(h4, s3);
  96         t[3] = mul32x32_64(h0, r3) + mul32x32_64(h1, r2) + mul32x32_64(h2, r1) + mul32x32_64(h3, r0) + mul32x32_64(h4, s4);
  97         t[4] = mul32x32_64(h0, r4) + mul32x32_64(h1, r3) + mul32x32_64(h2, r2) + mul32x32_64(h3, r1) + mul32x32_64(h4, r0);
  98
  99         h0 = (uint32_t) t[0] & 0x3ffffff;
 100         c = (t[0] >> 26);
 101         t[1] += c;
 102         h1 = (uint32_t) t[1] & 0x3ffffff;
 103         b = (uint32_t)(t[1] >> 26);
 104         t[2] += b;
 105         h2 = (uint32_t) t[2] & 0x3ffffff;
 106         b = (uint32_t)(t[2] >> 26);
 107         t[3] += b;
 108         h3 = (uint32_t) t[3] & 0x3ffffff;
 109         b = (uint32_t)(t[3] >> 26);
 110         t[4] += b;
 111         h4 = (uint32_t) t[4] & 0x3ffffff;
 112         b = (uint32_t)(t[4] >> 26);
 113         h0 += b * 5;
 114
 115         if(inlen >= 16) {
 116                 goto poly1305_donna_16bytes;
 117         }
 118
 119         /* final bytes */
 120 poly1305_donna_atmost15bytes:
 121
 122         if(!inlen) {
 123                 goto poly1305_donna_finish;
 124         }
 125
 126         for(j = 0; j < inlen; j++) {
 127                 mp[j] = m[j];
 128         }
 129
 130         mp[j++] = 1;
 131
 132         for(; j < 16; j++) {
 133                 mp[j] = 0;
 134         }
 135
 136         inlen = 0;
 137
 138         t0 = U8TO32_LE(mp + 0);
 139         t1 = U8TO32_LE(mp + 4);
 140         t2 = U8TO32_LE(mp + 8);
 141         t3 = U8TO32_LE(mp + 12);
 142
 143         h0 += t0 & 0x3ffffff;
 144         h1 += ((((uint64_t) t1 << 32) | t0) >> 26) & 0x3ffffff;
 145         h2 += ((((uint64_t) t2 << 32) | t1) >> 20) & 0x3ffffff;
 146         h3 += ((((uint64_t) t3 << 32) | t2) >> 14) & 0x3ffffff;
 147         h4 += (t3 >> 8);
 148
 149         goto poly1305_donna_mul;
 150
 151 poly1305_donna_finish:
 152         b = h0 >> 26;
 153         h0 = h0 & 0x3ffffff;
 154         h1 += b;
 155         b = h1 >> 26;
 156         h1 = h1 & 0x3ffffff;
 157         h2 += b;
 158         b = h2 >> 26;
 159         h2 = h2 & 0x3ffffff;
 160         h3 += b;
 161         b = h3 >> 26;
 162         h3 = h3 & 0x3ffffff;
 163         h4 += b;
 164         b = h4 >> 26;
 165         h4 = h4 & 0x3ffffff;
 166         h0 += b * 5;
 167         b = h0 >> 26;
 168         h0 = h0 & 0x3ffffff;
 169         h1 += b;
 170
 171         g0 = h0 + 5;
 172         b = g0 >> 26;
 173         g0 &= 0x3ffffff;
 174         g1 = h1 + b;
 175         b = g1 >> 26;
 176         g1 &= 0x3ffffff;
 177         g2 = h2 + b;
 178         b = g2 >> 26;
 179         g2 &= 0x3ffffff;
 180         g3 = h3 + b;
 181         b = g3 >> 26;
 182         g3 &= 0x3ffffff;
 183         g4 = h4 + b - (1 << 26);
 184
 185         b = (g4 >> 31) - 1;
 186         nb = ~b;
 187         h0 = (h0 & nb) | (g0 & b);
 188         h1 = (h1 & nb) | (g1 & b);
 189         h2 = (h2 & nb) | (g2 & b);
 190         h3 = (h3 & nb) | (g3 & b);
 191         h4 = (h4 & nb) | (g4 & b);
 192
 193         f0 = ((h0) | (h1 << 26)) + (uint64_t) U8TO32_LE(&key[16]);
 194         f1 = ((h1 >> 6) | (h2 << 20)) + (uint64_t) U8TO32_LE(&key[20]);
 195         f2 = ((h2 >> 12) | (h3 << 14)) + (uint64_t) U8TO32_LE(&key[24]);
 196         f3 = ((h3 >> 18) | (h4 << 8)) + (uint64_t) U8TO32_LE(&key[28]);
 197
 198         U32TO8_LE(&out[0], f0);
 199         f1 += (f0 >> 32);
 200         U32TO8_LE(&out[4], f1);
 201         f2 += (f1 >> 32);
 202         U32TO8_LE(&out[8], f2);
 203         f3 += (f2 >> 32);
 204         U32TO8_LE(&out[12], f3);
 205 }