Annotation of embedaddon/strongswan/src/libstrongswan/plugins/ntru/ntru_convert.c, revision 1.1.1.1

1.1       misho       1: /*
                      2:  * Copyright (C) 2014 Andreas Steffen
                      3:  * HSR Hochschule fuer Technik Rapperswil
                      4:  *
                      5:  * Copyright (C) 2009-2013  Security Innovation
                      6:  *
                      7:  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
                      8:  * under the terms of the GNU General Public License as published by the
                      9:  * Free Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your
                     10:  * option) any later version.  See <http://www.fsf.org/copyleft/gpl.txt>.
                     11:  *
                     12:  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
                     13:  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
                     14:  * or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
                     15:  * for more details.
                     16:  */
                     17: 
                     18: #include <stdlib.h>
                     19: #include <string.h>
                     20: 
                     21: #include "ntru_convert.h"
                     22: 
                     23: /**
                     24:  * 3-bit to 2-trit conversion tables: 2 represents -1
                     25:  */
                     26: static uint8_t const bits_2_trit1[] = {0, 0, 0, 1, 1, 1, 2, 2};
                     27: static uint8_t const bits_2_trit2[] = {0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, 1};
                     28: 
                     29: /**
                     30:  * See header.
                     31:  */
                     32: void ntru_bits_2_trits(uint8_t const *octets, uint16_t num_trits, uint8_t *trits)
                     33: {
                     34:        uint32_t bits24, bits3, shift;
                     35: 
                     36:        while (num_trits >= 16)
                     37:        {
                     38:                /* get next three octets */
                     39:                bits24  = ((uint32_t)(*octets++)) << 16;
                     40:                bits24 |= ((uint32_t)(*octets++)) <<  8;
                     41:                bits24 |=  (uint32_t)(*octets++);
                     42: 
                     43:                /* for each 3 bits in the three octets, output 2 trits */
                     44:                bits3 = (bits24 >> 21) & 0x7;
                     45:                *trits++ = bits_2_trit1[bits3];
                     46:                *trits++ = bits_2_trit2[bits3];
                     47: 
                     48:                bits3 = (bits24 >> 18) & 0x7;
                     49:                *trits++ = bits_2_trit1[bits3];
                     50:                *trits++ = bits_2_trit2[bits3];
                     51: 
                     52:                bits3 = (bits24 >> 15) & 0x7;
                     53:                *trits++ = bits_2_trit1[bits3];
                     54:                *trits++ = bits_2_trit2[bits3];
                     55: 
                     56:                bits3 = (bits24 >> 12) & 0x7;
                     57:                *trits++ = bits_2_trit1[bits3];
                     58:                *trits++ = bits_2_trit2[bits3];
                     59: 
                     60:                bits3 = (bits24 >>  9) & 0x7;
                     61:                *trits++ = bits_2_trit1[bits3];
                     62:                *trits++ = bits_2_trit2[bits3];
                     63: 
                     64:                bits3 = (bits24 >>  6) & 0x7;
                     65:                *trits++ = bits_2_trit1[bits3];
                     66:                *trits++ = bits_2_trit2[bits3];
                     67: 
                     68:                bits3 = (bits24 >>  3) & 0x7;
                     69:                *trits++ = bits_2_trit1[bits3];
                     70:                *trits++ = bits_2_trit2[bits3];
                     71: 
                     72:                bits3 = bits24 & 0x7;
                     73:                *trits++ = bits_2_trit1[bits3];
                     74:                *trits++ = bits_2_trit2[bits3];
                     75: 
                     76:                num_trits -= 16;
                     77:        }
                     78:        if (num_trits == 0)
                     79:        {
                     80:                return;
                     81:        }
                     82: 
                     83:        /* get three octets */
                     84:        bits24  = ((uint32_t)(*octets++)) << 16;
                     85:        bits24 |= ((uint32_t)(*octets++)) <<  8;
                     86:        bits24 |=  (uint32_t)(*octets++);
                     87: 
                     88:        shift = 21;
                     89:        while (num_trits)
                     90:        {
                     91:                /**
                     92:                 * for each 3 bits in the three octets, output up to 2 trits
                     93:                 * until all trits needed are produced
                     94:                 */
                     95:                bits3 = (bits24 >> shift) & 0x7;
                     96:                shift -= 3;
                     97:                *trits++ = bits_2_trit1[bits3];
                     98:                if (--num_trits)
                     99:                {
                    100:                        *trits++ = bits_2_trit2[bits3];
                    101:                        --num_trits;
                    102:                }
                    103:        }
                    104: }
                    105: 
                    106: /**
                    107:  * See header.
                    108:  */
                    109: bool ntru_trits_2_bits(uint8_t const *trits, uint32_t num_trits, uint8_t *octets)
                    110: {
                    111:        bool all_trits_valid = TRUE;
                    112:        uint32_t bits24, bits3, shift;
                    113: 
                    114:        while (num_trits >= 16)
                    115:        {
                    116:                /* convert each 2 trits to 3 bits and pack */
                    117:                bits3  = *trits++ * 3;
                    118:                bits3 += *trits++;
                    119:                if (bits3 > 7)
                    120:                {
                    121:                        bits3 = 7;
                    122:                        all_trits_valid = FALSE;
                    123:                }
                    124:                bits24 = (bits3 << 21);
                    125: 
                    126:                bits3  = *trits++ * 3;
                    127:                bits3 += *trits++;
                    128:                if (bits3 > 7)
                    129:                {
                    130:                        bits3 = 7;
                    131:                        all_trits_valid = FALSE;
                    132:                }
                    133:                bits24 |= (bits3 << 18);
                    134: 
                    135:                bits3  = *trits++ * 3;
                    136:                bits3 += *trits++;
                    137:                if (bits3 > 7)
                    138:                {
                    139:                        bits3 = 7;
                    140:                        all_trits_valid = FALSE;
                    141:                }
                    142:                bits24 |= (bits3 << 15);
                    143: 
                    144:                bits3  = *trits++ * 3;
                    145:                bits3 += *trits++;
                    146:                if (bits3 > 7)
                    147:                {
                    148:                        bits3 = 7;
                    149:                        all_trits_valid = FALSE;
                    150:                }
                    151:                bits24 |= (bits3 << 12);
                    152: 
                    153:                bits3  = *trits++ * 3;
                    154:                bits3 += *trits++;
                    155:                if (bits3 > 7)
                    156:                {
                    157:                        bits3 = 7;
                    158:                        all_trits_valid = FALSE;
                    159:                }
                    160:                bits24 |= (bits3 <<  9);
                    161: 
                    162:                bits3  = *trits++ * 3;
                    163:                bits3 += *trits++;
                    164:                if (bits3 > 7)
                    165:                {
                    166:                        bits3 = 7;
                    167:                        all_trits_valid = FALSE;
                    168:                }
                    169:                bits24 |= (bits3 <<  6);
                    170: 
                    171:                bits3  = *trits++ * 3;
                    172:                bits3 += *trits++;
                    173:                if (bits3 > 7)
                    174:                {
                    175:                        bits3 = 7;
                    176:                        all_trits_valid = FALSE;
                    177:                }
                    178:                bits24 |= (bits3 <<  3);
                    179: 
                    180:                bits3  = *trits++ * 3;
                    181:                bits3 += *trits++;
                    182:                if (bits3 > 7)
                    183:                {
                    184:                        bits3 = 7;
                    185:                        all_trits_valid = FALSE;
                    186:                }
                    187:                bits24 |= bits3;
                    188: 
                    189:                num_trits -= 16;
                    190: 
                    191:                /* output three octets */
                    192:                *octets++ = (uint8_t)((bits24 >> 16) & 0xff);
                    193:                *octets++ = (uint8_t)((bits24 >>  8) & 0xff);
                    194:                *octets++ = (uint8_t)(bits24 & 0xff);
                    195:        }
                    196: 
                    197:        bits24 = 0;
                    198:        shift = 21;
                    199:        while (num_trits)
                    200:        {
                    201:                /* convert each 2 trits to 3 bits and pack */
                    202:                bits3 = *trits++ * 3;
                    203:                if (--num_trits)
                    204:                {
                    205:                        bits3 += *trits++;
                    206:                        --num_trits;
                    207:                }
                    208:                if (bits3 > 7)
                    209:                {
                    210:                        bits3 = 7;
                    211:                        all_trits_valid = FALSE;
                    212:                }
                    213:                bits24 |= (bits3 << shift);
                    214:                shift -= 3;
                    215:        }
                    216: 
                    217:        /* output three octets */
                    218:        *octets++ = (uint8_t)((bits24 >> 16) & 0xff);
                    219:        *octets++ = (uint8_t)((bits24 >>  8) & 0xff);
                    220:        *octets++ = (uint8_t)(bits24 & 0xff);
                    221: 
                    222:        return all_trits_valid;
                    223: }
                    224: 
                    225: /**
                    226:  * See header
                    227:  */
                    228: void ntru_coeffs_mod4_2_octets(uint16_t num_coeffs, uint16_t const *coeffs, uint8_t *octets)
                    229: {
                    230:     uint8_t bits2;
                    231:     int shift, i;
                    232: 
                    233:        *octets = 0;
                    234:        shift = 6;
                    235:        for (i = 0; i < num_coeffs; i++)
                    236:        {
                    237:                bits2 = (uint8_t)(coeffs[i] & 0x3);
                    238:                *octets |= bits2 << shift;
                    239:                shift -= 2;
                    240:                if (shift < 0)
                    241:                {
                    242:                        ++octets;
                    243:                        *octets = 0;
                    244:                        shift = 6;
                    245:                }
                    246:        }
                    247: }
                    248: 
                    249: /**
                    250:  * See header.
                    251:  */
                    252: void ntru_trits_2_octet(uint8_t const *trits, uint8_t *octet)
                    253: {
                    254:        int i;
                    255: 
                    256:        *octet = 0;
                    257:        for (i = 4; i >= 0; i--)
                    258:        {
                    259:                *octet = (*octet * 3) + trits[i];
                    260:        }
                    261: }
                    262: 
                    263: /**
                    264:  * See header.
                    265:  */
                    266: void ntru_octet_2_trits(uint8_t octet, uint8_t *trits)
                    267: {
                    268:        int i;
                    269: 
                    270:        for (i = 0; i < 5; i++)
                    271:        {
                    272:                trits[i] = octet % 3;
                    273:                octet = (octet - trits[i]) / 3;
                    274:        }
                    275: }
                    276: 
                    277: /**
                    278:  * See header.
                    279:  */
                    280: void ntru_indices_2_trits(uint16_t in_len, uint16_t const *in, bool plus1,
                    281:                                                  uint8_t *out)
                    282: {
                    283:        uint8_t trit = plus1 ? 1 : 2;
                    284:        int  i;
                    285: 
                    286:     for (i = 0; i < in_len; i++)
                    287:        {
                    288:                out[in[i]] = trit;
                    289:        }
                    290: }
                    291: 
                    292: /**
                    293:  * See header.
                    294:  */
                    295: void ntru_packed_trits_2_indices(uint8_t const *in, uint16_t num_trits,
                    296:                                                                 uint16_t *indices_plus1,
                    297:                                                                 uint16_t *indices_minus1)
                    298: {
                    299:        uint8_t trits[5];
                    300:        uint16_t i = 0;
                    301:        int j;
                    302: 
                    303:        while (num_trits >= 5)
                    304:        {
                    305:                ntru_octet_2_trits(*in++, trits);
                    306:                num_trits -= 5;
                    307:                for (j = 0; j < 5; j++, i++)
                    308:                {
                    309:                        if (trits[j] == 1)
                    310:                        {
                    311:                                *indices_plus1 = i;
                    312:                                ++indices_plus1;
                    313:                        }
                    314:                        else if (trits[j] == 2)
                    315:                        {
                    316:                                *indices_minus1 = i;
                    317:                                ++indices_minus1;
                    318:                        }
                    319:                }
                    320:     }
                    321:        if (num_trits)
                    322:        {
                    323:                ntru_octet_2_trits(*in, trits);
                    324:                for (j = 0; num_trits && (j < 5); j++, i++)
                    325:                {
                    326:                        if (trits[j] == 1)
                    327:                        {
                    328:                                *indices_plus1 = i;
                    329:                                ++indices_plus1;
                    330:                        }
                    331:                        else if (trits[j] == 2)
                    332:                        {
                    333:                                *indices_minus1 = i;
                    334:                                ++indices_minus1;
                    335:                        }
                    336:                        --num_trits;
                    337:                }
                    338:        }
                    339: }
                    340: 
                    341: /**
                    342:  * See header.
                    343:  */
                    344: void ntru_indices_2_packed_trits(uint16_t const *indices, uint16_t num_plus1,
                    345:                                                                 uint16_t num_minus1, uint16_t num_trits,
                    346:                                                                 uint8_t *buf, uint8_t *out)
                    347: {
                    348:        /* convert indices to an array of trits */
                    349:        memset(buf, 0, num_trits);
                    350:        ntru_indices_2_trits(num_plus1, indices, TRUE, buf);
                    351:        ntru_indices_2_trits(num_minus1, indices + num_plus1, FALSE, buf);
                    352: 
                    353:        /* pack the array of trits */
                    354:        while (num_trits >= 5)
                    355:        {
                    356:                ntru_trits_2_octet(buf, out);
                    357:                num_trits -= 5;
                    358:                buf += 5;
                    359:                ++out;
                    360:        }
                    361:        if (num_trits)
                    362:        {
                    363:                uint8_t trits[5];
                    364: 
                    365:                memcpy(trits, buf, num_trits);
                    366:                memset(trits + num_trits, 0, sizeof(trits) - num_trits);
                    367:                ntru_trits_2_octet(trits, out);
                    368:        }
                    369: }
                    370: 
                    371: /**
                    372:  * See header
                    373:  */
                    374: void ntru_elements_2_octets(uint16_t in_len, uint16_t const *in, uint8_t n_bits,
                    375:                                                        uint8_t *out)
                    376: {
                    377:        uint16_t temp;
                    378:        int shift, i;
                    379: 
                    380:        /* pack */
                    381:        temp = 0;
                    382:        shift = n_bits - 8;
                    383:        i = 0;
                    384:        while (i < in_len)
                    385:        {
                    386:                /* add bits to temp to fill an octet and output the octet */
                    387:                temp |= in[i] >> shift;
                    388:                *out++ = (uint8_t)(temp & 0xff);
                    389:                shift = 8 - shift;
                    390:                if (shift < 1)
                    391:                {
                    392:                        /* next full octet is in current input word */
                    393:                        shift += n_bits;
                    394:                        temp = 0;
                    395:                }
                    396:                else
                    397:                {
                    398:                        /* put remaining bits of input word in temp as partial octet,
                    399:                         * and increment index to next input word
                    400:                         */
                    401:                        temp = in[i] << (uint16_t)shift;
                    402:                        ++i;
                    403:                }
                    404:                shift = n_bits - shift;
                    405:        }
                    406: 
                    407:        /* output any bits remaining in last input word */
                    408:        if (shift != n_bits - 8)
                    409:        {
                    410:                *out++ = (uint8_t)(temp & 0xff);
                    411:        }
                    412: }
                    413: 
                    414: 
                    415: /**
                    416:  * See header.
                    417:  */
                    418: void ntru_octets_2_elements(uint16_t in_len, uint8_t const *in, uint8_t n_bits,
                    419:                                                        uint16_t *out)
                    420: {
                    421:        uint16_t  temp;
                    422:        uint16_t  mask = (1 << n_bits) - 1;
                    423:        int shift, i;
                    424: 
                    425:        /* unpack */
                    426:        temp = 0;
                    427:        shift = n_bits;
                    428:        i = 0;
                    429:        while (i < in_len)
                    430:        {
                    431:                shift = 8 - shift;
                    432:                if (shift < 0)
                    433:                {
                    434:                        /* the current octet will not fill the current element */
                    435:                        shift += n_bits;
                    436:                }
                    437:                else
                    438:                {
                    439:                        /* add bits from the current octet to fill the current element and
                    440:                         * output the element
                    441:                         */
                    442:                        temp |= ((uint16_t)in[i]) >> shift;
                    443:                        *out++ = temp & mask;
                    444:                        temp = 0;
                    445:                }
                    446: 
                    447:                /* add the remaining bits of the current octet to start an element */
                    448:                shift = n_bits - shift;
                    449:                temp |= ((uint16_t)in[i]) << shift;
                    450:                ++i;
                    451:        }
                    452: }

FreeBSD-CVSweb <freebsd-cvsweb@FreeBSD.org>