bee2-rs 0.2.3

Bindings for cryptographic library Bee2
Documentation 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261

/*
*******************************************************************************
\file belt_wbl.c
\brief STB 34.101.31 (belt): wide block encryption
\project bee2 [cryptographic library]
\created 2017.11.03
\version 2025.05.07
\copyright The Bee2 authors
\license Licensed under the Apache License, Version 2.0 (see LICENSE.txt).
*******************************************************************************
*/

#include "bee2/core/mem.h"
#include "bee2/core/util.h"
#include "bee2/crypto/belt.h"
#include "belt_lcl.h"

/*
*******************************************************************************
Шифрование широкого блока (WBL)

\remark Внутренняя реализация представлена бвзовыми (Base) и оптимизированными 
(Opt) функциями. Оптимизация включается, когда обрабатываемый широкий блок 
состоит из целого числа 128-битовых блоков и число блоков n не меньше 4 при 
зашифровании и не меньше 5 при расшифровании.

\remark Суть оптимизации:
- в beltWBLStepEOpt() сумма sum = r1 + ... + r_{n-1} сохраняется и учитывается 
  при расчете такой же суммы на следующем такте (требуется 2 сложения 
  128-битовых блоков вместо n - 2);
- в beltWBLStepD2() сумма sum = r2 + ... + r_{n-1} сохраняется и учитывается 
  при расчете такой же суммы на следующем такте (требуется 2 сложения блоков 
  вместо n - 3).
*******************************************************************************
*/

size_t beltWBL_keep()
{
	return sizeof(belt_wbl_st);
}

void beltWBLStart(void* state, const octet key[], size_t len)
{
	belt_wbl_st* st = (belt_wbl_st*)state;
	ASSERT(memIsValid(state, beltWBL_keep()));
	beltKeyExpand2(st->key, key, len);
	st->round = 0;
}

static void beltWBLStepEBase(void* buf, size_t count, void* state)
{
	belt_wbl_st* st = (belt_wbl_st*)state;
	word n = ((word)count + 15) / 16;
	ASSERT(count >= 32);
	ASSERT(memIsDisjoint2(buf, count, state, beltWBL_keep()));
	ASSERT(st->round % (2 * n) == 0);
	do
	{
		size_t i;
		// block <- r1 + ... + r_{n-1}
		beltBlockCopy(st->block, buf);
		for (i = 16; i + 16 < count; i += 16)
			beltBlockXor2(st->block, (octet*)buf + i);
		// r <- ShLo^128(r)
		memMove(buf, (octet*)buf + 16, count - 16);
		// r* <- block
		beltBlockCopy((octet*)buf + count - 16, st->block);
		// block <- beltBlockEncr(block) + <round>
		beltBlockEncr(st->block, st->key);
		st->round++;
#if (OCTET_ORDER == LITTLE_ENDIAN)
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
#else // BIG_ENDIAN
		st->round = wordRev(st->round);
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
		st->round = wordRev(st->round);
#endif // OCTET_ORDER
		// r*_до_сдвига <- r*_до_сдвига + block
		beltBlockXor2((octet*)buf + count - 32, st->block);
	}
	while (st->round % (2 * n));
}

static void beltWBLStepEOpt(void* buf, size_t count, void* state)
{
	belt_wbl_st* st = (belt_wbl_st*)state;
	word n = ((word)count + 15) / 16;
	size_t i;
	ASSERT(count >= 32 && count % 16 == 0);
	ASSERT(memIsDisjoint2(buf, count, state, beltWBL_keep()));
	// sum <- r1 + ... + r_{n-1}
	beltBlockCopy(st->sum, buf);
	for (i = 16; i + 16 < count; i += 16)
		beltBlockXor2(st->sum, (octet*)buf + i);
	// 2 * n итераций 
	ASSERT(st->round % (2 * n) == 0);
	// sum будет записываться по смещению i: 
	// это блок r1 в начале такта и блок r* в конце)
	i = 0; 
	do
	{
		// block <- beltBlockEncr(sum) + <round>
		beltBlockCopy(st->block, st->sum);
		beltBlockEncr(st->block, st->key);
		st->round++;
#if (OCTET_ORDER == LITTLE_ENDIAN)
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
#else // BIG_ENDIAN
		st->round = wordRev(st->round);
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
		st->round = wordRev(st->round);
#endif // OCTET_ORDER
		// r* <- r* + block
		beltBlockXor2((octet*)buf + (i + count - 16) % count, st->block);
		// запомнить sum
		beltBlockCopy(st->block, st->sum);
		// пересчитать sum: добавить новое слагаемое
		beltBlockXor2(st->sum, (octet*)buf + (i + count - 16) % count);
		// пересчитать sum: исключить старое слагаемое
		beltBlockXor2(st->sum, (octet*)buf + i);
		// сохранить sum
		beltBlockCopy((octet*)buf + i, st->block);
		// вперед
		i = (i + 16) % count;
	}
	while (st->round % (2 * n));
}

static void beltWBLStepDBase(void* buf, size_t count, void* state)
{
	belt_wbl_st* st = (belt_wbl_st*)state;
	word n = ((word)count + 15) / 16;
	ASSERT(count >= 32);
	ASSERT(memIsDisjoint2(buf, count, state, beltWBL_keep()));
	for (st->round = 2 * n; st->round; --st->round)
	{
		size_t i;
		// block <- r*
		beltBlockCopy(st->block, (octet*)buf + count - 16);
		// r <- ShHi^128(r)
		memMove((octet*)buf + 16, buf, count - 16);
		// r1 <- block
		beltBlockCopy(buf, st->block);
		// block <- beltBlockEncr(block) + <round>
		beltBlockEncr(st->block, st->key);
#if (OCTET_ORDER == LITTLE_ENDIAN)
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
#else // BIG_ENDIAN
		st->round = wordRev(st->round);
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
		st->round = wordRev(st->round);
#endif // OCTET_ORDER
		// r* <- r* + block
		beltBlockXor2((octet*)buf + count - 16, st->block);
		// r1 <- r1 + r2 + ... + r_{n-1}
		for (i = 16; i + 16 < count; i += 16)
			beltBlockXor2(buf, (octet*)buf + i);
	}
}

static void beltWBLStepDOpt(void* buf, size_t count, void* state)
{
	belt_wbl_st* st = (belt_wbl_st*)state;
	word n = ((word)count + 15) / 16;
	size_t i;
	ASSERT(count >= 32 && count % 16 == 0);
	ASSERT(memIsDisjoint2(buf, count, state, beltWBL_keep()));
	// sum <- r1 + ... + r_{n-2} (будущая сумма r2 + ... + r_{n-1})
	beltBlockCopy(st->sum, (octet*)buf);
	for (i = 16; i + 32 < count; i += 16)
		beltBlockXor2(st->sum, (octet*)buf + i);
	// 2 * n итераций (sum будет записываться по смещению i: 
	// это блок r* в начале такта и блок r1 в конце)
	for (st->round = 2 * n, i = count - 16; st->round; --st->round)
	{
		// block <- beltBlockEncr(r*) + <round>
		beltBlockCopy(st->block, (octet*)buf + i);
		beltBlockEncr(st->block, st->key);
#if (OCTET_ORDER == LITTLE_ENDIAN)
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
#else // BIG_ENDIAN
		st->round = wordRev(st->round);
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
		st->round = wordRev(st->round);
#endif // OCTET_ORDER
		// r* <- r* + block
		beltBlockXor2((octet*)buf + (i + count - 16) % count, st->block);
		// r1 <- pre r* + sum
		beltBlockXor2((octet*)buf + i, st->sum);
		// пересчитать sum: исключить старое слагаемое
		beltBlockXor2(st->sum, (octet*)buf + (i + count - 32) % count);
		// пересчитать sum: добавить новое слагаемое
		beltBlockXor2(st->sum, (octet*)buf + i);
		// назад
		i = (i + count - 16) % count;
	}
}

void beltWBLStepE(void* buf, size_t count, void* state)
{
	belt_wbl_st* st = (belt_wbl_st*)state;
	ASSERT(memIsValid(state, beltWBL_keep()));
	st->round = 0;
	(count % 16 || count < 64) ? 
		beltWBLStepEBase(buf, count, state) :
		beltWBLStepEOpt(buf, count, state);
}

void beltWBLStepD(void* buf, size_t count, void* state)
{
	(count % 16 || count < 80) ? 
		beltWBLStepDBase(buf, count, state) :
		beltWBLStepDOpt(buf, count, state);
}

void beltWBLStepD2(void* buf1, void* buf2, size_t count, void* state)
{
	belt_wbl_st* st = (belt_wbl_st*)state;
	word n = ((word)count + 15) / 16;
	// pre
	ASSERT(count >= 32);
	ASSERT(memIsDisjoint3(buf1, count - 16, buf2, 16, state, beltWBL_keep()));
	for (st->round = 2 * n; st->round; --st->round)
	{
		size_t i;
		// block <- r*
		beltBlockCopy(st->block, buf2);
		// r <- ShHi^128(r)
		memCopy(buf2, (octet*)buf1 + count - 32, 16);
		memMove((octet*)buf1 + 16, buf1, count - 32);
		// r1 <- block
		beltBlockCopy(buf1, st->block);
		// block <- beltBlockEncr(block) + <round>
		beltBlockEncr(st->block, st->key);
#if (OCTET_ORDER == LITTLE_ENDIAN)
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
#else // BIG_ENDIAN
		st->round = wordRev(st->round);
		memXor2(st->block, &st->round, O_PER_W);
		st->round = wordRev(st->round);
#endif // OCTET_ORDER
		// r* <- r* + block
		beltBlockXor2(buf2, st->block);
		// r1 <- r1 + r2 + ... + r_{n-1}
		for (i = 16; i + 32 < count; i += 16)
			beltBlockXor2(buf1, (octet*)buf1 + i);
		ASSERT(i + 16 <= count && i + 32 >= count);
		if (i + 16 < count)
		{
			memXor2(buf1, (octet*)buf1 + i, count - 16 - i);
			memXor2((octet*)buf1 + count - 16 - i, buf2, 32 + i - count);
		}
	}
}

void beltWBLStepR(void* buf, size_t count, void* state)
{
	(count % 16 || count < 64) ? 
		beltWBLStepEBase(buf, count, state) :
		beltWBLStepEOpt(buf, count, state);
}