1 /* LibTomCrypt, modular cryptographic library -- Tom St Denis */
2 /* SPDX-License-Identifier: Unlicense */
3 #include "tomcrypt_private.h"
4 
5 /* automatically generated file, do not edit */
6 
7 #define FOR(i,n) for (i = 0;i < n;++i)
8 #define sv static void
9 
10 typedef unsigned char u8;
11 typedef ulong32 u32;
12 typedef ulong64 u64;
13 typedef long64 i64;
14 typedef i64 gf[16];
15 
16 static const u8
17   nine[32] = {9};
18 static const gf
19   gf0,
20   gf1 = {1},
21   gf121665 = {0xDB41,1},
22   D = {0x78a3, 0x1359, 0x4dca, 0x75eb, 0xd8ab, 0x4141, 0x0a4d, 0x0070, 0xe898, 0x7779, 0x4079, 0x8cc7, 0xfe73, 0x2b6f, 0x6cee, 0x5203},
23   D2 = {0xf159, 0x26b2, 0x9b94, 0xebd6, 0xb156, 0x8283, 0x149a, 0x00e0, 0xd130, 0xeef3, 0x80f2, 0x198e, 0xfce7, 0x56df, 0xd9dc, 0x2406},
24   X = {0xd51a, 0x8f25, 0x2d60, 0xc956, 0xa7b2, 0x9525, 0xc760, 0x692c, 0xdc5c, 0xfdd6, 0xe231, 0xc0a4, 0x53fe, 0xcd6e, 0x36d3, 0x2169},
25   Y = {0x6658, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666, 0x6666},
26   I = {0xa0b0, 0x4a0e, 0x1b27, 0xc4ee, 0xe478, 0xad2f, 0x1806, 0x2f43, 0xd7a7, 0x3dfb, 0x0099, 0x2b4d, 0xdf0b, 0x4fc1, 0x2480, 0x2b83};
27 
vn(const u8 * x,const u8 * y,int n)28 static int vn(const u8 *x,const u8 *y,int n)
29 {
30   int i;
31   u32 d = 0;
32   FOR(i,n) d |= x[i]^y[i];
33   return (1 & ((d - 1) >> 8)) - 1;
34 }
35 
tweetnacl_crypto_verify_32(const u8 * x,const u8 * y)36 static int tweetnacl_crypto_verify_32(const u8 *x,const u8 *y)
37 {
38   return vn(x,y,32);
39 }
40 
set25519(gf r,const gf a)41 sv set25519(gf r, const gf a)
42 {
43   int i;
44   FOR(i,16) r[i]=a[i];
45 }
46 
car25519(gf o)47 sv car25519(gf o)
48 {
49   int i;
50   i64 c;
51   FOR(i,16) {
52     o[i]+=(1LL<<16);
53     c=o[i]>>16;
54     o[(i+1)*(i<15)]+=c-1+37*(c-1)*(i==15);
55     o[i]-=c<<16;
56   }
57 }
58 
sel25519(gf p,gf q,int b)59 sv sel25519(gf p,gf q,int b)
60 {
61   i64 t,i,c=~(b-1);
62   FOR(i,16) {
63     t= c&(p[i]^q[i]);
64     p[i]^=t;
65     q[i]^=t;
66   }
67 }
68 
pack25519(u8 * o,const gf n)69 sv pack25519(u8 *o,const gf n)
70 {
71   int i,j,b;
72   gf m,t;
73   FOR(i,16) t[i]=n[i];
74   car25519(t);
75   car25519(t);
76   car25519(t);
77   FOR(j,2) {
78     m[0]=t[0]-0xffed;
79     for(i=1;i<15;i++) {
80       m[i]=t[i]-0xffff-((m[i-1]>>16)&1);
81       m[i-1]&=0xffff;
82     }
83     m[15]=t[15]-0x7fff-((m[14]>>16)&1);
84     b=(m[15]>>16)&1;
85     m[14]&=0xffff;
86     sel25519(t,m,1-b);
87   }
88   FOR(i,16) {
89     o[2*i]=t[i]&0xff;
90     o[2*i+1]=t[i]>>8;
91   }
92 }
93 
neq25519(const gf a,const gf b)94 static int neq25519(const gf a, const gf b)
95 {
96   u8 c[32],d[32];
97   pack25519(c,a);
98   pack25519(d,b);
99   return tweetnacl_crypto_verify_32(c,d);
100 }
101 
par25519(const gf a)102 static u8 par25519(const gf a)
103 {
104   u8 d[32];
105   pack25519(d,a);
106   return d[0]&1;
107 }
108 
unpack25519(gf o,const u8 * n)109 sv unpack25519(gf o, const u8 *n)
110 {
111   int i;
112   FOR(i,16) o[i]=n[2*i]+((i64)n[2*i+1]<<8);
113   o[15]&=0x7fff;
114 }
115 
A(gf o,const gf a,const gf b)116 sv A(gf o,const gf a,const gf b)
117 {
118   int i;
119   FOR(i,16) o[i]=a[i]+b[i];
120 }
121 
Z(gf o,const gf a,const gf b)122 sv Z(gf o,const gf a,const gf b)
123 {
124   int i;
125   FOR(i,16) o[i]=a[i]-b[i];
126 }
127 
M(gf o,const gf a,const gf b)128 sv M(gf o,const gf a,const gf b)
129 {
130   i64 i,j,t[31];
131   FOR(i,31) t[i]=0;
132   FOR(i,16) FOR(j,16) t[i+j]+=a[i]*b[j];
133   FOR(i,15) t[i]+=38*t[i+16];
134   FOR(i,16) o[i]=t[i];
135   car25519(o);
136   car25519(o);
137 }
138 
S(gf o,const gf a)139 sv S(gf o,const gf a)
140 {
141   M(o,a,a);
142 }
143 
inv25519(gf o,const gf i)144 sv inv25519(gf o,const gf i)
145 {
146   gf c;
147   int a;
148   FOR(a,16) c[a]=i[a];
149   for(a=253;a>=0;a--) {
150     S(c,c);
151     if(a!=2&&a!=4) M(c,c,i);
152   }
153   FOR(a,16) o[a]=c[a];
154 }
155 
pow2523(gf o,const gf i)156 sv pow2523(gf o,const gf i)
157 {
158   gf c;
159   int a;
160   FOR(a,16) c[a]=i[a];
161   for(a=250;a>=0;a--) {
162     S(c,c);
163     if(a!=1) M(c,c,i);
164   }
165   FOR(a,16) o[a]=c[a];
166 }
167 
tweetnacl_crypto_scalarmult(u8 * q,const u8 * n,const u8 * p)168 int tweetnacl_crypto_scalarmult(u8 *q,const u8 *n,const u8 *p)
169 {
170   u8 z[32];
171   i64 x[80],r,i;
172   gf a,b,c,d,e,f;
173   FOR(i,31) z[i]=n[i];
174   z[31]=(n[31]&127)|64;
175   z[0]&=248;
176   unpack25519(x,p);
177   FOR(i,16) {
178     b[i]=x[i];
179     d[i]=a[i]=c[i]=0;
180   }
181   a[0]=d[0]=1;
182   for(i=254;i>=0;--i) {
183     r=(z[i>>3]>>(i&7))&1;
184     sel25519(a,b,r);
185     sel25519(c,d,r);
186     A(e,a,c);
187     Z(a,a,c);
188     A(c,b,d);
189     Z(b,b,d);
190     S(d,e);
191     S(f,a);
192     M(a,c,a);
193     M(c,b,e);
194     A(e,a,c);
195     Z(a,a,c);
196     S(b,a);
197     Z(c,d,f);
198     M(a,c,gf121665);
199     A(a,a,d);
200     M(c,c,a);
201     M(a,d,f);
202     M(d,b,x);
203     S(b,e);
204     sel25519(a,b,r);
205     sel25519(c,d,r);
206   }
207   FOR(i,16) {
208     x[i+16]=a[i];
209     x[i+32]=c[i];
210     x[i+48]=b[i];
211     x[i+64]=d[i];
212   }
213   inv25519(x+32,x+32);
214   M(x+16,x+16,x+32);
215   pack25519(q,x+16);
216   return 0;
217 }
218 
tweetnacl_crypto_scalarmult_base(u8 * q,const u8 * n)219 int tweetnacl_crypto_scalarmult_base(u8 *q,const u8 *n)
220 {
221   return tweetnacl_crypto_scalarmult(q,n,nine);
222 }
223 
tweetnacl_crypto_hash(u8 * out,const u8 * m,u64 n)224 static int tweetnacl_crypto_hash(u8 *out,const u8 *m,u64 n)
225 {
226   unsigned long len;
227   int err, hash_idx;
228 
229   if (n > ULONG_MAX) return CRYPT_OVERFLOW;
230 
231   hash_idx = find_hash("sha512");
232   len = 64;
233   if ((err = hash_memory(hash_idx, m, n, out, &len)) != CRYPT_OK) return err;
234 
235   return 0;
236 }
237 
add(gf p[4],gf q[4])238 sv add(gf p[4],gf q[4])
239 {
240   gf a,b,c,d,t,e,f,g,h;
241 
242   Z(a, p[1], p[0]);
243   Z(t, q[1], q[0]);
244   M(a, a, t);
245   A(b, p[0], p[1]);
246   A(t, q[0], q[1]);
247   M(b, b, t);
248   M(c, p[3], q[3]);
249   M(c, c, D2);
250   M(d, p[2], q[2]);
251   A(d, d, d);
252   Z(e, b, a);
253   Z(f, d, c);
254   A(g, d, c);
255   A(h, b, a);
256 
257   M(p[0], e, f);
258   M(p[1], h, g);
259   M(p[2], g, f);
260   M(p[3], e, h);
261 }
262 
cswap(gf p[4],gf q[4],u8 b)263 sv cswap(gf p[4],gf q[4],u8 b)
264 {
265   int i;
266   FOR(i,4)
267     sel25519(p[i],q[i],b);
268 }
269 
pack(u8 * r,gf p[4])270 sv pack(u8 *r,gf p[4])
271 {
272   gf tx, ty, zi;
273   inv25519(zi, p[2]);
274   M(tx, p[0], zi);
275   M(ty, p[1], zi);
276   pack25519(r, ty);
277   r[31] ^= par25519(tx) << 7;
278 }
279 
scalarmult(gf p[4],gf q[4],const u8 * s)280 sv scalarmult(gf p[4],gf q[4],const u8 *s)
281 {
282   int i;
283   set25519(p[0],gf0);
284   set25519(p[1],gf1);
285   set25519(p[2],gf1);
286   set25519(p[3],gf0);
287   for (i = 255;i >= 0;--i) {
288     u8 b = (s[i/8]>>(i&7))&1;
289     cswap(p,q,b);
290     add(q,p);
291     add(p,p);
292     cswap(p,q,b);
293   }
294 }
295 
scalarbase(gf p[4],const u8 * s)296 sv scalarbase(gf p[4],const u8 *s)
297 {
298   gf q[4];
299   set25519(q[0],X);
300   set25519(q[1],Y);
301   set25519(q[2],gf1);
302   M(q[3],X,Y);
303   scalarmult(p,q,s);
304 }
305 
tweetnacl_crypto_sk_to_pk(u8 * pk,const u8 * sk)306 int tweetnacl_crypto_sk_to_pk(u8 *pk, const u8 *sk)
307 {
308   u8 d[64];
309   gf p[4];
310   tweetnacl_crypto_hash(d, sk, 32);
311   d[0] &= 248;
312   d[31] &= 127;
313   d[31] |= 64;
314 
315   scalarbase(p,d);
316   pack(pk,p);
317 
318   return 0;
319 }
320 
tweetnacl_crypto_sign_keypair(prng_state * prng,int wprng,u8 * pk,u8 * sk)321 int tweetnacl_crypto_sign_keypair(prng_state *prng, int wprng, u8 *pk, u8 *sk)
322 {
323   int err;
324 
325   /* randombytes(sk,32); */
326   if ((err = prng_is_valid(wprng)) != CRYPT_OK) {
327      return err;
328   }
329 
330   if (prng_descriptor[wprng].read(sk,32, prng) != 32) {
331      return CRYPT_ERROR_READPRNG;
332   }
333 
334   if ((err = tweetnacl_crypto_sk_to_pk(pk, sk)) != CRYPT_OK) {
335      return err;
336   }
337 
338   /* FOR(i,32) sk[32 + i] = pk[i];
339    * we don't copy the pk in the sk */
340   return CRYPT_OK;
341 }
342 
343 static const u64 L[32] = {0xed, 0xd3, 0xf5, 0x5c, 0x1a, 0x63, 0x12, 0x58, 0xd6, 0x9c, 0xf7, 0xa2, 0xde, 0xf9, 0xde, 0x14, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0x10};
344 
modL(u8 * r,i64 x[64])345 sv modL(u8 *r,i64 x[64])
346 {
347   i64 carry,i,j;
348   for (i = 63;i >= 32;--i) {
349     carry = 0;
350     for (j = i - 32;j < i - 12;++j) {
351       x[j] += carry - 16 * x[i] * L[j - (i - 32)];
352       carry = (x[j] + 128) >> 8;
353       x[j] -= carry << 8;
354     }
355     x[j] += carry;
356     x[i] = 0;
357   }
358   carry = 0;
359   FOR(j,32) {
360     x[j] += carry - (x[31] >> 4) * L[j];
361     carry = x[j] >> 8;
362     x[j] &= 255;
363   }
364   FOR(j,32) x[j] -= carry * L[j];
365   FOR(i,32) {
366     x[i+1] += x[i] >> 8;
367     r[i] = x[i] & 255;
368   }
369 }
370 
reduce(u8 * r)371 sv reduce(u8 *r)
372 {
373   i64 x[64],i;
374   FOR(i,64) x[i] = (u64) r[i];
375   FOR(i,64) r[i] = 0;
376   modL(r,x);
377 }
378 
tweetnacl_crypto_sign(u8 * sm,u64 * smlen,const u8 * m,u64 mlen,const u8 * sk,const u8 * pk)379 int tweetnacl_crypto_sign(u8 *sm,u64 *smlen,const u8 *m,u64 mlen,const u8 *sk,const u8 *pk)
380 {
381   u8 d[64],h[64],r[64];
382   i64 i,j,x[64];
383   gf p[4];
384 
385   tweetnacl_crypto_hash(d, sk, 32);
386   d[0] &= 248;
387   d[31] &= 127;
388   d[31] |= 64;
389 
390   *smlen = mlen+64;
391   FOR(i,(i64)mlen) sm[64 + i] = m[i];
392   FOR(i,32) sm[32 + i] = d[32 + i];
393 
394   tweetnacl_crypto_hash(r, sm+32, mlen+32);
395   reduce(r);
396   scalarbase(p,r);
397   pack(sm,p);
398 
399   FOR(i,32) sm[i+32] = pk[i];
400   tweetnacl_crypto_hash(h,sm,mlen + 64);
401   reduce(h);
402 
403   FOR(i,64) x[i] = 0;
404   FOR(i,32) x[i] = (u64) r[i];
405   FOR(i,32) FOR(j,32) x[i+j] += h[i] * (u64) d[j];
406   modL(sm + 32,x);
407 
408   return 0;
409 }
410 
unpackneg(gf r[4],const u8 p[32])411 static int unpackneg(gf r[4],const u8 p[32])
412 {
413   gf t, chk, num, den, den2, den4, den6;
414   set25519(r[2],gf1);
415   unpack25519(r[1],p);
416   S(num,r[1]);
417   M(den,num,D);
418   Z(num,num,r[2]);
419   A(den,r[2],den);
420 
421   S(den2,den);
422   S(den4,den2);
423   M(den6,den4,den2);
424   M(t,den6,num);
425   M(t,t,den);
426 
427   pow2523(t,t);
428   M(t,t,num);
429   M(t,t,den);
430   M(t,t,den);
431   M(r[0],t,den);
432 
433   S(chk,r[0]);
434   M(chk,chk,den);
435   if (neq25519(chk, num)) M(r[0],r[0],I);
436 
437   S(chk,r[0]);
438   M(chk,chk,den);
439   if (neq25519(chk, num)) return -1;
440 
441   if (par25519(r[0]) == (p[31]>>7)) Z(r[0],gf0,r[0]);
442 
443   M(r[3],r[0],r[1]);
444   return 0;
445 }
446 
tweetnacl_crypto_sign_open(int * stat,u8 * m,u64 * mlen,const u8 * sm,u64 smlen,const u8 * pk)447 int tweetnacl_crypto_sign_open(int *stat, u8 *m,u64 *mlen,const u8 *sm,u64 smlen,const u8 *pk)
448 {
449   u64 i;
450   u8 s[32],t[32],h[64];
451   gf p[4],q[4];
452 
453   *stat = 0;
454   if (*mlen < smlen) return CRYPT_BUFFER_OVERFLOW;
455   *mlen = -1;
456   if (smlen < 64) return CRYPT_INVALID_ARG;
457 
458   if (unpackneg(q,pk)) return CRYPT_ERROR;
459 
460   XMEMMOVE(m,sm,smlen);
461   XMEMMOVE(s,m + 32,32);
462   XMEMMOVE(m + 32,pk,32);
463   tweetnacl_crypto_hash(h,m,smlen);
464   reduce(h);
465   scalarmult(p,q,h);
466 
467   scalarbase(q,s);
468   add(p,q);
469   pack(t,p);
470 
471   smlen -= 64;
472   if (tweetnacl_crypto_verify_32(sm, t)) {
473     FOR(i,smlen) m[i] = 0;
474     zeromem(m, smlen);
475     return CRYPT_OK;
476   }
477 
478   *stat = 1;
479   XMEMMOVE(m,m + 64,smlen);
480   *mlen = smlen;
481   return CRYPT_OK;
482 }
483