Major restructuring of the internals of SILC Cipher API
[crypto.git] / lib / silccrypt / silccipher.h
index c9d64e42e7bb1677f5ddd5d21973fa39243dcbcd..e64e3149359fac4f2b20d11bbc4f4d209532cc9f 100644 (file)
@@ -2,15 +2,14 @@
 
   silccipher.h
 
-  Author: Pekka Riikonen <priikone@poseidon.pspt.fi>
+  Author: Pekka Riikonen <priikone@silcnet.org>
 
-  Copyright (C) 1997 - 2002 Pekka Riikonen
+  Copyright (C) 1997 - 2008 Pekka Riikonen
 
   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
-  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
-  (at your option) any later version.
-  
+  the Free Software Foundation; version 2 of the License.
+
   This program is distributed in the hope that it will be useful,
   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
@@ -18,9 +17,6 @@
 
 */
 
-#ifndef SILCCIPHER_H
-#define SILCCIPHER_H
-
 /****h* silccrypt/SILC Cipher Interface
  *
  * DESCRIPTION
  *
  ***/
 
+#ifndef SILCCIPHER_H
+#define SILCCIPHER_H
+
+/* Forward declarations */
+typedef struct SilcCipherObjectStruct SilcCipherObject;
+
 /****s* silccrypt/SilcCipherAPI/SilcCipher
  *
  * NAME
- * 
- *    typedef struct { ... } SilcCipher;
+ *
+ *    typedef struct SilcCipherStruct *SilcCipher;
  *
  * DESCRIPTION
  *
  ***/
 typedef struct SilcCipherStruct *SilcCipher;
 
-/* The default SILC Cipher object to represent any cipher in SILC. */
-typedef struct {
-  char *name;
-  SilcUInt32 block_len;
-  SilcUInt32 key_len;
-
-  bool (*set_key)(void *, const unsigned char *, SilcUInt32);
-  bool (*set_key_with_string)(void *, const unsigned char *, SilcUInt32);
-  bool (*encrypt)(void *, const unsigned char *, unsigned char *,
-                 SilcUInt32, unsigned char *);
-  bool (*decrypt)(void *, const unsigned char *, unsigned char *, 
-                 SilcUInt32, unsigned char *);
-  SilcUInt32 (*context_len)();
-} SilcCipherObject;
+/****d* silccrypt/SilcCipherAPI/SilcCipherMode
+ *
+ * NAME
+ *
+ *    typedef enum { ... } SilcCipherMode;
+ *
+ * DESCRIPTION
+ *
+ *    Cipher modes.  Notes about cipher modes and implementation:
+ *
+ *    SILC_CIPHER_MODE_CBC
+ *
+ *      The Cipher-block Chaining mode.  The CBC is mode is a standard CBC
+ *      mode.  The plaintext length must be multiple by the cipher block size.
+ *      If it isn't the plaintext must be padded.
+ *
+ *    SILC_CIPHER_MODE_CTR
+ *
+ *      The Counter mode.  The CTR is normal counter mode.  The CTR mode does
+ *      not require the plaintext length to be multiple by the cipher block
+ *      size.  If the last plaintext block is shorter the remaining bits of
+ *      the key stream are used next time silc_cipher_encrypt is called.  If
+ *      silc_cipher_set_iv is called it will reset the counter for a new block
+ *      (discarding any remaining bits from previous key stream).  The counter
+ *      mode expects MSB first ordered counter.  Note also, the counter is
+ *      incremented when silc_cipher_encrypt is called for the first time,
+ *      before encrypting.
+ *
+ *    SILC_CIPHER_MODE_CFB
+ *
+ *      The Cipher Feedback mode.  The CFB mode is normal cipher feedback mode.
+ *      The CFB mode does not require the plaintext length to be multiple by
+ *      the cipher block size.  If the last plaintext block is shorter the
+ *      remaining bits of the stream are used next time silc_cipher_encrypt is
+ *      called.  If silc_cipher_set_iv is called it will reset the feedback
+ *      for a new block (discarding any remaining bits from previous stream).
+ *
+ *    SILC_CIPHER_MODE_OFB
+ *
+ *      The Output Feedback mode.
+ *
+ *    SILC_CIPHER_MODE_ECB
+ *
+ *      The Electronic Codebook mode.  This mode does not provide sufficient
+ *      security and should not be used.
+ *
+ *    Each mode modifies the IV (initialization vector) of the cipher when
+ *    silc_cipher_encrypt or silc_cipher_decrypt is called.  The IV may be
+ *    set/reset by calling silc_cipher_set_iv and the current IV can be
+ *    retrieved by calling silc_cipher_get_iv.
+ *
+ * SOURCE
+ */
+typedef enum {
+  SILC_CIPHER_MODE_ECB = 1,    /* ECB mode */
+  SILC_CIPHER_MODE_CBC = 2,    /* CBC mode */
+  SILC_CIPHER_MODE_CTR = 3,    /* CTR mode */
+  SILC_CIPHER_MODE_CFB = 4,    /* CFB mode */
+  SILC_CIPHER_MODE_OFB = 5,    /* OFB mode */
+} SilcCipherMode;
+/***/
 
-#define SILC_CIPHER_MAX_IV_SIZE 16
+#define SILC_CIPHER_MAX_IV_SIZE 16             /* Maximum IV size */
+#define SILC_DEFAULT_CIPHER "aes-256-cbc"      /* Default cipher */
 
 /* Marks for all ciphers in silc. This can be used in silc_cipher_unregister
    to unregister all ciphers at once. */
 #define SILC_ALL_CIPHERS ((SilcCipherObject *)1)
 
+#include "silccipher_i.h"
+
 /* Static list of ciphers for silc_cipher_register_default(). */
 extern DLLAPI const SilcCipherObject silc_default_ciphers[];
 
-/* Default cipher in the SILC protocol */
-#define SILC_DEFAULT_CIPHER "aes-256-cbc"
-
-
-/* Macros */
-
-/* Function names in SILC Crypto modules. The name of the cipher
-   is appended into these names and used to the get correct symbol out
-   of the module. All SILC Crypto API compliant modules must support
-   these function names (use macros below to assure this). */
-#define SILC_CIPHER_SIM_SET_KEY "set_key"
-#define SILC_CIPHER_SIM_SET_KEY_WITH_STRING "set_key_with_string"
-#define SILC_CIPHER_SIM_ENCRYPT_CBC "encrypt_cbc"
-#define SILC_CIPHER_SIM_DECRYPT_CBC "decrypt_cbc"
-#define SILC_CIPHER_SIM_CONTEXT_LEN "context_len"
-
-/* These macros can be used to implement the SILC Crypto API and to avoid
-   errors in the API these macros should be used always. */
-#define SILC_CIPHER_API_SET_KEY(cipher)                        \
-bool silc_##cipher##_set_key(void *context,            \
-                            const unsigned char *key,  \
-                            SilcUInt32 keylen)
-#define SILC_CIPHER_API_SET_KEY_WITH_STRING(cipher)                    \
-bool silc_##cipher##_set_key_with_string(void *context,                        \
-                                        const unsigned char *string,   \
-                                        SilcUInt32 stringlen)
-#define SILC_CIPHER_API_ENCRYPT_CBC(cipher)                    \
-bool silc_##cipher##_encrypt_cbc(void *context,                        \
-                                const unsigned char *src,      \
-                                unsigned char *dst,            \
-                                SilcUInt32 len,                \
-                                unsigned char *iv)
-#define SILC_CIPHER_API_DECRYPT_CBC(cipher)                    \
-bool silc_##cipher##_decrypt_cbc(void *context,                        \
-                                const unsigned char *src,      \
-                                unsigned char *dst,            \
-                                SilcUInt32 len,                \
-                                unsigned char *iv)
-
-
-#define SILC_CIPHER_API_CONTEXT_LEN(cipher)                    \
-SilcUInt32 silc_##cipher##_context_len()
-
-
 /* Prototypes */
 
-/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/
+/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_register
  *
  * SYNOPSIS
  *
- *    bool silc_cipher_register(const SilcCipherObject *cipher);
+ *    SilcBool silc_cipher_register(const SilcCipherObject *cipher);
  *
  * DESCRIPTION
  *
@@ -131,64 +139,96 @@ SilcUInt32 silc_##cipher##_context_len()
  *    as argument it has to be free'd after this function returns succesfully.
  *
  ***/
-bool silc_cipher_register(const SilcCipherObject *cipher);
+SilcBool silc_cipher_register(const SilcCipherObject *cipher);
 
 /****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_unregister
  *
  * SYNOPSIS
  *
- *    bool silc_cipher_unregister(SilcCipherObject *cipher);
+ *    SilcBool silc_cipher_unregister(SilcCipherObject *cipher);
  *
  * DESCRIPTION
  *
  *    Unregister a cipher from the SILC.
  *
  ***/
-bool silc_cipher_unregister(SilcCipherObject *cipher);
+SilcBool silc_cipher_unregister(SilcCipherObject *cipher);
 
-/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/
+/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_register_default
  *
  * SYNOPSIS
  *
- *    bool silc_cipher_register_default(void);
+ *    SilcBool silc_cipher_register_default(void);
  *
  * DESCRIPTION
  *
- *    Function that registers all the default ciphers (all builtin ciphers). 
+ *    Function that registers all the default ciphers (all builtin ciphers).
  *    The application may use this to register the default ciphers if specific
  *    ciphers in any specific order is not wanted.
  *
  ***/
-bool silc_cipher_register_default(void);
+SilcBool silc_cipher_register_default(void);
 
 /****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_unregister_all
  *
  * SYNOPSIS
  *
- *    bool silc_cipher_unregister_all(void);
+ *    SilcBool silc_cipher_unregister_all(void);
  *
  * DESCRIPTION
  *
  *    Unregisters all ciphers.
  *
  ***/
-bool silc_cipher_unregister_all(void);
+SilcBool silc_cipher_unregister_all(void);
 
 /****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_alloc
  *
  * SYNOPSIS
  *
- *    bool silc_cipher_alloc(const unsigned char *name, SilcCipher *new_cipher);
+ *    SilcBool silc_cipher_alloc(const char *name,
+ *                               SilcCipher *new_cipher);
+ *
+ * DESCRIPTION
+ *
+ *    Allocates a new SILC cipher object. Function returns TRUE on succes 
+ *    and FALSE on error. The allocated cipher is returned in new_cipher
+ *    argument. The caller must set the key to the cipher after this
+ *    function has returned by calling the silc_cipher_set_key.
+ *
+ *    The following ciphers are supported:
+ *
+ *    aes-256-ctr            AES-256, Counter mode
+ *    aes-192-ctr            AES-192, Counter mode
+ *    aes-128-ctr            AES,128, Counter mode
+ *    aes-256-cbc            AES-256, Cipher block chaining mode
+ *    aes-192-cbc            AES-192, Cipher block chaining mode
+ *    aes-128-cbc            AES,128, Cipher block chaining mode
+ *    twofish-256-cbc        Twofish-256, Cipher block chaining mode
+ *    twofish-192-cbc        Twofish-192, Cipher block chaining mode
+ *    twofish-128-cbc        Twofish-128, Cipher block chaining mode
+ *
+ *    Notes about modes:
+ *
+ ***/
+SilcBool silc_cipher_alloc(const char *name, SilcCipher *new_cipher);
+
+/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_alloc
+ *
+ * SYNOPSIS
  *
+ *    SilcBool silc_cipher_alloc_full(const char *alg_name,
+ *                                    SilcUInt32 key_len,
+ *                                    SilcCipherMode mode,
+ *                                    SilcCipher *new_cipher);
  * DESCRIPTION
  *
- *    Allocates a new SILC cipher object. Function returns 1 on succes and 0 
- *    on error. The allocated cipher is returned in new_cipher argument. The
- *    caller must set the key to the cipher after this function has returned
- *    by calling the ciphers set_key function.
+ *    Same as silc_cipher_alloc but takes the cipher algorithm name,
+ *    key length and mode as separate arguments.  
  *
  ***/
-bool silc_cipher_alloc(const unsigned char *name, SilcCipher *new_cipher);
+SilcBool silc_cipher_alloc_full(const char *alg_name, SilcUInt32 key_len,
+                               SilcCipherMode mode, SilcCipher *new_cipher);
 
 /****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_free
  *
@@ -203,83 +243,92 @@ bool silc_cipher_alloc(const unsigned char *name, SilcCipher *new_cipher);
  ***/
 void silc_cipher_free(SilcCipher cipher);
 
-/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_is_supported(
+/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_is_supported
  *
  * SYNOPSIS
  *
- * bool silc_cipher_is_supported(const unsigned char *name);
+ * SilcBool silc_cipher_is_supported(const char *name);
  *
  * DESCRIPTION
  *
  *    Returns TRUE if cipher `name' is supported.
- * 
+ *
  ***/
-bool silc_cipher_is_supported(const unsigned char *name);
+SilcBool silc_cipher_is_supported(const char *name);
 
 /****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_get_supported
  *
  * SYNOPSIS
  *
- *    char *silc_cipher_get_supported(void);
+ *    char *silc_cipher_get_supported(SilcBool only_registered);
  *
  * DESCRIPTION
  *
- *    Returns comma separated list of supported ciphers.
+ *    Returns comma separated list of supported ciphers.  If `only_registered'
+ *    is TRUE only ciphers explicitly registered with silc_cipher_register
+ *    are returned.  If FALSE, then all registered and default builtin
+ *    ciphers are returned.  However, if there are no registered ciphers
+ *    and `only_registered' is TRUE, the builtin ciphers are returned.
  *
  ***/
-char *silc_cipher_get_supported(void);
+char *silc_cipher_get_supported(SilcBool only_registered);
 
 /****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_encrypt
  *
  * SYNOPSIS
  *
- *    bool silc_cipher_encrypt(SilcCipher cipher, const unsigned char *src,
- *                             unsigned char *dst, SilcUInt32 len, 
- *                             unsigned char *iv);
+ *    SilcBool silc_cipher_encrypt(SilcCipher cipher,
+ *                                 const unsigned char *src,
+ *                                 unsigned char *dst, SilcUInt32 len,
+ *                                 unsigned char *iv);
  *
  * DESCRIPTION
  *
  *    Encrypts data from `src' into `dst' with the specified cipher and
- *    Initial Vector (IV).  The `src' and `dst' maybe same buffer.
- * 
+ *    Initial Vector (IV).  If the `iv' is NULL then the cipher's internal
+ *    IV is used.  The `src' and `dst' maybe same buffer.
+ *
  ***/
-bool silc_cipher_encrypt(SilcCipher cipher, const unsigned char *src,
-                        unsigned char *dst, SilcUInt32 len, 
-                        unsigned char *iv);
+SilcBool silc_cipher_encrypt(SilcCipher cipher, const unsigned char *src,
+                            unsigned char *dst, SilcUInt32 len,
+                            unsigned char *iv);
 
 /****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_decrypt
  *
  * SYNOPSIS
  *
- *    bool silc_cipher_decrypt(SilcCipher cipher, const unsigned char *src,
- *                             unsigned char *dst, SilcUInt32 len, 
- *                             unsigned char *iv);
+ *    SilcBool silc_cipher_decrypt(SilcCipher cipher,
+ *                                 const unsigned char *src,
+ *                                 unsigned char *dst, SilcUInt32 len,
+ *                                 unsigned char *iv);
  *
  * DESCRIPTION
  *
  *    Decrypts data from `src' into `dst' with the specified cipher and
- *    Initial Vector (IV).  The `src' and `dst' maybe same buffer.
+ *    Initial Vector (IV).  If the `iv' is NULL then the cipher's internal
+ *    IV is used.  The `src' and `dst' maybe same buffer.
  *
  ***/
-bool silc_cipher_decrypt(SilcCipher cipher, const unsigned char *src,
-                        unsigned char *dst, SilcUInt32 len, 
-                        unsigned char *iv);
+SilcBool silc_cipher_decrypt(SilcCipher cipher, const unsigned char *src,
+                            unsigned char *dst, SilcUInt32 len,
+                            unsigned char *iv);
 
-/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/
+/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_set_key
  *
  * SYNOPSIS
  *
- *    bool silc_cipher_set_key(SilcCipher cipher, const unsigned char *key,
- *                             SilcUInt32 keylen);
+ *    SilcBool silc_cipher_set_key(SilcCipher cipher, const unsigned char *key,
+ *                                 SilcUInt32 bit_keylen, SilcBool encryption);
  *
  * DESCRIPTION
  *
  *    Sets the key for the cipher.  The `keylen' is the key length in
- *    bits.
+ *    bits.  If the `encryption' is TRUE the key is for encryption, if FALSE
+ *    the key is for decryption.
  *
  ***/
-bool silc_cipher_set_key(SilcCipher cipher, const unsigned char *key,
-                        SilcUInt32 keylen);
+SilcBool silc_cipher_set_key(SilcCipher cipher, const unsigned char *key,
+                            SilcUInt32 bit_keylen, SilcBool encryption);
 
 /****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_set_iv
  *
@@ -289,8 +338,15 @@ bool silc_cipher_set_key(SilcCipher cipher, const unsigned char *key,
  *
  * DESCRIPTION
  *
- *    Sets the IV (initial vector) for the cipher.  The `iv' must be 
- *    the size of the block size of the cipher.
+ *    Sets the IV (initialization vector) for the cipher.  The `iv' must be
+ *    the size of the block size of the cipher.  If `iv' is NULL this
+ *    does not do anything.
+ *
+ *    If the encryption mode is CTR (Counter mode) this also resets the
+ *    the counter for a new block.  This is done also if `iv' is NULL.
+ *
+ *    If the encryption mode is CFB (cipher feedback) this also resets the
+ *    the feedback stream for a new block.  This is done also if `iv' is NULL.
  *
  ***/
 void silc_cipher_set_iv(SilcCipher cipher, const unsigned char *iv);
@@ -303,13 +359,14 @@ void silc_cipher_set_iv(SilcCipher cipher, const unsigned char *iv);
  *
  * DESCRIPTION
  *
- *    Returns the IV (initial vector) of the cipher.  The returned 
- *    pointer must not be freed by the caller.
- * 
+ *    Returns the IV (initial vector) of the cipher.  The returned
+ *    pointer must not be freed by the caller.  If the caller modifies
+ *    the returned pointer the IV inside cipher is also modified.
+ *
  ***/
 unsigned char *silc_cipher_get_iv(SilcCipher cipher);
 
-/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/SilcUInt32 silc_cipher_get_key_len
+/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_get_key_len
  *
  * SYNOPSIS
  *
@@ -318,7 +375,7 @@ unsigned char *silc_cipher_get_iv(SilcCipher cipher);
  * DESCRIPTION
  *
  *    Returns the key length of the cipher in bits.
- * 
+ *
  ***/
 SilcUInt32 silc_cipher_get_key_len(SilcCipher cipher);
 
@@ -335,6 +392,19 @@ SilcUInt32 silc_cipher_get_key_len(SilcCipher cipher);
  ***/
 SilcUInt32 silc_cipher_get_block_len(SilcCipher cipher);
 
+/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_get_iv_len
+ *
+ * SYNOPSIS
+ *
+ *    SilcUInt32 silc_cipher_get_iv_len(SilcCipher cipher);
+ *
+ * DESCRIPTION
+ *
+ *    Returns the IV length of the cipher in bytes.
+ *
+ ***/
+SilcUInt32 silc_cipher_get_iv_len(SilcCipher cipher);
+
 /****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_get_name
  *
  * SYNOPSIS
@@ -343,9 +413,35 @@ SilcUInt32 silc_cipher_get_block_len(SilcCipher cipher);
  *
  * DESCRIPTION
  *
- *    Returns the name of the cipher.
+ *    Returns the full name of the cipher (eg. 'aes-256-ctr').
  *
  ***/
 const char *silc_cipher_get_name(SilcCipher cipher);
 
-#endif
+/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_get_alg_name
+ *
+ * SYNOPSIS
+ *
+ *    const char *silc_cipher_get_alg_name(SilcCipher cipher);
+ *
+ * DESCRIPTION
+ *
+ *    Returns the algorithm name of the cipher (eg. 'aes').
+ *
+ ***/
+const char *silc_cipher_get_alg_name(SilcCipher cipher);
+
+/****f* silccrypt/SilcCipherAPI/silc_cipher_get_mode
+ *
+ * SYNOPSIS
+ *
+ *    SilcCipherMode silc_cipher_get_mode(SilcCipher cipher);
+ *
+ * DESCRIPTION
+ *
+ *    Returns the cipher mode.
+ *
+ ***/
+SilcCipherMode silc_cipher_get_mode(SilcCipher cipher);
+
+#endif /* SILCCIPHER_H */