]> git.zerfleddert.de Git - proxmark3-svn/blobdiff - client/reveng/reveng.c
add reveng-1.30
[proxmark3-svn] / client / reveng / reveng.c
diff --git a/client/reveng/reveng.c b/client/reveng/reveng.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3c6da12
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,488 @@
+/* reveng.c
+ * Greg Cook, 9/Apr/2015
+ */
+
+/* CRC RevEng, an arbitrary-precision CRC calculator and algorithm finder
+ * Copyright (C) 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015  Gregory Cook
+ *
+ * This file is part of CRC RevEng.
+ *
+ * CRC RevEng 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 3 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * CRC RevEng 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
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with CRC RevEng.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ */
+
+/* 2013-09-16: calini(), calout() work on shortest argument
+ * 2013-06-11: added sequence number to uprog() calls
+ * 2013-02-08: added polynomial range search
+ * 2013-01-18: refactored model checking to pshres(); renamed chkres()
+ * 2012-05-24: efficiently build Init contribution string
+ * 2012-05-24: removed broken search for crossed-endian algorithms
+ * 2012-05-23: rewrote engini() after Ewing; removed modini()
+ * 2011-01-17: fixed ANSI C warnings
+ * 2011-01-08: fixed calini(), modini() caters for crossed-endian algos
+ * 2011-01-04: renamed functions, added calini(), factored pshres();
+ *            rewrote engini() and implemented quick Init search
+ * 2011-01-01: reveng() initialises terminating entry, addparms()
+ *            initialises all fields
+ * 2010-12-26: renamed CRC RevEng. right results, rejects polys faster
+ * 2010-12-24: completed, first tests (unsuccessful)
+ * 2010-12-21: completed modulate(), partial sketch of reveng()
+ * 2010-12-19: started reveng
+ */
+
+/* reveng() can in theory be modified to search for polynomials shorter
+ * than the full width as well, but this imposes a heavy time burden on
+ * the full width search, which is the primary use case, as well as
+ * complicating the search range function introduced in version 1.1.0.
+ * It is more effective to search for each shorter width directly.
+ */
+
+#include <stdlib.h>
+
+#define FILE void
+#include "reveng.h"
+
+static poly_t *modpol(const poly_t init, int rflags, int args, const poly_t *argpolys);
+static void engini(int *resc, model_t **result, const poly_t divisor, int flags, int args, const poly_t *argpolys);
+static void calout(int *resc, model_t **result, const poly_t divisor, const poly_t init, int flags, int args, const poly_t *argpolys);
+static void calini(int *resc, model_t **result, const poly_t divisor, int flags, const poly_t xorout, int args, const poly_t *argpolys);
+static void chkres(int *resc, model_t **result, const poly_t divisor, const poly_t init, int flags, const poly_t xorout, int args, const poly_t *argpolys);
+
+static const poly_t pzero = PZERO;
+
+model_t *
+reveng(const model_t *guess, const poly_t qpoly, int rflags, int args, const poly_t *argpolys) {
+       /* Complete the parameters of a model by calculation or brute search. */
+       poly_t *pworks, *wptr, rem, gpoly;
+       model_t *result = NULL, *rptr;
+       int resc = 0;
+       unsigned long spin = 0, seq = 0;
+
+       if(~rflags & R_HAVEP) {
+               /* The poly is not known.
+                * Produce a list of differences between the arguments.
+                */
+               pworks = modpol(guess->init, rflags, args, argpolys);
+               if(!pworks || !plen(*pworks)) {
+                       free(pworks);
+                       goto requit;
+               }
+               /* Initialise the guessed poly to the starting value. */
+               gpoly = pclone(guess->spoly);
+               /* Clear the least significant term, to be set in the
+                * loop. qpoly does not need fixing as it is only
+                * compared with odd polys.
+                */
+               if(plen(gpoly))
+                       pshift(&gpoly, gpoly, 0UL, 0UL, plen(gpoly) - 1UL, 1UL);
+
+               while(piter(&gpoly) && (~rflags & R_HAVEQ || pcmp(&gpoly, &qpoly) < 0)) {
+                       /* For each possible poly of this size, try
+                        * dividing all the differences in the list.
+                        */
+                       if(!(spin++ & R_SPMASK)) {
+                               uprog(gpoly, guess->flags, seq++);
+                       }
+                       for(wptr = pworks; plen(*wptr); ++wptr) {
+                               /* straight divide message by poly, don't multiply by x^n */
+                               rem = pcrc(*wptr, gpoly, pzero, pzero, 0);
+                               if(ptst(rem)) {
+                                       pfree(&rem);
+                                       break;
+                               } else
+                                       pfree(&rem);
+                       }
+                       /* If gpoly divides all the differences, it is a
+                        * candidate.  Search for an Init value for this
+                        * poly or if Init is known, log the result.
+                        */
+                       if(!plen(*wptr)) {
+                               /* gpoly is a candidate poly */
+                               if(rflags & R_HAVEI && rflags & R_HAVEX)
+                                       chkres(&resc, &result, gpoly, guess->init, guess->flags, guess->xorout, args, argpolys);
+                               else if(rflags & R_HAVEI)
+                                       calout(&resc, &result, gpoly, guess->init, guess->flags, args, argpolys);
+                               else if(rflags & R_HAVEX)
+                                       calini(&resc, &result, gpoly, guess->flags, guess->xorout, args, argpolys);
+                               else
+                                       engini(&resc, &result, gpoly, guess->flags, args, argpolys);
+                       }
+                       if(!piter(&gpoly))
+                               break;
+               }
+               /* Finished with gpoly and the differences list, free them.
+                */
+               pfree(&gpoly);
+               for(wptr = pworks; plen(*wptr); ++wptr)
+                       pfree(wptr);
+               free(pworks);
+       }
+       else if(rflags & R_HAVEI && rflags & R_HAVEX)
+               /* All parameters are known!  Submit the result if we get here */
+               chkres(&resc, &result, guess->spoly, guess->init, guess->flags, guess->xorout, args, argpolys);
+       else if(rflags & R_HAVEI)
+               /* Poly and Init are known, calculate XorOut */
+               calout(&resc, &result, guess->spoly, guess->init, guess->flags, args, argpolys);
+       else if(rflags & R_HAVEX)
+               /* Poly and XorOut are known, calculate Init */
+               calini(&resc, &result, guess->spoly, guess->flags, guess->xorout, args, argpolys);
+       else
+               /* Poly is known but not Init; search for Init. */
+               engini(&resc, &result, guess->spoly, guess->flags, args, argpolys);
+
+requit:
+       if(!(result = realloc(result, ++resc * sizeof(model_t))))
+               uerror("cannot reallocate result array");
+       rptr = result + resc - 1;
+       rptr->spoly  = pzero;
+       rptr->init   = pzero;
+       rptr->flags  = 0;
+       rptr->xorout = pzero;
+       rptr->check  = pzero;
+       rptr->name   = NULL;
+
+       return(result);
+}
+
+static poly_t *
+modpol(const poly_t init, int rflags, int args, const poly_t *argpolys) {
+       /* Produce, in ascending length order, a list of differences
+        * between the arguments in the list by summing pairs of arguments.
+        * If R_HAVEI is not set in rflags, only pairs of equal length are
+        * summed.
+        * Otherwise, sums of right-aligned pairs are also returned, with
+        * the supplied init poly added to the leftmost terms of each
+        * poly of the pair.
+        */
+       poly_t work, swap, *result, *rptr, *iptr;
+       const poly_t *aptr, *bptr, *eptr = argpolys + args;
+       unsigned long alen, blen;
+
+       if(args < 2) return(NULL);
+
+       if(!(result = malloc(((((args - 1) * args) >> 1) + 1) * sizeof(poly_t))))
+               uerror("cannot allocate memory for codeword table");
+
+       rptr = result;
+
+       for(aptr = argpolys; aptr < eptr; ++aptr) {
+               alen = plen(*aptr);
+               for(bptr = aptr + 1; bptr < eptr; ++bptr) {
+                       blen = plen(*bptr);
+                       if(alen == blen) {
+                               work = pclone(*aptr);
+                               psum(&work, *bptr, 0UL);
+                       } else if(rflags & R_HAVEI && alen < blen) {
+                               work = pclone(*bptr);
+                               psum(&work, *aptr, blen - alen);
+                               psum(&work, init, 0UL);
+                               psum(&work, init, blen - alen);
+                       } else if(rflags & R_HAVEI /* && alen > blen */) {
+                               work = pclone(*aptr);
+                               psum(&work, *bptr, alen - blen);
+                               psum(&work, init, 0UL);
+                               psum(&work, init, alen - blen);
+                       } else
+                               work = pzero;
+
+                       if(plen(work))
+                               pnorm(&work);
+                       if((blen = plen(work))) {
+                               /* insert work into result[] in ascending order of length */
+                               for(iptr = result; iptr < rptr; ++iptr) {
+                                       if(plen(work) < plen(*iptr)) {
+                                               swap = *iptr;
+                                               *iptr = work;
+                                               work = swap;
+                                       }
+                                       else if(plen(*iptr) == blen && !pcmp(&work, iptr)) {
+                                               pfree(&work);
+                                               work = *--rptr;
+                                               break;
+                                       }
+                               }
+                               *rptr++ = work;
+                       }
+               }
+       }
+       *rptr = pzero;
+       return(result);
+}
+
+static void
+engini(int *resc, model_t **result, const poly_t divisor, int flags, int args, const poly_t *argpolys) {
+       /* Search for init values implied by the arguments.
+        * Method from: Ewing, Gregory C. (March 2010).
+        * "Reverse-Engineering a CRC Algorithm". Christchurch:
+        * University of Canterbury.
+        * <http://www.cosc.canterbury.ac.nz/greg.ewing/essays/
+        * CRC-Reverse-Engineering.html>
+        */
+       poly_t apoly = PZERO, bpoly, pone = PZERO, *mat, *jptr;
+       const poly_t *aptr, *bptr, *iptr;
+       unsigned long alen, blen, dlen, ilen, i, j;
+       int cy;
+
+       dlen = plen(divisor);
+
+       /* Allocate the CRC matrix */
+       if(!(mat = (poly_t *) malloc((dlen << 1) * sizeof(poly_t))))
+               uerror("cannot allocate memory for CRC matrix");
+
+       /* Find arguments of the two shortest lengths */
+       alen = blen = plen(*(aptr = bptr = iptr = argpolys));
+       for(++iptr; iptr < argpolys + args; ++iptr) {
+               ilen = plen(*iptr);
+               if(ilen < alen) {
+                       bptr = aptr; blen = alen;
+                       aptr = iptr; alen = ilen;
+               } else if(ilen > alen && (aptr == bptr || ilen < blen)) {
+                       bptr = iptr; blen = ilen;
+               }
+       }
+       if(aptr == bptr) {
+               /* if no arguments are suitable, calculate Init with an
+                * assumed XorOut of 0.  Create a padded XorOut
+                */
+               palloc(&apoly, dlen);
+               calini(resc, result, divisor, flags, apoly, args, argpolys);
+               pfree(&apoly);
+               return;
+       }
+
+       /* Find the potential contribution of the bottom bit of Init */
+       palloc(&pone, 1UL);
+       piter(&pone);
+       if(blen < (dlen << 1)) {
+               palloc(&apoly, dlen); /* >= 1 */
+               psum(&apoly, pone, (dlen << 1) - 1UL - blen); /* >= 0 */
+               psum(&apoly, pone, (dlen << 1) - 1UL - alen); /* >= 1 */
+       } else {
+               palloc(&apoly, blen - dlen + 1UL); /* > dlen */
+               psum(&apoly, pone, 0UL);
+               psum(&apoly, pone, blen - alen); /* >= 1 */
+       }
+       if(plen(apoly) > dlen) {
+               mat[dlen] = pcrc(apoly, divisor, pzero, pzero, 0);
+               pfree(&apoly);
+       } else {
+               mat[dlen] = apoly;
+       }
+
+       /* Find the actual contribution of Init */
+       apoly = pcrc(*aptr, divisor, pzero, pzero, 0);
+       bpoly = pcrc(*bptr, divisor, pzero, apoly, 0);
+
+       /* Populate the matrix */
+       palloc(&apoly, 1UL);
+       for(jptr=mat; jptr<mat+dlen; ++jptr)
+               *jptr = pzero;
+       for(iptr = jptr++; jptr < mat + (dlen << 1); iptr = jptr++)
+               *jptr = pcrc(apoly, divisor, *iptr, pzero, P_MULXN);
+       pfree(&apoly);
+
+       /* Transpose the matrix, augment with the Init contribution
+        * and convert to row echelon form
+        */
+       for(i=0UL; i<dlen; ++i) {
+               apoly = pzero;
+               iptr = mat + (dlen << 1);
+               for(j=0UL; j<dlen; ++j)
+                       ppaste(&apoly, *--iptr, i, j, j + 1UL, dlen + 1UL);
+               if(ptst(apoly))
+                       ppaste(&apoly, bpoly, i, dlen, dlen + 1UL, dlen + 1UL);
+               j = pfirst(apoly);
+               while(j < dlen && !pident(mat[j], pzero)) {
+                       psum(&apoly, mat[j], 0UL); /* pfirst(apoly) > j */
+                       j = pfirst(apoly);
+               }
+               if(j < dlen)
+                       mat[j] = apoly; /* pident(mat[j], pzero) || pfirst(mat[j]) == j */
+               else
+                       pfree(&apoly);
+       }
+       palloc(&bpoly, dlen + 1UL);
+       psum(&bpoly, pone, dlen);
+
+       /* Iterate through all solutions */
+       do {
+               /* Solve the matrix by Gaussian elimination.
+                * The parity of the result, masked by each row, should be even.
+                */
+               cy = 1;
+               apoly = pclone(bpoly);
+               jptr = mat + dlen;
+               for(i=0UL; i<dlen; ++i) {
+                       /* Compute next bit of Init */
+                       if(pmpar(apoly, *--jptr))
+                               psum(&apoly, pone, dlen - 1UL - i);
+                       /* Toggle each zero row with carry, for next iteration */
+                       if(cy) {
+                              if(pident(*jptr, pzero)) {
+                                      /* 0 to 1, no carry */
+                                      *jptr = bpoly;
+                                      cy = 0;
+                              } else if(pident(*jptr, bpoly)) {
+                                      /* 1 to 0, carry forward */
+                                      *jptr = pzero;
+                              }
+                       }
+               }
+
+               /* Trim the augment mask bit */
+               praloc(&apoly, dlen);
+
+               /* Test the Init value and add to results if correct */
+               calout(resc, result, divisor, apoly, flags, args, argpolys);
+               pfree(&apoly);
+       } while(!cy);
+       pfree(&pone);
+       pfree(&bpoly);
+
+       /* Free the matrix. */
+       for(jptr=mat; jptr < mat + (dlen << 1); ++jptr)
+               pfree(jptr);
+       free(mat);
+}
+
+static void
+calout(int *resc, model_t **result, const poly_t divisor, const poly_t init, int flags, int args, const poly_t *argpolys) {
+       /* Calculate Xorout, check it against all the arguments and
+        * add to results if consistent.
+        */
+       poly_t xorout;
+       const poly_t *aptr, *iptr;
+       unsigned long alen, ilen;
+
+       if(args < 1) return;
+
+       /* find argument of the shortest length */
+       alen = plen(*(aptr = iptr = argpolys));
+       for(++iptr; iptr < argpolys + args; ++iptr) {
+               ilen = plen(*iptr);
+               if(ilen < alen) {
+                       aptr = iptr; alen = ilen;
+               }
+       }
+
+       xorout = pcrc(*aptr, divisor, init, pzero, 0);
+       /* On little-endian algorithms, the calculations yield
+        * the reverse of the actual xorout: in the Williams
+        * model, the refout stage intervenes between init and
+        * xorout.
+        */
+       if(flags & P_REFOUT)
+               prev(&xorout);
+
+       /* Submit the model to the results table.
+        * Could skip the shortest argument but we wish to check our
+        * calculation.
+        */
+       chkres(resc, result, divisor, init, flags, xorout, args, argpolys);
+       pfree(&xorout);
+}
+
+static void
+calini(int *resc, model_t **result, const poly_t divisor, int flags, const poly_t xorout, int args, const poly_t *argpolys) {
+       /* Calculate Init, check it against all the arguments and add to
+        * results if consistent.
+        */
+       poly_t rcpdiv, rxor, arg, init;
+       const poly_t *aptr, *iptr;
+       unsigned long alen, ilen;
+
+       if(args < 1) return;
+
+       /* find argument of the shortest length */
+       alen = plen(*(aptr = iptr = argpolys));
+       for(++iptr; iptr < argpolys + args; ++iptr) {
+               ilen = plen(*iptr);
+               if(ilen < alen) {
+                       aptr = iptr; alen = ilen;
+               }
+       }
+
+       rcpdiv = pclone(divisor);
+       prcp(&rcpdiv);
+       /* If the algorithm is reflected, an ordinary CRC requires the
+        * model's XorOut to be reversed, as XorOut follows the RefOut
+        * stage.  To reverse the CRC calculation we need rxor to be the
+        * mirror image of the forward XorOut.
+        */
+       rxor = pclone(xorout);
+       if(~flags & P_REFOUT)
+               prev(&rxor);
+       arg = pclone(*aptr);
+       prev(&arg);
+
+       init = pcrc(arg, rcpdiv, rxor, pzero, 0);
+       pfree(&arg);
+       pfree(&rxor);
+       pfree(&rcpdiv);
+       prev(&init);
+
+       /* Submit the model to the results table.
+        * Could skip the shortest argument but we wish to check our
+        * calculation.
+        */
+       chkres(resc, result, divisor, init, flags, xorout, args, argpolys);
+       pfree(&init);
+}
+
+static void
+chkres(int *resc, model_t **result, const poly_t divisor, const poly_t init, int flags, const poly_t xorout, int args, const poly_t *argpolys) {
+       /* Checks a model against the argument list, and adds to the
+        * external results table if consistent.
+        * Extends the result array and update the external pointer if
+        * necessary.
+        */
+       model_t *rptr;
+       poly_t xor, crc;
+       const poly_t *aptr = argpolys, *const eptr = argpolys + args;
+
+       /* If the algorithm is reflected, an ordinary CRC requires the
+        * model's XorOut to be reversed, as XorOut follows the RefOut
+        * stage.
+        */
+       xor = pclone(xorout);
+       if(flags & P_REFOUT)
+               prev(&xor);
+
+       for(; aptr < eptr; ++aptr) {
+               crc = pcrc(*aptr, divisor, init, xor, 0);
+               if(ptst(crc)) {
+                       pfree(&crc);
+                       break;
+               } else {
+                       pfree(&crc);
+               }
+       }
+       pfree(&xor);
+       if(aptr != eptr) return;
+
+       if(!(*result = realloc(*result, ++*resc * sizeof(model_t))))
+               uerror("cannot reallocate result array");
+
+       rptr = *result + *resc - 1;
+       rptr->spoly  = pclone(divisor);
+       rptr->init   = pclone(init);
+       rptr->flags  = flags;
+       rptr->xorout = pclone(xorout);
+       rptr->name   = NULL;
+
+       /* compute check value for this model */
+       mcheck(rptr);
+
+       /* callback to notify new model */
+       ufound(rptr);
+}
Impressum, Datenschutz