]> git.zerfleddert.de Git - proxmark3-svn/blobdiff - client/loclass/cipher.c
Unstable branch: ported iclass research from Pentura_Prox's previous proxmark implent...
[proxmark3-svn] / client / loclass / cipher.c
diff --git a/client/loclass/cipher.c b/client/loclass/cipher.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..aad77a2
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,261 @@
+/*****************************************************************************
+ * This file is part of iClassCipher. It is a reconstructon of the cipher engine
+ * used in iClass, and RFID techology.
+ *
+ * The implementation is based on the work performed by
+ * Flavio D. Garcia, Gerhard de Koning Gans, Roel Verdult and
+ * Milosch Meriac in the paper "Dismantling IClass".
+ *
+ * Copyright (C) 2014 Martin Holst Swende
+ *
+ * This is free software: you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
+ * by the Free Software Foundation.
+ *
+ * This file 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 IClassCipher.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ ****************************************************************************/
+
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <stdbool.h>
+#include <stdint.h>
+#include "loclass/cipher.h"
+#include "loclass/cipherutils.h"
+#include "loclass/ikeys.h"
+
+uint8_t keytable[] = { 0,0,0,0,0,0,0,0};
+
+/**
+*      Definition 2. The feedback function for the top register T : F 16/2 → F 2
+*      is defined as
+*      T (x 0 x 1 . . . . . . x 15 ) = x 0 ⊕ x 1 ⊕ x 5 ⊕ x 7 ⊕ x 10 ⊕ x 11 ⊕ x 14 ⊕ x 15 .
+**/
+bool T(State state)
+{
+       bool x0 = state.t & 0x8000;
+       bool x1 = state.t & 0x4000;
+       bool x5 = state.t & 0x0400;
+       bool x7 = state.t & 0x0100;
+       bool x10 = state.t & 0x0020;
+       bool x11 = state.t & 0x0010;
+       bool x14 = state.t & 0x0002;
+       bool x15 = state.t & 0x0001;
+       return x0 ^ x1 ^ x5 ^ x7 ^ x10 ^ x11 ^ x14 ^ x15;
+}
+/**
+*      Similarly, the feedback function for the bottom register B : F 8/2 → F 2 is defined as
+*      B(x 0 x 1 . . . x 7 ) = x 1 ⊕ x 2 ⊕ x 3 ⊕ x 7 .
+**/
+bool B(State state)
+{
+       bool x1 = state.b & 0x40;
+       bool x2 = state.b & 0x20;
+       bool x3 = state.b & 0x10;
+       bool x7 = state.b & 0x01;
+
+       return x1 ^ x2 ^ x3 ^ x7;
+
+}
+
+
+/**
+*      Definition 3 (Selection function). The selection function select : F 2 × F 2 ×
+*      F 8/2 → F 3/2 is defined as select(x, y, r) = z 0 z 1 z 2 where
+*      z 0 = (r 0 ∧ r 2 ) ⊕ (r 1 ∧ r 3 ) ⊕ (r 2 ∨ r 4 )
+*      z 1 = (r 0 ∨ r 2 ) ⊕ (r 5 ∨ r 7 ) ⊕ r 1 ⊕ r 6 ⊕ x ⊕ y
+*      z 2 = (r 3 ∧ r 5 ) ⊕ (r 4 ∧ r 6 ) ⊕ r 7 ⊕ x
+**/
+uint8_t _select(bool x, bool y, uint8_t r)
+{
+       bool r0 = r >> 7 & 0x1;
+       bool r1 = r >> 6 & 0x1;
+       bool r2 = r >> 5 & 0x1;
+       bool r3 = r >> 4 & 0x1;
+       bool r4 = r >> 3 & 0x1;
+       bool r5 = r >> 2 & 0x1;
+       bool r6 = r >> 1 & 0x1;
+       bool r7 = r & 0x1;
+
+       bool z0 = (r0 & r2) ^ (r1 & ~r3) ^ (r2 | r4);
+       bool z1 = (r0 | r2) ^ ( r5 | r7) ^ r1 ^ r6 ^ x ^ y;
+       bool z2 = (r3 & ~r5) ^ (r4 & r6 ) ^ r7 ^ x;
+
+       // The three bitz z0.. z1 are packed into a uint8_t:
+       // 00000ZZZ
+       //Return value is a uint8_t
+       uint8_t retval = 0;
+       retval |= (z0 << 2) & 4;
+       retval |= (z1 << 1) & 2;
+       retval |= z2 & 1;
+
+       // Return value 0 <= retval <= 7
+       return retval;
+}
+
+/**
+*      Definition 4 (Successor state). Let s = l, r, t, b be a cipher state, k ∈ (F 82 ) 8
+*      be a key and y ∈ F 2 be the input bit. Then, the successor cipher state s ′ =
+*      l ′ , r ′ , t ′ , b ′ is defined as
+*      t ′ := (T (t) ⊕ r 0 ⊕ r 4 )t 0 . . . t 14 l ′ := (k [select(T (t),y,r)] ⊕ b ′ ) ⊞ l ⊞ r
+*      b ′ := (B(b) ⊕ r 7 )b 0 . . . b 6 r ′ := (k [select(T (t),y,r)] ⊕ b ′ ) ⊞ l
+*
+* @param s - state
+* @param k - array containing 8 bytes
+**/
+State successor(uint8_t* k, State s, bool y)
+{
+       bool r0 = s.r >> 7 & 0x1;
+       bool r4 = s.r >> 3 & 0x1;
+       bool r7 = s.r & 0x1;
+
+       State successor = {0,0,0,0};
+
+       successor.t = s.t >> 1;
+       successor.t |= (T(s) ^ r0 ^ r4) << 15;
+
+       successor.b = s.b >> 1;
+       successor.b |= (B(s) ^ r7) << 7;
+
+       bool Tt = T(s);
+
+       successor.l = ((k[_select(Tt,y,s.r)] ^ successor.b) + s.l+s.r ) & 0xFF;
+       successor.r = ((k[_select(Tt,y,s.r)] ^ successor.b) + s.l ) & 0xFF;
+
+       return successor;
+}
+/**
+*      We define the successor function suc which takes a key k ∈ (F 82 ) 8 , a state s and
+*      an input y ∈ F 2 and outputs the successor state s ′ . We overload the function suc
+*      to multiple bit input x ∈ F n 2 which we define as
+* @param k - array containing 8 bytes
+**/
+State suc(uint8_t* k,State s, BitstreamIn *bitstream)
+{
+       if(bitsLeft(bitstream) == 0)
+       {
+               return s;
+       }
+       bool lastbit = tailBit(bitstream);
+       return successor(k,suc(k,s,bitstream), lastbit);
+}
+
+/**
+*      Definition 5 (Output). Define the function output which takes an internal
+*      state s =< l, r, t, b > and returns the bit r 5 . We also define the function output
+*      on multiple bits input which takes a key k, a state s and an input x ∈ F n 2 as
+*      output(k, s, ǫ) = ǫ
+*      output(k, s, x 0 . . . x n ) = output(s) · output(k, s ′ , x 1 . . . x n )
+*      where s ′ = suc(k, s, x 0 ).
+**/
+void output(uint8_t* k,State s, BitstreamIn* in,  BitstreamOut* out)
+{
+       if(bitsLeft(in) == 0)
+       {
+               return;
+       }
+       //printf("bitsleft %d" , bitsLeft(in));
+       //printf(" %0d", s.r >> 2 & 1);
+       pushBit(out,(s.r >> 2) & 1);
+       //Remove first bit
+       uint8_t x0 = headBit(in);
+       State ss = successor(k,s,x0);
+       output(k,ss,in, out);
+}
+
+/**
+* Definition 6 (Initial state). Define the function init which takes as input a
+* key k ∈ (F 82 ) 8 and outputs the initial cipher state s =< l, r, t, b >
+**/
+
+State init(uint8_t* k)
+{
+       State s = {
+       ((k[0] ^ 0x4c) + 0xEC) & 0xFF,// l
+       ((k[0] ^ 0x4c) + 0x21) & 0xFF,// r
+       0x4c, // b
+       0xE012 // t
+       };
+       return s;
+}
+void MAC(uint8_t* k, BitstreamIn input, BitstreamOut out)
+{
+       uint8_t zeroes_32[] = {0,0,0,0};
+       BitstreamIn input_32_zeroes = {zeroes_32,sizeof(zeroes_32)*8,0};
+       State initState = suc(k,init(k),&input);
+       output(k,initState,&input_32_zeroes,&out);
+
+}
+
+
+void printarr(char * name, uint8_t* arr, int len)
+{
+       int i ;
+       printf("uint8_t %s[] = {", name);
+       for(i =0 ;  i< len ; i++)
+       {
+               printf("0x%02x,",*(arr+i));
+       }
+       printf("};\n");
+}
+
+int testMAC()
+{
+
+       //From the "dismantling.IClass" paper:
+       uint8_t cc_nr[] = {0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0,0,0,0};
+       // But actually, that must be reversed, it's "on-the-wire" data
+       reverse_arraybytes(cc_nr,sizeof(cc_nr));
+
+       //From the paper
+       uint8_t div_key[] = {0xE0,0x33,0xCA,0x41,0x9A,0xEE,0x43,0xF9};
+       uint8_t correct_MAC[] = {0x1d,0x49,0xC9,0xDA};
+
+       BitstreamIn bitstream = {cc_nr,sizeof(cc_nr) * 8,0};
+       uint8_t dest []= {0,0,0,0,0,0,0,0};
+       BitstreamOut out = { dest, sizeof(dest)*8, 0 };
+       MAC(div_key,bitstream, out);
+       //The output MAC must also be reversed
+       reverse_arraybytes(dest, sizeof(dest));
+
+       if(false && memcmp(dest, correct_MAC,4) == 0)
+       {
+               printf("MAC calculation OK!\n");
+
+       }else
+       {
+               printf("MAC calculation failed\n");
+               printarr("Calculated_MAC", dest, 4);
+               printarr("Correct_MAC   ", correct_MAC, 4);
+               return 1;
+       }
+       return 0;
+}
+
+int calc_iclass_mac(uint8_t *cc_nr_p, int length, uint8_t *div_key_p, uint8_t *mac)
+{
+    uint8_t *cc_nr;
+    uint8_t div_key[8];
+    cc_nr=(uint8_t*)malloc(length+1);
+    memcpy(cc_nr,cc_nr_p,length);
+    memcpy(div_key,div_key_p,8);
+    
+       reverse_arraybytes(cc_nr,length);
+       BitstreamIn bitstream = {cc_nr,length * 8,0};
+       uint8_t dest []= {0,0,0,0,0,0,0,0};
+       BitstreamOut out = { dest, sizeof(dest)*8, 0 };
+       MAC(div_key,bitstream, out);
+       //The output MAC must also be reversed
+       reverse_arraybytes(dest, sizeof(dest));
+       
+       printf("Calculated_MAC\t%02x%02x%02x%02x\n", dest[0],dest[1],dest[2],dest[3]);
+       memcpy(mac,dest,4);
+       free(cc_nr);
+       return 1;
+}
\ No newline at end of file
Impressum, Datenschutz