Add ChaCha20 stream cipher

* cipher/Makefile.am: Add 'chacha20.c'.
* cipher/chacha20.c: New.
* cipher/cipher.c (cipher_list): Add ChaCha20.
* configure.ac: Add ChaCha20.
* doc/gcrypt.texi: Add ChaCha20.
* src/cipher.h (_gcry_cipher_spec_chacha20): New.
* src/gcrypt.h.in (GCRY_CIPHER_CHACHA20): Add new algo.
* tests/basic.c (MAX_DATA_LEN): Increase to 128 from 100.
(check_stream_cipher): Add ChaCha20 test-vectors.
(check_ciphers): Add ChaCha20.
--

Patch adds Bernstein's ChaCha20 cipher to libgcrypt. Implementation is based
on public domain implementations.

Signed-off-by: Jussi Kivilinna <jussi.kivilinna@iki.fi>

1 files changed, 328 insertions, 2 deletions

diff --git a/tests/basic.c b/tests/basic.c
index 5c6c51cb..406d82d3 100644
--- a/tests/basic.c
+++ b/tests/basic.c
@@ -195,7 +195,7 @@ show_mac_not_available (int algo)
 
 
 
-#define MAX_DATA_LEN 100
+#define MAX_DATA_LEN 128
 
 void
 progress_handler (void *cb_data, const char *what, int printchar,
@@ -2583,8 +2583,331 @@ check_stream_cipher (void)
           "\x44\xC9\x70\x0A\x0F\x21\x38\xE8\xC1\xA2\x86\xFB\x8C\x1F\xBF\xA0"
         }
       }
-    }
+    },
 #endif /*USE_SALSA20*/
+#ifdef USE_CHACHA20
+    /* From draft-strombergson-chacha-test-vectors-01 */
+    {
+      "ChaCha20 128 bit, TC1",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 16, 8,
+      "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+      "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+      {
+        { 8,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+          "\x89\x67\x09\x52\x60\x83\x64\xfd"
+        },
+        { 112,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+          "\x89\x67\x09\x52\x60\x83\x64\xfd\x00\xb2\xf9\x09\x36\xf0\x31\xc8"
+          "\xe7\x56\xe1\x5d\xba\x04\xb8\x49\x3d\x00\x42\x92\x59\xb2\x0f\x46"
+          "\xcc\x04\xf1\x11\x24\x6b\x6c\x2c\xe0\x66\xbe\x3b\xfb\x32\xd9\xaa"
+          "\x0f\xdd\xfb\xc1\x21\x23\xd4\xb9\xe4\x4f\x34\xdc\xa0\x5a\x10\x3f"
+          "\x6c\xd1\x35\xc2\x87\x8c\x83\x2b\x58\x96\xb1\x34\xf6\x14\x2a\x9d"
+          "\x4d\x8d\x0d\x8f\x10\x26\xd2\x0a\x0a\x81\x51\x2c\xbc\xe6\xe9\x75"
+          "\x8a\x71\x43\xd0\x21\x97\x80\x22\xa3\x84\x14\x1a\x80\xce\xa3\x06"
+        },
+        { 128,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+          "\x89\x67\x09\x52\x60\x83\x64\xfd\x00\xb2\xf9\x09\x36\xf0\x31\xc8"
+          "\xe7\x56\xe1\x5d\xba\x04\xb8\x49\x3d\x00\x42\x92\x59\xb2\x0f\x46"
+          "\xcc\x04\xf1\x11\x24\x6b\x6c\x2c\xe0\x66\xbe\x3b\xfb\x32\xd9\xaa"
+          "\x0f\xdd\xfb\xc1\x21\x23\xd4\xb9\xe4\x4f\x34\xdc\xa0\x5a\x10\x3f"
+          "\x6c\xd1\x35\xc2\x87\x8c\x83\x2b\x58\x96\xb1\x34\xf6\x14\x2a\x9d"
+          "\x4d\x8d\x0d\x8f\x10\x26\xd2\x0a\x0a\x81\x51\x2c\xbc\xe6\xe9\x75"
+          "\x8a\x71\x43\xd0\x21\x97\x80\x22\xa3\x84\x14\x1a\x80\xce\xa3\x06"
+          "\x2f\x41\xf6\x7a\x75\x2e\x66\xad\x34\x11\x98\x4c\x78\x7e\x30\xad"
+        }
+      }
+    },
+    {
+      "ChaCha20 256 bit, TC1",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 32, 8,
+      "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+      "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+      "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+      {
+        { 8,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+          "\x76\xb8\xe0\xad\xa0\xf1\x3d\x90"
+        },
+        { 112,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+          "\x76\xb8\xe0\xad\xa0\xf1\x3d\x90\x40\x5d\x6a\xe5\x53\x86\xbd\x28"
+          "\xbd\xd2\x19\xb8\xa0\x8d\xed\x1a\xa8\x36\xef\xcc\x8b\x77\x0d\xc7"
+          "\xda\x41\x59\x7c\x51\x57\x48\x8d\x77\x24\xe0\x3f\xb8\xd8\x4a\x37"
+          "\x6a\x43\xb8\xf4\x15\x18\xa1\x1c\xc3\x87\xb6\x69\xb2\xee\x65\x86"
+          "\x9f\x07\xe7\xbe\x55\x51\x38\x7a\x98\xba\x97\x7c\x73\x2d\x08\x0d"
+          "\xcb\x0f\x29\xa0\x48\xe3\x65\x69\x12\xc6\x53\x3e\x32\xee\x7a\xed"
+          "\x29\xb7\x21\x76\x9c\xe6\x4e\x43\xd5\x71\x33\xb0\x74\xd8\x39\xd5"
+        },
+        { 128,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+          "\x76\xb8\xe0\xad\xa0\xf1\x3d\x90\x40\x5d\x6a\xe5\x53\x86\xbd\x28"
+          "\xbd\xd2\x19\xb8\xa0\x8d\xed\x1a\xa8\x36\xef\xcc\x8b\x77\x0d\xc7"
+          "\xda\x41\x59\x7c\x51\x57\x48\x8d\x77\x24\xe0\x3f\xb8\xd8\x4a\x37"
+          "\x6a\x43\xb8\xf4\x15\x18\xa1\x1c\xc3\x87\xb6\x69\xb2\xee\x65\x86"
+          "\x9f\x07\xe7\xbe\x55\x51\x38\x7a\x98\xba\x97\x7c\x73\x2d\x08\x0d"
+          "\xcb\x0f\x29\xa0\x48\xe3\x65\x69\x12\xc6\x53\x3e\x32\xee\x7a\xed"
+          "\x29\xb7\x21\x76\x9c\xe6\x4e\x43\xd5\x71\x33\xb0\x74\xd8\x39\xd5"
+          "\x31\xed\x1f\x28\x51\x0a\xfb\x45\xac\xe1\x0a\x1f\x4b\x79\x4d\x6f"
+        }
+      }
+    },
+    {
+      "ChaCha20 256 bit, TC2",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 32, 8,
+      "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+      "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+      "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+      {
+        { 128,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+          "\xc5\xd3\x0a\x7c\xe1\xec\x11\x93\x78\xc8\x4f\x48\x7d\x77\x5a\x85"
+          "\x42\xf1\x3e\xce\x23\x8a\x94\x55\xe8\x22\x9e\x88\x8d\xe8\x5b\xbd"
+          "\x29\xeb\x63\xd0\xa1\x7a\x5b\x99\x9b\x52\xda\x22\xbe\x40\x23\xeb"
+          "\x07\x62\x0a\x54\xf6\xfa\x6a\xd8\x73\x7b\x71\xeb\x04\x64\xda\xc0"
+          "\x10\xf6\x56\xe6\xd1\xfd\x55\x05\x3e\x50\xc4\x87\x5c\x99\x30\xa3"
+          "\x3f\x6d\x02\x63\xbd\x14\xdf\xd6\xab\x8c\x70\x52\x1c\x19\x33\x8b"
+          "\x23\x08\xb9\x5c\xf8\xd0\xbb\x7d\x20\x2d\x21\x02\x78\x0e\xa3\x52"
+          "\x8f\x1c\xb4\x85\x60\xf7\x6b\x20\xf3\x82\xb9\x42\x50\x0f\xce\xac"
+        }
+      }
+    },
+    {
+      "ChaCha20 256 bit, TC3",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 32, 8,
+      "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+      "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+      "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+      {
+        { 128,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
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+        }
+      }
+    },
+    {
+      "ChaCha20 256 bit, TC4",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 32, 8,
+      "\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff"
+      "\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff",
+      "\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff",
+      {
+        { 128,
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+          "\x19\x47\x7d\x24\xd2\x4b\x40\x3a\x12\x24\x1d\x7c\xca\x06\x4f\x79"
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+        }
+      }
+    },
+    {
+      "ChaCha20 256 bit, TC5",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 32, 8,
+      "\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55\x55"
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+        { 128,
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+        }
+      }
+    },
+    {
+      "ChaCha20 256 bit, TC6",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 32, 8,
+      "\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa"
+      "\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa\xaa",
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+      {
+        { 128,
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+        }
+      }
+    },
+    {
+      "ChaCha20 256 bit, TC7",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 32, 8,
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+      {
+        { 128,
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+          "\xea\x48\x0f\xd6\xfb\x53\x2b\xfd\x49\x4b\x21\x51\x01\x50\x57\x42"
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+          "\xfb\xfd\x29\xcf\x7b\xc1\xd2\x79\xed\xdf\x25\xdd\x31\x6b\xb8\x84"
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+          "\xcc\xab\x5e\x27\x51\x67\xb0\x8b\xd6\x86\xf8\xa0\x9d\xf8\x7e\xc3"
+          "\xff\xb3\x53\x61\xb9\x4e\xbf\xa1\x3f\xec\x0e\x48\x89\xd1\x8d\xa5"
+        }
+      }
+    },
+    {
+      "ChaCha20 256 bit, TC8",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 32, 8,
+      "\xc4\x6e\xc1\xb1\x8c\xe8\xa8\x78\x72\x5a\x37\xe7\x80\xdf\xb7\x35"
+      "\x1f\x68\xed\x2e\x19\x4c\x79\xfb\xc6\xae\xbe\xe1\xa6\x67\x97\x5d",
+      "\x1a\xda\x31\xd5\xcf\x68\x82\x21",
+      {
+        { 128,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
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+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
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+          "\x85\x3b\xf9\x10\xb0\x60\xbd\xf1\xf8\x97\xb6\x29\x0f\x01\xd1\x38"
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+        },
+        { 127,
+          "\xf6\x3a\x89\xb7\x5c\x22\x71\xf9\x36\x88\x16\x54\x2b\xa5\x2f\x06"
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+          "\xc2\x5b\x21\x8f\x51\x9a\xf0\xfd\xd4\x06\x36\x2e\x8d\x69\xde\x7f"
+          "\x54\xc6\x04\xa6\xe0\x0f\x35\x3f\x11\x0f\x77\x1b\xdc\xa8\xab\x92"
+          "\xe5\xfb\xc3\x4e\x60\xa1\xd9\xa9\xdb\x17\x34\x5b\x0a\x40\x27\x36"
+          "\x85\x3b\xf9\x10\xb0\x60\xbd\xf1\xf8\x97\xb6\x29\x0f\x01\xd1\x38"
+          "\xae\x2c\x4c\x90\x22\x5b\xa9\xea\x14\xd5\x18\xf5\x59\x29\xde\xa0"
+          "\x98\xca\x7a\x6c\xcf\xe6\x12\x27\x05\x3c\x84\xe4\x9a\x4a\x33",
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+        }
+      }
+    },
+    /* from draft-nir-cfrg-chacha20-poly1305-02 */
+    {
+      "ChaCha20 256 bit, IV96-bit",
+      GCRY_CIPHER_CHACHA20, 32, 12,
+      "\x80\x81\x82\x83\x84\x85\x86\x87\x88\x89\x8a\x8b\x8c\x8d\x8e\x8f"
+      "\x90\x91\x92\x93\x94\x95\x96\x97\x98\x99\x9a\x9b\x9c\x9d\x9e\x9f",
+      "\x07\x00\x00\x00\x40\x41\x42\x43\x44\x45\x46\x47",
+      {
+        { 64,
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
+          "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
+          "\x7b\xac\x2b\x25\x2d\xb4\x47\xaf\x09\xb6\x7a\x55\xa4\xe9\x55\x84"
+          "\x0a\xe1\xd6\x73\x10\x75\xd9\xeb\x2a\x93\x75\x78\x3e\xd5\x53\xff"
+          "\xa2\x7e\xcc\xde\xad\xdb\x4d\xb4\xd1\x17\x9c\xe4\xc9\x0b\x43\xd8"
+          "\xbc\xb7\x94\x8c\x4b\x4b\x7d\x8b\x7d\xf6\x27\x39\x32\xa4\x69\x16"
+        },
+      },
+    },
+#endif /*USE_CHACHA20*/
   };
 
   gcry_cipher_hd_t hde, hdd;
@@ -3649,6 +3972,9 @@ check_ciphers (void)
     GCRY_CIPHER_SALSA20,
     GCRY_CIPHER_SALSA20R12,
 #endif
+#if USE_CHACHA20
+    GCRY_CIPHER_CHACHA20,
+#endif
     0
   };
   int i;