wangzhibo
4 天以前 ae6f40460dcd56af6c5f60ba52c883854c3bac55
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
package org.bouncycastle.shaded.crypto.modes;
 
import org.bouncycastle.shaded.crypto.BlockCipher;
import org.bouncycastle.shaded.crypto.CipherParameters;
import org.bouncycastle.shaded.crypto.DataLengthException;
import org.bouncycastle.shaded.crypto.OutputLengthException;
import org.bouncycastle.shaded.crypto.StreamBlockCipher;
import org.bouncycastle.shaded.crypto.params.ParametersWithIV;
import org.bouncycastle.shaded.util.Arrays;
import org.bouncycastle.shaded.util.Pack;
 
/**
 * Implements the Segmented Integer Counter (SIC) mode on top of a simple
 * block cipher. This mode is also known as CTR mode.
 */
public class SICBlockCipher
    extends StreamBlockCipher
    implements CTRModeCipher
{
    private final BlockCipher     cipher;
    private final int             blockSize;
 
    private byte[]          IV;
    private byte[]          counter;
    private byte[]          counterOut;
    private int             byteCount;
 
    /**
     * Return a new SIC/CTR mode cipher based on the passed in base cipher
     *
     * @param cipher the base cipher for the SIC/CTR mode.
     */
    public static CTRModeCipher newInstance(BlockCipher cipher)
    {
        return new SICBlockCipher(cipher);
    }
 
    /**
     * Basic constructor.
     *
     * @param c the block cipher to be used.
     * @deprecated use newInstance() method.
     */
    public SICBlockCipher(BlockCipher c)
    {
        super(c);
 
        this.cipher = c;
        this.blockSize = cipher.getBlockSize();
        this.IV = new byte[blockSize];
        this.counter = new byte[blockSize];
        this.counterOut = new byte[blockSize];
        this.byteCount = 0;
    }
 
    public void init(
        boolean             forEncryption, //ignored by this CTR mode
        CipherParameters    params)
        throws IllegalArgumentException
    {
        if (params instanceof ParametersWithIV)
        {
            ParametersWithIV ivParam = (ParametersWithIV)params;
            this.IV = Arrays.clone(ivParam.getIV());
 
            if (blockSize < IV.length)
            {
                throw new IllegalArgumentException("CTR/SIC mode requires IV no greater than: " + blockSize + " bytes.");
            }
 
            int maxCounterSize = (8 > blockSize / 2) ? blockSize / 2 : 8;
 
            if (blockSize - IV.length > maxCounterSize)
            {
                throw new IllegalArgumentException("CTR/SIC mode requires IV of at least: " + (blockSize - maxCounterSize) + " bytes.");
            }
 
            // if null it's an IV changed only.
            if (ivParam.getParameters() != null)
            {
                cipher.init(true, ivParam.getParameters());
            }
 
            reset();
        }
        else
        {
            throw new IllegalArgumentException("CTR/SIC mode requires ParametersWithIV");
        }
    }
 
    public String getAlgorithmName()
    {
        return cipher.getAlgorithmName() + "/SIC";
    }
 
    public int getBlockSize()
    {
        return cipher.getBlockSize();
    }
 
    public int processBlock(byte[] in, int inOff, byte[] out, int outOff)
          throws DataLengthException, IllegalStateException
    {
        if (byteCount != 0)
        {
            processBytes(in, inOff, blockSize, out, outOff);
            return blockSize;
        }
 
        if (inOff + blockSize > in.length)
        {
            throw new DataLengthException("input buffer too small");
        }
        if (outOff + blockSize > out.length)
        {
            throw new OutputLengthException("output buffer too short");
        }
 
        cipher.processBlock(counter, 0, counterOut, 0);
        for (int i = 0; i < blockSize; ++i)
        {
            out[outOff + i] = (byte)(in[inOff + i] ^ counterOut[i]);
        }
        incrementCounter();
        return blockSize;
    }
 
    public int processBytes(byte[] in, int inOff, int len, byte[] out, int outOff)
        throws DataLengthException
    {
        if (inOff + len > in.length)
        {
            throw new DataLengthException("input buffer too small");
        }
        if (outOff + len > out.length)
        {
            throw new OutputLengthException("output buffer too short");
        }
 
        for (int i = 0; i < len; ++i)
        {
            byte next;
 
            if (byteCount == 0)
            {
                checkLastIncrement();
 
                cipher.processBlock(counter, 0, counterOut, 0);
                next = (byte)(in[inOff + i] ^ counterOut[byteCount++]);
            }
            else
            {
                next = (byte)(in[inOff + i] ^ counterOut[byteCount++]);
                if (byteCount == counter.length)
                {
                    byteCount = 0;
                    incrementCounter();
                }
            }
            out[outOff + i] = next;
        }
 
        return len;
    }
 
    protected byte calculateByte(byte in)
          throws DataLengthException, IllegalStateException
    {
        if (byteCount == 0)
        {
            checkLastIncrement();
 
            cipher.processBlock(counter, 0, counterOut, 0);
 
            return (byte)(counterOut[byteCount++] ^ in);
        }
 
        byte rv = (byte)(counterOut[byteCount++] ^ in);
 
        if (byteCount == counter.length)
        {
            byteCount = 0;
            incrementCounter();
        }
 
        return rv;
    }
 
    private void checkCounter()
    {
        // if the IV is the same as the blocksize we assume the user knows what they are doing
        if (IV.length < blockSize)
        {
            for (int i = IV.length - 1; i >= 0; i--)
            {
                if (counter[i] != IV[i])
                {
                    throw new IllegalStateException("Counter in CTR/SIC mode out of range.");
                }
            }
        }
    }
 
    private void checkLastIncrement()
    {
        // if the IV is the same as the blocksize we assume the user knows what they are doing
        if (IV.length < blockSize)
        {
            if (counter[IV.length - 1] != IV[IV.length - 1])
            {
                throw new IllegalStateException("Counter in CTR/SIC mode out of range.");
            }
        }
    }
 
    private void incrementCounter()
    {
        int i = counter.length;
        while (--i >= 0)
        {
            if (++counter[i] != 0)
            {
                break;
            }
        }
    }
 
    private void incrementCounterAt(int pos)
    {
        int i = counter.length - pos;
        while (--i >= 0)
        {
            if (++counter[i] != 0)
            {
                break;
            }
        }
    }
 
    private void incrementCounter(int offSet)
    {
        byte old = counter[counter.length - 1];
 
        counter[counter.length - 1] += offSet;
 
        if (old != 0 && counter[counter.length - 1] < old)
        {
            incrementCounterAt(1);
        }
    }
 
    private void decrementCounterAt(int pos)
    {
        int i = counter.length - pos;
        while (--i >= 0)
        {
            if (--counter[i] != -1)
            {
                return;
            }
        }
    }
 
    private void adjustCounter(long n)
    {
        if (n >= 0)
        {
            long numBlocks = (n + byteCount) / blockSize;
 
            long rem = numBlocks;
            if (rem > 255)
            {
                for (int i = 5; i >= 1; i--)
                {
                    long diff = 1L << (8 * i);
                    while (rem >= diff)
                    {
                        incrementCounterAt(i);
                        rem -= diff;
                    }
                }
            }
 
            incrementCounter((int)rem);
 
            byteCount = (int)((n + byteCount) - (blockSize * numBlocks));
        }
        else
        {
            long numBlocks = (-n - byteCount) / blockSize;
 
            long rem = numBlocks;
            if (rem > 255)
            {
                for (int i = 5; i >= 1; i--)
                {
                    long diff = 1L << (8 * i);
                    while (rem > diff)
                    {
                        decrementCounterAt(i);
                        rem -= diff;
                    }
                }
            }
 
            for (long i = 0; i != rem; i++)
            {
                decrementCounterAt(0);
            }
 
            int gap = (int)(byteCount + n + (blockSize * numBlocks));
 
            if (gap >= 0)
            {
                byteCount = 0;
            }
            else
            {
                decrementCounterAt(0);
                byteCount =  blockSize + gap;
            }
        }
    }
 
    public void reset()
    {
        Arrays.fill(counter, (byte)0);
        System.arraycopy(IV, 0, counter, 0, IV.length);
        cipher.reset();
        this.byteCount = 0;
    }
 
    public long skip(long numberOfBytes)
    {
        adjustCounter(numberOfBytes);
 
        checkCounter();
 
        cipher.processBlock(counter, 0, counterOut, 0);
 
        return numberOfBytes;
    }
 
    public long seekTo(long position)
    {
        reset();
 
        return skip(position);
    }
 
    public long getPosition()
    {
        byte[] res = new byte[counter.length];
 
        System.arraycopy(counter, 0, res, 0, res.length);
 
        for (int i = res.length - 1; i >= 1; i--)
        {
            int v;
            if (i < IV.length)
            {
                v = (res[i] & 0xff) - (IV[i] & 0xff);
            }
            else
            {
                v = (res[i] & 0xff);
            }
 
            if (v < 0)
            {
               res[i - 1]--;
               v += 256;
            }
 
            res[i] = (byte)v;
        }
 
        return Pack.bigEndianToLong(res, res.length - 8) * blockSize + byteCount;
    }
}