lib/libmd/sha256c.c

   1 /*-
   2  * Copyright 2005 Colin Percival
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 #include <sys/cdefs.h>
  28 __FBSDID("$FreeBSD$");
  29
  30 #include <sys/endian.h>
  31 #include <sys/types.h>
  32
  33 #include <string.h>
  34
  35 #include "sha256.h"
  36
  37 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
  38
  39 /* Copy a vector of big-endian uint32_t into a vector of bytes */
  40 #define be32enc_vect(dst, src, len)     \
  41         memcpy((void *)dst, (const void *)src, (size_t)len)
  42
  43 /* Copy a vector of bytes into a vector of big-endian uint32_t */
  44 #define be32dec_vect(dst, src, len)     \
  45         memcpy((void *)dst, (const void *)src, (size_t)len)
  46
  47 #else /* BYTE_ORDER != BIG_ENDIAN */
  48
  49 /*
  50  * Encode a length len/4 vector of (uint32_t) into a length len vector of
  51  * (unsigned char) in big-endian form.  Assumes len is a multiple of 4.
  52  */
  53 static void
  54 be32enc_vect(unsigned char *dst, const uint32_t *src, size_t len)
  55 {
  56         size_t i;
  57
  58         for (i = 0; i < len / 4; i++)
  59                 be32enc(dst + i * 4, src[i]);
  60 }
  61
  62 /*
  63  * Decode a big-endian length len vector of (unsigned char) into a length
  64  * len/4 vector of (uint32_t).  Assumes len is a multiple of 4.
  65  */
  66 static void
  67 be32dec_vect(uint32_t *dst, const unsigned char *src, size_t len)
  68 {
  69         size_t i;
  70
  71         for (i = 0; i < len / 4; i++)
  72                 dst[i] = be32dec(src + i * 4);
  73 }
  74
  75 #endif /* BYTE_ORDER != BIG_ENDIAN */
  76
  77 /* Elementary functions used by SHA256 */
  78 #define Ch(x, y, z)     ((x & (y ^ z)) ^ z)
  79 #define Maj(x, y, z)    ((x & (y | z)) | (y & z))
  80 #define SHR(x, n)       (x >> n)
  81 #define ROTR(x, n)      ((x >> n) | (x << (32 - n)))
  82 #define S0(x)           (ROTR(x, 2) ^ ROTR(x, 13) ^ ROTR(x, 22))
  83 #define S1(x)           (ROTR(x, 6) ^ ROTR(x, 11) ^ ROTR(x, 25))
  84 #define s0(x)           (ROTR(x, 7) ^ ROTR(x, 18) ^ SHR(x, 3))
  85 #define s1(x)           (ROTR(x, 17) ^ ROTR(x, 19) ^ SHR(x, 10))
  86
  87 /* SHA256 round function */
  88 #define RND(a, b, c, d, e, f, g, h, k)                  \
  89         t0 = h + S1(e) + Ch(e, f, g) + k;               \
  90         t1 = S0(a) + Maj(a, b, c);                      \
  91         d += t0;                                        \
  92         h  = t0 + t1;
  93
  94 /* Adjusted round function for rotating state */
  95 #define RNDr(S, W, i, k)                        \
  96         RND(S[(64 - i) % 8], S[(65 - i) % 8],   \
  97             S[(66 - i) % 8], S[(67 - i) % 8],   \
  98             S[(68 - i) % 8], S[(69 - i) % 8],   \
  99             S[(70 - i) % 8], S[(71 - i) % 8],   \
 100             W[i] + k)
 101
 102 /*
 103  * SHA256 block compression function.  The 256-bit state is transformed via
 104  * the 512-bit input block to produce a new state.
 105  */
 106 static void
 107 SHA256_Transform(uint32_t * state, const unsigned char block[64])
 108 {
 109         uint32_t W[64];
 110         uint32_t S[8];
 111         uint32_t t0, t1;
 112         int i;
 113
 114         /* 1. Prepare message schedule W. */
 115         be32dec_vect(W, block, 64);
 116         for (i = 16; i < 64; i++)
 117                 W[i] = s1(W[i - 2]) + W[i - 7] + s0(W[i - 15]) + W[i - 16];
 118
 119         /* 2. Initialize working variables. */
 120         memcpy(S, state, 32);
 121
 122         /* 3. Mix. */
 123         RNDr(S, W, 0, 0x428a2f98);
 124         RNDr(S, W, 1, 0x71374491);
 125         RNDr(S, W, 2, 0xb5c0fbcf);
 126         RNDr(S, W, 3, 0xe9b5dba5);
 127         RNDr(S, W, 4, 0x3956c25b);
 128         RNDr(S, W, 5, 0x59f111f1);
 129         RNDr(S, W, 6, 0x923f82a4);
 130         RNDr(S, W, 7, 0xab1c5ed5);
 131         RNDr(S, W, 8, 0xd807aa98);
 132         RNDr(S, W, 9, 0x12835b01);
 133         RNDr(S, W, 10, 0x243185be);
 134         RNDr(S, W, 11, 0x550c7dc3);
 135         RNDr(S, W, 12, 0x72be5d74);
 136         RNDr(S, W, 13, 0x80deb1fe);
 137         RNDr(S, W, 14, 0x9bdc06a7);
 138         RNDr(S, W, 15, 0xc19bf174);
 139         RNDr(S, W, 16, 0xe49b69c1);
 140         RNDr(S, W, 17, 0xefbe4786);
 141         RNDr(S, W, 18, 0x0fc19dc6);
 142         RNDr(S, W, 19, 0x240ca1cc);
 143         RNDr(S, W, 20, 0x2de92c6f);
 144         RNDr(S, W, 21, 0x4a7484aa);
 145         RNDr(S, W, 22, 0x5cb0a9dc);
 146         RNDr(S, W, 23, 0x76f988da);
 147         RNDr(S, W, 24, 0x983e5152);
 148         RNDr(S, W, 25, 0xa831c66d);
 149         RNDr(S, W, 26, 0xb00327c8);
 150         RNDr(S, W, 27, 0xbf597fc7);
 151         RNDr(S, W, 28, 0xc6e00bf3);
 152         RNDr(S, W, 29, 0xd5a79147);
 153         RNDr(S, W, 30, 0x06ca6351);
 154         RNDr(S, W, 31, 0x14292967);
 155         RNDr(S, W, 32, 0x27b70a85);
 156         RNDr(S, W, 33, 0x2e1b2138);
 157         RNDr(S, W, 34, 0x4d2c6dfc);
 158         RNDr(S, W, 35, 0x53380d13);
 159         RNDr(S, W, 36, 0x650a7354);
 160         RNDr(S, W, 37, 0x766a0abb);
 161         RNDr(S, W, 38, 0x81c2c92e);
 162         RNDr(S, W, 39, 0x92722c85);
 163         RNDr(S, W, 40, 0xa2bfe8a1);
 164         RNDr(S, W, 41, 0xa81a664b);
 165         RNDr(S, W, 42, 0xc24b8b70);
 166         RNDr(S, W, 43, 0xc76c51a3);
 167         RNDr(S, W, 44, 0xd192e819);
 168         RNDr(S, W, 45, 0xd6990624);
 169         RNDr(S, W, 46, 0xf40e3585);
 170         RNDr(S, W, 47, 0x106aa070);
 171         RNDr(S, W, 48, 0x19a4c116);
 172         RNDr(S, W, 49, 0x1e376c08);
 173         RNDr(S, W, 50, 0x2748774c);
 174         RNDr(S, W, 51, 0x34b0bcb5);
 175         RNDr(S, W, 52, 0x391c0cb3);
 176         RNDr(S, W, 53, 0x4ed8aa4a);
 177         RNDr(S, W, 54, 0x5b9cca4f);
 178         RNDr(S, W, 55, 0x682e6ff3);
 179         RNDr(S, W, 56, 0x748f82ee);
 180         RNDr(S, W, 57, 0x78a5636f);
 181         RNDr(S, W, 58, 0x84c87814);
 182         RNDr(S, W, 59, 0x8cc70208);
 183         RNDr(S, W, 60, 0x90befffa);
 184         RNDr(S, W, 61, 0xa4506ceb);
 185         RNDr(S, W, 62, 0xbef9a3f7);
 186         RNDr(S, W, 63, 0xc67178f2);
 187
 188         /* 4. Mix local working variables into global state */
 189         for (i = 0; i < 8; i++)
 190                 state[i] += S[i];
 191 }
 192
 193 static unsigned char PAD[64] = {
 194         0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 195         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 196         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 197         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 198 };
 199
 200 /* Add padding and terminating bit-count. */
 201 static void
 202 SHA256_Pad(SHA256_CTX * ctx)
 203 {
 204         unsigned char len[8];
 205         uint32_t r, plen;
 206
 207         /*
 208          * Convert length to a vector of bytes -- we do this now rather
 209          * than later because the length will change after we pad.
 210          */
 211         be64enc(len, ctx->count);
 212
 213         /* Add 1--64 bytes so that the resulting length is 56 mod 64 */
 214         r = (ctx->count >> 3) & 0x3f;
 215         plen = (r < 56) ? (56 - r) : (120 - r);
 216         SHA256_Update(ctx, PAD, (size_t)plen);
 217
 218         /* Add the terminating bit-count */
 219         SHA256_Update(ctx, len, 8);
 220 }
 221
 222 /* SHA-256 initialization.  Begins a SHA-256 operation. */
 223 void
 224 SHA256_Init(SHA256_CTX * ctx)
 225 {
 226
 227         /* Zero bits processed so far */
 228         ctx->count = 0;
 229
 230         /* Magic initialization constants */
 231         ctx->state[0] = 0x6A09E667;
 232         ctx->state[1] = 0xBB67AE85;
 233         ctx->state[2] = 0x3C6EF372;
 234         ctx->state[3] = 0xA54FF53A;
 235         ctx->state[4] = 0x510E527F;
 236         ctx->state[5] = 0x9B05688C;
 237         ctx->state[6] = 0x1F83D9AB;
 238         ctx->state[7] = 0x5BE0CD19;
 239 }
 240
 241 /* Add bytes into the hash */
 242 void
 243 SHA256_Update(SHA256_CTX * ctx, const void *in, size_t len)
 244 {
 245         uint64_t bitlen;
 246         uint32_t r;
 247         const unsigned char *src = in;
 248
 249         /* Number of bytes left in the buffer from previous updates */
 250         r = (ctx->count >> 3) & 0x3f;
 251
 252         /* Convert the length into a number of bits */
 253         bitlen = len << 3;
 254
 255         /* Update number of bits */
 256         ctx->count += bitlen;
 257
 258         /* Handle the case where we don't need to perform any transforms */
 259         if (len < 64 - r) {
 260                 memcpy(&ctx->buf[r], src, len);
 261                 return;
 262         }
 263
 264         /* Finish the current block */
 265         memcpy(&ctx->buf[r], src, 64 - r);
 266         SHA256_Transform(ctx->state, ctx->buf);
 267         src += 64 - r;
 268         len -= 64 - r;
 269
 270         /* Perform complete blocks */
 271         while (len >= 64) {
 272                 SHA256_Transform(ctx->state, src);
 273                 src += 64;
 274                 len -= 64;
 275         }
 276
 277         /* Copy left over data into buffer */
 278         memcpy(ctx->buf, src, len);
 279 }
 280
 281 /*
 282  * SHA-256 finalization.  Pads the input data, exports the hash value,
 283  * and clears the context state.
 284  */
 285 void
 286 SHA256_Final(unsigned char digest[32], SHA256_CTX * ctx)
 287 {
 288
 289         /* Add padding */
 290         SHA256_Pad(ctx);
 291
 292         /* Write the hash */
 293         be32enc_vect(digest, ctx->state, 32);
 294
 295         /* Clear the context state */
 296         memset((void *)ctx, 0, sizeof(*ctx));
 297 }