crypto/openssh/umac.c

   1 /* $OpenBSD: umac.c,v 1.8 2013/11/08 00:39:15 djm Exp $ */
   2 /* -----------------------------------------------------------------------
   3  *
   4  * umac.c -- C Implementation UMAC Message Authentication
   5  *
   6  * Version 0.93b of rfc4418.txt -- 2006 July 18
   7  *
   8  * For a full description of UMAC message authentication see the UMAC
   9  * world-wide-web page at http://www.cs.ucdavis.edu/~rogaway/umac
  10  * Please report bugs and suggestions to the UMAC webpage.
  11  *
  12  * Copyright (c) 1999-2006 Ted Krovetz
  13  *
  14  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
  15  * its documentation for any purpose and with or without fee, is hereby
  16  * granted provided that the above copyright notice appears in all copies
  17  * and in supporting documentation, and that the name of the copyright
  18  * holder not be used in advertising or publicity pertaining to
  19  * distribution of the software without specific, written prior permission.
  20  *
  21  * Comments should be directed to Ted Krovetz (tdk@acm.org)
  22  *
  23  * ---------------------------------------------------------------------- */
  24
  25  /* ////////////////////// IMPORTANT NOTES /////////////////////////////////
  26   *
  27   * 1) This version does not work properly on messages larger than 16MB
  28   *
  29   * 2) If you set the switch to use SSE2, then all data must be 16-byte
  30   *    aligned
  31   *
  32   * 3) When calling the function umac(), it is assumed that msg is in
  33   * a writable buffer of length divisible by 32 bytes. The message itself
  34   * does not have to fill the entire buffer, but bytes beyond msg may be
  35   * zeroed.
  36   *
  37   * 4) Three free AES implementations are supported by this implementation of
  38   * UMAC. Paulo Barreto's version is in the public domain and can be found
  39   * at http://www.esat.kuleuven.ac.be/~rijmen/rijndael/ (search for
  40   * "Barreto"). The only two files needed are rijndael-alg-fst.c and
  41   * rijndael-alg-fst.h. Brian Gladman's version is distributed with the GNU
  42   * Public lisence at http://fp.gladman.plus.com/AES/index.htm. It
  43   * includes a fast IA-32 assembly version. The OpenSSL crypo library is
  44   * the third.
  45   *
  46   * 5) With FORCE_C_ONLY flags set to 0, incorrect results are sometimes
  47   * produced under gcc with optimizations set -O3 or higher. Dunno why.
  48   *
  49   /////////////////////////////////////////////////////////////////////// */
  50
  51 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  52 /* --- User Switches ---------------------------------------------------- */
  53 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  54
  55 #ifndef UMAC_OUTPUT_LEN
  56 #define UMAC_OUTPUT_LEN     8  /* Alowable: 4, 8, 12, 16                  */
  57 #endif
  58
  59 #if UMAC_OUTPUT_LEN != 4 && UMAC_OUTPUT_LEN != 8 && \
  60     UMAC_OUTPUT_LEN != 12 && UMAC_OUTPUT_LEN != 16
  61 # error UMAC_OUTPUT_LEN must be defined to 4, 8, 12 or 16
  62 #endif
  63
  64 /* #define FORCE_C_ONLY        1  ANSI C and 64-bit integers req'd        */
  65 /* #define AES_IMPLEMENTAION   1  1 = OpenSSL, 2 = Barreto, 3 = Gladman   */
  66 /* #define SSE2                0  Is SSE2 is available?                   */
  67 /* #define RUN_TESTS           0  Run basic correctness/speed tests       */
  68 /* #define UMAC_AE_SUPPORT     0  Enable auhthenticated encrytion         */
  69
  70 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  71 /* -- Global Includes --------------------------------------------------- */
  72 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  73
  74 #include "includes.h"
  75 #include <sys/types.h>
  76
  77 #include "xmalloc.h"
  78 #include "umac.h"
  79 #include <string.h>
  80 #include <stdlib.h>
  81 #include <stddef.h>
  82
  83 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  84 /* --- Primitive Data Types ---                                           */
  85 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  86
  87 /* The following assumptions may need change on your system */
  88 typedef u_int8_t        UINT8;  /* 1 byte   */
  89 typedef u_int16_t       UINT16; /* 2 byte   */
  90 typedef u_int32_t       UINT32; /* 4 byte   */
  91 typedef u_int64_t       UINT64; /* 8 bytes  */
  92 typedef unsigned int    UWORD;  /* Register */
  93
  94 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  95 /* --- Constants -------------------------------------------------------- */
  96 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  97
  98 #define UMAC_KEY_LEN           16  /* UMAC takes 16 bytes of external key */
  99
 100 /* Message "words" are read from memory in an endian-specific manner.     */
 101 /* For this implementation to behave correctly, __LITTLE_ENDIAN__ must    */
 102 /* be set true if the host computer is little-endian.                     */
 103
 104 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 105 #define __LITTLE_ENDIAN__ 1
 106 #else
 107 #define __LITTLE_ENDIAN__ 0
 108 #endif
 109
 110 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 111 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 112 /* ----- Architecture Specific ------------------------------------------ */
 113 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 114 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 115
 116
 117 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 118 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 119 /* ----- Primitive Routines --------------------------------------------- */
 120 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 121 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 122
 123
 124 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 125 /* --- 32-bit by 32-bit to 64-bit Multiplication ------------------------ */
 126 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 127
 128 #define MUL64(a,b) ((UINT64)((UINT64)(UINT32)(a) * (UINT64)(UINT32)(b)))
 129
 130 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 131 /* --- Endian Conversion --- Forcing assembly on some platforms           */
 132 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 133
 134 #if HAVE_SWAP32
 135 #define LOAD_UINT32_REVERSED(p)         (swap32(*(const UINT32 *)(p)))
 136 #define STORE_UINT32_REVERSED(p,v)      (*(UINT32 *)(p) = swap32(v))
 137 #else /* HAVE_SWAP32 */
 138
 139 static UINT32 LOAD_UINT32_REVERSED(const void *ptr)
 140 {
 141     UINT32 temp = *(const UINT32 *)ptr;
 142     temp = (temp >> 24) | ((temp & 0x00FF0000) >> 8 )
 143          | ((temp & 0x0000FF00) << 8 ) | (temp << 24);
 144     return (UINT32)temp;
 145 }
 146
 147 # if (__LITTLE_ENDIAN__)
 148 static void STORE_UINT32_REVERSED(void *ptr, UINT32 x)
 149 {
 150     UINT32 i = (UINT32)x;
 151     *(UINT32 *)ptr = (i >> 24) | ((i & 0x00FF0000) >> 8 )
 152                    | ((i & 0x0000FF00) << 8 ) | (i << 24);
 153 }
 154 # endif /* __LITTLE_ENDIAN */
 155 #endif /* HAVE_SWAP32 */
 156
 157 /* The following definitions use the above reversal-primitives to do the right
 158  * thing on endian specific load and stores.
 159  */
 160
 161 #if (__LITTLE_ENDIAN__)
 162 #define LOAD_UINT32_LITTLE(ptr)     (*(const UINT32 *)(ptr))
 163 #define STORE_UINT32_BIG(ptr,x)     STORE_UINT32_REVERSED(ptr,x)
 164 #else
 165 #define LOAD_UINT32_LITTLE(ptr)     LOAD_UINT32_REVERSED(ptr)
 166 #define STORE_UINT32_BIG(ptr,x)     (*(UINT32 *)(ptr) = (UINT32)(x))
 167 #endif
 168
 169 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 170 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 171 /* ----- Begin KDF & PDF Section ---------------------------------------- */
 172 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 173 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 174
 175 /* UMAC uses AES with 16 byte block and key lengths */
 176 #define AES_BLOCK_LEN  16
 177
 178 /* OpenSSL's AES */
 179 #include "openbsd-compat/openssl-compat.h"
 180 #ifndef USE_BUILTIN_RIJNDAEL
 181 # include <openssl/aes.h>
 182 #endif
 183 typedef AES_KEY aes_int_key[1];
 184 #define aes_encryption(in,out,int_key)                  \
 185   AES_encrypt((u_char *)(in),(u_char *)(out),(AES_KEY *)int_key)
 186 #define aes_key_setup(key,int_key)                      \
 187   AES_set_encrypt_key((const u_char *)(key),UMAC_KEY_LEN*8,int_key)
 188
 189 /* The user-supplied UMAC key is stretched using AES in a counter
 190  * mode to supply all random bits needed by UMAC. The kdf function takes
 191  * an AES internal key representation 'key' and writes a stream of
 192  * 'nbytes' bytes to the memory pointed at by 'bufp'. Each distinct
 193  * 'ndx' causes a distinct byte stream.
 194  */
 195 static void kdf(void *bufp, aes_int_key key, UINT8 ndx, int nbytes)
 196 {
 197     UINT8 in_buf[AES_BLOCK_LEN] = {0};
 198     UINT8 out_buf[AES_BLOCK_LEN];
 199     UINT8 *dst_buf = (UINT8 *)bufp;
 200     int i;
 201
 202     /* Setup the initial value */
 203     in_buf[AES_BLOCK_LEN-9] = ndx;
 204     in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = i = 1;
 205
 206     while (nbytes >= AES_BLOCK_LEN) {
 207         aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
 208         memcpy(dst_buf,out_buf,AES_BLOCK_LEN);
 209         in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = ++i;
 210         nbytes -= AES_BLOCK_LEN;
 211         dst_buf += AES_BLOCK_LEN;
 212     }
 213     if (nbytes) {
 214         aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
 215         memcpy(dst_buf,out_buf,nbytes);
 216     }
 217 }
 218
 219 /* The final UHASH result is XOR'd with the output of a pseudorandom
 220  * function. Here, we use AES to generate random output and
 221  * xor the appropriate bytes depending on the last bits of nonce.
 222  * This scheme is optimized for sequential, increasing big-endian nonces.
 223  */
 224
 225 typedef struct {
 226     UINT8 cache[AES_BLOCK_LEN];  /* Previous AES output is saved      */
 227     UINT8 nonce[AES_BLOCK_LEN];  /* The AES input making above cache  */
 228     aes_int_key prf_key;         /* Expanded AES key for PDF          */
 229 } pdf_ctx;
 230
 231 static void pdf_init(pdf_ctx *pc, aes_int_key prf_key)
 232 {
 233     UINT8 buf[UMAC_KEY_LEN];
 234
 235     kdf(buf, prf_key, 0, UMAC_KEY_LEN);
 236     aes_key_setup(buf, pc->prf_key);
 237
 238     /* Initialize pdf and cache */
 239     memset(pc->nonce, 0, sizeof(pc->nonce));
 240     aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
 241 }
 242
 243 static void pdf_gen_xor(pdf_ctx *pc, const UINT8 nonce[8], UINT8 buf[8])
 244 {
 245     /* 'ndx' indicates that we'll be using the 0th or 1st eight bytes
 246      * of the AES output. If last time around we returned the ndx-1st
 247      * element, then we may have the result in the cache already.
 248      */
 249
 250 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 251 #define LOW_BIT_MASK 3
 252 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 253 #define LOW_BIT_MASK 1
 254 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN > 8)
 255 #define LOW_BIT_MASK 0
 256 #endif
 257     union {
 258         UINT8 tmp_nonce_lo[4];
 259         UINT32 align;
 260     } t;
 261 #if LOW_BIT_MASK != 0
 262     int ndx = nonce[7] & LOW_BIT_MASK;
 263 #endif
 264     *(UINT32 *)t.tmp_nonce_lo = ((const UINT32 *)nonce)[1];
 265     t.tmp_nonce_lo[3] &= ~LOW_BIT_MASK; /* zero last bit */
 266
 267     if ( (((UINT32 *)t.tmp_nonce_lo)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[1]) ||
 268          (((const UINT32 *)nonce)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[0]) )
 269     {
 270         ((UINT32 *)pc->nonce)[0] = ((const UINT32 *)nonce)[0];
 271         ((UINT32 *)pc->nonce)[1] = ((UINT32 *)t.tmp_nonce_lo)[0];
 272         aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
 273     }
 274
 275 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 276     *((UINT32 *)buf) ^= ((UINT32 *)pc->cache)[ndx];
 277 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 278     *((UINT64 *)buf) ^= ((UINT64 *)pc->cache)[ndx];
 279 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 280     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 281     ((UINT32 *)buf)[2] ^= ((UINT32 *)pc->cache)[2];
 282 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 283     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 284     ((UINT64 *)buf)[1] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[1];
 285 #endif
 286 }
 287
 288 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 289 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 290 /* ----- Begin NH Hash Section ------------------------------------------ */
 291 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 292 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 293
 294 /* The NH-based hash functions used in UMAC are described in the UMAC paper
 295  * and specification, both of which can be found at the UMAC website.
 296  * The interface to this implementation has two
 297  * versions, one expects the entire message being hashed to be passed
 298  * in a single buffer and returns the hash result immediately. The second
 299  * allows the message to be passed in a sequence of buffers. In the
 300  * muliple-buffer interface, the client calls the routine nh_update() as
 301  * many times as necessary. When there is no more data to be fed to the
 302  * hash, the client calls nh_final() which calculates the hash output.
 303  * Before beginning another hash calculation the nh_reset() routine
 304  * must be called. The single-buffer routine, nh(), is equivalent to
 305  * the sequence of calls nh_update() and nh_final(); however it is
 306  * optimized and should be prefered whenever the multiple-buffer interface
 307  * is not necessary. When using either interface, it is the client's
 308  * responsability to pass no more than L1_KEY_LEN bytes per hash result.
 309  *
 310  * The routine nh_init() initializes the nh_ctx data structure and
 311  * must be called once, before any other PDF routine.
 312  */
 313
 314  /* The "nh_aux" routines do the actual NH hashing work. They
 315   * expect buffers to be multiples of L1_PAD_BOUNDARY. These routines
 316   * produce output for all STREAMS NH iterations in one call,
 317   * allowing the parallel implementation of the streams.
 318   */
 319
 320 #define STREAMS (UMAC_OUTPUT_LEN / 4) /* Number of times hash is applied  */
 321 #define L1_KEY_LEN         1024     /* Internal key bytes                 */
 322 #define L1_KEY_SHIFT         16     /* Toeplitz key shift between streams */
 323 #define L1_PAD_BOUNDARY      32     /* pad message to boundary multiple   */
 324 #define ALLOC_BOUNDARY       16     /* Keep buffers aligned to this       */
 325 #define HASH_BUF_BYTES       64     /* nh_aux_hb buffer multiple          */
 326
 327 typedef struct {
 328     UINT8  nh_key [L1_KEY_LEN + L1_KEY_SHIFT * (STREAMS - 1)]; /* NH Key */
 329     UINT8  data   [HASH_BUF_BYTES];    /* Incoming data buffer           */
 330     int next_data_empty;    /* Bookeeping variable for data buffer.       */
 331     int bytes_hashed;        /* Bytes (out of L1_KEY_LEN) incorperated.   */
 332     UINT64 state[STREAMS];               /* on-line state     */
 333 } nh_ctx;
 334
 335
 336 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 337
 338 static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 339 /* NH hashing primitive. Previous (partial) hash result is loaded and
 340 * then stored via hp pointer. The length of the data pointed at by "dp",
 341 * "dlen", is guaranteed to be divisible by L1_PAD_BOUNDARY (32).  Key
 342 * is expected to be endian compensated in memory at key setup.
 343 */
 344 {
 345     UINT64 h;
 346     UWORD c = dlen / 32;
 347     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 348     const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
 349     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 350     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7;
 351
 352     h = *((UINT64 *)hp);
 353     do {
 354         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 355         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 356         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 357         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 358         k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 359         k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 360         h += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 361         h += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 362         h += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 363         h += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 364
 365         d += 8;
 366         k += 8;
 367     } while (--c);
 368   *((UINT64 *)hp) = h;
 369 }
 370
 371 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 372
 373 static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 374 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 375  * reading and writing 16 bytes of hash-state per call.
 376  */
 377 {
 378   UINT64 h1,h2;
 379   UWORD c = dlen / 32;
 380   UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 381   const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
 382   UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 383   UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 384         k8,k9,k10,k11;
 385
 386   h1 = *((UINT64 *)hp);
 387   h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 388   k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 389   do {
 390     d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 391     d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 392     d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 393     d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 394     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 395     k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 396
 397     h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 398     h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 399
 400     h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 401     h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 402
 403     h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 404     h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 405
 406     h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 407     h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 408
 409     k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 410
 411     d += 8;
 412     k += 8;
 413   } while (--c);
 414   ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 415   ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 416 }
 417
 418 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 419
 420 static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 421 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 422  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 423 */
 424 {
 425     UINT64 h1,h2,h3;
 426     UWORD c = dlen / 32;
 427     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 428     const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
 429     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 430     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 431         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15;
 432
 433     h1 = *((UINT64 *)hp);
 434     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 435     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 436     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 437     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 438     do {
 439         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 440         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 441         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 442         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 443         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 444         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 445
 446         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 447         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 448         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 449
 450         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 451         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 452         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 453
 454         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 455         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 456         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 457
 458         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 459         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 460         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 461
 462         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 463         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 464
 465         d += 8;
 466         k += 8;
 467     } while (--c);
 468     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 469     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 470     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 471 }
 472
 473 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 474
 475 static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 476 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 477  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 478 */
 479 {
 480     UINT64 h1,h2,h3,h4;
 481     UWORD c = dlen / 32;
 482     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 483     const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
 484     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 485     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 486         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15,
 487         k16,k17,k18,k19;
 488
 489     h1 = *((UINT64 *)hp);
 490     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 491     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 492     h4 = *((UINT64 *)hp + 3);
 493     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 494     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 495     do {
 496         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 497         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 498         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 499         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 500         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 501         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 502         k16 = *(k+16); k17 = *(k+17); k18 = *(k+18); k19 = *(k+19);
 503
 504         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 505         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 506         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 507         h4 += MUL64((k12 + d0), (k16 + d4));
 508
 509         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 510         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 511         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 512         h4 += MUL64((k13 + d1), (k17 + d5));
 513
 514         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 515         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 516         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 517         h4 += MUL64((k14 + d2), (k18 + d6));
 518
 519         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 520         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 521         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 522         h4 += MUL64((k15 + d3), (k19 + d7));
 523
 524         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 525         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 526         k8 = k16; k9 = k17; k10 = k18; k11 = k19;
 527
 528         d += 8;
 529         k += 8;
 530     } while (--c);
 531     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 532     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 533     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 534     ((UINT64 *)hp)[3] = h4;
 535 }
 536
 537 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 538 #endif  /* UMAC_OUTPUT_LENGTH */
 539 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 540
 541
 542 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 543
 544 static void nh_transform(nh_ctx *hc, const UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 545 /* This function is a wrapper for the primitive NH hash functions. It takes
 546  * as argument "hc" the current hash context and a buffer which must be a
 547  * multiple of L1_PAD_BOUNDARY. The key passed to nh_aux is offset
 548  * appropriately according to how much message has been hashed already.
 549  */
 550 {
 551     UINT8 *key;
 552
 553     key = hc->nh_key + hc->bytes_hashed;
 554     nh_aux(key, buf, hc->state, nbytes);
 555 }
 556
 557 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 558
 559 #if (__LITTLE_ENDIAN__)
 560 static void endian_convert(void *buf, UWORD bpw, UINT32 num_bytes)
 561 /* We endian convert the keys on little-endian computers to               */
 562 /* compensate for the lack of big-endian memory reads during hashing.     */
 563 {
 564     UWORD iters = num_bytes / bpw;
 565     if (bpw == 4) {
 566         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 567         do {
 568             *p = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 569             p++;
 570         } while (--iters);
 571     } else if (bpw == 8) {
 572         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 573         UINT32 t;
 574         do {
 575             t = LOAD_UINT32_REVERSED(p+1);
 576             p[1] = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 577             p[0] = t;
 578             p += 2;
 579         } while (--iters);
 580     }
 581 }
 582 #define endian_convert_if_le(x,y,z) endian_convert((x),(y),(z))
 583 #else
 584 #define endian_convert_if_le(x,y,z) do{}while(0)  /* Do nothing */
 585 #endif
 586
 587 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 588
 589 static void nh_reset(nh_ctx *hc)
 590 /* Reset nh_ctx to ready for hashing of new data */
 591 {
 592     hc->bytes_hashed = 0;
 593     hc->next_data_empty = 0;
 594     hc->state[0] = 0;
 595 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 596     hc->state[1] = 0;
 597 #endif
 598 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 599     hc->state[2] = 0;
 600 #endif
 601 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 602     hc->state[3] = 0;
 603 #endif
 604
 605 }
 606
 607 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 608
 609 static void nh_init(nh_ctx *hc, aes_int_key prf_key)
 610 /* Generate nh_key, endian convert and reset to be ready for hashing.   */
 611 {
 612     kdf(hc->nh_key, prf_key, 1, sizeof(hc->nh_key));
 613     endian_convert_if_le(hc->nh_key, 4, sizeof(hc->nh_key));
 614     nh_reset(hc);
 615 }
 616
 617 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 618
 619 static void nh_update(nh_ctx *hc, const UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 620 /* Incorporate nbytes of data into a nh_ctx, buffer whatever is not an    */
 621 /* even multiple of HASH_BUF_BYTES.                                       */
 622 {
 623     UINT32 i,j;
 624
 625     j = hc->next_data_empty;
 626     if ((j + nbytes) >= HASH_BUF_BYTES) {
 627         if (j) {
 628             i = HASH_BUF_BYTES - j;
 629             memcpy(hc->data+j, buf, i);
 630             nh_transform(hc,hc->data,HASH_BUF_BYTES);
 631             nbytes -= i;
 632             buf += i;
 633             hc->bytes_hashed += HASH_BUF_BYTES;
 634         }
 635         if (nbytes >= HASH_BUF_BYTES) {
 636             i = nbytes & ~(HASH_BUF_BYTES - 1);
 637             nh_transform(hc, buf, i);
 638             nbytes -= i;
 639             buf += i;
 640             hc->bytes_hashed += i;
 641         }
 642         j = 0;
 643     }
 644     memcpy(hc->data + j, buf, nbytes);
 645     hc->next_data_empty = j + nbytes;
 646 }
 647
 648 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 649
 650 static void zero_pad(UINT8 *p, int nbytes)
 651 {
 652 /* Write "nbytes" of zeroes, beginning at "p" */
 653     if (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 654         while ((ptrdiff_t)p % sizeof(UWORD)) {
 655             *p = 0;
 656             nbytes--;
 657             p++;
 658         }
 659         while (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 660             *(UWORD *)p = 0;
 661             nbytes -= sizeof(UWORD);
 662             p += sizeof(UWORD);
 663         }
 664     }
 665     while (nbytes) {
 666         *p = 0;
 667         nbytes--;
 668         p++;
 669     }
 670 }
 671
 672 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 673
 674 static void nh_final(nh_ctx *hc, UINT8 *result)
 675 /* After passing some number of data buffers to nh_update() for integration
 676  * into an NH context, nh_final is called to produce a hash result. If any
 677  * bytes are in the buffer hc->data, incorporate them into the
 678  * NH context. Finally, add into the NH accumulation "state" the total number
 679  * of bits hashed. The resulting numbers are written to the buffer "result".
 680  * If nh_update was never called, L1_PAD_BOUNDARY zeroes are incorporated.
 681  */
 682 {
 683     int nh_len, nbits;
 684
 685     if (hc->next_data_empty != 0) {
 686         nh_len = ((hc->next_data_empty + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) &
 687                                                 ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
 688         zero_pad(hc->data + hc->next_data_empty,
 689                                           nh_len - hc->next_data_empty);
 690         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 691         hc->bytes_hashed += hc->next_data_empty;
 692     } else if (hc->bytes_hashed == 0) {
 693         nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;
 694         zero_pad(hc->data, L1_PAD_BOUNDARY);
 695         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 696     }
 697
 698     nbits = (hc->bytes_hashed << 3);
 699     ((UINT64 *)result)[0] = ((UINT64 *)hc->state)[0] + nbits;
 700 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 701     ((UINT64 *)result)[1] = ((UINT64 *)hc->state)[1] + nbits;
 702 #endif
 703 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 704     ((UINT64 *)result)[2] = ((UINT64 *)hc->state)[2] + nbits;
 705 #endif
 706 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 707     ((UINT64 *)result)[3] = ((UINT64 *)hc->state)[3] + nbits;
 708 #endif
 709     nh_reset(hc);
 710 }
 711
 712 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 713
 714 static void nh(nh_ctx *hc, const UINT8 *buf, UINT32 padded_len,
 715                UINT32 unpadded_len, UINT8 *result)
 716 /* All-in-one nh_update() and nh_final() equivalent.
 717  * Assumes that padded_len is divisible by L1_PAD_BOUNDARY and result is
 718  * well aligned
 719  */
 720 {
 721     UINT32 nbits;
 722
 723     /* Initialize the hash state */
 724     nbits = (unpadded_len << 3);
 725
 726     ((UINT64 *)result)[0] = nbits;
 727 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 728     ((UINT64 *)result)[1] = nbits;
 729 #endif
 730 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 731     ((UINT64 *)result)[2] = nbits;
 732 #endif
 733 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 734     ((UINT64 *)result)[3] = nbits;
 735 #endif
 736
 737     nh_aux(hc->nh_key, buf, result, padded_len);
 738 }
 739
 740 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 741 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 742 /* ----- Begin UHASH Section -------------------------------------------- */
 743 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 744 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 745
 746 /* UHASH is a multi-layered algorithm. Data presented to UHASH is first
 747  * hashed by NH. The NH output is then hashed by a polynomial-hash layer
 748  * unless the initial data to be hashed is short. After the polynomial-
 749  * layer, an inner-product hash is used to produce the final UHASH output.
 750  *
 751  * UHASH provides two interfaces, one all-at-once and another where data
 752  * buffers are presented sequentially. In the sequential interface, the
 753  * UHASH client calls the routine uhash_update() as many times as necessary.
 754  * When there is no more data to be fed to UHASH, the client calls
 755  * uhash_final() which
 756  * calculates the UHASH output. Before beginning another UHASH calculation
 757  * the uhash_reset() routine must be called. The all-at-once UHASH routine,
 758  * uhash(), is equivalent to the sequence of calls uhash_update() and
 759  * uhash_final(); however it is optimized and should be
 760  * used whenever the sequential interface is not necessary.
 761  *
 762  * The routine uhash_init() initializes the uhash_ctx data structure and
 763  * must be called once, before any other UHASH routine.
 764  */
 765
 766 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 767 /* ----- Constants and uhash_ctx ---------------------------------------- */
 768 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 769
 770 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 771 /* ----- Poly hash and Inner-Product hash Constants --------------------- */
 772 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 773
 774 /* Primes and masks */
 775 #define p36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFBull)              /* 2^36 -  5 */
 776 #define p64    ((UINT64)0xFFFFFFFFFFFFFFC5ull)              /* 2^64 - 59 */
 777 #define m36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFFull)  /* The low 36 of 64 bits */
 778
 779
 780 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 781
 782 typedef struct uhash_ctx {
 783     nh_ctx hash;                          /* Hash context for L1 NH hash  */
 784     UINT64 poly_key_8[STREAMS];           /* p64 poly keys                */
 785     UINT64 poly_accum[STREAMS];           /* poly hash result             */
 786     UINT64 ip_keys[STREAMS*4];            /* Inner-product keys           */
 787     UINT32 ip_trans[STREAMS];             /* Inner-product translation    */
 788     UINT32 msg_len;                       /* Total length of data passed  */
 789                                           /* to uhash */
 790 } uhash_ctx;
 791 typedef struct uhash_ctx *uhash_ctx_t;
 792
 793 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 794
 795
 796 /* The polynomial hashes use Horner's rule to evaluate a polynomial one
 797  * word at a time. As described in the specification, poly32 and poly64
 798  * require keys from special domains. The following implementations exploit
 799  * the special domains to avoid overflow. The results are not guaranteed to
 800  * be within Z_p32 and Z_p64, but the Inner-Product hash implementation
 801  * patches any errant values.
 802  */
 803
 804 static UINT64 poly64(UINT64 cur, UINT64 key, UINT64 data)
 805 {
 806     UINT32 key_hi = (UINT32)(key >> 32),
 807            key_lo = (UINT32)key,
 808            cur_hi = (UINT32)(cur >> 32),
 809            cur_lo = (UINT32)cur,
 810            x_lo,
 811            x_hi;
 812     UINT64 X,T,res;
 813
 814     X =  MUL64(key_hi, cur_lo) + MUL64(cur_hi, key_lo);
 815     x_lo = (UINT32)X;
 816     x_hi = (UINT32)(X >> 32);
 817
 818     res = (MUL64(key_hi, cur_hi) + x_hi) * 59 + MUL64(key_lo, cur_lo);
 819
 820     T = ((UINT64)x_lo << 32);
 821     res += T;
 822     if (res < T)
 823         res += 59;
 824
 825     res += data;
 826     if (res < data)
 827         res += 59;
 828
 829     return res;
 830 }
 831
 832
 833 /* Although UMAC is specified to use a ramped polynomial hash scheme, this
 834  * implementation does not handle all ramp levels. Because we don't handle
 835  * the ramp up to p128 modulus in this implementation, we are limited to
 836  * 2^14 poly_hash() invocations per stream (for a total capacity of 2^24
 837  * bytes input to UMAC per tag, ie. 16MB).
 838  */
 839 static void poly_hash(uhash_ctx_t hc, UINT32 data_in[])
 840 {
 841     int i;
 842     UINT64 *data=(UINT64*)data_in;
 843
 844     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 845         if ((UINT32)(data[i] >> 32) == 0xfffffffful) {
 846             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 847                                        hc->poly_key_8[i], p64 - 1);
 848             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 849                                        hc->poly_key_8[i], (data[i] - 59));
 850         } else {
 851             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 852                                        hc->poly_key_8[i], data[i]);
 853         }
 854     }
 855 }
 856
 857
 858 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 859
 860
 861 /* The final step in UHASH is an inner-product hash. The poly hash
 862  * produces a result not neccesarily WORD_LEN bytes long. The inner-
 863  * product hash breaks the polyhash output into 16-bit chunks and
 864  * multiplies each with a 36 bit key.
 865  */
 866
 867 static UINT64 ip_aux(UINT64 t, UINT64 *ipkp, UINT64 data)
 868 {
 869     t = t + ipkp[0] * (UINT64)(UINT16)(data >> 48);
 870     t = t + ipkp[1] * (UINT64)(UINT16)(data >> 32);
 871     t = t + ipkp[2] * (UINT64)(UINT16)(data >> 16);
 872     t = t + ipkp[3] * (UINT64)(UINT16)(data);
 873
 874     return t;
 875 }
 876
 877 static UINT32 ip_reduce_p36(UINT64 t)
 878 {
 879 /* Divisionless modular reduction */
 880     UINT64 ret;
 881
 882     ret = (t & m36) + 5 * (t >> 36);
 883     if (ret >= p36)
 884         ret -= p36;
 885
 886     /* return least significant 32 bits */
 887     return (UINT32)(ret);
 888 }
 889
 890
 891 /* If the data being hashed by UHASH is no longer than L1_KEY_LEN, then
 892  * the polyhash stage is skipped and ip_short is applied directly to the
 893  * NH output.
 894  */
 895 static void ip_short(uhash_ctx_t ahc, UINT8 *nh_res, u_char *res)
 896 {
 897     UINT64 t;
 898     UINT64 *nhp = (UINT64 *)nh_res;
 899
 900     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys, nhp[0]);
 901     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+0, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[0]);
 902 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 903     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+4, nhp[1]);
 904     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+1, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[1]);
 905 #endif
 906 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 907     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+8, nhp[2]);
 908     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+2, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[2]);
 909 #endif
 910 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 911     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+12, nhp[3]);
 912     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+3, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[3]);
 913 #endif
 914 }
 915
 916 /* If the data being hashed by UHASH is longer than L1_KEY_LEN, then
 917  * the polyhash stage is not skipped and ip_long is applied to the
 918  * polyhash output.
 919  */
 920 static void ip_long(uhash_ctx_t ahc, u_char *res)
 921 {
 922     int i;
 923     UINT64 t;
 924
 925     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 926         /* fix polyhash output not in Z_p64 */
 927         if (ahc->poly_accum[i] >= p64)
 928             ahc->poly_accum[i] -= p64;
 929         t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+(i*4), ahc->poly_accum[i]);
 930         STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+i,
 931                          ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[i]);
 932     }
 933 }
 934
 935
 936 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 937
 938 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 939
 940 /* Reset uhash context for next hash session */
 941 static int uhash_reset(uhash_ctx_t pc)
 942 {
 943     nh_reset(&pc->hash);
 944     pc->msg_len = 0;
 945     pc->poly_accum[0] = 1;
 946 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 947     pc->poly_accum[1] = 1;
 948 #endif
 949 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 950     pc->poly_accum[2] = 1;
 951 #endif
 952 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 953     pc->poly_accum[3] = 1;
 954 #endif
 955     return 1;
 956 }
 957
 958 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 959
 960 /* Given a pointer to the internal key needed by kdf() and a uhash context,
 961  * initialize the NH context and generate keys needed for poly and inner-
 962  * product hashing. All keys are endian adjusted in memory so that native
 963  * loads cause correct keys to be in registers during calculation.
 964  */
 965 static void uhash_init(uhash_ctx_t ahc, aes_int_key prf_key)
 966 {
 967     int i;
 968     UINT8 buf[(8*STREAMS+4)*sizeof(UINT64)];
 969
 970     /* Zero the entire uhash context */
 971     memset(ahc, 0, sizeof(uhash_ctx));
 972
 973     /* Initialize the L1 hash */
 974     nh_init(&ahc->hash, prf_key);
 975
 976     /* Setup L2 hash variables */
 977     kdf(buf, prf_key, 2, sizeof(buf));    /* Fill buffer with index 1 key */
 978     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 979         /* Fill keys from the buffer, skipping bytes in the buffer not
 980          * used by this implementation. Endian reverse the keys if on a
 981          * little-endian computer.
 982          */
 983         memcpy(ahc->poly_key_8+i, buf+24*i, 8);
 984         endian_convert_if_le(ahc->poly_key_8+i, 8, 8);
 985         /* Mask the 64-bit keys to their special domain */
 986         ahc->poly_key_8[i] &= ((UINT64)0x01ffffffu << 32) + 0x01ffffffu;
 987         ahc->poly_accum[i] = 1;  /* Our polyhash prepends a non-zero word */
 988     }
 989
 990     /* Setup L3-1 hash variables */
 991     kdf(buf, prf_key, 3, sizeof(buf)); /* Fill buffer with index 2 key */
 992     for (i = 0; i < STREAMS; i++)
 993           memcpy(ahc->ip_keys+4*i, buf+(8*i+4)*sizeof(UINT64),
 994                                                  4*sizeof(UINT64));
 995     endian_convert_if_le(ahc->ip_keys, sizeof(UINT64),
 996                                                   sizeof(ahc->ip_keys));
 997     for (i = 0; i < STREAMS*4; i++)
 998         ahc->ip_keys[i] %= p36;  /* Bring into Z_p36 */
 999
1000     /* Setup L3-2 hash variables    */
1001     /* Fill buffer with index 4 key */
1002     kdf(ahc->ip_trans, prf_key, 4, STREAMS * sizeof(UINT32));
1003     endian_convert_if_le(ahc->ip_trans, sizeof(UINT32),
1004                          STREAMS * sizeof(UINT32));
1005 }
1006
1007 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1008
1009 #if 0
1010 static uhash_ctx_t uhash_alloc(u_char key[])
1011 {
1012 /* Allocate memory and force to a 16-byte boundary. */
1013     uhash_ctx_t ctx;
1014     u_char bytes_to_add;
1015     aes_int_key prf_key;
1016
1017     ctx = (uhash_ctx_t)malloc(sizeof(uhash_ctx)+ALLOC_BOUNDARY);
1018     if (ctx) {
1019         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1020             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1021                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY -1));
1022             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1023             *((u_char *)ctx - 1) = bytes_to_add;
1024         }
1025         aes_key_setup(key,prf_key);
1026         uhash_init(ctx, prf_key);
1027     }
1028     return (ctx);
1029 }
1030 #endif
1031
1032 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1033
1034 #if 0
1035 static int uhash_free(uhash_ctx_t ctx)
1036 {
1037 /* Free memory allocated by uhash_alloc */
1038     u_char bytes_to_sub;
1039
1040     if (ctx) {
1041         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1042             bytes_to_sub = *((u_char *)ctx - 1);
1043             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx - bytes_to_sub);
1044         }
1045         free(ctx);
1046     }
1047     return (1);
1048 }
1049 #endif
1050 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1051
1052 static int uhash_update(uhash_ctx_t ctx, const u_char *input, long len)
1053 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and
1054  * hash each one with NH, calling the polyhash on each NH output.
1055  */
1056 {
1057     UWORD bytes_hashed, bytes_remaining;
1058     UINT64 result_buf[STREAMS];
1059     UINT8 *nh_result = (UINT8 *)&result_buf;
1060
1061     if (ctx->msg_len + len <= L1_KEY_LEN) {
1062         nh_update(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, len);
1063         ctx->msg_len += len;
1064     } else {
1065
1066          bytes_hashed = ctx->msg_len % L1_KEY_LEN;
1067          if (ctx->msg_len == L1_KEY_LEN)
1068              bytes_hashed = L1_KEY_LEN;
1069
1070          if (bytes_hashed + len >= L1_KEY_LEN) {
1071
1072              /* If some bytes have been passed to the hash function      */
1073              /* then we want to pass at most (L1_KEY_LEN - bytes_hashed) */
1074              /* bytes to complete the current nh_block.                  */
1075              if (bytes_hashed) {
1076                  bytes_remaining = (L1_KEY_LEN - bytes_hashed);
1077                  nh_update(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, bytes_remaining);
1078                  nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1079                  ctx->msg_len += bytes_remaining;
1080                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1081                  len -= bytes_remaining;
1082                  input += bytes_remaining;
1083              }
1084
1085              /* Hash directly from input stream if enough bytes */
1086              while (len >= L1_KEY_LEN) {
1087                  nh(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, L1_KEY_LEN,
1088                                    L1_KEY_LEN, nh_result);
1089                  ctx->msg_len += L1_KEY_LEN;
1090                  len -= L1_KEY_LEN;
1091                  input += L1_KEY_LEN;
1092                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1093              }
1094          }
1095
1096          /* pass remaining < L1_KEY_LEN bytes of input data to NH */
1097          if (len) {
1098              nh_update(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, len);
1099              ctx->msg_len += len;
1100          }
1101      }
1102
1103     return (1);
1104 }
1105
1106 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1107
1108 static int uhash_final(uhash_ctx_t ctx, u_char *res)
1109 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1110 {
1111     UINT64 result_buf[STREAMS];
1112     UINT8 *nh_result = (UINT8 *)&result_buf;
1113
1114     if (ctx->msg_len > L1_KEY_LEN) {
1115         if (ctx->msg_len % L1_KEY_LEN) {
1116             nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1117             poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1118         }
1119         ip_long(ctx, res);
1120     } else {
1121         nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1122         ip_short(ctx,nh_result, res);
1123     }
1124     uhash_reset(ctx);
1125     return (1);
1126 }
1127
1128 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1129
1130 #if 0
1131 static int uhash(uhash_ctx_t ahc, u_char *msg, long len, u_char *res)
1132 /* assumes that msg is in a writable buffer of length divisible by */
1133 /* L1_PAD_BOUNDARY. Bytes beyond msg[len] may be zeroed.           */
1134 {
1135     UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1136     UINT32 nh_len;
1137     int extra_zeroes_needed;
1138
1139     /* If the message to be hashed is no longer than L1_HASH_LEN, we skip
1140      * the polyhash.
1141      */
1142     if (len <= L1_KEY_LEN) {
1143         if (len == 0)                  /* If zero length messages will not */
1144                 nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;  /* be seen, comment out this case   */
1145         else
1146                 nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1147         extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1148         zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1149         nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1150         ip_short(ahc,nh_result, res);
1151     } else {
1152         /* Otherwise, we hash each L1_KEY_LEN chunk with NH, passing the NH
1153          * output to poly_hash().
1154          */
1155         do {
1156             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, L1_KEY_LEN, L1_KEY_LEN, nh_result);
1157             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1158             len -= L1_KEY_LEN;
1159             msg += L1_KEY_LEN;
1160         } while (len >= L1_KEY_LEN);
1161         if (len) {
1162             nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1163             extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1164             zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1165             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1166             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1167         }
1168
1169         ip_long(ahc, res);
1170     }
1171
1172     uhash_reset(ahc);
1173     return 1;
1174 }
1175 #endif
1176
1177 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1178 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1179 /* ----- Begin UMAC Section --------------------------------------------- */
1180 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1181 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1182
1183 /* The UMAC interface has two interfaces, an all-at-once interface where
1184  * the entire message to be authenticated is passed to UMAC in one buffer,
1185  * and a sequential interface where the message is presented a little at a
1186  * time. The all-at-once is more optimaized than the sequential version and
1187  * should be preferred when the sequential interface is not required.
1188  */
1189 struct umac_ctx {
1190     uhash_ctx hash;          /* Hash function for message compression    */
1191     pdf_ctx pdf;             /* PDF for hashed output                    */
1192     void *free_ptr;          /* Address to free this struct via          */
1193 } umac_ctx;
1194
1195 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1196
1197 #if 0
1198 int umac_reset(struct umac_ctx *ctx)
1199 /* Reset the hash function to begin a new authentication.        */
1200 {
1201     uhash_reset(&ctx->hash);
1202     return (1);
1203 }
1204 #endif
1205
1206 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1207
1208 int umac_delete(struct umac_ctx *ctx)
1209 /* Deallocate the ctx structure */
1210 {
1211     if (ctx) {
1212         if (ALLOC_BOUNDARY)
1213             ctx = (struct umac_ctx *)ctx->free_ptr;
1214         free(ctx);
1215     }
1216     return (1);
1217 }
1218
1219 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1220
1221 struct umac_ctx *umac_new(const u_char key[])
1222 /* Dynamically allocate a umac_ctx struct, initialize variables,
1223  * generate subkeys from key. Align to 16-byte boundary.
1224  */
1225 {
1226     struct umac_ctx *ctx, *octx;
1227     size_t bytes_to_add;
1228     aes_int_key prf_key;
1229
1230     octx = ctx = xcalloc(1, sizeof(*ctx) + ALLOC_BOUNDARY);
1231     if (ctx) {
1232         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1233             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1234                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY - 1));
1235             ctx = (struct umac_ctx *)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1236         }
1237         ctx->free_ptr = octx;
1238         aes_key_setup(key, prf_key);
1239         pdf_init(&ctx->pdf, prf_key);
1240         uhash_init(&ctx->hash, prf_key);
1241     }
1242
1243     return (ctx);
1244 }
1245
1246 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1247
1248 int umac_final(struct umac_ctx *ctx, u_char tag[], const u_char nonce[8])
1249 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1250 {
1251     uhash_final(&ctx->hash, (u_char *)tag);
1252     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (const UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1253
1254     return (1);
1255 }
1256
1257 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1258
1259 int umac_update(struct umac_ctx *ctx, const u_char *input, long len)
1260 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and   */
1261 /* hash each one, calling the PDF on the hashed output whenever the hash- */
1262 /* output buffer is full.                                                 */
1263 {
1264     uhash_update(&ctx->hash, input, len);
1265     return (1);
1266 }
1267
1268 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1269
1270 #if 0
1271 int umac(struct umac_ctx *ctx, u_char *input,
1272          long len, u_char tag[],
1273          u_char nonce[8])
1274 /* All-in-one version simply calls umac_update() and umac_final().        */
1275 {
1276     uhash(&ctx->hash, input, len, (u_char *)tag);
1277     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1278
1279     return (1);
1280 }
1281 #endif
1282
1283 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1284 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1285 /* ----- End UMAC Section ----------------------------------------------- */
1286 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1287 /* ---------------------------------------------------------------------- */