crypto/openssh/umac.c

   1 /* $OpenBSD: umac.c,v 1.4 2011/10/19 10:39:48 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(*(UINT32 *)(p)))
 136 #define STORE_UINT32_REVERSED(p,v)      (*(UINT32 *)(p) = swap32(v))
 137 #else /* HAVE_SWAP32 */
 138
 139 static UINT32 LOAD_UINT32_REVERSED(void *ptr)
 140 {
 141     UINT32 temp = *(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)     (*(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((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, 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
 258     UINT8 tmp_nonce_lo[4];
 259 #if LOW_BIT_MASK != 0
 260     int ndx = nonce[7] & LOW_BIT_MASK;
 261 #endif
 262     *(UINT32 *)tmp_nonce_lo = ((UINT32 *)nonce)[1];
 263     tmp_nonce_lo[3] &= ~LOW_BIT_MASK; /* zero last bit */
 264
 265     if ( (((UINT32 *)tmp_nonce_lo)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[1]) ||
 266          (((UINT32 *)nonce)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[0]) )
 267     {
 268         ((UINT32 *)pc->nonce)[0] = ((UINT32 *)nonce)[0];
 269         ((UINT32 *)pc->nonce)[1] = ((UINT32 *)tmp_nonce_lo)[0];
 270         aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
 271     }
 272
 273 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 274     *((UINT32 *)buf) ^= ((UINT32 *)pc->cache)[ndx];
 275 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 276     *((UINT64 *)buf) ^= ((UINT64 *)pc->cache)[ndx];
 277 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 278     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 279     ((UINT32 *)buf)[2] ^= ((UINT32 *)pc->cache)[2];
 280 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 281     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 282     ((UINT64 *)buf)[1] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[1];
 283 #endif
 284 }
 285
 286 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 287 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 288 /* ----- Begin NH Hash Section ------------------------------------------ */
 289 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 290 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 291
 292 /* The NH-based hash functions used in UMAC are described in the UMAC paper
 293  * and specification, both of which can be found at the UMAC website.
 294  * The interface to this implementation has two
 295  * versions, one expects the entire message being hashed to be passed
 296  * in a single buffer and returns the hash result immediately. The second
 297  * allows the message to be passed in a sequence of buffers. In the
 298  * muliple-buffer interface, the client calls the routine nh_update() as
 299  * many times as necessary. When there is no more data to be fed to the
 300  * hash, the client calls nh_final() which calculates the hash output.
 301  * Before beginning another hash calculation the nh_reset() routine
 302  * must be called. The single-buffer routine, nh(), is equivalent to
 303  * the sequence of calls nh_update() and nh_final(); however it is
 304  * optimized and should be prefered whenever the multiple-buffer interface
 305  * is not necessary. When using either interface, it is the client's
 306  * responsability to pass no more than L1_KEY_LEN bytes per hash result.
 307  *
 308  * The routine nh_init() initializes the nh_ctx data structure and
 309  * must be called once, before any other PDF routine.
 310  */
 311
 312  /* The "nh_aux" routines do the actual NH hashing work. They
 313   * expect buffers to be multiples of L1_PAD_BOUNDARY. These routines
 314   * produce output for all STREAMS NH iterations in one call,
 315   * allowing the parallel implementation of the streams.
 316   */
 317
 318 #define STREAMS (UMAC_OUTPUT_LEN / 4) /* Number of times hash is applied  */
 319 #define L1_KEY_LEN         1024     /* Internal key bytes                 */
 320 #define L1_KEY_SHIFT         16     /* Toeplitz key shift between streams */
 321 #define L1_PAD_BOUNDARY      32     /* pad message to boundary multiple   */
 322 #define ALLOC_BOUNDARY       16     /* Keep buffers aligned to this       */
 323 #define HASH_BUF_BYTES       64     /* nh_aux_hb buffer multiple          */
 324
 325 typedef struct {
 326     UINT8  nh_key [L1_KEY_LEN + L1_KEY_SHIFT * (STREAMS - 1)]; /* NH Key */
 327     UINT8  data   [HASH_BUF_BYTES];    /* Incoming data buffer           */
 328     int next_data_empty;    /* Bookeeping variable for data buffer.       */
 329     int bytes_hashed;        /* Bytes (out of L1_KEY_LEN) incorperated.   */
 330     UINT64 state[STREAMS];               /* on-line state     */
 331 } nh_ctx;
 332
 333
 334 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 335
 336 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 337 /* NH hashing primitive. Previous (partial) hash result is loaded and
 338 * then stored via hp pointer. The length of the data pointed at by "dp",
 339 * "dlen", is guaranteed to be divisible by L1_PAD_BOUNDARY (32).  Key
 340 * is expected to be endian compensated in memory at key setup.
 341 */
 342 {
 343     UINT64 h;
 344     UWORD c = dlen / 32;
 345     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 346     UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 347     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 348     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7;
 349
 350     h = *((UINT64 *)hp);
 351     do {
 352         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 353         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 354         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 355         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 356         k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 357         k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 358         h += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 359         h += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 360         h += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 361         h += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 362
 363         d += 8;
 364         k += 8;
 365     } while (--c);
 366   *((UINT64 *)hp) = h;
 367 }
 368
 369 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 370
 371 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 372 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 373  * reading and writing 16 bytes of hash-state per call.
 374  */
 375 {
 376   UINT64 h1,h2;
 377   UWORD c = dlen / 32;
 378   UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 379   UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 380   UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 381   UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 382         k8,k9,k10,k11;
 383
 384   h1 = *((UINT64 *)hp);
 385   h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 386   k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 387   do {
 388     d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 389     d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 390     d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 391     d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 392     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 393     k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 394
 395     h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 396     h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 397
 398     h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 399     h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 400
 401     h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 402     h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 403
 404     h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 405     h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 406
 407     k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 408
 409     d += 8;
 410     k += 8;
 411   } while (--c);
 412   ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 413   ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 414 }
 415
 416 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 417
 418 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 419 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 420  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 421 */
 422 {
 423     UINT64 h1,h2,h3;
 424     UWORD c = dlen / 32;
 425     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 426     UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 427     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 428     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 429         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15;
 430
 431     h1 = *((UINT64 *)hp);
 432     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 433     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 434     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 435     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 436     do {
 437         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 438         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 439         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 440         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 441         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 442         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 443
 444         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 445         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 446         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 447
 448         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 449         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 450         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 451
 452         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 453         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 454         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 455
 456         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 457         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 458         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 459
 460         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 461         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 462
 463         d += 8;
 464         k += 8;
 465     } while (--c);
 466     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 467     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 468     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 469 }
 470
 471 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 472
 473 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 474 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 475  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 476 */
 477 {
 478     UINT64 h1,h2,h3,h4;
 479     UWORD c = dlen / 32;
 480     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 481     UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 482     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 483     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 484         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15,
 485         k16,k17,k18,k19;
 486
 487     h1 = *((UINT64 *)hp);
 488     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 489     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 490     h4 = *((UINT64 *)hp + 3);
 491     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 492     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 493     do {
 494         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 495         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 496         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 497         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 498         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 499         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 500         k16 = *(k+16); k17 = *(k+17); k18 = *(k+18); k19 = *(k+19);
 501
 502         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 503         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 504         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 505         h4 += MUL64((k12 + d0), (k16 + d4));
 506
 507         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 508         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 509         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 510         h4 += MUL64((k13 + d1), (k17 + d5));
 511
 512         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 513         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 514         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 515         h4 += MUL64((k14 + d2), (k18 + d6));
 516
 517         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 518         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 519         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 520         h4 += MUL64((k15 + d3), (k19 + d7));
 521
 522         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 523         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 524         k8 = k16; k9 = k17; k10 = k18; k11 = k19;
 525
 526         d += 8;
 527         k += 8;
 528     } while (--c);
 529     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 530     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 531     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 532     ((UINT64 *)hp)[3] = h4;
 533 }
 534
 535 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 536 #endif  /* UMAC_OUTPUT_LENGTH */
 537 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 538
 539
 540 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 541
 542 static void nh_transform(nh_ctx *hc, UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 543 /* This function is a wrapper for the primitive NH hash functions. It takes
 544  * as argument "hc" the current hash context and a buffer which must be a
 545  * multiple of L1_PAD_BOUNDARY. The key passed to nh_aux is offset
 546  * appropriately according to how much message has been hashed already.
 547  */
 548 {
 549     UINT8 *key;
 550
 551     key = hc->nh_key + hc->bytes_hashed;
 552     nh_aux(key, buf, hc->state, nbytes);
 553 }
 554
 555 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 556
 557 #if (__LITTLE_ENDIAN__)
 558 static void endian_convert(void *buf, UWORD bpw, UINT32 num_bytes)
 559 /* We endian convert the keys on little-endian computers to               */
 560 /* compensate for the lack of big-endian memory reads during hashing.     */
 561 {
 562     UWORD iters = num_bytes / bpw;
 563     if (bpw == 4) {
 564         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 565         do {
 566             *p = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 567             p++;
 568         } while (--iters);
 569     } else if (bpw == 8) {
 570         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 571         UINT32 t;
 572         do {
 573             t = LOAD_UINT32_REVERSED(p+1);
 574             p[1] = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 575             p[0] = t;
 576             p += 2;
 577         } while (--iters);
 578     }
 579 }
 580 #define endian_convert_if_le(x,y,z) endian_convert((x),(y),(z))
 581 #else
 582 #define endian_convert_if_le(x,y,z) do{}while(0)  /* Do nothing */
 583 #endif
 584
 585 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 586
 587 static void nh_reset(nh_ctx *hc)
 588 /* Reset nh_ctx to ready for hashing of new data */
 589 {
 590     hc->bytes_hashed = 0;
 591     hc->next_data_empty = 0;
 592     hc->state[0] = 0;
 593 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 594     hc->state[1] = 0;
 595 #endif
 596 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 597     hc->state[2] = 0;
 598 #endif
 599 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 600     hc->state[3] = 0;
 601 #endif
 602
 603 }
 604
 605 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 606
 607 static void nh_init(nh_ctx *hc, aes_int_key prf_key)
 608 /* Generate nh_key, endian convert and reset to be ready for hashing.   */
 609 {
 610     kdf(hc->nh_key, prf_key, 1, sizeof(hc->nh_key));
 611     endian_convert_if_le(hc->nh_key, 4, sizeof(hc->nh_key));
 612     nh_reset(hc);
 613 }
 614
 615 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 616
 617 static void nh_update(nh_ctx *hc, UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 618 /* Incorporate nbytes of data into a nh_ctx, buffer whatever is not an    */
 619 /* even multiple of HASH_BUF_BYTES.                                       */
 620 {
 621     UINT32 i,j;
 622
 623     j = hc->next_data_empty;
 624     if ((j + nbytes) >= HASH_BUF_BYTES) {
 625         if (j) {
 626             i = HASH_BUF_BYTES - j;
 627             memcpy(hc->data+j, buf, i);
 628             nh_transform(hc,hc->data,HASH_BUF_BYTES);
 629             nbytes -= i;
 630             buf += i;
 631             hc->bytes_hashed += HASH_BUF_BYTES;
 632         }
 633         if (nbytes >= HASH_BUF_BYTES) {
 634             i = nbytes & ~(HASH_BUF_BYTES - 1);
 635             nh_transform(hc, buf, i);
 636             nbytes -= i;
 637             buf += i;
 638             hc->bytes_hashed += i;
 639         }
 640         j = 0;
 641     }
 642     memcpy(hc->data + j, buf, nbytes);
 643     hc->next_data_empty = j + nbytes;
 644 }
 645
 646 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 647
 648 static void zero_pad(UINT8 *p, int nbytes)
 649 {
 650 /* Write "nbytes" of zeroes, beginning at "p" */
 651     if (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 652         while ((ptrdiff_t)p % sizeof(UWORD)) {
 653             *p = 0;
 654             nbytes--;
 655             p++;
 656         }
 657         while (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 658             *(UWORD *)p = 0;
 659             nbytes -= sizeof(UWORD);
 660             p += sizeof(UWORD);
 661         }
 662     }
 663     while (nbytes) {
 664         *p = 0;
 665         nbytes--;
 666         p++;
 667     }
 668 }
 669
 670 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 671
 672 static void nh_final(nh_ctx *hc, UINT8 *result)
 673 /* After passing some number of data buffers to nh_update() for integration
 674  * into an NH context, nh_final is called to produce a hash result. If any
 675  * bytes are in the buffer hc->data, incorporate them into the
 676  * NH context. Finally, add into the NH accumulation "state" the total number
 677  * of bits hashed. The resulting numbers are written to the buffer "result".
 678  * If nh_update was never called, L1_PAD_BOUNDARY zeroes are incorporated.
 679  */
 680 {
 681     int nh_len, nbits;
 682
 683     if (hc->next_data_empty != 0) {
 684         nh_len = ((hc->next_data_empty + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) &
 685                                                 ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
 686         zero_pad(hc->data + hc->next_data_empty,
 687                                           nh_len - hc->next_data_empty);
 688         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 689         hc->bytes_hashed += hc->next_data_empty;
 690     } else if (hc->bytes_hashed == 0) {
 691         nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;
 692         zero_pad(hc->data, L1_PAD_BOUNDARY);
 693         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 694     }
 695
 696     nbits = (hc->bytes_hashed << 3);
 697     ((UINT64 *)result)[0] = ((UINT64 *)hc->state)[0] + nbits;
 698 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 699     ((UINT64 *)result)[1] = ((UINT64 *)hc->state)[1] + nbits;
 700 #endif
 701 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 702     ((UINT64 *)result)[2] = ((UINT64 *)hc->state)[2] + nbits;
 703 #endif
 704 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 705     ((UINT64 *)result)[3] = ((UINT64 *)hc->state)[3] + nbits;
 706 #endif
 707     nh_reset(hc);
 708 }
 709
 710 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 711
 712 static void nh(nh_ctx *hc, UINT8 *buf, UINT32 padded_len,
 713                UINT32 unpadded_len, UINT8 *result)
 714 /* All-in-one nh_update() and nh_final() equivalent.
 715  * Assumes that padded_len is divisible by L1_PAD_BOUNDARY and result is
 716  * well aligned
 717  */
 718 {
 719     UINT32 nbits;
 720
 721     /* Initialize the hash state */
 722     nbits = (unpadded_len << 3);
 723
 724     ((UINT64 *)result)[0] = nbits;
 725 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 726     ((UINT64 *)result)[1] = nbits;
 727 #endif
 728 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 729     ((UINT64 *)result)[2] = nbits;
 730 #endif
 731 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 732     ((UINT64 *)result)[3] = nbits;
 733 #endif
 734
 735     nh_aux(hc->nh_key, buf, result, padded_len);
 736 }
 737
 738 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 739 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 740 /* ----- Begin UHASH Section -------------------------------------------- */
 741 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 742 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 743
 744 /* UHASH is a multi-layered algorithm. Data presented to UHASH is first
 745  * hashed by NH. The NH output is then hashed by a polynomial-hash layer
 746  * unless the initial data to be hashed is short. After the polynomial-
 747  * layer, an inner-product hash is used to produce the final UHASH output.
 748  *
 749  * UHASH provides two interfaces, one all-at-once and another where data
 750  * buffers are presented sequentially. In the sequential interface, the
 751  * UHASH client calls the routine uhash_update() as many times as necessary.
 752  * When there is no more data to be fed to UHASH, the client calls
 753  * uhash_final() which
 754  * calculates the UHASH output. Before beginning another UHASH calculation
 755  * the uhash_reset() routine must be called. The all-at-once UHASH routine,
 756  * uhash(), is equivalent to the sequence of calls uhash_update() and
 757  * uhash_final(); however it is optimized and should be
 758  * used whenever the sequential interface is not necessary.
 759  *
 760  * The routine uhash_init() initializes the uhash_ctx data structure and
 761  * must be called once, before any other UHASH routine.
 762  */
 763
 764 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 765 /* ----- Constants and uhash_ctx ---------------------------------------- */
 766 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 767
 768 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 769 /* ----- Poly hash and Inner-Product hash Constants --------------------- */
 770 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 771
 772 /* Primes and masks */
 773 #define p36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFBull)              /* 2^36 -  5 */
 774 #define p64    ((UINT64)0xFFFFFFFFFFFFFFC5ull)              /* 2^64 - 59 */
 775 #define m36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFFull)  /* The low 36 of 64 bits */
 776
 777
 778 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 779
 780 typedef struct uhash_ctx {
 781     nh_ctx hash;                          /* Hash context for L1 NH hash  */
 782     UINT64 poly_key_8[STREAMS];           /* p64 poly keys                */
 783     UINT64 poly_accum[STREAMS];           /* poly hash result             */
 784     UINT64 ip_keys[STREAMS*4];            /* Inner-product keys           */
 785     UINT32 ip_trans[STREAMS];             /* Inner-product translation    */
 786     UINT32 msg_len;                       /* Total length of data passed  */
 787                                           /* to uhash */
 788 } uhash_ctx;
 789 typedef struct uhash_ctx *uhash_ctx_t;
 790
 791 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 792
 793
 794 /* The polynomial hashes use Horner's rule to evaluate a polynomial one
 795  * word at a time. As described in the specification, poly32 and poly64
 796  * require keys from special domains. The following implementations exploit
 797  * the special domains to avoid overflow. The results are not guaranteed to
 798  * be within Z_p32 and Z_p64, but the Inner-Product hash implementation
 799  * patches any errant values.
 800  */
 801
 802 static UINT64 poly64(UINT64 cur, UINT64 key, UINT64 data)
 803 {
 804     UINT32 key_hi = (UINT32)(key >> 32),
 805            key_lo = (UINT32)key,
 806            cur_hi = (UINT32)(cur >> 32),
 807            cur_lo = (UINT32)cur,
 808            x_lo,
 809            x_hi;
 810     UINT64 X,T,res;
 811
 812     X =  MUL64(key_hi, cur_lo) + MUL64(cur_hi, key_lo);
 813     x_lo = (UINT32)X;
 814     x_hi = (UINT32)(X >> 32);
 815
 816     res = (MUL64(key_hi, cur_hi) + x_hi) * 59 + MUL64(key_lo, cur_lo);
 817
 818     T = ((UINT64)x_lo << 32);
 819     res += T;
 820     if (res < T)
 821         res += 59;
 822
 823     res += data;
 824     if (res < data)
 825         res += 59;
 826
 827     return res;
 828 }
 829
 830
 831 /* Although UMAC is specified to use a ramped polynomial hash scheme, this
 832  * implementation does not handle all ramp levels. Because we don't handle
 833  * the ramp up to p128 modulus in this implementation, we are limited to
 834  * 2^14 poly_hash() invocations per stream (for a total capacity of 2^24
 835  * bytes input to UMAC per tag, ie. 16MB).
 836  */
 837 static void poly_hash(uhash_ctx_t hc, UINT32 data_in[])
 838 {
 839     int i;
 840     UINT64 *data=(UINT64*)data_in;
 841
 842     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 843         if ((UINT32)(data[i] >> 32) == 0xfffffffful) {
 844             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 845                                        hc->poly_key_8[i], p64 - 1);
 846             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 847                                        hc->poly_key_8[i], (data[i] - 59));
 848         } else {
 849             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 850                                        hc->poly_key_8[i], data[i]);
 851         }
 852     }
 853 }
 854
 855
 856 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 857
 858
 859 /* The final step in UHASH is an inner-product hash. The poly hash
 860  * produces a result not neccesarily WORD_LEN bytes long. The inner-
 861  * product hash breaks the polyhash output into 16-bit chunks and
 862  * multiplies each with a 36 bit key.
 863  */
 864
 865 static UINT64 ip_aux(UINT64 t, UINT64 *ipkp, UINT64 data)
 866 {
 867     t = t + ipkp[0] * (UINT64)(UINT16)(data >> 48);
 868     t = t + ipkp[1] * (UINT64)(UINT16)(data >> 32);
 869     t = t + ipkp[2] * (UINT64)(UINT16)(data >> 16);
 870     t = t + ipkp[3] * (UINT64)(UINT16)(data);
 871
 872     return t;
 873 }
 874
 875 static UINT32 ip_reduce_p36(UINT64 t)
 876 {
 877 /* Divisionless modular reduction */
 878     UINT64 ret;
 879
 880     ret = (t & m36) + 5 * (t >> 36);
 881     if (ret >= p36)
 882         ret -= p36;
 883
 884     /* return least significant 32 bits */
 885     return (UINT32)(ret);
 886 }
 887
 888
 889 /* If the data being hashed by UHASH is no longer than L1_KEY_LEN, then
 890  * the polyhash stage is skipped and ip_short is applied directly to the
 891  * NH output.
 892  */
 893 static void ip_short(uhash_ctx_t ahc, UINT8 *nh_res, u_char *res)
 894 {
 895     UINT64 t;
 896     UINT64 *nhp = (UINT64 *)nh_res;
 897
 898     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys, nhp[0]);
 899     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+0, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[0]);
 900 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 901     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+4, nhp[1]);
 902     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+1, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[1]);
 903 #endif
 904 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 905     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+8, nhp[2]);
 906     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+2, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[2]);
 907 #endif
 908 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 909     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+12, nhp[3]);
 910     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+3, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[3]);
 911 #endif
 912 }
 913
 914 /* If the data being hashed by UHASH is longer than L1_KEY_LEN, then
 915  * the polyhash stage is not skipped and ip_long is applied to the
 916  * polyhash output.
 917  */
 918 static void ip_long(uhash_ctx_t ahc, u_char *res)
 919 {
 920     int i;
 921     UINT64 t;
 922
 923     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 924         /* fix polyhash output not in Z_p64 */
 925         if (ahc->poly_accum[i] >= p64)
 926             ahc->poly_accum[i] -= p64;
 927         t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+(i*4), ahc->poly_accum[i]);
 928         STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+i,
 929                          ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[i]);
 930     }
 931 }
 932
 933
 934 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 935
 936 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 937
 938 /* Reset uhash context for next hash session */
 939 static int uhash_reset(uhash_ctx_t pc)
 940 {
 941     nh_reset(&pc->hash);
 942     pc->msg_len = 0;
 943     pc->poly_accum[0] = 1;
 944 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 945     pc->poly_accum[1] = 1;
 946 #endif
 947 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 948     pc->poly_accum[2] = 1;
 949 #endif
 950 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 951     pc->poly_accum[3] = 1;
 952 #endif
 953     return 1;
 954 }
 955
 956 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 957
 958 /* Given a pointer to the internal key needed by kdf() and a uhash context,
 959  * initialize the NH context and generate keys needed for poly and inner-
 960  * product hashing. All keys are endian adjusted in memory so that native
 961  * loads cause correct keys to be in registers during calculation.
 962  */
 963 static void uhash_init(uhash_ctx_t ahc, aes_int_key prf_key)
 964 {
 965     int i;
 966     UINT8 buf[(8*STREAMS+4)*sizeof(UINT64)];
 967
 968     /* Zero the entire uhash context */
 969     memset(ahc, 0, sizeof(uhash_ctx));
 970
 971     /* Initialize the L1 hash */
 972     nh_init(&ahc->hash, prf_key);
 973
 974     /* Setup L2 hash variables */
 975     kdf(buf, prf_key, 2, sizeof(buf));    /* Fill buffer with index 1 key */
 976     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 977         /* Fill keys from the buffer, skipping bytes in the buffer not
 978          * used by this implementation. Endian reverse the keys if on a
 979          * little-endian computer.
 980          */
 981         memcpy(ahc->poly_key_8+i, buf+24*i, 8);
 982         endian_convert_if_le(ahc->poly_key_8+i, 8, 8);
 983         /* Mask the 64-bit keys to their special domain */
 984         ahc->poly_key_8[i] &= ((UINT64)0x01ffffffu << 32) + 0x01ffffffu;
 985         ahc->poly_accum[i] = 1;  /* Our polyhash prepends a non-zero word */
 986     }
 987
 988     /* Setup L3-1 hash variables */
 989     kdf(buf, prf_key, 3, sizeof(buf)); /* Fill buffer with index 2 key */
 990     for (i = 0; i < STREAMS; i++)
 991           memcpy(ahc->ip_keys+4*i, buf+(8*i+4)*sizeof(UINT64),
 992                                                  4*sizeof(UINT64));
 993     endian_convert_if_le(ahc->ip_keys, sizeof(UINT64),
 994                                                   sizeof(ahc->ip_keys));
 995     for (i = 0; i < STREAMS*4; i++)
 996         ahc->ip_keys[i] %= p36;  /* Bring into Z_p36 */
 997
 998     /* Setup L3-2 hash variables    */
 999     /* Fill buffer with index 4 key */
1000     kdf(ahc->ip_trans, prf_key, 4, STREAMS * sizeof(UINT32));
1001     endian_convert_if_le(ahc->ip_trans, sizeof(UINT32),
1002                          STREAMS * sizeof(UINT32));
1003 }
1004
1005 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1006
1007 #if 0
1008 static uhash_ctx_t uhash_alloc(u_char key[])
1009 {
1010 /* Allocate memory and force to a 16-byte boundary. */
1011     uhash_ctx_t ctx;
1012     u_char bytes_to_add;
1013     aes_int_key prf_key;
1014
1015     ctx = (uhash_ctx_t)malloc(sizeof(uhash_ctx)+ALLOC_BOUNDARY);
1016     if (ctx) {
1017         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1018             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1019                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY -1));
1020             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1021             *((u_char *)ctx - 1) = bytes_to_add;
1022         }
1023         aes_key_setup(key,prf_key);
1024         uhash_init(ctx, prf_key);
1025     }
1026     return (ctx);
1027 }
1028 #endif
1029
1030 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1031
1032 #if 0
1033 static int uhash_free(uhash_ctx_t ctx)
1034 {
1035 /* Free memory allocated by uhash_alloc */
1036     u_char bytes_to_sub;
1037
1038     if (ctx) {
1039         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1040             bytes_to_sub = *((u_char *)ctx - 1);
1041             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx - bytes_to_sub);
1042         }
1043         free(ctx);
1044     }
1045     return (1);
1046 }
1047 #endif
1048 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1049
1050 static int uhash_update(uhash_ctx_t ctx, u_char *input, long len)
1051 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and
1052  * hash each one with NH, calling the polyhash on each NH output.
1053  */
1054 {
1055     UWORD bytes_hashed, bytes_remaining;
1056     UINT64 result_buf[STREAMS];
1057     UINT8 *nh_result = (UINT8 *)&result_buf;
1058
1059     if (ctx->msg_len + len <= L1_KEY_LEN) {
1060         nh_update(&ctx->hash, (UINT8 *)input, len);
1061         ctx->msg_len += len;
1062     } else {
1063
1064          bytes_hashed = ctx->msg_len % L1_KEY_LEN;
1065          if (ctx->msg_len == L1_KEY_LEN)
1066              bytes_hashed = L1_KEY_LEN;
1067
1068          if (bytes_hashed + len >= L1_KEY_LEN) {
1069
1070              /* If some bytes have been passed to the hash function      */
1071              /* then we want to pass at most (L1_KEY_LEN - bytes_hashed) */
1072              /* bytes to complete the current nh_block.                  */
1073              if (bytes_hashed) {
1074                  bytes_remaining = (L1_KEY_LEN - bytes_hashed);
1075                  nh_update(&ctx->hash, (UINT8 *)input, bytes_remaining);
1076                  nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1077                  ctx->msg_len += bytes_remaining;
1078                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1079                  len -= bytes_remaining;
1080                  input += bytes_remaining;
1081              }
1082
1083              /* Hash directly from input stream if enough bytes */
1084              while (len >= L1_KEY_LEN) {
1085                  nh(&ctx->hash, (UINT8 *)input, L1_KEY_LEN,
1086                                    L1_KEY_LEN, nh_result);
1087                  ctx->msg_len += L1_KEY_LEN;
1088                  len -= L1_KEY_LEN;
1089                  input += L1_KEY_LEN;
1090                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1091              }
1092          }
1093
1094          /* pass remaining < L1_KEY_LEN bytes of input data to NH */
1095          if (len) {
1096              nh_update(&ctx->hash, (UINT8 *)input, len);
1097              ctx->msg_len += len;
1098          }
1099      }
1100
1101     return (1);
1102 }
1103
1104 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1105
1106 static int uhash_final(uhash_ctx_t ctx, u_char *res)
1107 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1108 {
1109     UINT64 result_buf[STREAMS];
1110     UINT8 *nh_result = (UINT8 *)&result_buf;
1111
1112     if (ctx->msg_len > L1_KEY_LEN) {
1113         if (ctx->msg_len % L1_KEY_LEN) {
1114             nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1115             poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1116         }
1117         ip_long(ctx, res);
1118     } else {
1119         nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1120         ip_short(ctx,nh_result, res);
1121     }
1122     uhash_reset(ctx);
1123     return (1);
1124 }
1125
1126 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1127
1128 #if 0
1129 static int uhash(uhash_ctx_t ahc, u_char *msg, long len, u_char *res)
1130 /* assumes that msg is in a writable buffer of length divisible by */
1131 /* L1_PAD_BOUNDARY. Bytes beyond msg[len] may be zeroed.           */
1132 {
1133     UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1134     UINT32 nh_len;
1135     int extra_zeroes_needed;
1136
1137     /* If the message to be hashed is no longer than L1_HASH_LEN, we skip
1138      * the polyhash.
1139      */
1140     if (len <= L1_KEY_LEN) {
1141         if (len == 0)                  /* If zero length messages will not */
1142                 nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;  /* be seen, comment out this case   */
1143         else
1144                 nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1145         extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1146         zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1147         nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1148         ip_short(ahc,nh_result, res);
1149     } else {
1150         /* Otherwise, we hash each L1_KEY_LEN chunk with NH, passing the NH
1151          * output to poly_hash().
1152          */
1153         do {
1154             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, L1_KEY_LEN, L1_KEY_LEN, nh_result);
1155             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1156             len -= L1_KEY_LEN;
1157             msg += L1_KEY_LEN;
1158         } while (len >= L1_KEY_LEN);
1159         if (len) {
1160             nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1161             extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1162             zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1163             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1164             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1165         }
1166
1167         ip_long(ahc, res);
1168     }
1169
1170     uhash_reset(ahc);
1171     return 1;
1172 }
1173 #endif
1174
1175 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1176 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1177 /* ----- Begin UMAC Section --------------------------------------------- */
1178 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1179 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1180
1181 /* The UMAC interface has two interfaces, an all-at-once interface where
1182  * the entire message to be authenticated is passed to UMAC in one buffer,
1183  * and a sequential interface where the message is presented a little at a
1184  * time. The all-at-once is more optimaized than the sequential version and
1185  * should be preferred when the sequential interface is not required.
1186  */
1187 struct umac_ctx {
1188     uhash_ctx hash;          /* Hash function for message compression    */
1189     pdf_ctx pdf;             /* PDF for hashed output                    */
1190     void *free_ptr;          /* Address to free this struct via          */
1191 } umac_ctx;
1192
1193 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1194
1195 #if 0
1196 int umac_reset(struct umac_ctx *ctx)
1197 /* Reset the hash function to begin a new authentication.        */
1198 {
1199     uhash_reset(&ctx->hash);
1200     return (1);
1201 }
1202 #endif
1203
1204 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1205
1206 int umac_delete(struct umac_ctx *ctx)
1207 /* Deallocate the ctx structure */
1208 {
1209     if (ctx) {
1210         if (ALLOC_BOUNDARY)
1211             ctx = (struct umac_ctx *)ctx->free_ptr;
1212         xfree(ctx);
1213     }
1214     return (1);
1215 }
1216
1217 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1218
1219 struct umac_ctx *umac_new(u_char key[])
1220 /* Dynamically allocate a umac_ctx struct, initialize variables,
1221  * generate subkeys from key. Align to 16-byte boundary.
1222  */
1223 {
1224     struct umac_ctx *ctx, *octx;
1225     size_t bytes_to_add;
1226     aes_int_key prf_key;
1227
1228     octx = ctx = xmalloc(sizeof(*ctx) + ALLOC_BOUNDARY);
1229     if (ctx) {
1230         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1231             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1232                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY - 1));
1233             ctx = (struct umac_ctx *)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1234         }
1235         ctx->free_ptr = octx;
1236         aes_key_setup(key,prf_key);
1237         pdf_init(&ctx->pdf, prf_key);
1238         uhash_init(&ctx->hash, prf_key);
1239     }
1240
1241     return (ctx);
1242 }
1243
1244 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1245
1246 int umac_final(struct umac_ctx *ctx, u_char tag[], u_char nonce[8])
1247 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1248 {
1249     uhash_final(&ctx->hash, (u_char *)tag);
1250     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1251
1252     return (1);
1253 }
1254
1255 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1256
1257 int umac_update(struct umac_ctx *ctx, u_char *input, long len)
1258 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and   */
1259 /* hash each one, calling the PDF on the hashed output whenever the hash- */
1260 /* output buffer is full.                                                 */
1261 {
1262     uhash_update(&ctx->hash, input, len);
1263     return (1);
1264 }
1265
1266 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1267
1268 #if 0
1269 int umac(struct umac_ctx *ctx, u_char *input,
1270          long len, u_char tag[],
1271          u_char nonce[8])
1272 /* All-in-one version simply calls umac_update() and umac_final().        */
1273 {
1274     uhash(&ctx->hash, input, len, (u_char *)tag);
1275     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1276
1277     return (1);
1278 }
1279 #endif
1280
1281 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1282 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1283 /* ----- End UMAC Section ----------------------------------------------- */
1284 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1285 /* ---------------------------------------------------------------------- */