sys/crypto/sha2/sha2.c

   1 /*      $KAME: sha2.c,v 1.8 2001/11/08 01:07:52 itojun Exp $    */
   2
   3 /*
   4  * sha2.c
   5  *
   6  * Version 1.0.0beta1
   7  *
   8  * Written by Aaron D. Gifford <me@aarongifford.com>
   9  *
  10  * Copyright 2000 Aaron D. Gifford.  All rights reserved.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  * 3. Neither the name of the copyright holder nor the names of contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR(S) AND CONTRIBUTOR(S) ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR(S) OR CONTRIBUTOR(S) BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  */
  36
  37 #include <sys/cdefs.h>
  38 __FBSDID("$FreeBSD$");
  39
  40 #include <sys/types.h>
  41 #include <sys/time.h>
  42 #ifdef _KERNEL
  43 #include <sys/systm.h>
  44 #else
  45 #include <string.h>
  46 #endif
  47 #include <machine/endian.h>
  48 #include <crypto/sha2/sha2.h>
  49
  50 /*
  51  * ASSERT NOTE:
  52  * Some sanity checking code is included using assert().  On my FreeBSD
  53  * system, this additional code can be removed by compiling with NDEBUG
  54  * defined.  Check your own systems manpage on assert() to see how to
  55  * compile WITHOUT the sanity checking code on your system.
  56  *
  57  * UNROLLED TRANSFORM LOOP NOTE:
  58  * You can define SHA2_UNROLL_TRANSFORM to use the unrolled transform
  59  * loop version for the hash transform rounds (defined using macros
  60  * later in this file).  Either define on the command line, for example:
  61  *
  62  *   cc -DSHA2_UNROLL_TRANSFORM -o sha2 sha2.c sha2prog.c
  63  *
  64  * or define below:
  65  *
  66  *   #define SHA2_UNROLL_TRANSFORM
  67  *
  68  */
  69
  70 #if defined(__bsdi__) || defined(__FreeBSD__)
  71 #define assert(x)
  72 #endif
  73
  74
  75 /*** SHA-256/384/512 Machine Architecture Definitions *****************/
  76 /*
  77  * BYTE_ORDER NOTE:
  78  *
  79  * Please make sure that your system defines BYTE_ORDER.  If your
  80  * architecture is little-endian, make sure it also defines
  81  * LITTLE_ENDIAN and that the two (BYTE_ORDER and LITTLE_ENDIAN) are
  82  * equivilent.
  83  *
  84  * If your system does not define the above, then you can do so by
  85  * hand like this:
  86  *
  87  *   #define LITTLE_ENDIAN 1234
  88  *   #define BIG_ENDIAN    4321
  89  *
  90  * And for little-endian machines, add:
  91  *
  92  *   #define BYTE_ORDER LITTLE_ENDIAN
  93  *
  94  * Or for big-endian machines:
  95  *
  96  *   #define BYTE_ORDER BIG_ENDIAN
  97  *
  98  * The FreeBSD machine this was written on defines BYTE_ORDER
  99  * appropriately by including <sys/types.h> (which in turn includes
 100  * <machine/endian.h> where the appropriate definitions are actually
 101  * made).
 102  */
 103 #if !defined(BYTE_ORDER) || (BYTE_ORDER != LITTLE_ENDIAN && BYTE_ORDER != BIG_ENDIAN)
 104 #error Define BYTE_ORDER to be equal to either LITTLE_ENDIAN or BIG_ENDIAN
 105 #endif
 106
 107 /*
 108  * Define the followingsha2_* types to types of the correct length on
 109  * the native archtecture.   Most BSD systems and Linux define u_intXX_t
 110  * types.  Machines with very recent ANSI C headers, can use the
 111  * uintXX_t definintions from inttypes.h by defining SHA2_USE_INTTYPES_H
 112  * during compile or in the sha.h header file.
 113  *
 114  * Machines that support neither u_intXX_t nor inttypes.h's uintXX_t
 115  * will need to define these three typedefs below (and the appropriate
 116  * ones in sha.h too) by hand according to their system architecture.
 117  *
 118  * Thank you, Jun-ichiro itojun Hagino, for suggesting using u_intXX_t
 119  * types and pointing out recent ANSI C support for uintXX_t in inttypes.h.
 120  */
 121 #if 0 /*def SHA2_USE_INTTYPES_H*/
 122
 123 typedef uint8_t  sha2_byte;     /* Exactly 1 byte */
 124 typedef uint32_t sha2_word32;   /* Exactly 4 bytes */
 125 typedef uint64_t sha2_word64;   /* Exactly 8 bytes */
 126
 127 #else /* SHA2_USE_INTTYPES_H */
 128
 129 typedef u_int8_t  sha2_byte;    /* Exactly 1 byte */
 130 typedef u_int32_t sha2_word32;  /* Exactly 4 bytes */
 131 typedef u_int64_t sha2_word64;  /* Exactly 8 bytes */
 132
 133 #endif /* SHA2_USE_INTTYPES_H */
 134
 135
 136 /*** SHA-256/384/512 Various Length Definitions ***********************/
 137 /* NOTE: Most of these are in sha2.h */
 138 #define SHA256_SHORT_BLOCK_LENGTH       (SHA256_BLOCK_LENGTH - 8)
 139 #define SHA384_SHORT_BLOCK_LENGTH       (SHA384_BLOCK_LENGTH - 16)
 140 #define SHA512_SHORT_BLOCK_LENGTH       (SHA512_BLOCK_LENGTH - 16)
 141
 142
 143 /*** ENDIAN REVERSAL MACROS *******************************************/
 144 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 145 #define REVERSE32(w,x)  { \
 146         sha2_word32 tmp = (w); \
 147         tmp = (tmp >> 16) | (tmp << 16); \
 148         (x) = ((tmp & 0xff00ff00UL) >> 8) | ((tmp & 0x00ff00ffUL) << 8); \
 149 }
 150 #define REVERSE64(w,x)  { \
 151         sha2_word64 tmp = (w); \
 152         tmp = (tmp >> 32) | (tmp << 32); \
 153         tmp = ((tmp & 0xff00ff00ff00ff00ULL) >> 8) | \
 154               ((tmp & 0x00ff00ff00ff00ffULL) << 8); \
 155         (x) = ((tmp & 0xffff0000ffff0000ULL) >> 16) | \
 156               ((tmp & 0x0000ffff0000ffffULL) << 16); \
 157 }
 158 #endif /* BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN */
 159
 160 /*
 161  * Macro for incrementally adding the unsigned 64-bit integer n to the
 162  * unsigned 128-bit integer (represented using a two-element array of
 163  * 64-bit words):
 164  */
 165 #define ADDINC128(w,n)  { \
 166         (w)[0] += (sha2_word64)(n); \
 167         if ((w)[0] < (n)) { \
 168                 (w)[1]++; \
 169         } \
 170 }
 171
 172 /*** THE SIX LOGICAL FUNCTIONS ****************************************/
 173 /*
 174  * Bit shifting and rotation (used by the six SHA-XYZ logical functions:
 175  *
 176  *   NOTE:  The naming of R and S appears backwards here (R is a SHIFT and
 177  *   S is a ROTATION) because the SHA-256/384/512 description document
 178  *   (see http://csrc.nist.gov/cryptval/shs/sha256-384-512.pdf) uses this
 179  *   same "backwards" definition.
 180  */
 181 /* Shift-right (used in SHA-256, SHA-384, and SHA-512): */
 182 #define R(b,x)          ((x) >> (b))
 183 /* 32-bit Rotate-right (used in SHA-256): */
 184 #define S32(b,x)        (((x) >> (b)) | ((x) << (32 - (b))))
 185 /* 64-bit Rotate-right (used in SHA-384 and SHA-512): */
 186 #define S64(b,x)        (((x) >> (b)) | ((x) << (64 - (b))))
 187
 188 /* Two of six logical functions used in SHA-256, SHA-384, and SHA-512: */
 189 #define Ch(x,y,z)       (((x) & (y)) ^ ((~(x)) & (z)))
 190 #define Maj(x,y,z)      (((x) & (y)) ^ ((x) & (z)) ^ ((y) & (z)))
 191
 192 /* Four of six logical functions used in SHA-256: */
 193 #define Sigma0_256(x)   (S32(2,  (x)) ^ S32(13, (x)) ^ S32(22, (x)))
 194 #define Sigma1_256(x)   (S32(6,  (x)) ^ S32(11, (x)) ^ S32(25, (x)))
 195 #define sigma0_256(x)   (S32(7,  (x)) ^ S32(18, (x)) ^ R(3 ,   (x)))
 196 #define sigma1_256(x)   (S32(17, (x)) ^ S32(19, (x)) ^ R(10,   (x)))
 197
 198 /* Four of six logical functions used in SHA-384 and SHA-512: */
 199 #define Sigma0_512(x)   (S64(28, (x)) ^ S64(34, (x)) ^ S64(39, (x)))
 200 #define Sigma1_512(x)   (S64(14, (x)) ^ S64(18, (x)) ^ S64(41, (x)))
 201 #define sigma0_512(x)   (S64( 1, (x)) ^ S64( 8, (x)) ^ R( 7,   (x)))
 202 #define sigma1_512(x)   (S64(19, (x)) ^ S64(61, (x)) ^ R( 6,   (x)))
 203
 204 /*** INTERNAL FUNCTION PROTOTYPES *************************************/
 205 /* NOTE: These should not be accessed directly from outside this
 206  * library -- they are intended for private internal visibility/use
 207  * only.
 208  */
 209 static void SHA512_Last(SHA512_CTX*);
 210 static void SHA256_Transform(SHA256_CTX*, const sha2_word32*);
 211 static void SHA512_Transform(SHA512_CTX*, const sha2_word64*);
 212
 213
 214 /*** SHA-XYZ INITIAL HASH VALUES AND CONSTANTS ************************/
 215 /* Hash constant words K for SHA-256: */
 216 static const sha2_word32 K256[64] = {
 217         0x428a2f98UL, 0x71374491UL, 0xb5c0fbcfUL, 0xe9b5dba5UL,
 218         0x3956c25bUL, 0x59f111f1UL, 0x923f82a4UL, 0xab1c5ed5UL,
 219         0xd807aa98UL, 0x12835b01UL, 0x243185beUL, 0x550c7dc3UL,
 220         0x72be5d74UL, 0x80deb1feUL, 0x9bdc06a7UL, 0xc19bf174UL,
 221         0xe49b69c1UL, 0xefbe4786UL, 0x0fc19dc6UL, 0x240ca1ccUL,
 222         0x2de92c6fUL, 0x4a7484aaUL, 0x5cb0a9dcUL, 0x76f988daUL,
 223         0x983e5152UL, 0xa831c66dUL, 0xb00327c8UL, 0xbf597fc7UL,
 224         0xc6e00bf3UL, 0xd5a79147UL, 0x06ca6351UL, 0x14292967UL,
 225         0x27b70a85UL, 0x2e1b2138UL, 0x4d2c6dfcUL, 0x53380d13UL,
 226         0x650a7354UL, 0x766a0abbUL, 0x81c2c92eUL, 0x92722c85UL,
 227         0xa2bfe8a1UL, 0xa81a664bUL, 0xc24b8b70UL, 0xc76c51a3UL,
 228         0xd192e819UL, 0xd6990624UL, 0xf40e3585UL, 0x106aa070UL,
 229         0x19a4c116UL, 0x1e376c08UL, 0x2748774cUL, 0x34b0bcb5UL,
 230         0x391c0cb3UL, 0x4ed8aa4aUL, 0x5b9cca4fUL, 0x682e6ff3UL,
 231         0x748f82eeUL, 0x78a5636fUL, 0x84c87814UL, 0x8cc70208UL,
 232         0x90befffaUL, 0xa4506cebUL, 0xbef9a3f7UL, 0xc67178f2UL
 233 };
 234
 235 /* Initial hash value H for SHA-256: */
 236 static const sha2_word32 sha256_initial_hash_value[8] = {
 237         0x6a09e667UL,
 238         0xbb67ae85UL,
 239         0x3c6ef372UL,
 240         0xa54ff53aUL,
 241         0x510e527fUL,
 242         0x9b05688cUL,
 243         0x1f83d9abUL,
 244         0x5be0cd19UL
 245 };
 246
 247 /* Hash constant words K for SHA-384 and SHA-512: */
 248 static const sha2_word64 K512[80] = {
 249         0x428a2f98d728ae22ULL, 0x7137449123ef65cdULL,
 250         0xb5c0fbcfec4d3b2fULL, 0xe9b5dba58189dbbcULL,
 251         0x3956c25bf348b538ULL, 0x59f111f1b605d019ULL,
 252         0x923f82a4af194f9bULL, 0xab1c5ed5da6d8118ULL,
 253         0xd807aa98a3030242ULL, 0x12835b0145706fbeULL,
 254         0x243185be4ee4b28cULL, 0x550c7dc3d5ffb4e2ULL,
 255         0x72be5d74f27b896fULL, 0x80deb1fe3b1696b1ULL,
 256         0x9bdc06a725c71235ULL, 0xc19bf174cf692694ULL,
 257         0xe49b69c19ef14ad2ULL, 0xefbe4786384f25e3ULL,
 258         0x0fc19dc68b8cd5b5ULL, 0x240ca1cc77ac9c65ULL,
 259         0x2de92c6f592b0275ULL, 0x4a7484aa6ea6e483ULL,
 260         0x5cb0a9dcbd41fbd4ULL, 0x76f988da831153b5ULL,
 261         0x983e5152ee66dfabULL, 0xa831c66d2db43210ULL,
 262         0xb00327c898fb213fULL, 0xbf597fc7beef0ee4ULL,
 263         0xc6e00bf33da88fc2ULL, 0xd5a79147930aa725ULL,
 264         0x06ca6351e003826fULL, 0x142929670a0e6e70ULL,
 265         0x27b70a8546d22ffcULL, 0x2e1b21385c26c926ULL,
 266         0x4d2c6dfc5ac42aedULL, 0x53380d139d95b3dfULL,
 267         0x650a73548baf63deULL, 0x766a0abb3c77b2a8ULL,
 268         0x81c2c92e47edaee6ULL, 0x92722c851482353bULL,
 269         0xa2bfe8a14cf10364ULL, 0xa81a664bbc423001ULL,
 270         0xc24b8b70d0f89791ULL, 0xc76c51a30654be30ULL,
 271         0xd192e819d6ef5218ULL, 0xd69906245565a910ULL,
 272         0xf40e35855771202aULL, 0x106aa07032bbd1b8ULL,
 273         0x19a4c116b8d2d0c8ULL, 0x1e376c085141ab53ULL,
 274         0x2748774cdf8eeb99ULL, 0x34b0bcb5e19b48a8ULL,
 275         0x391c0cb3c5c95a63ULL, 0x4ed8aa4ae3418acbULL,
 276         0x5b9cca4f7763e373ULL, 0x682e6ff3d6b2b8a3ULL,
 277         0x748f82ee5defb2fcULL, 0x78a5636f43172f60ULL,
 278         0x84c87814a1f0ab72ULL, 0x8cc702081a6439ecULL,
 279         0x90befffa23631e28ULL, 0xa4506cebde82bde9ULL,
 280         0xbef9a3f7b2c67915ULL, 0xc67178f2e372532bULL,
 281         0xca273eceea26619cULL, 0xd186b8c721c0c207ULL,
 282         0xeada7dd6cde0eb1eULL, 0xf57d4f7fee6ed178ULL,
 283         0x06f067aa72176fbaULL, 0x0a637dc5a2c898a6ULL,
 284         0x113f9804bef90daeULL, 0x1b710b35131c471bULL,
 285         0x28db77f523047d84ULL, 0x32caab7b40c72493ULL,
 286         0x3c9ebe0a15c9bebcULL, 0x431d67c49c100d4cULL,
 287         0x4cc5d4becb3e42b6ULL, 0x597f299cfc657e2aULL,
 288         0x5fcb6fab3ad6faecULL, 0x6c44198c4a475817ULL
 289 };
 290
 291 /* Initial hash value H for SHA-384 */
 292 static const sha2_word64 sha384_initial_hash_value[8] = {
 293         0xcbbb9d5dc1059ed8ULL,
 294         0x629a292a367cd507ULL,
 295         0x9159015a3070dd17ULL,
 296         0x152fecd8f70e5939ULL,
 297         0x67332667ffc00b31ULL,
 298         0x8eb44a8768581511ULL,
 299         0xdb0c2e0d64f98fa7ULL,
 300         0x47b5481dbefa4fa4ULL
 301 };
 302
 303 /* Initial hash value H for SHA-512 */
 304 static const sha2_word64 sha512_initial_hash_value[8] = {
 305         0x6a09e667f3bcc908ULL,
 306         0xbb67ae8584caa73bULL,
 307         0x3c6ef372fe94f82bULL,
 308         0xa54ff53a5f1d36f1ULL,
 309         0x510e527fade682d1ULL,
 310         0x9b05688c2b3e6c1fULL,
 311         0x1f83d9abfb41bd6bULL,
 312         0x5be0cd19137e2179ULL
 313 };
 314
 315 /*
 316  * Constant used by SHA256/384/512_End() functions for converting the
 317  * digest to a readable hexadecimal character string:
 318  */
 319 static const char *sha2_hex_digits = "0123456789abcdef";
 320
 321
 322 /*** SHA-256: *********************************************************/
 323 void SHA256_Init(SHA256_CTX* context) {
 324         if (context == (SHA256_CTX*)0) {
 325                 return;
 326         }
 327         bcopy(sha256_initial_hash_value, context->state, SHA256_DIGEST_LENGTH);
 328         bzero(context->buffer, SHA256_BLOCK_LENGTH);
 329         context->bitcount = 0;
 330 }
 331
 332 #ifdef SHA2_UNROLL_TRANSFORM
 333
 334 /* Unrolled SHA-256 round macros: */
 335
 336 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 337
 338 #define ROUND256_0_TO_15(a,b,c,d,e,f,g,h)       \
 339         REVERSE32(*data++, W256[j]); \
 340         T1 = (h) + Sigma1_256(e) + Ch((e), (f), (g)) + \
 341              K256[j] + W256[j]; \
 342         (d) += T1; \
 343         (h) = T1 + Sigma0_256(a) + Maj((a), (b), (c)); \
 344         j++
 345
 346
 347 #else /* BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN */
 348
 349 #define ROUND256_0_TO_15(a,b,c,d,e,f,g,h)       \
 350         T1 = (h) + Sigma1_256(e) + Ch((e), (f), (g)) + \
 351              K256[j] + (W256[j] = *data++); \
 352         (d) += T1; \
 353         (h) = T1 + Sigma0_256(a) + Maj((a), (b), (c)); \
 354         j++
 355
 356 #endif /* BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN */
 357
 358 #define ROUND256(a,b,c,d,e,f,g,h)       \
 359         s0 = W256[(j+1)&0x0f]; \
 360         s0 = sigma0_256(s0); \
 361         s1 = W256[(j+14)&0x0f]; \
 362         s1 = sigma1_256(s1); \
 363         T1 = (h) + Sigma1_256(e) + Ch((e), (f), (g)) + K256[j] + \
 364              (W256[j&0x0f] += s1 + W256[(j+9)&0x0f] + s0); \
 365         (d) += T1; \
 366         (h) = T1 + Sigma0_256(a) + Maj((a), (b), (c)); \
 367         j++
 368
 369 static void SHA256_Transform(SHA256_CTX* context, const sha2_word32* data) {
 370         sha2_word32     a, b, c, d, e, f, g, h, s0, s1;
 371         sha2_word32     T1, *W256;
 372         int             j;
 373
 374         W256 = (sha2_word32*)context->buffer;
 375
 376         /* Initialize registers with the prev. intermediate value */
 377         a = context->state[0];
 378         b = context->state[1];
 379         c = context->state[2];
 380         d = context->state[3];
 381         e = context->state[4];
 382         f = context->state[5];
 383         g = context->state[6];
 384         h = context->state[7];
 385
 386         j = 0;
 387         do {
 388                 /* Rounds 0 to 15 (unrolled): */
 389                 ROUND256_0_TO_15(a,b,c,d,e,f,g,h);
 390                 ROUND256_0_TO_15(h,a,b,c,d,e,f,g);
 391                 ROUND256_0_TO_15(g,h,a,b,c,d,e,f);
 392                 ROUND256_0_TO_15(f,g,h,a,b,c,d,e);
 393                 ROUND256_0_TO_15(e,f,g,h,a,b,c,d);
 394                 ROUND256_0_TO_15(d,e,f,g,h,a,b,c);
 395                 ROUND256_0_TO_15(c,d,e,f,g,h,a,b);
 396                 ROUND256_0_TO_15(b,c,d,e,f,g,h,a);
 397         } while (j < 16);
 398
 399         /* Now for the remaining rounds to 64: */
 400         do {
 401                 ROUND256(a,b,c,d,e,f,g,h);
 402                 ROUND256(h,a,b,c,d,e,f,g);
 403                 ROUND256(g,h,a,b,c,d,e,f);
 404                 ROUND256(f,g,h,a,b,c,d,e);
 405                 ROUND256(e,f,g,h,a,b,c,d);
 406                 ROUND256(d,e,f,g,h,a,b,c);
 407                 ROUND256(c,d,e,f,g,h,a,b);
 408                 ROUND256(b,c,d,e,f,g,h,a);
 409         } while (j < 64);
 410
 411         /* Compute the current intermediate hash value */
 412         context->state[0] += a;
 413         context->state[1] += b;
 414         context->state[2] += c;
 415         context->state[3] += d;
 416         context->state[4] += e;
 417         context->state[5] += f;
 418         context->state[6] += g;
 419         context->state[7] += h;
 420
 421         /* Clean up */
 422         a = b = c = d = e = f = g = h = T1 = 0;
 423 }
 424
 425 #else /* SHA2_UNROLL_TRANSFORM */
 426
 427 static void SHA256_Transform(SHA256_CTX* context, const sha2_word32* data) {
 428         sha2_word32     a, b, c, d, e, f, g, h, s0, s1;
 429         sha2_word32     T1, T2, *W256;
 430         int             j;
 431
 432         W256 = (sha2_word32*)context->buffer;
 433
 434         /* Initialize registers with the prev. intermediate value */
 435         a = context->state[0];
 436         b = context->state[1];
 437         c = context->state[2];
 438         d = context->state[3];
 439         e = context->state[4];
 440         f = context->state[5];
 441         g = context->state[6];
 442         h = context->state[7];
 443
 444         j = 0;
 445         do {
 446 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 447                 /* Copy data while converting to host byte order */
 448                 REVERSE32(*data++,W256[j]);
 449                 /* Apply the SHA-256 compression function to update a..h */
 450                 T1 = h + Sigma1_256(e) + Ch(e, f, g) + K256[j] + W256[j];
 451 #else /* BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN */
 452                 /* Apply the SHA-256 compression function to update a..h with copy */
 453                 T1 = h + Sigma1_256(e) + Ch(e, f, g) + K256[j] + (W256[j] = *data++);
 454 #endif /* BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN */
 455                 T2 = Sigma0_256(a) + Maj(a, b, c);
 456                 h = g;
 457                 g = f;
 458                 f = e;
 459                 e = d + T1;
 460                 d = c;
 461                 c = b;
 462                 b = a;
 463                 a = T1 + T2;
 464
 465                 j++;
 466         } while (j < 16);
 467
 468         do {
 469                 /* Part of the message block expansion: */
 470                 s0 = W256[(j+1)&0x0f];
 471                 s0 = sigma0_256(s0);
 472                 s1 = W256[(j+14)&0x0f];
 473                 s1 = sigma1_256(s1);
 474
 475                 /* Apply the SHA-256 compression function to update a..h */
 476                 T1 = h + Sigma1_256(e) + Ch(e, f, g) + K256[j] +
 477                      (W256[j&0x0f] += s1 + W256[(j+9)&0x0f] + s0);
 478                 T2 = Sigma0_256(a) + Maj(a, b, c);
 479                 h = g;
 480                 g = f;
 481                 f = e;
 482                 e = d + T1;
 483                 d = c;
 484                 c = b;
 485                 b = a;
 486                 a = T1 + T2;
 487
 488                 j++;
 489         } while (j < 64);
 490
 491         /* Compute the current intermediate hash value */
 492         context->state[0] += a;
 493         context->state[1] += b;
 494         context->state[2] += c;
 495         context->state[3] += d;
 496         context->state[4] += e;
 497         context->state[5] += f;
 498         context->state[6] += g;
 499         context->state[7] += h;
 500
 501         /* Clean up */
 502         a = b = c = d = e = f = g = h = T1 = T2 = 0;
 503 }
 504
 505 #endif /* SHA2_UNROLL_TRANSFORM */
 506
 507 void SHA256_Update(SHA256_CTX* context, const sha2_byte *data, size_t len) {
 508         unsigned int    freespace, usedspace;
 509
 510         if (len == 0) {
 511                 /* Calling with no data is valid - we do nothing */
 512                 return;
 513         }
 514
 515         /* Sanity check: */
 516         assert(context != (SHA256_CTX*)0 && data != (sha2_byte*)0);
 517
 518         usedspace = (context->bitcount >> 3) % SHA256_BLOCK_LENGTH;
 519         if (usedspace > 0) {
 520                 /* Calculate how much free space is available in the buffer */
 521                 freespace = SHA256_BLOCK_LENGTH - usedspace;
 522
 523                 if (len >= freespace) {
 524                         /* Fill the buffer completely and process it */
 525                         bcopy(data, &context->buffer[usedspace], freespace);
 526                         context->bitcount += freespace << 3;
 527                         len -= freespace;
 528                         data += freespace;
 529                         SHA256_Transform(context, (sha2_word32*)context->buffer);
 530                 } else {
 531                         /* The buffer is not yet full */
 532                         bcopy(data, &context->buffer[usedspace], len);
 533                         context->bitcount += len << 3;
 534                         /* Clean up: */
 535                         usedspace = freespace = 0;
 536                         return;
 537                 }
 538         }
 539         while (len >= SHA256_BLOCK_LENGTH) {
 540                 /* Process as many complete blocks as we can */
 541                 SHA256_Transform(context, (const sha2_word32*)data);
 542                 context->bitcount += SHA256_BLOCK_LENGTH << 3;
 543                 len -= SHA256_BLOCK_LENGTH;
 544                 data += SHA256_BLOCK_LENGTH;
 545         }
 546         if (len > 0) {
 547                 /* There's left-overs, so save 'em */
 548                 bcopy(data, context->buffer, len);
 549                 context->bitcount += len << 3;
 550         }
 551         /* Clean up: */
 552         usedspace = freespace = 0;
 553 }
 554
 555 void SHA256_Final(sha2_byte digest[], SHA256_CTX* context) {
 556         sha2_word32     *d = (sha2_word32*)digest;
 557         unsigned int    usedspace;
 558
 559         /* Sanity check: */
 560         assert(context != (SHA256_CTX*)0);
 561
 562         /* If no digest buffer is passed, we don't bother doing this: */
 563         if (digest != (sha2_byte*)0) {
 564                 usedspace = (context->bitcount >> 3) % SHA256_BLOCK_LENGTH;
 565 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 566                 /* Convert FROM host byte order */
 567                 REVERSE64(context->bitcount,context->bitcount);
 568 #endif
 569                 if (usedspace > 0) {
 570                         /* Begin padding with a 1 bit: */
 571                         context->buffer[usedspace++] = 0x80;
 572
 573                         if (usedspace <= SHA256_SHORT_BLOCK_LENGTH) {
 574                                 /* Set-up for the last transform: */
 575                                 bzero(&context->buffer[usedspace], SHA256_SHORT_BLOCK_LENGTH - usedspace);
 576                         } else {
 577                                 if (usedspace < SHA256_BLOCK_LENGTH) {
 578                                         bzero(&context->buffer[usedspace], SHA256_BLOCK_LENGTH - usedspace);
 579                                 }
 580                                 /* Do second-to-last transform: */
 581                                 SHA256_Transform(context, (sha2_word32*)context->buffer);
 582
 583                                 /* And set-up for the last transform: */
 584                                 bzero(context->buffer, SHA256_SHORT_BLOCK_LENGTH);
 585                         }
 586                 } else {
 587                         /* Set-up for the last transform: */
 588                         bzero(context->buffer, SHA256_SHORT_BLOCK_LENGTH);
 589
 590                         /* Begin padding with a 1 bit: */
 591                         *context->buffer = 0x80;
 592                 }
 593                 /* Set the bit count: */
 594                 *(sha2_word64*)&context->buffer[SHA256_SHORT_BLOCK_LENGTH] = context->bitcount;
 595
 596                 /* Final transform: */
 597                 SHA256_Transform(context, (sha2_word32*)context->buffer);
 598
 599 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 600                 {
 601                         /* Convert TO host byte order */
 602                         int     j;
 603                         for (j = 0; j < 8; j++) {
 604                                 REVERSE32(context->state[j],context->state[j]);
 605                                 *d++ = context->state[j];
 606                         }
 607                 }
 608 #else
 609                 bcopy(context->state, d, SHA256_DIGEST_LENGTH);
 610 #endif
 611         }
 612
 613         /* Clean up state data: */
 614         bzero(context, sizeof(*context));
 615         usedspace = 0;
 616 }
 617
 618 char *SHA256_End(SHA256_CTX* context, char buffer[]) {
 619         sha2_byte       digest[SHA256_DIGEST_LENGTH], *d = digest;
 620         int             i;
 621
 622         /* Sanity check: */
 623         assert(context != (SHA256_CTX*)0);
 624
 625         if (buffer != (char*)0) {
 626                 SHA256_Final(digest, context);
 627
 628                 for (i = 0; i < SHA256_DIGEST_LENGTH; i++) {
 629                         *buffer++ = sha2_hex_digits[(*d & 0xf0) >> 4];
 630                         *buffer++ = sha2_hex_digits[*d & 0x0f];
 631                         d++;
 632                 }
 633                 *buffer = (char)0;
 634         } else {
 635                 bzero(context, sizeof(*context));
 636         }
 637         bzero(digest, SHA256_DIGEST_LENGTH);
 638         return buffer;
 639 }
 640
 641 char* SHA256_Data(const sha2_byte* data, size_t len, char digest[SHA256_DIGEST_STRING_LENGTH]) {
 642         SHA256_CTX      context;
 643
 644         SHA256_Init(&context);
 645         SHA256_Update(&context, data, len);
 646         return SHA256_End(&context, digest);
 647 }
 648
 649
 650 /*** SHA-512: *********************************************************/
 651 void SHA512_Init(SHA512_CTX* context) {
 652         if (context == (SHA512_CTX*)0) {
 653                 return;
 654         }
 655         bcopy(sha512_initial_hash_value, context->state, SHA512_DIGEST_LENGTH);
 656         bzero(context->buffer, SHA512_BLOCK_LENGTH);
 657         context->bitcount[0] = context->bitcount[1] =  0;
 658 }
 659
 660 #ifdef SHA2_UNROLL_TRANSFORM
 661
 662 /* Unrolled SHA-512 round macros: */
 663 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 664
 665 #define ROUND512_0_TO_15(a,b,c,d,e,f,g,h)       \
 666         REVERSE64(*data++, W512[j]); \
 667         T1 = (h) + Sigma1_512(e) + Ch((e), (f), (g)) + \
 668              K512[j] + W512[j]; \
 669         (d) += T1, \
 670         (h) = T1 + Sigma0_512(a) + Maj((a), (b), (c)), \
 671         j++
 672
 673
 674 #else /* BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN */
 675
 676 #define ROUND512_0_TO_15(a,b,c,d,e,f,g,h)       \
 677         T1 = (h) + Sigma1_512(e) + Ch((e), (f), (g)) + \
 678              K512[j] + (W512[j] = *data++); \
 679         (d) += T1; \
 680         (h) = T1 + Sigma0_512(a) + Maj((a), (b), (c)); \
 681         j++
 682
 683 #endif /* BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN */
 684
 685 #define ROUND512(a,b,c,d,e,f,g,h)       \
 686         s0 = W512[(j+1)&0x0f]; \
 687         s0 = sigma0_512(s0); \
 688         s1 = W512[(j+14)&0x0f]; \
 689         s1 = sigma1_512(s1); \
 690         T1 = (h) + Sigma1_512(e) + Ch((e), (f), (g)) + K512[j] + \
 691              (W512[j&0x0f] += s1 + W512[(j+9)&0x0f] + s0); \
 692         (d) += T1; \
 693         (h) = T1 + Sigma0_512(a) + Maj((a), (b), (c)); \
 694         j++
 695
 696 static void SHA512_Transform(SHA512_CTX* context, const sha2_word64* data) {
 697         sha2_word64     a, b, c, d, e, f, g, h, s0, s1;
 698         sha2_word64     T1, *W512 = (sha2_word64*)context->buffer;
 699         int             j;
 700
 701         /* Initialize registers with the prev. intermediate value */
 702         a = context->state[0];
 703         b = context->state[1];
 704         c = context->state[2];
 705         d = context->state[3];
 706         e = context->state[4];
 707         f = context->state[5];
 708         g = context->state[6];
 709         h = context->state[7];
 710
 711         j = 0;
 712         do {
 713                 ROUND512_0_TO_15(a,b,c,d,e,f,g,h);
 714                 ROUND512_0_TO_15(h,a,b,c,d,e,f,g);
 715                 ROUND512_0_TO_15(g,h,a,b,c,d,e,f);
 716                 ROUND512_0_TO_15(f,g,h,a,b,c,d,e);
 717                 ROUND512_0_TO_15(e,f,g,h,a,b,c,d);
 718                 ROUND512_0_TO_15(d,e,f,g,h,a,b,c);
 719                 ROUND512_0_TO_15(c,d,e,f,g,h,a,b);
 720                 ROUND512_0_TO_15(b,c,d,e,f,g,h,a);
 721         } while (j < 16);
 722
 723         /* Now for the remaining rounds up to 79: */
 724         do {
 725                 ROUND512(a,b,c,d,e,f,g,h);
 726                 ROUND512(h,a,b,c,d,e,f,g);
 727                 ROUND512(g,h,a,b,c,d,e,f);
 728                 ROUND512(f,g,h,a,b,c,d,e);
 729                 ROUND512(e,f,g,h,a,b,c,d);
 730                 ROUND512(d,e,f,g,h,a,b,c);
 731                 ROUND512(c,d,e,f,g,h,a,b);
 732                 ROUND512(b,c,d,e,f,g,h,a);
 733         } while (j < 80);
 734
 735         /* Compute the current intermediate hash value */
 736         context->state[0] += a;
 737         context->state[1] += b;
 738         context->state[2] += c;
 739         context->state[3] += d;
 740         context->state[4] += e;
 741         context->state[5] += f;
 742         context->state[6] += g;
 743         context->state[7] += h;
 744
 745         /* Clean up */
 746         a = b = c = d = e = f = g = h = T1 = 0;
 747 }
 748
 749 #else /* SHA2_UNROLL_TRANSFORM */
 750
 751 static void SHA512_Transform(SHA512_CTX* context, const sha2_word64* data) {
 752         sha2_word64     a, b, c, d, e, f, g, h, s0, s1;
 753         sha2_word64     T1 = 0, T2 = 0, *W512 = (sha2_word64*)context->buffer;
 754         int             j;
 755
 756         /* Initialize registers with the prev. intermediate value */
 757         a = context->state[0];
 758         b = context->state[1];
 759         c = context->state[2];
 760         d = context->state[3];
 761         e = context->state[4];
 762         f = context->state[5];
 763         g = context->state[6];
 764         h = context->state[7];
 765
 766         j = 0;
 767         do {
 768 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 769                 /* Convert TO host byte order */
 770                 REVERSE64(*data++, W512[j]);
 771                 /* Apply the SHA-512 compression function to update a..h */
 772                 T1 = h + Sigma1_512(e) + Ch(e, f, g) + K512[j] + W512[j];
 773 #else /* BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN */
 774                 /* Apply the SHA-512 compression function to update a..h with copy */
 775                 T1 = h + Sigma1_512(e) + Ch(e, f, g) + K512[j] + (W512[j] = *data++);
 776 #endif /* BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN */
 777                 T2 = Sigma0_512(a) + Maj(a, b, c);
 778                 h = g;
 779                 g = f;
 780                 f = e;
 781                 e = d + T1;
 782                 d = c;
 783                 c = b;
 784                 b = a;
 785                 a = T1 + T2;
 786
 787                 j++;
 788         } while (j < 16);
 789
 790         do {
 791                 /* Part of the message block expansion: */
 792                 s0 = W512[(j+1)&0x0f];
 793                 s0 = sigma0_512(s0);
 794                 s1 = W512[(j+14)&0x0f];
 795                 s1 =  sigma1_512(s1);
 796
 797                 /* Apply the SHA-512 compression function to update a..h */
 798                 T1 = h + Sigma1_512(e) + Ch(e, f, g) + K512[j] +
 799                      (W512[j&0x0f] += s1 + W512[(j+9)&0x0f] + s0);
 800                 T2 = Sigma0_512(a) + Maj(a, b, c);
 801                 h = g;
 802                 g = f;
 803                 f = e;
 804                 e = d + T1;
 805                 d = c;
 806                 c = b;
 807                 b = a;
 808                 a = T1 + T2;
 809
 810                 j++;
 811         } while (j < 80);
 812
 813         /* Compute the current intermediate hash value */
 814         context->state[0] += a;
 815         context->state[1] += b;
 816         context->state[2] += c;
 817         context->state[3] += d;
 818         context->state[4] += e;
 819         context->state[5] += f;
 820         context->state[6] += g;
 821         context->state[7] += h;
 822
 823         /* Clean up */
 824         a = b = c = d = e = f = g = h = T1 = T2 = 0;
 825 }
 826
 827 #endif /* SHA2_UNROLL_TRANSFORM */
 828
 829 void SHA512_Update(SHA512_CTX* context, const sha2_byte *data, size_t len) {
 830         unsigned int    freespace, usedspace;
 831
 832         if (len == 0) {
 833                 /* Calling with no data is valid - we do nothing */
 834                 return;
 835         }
 836
 837         /* Sanity check: */
 838         assert(context != (SHA512_CTX*)0 && data != (sha2_byte*)0);
 839
 840         usedspace = (context->bitcount[0] >> 3) % SHA512_BLOCK_LENGTH;
 841         if (usedspace > 0) {
 842                 /* Calculate how much free space is available in the buffer */
 843                 freespace = SHA512_BLOCK_LENGTH - usedspace;
 844
 845                 if (len >= freespace) {
 846                         /* Fill the buffer completely and process it */
 847                         bcopy(data, &context->buffer[usedspace], freespace);
 848                         ADDINC128(context->bitcount, freespace << 3);
 849                         len -= freespace;
 850                         data += freespace;
 851                         SHA512_Transform(context, (sha2_word64*)context->buffer);
 852                 } else {
 853                         /* The buffer is not yet full */
 854                         bcopy(data, &context->buffer[usedspace], len);
 855                         ADDINC128(context->bitcount, len << 3);
 856                         /* Clean up: */
 857                         usedspace = freespace = 0;
 858                         return;
 859                 }
 860         }
 861         while (len >= SHA512_BLOCK_LENGTH) {
 862                 /* Process as many complete blocks as we can */
 863                 SHA512_Transform(context, (const sha2_word64*)data);
 864                 ADDINC128(context->bitcount, SHA512_BLOCK_LENGTH << 3);
 865                 len -= SHA512_BLOCK_LENGTH;
 866                 data += SHA512_BLOCK_LENGTH;
 867         }
 868         if (len > 0) {
 869                 /* There's left-overs, so save 'em */
 870                 bcopy(data, context->buffer, len);
 871                 ADDINC128(context->bitcount, len << 3);
 872         }
 873         /* Clean up: */
 874         usedspace = freespace = 0;
 875 }
 876
 877 static void SHA512_Last(SHA512_CTX* context) {
 878         unsigned int    usedspace;
 879
 880         usedspace = (context->bitcount[0] >> 3) % SHA512_BLOCK_LENGTH;
 881 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 882         /* Convert FROM host byte order */
 883         REVERSE64(context->bitcount[0],context->bitcount[0]);
 884         REVERSE64(context->bitcount[1],context->bitcount[1]);
 885 #endif
 886         if (usedspace > 0) {
 887                 /* Begin padding with a 1 bit: */
 888                 context->buffer[usedspace++] = 0x80;
 889
 890                 if (usedspace <= SHA512_SHORT_BLOCK_LENGTH) {
 891                         /* Set-up for the last transform: */
 892                         bzero(&context->buffer[usedspace], SHA512_SHORT_BLOCK_LENGTH - usedspace);
 893                 } else {
 894                         if (usedspace < SHA512_BLOCK_LENGTH) {
 895                                 bzero(&context->buffer[usedspace], SHA512_BLOCK_LENGTH - usedspace);
 896                         }
 897                         /* Do second-to-last transform: */
 898                         SHA512_Transform(context, (sha2_word64*)context->buffer);
 899
 900                         /* And set-up for the last transform: */
 901                         bzero(context->buffer, SHA512_BLOCK_LENGTH - 2);
 902                 }
 903         } else {
 904                 /* Prepare for final transform: */
 905                 bzero(context->buffer, SHA512_SHORT_BLOCK_LENGTH);
 906
 907                 /* Begin padding with a 1 bit: */
 908                 *context->buffer = 0x80;
 909         }
 910         /* Store the length of input data (in bits): */
 911         *(sha2_word64*)&context->buffer[SHA512_SHORT_BLOCK_LENGTH] = context->bitcount[1];
 912         *(sha2_word64*)&context->buffer[SHA512_SHORT_BLOCK_LENGTH+8] = context->bitcount[0];
 913
 914         /* Final transform: */
 915         SHA512_Transform(context, (sha2_word64*)context->buffer);
 916 }
 917
 918 void SHA512_Final(sha2_byte digest[], SHA512_CTX* context) {
 919         sha2_word64     *d = (sha2_word64*)digest;
 920
 921         /* Sanity check: */
 922         assert(context != (SHA512_CTX*)0);
 923
 924         /* If no digest buffer is passed, we don't bother doing this: */
 925         if (digest != (sha2_byte*)0) {
 926                 SHA512_Last(context);
 927
 928                 /* Save the hash data for output: */
 929 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 930                 {
 931                         /* Convert TO host byte order */
 932                         int     j;
 933                         for (j = 0; j < 8; j++) {
 934                                 REVERSE64(context->state[j],context->state[j]);
 935                                 *d++ = context->state[j];
 936                         }
 937                 }
 938 #else
 939                 bcopy(context->state, d, SHA512_DIGEST_LENGTH);
 940 #endif
 941         }
 942
 943         /* Zero out state data */
 944         bzero(context, sizeof(*context));
 945 }
 946
 947 char *SHA512_End(SHA512_CTX* context, char buffer[]) {
 948         sha2_byte       digest[SHA512_DIGEST_LENGTH], *d = digest;
 949         int             i;
 950
 951         /* Sanity check: */
 952         assert(context != (SHA512_CTX*)0);
 953
 954         if (buffer != (char*)0) {
 955                 SHA512_Final(digest, context);
 956
 957                 for (i = 0; i < SHA512_DIGEST_LENGTH; i++) {
 958                         *buffer++ = sha2_hex_digits[(*d & 0xf0) >> 4];
 959                         *buffer++ = sha2_hex_digits[*d & 0x0f];
 960                         d++;
 961                 }
 962                 *buffer = (char)0;
 963         } else {
 964                 bzero(context, sizeof(*context));
 965         }
 966         bzero(digest, SHA512_DIGEST_LENGTH);
 967         return buffer;
 968 }
 969
 970 char* SHA512_Data(const sha2_byte* data, size_t len, char digest[SHA512_DIGEST_STRING_LENGTH]) {
 971         SHA512_CTX      context;
 972
 973         SHA512_Init(&context);
 974         SHA512_Update(&context, data, len);
 975         return SHA512_End(&context, digest);
 976 }
 977
 978
 979 /*** SHA-384: *********************************************************/
 980 void SHA384_Init(SHA384_CTX* context) {
 981         if (context == (SHA384_CTX*)0) {
 982                 return;
 983         }
 984         bcopy(sha384_initial_hash_value, context->state, SHA512_DIGEST_LENGTH);
 985         bzero(context->buffer, SHA384_BLOCK_LENGTH);
 986         context->bitcount[0] = context->bitcount[1] = 0;
 987 }
 988
 989 void SHA384_Update(SHA384_CTX* context, const sha2_byte* data, size_t len) {
 990         SHA512_Update((SHA512_CTX*)context, data, len);
 991 }
 992
 993 void SHA384_Final(sha2_byte digest[], SHA384_CTX* context) {
 994         sha2_word64     *d = (sha2_word64*)digest;
 995
 996         /* Sanity check: */
 997         assert(context != (SHA384_CTX*)0);
 998
 999         /* If no digest buffer is passed, we don't bother doing this: */
1000         if (digest != (sha2_byte*)0) {
1001                 SHA512_Last((SHA512_CTX*)context);
1002
1003                 /* Save the hash data for output: */
1004 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
1005                 {
1006                         /* Convert TO host byte order */
1007                         int     j;
1008                         for (j = 0; j < 6; j++) {
1009                                 REVERSE64(context->state[j],context->state[j]);
1010                                 *d++ = context->state[j];
1011                         }
1012                 }
1013 #else
1014                 bcopy(context->state, d, SHA384_DIGEST_LENGTH);
1015 #endif
1016         }
1017
1018         /* Zero out state data */
1019         bzero(context, sizeof(*context));
1020 }
1021
1022 char *SHA384_End(SHA384_CTX* context, char buffer[]) {
1023         sha2_byte       digest[SHA384_DIGEST_LENGTH], *d = digest;
1024         int             i;
1025
1026         /* Sanity check: */
1027         assert(context != (SHA384_CTX*)0);
1028
1029         if (buffer != (char*)0) {
1030                 SHA384_Final(digest, context);
1031
1032                 for (i = 0; i < SHA384_DIGEST_LENGTH; i++) {
1033                         *buffer++ = sha2_hex_digits[(*d & 0xf0) >> 4];
1034                         *buffer++ = sha2_hex_digits[*d & 0x0f];
1035                         d++;
1036                 }
1037                 *buffer = (char)0;
1038         } else {
1039                 bzero(context, sizeof(*context));
1040         }
1041         bzero(digest, SHA384_DIGEST_LENGTH);
1042         return buffer;
1043 }
1044
1045 char* SHA384_Data(const sha2_byte* data, size_t len, char digest[SHA384_DIGEST_STRING_LENGTH]) {
1046         SHA384_CTX      context;
1047
1048         SHA384_Init(&context);
1049         SHA384_Update(&context, data, len);
1050         return SHA384_End(&context, digest);
1051 }
1052