third_party/sha1.cc

   1 /* sha1.cc - Functions to compute SHA1 message digest of data streams
   2  * according to the NIST specification FIPS-180-1.
   3  * part of Cumulus: Efficient Filesystem Backup to the Cloud
   4  *
   5  * Copyright (C) 2000, 2001, 2003, 2004, 2005 Free Software Foundation, Inc.
   6  * Copyright (C) 2006-2007  The Regents of the University of California
   7  * Copyright (C) 2012 The Cumulus Developers
   8  * See the AUTHORS file for a list of Cumulus contributors.
   9  *
  10  * Written by Scott G. Miller
  11  * Additional Credits:
  12  *    Robert Klep <robert@ilse.nl>  -- Expansion function fix
  13  * Modifications by Michael Vrable <mvrable@cs.ucsd.edu> to integrate into
  14  * Cumulus.
  15  *
  16  * Original code (in C) is taken from GNU coreutils (Debian package 5.97-5).
  17  *
  18  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  19  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  20  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  21  * (at your option) any later version.
  22  *
  23  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  24  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  25  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  26  * GNU General Public License for more details.
  27  *
  28  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  29  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  30  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  31  */
  32
  33 #include "../hash.h"
  34 #include "sha1.h"
  35
  36 #include <stddef.h>
  37 #include <stdio.h>
  38 #include <string.h>
  39 #include <arpa/inet.h>
  40
  41 #include <string.h>
  42
  43 using std::string;
  44
  45 /* SWAP does an endian swap on architectures that are little-endian,
  46    as SHA1 needs some data in a big-endian form.  */
  47 #define SWAP(n) htonl(n)
  48
  49 #define BLOCKSIZE 4096
  50 #if BLOCKSIZE % 64 != 0
  51 # error "invalid BLOCKSIZE"
  52 #endif
  53
  54 /* This array contains the bytes used to pad the buffer to the next
  55    64-byte boundary.  (RFC 1321, 3.1: Step 1)  */
  56 static const unsigned char fillbuf[64] = { 0x80, 0 /* , 0, 0, ...  */ };
  57
  58
  59 /*
  60   Takes a pointer to a 160 bit block of data (five 32 bit ints) and
  61   intializes it to the start constants of the SHA1 algorithm.  This
  62   must be called before using hash in the call to sha1_hash.
  63 */
  64 void
  65 sha1_init_ctx (struct sha1_ctx *ctx)
  66 {
  67   ctx->A = 0x67452301;
  68   ctx->B = 0xefcdab89;
  69   ctx->C = 0x98badcfe;
  70   ctx->D = 0x10325476;
  71   ctx->E = 0xc3d2e1f0;
  72
  73   ctx->total[0] = ctx->total[1] = 0;
  74   ctx->buflen = 0;
  75 }
  76
  77 /* Put result from CTX in first 20 bytes following RESBUF.  The result
  78    must be in little endian byte order.
  79
  80    IMPORTANT: On some systems it is required that RESBUF is correctly
  81    aligned for a 32 bits value.  */
  82 void *
  83 sha1_read_ctx (const struct sha1_ctx *ctx, void *resbuf)
  84 {
  85   ((md5_uint32 *) resbuf)[0] = SWAP (ctx->A);
  86   ((md5_uint32 *) resbuf)[1] = SWAP (ctx->B);
  87   ((md5_uint32 *) resbuf)[2] = SWAP (ctx->C);
  88   ((md5_uint32 *) resbuf)[3] = SWAP (ctx->D);
  89   ((md5_uint32 *) resbuf)[4] = SWAP (ctx->E);
  90
  91   return resbuf;
  92 }
  93
  94 /* Process the remaining bytes in the internal buffer and the usual
  95    prolog according to the standard and write the result to RESBUF.
  96
  97    IMPORTANT: On some systems it is required that RESBUF is correctly
  98    aligned for a 32 bits value.  */
  99 void *
 100 sha1_finish_ctx (struct sha1_ctx *ctx, void *resbuf)
 101 {
 102   /* Take yet unprocessed bytes into account.  */
 103   md5_uint32 bytes = ctx->buflen;
 104   size_t pad;
 105
 106   /* Now count remaining bytes.  */
 107   ctx->total[0] += bytes;
 108   if (ctx->total[0] < bytes)
 109     ++ctx->total[1];
 110
 111   pad = bytes >= 56 ? 64 + 56 - bytes : 56 - bytes;
 112   memcpy (&ctx->buffer[bytes], fillbuf, pad);
 113
 114   /* Put the 64-bit file length in *bits* at the end of the buffer.  */
 115   *(md5_uint32 *) &ctx->buffer[bytes + pad + 4] = SWAP (ctx->total[0] << 3);
 116   *(md5_uint32 *) &ctx->buffer[bytes + pad] = SWAP ((ctx->total[1] << 3) |
 117                                                     (ctx->total[0] >> 29));
 118
 119   /* Process last bytes.  */
 120   sha1_process_block (ctx->buffer, bytes + pad + 8, ctx);
 121
 122   return sha1_read_ctx (ctx, resbuf);
 123 }
 124
 125 void
 126 sha1_process_bytes (const void *buffer, size_t len, struct sha1_ctx *ctx)
 127 {
 128   /* When we already have some bits in our internal buffer concatenate
 129      both inputs first.  */
 130   if (ctx->buflen != 0)
 131     {
 132       size_t left_over = ctx->buflen;
 133       size_t add = 128 - left_over > len ? len : 128 - left_over;
 134
 135       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, add);
 136       ctx->buflen += add;
 137
 138       if (ctx->buflen > 64)
 139         {
 140           sha1_process_block (ctx->buffer, ctx->buflen & ~63, ctx);
 141
 142           ctx->buflen &= 63;
 143           /* The regions in the following copy operation cannot overlap.  */
 144           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[(left_over + add) & ~63],
 145                   ctx->buflen);
 146         }
 147
 148       buffer = (const char *) buffer + add;
 149       len -= add;
 150     }
 151
 152   /* Process available complete blocks.  */
 153   if (len >= 64)
 154     {
 155 #if !_STRING_ARCH_unaligned
 156 # define alignof(type) offsetof (struct { char c; type x; }, x)
 157 # define UNALIGNED_P(p) (((size_t) p) % alignof (md5_uint32) != 0)
 158       if (UNALIGNED_P (buffer))
 159         while (len > 64)
 160           {
 161             sha1_process_block (memcpy (ctx->buffer, buffer, 64), 64, ctx);
 162             buffer = (const char *) buffer + 64;
 163             len -= 64;
 164           }
 165       else
 166 #endif
 167         {
 168           sha1_process_block (buffer, len & ~63, ctx);
 169           buffer = (const char *) buffer + (len & ~63);
 170           len &= 63;
 171         }
 172     }
 173
 174   /* Move remaining bytes in internal buffer.  */
 175   if (len > 0)
 176     {
 177       size_t left_over = ctx->buflen;
 178
 179       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, len);
 180       left_over += len;
 181       if (left_over >= 64)
 182         {
 183           sha1_process_block (ctx->buffer, 64, ctx);
 184           left_over -= 64;
 185           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[64], left_over);
 186         }
 187       ctx->buflen = left_over;
 188     }
 189 }
 190
 191 /* --- Code below is the primary difference between md5.c and sha1.c --- */
 192
 193 /* SHA1 round constants */
 194 #define K1 0x5a827999L
 195 #define K2 0x6ed9eba1L
 196 #define K3 0x8f1bbcdcL
 197 #define K4 0xca62c1d6L
 198
 199 /* Round functions.  Note that F2 is the same as F4.  */
 200 #define F1(B,C,D) ( D ^ ( B & ( C ^ D ) ) )
 201 #define F2(B,C,D) (B ^ C ^ D)
 202 #define F3(B,C,D) ( ( B & C ) | ( D & ( B | C ) ) )
 203 #define F4(B,C,D) (B ^ C ^ D)
 204
 205 /* Process LEN bytes of BUFFER, accumulating context into CTX.
 206    It is assumed that LEN % 64 == 0.
 207    Most of this code comes from GnuPG's cipher/sha1.c.  */
 208
 209 void
 210 sha1_process_block (const void *buffer, size_t len, struct sha1_ctx *ctx)
 211 {
 212   const md5_uint32 *words = (const md5_uint32 *)buffer;
 213   size_t nwords = len / sizeof (md5_uint32);
 214   const md5_uint32 *endp = words + nwords;
 215   md5_uint32 x[16];
 216   md5_uint32 a = ctx->A;
 217   md5_uint32 b = ctx->B;
 218   md5_uint32 c = ctx->C;
 219   md5_uint32 d = ctx->D;
 220   md5_uint32 e = ctx->E;
 221
 222   /* First increment the byte count.  RFC 1321 specifies the possible
 223      length of the file up to 2^64 bits.  Here we only compute the
 224      number of bytes.  Do a double word increment.  */
 225   ctx->total[0] += len;
 226   if (ctx->total[0] < len)
 227     ++ctx->total[1];
 228
 229 #define rol(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32 - (n))))
 230
 231 #define M(I) ( tm =   x[I&0x0f] ^ x[(I-14)&0x0f] \
 232                     ^ x[(I-8)&0x0f] ^ x[(I-3)&0x0f] \
 233                , (x[I&0x0f] = rol(tm, 1)) )
 234
 235 #define R(A,B,C,D,E,F,K,M)  do { E += rol( A, 5 )     \
 236                                       + F( B, C, D )  \
 237                                       + K             \
 238                                       + M;            \
 239                                  B = rol( B, 30 );    \
 240                                } while(0)
 241
 242   while (words < endp)
 243     {
 244       md5_uint32 tm;
 245       int t;
 246       for (t = 0; t < 16; t++)
 247         {
 248           x[t] = SWAP (*words);
 249           words++;
 250         }
 251
 252       R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[ 0] );
 253       R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[ 1] );
 254       R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[ 2] );
 255       R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[ 3] );
 256       R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[ 4] );
 257       R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[ 5] );
 258       R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[ 6] );
 259       R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[ 7] );
 260       R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[ 8] );
 261       R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[ 9] );
 262       R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[10] );
 263       R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[11] );
 264       R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[12] );
 265       R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[13] );
 266       R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[14] );
 267       R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[15] );
 268       R( e, a, b, c, d, F1, K1, M(16) );
 269       R( d, e, a, b, c, F1, K1, M(17) );
 270       R( c, d, e, a, b, F1, K1, M(18) );
 271       R( b, c, d, e, a, F1, K1, M(19) );
 272       R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(20) );
 273       R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(21) );
 274       R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(22) );
 275       R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(23) );
 276       R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(24) );
 277       R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(25) );
 278       R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(26) );
 279       R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(27) );
 280       R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(28) );
 281       R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(29) );
 282       R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(30) );
 283       R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(31) );
 284       R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(32) );
 285       R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(33) );
 286       R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(34) );
 287       R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(35) );
 288       R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(36) );
 289       R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(37) );
 290       R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(38) );
 291       R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(39) );
 292       R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(40) );
 293       R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(41) );
 294       R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(42) );
 295       R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(43) );
 296       R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(44) );
 297       R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(45) );
 298       R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(46) );
 299       R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(47) );
 300       R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(48) );
 301       R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(49) );
 302       R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(50) );
 303       R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(51) );
 304       R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(52) );
 305       R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(53) );
 306       R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(54) );
 307       R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(55) );
 308       R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(56) );
 309       R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(57) );
 310       R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(58) );
 311       R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(59) );
 312       R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(60) );
 313       R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(61) );
 314       R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(62) );
 315       R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(63) );
 316       R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(64) );
 317       R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(65) );
 318       R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(66) );
 319       R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(67) );
 320       R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(68) );
 321       R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(69) );
 322       R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(70) );
 323       R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(71) );
 324       R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(72) );
 325       R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(73) );
 326       R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(74) );
 327       R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(75) );
 328       R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(76) );
 329       R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(77) );
 330       R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(78) );
 331       R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(79) );
 332
 333       a = ctx->A += a;
 334       b = ctx->B += b;
 335       c = ctx->C += c;
 336       d = ctx->D += d;
 337       e = ctx->E += e;
 338     }
 339 }
 340
 341 /* ---- Object-Oriented Wrapper */
 342 SHA1Checksum::SHA1Checksum()
 343 {
 344     sha1_init_ctx(&ctx);
 345 }
 346
 347 SHA1Checksum::~SHA1Checksum()
 348 {
 349 }
 350
 351 void SHA1Checksum::process(const void *data, size_t len)
 352 {
 353     sha1_process_bytes(data, len, &ctx);
 354 }
 355
 356 bool SHA1Checksum::process_file(const char *filename)
 357 {
 358     FILE *f = fopen(filename, "rb");
 359     if (f == NULL)
 360         return false;
 361
 362     while (!feof(f)) {
 363         char buf[4096];
 364         size_t bytes = fread(buf, 1, sizeof(buf), f);
 365
 366         if (ferror(f)) {
 367             fclose(f);
 368             return false;
 369         }
 370
 371         process(buf, bytes);
 372     }
 373
 374     fclose(f);
 375     return true;
 376 }
 377
 378 const uint8_t *SHA1Checksum::checksum()
 379 {
 380     sha1_finish_ctx(&ctx, resbuf);
 381     return (const uint8_t *)resbuf;
 382 }
 383
 384 string SHA1Checksum::checksum_str()
 385 {
 386     uint8_t resbuf[20];
 387     char hexbuf[4];
 388     string result = "sha1=";
 389
 390     sha1_finish_ctx(&ctx, resbuf);
 391
 392     for (int i = 0; i < 20; i++) {
 393         sprintf(hexbuf, "%02x", resbuf[i]);
 394         result += hexbuf;
 395     }
 396
 397     return result;
 398 }
 399
 400 class SHA1Hash : public Hash {
 401 public:
 402     SHA1Hash();
 403     static Hash *New() { return new SHA1Hash; }
 404     virtual void update(const void *data, size_t len);
 405     virtual size_t digest_size() const { return 20; }
 406     virtual std::string name() const { return "sha1"; }
 407
 408 protected:
 409     const uint8_t *finalize();
 410
 411 private:
 412     struct sha1_ctx ctx;
 413     char resbuf[20] __attribute__ ((__aligned__ (__alignof__ (md5_uint32))));
 414 };
 415
 416 SHA1Hash::SHA1Hash()
 417 {
 418     sha1_init_ctx(&ctx);
 419 }
 420
 421 void SHA1Hash::update(const void *data, size_t len)
 422 {
 423     sha1_process_bytes(data, len, &ctx);
 424 }
 425
 426 const uint8_t *SHA1Hash::finalize()
 427 {
 428     sha1_finish_ctx(&ctx, resbuf);
 429     return (const uint8_t *)resbuf;
 430 }
 431
 432 void sha1_register()
 433 {
 434     Hash::Register("sha1", SHA1Hash::New);
 435 }