Manual 2to3 fixups.
[cumulus.git] / third_party / sha256.cc
1 /* SHA-256, as specified in
2  * http://csrc.nist.gov/groups/STM/cavp/documents/shs/sha256-384-512.pdf
3  * part of Cumulus: Efficient Filesystem Backup to the Cloud
4  *
5  * Copyright (c) Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>
6  * Copyright (c) Andrew McDonald <andrew@mcdonald.org.uk>
7  * Copyright (c) 2002 James Morris <jmorris@intercode.com.au>
8  * SHA224 Support Copyright 2007 Intel Corporation <jonathan.lynch@intel.com>
9  * Copyright (C) 2012 The Cumulus Developers
10  * See the AUTHORS file for a list of Cumulus contributors.
11  *
12  * This code is adapted from crypto/sha256_generic.c and include/crypto/sha.h
13  * from the Linux kernel version 3.4, and reworked to fit within Cumulus.
14  *
15  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
16  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
17  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
18  * (at your option) any later version.
19  *
20  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
21  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
22  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
23  * GNU General Public License for more details.
24  *
25  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
26  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
27  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
28  */
29
30 #define _BSD_SOURCE
31 #include <endian.h>
32 #include <stdio.h>
33 #include <stdlib.h>
34 #include <stdint.h>
35 #include <string.h>
36
37 #include "../hash.h"
38
39 /* Adaptation code for a non-kernel build environment. */
40 typedef uint8_t u8;
41 typedef uint32_t u32;
42 typedef uint64_t u64;
43
44 static inline u32 ror32(u32 x, int n)
45 {
46         return (x >> n) | (x << (32 - n));
47 }
48
49 static inline u32 cpu_to_be32(u32 x)
50 {
51         return htobe32(x);
52 }
53
54 static inline u64 cpu_to_be64(u64 x)
55 {
56         return htobe64(x);
57 }
58
59 /* Originally from sha.h. */
60
61 #define SHA224_DIGEST_SIZE      28
62 #define SHA224_BLOCK_SIZE       64
63
64 #define SHA256_DIGEST_SIZE      32
65 #define SHA256_BLOCK_SIZE       64
66
67 #define SHA224_H0       0xc1059ed8UL
68 #define SHA224_H1       0x367cd507UL
69 #define SHA224_H2       0x3070dd17UL
70 #define SHA224_H3       0xf70e5939UL
71 #define SHA224_H4       0xffc00b31UL
72 #define SHA224_H5       0x68581511UL
73 #define SHA224_H6       0x64f98fa7UL
74 #define SHA224_H7       0xbefa4fa4UL
75
76 #define SHA256_H0       0x6a09e667UL
77 #define SHA256_H1       0xbb67ae85UL
78 #define SHA256_H2       0x3c6ef372UL
79 #define SHA256_H3       0xa54ff53aUL
80 #define SHA256_H4       0x510e527fUL
81 #define SHA256_H5       0x9b05688cUL
82 #define SHA256_H6       0x1f83d9abUL
83 #define SHA256_H7       0x5be0cd19UL
84
85 struct sha256_state {
86         u64 count;
87         u32 state[SHA256_DIGEST_SIZE / 4];
88         u8 buf[SHA256_BLOCK_SIZE];
89 };
90
91 /* Originally from sha256_generic.c */
92
93 static inline u32 Ch(u32 x, u32 y, u32 z)
94 {
95         return z ^ (x & (y ^ z));
96 }
97
98 static inline u32 Maj(u32 x, u32 y, u32 z)
99 {
100         return (x & y) | (z & (x | y));
101 }
102
103 #define e0(x)       (ror32(x, 2) ^ ror32(x,13) ^ ror32(x,22))
104 #define e1(x)       (ror32(x, 6) ^ ror32(x,11) ^ ror32(x,25))
105 #define s0(x)       (ror32(x, 7) ^ ror32(x,18) ^ (x >> 3))
106 #define s1(x)       (ror32(x,17) ^ ror32(x,19) ^ (x >> 10))
107
108 static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
109 {
110         W[I] = (input[4*I] << 24) | (input[4*I+1] << 16)
111                 | (input[4*I+2] << 8) | input[4*I+3];
112 }
113
114 static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
115 {
116         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
117 }
118
119 static void sha256_transform(u32 *state, const u8 *input)
120 {
121         u32 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
122         u32 W[64];
123         int i;
124
125         /* load the input */
126         for (i = 0; i < 16; i++)
127                 LOAD_OP(i, W, input);
128
129         /* now blend */
130         for (i = 16; i < 64; i++)
131                 BLEND_OP(i, W);
132
133         /* load the state into our registers */
134         a=state[0];  b=state[1];  c=state[2];  d=state[3];
135         e=state[4];  f=state[5];  g=state[6];  h=state[7];
136
137         /* now iterate */
138         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x428a2f98 + W[ 0];
139         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
140         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x71374491 + W[ 1];
141         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
142         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb5c0fbcf + W[ 2];
143         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
144         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xe9b5dba5 + W[ 3];
145         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
146         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x3956c25b + W[ 4];
147         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
148         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x59f111f1 + W[ 5];
149         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
150         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x923f82a4 + W[ 6];
151         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
152         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xab1c5ed5 + W[ 7];
153         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
154
155         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xd807aa98 + W[ 8];
156         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
157         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x12835b01 + W[ 9];
158         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
159         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x243185be + W[10];
160         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
161         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x550c7dc3 + W[11];
162         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
163         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x72be5d74 + W[12];
164         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
165         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x80deb1fe + W[13];
166         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
167         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x9bdc06a7 + W[14];
168         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
169         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc19bf174 + W[15];
170         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
171
172         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xe49b69c1 + W[16];
173         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
174         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xefbe4786 + W[17];
175         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
176         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x0fc19dc6 + W[18];
177         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
178         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x240ca1cc + W[19];
179         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
180         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x2de92c6f + W[20];
181         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
182         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4a7484aa + W[21];
183         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
184         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5cb0a9dc + W[22];
185         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
186         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x76f988da + W[23];
187         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
188
189         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x983e5152 + W[24];
190         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
191         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa831c66d + W[25];
192         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
193         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb00327c8 + W[26];
194         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
195         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xbf597fc7 + W[27];
196         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
197         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xc6e00bf3 + W[28];
198         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
199         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd5a79147 + W[29];
200         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
201         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x06ca6351 + W[30];
202         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
203         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x14292967 + W[31];
204         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
205
206         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x27b70a85 + W[32];
207         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
208         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x2e1b2138 + W[33];
209         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
210         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x4d2c6dfc + W[34];
211         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
212         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x53380d13 + W[35];
213         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
214         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x650a7354 + W[36];
215         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
216         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x766a0abb + W[37];
217         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
218         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x81c2c92e + W[38];
219         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
220         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x92722c85 + W[39];
221         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
222
223         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xa2bfe8a1 + W[40];
224         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
225         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa81a664b + W[41];
226         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
227         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xc24b8b70 + W[42];
228         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
229         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xc76c51a3 + W[43];
230         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
231         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xd192e819 + W[44];
232         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
233         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd6990624 + W[45];
234         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
235         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xf40e3585 + W[46];
236         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
237         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x106aa070 + W[47];
238         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
239
240         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x19a4c116 + W[48];
241         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
242         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x1e376c08 + W[49];
243         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
244         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x2748774c + W[50];
245         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
246         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x34b0bcb5 + W[51];
247         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
248         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x391c0cb3 + W[52];
249         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
250         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4ed8aa4a + W[53];
251         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
252         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5b9cca4f + W[54];
253         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
254         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x682e6ff3 + W[55];
255         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
256
257         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x748f82ee + W[56];
258         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
259         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x78a5636f + W[57];
260         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
261         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x84c87814 + W[58];
262         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
263         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x8cc70208 + W[59];
264         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
265         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x90befffa + W[60];
266         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
267         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xa4506ceb + W[61];
268         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
269         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xbef9a3f7 + W[62];
270         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
271         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc67178f2 + W[63];
272         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
273
274         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;
275         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;
276 }
277
278
279 static int sha224_init(struct sha256_state *sctx)
280 {
281         sctx->state[0] = SHA224_H0;
282         sctx->state[1] = SHA224_H1;
283         sctx->state[2] = SHA224_H2;
284         sctx->state[3] = SHA224_H3;
285         sctx->state[4] = SHA224_H4;
286         sctx->state[5] = SHA224_H5;
287         sctx->state[6] = SHA224_H6;
288         sctx->state[7] = SHA224_H7;
289         sctx->count = 0;
290
291         return 0;
292 }
293
294 static int sha256_init(struct sha256_state *sctx)
295 {
296         sctx->state[0] = SHA256_H0;
297         sctx->state[1] = SHA256_H1;
298         sctx->state[2] = SHA256_H2;
299         sctx->state[3] = SHA256_H3;
300         sctx->state[4] = SHA256_H4;
301         sctx->state[5] = SHA256_H5;
302         sctx->state[6] = SHA256_H6;
303         sctx->state[7] = SHA256_H7;
304         sctx->count = 0;
305
306         return 0;
307 }
308
309 static int sha256_update(struct sha256_state *sctx, const u8 *data,
310                          unsigned int len)
311 {
312         unsigned int partial, done;
313         const u8 *src;
314
315         partial = sctx->count & 0x3f;
316         sctx->count += len;
317         done = 0;
318         src = data;
319
320         if ((partial + len) > 63) {
321                 if (partial) {
322                         done = -partial;
323                         memcpy(sctx->buf + partial, data, done + 64);
324                         src = sctx->buf;
325                 }
326
327                 do {
328                         sha256_transform(sctx->state, src);
329                         done += 64;
330                         src = data + done;
331                 } while (done + 63 < len);
332
333                 partial = 0;
334         }
335         memcpy(sctx->buf + partial, src, len - done);
336
337         return 0;
338 }
339
340 static int sha256_final(struct sha256_state *sctx, u32 *dst)
341 {
342         //__be64 bits;
343         u64 bits;
344         unsigned int index, pad_len;
345         int i;
346         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
347
348         /* Save number of bits */
349         bits = cpu_to_be64(sctx->count << 3);
350
351         /* Pad out to 56 mod 64. */
352         index = sctx->count & 0x3f;
353         pad_len = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
354         sha256_update(sctx, padding, pad_len);
355
356         /* Append length (before padding) */
357         sha256_update(sctx, (const u8 *)&bits, sizeof(bits));
358
359         /* Store state in digest */
360         for (i = 0; i < 8; i++)
361                 dst[i] = cpu_to_be32(sctx->state[i]);
362
363         return 0;
364 }
365
366 static int sha224_final(struct sha256_state *sctx, u32 *hash)
367 {
368         u32 D[SHA256_DIGEST_SIZE / 4];
369
370         sha256_final(sctx, D);
371
372         memcpy(hash, D, SHA224_DIGEST_SIZE);
373
374         return 0;
375 }
376
377 class SHA256Hash : public Hash {
378 public:
379     SHA256Hash();
380     static Hash *New() { return new SHA256Hash; }
381     virtual void update(const void *data, size_t len);
382     virtual size_t digest_size() const { return SHA256_DIGEST_SIZE; }
383     virtual std::string name() const { return "sha256"; }
384
385 protected:
386     const uint8_t *finalize();
387
388 private:
389     struct sha256_state state;
390     u32 digest_buf[SHA256_DIGEST_SIZE / 4];
391 };
392
393 SHA256Hash::SHA256Hash()
394 {
395     sha256_init(&state);
396 }
397
398 void SHA256Hash::update(const void *data, size_t len)
399 {
400     sha256_update(&state, static_cast<const u8 *>(data), len);
401 }
402
403 const uint8_t *SHA256Hash::finalize()
404 {
405     sha256_final(&state, digest_buf);
406     return reinterpret_cast<uint8_t *>(digest_buf);
407 }
408
409 class SHA224Hash : public Hash {
410 public:
411     SHA224Hash();
412     static Hash *New() { return new SHA224Hash; }
413     virtual void update(const void *data, size_t len);
414     virtual size_t digest_size() const { return SHA224_DIGEST_SIZE; }
415     virtual std::string name() const { return "sha224"; }
416
417 protected:
418     const uint8_t *finalize();
419
420 private:
421     struct sha256_state state;
422     u32 digest_buf[SHA224_DIGEST_SIZE / 4];
423 };
424
425 SHA224Hash::SHA224Hash()
426 {
427     sha224_init(&state);
428 }
429
430 void SHA224Hash::update(const void *data, size_t len)
431 {
432     sha256_update(&state, static_cast<const u8 *>(data), len);
433 }
434
435 const uint8_t *SHA224Hash::finalize()
436 {
437     sha224_final(&state, digest_buf);
438     return reinterpret_cast<uint8_t *>(digest_buf);
439 }
440
441 void sha256_register()
442 {
443     Hash::Register("sha224", SHA224Hash::New);
444     Hash::Register("sha256", SHA256Hash::New);
445 }