third_party/sha256.cc

   1 /* sha256.cc - Message digests for Cumulus using SHA256
   2  *
   3  * This code is adapted from crypto/sha256_generic.c and include/crypto/sha.n
   4  * from the Linux kernel version 3.4.
   5  */
   6
   7 /* SHA-256, as specified in
   8  * http://csrc.nist.gov/groups/STM/cavp/documents/shs/sha256-384-512.pdf
   9  *
  10  * SHA-256 code by Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>.
  11  *
  12  * Copyright (c) Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>
  13  * Copyright (c) Andrew McDonald <andrew@mcdonald.org.uk>
  14  * Copyright (c) 2002 James Morris <jmorris@intercode.com.au>
  15  * SHA224 Support Copyright 2007 Intel Corporation <jonathan.lynch@intel.com>
  16  *
  17  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  18  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  19  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
  20  * any later version.
  21  *
  22  */
  23
  24 #define _BSD_SOURCE
  25 #include <endian.h>
  26 #include <stdio.h>
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <stdint.h>
  29 #include <string.h>
  30
  31 #include "../hash.h"
  32
  33 /* Adaptation code for a non-kernel build environment. */
  34 typedef uint8_t u8;
  35 typedef uint32_t u32;
  36 typedef uint64_t u64;
  37
  38 static inline u32 ror32(u32 x, int n)
  39 {
  40         return (x >> n) | (x << (32 - n));
  41 }
  42
  43 static inline u32 cpu_to_be32(u32 x)
  44 {
  45         return htobe32(x);
  46 }
  47
  48 static inline u64 cpu_to_be64(u64 x)
  49 {
  50         return htobe64(x);
  51 }
  52
  53 /* Originally from sha.h. */
  54
  55 #define SHA224_DIGEST_SIZE      28
  56 #define SHA224_BLOCK_SIZE       64
  57
  58 #define SHA256_DIGEST_SIZE      32
  59 #define SHA256_BLOCK_SIZE       64
  60
  61 #define SHA224_H0       0xc1059ed8UL
  62 #define SHA224_H1       0x367cd507UL
  63 #define SHA224_H2       0x3070dd17UL
  64 #define SHA224_H3       0xf70e5939UL
  65 #define SHA224_H4       0xffc00b31UL
  66 #define SHA224_H5       0x68581511UL
  67 #define SHA224_H6       0x64f98fa7UL
  68 #define SHA224_H7       0xbefa4fa4UL
  69
  70 #define SHA256_H0       0x6a09e667UL
  71 #define SHA256_H1       0xbb67ae85UL
  72 #define SHA256_H2       0x3c6ef372UL
  73 #define SHA256_H3       0xa54ff53aUL
  74 #define SHA256_H4       0x510e527fUL
  75 #define SHA256_H5       0x9b05688cUL
  76 #define SHA256_H6       0x1f83d9abUL
  77 #define SHA256_H7       0x5be0cd19UL
  78
  79 struct sha256_state {
  80         u64 count;
  81         u32 state[SHA256_DIGEST_SIZE / 4];
  82         u8 buf[SHA256_BLOCK_SIZE];
  83 };
  84
  85 /* Originally from sha256_generic.c */
  86
  87 static inline u32 Ch(u32 x, u32 y, u32 z)
  88 {
  89         return z ^ (x & (y ^ z));
  90 }
  91
  92 static inline u32 Maj(u32 x, u32 y, u32 z)
  93 {
  94         return (x & y) | (z & (x | y));
  95 }
  96
  97 #define e0(x)       (ror32(x, 2) ^ ror32(x,13) ^ ror32(x,22))
  98 #define e1(x)       (ror32(x, 6) ^ ror32(x,11) ^ ror32(x,25))
  99 #define s0(x)       (ror32(x, 7) ^ ror32(x,18) ^ (x >> 3))
 100 #define s1(x)       (ror32(x,17) ^ ror32(x,19) ^ (x >> 10))
 101
 102 static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
 103 {
 104         W[I] = (input[4*I] << 24) | (input[4*I+1] << 16)
 105                 | (input[4*I+2] << 8) | input[4*I+3];
 106 }
 107
 108 static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
 109 {
 110         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
 111 }
 112
 113 static void sha256_transform(u32 *state, const u8 *input)
 114 {
 115         u32 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
 116         u32 W[64];
 117         int i;
 118
 119         /* load the input */
 120         for (i = 0; i < 16; i++)
 121                 LOAD_OP(i, W, input);
 122
 123         /* now blend */
 124         for (i = 16; i < 64; i++)
 125                 BLEND_OP(i, W);
 126
 127         /* load the state into our registers */
 128         a=state[0];  b=state[1];  c=state[2];  d=state[3];
 129         e=state[4];  f=state[5];  g=state[6];  h=state[7];
 130
 131         /* now iterate */
 132         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x428a2f98 + W[ 0];
 133         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 134         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x71374491 + W[ 1];
 135         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 136         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb5c0fbcf + W[ 2];
 137         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 138         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xe9b5dba5 + W[ 3];
 139         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 140         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x3956c25b + W[ 4];
 141         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 142         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x59f111f1 + W[ 5];
 143         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 144         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x923f82a4 + W[ 6];
 145         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 146         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xab1c5ed5 + W[ 7];
 147         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 148
 149         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xd807aa98 + W[ 8];
 150         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 151         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x12835b01 + W[ 9];
 152         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 153         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x243185be + W[10];
 154         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 155         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x550c7dc3 + W[11];
 156         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 157         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x72be5d74 + W[12];
 158         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 159         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x80deb1fe + W[13];
 160         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 161         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x9bdc06a7 + W[14];
 162         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 163         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc19bf174 + W[15];
 164         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 165
 166         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xe49b69c1 + W[16];
 167         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 168         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xefbe4786 + W[17];
 169         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 170         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x0fc19dc6 + W[18];
 171         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 172         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x240ca1cc + W[19];
 173         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 174         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x2de92c6f + W[20];
 175         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 176         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4a7484aa + W[21];
 177         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 178         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5cb0a9dc + W[22];
 179         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 180         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x76f988da + W[23];
 181         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 182
 183         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x983e5152 + W[24];
 184         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 185         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa831c66d + W[25];
 186         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 187         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb00327c8 + W[26];
 188         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 189         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xbf597fc7 + W[27];
 190         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 191         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xc6e00bf3 + W[28];
 192         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 193         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd5a79147 + W[29];
 194         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 195         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x06ca6351 + W[30];
 196         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 197         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x14292967 + W[31];
 198         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 199
 200         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x27b70a85 + W[32];
 201         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 202         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x2e1b2138 + W[33];
 203         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 204         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x4d2c6dfc + W[34];
 205         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 206         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x53380d13 + W[35];
 207         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 208         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x650a7354 + W[36];
 209         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 210         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x766a0abb + W[37];
 211         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 212         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x81c2c92e + W[38];
 213         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 214         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x92722c85 + W[39];
 215         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 216
 217         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xa2bfe8a1 + W[40];
 218         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 219         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa81a664b + W[41];
 220         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 221         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xc24b8b70 + W[42];
 222         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 223         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xc76c51a3 + W[43];
 224         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 225         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xd192e819 + W[44];
 226         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 227         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd6990624 + W[45];
 228         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 229         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xf40e3585 + W[46];
 230         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 231         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x106aa070 + W[47];
 232         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 233
 234         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x19a4c116 + W[48];
 235         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 236         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x1e376c08 + W[49];
 237         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 238         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x2748774c + W[50];
 239         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 240         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x34b0bcb5 + W[51];
 241         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 242         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x391c0cb3 + W[52];
 243         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 244         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4ed8aa4a + W[53];
 245         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 246         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5b9cca4f + W[54];
 247         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 248         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x682e6ff3 + W[55];
 249         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 250
 251         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x748f82ee + W[56];
 252         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 253         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x78a5636f + W[57];
 254         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 255         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x84c87814 + W[58];
 256         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 257         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x8cc70208 + W[59];
 258         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 259         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x90befffa + W[60];
 260         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 261         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xa4506ceb + W[61];
 262         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 263         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xbef9a3f7 + W[62];
 264         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 265         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc67178f2 + W[63];
 266         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 267
 268         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;
 269         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;
 270 }
 271
 272
 273 static int sha224_init(struct sha256_state *sctx)
 274 {
 275         sctx->state[0] = SHA224_H0;
 276         sctx->state[1] = SHA224_H1;
 277         sctx->state[2] = SHA224_H2;
 278         sctx->state[3] = SHA224_H3;
 279         sctx->state[4] = SHA224_H4;
 280         sctx->state[5] = SHA224_H5;
 281         sctx->state[6] = SHA224_H6;
 282         sctx->state[7] = SHA224_H7;
 283         sctx->count = 0;
 284
 285         return 0;
 286 }
 287
 288 static int sha256_init(struct sha256_state *sctx)
 289 {
 290         sctx->state[0] = SHA256_H0;
 291         sctx->state[1] = SHA256_H1;
 292         sctx->state[2] = SHA256_H2;
 293         sctx->state[3] = SHA256_H3;
 294         sctx->state[4] = SHA256_H4;
 295         sctx->state[5] = SHA256_H5;
 296         sctx->state[6] = SHA256_H6;
 297         sctx->state[7] = SHA256_H7;
 298         sctx->count = 0;
 299
 300         return 0;
 301 }
 302
 303 static int sha256_update(struct sha256_state *sctx, const u8 *data,
 304                          unsigned int len)
 305 {
 306         unsigned int partial, done;
 307         const u8 *src;
 308
 309         partial = sctx->count & 0x3f;
 310         sctx->count += len;
 311         done = 0;
 312         src = data;
 313
 314         if ((partial + len) > 63) {
 315                 if (partial) {
 316                         done = -partial;
 317                         memcpy(sctx->buf + partial, data, done + 64);
 318                         src = sctx->buf;
 319                 }
 320
 321                 do {
 322                         sha256_transform(sctx->state, src);
 323                         done += 64;
 324                         src = data + done;
 325                 } while (done + 63 < len);
 326
 327                 partial = 0;
 328         }
 329         memcpy(sctx->buf + partial, src, len - done);
 330
 331         return 0;
 332 }
 333
 334 static int sha256_final(struct sha256_state *sctx, u32 *dst)
 335 {
 336         //__be64 bits;
 337         u64 bits;
 338         unsigned int index, pad_len;
 339         int i;
 340         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
 341
 342         /* Save number of bits */
 343         bits = cpu_to_be64(sctx->count << 3);
 344
 345         /* Pad out to 56 mod 64. */
 346         index = sctx->count & 0x3f;
 347         pad_len = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
 348         sha256_update(sctx, padding, pad_len);
 349
 350         /* Append length (before padding) */
 351         sha256_update(sctx, (const u8 *)&bits, sizeof(bits));
 352
 353         /* Store state in digest */
 354         for (i = 0; i < 8; i++)
 355                 dst[i] = cpu_to_be32(sctx->state[i]);
 356
 357         return 0;
 358 }
 359
 360 static int sha224_final(struct sha256_state *sctx, u32 *hash)
 361 {
 362         u32 D[SHA256_DIGEST_SIZE / 4];
 363
 364         sha256_final(sctx, D);
 365
 366         memcpy(hash, D, SHA224_DIGEST_SIZE);
 367
 368         return 0;
 369 }
 370
 371 class SHA256Hash : public Hash {
 372 public:
 373     SHA256Hash();
 374     static Hash *New() { return new SHA256Hash; }
 375     virtual void update(const void *data, size_t len);
 376     virtual size_t digest_size() const { return SHA256_DIGEST_SIZE; }
 377     virtual std::string name() const { return "sha256"; }
 378
 379 protected:
 380     const uint8_t *finalize();
 381
 382 private:
 383     struct sha256_state state;
 384     u32 digest_buf[SHA256_DIGEST_SIZE / 4];
 385 };
 386
 387 SHA256Hash::SHA256Hash()
 388 {
 389     sha256_init(&state);
 390 }
 391
 392 void SHA256Hash::update(const void *data, size_t len)
 393 {
 394     sha256_update(&state, static_cast<const u8 *>(data), len);
 395 }
 396
 397 const uint8_t *SHA256Hash::finalize()
 398 {
 399     sha256_final(&state, digest_buf);
 400     return reinterpret_cast<uint8_t *>(digest_buf);
 401 }
 402
 403 class SHA224Hash : public Hash {
 404 public:
 405     SHA224Hash();
 406     static Hash *New() { return new SHA224Hash; }
 407     virtual void update(const void *data, size_t len);
 408     virtual size_t digest_size() const { return SHA224_DIGEST_SIZE; }
 409     virtual std::string name() const { return "sha224"; }
 410
 411 protected:
 412     const uint8_t *finalize();
 413
 414 private:
 415     struct sha256_state state;
 416     u32 digest_buf[SHA224_DIGEST_SIZE / 4];
 417 };
 418
 419 SHA224Hash::SHA224Hash()
 420 {
 421     sha224_init(&state);
 422 }
 423
 424 void SHA224Hash::update(const void *data, size_t len)
 425 {
 426     sha256_update(&state, static_cast<const u8 *>(data), len);
 427 }
 428
 429 const uint8_t *SHA224Hash::finalize()
 430 {
 431     sha224_final(&state, digest_buf);
 432     return reinterpret_cast<uint8_t *>(digest_buf);
 433 }
 434
 435 void sha256_register()
 436 {
 437     Hash::Register("sha224", SHA224Hash::New);
 438     Hash::Register("sha256", SHA256Hash::New);
 439 }