sha1.c

   1 /*
   2 SHA-1 in C
   3 By Steve Reid <sreid@sea-to-sky.net>
   4 100% Public Domain
   5 [I interpet this as a blanket permision -iwj.]
   6
   7 Note: parts of this file have been removed or modified to work in secnet.
   8 Instead of using this file in new projects, I suggest you use the
   9 unmodified version. SDE.
  10
  11 -----------------
  12 Modified 7/98
  13 By James H. Brown <jbrown@burgoyne.com>
  14 Still 100% Public Domain
  15
  16 Corrected a problem which generated improper hash values on 16 bit machines
  17 Routine SHA1Update changed from
  18         void SHA1Update(SHA1_CTX* context, unsigned char* data, unsigned int
  19 len)
  20 to
  21         void SHA1Update(SHA1_CTX* context, unsigned char* data, unsigned
  22 long len)
  23
  24 The 'len' parameter was declared an int which works fine on 32 bit machines.
  25 However, on 16 bit machines an int is too small for the shifts being done
  26 against
  27 it.  This caused the hash function to generate incorrect values if len was
  28 greater than 8191 (8K - 1) due to the 'len << 3' on line 3 of SHA1Update().
  29
  30 Since the file IO in main() reads 16K at a time, any file 8K or larger would
  31 be guaranteed to generate the wrong hash (e.g. Test Vector #3, a million
  32 "a"s).
  33
  34 I also changed the declaration of variables i & j in SHA1Update to
  35 unsigned long from unsigned int for the same reason.
  36
  37 These changes should make no difference to any 32 bit implementations since
  38 an
  39 int and a long are the same size in those environments.
  40
  41 --
  42 I also corrected a few compiler warnings generated by Borland C.
  43 1. Added #include <process.h> for exit() prototype
  44 2. Removed unused variable 'j' in SHA1Final
  45 3. Changed exit(0) to return(0) at end of main.
  46
  47 ALL changes I made can be located by searching for comments containing 'JHB'
  48 -----------------
  49 Modified 8/98
  50 By Steve Reid <sreid@sea-to-sky.net>
  51 Still 100% public domain
  52
  53 1- Removed #include <process.h> and used return() instead of exit()
  54 2- Fixed overwriting of finalcount in SHA1Final() (discovered by Chris Hall)
  55 3- Changed email address from steve@edmweb.com to sreid@sea-to-sky.net
  56
  57 -----------------
  58 Modified 4/01
  59 By Saul Kravitz <Saul.Kravitz@celera.com>
  60 Still 100% PD
  61 Modified to run on Compaq Alpha hardware.
  62
  63 -----------------
  64 (Further modifications as part of secnet.  See git history for full details.
  65  - Ian Jackson et al)
  66 */
  67
  68 /*
  69 Test Vectors (from FIPS PUB 180-1)
  70 "abc"
  71   A9993E36 4706816A BA3E2571 7850C26C 9CD0D89D
  72 "abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq"
  73   84983E44 1C3BD26E BAAE4AA1 F95129E5 E54670F1
  74 A million repetitions of "a"
  75   34AA973C D4C4DAA4 F61EEB2B DBAD2731 6534016F
  76 */
  77
  78 /* #define SHA1HANDSOFF  */
  79
  80 #include "secnet.h"
  81 #include <stdio.h>
  82 #include <string.h>
  83
  84 #define SHA1HANDSOFF
  85
  86 #if 0
  87 #ifndef  i386   /* For ALPHA  (SAK) */
  88 #define LITTLE_ENDIAN
  89 typedef          long int int64;
  90 typedef unsigned long int uint64;
  91 typedef          int int32;
  92 typedef unsigned int uint32;
  93 #else  /*i386*/
  94 #define LITTLE_ENDIAN
  95 typedef          long long int int64;
  96 typedef unsigned long long int uint64;
  97 typedef          long int int32;
  98 typedef unsigned long int uint32;
  99 #endif /*i386*/
 100 #endif /* 0 */
 101
 102 /* Get types and defines from the secnet configuration */
 103 /* typedef int64_t int64; */
 104 typedef uint64_t uint64;
 105 /* typedef int32_t int32; */
 106 typedef uint32_t uint32;
 107
 108 /* #include <process.h> */      /* prototype for exit() - JHB */
 109 /* Using return() instead of exit() - SWR */
 110
 111 typedef struct {
 112     uint32 state[5];
 113     uint32 count[2];
 114     unsigned char buffer[64];
 115 } SHA1_CTX;
 116
 117 void SHA1Transform(uint32 state[5], unsigned char const buffer[64]);
 118 void SHA1Init(SHA1_CTX* context);
 119 void SHA1Update(SHA1_CTX* context, unsigned char const * data, uint32 len);
 120 /* JHB */
 121 void SHA1Final(unsigned char digest[20], SHA1_CTX* context);
 122
 123 #define rol(value, bits) (((value) << (bits)) | ((value) >> (32 - (bits))))
 124
 125 /* blk0() and blk() perform the initial expand. */
 126 /* I got the idea of expanding during the round function from SSLeay */
 127 #ifndef WORDS_BIGENDIAN
 128 #define blk0(i) (block->l[i] = (rol(block->l[i],24)&0xFF00FF00) \
 129     |(rol(block->l[i],8)&0x00FF00FF))
 130 #else
 131 #define blk0(i) block->l[i]
 132 #endif
 133 #define blk(i) (block->l[i&15] = rol(block->l[(i+13)&15]^block->l[(i+8)&15] \
 134     ^block->l[(i+2)&15]^block->l[i&15],1))
 135
 136 /* (R0+R1), R2, R3, R4 are the different operations used in SHA1 */
 137 #define R0(v,w,x,y,z,i) z+=((w&(x^y))^y)+blk0(i)+0x5A827999+rol(v,5);w=rol(w,30);
 138 #define R1(v,w,x,y,z,i) z+=((w&(x^y))^y)+blk(i)+0x5A827999+rol(v,5);w=rol(w,30);
 139 #define R2(v,w,x,y,z,i) z+=(w^x^y)+blk(i)+0x6ED9EBA1+rol(v,5);w=rol(w,30);
 140 #define R3(v,w,x,y,z,i) z+=(((w|x)&y)|(w&x))+blk(i)+0x8F1BBCDC+rol(v,5);w=rol(w,30);
 141 #define R4(v,w,x,y,z,i) z+=(w^x^y)+blk(i)+0xCA62C1D6+rol(v,5);w=rol(w,30);
 142
 143
 144 #ifdef VERBOSE  /* SAK */
 145 void SHAPrintContext(SHA1_CTX *context, char *msg){
 146   printf("%s (%d,%d) %x %x %x %x %x\n",
 147          msg,
 148          context->count[0], context->count[1],
 149          context->state[0],
 150          context->state[1],
 151          context->state[2],
 152          context->state[3],
 153          context->state[4]);
 154 }
 155 #endif
 156
 157 /* Hash a single 512-bit block. This is the core of the algorithm. */
 158
 159 void SHA1Transform(uint32 state[5], unsigned char const buffer[64])
 160 {
 161 uint32 a, b, c, d, e;
 162 typedef union {
 163     unsigned char c[64];
 164     uint32 l[16];
 165 } CHAR64LONG16;
 166 CHAR64LONG16* block;
 167 #ifdef SHA1HANDSOFF
 168 static unsigned char workspace[64];
 169     block = (CHAR64LONG16*)workspace;
 170     memcpy(block, buffer, 64);
 171 #else
 172     block = (CHAR64LONG16*)buffer;
 173 #endif
 174     /* Copy context->state[] to working vars */
 175     a = state[0];
 176     b = state[1];
 177     c = state[2];
 178     d = state[3];
 179     e = state[4];
 180     /* 4 rounds of 20 operations each. Loop unrolled. */
 181     R0(a,b,c,d,e, 0); R0(e,a,b,c,d, 1); R0(d,e,a,b,c, 2); R0(c,d,e,a,b, 3);
 182     R0(b,c,d,e,a, 4); R0(a,b,c,d,e, 5); R0(e,a,b,c,d, 6); R0(d,e,a,b,c, 7);
 183     R0(c,d,e,a,b, 8); R0(b,c,d,e,a, 9); R0(a,b,c,d,e,10); R0(e,a,b,c,d,11);
 184     R0(d,e,a,b,c,12); R0(c,d,e,a,b,13); R0(b,c,d,e,a,14); R0(a,b,c,d,e,15);
 185     R1(e,a,b,c,d,16); R1(d,e,a,b,c,17); R1(c,d,e,a,b,18); R1(b,c,d,e,a,19);
 186     R2(a,b,c,d,e,20); R2(e,a,b,c,d,21); R2(d,e,a,b,c,22); R2(c,d,e,a,b,23);
 187     R2(b,c,d,e,a,24); R2(a,b,c,d,e,25); R2(e,a,b,c,d,26); R2(d,e,a,b,c,27);
 188     R2(c,d,e,a,b,28); R2(b,c,d,e,a,29); R2(a,b,c,d,e,30); R2(e,a,b,c,d,31);
 189     R2(d,e,a,b,c,32); R2(c,d,e,a,b,33); R2(b,c,d,e,a,34); R2(a,b,c,d,e,35);
 190     R2(e,a,b,c,d,36); R2(d,e,a,b,c,37); R2(c,d,e,a,b,38); R2(b,c,d,e,a,39);
 191     R3(a,b,c,d,e,40); R3(e,a,b,c,d,41); R3(d,e,a,b,c,42); R3(c,d,e,a,b,43);
 192     R3(b,c,d,e,a,44); R3(a,b,c,d,e,45); R3(e,a,b,c,d,46); R3(d,e,a,b,c,47);
 193     R3(c,d,e,a,b,48); R3(b,c,d,e,a,49); R3(a,b,c,d,e,50); R3(e,a,b,c,d,51);
 194     R3(d,e,a,b,c,52); R3(c,d,e,a,b,53); R3(b,c,d,e,a,54); R3(a,b,c,d,e,55);
 195     R3(e,a,b,c,d,56); R3(d,e,a,b,c,57); R3(c,d,e,a,b,58); R3(b,c,d,e,a,59);
 196     R4(a,b,c,d,e,60); R4(e,a,b,c,d,61); R4(d,e,a,b,c,62); R4(c,d,e,a,b,63);
 197     R4(b,c,d,e,a,64); R4(a,b,c,d,e,65); R4(e,a,b,c,d,66); R4(d,e,a,b,c,67);
 198     R4(c,d,e,a,b,68); R4(b,c,d,e,a,69); R4(a,b,c,d,e,70); R4(e,a,b,c,d,71);
 199     R4(d,e,a,b,c,72); R4(c,d,e,a,b,73); R4(b,c,d,e,a,74); R4(a,b,c,d,e,75);
 200     R4(e,a,b,c,d,76); R4(d,e,a,b,c,77); R4(c,d,e,a,b,78); R4(b,c,d,e,a,79);
 201     /* Add the working vars back into context.state[] */
 202     state[0] += a;
 203     state[1] += b;
 204     state[2] += c;
 205     state[3] += d;
 206     state[4] += e;
 207     /* Wipe variables */
 208     a = b = c = d = e = 0;
 209 }
 210
 211
 212 /* SHA1Init - Initialize new context */
 213
 214 void SHA1Init(SHA1_CTX* context)
 215 {
 216     /* SHA1 initialization constants */
 217     context->state[0] = 0x67452301;
 218     context->state[1] = 0xEFCDAB89;
 219     context->state[2] = 0x98BADCFE;
 220     context->state[3] = 0x10325476;
 221     context->state[4] = 0xC3D2E1F0;
 222     context->count[0] = context->count[1] = 0;
 223 }
 224
 225
 226 /* Run your data through this. */
 227
 228 void SHA1Update(SHA1_CTX* context, unsigned char const* data, uint32 len)       /*
 229 JHB */
 230 {
 231 uint32 i, j;    /* JHB */
 232
 233 #ifdef VERBOSE
 234     SHAPrintContext(context, "before");
 235 #endif
 236     j = (context->count[0] >> 3) & 63;
 237     if ((context->count[0] += len << 3) < (len << 3)) context->count[1]++;
 238     context->count[1] += (len >> 29);
 239     if ((j + len) > 63) {
 240         memcpy(&context->buffer[j], data, (i = 64-j));
 241         SHA1Transform(context->state, context->buffer);
 242         for ( ; i + 63 < len; i += 64) {
 243             SHA1Transform(context->state, &data[i]);
 244         }
 245         j = 0;
 246     }
 247     else i = 0;
 248     memcpy(&context->buffer[j], &data[i], len - i);
 249 #ifdef VERBOSE
 250     SHAPrintContext(context, "after ");
 251 #endif
 252 }
 253
 254
 255 /* Add padding and return the message digest. */
 256
 257 void SHA1Final(unsigned char digest[20], SHA1_CTX* context)
 258 {
 259 uint32 i;       /* JHB */
 260 unsigned char finalcount[8];
 261
 262     for (i = 0; i < 8; i++) {
 263         finalcount[i] = (unsigned char)((context->count[(i >= 4 ? 0 : 1)]
 264          >> ((3-(i & 3)) * 8) ) & 255);  /* Endian independent */
 265     }
 266     SHA1Update(context, (unsigned char *)"\200", 1);
 267     while ((context->count[0] & 504) != 448) {
 268         SHA1Update(context, (unsigned char *)"\0", 1);
 269     }
 270     SHA1Update(context, finalcount, 8);  /* Should cause a SHA1Transform()
 271 */
 272     for (i = 0; i < 20; i++) {
 273         digest[i] = (unsigned char)
 274          ((context->state[i>>2] >> ((3-(i & 3)) * 8) ) & 255);
 275     }
 276     /* Wipe variables */
 277     i = 0;      /* JHB */
 278     memset(context->buffer, 0, 64);
 279     memset(context->state, 0, 20);
 280     memset(context->count, 0, 8);
 281     memset(finalcount, 0, 8);   /* SWR */
 282 #ifdef SHA1HANDSOFF  /* make SHA1Transform overwrite it's own static vars */
 283     SHA1Transform(context->state, context->buffer);
 284 #endif
 285 }
 286
 287 /*************************************************************/
 288
 289 /* Everything below here is the interface to secnet */
 290 static void *sha1_init(void)
 291 {
 292     SHA1_CTX *ctx;
 293
 294     NEW(ctx);
 295     SHA1Init(ctx);
 296
 297     return ctx;
 298 }
 299
 300 static void sha1_update(void *sst, const void *buf, int32_t len)
 301 {
 302     SHA1_CTX *ctx=sst;
 303
 304     SHA1Update(ctx,buf,len);
 305 }
 306
 307 static void sha1_final(void *sst, uint8_t *digest)
 308 {
 309     SHA1_CTX *ctx=sst;
 310
 311     SHA1Final(digest,ctx);
 312     free(ctx);
 313 }
 314
 315 struct sha1 {
 316     closure_t cl;
 317     struct hash_if ops;
 318 };
 319
 320 void sha1_module(dict_t *dict)
 321 {
 322     struct sha1 *st;
 323     void *ctx;
 324     cstring_t testinput="abcdbcdecdefdefgefghfghigh"
 325         "ijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq";
 326     uint8_t expected[20]=
 327     { 0x84,0x98,0x3e,0x44,
 328       0x1c,0x3b,0xd2,0x6e,
 329       0xba,0xae,0x4a,0xa1,
 330       0xf9,0x51,0x29,0xe5,
 331       0xe5,0x46,0x70,0xf1};
 332     uint8_t digest[20];
 333     int i;
 334
 335     NEW(st);
 336     st->cl.description="sha1";
 337     st->cl.type=CL_HASH;
 338     st->cl.apply=NULL;
 339     st->cl.interface=&st->ops;
 340     st->ops.len=20;
 341     st->ops.init=sha1_init;
 342     st->ops.update=sha1_update;
 343     st->ops.final=sha1_final;
 344
 345     dict_add(dict,"sha1",new_closure(&st->cl));
 346
 347     ctx=sha1_init();
 348     sha1_update(ctx,testinput,strlen(testinput));
 349     sha1_final(ctx,digest);
 350     for (i=0; i<20; i++) {
 351         if (digest[i]!=expected[i]) {
 352             fatal("sha1 module failed self-test");
 353         }
 354     }
 355 }