chiark - git - mdw - catacomb/blob - symm/sha512.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * Implementation of the SHA-512 hash function
   4  *
   5  * (c) 2000 Straylight/Edgeware
   6  */
   7
   8 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
   9  *
  10  * This file is part of Catacomb.
  11  *
  12  * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
  14  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  15  * License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  * GNU Library General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  23  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  24  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  25  * MA 02111-1307, USA.
  26  */
  27
  28 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  29
  30 #include <mLib/bits.h>
  31
  32 #include "ghash.h"
  33 #include "ghash-def.h"
  34 #include "hash.h"
  35 #include "sha512.h"
  36
  37 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  38
  39 /* --- @sha512_compress@, etc. --- *
  40  *
  41  * Arguments:   @sha512_ctx *ctx@ = pointer to context block
  42  *              @const void *sbuf@ = pointer to buffer of appropriate size
  43  *
  44  * Returns:     ---
  45  *
  46  * Use:         SHA-512 compression function.
  47  */
  48
  49 void sha512_compress(sha512_ctx *ctx, const void *sbuf)
  50 {
  51   kludge64 a, b, c, d, e, f, g, h;
  52   kludge64 m[16];
  53   const kludge64 *k;
  54   const octet *p;
  55   int i;
  56
  57   static const kludge64 K[80] = {
  58     X64(428a2f98, d728ae22), X64(71374491, 23ef65cd),
  59     X64(b5c0fbcf, ec4d3b2f), X64(e9b5dba5, 8189dbbc),
  60     X64(3956c25b, f348b538), X64(59f111f1, b605d019),
  61     X64(923f82a4, af194f9b), X64(ab1c5ed5, da6d8118),
  62     X64(d807aa98, a3030242), X64(12835b01, 45706fbe),
  63     X64(243185be, 4ee4b28c), X64(550c7dc3, d5ffb4e2),
  64     X64(72be5d74, f27b896f), X64(80deb1fe, 3b1696b1),
  65     X64(9bdc06a7, 25c71235), X64(c19bf174, cf692694),
  66     X64(e49b69c1, 9ef14ad2), X64(efbe4786, 384f25e3),
  67     X64(0fc19dc6, 8b8cd5b5), X64(240ca1cc, 77ac9c65),
  68     X64(2de92c6f, 592b0275), X64(4a7484aa, 6ea6e483),
  69     X64(5cb0a9dc, bd41fbd4), X64(76f988da, 831153b5),
  70     X64(983e5152, ee66dfab), X64(a831c66d, 2db43210),
  71     X64(b00327c8, 98fb213f), X64(bf597fc7, beef0ee4),
  72     X64(c6e00bf3, 3da88fc2), X64(d5a79147, 930aa725),
  73     X64(06ca6351, e003826f), X64(14292967, 0a0e6e70),
  74     X64(27b70a85, 46d22ffc), X64(2e1b2138, 5c26c926),
  75     X64(4d2c6dfc, 5ac42aed), X64(53380d13, 9d95b3df),
  76     X64(650a7354, 8baf63de), X64(766a0abb, 3c77b2a8),
  77     X64(81c2c92e, 47edaee6), X64(92722c85, 1482353b),
  78     X64(a2bfe8a1, 4cf10364), X64(a81a664b, bc423001),
  79     X64(c24b8b70, d0f89791), X64(c76c51a3, 0654be30),
  80     X64(d192e819, d6ef5218), X64(d6990624, 5565a910),
  81     X64(f40e3585, 5771202a), X64(106aa070, 32bbd1b8),
  82     X64(19a4c116, b8d2d0c8), X64(1e376c08, 5141ab53),
  83     X64(2748774c, df8eeb99), X64(34b0bcb5, e19b48a8),
  84     X64(391c0cb3, c5c95a63), X64(4ed8aa4a, e3418acb),
  85     X64(5b9cca4f, 7763e373), X64(682e6ff3, d6b2b8a3),
  86     X64(748f82ee, 5defb2fc), X64(78a5636f, 43172f60),
  87     X64(84c87814, a1f0ab72), X64(8cc70208, 1a6439ec),
  88     X64(90befffa, 23631e28), X64(a4506ceb, de82bde9),
  89     X64(bef9a3f7, b2c67915), X64(c67178f2, e372532b),
  90     X64(ca273ece, ea26619c), X64(d186b8c7, 21c0c207),
  91     X64(eada7dd6, cde0eb1e), X64(f57d4f7f, ee6ed178),
  92     X64(06f067aa, 72176fba), X64(0a637dc5, a2c898a6),
  93     X64(113f9804, bef90dae), X64(1b710b35, 131c471b),
  94     X64(28db77f5, 23047d84), X64(32caab7b, 40c72493),
  95     X64(3c9ebe0a, 15c9bebc), X64(431d67c4, 9c100d4c),
  96     X64(4cc5d4be, cb3e42b6), X64(597f299c, fc657e2a),
  97     X64(5fcb6fab, 3ad6faec), X64(6c44198c, 4a475817)
  98   };
  99
 100   a  = ctx->a; b  = ctx->b; c  = ctx->c; d  = ctx->d;
 101   e  = ctx->e; f  = ctx->f; g  = ctx->g; h  = ctx->h;
 102   for (p = sbuf, i = 0; i < 16; i++, p += 8) LOAD64_(m[i], p);
 103
 104   /* --- Definitions for round functions --- */
 105
 106 #define CH(d, x, y, z) do {                                             \
 107   kludge64 _x; AND64((d), (x), (y)); CPL64(_x, (x));                    \
 108   AND64(_x, _x, (z)); OR64((d), (d), _x);                               \
 109 } while (0)
 110
 111 #define MAJ(d, x, y, z) do {                                            \
 112   kludge64 _x; AND64((d), (x), (y)); AND64(_x, (x), (z));               \
 113   OR64((d), (d), _x); AND64(_x, (y), (z)); OR64((d), (d), _x);          \
 114 } while (0)
 115
 116 #define SIGMA(d, x, i, j, k, last, what) do {                           \
 117   kludge64 _x; ROR64_((d), (x), (i)); ROR64_(_x, (x), (j));             \
 118   XOR64((d), (d), _x); last##64_(_x, (x), (k)); XOR64((d), (d), _x);    \
 119 } while (0)
 120
 121 #define S0(d, x) SIGMA(d, x, 28, 34, 39, ROR, S0);
 122 #define S1(d, x) SIGMA(d, x, 14, 18, 41, ROR, S1);
 123 #define s0(d, x) SIGMA(d, x,  1,  8,  7, LSR, s0);
 124 #define s1(d, x) SIGMA(d, x, 19, 61,  6, LSR, s1);
 125
 126 #define T(a, b, c, d, e, f, g, h, i) do {                               \
 127   kludge64 t1, t2, x;                                                   \
 128   ADD64(t1, m[i], k[i]); ADD64(t1, t1, h);                              \
 129   S1(x, e); ADD64(t1, t1, x); CH(x, e, f, g); ADD64(t1, t1, x);         \
 130   S0(t2, a); MAJ(x, a, b, c); ADD64(t2, t2, x);                         \
 131   ADD64(d, d, t1); ADD64(h, t1, t2);                                    \
 132 } while (0)
 133
 134 #define M(i, i2, i7, i15) do {                                          \
 135   kludge64 t;                                                           \
 136   ADD64(m[i], m[i], m[i7]);                                             \
 137   s1(t, m[i2]); ADD64(m[i], m[i], t);                                   \
 138   s0(t, m[i15]); ADD64(m[i], m[i], t);                                  \
 139 } while (0)
 140
 141   /* --- The main compression function --- */
 142
 143   for (i = 0, k = K; i < 64; i += 16, k += 16) {
 144     T(a, b, c, d, e, f, g, h,  0);      M( 0, 14,  9,  1);
 145     T(h, a, b, c, d, e, f, g,  1);      M( 1, 15, 10,  2);
 146     T(g, h, a, b, c, d, e, f,  2);      M( 2,  0, 11,  3);
 147     T(f, g, h, a, b, c, d, e,  3);      M( 3,  1, 12,  4);
 148     T(e, f, g, h, a, b, c, d,  4);      M( 4,  2, 13,  5);
 149     T(d, e, f, g, h, a, b, c,  5);      M( 5,  3, 14,  6);
 150     T(c, d, e, f, g, h, a, b,  6);      M( 6,  4, 15,  7);
 151     T(b, c, d, e, f, g, h, a,  7);      M( 7,  5,  0,  8);
 152     T(a, b, c, d, e, f, g, h,  8);      M( 8,  6,  1,  9);
 153     T(h, a, b, c, d, e, f, g,  9);      M( 9,  7,  2, 10);
 154     T(g, h, a, b, c, d, e, f, 10);      M(10,  8,  3, 11);
 155     T(f, g, h, a, b, c, d, e, 11);      M(11,  9,  4, 12);
 156     T(e, f, g, h, a, b, c, d, 12);      M(12, 10,  5, 13);
 157     T(d, e, f, g, h, a, b, c, 13);      M(13, 11,  6, 14);
 158     T(c, d, e, f, g, h, a, b, 14);      M(14, 12,  7, 15);
 159     T(b, c, d, e, f, g, h, a, 15);      M(15, 13,  8,  0);
 160   }
 161
 162   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  0);
 163   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  1);
 164   T(g, h, a, b, c, d, e, f,  2);
 165   T(f, g, h, a, b, c, d, e,  3);
 166   T(e, f, g, h, a, b, c, d,  4);
 167   T(d, e, f, g, h, a, b, c,  5);
 168   T(c, d, e, f, g, h, a, b,  6);
 169   T(b, c, d, e, f, g, h, a,  7);
 170   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  8);
 171   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  9);
 172   T(g, h, a, b, c, d, e, f, 10);
 173   T(f, g, h, a, b, c, d, e, 11);
 174   T(e, f, g, h, a, b, c, d, 12);
 175   T(d, e, f, g, h, a, b, c, 13);
 176   T(c, d, e, f, g, h, a, b, 14);
 177   T(b, c, d, e, f, g, h, a, 15);
 178
 179   /* --- Update the chaining variables --- */
 180
 181   ADD64(ctx->a, ctx->a, a); ADD64(ctx->b, ctx->b, b);
 182   ADD64(ctx->c, ctx->c, c); ADD64(ctx->d, ctx->d, d);
 183   ADD64(ctx->e, ctx->e, e); ADD64(ctx->f, ctx->f, f);
 184   ADD64(ctx->g, ctx->g, g); ADD64(ctx->h, ctx->h, h);
 185 }
 186
 187 /* --- @sha512_init@, etc. --- *
 188  *
 189  * Arguments:   @sha512_ctx *ctx@ = pointer to context block to initialize
 190  *
 191  * Returns:     ---
 192  *
 193  * Use:         Initializes a context block ready for hashing.
 194  */
 195
 196 void sha512_init(sha512_ctx *ctx)
 197 {
 198   SET64(ctx->a, 0x6a09e667, 0xf3bcc908);
 199   SET64(ctx->b, 0xbb67ae85, 0x84caa73b);
 200   SET64(ctx->c, 0x3c6ef372, 0xfe94f82b);
 201   SET64(ctx->d, 0xa54ff53a, 0x5f1d36f1);
 202   SET64(ctx->e, 0x510e527f, 0xade682d1);
 203   SET64(ctx->f, 0x9b05688c, 0x2b3e6c1f);
 204   SET64(ctx->g, 0x1f83d9ab, 0xfb41bd6b);
 205   SET64(ctx->h, 0x5be0cd19, 0x137e2179);
 206   ctx->off = 0;
 207   ctx->nh = ctx->nl = 0;
 208 }
 209
 210 void sha384_init(sha512_ctx *ctx)
 211 {
 212   SET64(ctx->a, 0xcbbb9d5d, 0xc1059ed8);
 213   SET64(ctx->b, 0x629a292a, 0x367cd507);
 214   SET64(ctx->c, 0x9159015a, 0x3070dd17);
 215   SET64(ctx->d, 0x152fecd8, 0xf70e5939);
 216   SET64(ctx->e, 0x67332667, 0xffc00b31);
 217   SET64(ctx->f, 0x8eb44a87, 0x68581511);
 218   SET64(ctx->g, 0xdb0c2e0d, 0x64f98fa7);
 219   SET64(ctx->h, 0x47b5481d, 0xbefa4fa4);
 220   ctx->off = 0;
 221   ctx->nh = ctx->nl = 0;
 222 }
 223
 224 void sha512_256_init(sha512_ctx *ctx)
 225 {
 226   SET64(ctx->a, 0x22312194, 0xfc2bf72c);
 227   SET64(ctx->b, 0x9f555fa3, 0xc84c64c2);
 228   SET64(ctx->c, 0x2393b86b, 0x6f53b151);
 229   SET64(ctx->d, 0x96387719, 0x5940eabd);
 230   SET64(ctx->e, 0x96283ee2, 0xa88effe3);
 231   SET64(ctx->f, 0xbe5e1e25, 0x53863992);
 232   SET64(ctx->g, 0x2b0199fc, 0x2c85b8aa);
 233   SET64(ctx->h, 0x0eb72ddc, 0x81c52ca2);
 234   ctx->off = 0;
 235   ctx->nh = ctx->nl = 0;
 236 }
 237
 238 void sha512_224_init(sha512_ctx *ctx)
 239 {
 240   SET64(ctx->a, 0x8c3d37c8, 0x19544da2);
 241   SET64(ctx->b, 0x73e19966, 0x89dcd4d6);
 242   SET64(ctx->c, 0x1dfab7ae, 0x32ff9c82);
 243   SET64(ctx->d, 0x679dd514, 0x582f9fcf);
 244   SET64(ctx->e, 0x0f6d2b69, 0x7bd44da8);
 245   SET64(ctx->f, 0x77e36f73, 0x04c48942);
 246   SET64(ctx->g, 0x3f9d85a8, 0x6a1d36c8);
 247   SET64(ctx->h, 0x1112e6ad, 0x91d692a1);
 248   ctx->off = 0;
 249   ctx->nh = ctx->nl = 0;
 250 }
 251
 252 /* --- @sha512_set@, etc. --- *
 253  *
 254  * Arguments:   @sha512_ctx *ctx@ = pointer to context block
 255  *              @const void *buf@ = pointer to state buffer
 256  *              @unsigned long count@ = current count of bytes processed
 257  *
 258  * Returns:     ---
 259  *
 260  * Use:         Initializes a context block from a given state.  This is
 261  *              useful in cases where the initial hash state is meant to be
 262  *              secret, e.g., for NMAC and HMAC support.
 263  */
 264
 265 void sha512_set(sha512_ctx *ctx, const void *buf, unsigned long count)
 266 {
 267   const octet *p = buf;
 268   LOAD64_(ctx->a, p +  0);
 269   LOAD64_(ctx->b, p +  8);
 270   LOAD64_(ctx->c, p + 16);
 271   LOAD64_(ctx->d, p + 24);
 272   LOAD64_(ctx->e, p + 32);
 273   LOAD64_(ctx->f, p + 40);
 274   LOAD64_(ctx->g, p + 48);
 275   LOAD64_(ctx->h, p + 56);
 276   ctx->off = 0;
 277   ctx->nl = U32(count);
 278   ctx->nh = U32(((count & ~MASK32) >> 16) >> 16);
 279 }
 280
 281 /* --- @sha512_hash@, @sha384_hash@ --- *
 282  *
 283  * Arguments:   @sha512_ctx *ctx@ = pointer to context block
 284  *              @const void *buf@ = buffer of data to hash
 285  *              @size_t sz@ = size of buffer to hash
 286  *
 287  * Returns:     ---
 288  *
 289  * Use:         Hashes a buffer of data.  The buffer may be of any size and
 290  *              alignment.
 291  */
 292
 293 void sha512_hash(sha512_ctx *ctx, const void *buf, size_t sz)
 294 {
 295   HASH_BUFFER(SHA512, sha512, ctx, buf, sz);
 296 }
 297
 298 /* --- @sha512_done@, etc. --- *
 299  *
 300  * Arguments:   @sha512_ctx *ctx@ = pointer to context block
 301  *              @void *hash@ = pointer to output buffer
 302  *
 303  * Returns:     ---
 304  *
 305  * Use:         Returns the hash of the data read so far.
 306  */
 307
 308 static void final(sha512_ctx *ctx)
 309 {
 310   HASH_PAD(SHA512, sha512, ctx, 0x80, 0, 16);
 311   memset(ctx->buf + SHA512_BUFSZ - 16, 0, 8);
 312   STORE32(ctx->buf + SHA512_BUFSZ -  8, (ctx->nl >> 29) | (ctx->nh << 3));
 313   STORE32(ctx->buf + SHA512_BUFSZ -  4, ctx->nl << 3);
 314   sha512_compress(ctx, ctx->buf);
 315 }
 316
 317 void sha512_done(sha512_ctx *ctx, void *hash)
 318 {
 319   octet *p = hash;
 320   final(ctx);
 321   STORE64_(p +  0, ctx->a);
 322   STORE64_(p +  8, ctx->b);
 323   STORE64_(p + 16, ctx->c);
 324   STORE64_(p + 24, ctx->d);
 325   STORE64_(p + 32, ctx->e);
 326   STORE64_(p + 40, ctx->f);
 327   STORE64_(p + 48, ctx->g);
 328   STORE64_(p + 56, ctx->h);
 329 }
 330
 331 void sha384_done(sha512_ctx *ctx, void *hash)
 332 {
 333   octet *p = hash;
 334   final(ctx);
 335   STORE64_(p +  0, ctx->a);
 336   STORE64_(p +  8, ctx->b);
 337   STORE64_(p + 16, ctx->c);
 338   STORE64_(p + 24, ctx->d);
 339   STORE64_(p + 32, ctx->e);
 340   STORE64_(p + 40, ctx->f);
 341 }
 342
 343 void sha512_256_done(sha384_ctx *ctx, void *hash)
 344 {
 345   octet *p = hash;
 346   final(ctx);
 347   STORE64_(p +  0, ctx->a);
 348   STORE64_(p +  8, ctx->b);
 349   STORE64_(p + 16, ctx->c);
 350   STORE64_(p + 24, ctx->d);
 351 }
 352
 353 void sha512_224_done(sha384_ctx *ctx, void *hash)
 354 {
 355   octet *p = hash;
 356   final(ctx);
 357   STORE64_(p +  0, ctx->a);
 358   STORE64_(p +  8, ctx->b);
 359   STORE64_(p + 16, ctx->c);
 360   STORE32 (p + 24, HI64(ctx->d));
 361 }
 362
 363 /* --- @sha512_state@, etc. --- *
 364  *
 365  * Arguments:   @sha512_ctx *ctx@ = pointer to context
 366  *              @void *state@ = pointer to buffer for current state
 367  *
 368  * Returns:     Number of bytes written to the hash function so far.
 369  *
 370  * Use:         Returns the current state of the hash function such that
 371  *              it can be passed to @sha512_set@.
 372  */
 373
 374 unsigned long sha512_state(sha512_ctx *ctx, void *state)
 375 {
 376   octet *p = state;
 377   STORE64_(p +  0, ctx->a);
 378   STORE64_(p +  8, ctx->b);
 379   STORE64_(p + 16, ctx->c);
 380   STORE64_(p + 24, ctx->d);
 381   STORE64_(p + 32, ctx->e);
 382   STORE64_(p + 40, ctx->f);
 383   STORE64_(p + 48, ctx->g);
 384   STORE64_(p + 56, ctx->h);
 385   return (ctx->nl | ((ctx->nh << 16) << 16));
 386 }
 387
 388 /* --- Generic interface --- */
 389
 390 #define HASHES(_)                                                       \
 391   _(SHA512_224, sha512_224, "sha512/224")                               \
 392   _(SHA512_256, sha512_256, "sha512/256")                               \
 393   _(SHA384, sha384, "sha384")                                           \
 394   _(SHA512, sha512, "sha512")
 395
 396 HASHES(GHASH_DEFX)
 397
 398 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
 399
 400 #ifdef TEST_RIG
 401
 402 #include <mLib/testrig.h>
 403
 404 HASHES(HASH_VERIFYX)
 405
 406 static const test_chunk defs[] = {
 407   HASHES(HASH_TESTDEFSX)
 408   { 0, 0, { 0 } }
 409 };
 410
 411 int main(int argc, char *argv[])
 412 {
 413   test_run(argc, argv, defs, SRCDIR "/t/sha512");
 414   return (0);
 415 }
 416
 417 #endif
 418
 419 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/