chiark - git - mdw - catacomb/blob - symm/sha256.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * Implementation of the SHA-256 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 "sha256.h"
  36
  37 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  38
  39 /* --- @sha256_compress@, @sha224_compress@ --- *
  40  *
  41  * Arguments:   @sha256_ctx *ctx@ = pointer to context block
  42  *              @const void *sbuf@ = pointer to buffer of appropriate size
  43  *
  44  * Returns:     ---
  45  *
  46  * Use:         SHA-256 compression function.
  47  */
  48
  49 void sha256_compress(sha256_ctx *ctx, const void *sbuf)
  50 {
  51   uint32 a, b, c, d, e, f, g, h;
  52   uint32 m[16];
  53   const octet *p;
  54   int i;
  55
  56   a  = ctx->a; b  = ctx->b; c  = ctx->c; d  = ctx->d;
  57   e  = ctx->e; f  = ctx->f; g  = ctx->g; h  = ctx->h;
  58   for (p = sbuf, i = 0; i < 16; i++, p += 4) m[i] = LOAD32(p);
  59
  60   /* --- Definitions for round functions --- */
  61
  62 #define CH(x, y, z) (((x) & (y)) | (~(x) & (z)))
  63 #define MAJ(x, y, z) (((x) & (y)) | ((x) & (z)) | ((y) & (z)))
  64
  65 #define S0(x) (ROR32((x),  2) ^ ROR32((x), 13) ^ ROR32((x), 22))
  66 #define S1(x) (ROR32((x),  6) ^ ROR32((x), 11) ^ ROR32((x), 25))
  67 #define s0(x) (ROR32((x),  7) ^ ROR32((x), 18) ^ LSR32((x),  3))
  68 #define s1(x) (ROR32((x), 17) ^ ROR32((x), 19) ^ LSR32((x), 10))
  69
  70 #define T(a, b, c, d, e, f, g, h, i, k) do {                            \
  71   uint32 t1 = h + S1(e) + CH(e, f, g) + k + m[i];                       \
  72   uint32 t2 = S0(a) + MAJ(a, b, c);                                     \
  73   d += t1; h = t1 + t2;                                                 \
  74 } while (0)
  75
  76 #define M(i, i2, i7, i15)                                               \
  77   do { m[i] += s1(m[i2]) + m[i7] + s0(m[i15]); } while (0)
  78
  79   /* --- The main compression function --- */
  80
  81   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  0, 0x428a2f98);    M( 0, 14,  9,  1);
  82   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  1, 0x71374491);    M( 1, 15, 10,  2);
  83   T(g, h, a, b, c, d, e, f,  2, 0xb5c0fbcf);    M( 2,  0, 11,  3);
  84   T(f, g, h, a, b, c, d, e,  3, 0xe9b5dba5);    M( 3,  1, 12,  4);
  85   T(e, f, g, h, a, b, c, d,  4, 0x3956c25b);    M( 4,  2, 13,  5);
  86   T(d, e, f, g, h, a, b, c,  5, 0x59f111f1);    M( 5,  3, 14,  6);
  87   T(c, d, e, f, g, h, a, b,  6, 0x923f82a4);    M( 6,  4, 15,  7);
  88   T(b, c, d, e, f, g, h, a,  7, 0xab1c5ed5);    M( 7,  5,  0,  8);
  89   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  8, 0xd807aa98);    M( 8,  6,  1,  9);
  90   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  9, 0x12835b01);    M( 9,  7,  2, 10);
  91   T(g, h, a, b, c, d, e, f, 10, 0x243185be);    M(10,  8,  3, 11);
  92   T(f, g, h, a, b, c, d, e, 11, 0x550c7dc3);    M(11,  9,  4, 12);
  93   T(e, f, g, h, a, b, c, d, 12, 0x72be5d74);    M(12, 10,  5, 13);
  94   T(d, e, f, g, h, a, b, c, 13, 0x80deb1fe);    M(13, 11,  6, 14);
  95   T(c, d, e, f, g, h, a, b, 14, 0x9bdc06a7);    M(14, 12,  7, 15);
  96   T(b, c, d, e, f, g, h, a, 15, 0xc19bf174);    M(15, 13,  8,  0);
  97   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  0, 0xe49b69c1);    M( 0, 14,  9,  1);
  98   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  1, 0xefbe4786);    M( 1, 15, 10,  2);
  99   T(g, h, a, b, c, d, e, f,  2, 0x0fc19dc6);    M( 2,  0, 11,  3);
 100   T(f, g, h, a, b, c, d, e,  3, 0x240ca1cc);    M( 3,  1, 12,  4);
 101   T(e, f, g, h, a, b, c, d,  4, 0x2de92c6f);    M( 4,  2, 13,  5);
 102   T(d, e, f, g, h, a, b, c,  5, 0x4a7484aa);    M( 5,  3, 14,  6);
 103   T(c, d, e, f, g, h, a, b,  6, 0x5cb0a9dc);    M( 6,  4, 15,  7);
 104   T(b, c, d, e, f, g, h, a,  7, 0x76f988da);    M( 7,  5,  0,  8);
 105   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  8, 0x983e5152);    M( 8,  6,  1,  9);
 106   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  9, 0xa831c66d);    M( 9,  7,  2, 10);
 107   T(g, h, a, b, c, d, e, f, 10, 0xb00327c8);    M(10,  8,  3, 11);
 108   T(f, g, h, a, b, c, d, e, 11, 0xbf597fc7);    M(11,  9,  4, 12);
 109   T(e, f, g, h, a, b, c, d, 12, 0xc6e00bf3);    M(12, 10,  5, 13);
 110   T(d, e, f, g, h, a, b, c, 13, 0xd5a79147);    M(13, 11,  6, 14);
 111   T(c, d, e, f, g, h, a, b, 14, 0x06ca6351);    M(14, 12,  7, 15);
 112   T(b, c, d, e, f, g, h, a, 15, 0x14292967);    M(15, 13,  8,  0);
 113   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  0, 0x27b70a85);    M( 0, 14,  9,  1);
 114   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  1, 0x2e1b2138);    M( 1, 15, 10,  2);
 115   T(g, h, a, b, c, d, e, f,  2, 0x4d2c6dfc);    M( 2,  0, 11,  3);
 116   T(f, g, h, a, b, c, d, e,  3, 0x53380d13);    M( 3,  1, 12,  4);
 117   T(e, f, g, h, a, b, c, d,  4, 0x650a7354);    M( 4,  2, 13,  5);
 118   T(d, e, f, g, h, a, b, c,  5, 0x766a0abb);    M( 5,  3, 14,  6);
 119   T(c, d, e, f, g, h, a, b,  6, 0x81c2c92e);    M( 6,  4, 15,  7);
 120   T(b, c, d, e, f, g, h, a,  7, 0x92722c85);    M( 7,  5,  0,  8);
 121   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  8, 0xa2bfe8a1);    M( 8,  6,  1,  9);
 122   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  9, 0xa81a664b);    M( 9,  7,  2, 10);
 123   T(g, h, a, b, c, d, e, f, 10, 0xc24b8b70);    M(10,  8,  3, 11);
 124   T(f, g, h, a, b, c, d, e, 11, 0xc76c51a3);    M(11,  9,  4, 12);
 125   T(e, f, g, h, a, b, c, d, 12, 0xd192e819);    M(12, 10,  5, 13);
 126   T(d, e, f, g, h, a, b, c, 13, 0xd6990624);    M(13, 11,  6, 14);
 127   T(c, d, e, f, g, h, a, b, 14, 0xf40e3585);    M(14, 12,  7, 15);
 128   T(b, c, d, e, f, g, h, a, 15, 0x106aa070);    M(15, 13,  8,  0);
 129   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  0, 0x19a4c116);
 130   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  1, 0x1e376c08);
 131   T(g, h, a, b, c, d, e, f,  2, 0x2748774c);
 132   T(f, g, h, a, b, c, d, e,  3, 0x34b0bcb5);
 133   T(e, f, g, h, a, b, c, d,  4, 0x391c0cb3);
 134   T(d, e, f, g, h, a, b, c,  5, 0x4ed8aa4a);
 135   T(c, d, e, f, g, h, a, b,  6, 0x5b9cca4f);
 136   T(b, c, d, e, f, g, h, a,  7, 0x682e6ff3);
 137   T(a, b, c, d, e, f, g, h,  8, 0x748f82ee);
 138   T(h, a, b, c, d, e, f, g,  9, 0x78a5636f);
 139   T(g, h, a, b, c, d, e, f, 10, 0x84c87814);
 140   T(f, g, h, a, b, c, d, e, 11, 0x8cc70208);
 141   T(e, f, g, h, a, b, c, d, 12, 0x90befffa);
 142   T(d, e, f, g, h, a, b, c, 13, 0xa4506ceb);
 143   T(c, d, e, f, g, h, a, b, 14, 0xbef9a3f7);
 144   T(b, c, d, e, f, g, h, a, 15, 0xc67178f2);
 145
 146   /* --- Update the chaining variables --- */
 147
 148   ctx->a += a; ctx->b += b; ctx->c += c; ctx->d += d;
 149   ctx->e += e; ctx->f += f; ctx->g += g; ctx->h += h;
 150 }
 151
 152 /* --- @sha256_init@, @sha224_init@ --- *
 153  *
 154  * Arguments:   @sha256_ctx *ctx@ = pointer to context block to initialize
 155  *
 156  * Returns:     ---
 157  *
 158  * Use:         Initializes a context block ready for hashing.
 159  */
 160
 161 void sha256_init(sha256_ctx *ctx)
 162 {
 163   ctx->a = 0x6a09e667;
 164   ctx->b = 0xbb67ae85;
 165   ctx->c = 0x3c6ef372;
 166   ctx->d = 0xa54ff53a;
 167   ctx->e = 0x510e527f;
 168   ctx->f = 0x9b05688c;
 169   ctx->g = 0x1f83d9ab;
 170   ctx->h = 0x5be0cd19;
 171   ctx->off = 0;
 172   ctx->nl = ctx->nh = 0;
 173 }
 174
 175 void sha224_init(sha256_ctx *ctx)
 176 {
 177   ctx->a = 0xc1059ed8;
 178   ctx->b = 0x367cd507;
 179   ctx->c = 0x3070dd17;
 180   ctx->d = 0xf70e5939;
 181   ctx->e = 0xffc00b31;
 182   ctx->f = 0x68581511;
 183   ctx->g = 0x64f98fa7;
 184   ctx->h = 0xbefa4fa4;
 185   ctx->off = 0;
 186   ctx->nl = ctx->nh = 0;
 187 }
 188
 189 /* --- @sha256_set@, @sha224_set@ --- *
 190  *
 191  * Arguments:   @sha256_ctx *ctx@ = pointer to context block
 192  *              @const void *buf@ = pointer to state buffer
 193  *              @unsigned long count@ = current count of bytes processed
 194  *
 195  * Returns:     ---
 196  *
 197  * Use:         Initializes a context block from a given state.  This is
 198  *              useful in cases where the initial hash state is meant to be
 199  *              secret, e.g., for NMAC and HMAC support.
 200  */
 201
 202 void sha256_set(sha256_ctx *ctx, const void *buf, unsigned long count)
 203 {
 204   const octet *p = buf;
 205   ctx->a = LOAD32(p +  0);
 206   ctx->b = LOAD32(p +  4);
 207   ctx->c = LOAD32(p +  8);
 208   ctx->d = LOAD32(p + 12);
 209   ctx->e = LOAD32(p + 16);
 210   ctx->f = LOAD32(p + 20);
 211   ctx->g = LOAD32(p + 24);
 212   ctx->h = LOAD32(p + 28);
 213   ctx->off = 0;
 214   ctx->nl = U32(count);
 215   ctx->nh = U32(((count & ~(unsigned long)MASK32) >> 16) >> 16);
 216 }
 217
 218 /* --- @sha256_hash@, @sha224_hash@ --- *
 219  *
 220  * Arguments:   @sha256_ctx *ctx@ = pointer to context block
 221  *              @const void *buf@ = buffer of data to hash
 222  *              @size_t sz@ = size of buffer to hash
 223  *
 224  * Returns:     ---
 225  *
 226  * Use:         Hashes a buffer of data.  The buffer may be of any size and
 227  *              alignment.
 228  */
 229
 230 void sha256_hash(sha256_ctx *ctx, const void *buf, size_t sz)
 231 {
 232   HASH_BUFFER(SHA256, sha256, ctx, buf, sz);
 233 }
 234
 235 /* --- @sha256_done, @sha224_done@ --- *
 236  *
 237  * Arguments:   @sha256_ctx *ctx@ = pointer to context block
 238  *              @void *hash@ = pointer to output buffer
 239  *
 240  * Returns:     ---
 241  *
 242  * Use:         Returns the hash of the data read so far.
 243  */
 244
 245 static void final(sha256_ctx *ctx)
 246 {
 247   HASH_PAD(SHA256, sha256, ctx, 0x80, 0, 8);
 248   STORE32(ctx->buf + SHA256_BUFSZ - 8, (ctx->nl >> 29) | (ctx->nh << 3));
 249   STORE32(ctx->buf + SHA256_BUFSZ - 4, ctx->nl << 3);
 250   sha256_compress(ctx, ctx->buf);
 251 }
 252
 253 void sha256_done(sha256_ctx *ctx, void *hash)
 254 {
 255   octet *p = hash;
 256   final(ctx);
 257   STORE32(p +  0, ctx->a);
 258   STORE32(p +  4, ctx->b);
 259   STORE32(p +  8, ctx->c);
 260   STORE32(p + 12, ctx->d);
 261   STORE32(p + 16, ctx->e);
 262   STORE32(p + 20, ctx->f);
 263   STORE32(p + 24, ctx->g);
 264   STORE32(p + 28, ctx->h);
 265 }
 266
 267 void sha224_done(sha224_ctx *ctx, void *hash)
 268 {
 269   octet *p = hash;
 270   final(ctx);
 271   STORE32(p +  0, ctx->a);
 272   STORE32(p +  4, ctx->b);
 273   STORE32(p +  8, ctx->c);
 274   STORE32(p + 12, ctx->d);
 275   STORE32(p + 16, ctx->e);
 276   STORE32(p + 20, ctx->f);
 277   STORE32(p + 24, ctx->g);
 278 }
 279
 280 /* --- @sha256_state@, @sha224_state@ --- *
 281  *
 282  * Arguments:   @sha256_ctx *ctx@ = pointer to context
 283  *              @void *state@ = pointer to buffer for current state
 284  *
 285  * Returns:     Number of bytes written to the hash function so far.
 286  *
 287  * Use:         Returns the current state of the hash function such that
 288  *              it can be passed to @sha256_set@.
 289  */
 290
 291 unsigned long sha256_state(sha256_ctx *ctx, void *state)
 292 {
 293   octet *p = state;
 294   STORE32(p +  0, ctx->a);
 295   STORE32(p +  4, ctx->b);
 296   STORE32(p +  8, ctx->c);
 297   STORE32(p + 12, ctx->d);
 298   STORE32(p + 16, ctx->e);
 299   STORE32(p + 20, ctx->f);
 300   STORE32(p + 24, ctx->g);
 301   STORE32(p + 28, ctx->h);
 302   return (ctx->nl | ((ctx->nh << 16) << 16));
 303 }
 304
 305 /* --- Generic interface --- */
 306
 307 #define HASHES(_)                                                       \
 308   _(SHA224, sha224)                                                     \
 309   _(SHA256, sha256)
 310
 311 HASHES(GHASH_DEF)
 312
 313 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
 314
 315 #ifdef TEST_RIG
 316
 317 #include <mLib/testrig.h>
 318
 319 HASHES(HASH_VERIFY)
 320
 321 static const test_chunk defs[] = {
 322   HASHES(HASH_TESTDEFS)
 323   { 0, 0, { 0 } }
 324 };
 325
 326 int main(int argc, char *argv[])
 327 {
 328   test_run(argc, argv, defs, SRCDIR "/t/sha256");
 329   return (0);
 330 }
 331
 332 #endif
 333
 334 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/