pd.if.org Git - zpackage/blob - libtomcrypt/src/hashes/sha2/sha256.c

   1 /* LibTomCrypt, modular cryptographic library -- Tom St Denis
   2  *
   3  * LibTomCrypt is a library that provides various cryptographic
   4  * algorithms in a highly modular and flexible manner.
   5  *
   6  * The library is free for all purposes without any express
   7  * guarantee it works.
   8  */
   9 #include "tomcrypt.h"
  10
  11 /**
  12   @file sha256.c
  13   LTC_SHA256 by Tom St Denis
  14 */
  15
  16 #ifdef LTC_SHA256
  17
  18 const struct ltc_hash_descriptor sha256_desc =
  19 {
  20     "sha256",
  21     0,
  22     32,
  23     64,
  24
  25     /* OID */
  26    { 2, 16, 840, 1, 101, 3, 4, 2, 1,  },
  27    9,
  28
  29     &sha256_init,
  30     &sha256_process,
  31     &sha256_done,
  32     &sha256_test,
  33     NULL
  34 };
  35
  36 #ifdef LTC_SMALL_CODE
  37 /* the K array */
  38 static const ulong32 K[64] = {
  39     0x428a2f98UL, 0x71374491UL, 0xb5c0fbcfUL, 0xe9b5dba5UL, 0x3956c25bUL,
  40     0x59f111f1UL, 0x923f82a4UL, 0xab1c5ed5UL, 0xd807aa98UL, 0x12835b01UL,
  41     0x243185beUL, 0x550c7dc3UL, 0x72be5d74UL, 0x80deb1feUL, 0x9bdc06a7UL,
  42     0xc19bf174UL, 0xe49b69c1UL, 0xefbe4786UL, 0x0fc19dc6UL, 0x240ca1ccUL,
  43     0x2de92c6fUL, 0x4a7484aaUL, 0x5cb0a9dcUL, 0x76f988daUL, 0x983e5152UL,
  44     0xa831c66dUL, 0xb00327c8UL, 0xbf597fc7UL, 0xc6e00bf3UL, 0xd5a79147UL,
  45     0x06ca6351UL, 0x14292967UL, 0x27b70a85UL, 0x2e1b2138UL, 0x4d2c6dfcUL,
  46     0x53380d13UL, 0x650a7354UL, 0x766a0abbUL, 0x81c2c92eUL, 0x92722c85UL,
  47     0xa2bfe8a1UL, 0xa81a664bUL, 0xc24b8b70UL, 0xc76c51a3UL, 0xd192e819UL,
  48     0xd6990624UL, 0xf40e3585UL, 0x106aa070UL, 0x19a4c116UL, 0x1e376c08UL,
  49     0x2748774cUL, 0x34b0bcb5UL, 0x391c0cb3UL, 0x4ed8aa4aUL, 0x5b9cca4fUL,
  50     0x682e6ff3UL, 0x748f82eeUL, 0x78a5636fUL, 0x84c87814UL, 0x8cc70208UL,
  51     0x90befffaUL, 0xa4506cebUL, 0xbef9a3f7UL, 0xc67178f2UL
  52 };
  53 #endif
  54
  55 /* Various logical functions */
  56 #define Ch(x,y,z)       (z ^ (x & (y ^ z)))
  57 #define Maj(x,y,z)      (((x | y) & z) | (x & y))
  58 #define S(x, n)         RORc((x),(n))
  59 #define R(x, n)         (((x)&0xFFFFFFFFUL)>>(n))
  60 #define Sigma0(x)       (S(x, 2) ^ S(x, 13) ^ S(x, 22))
  61 #define Sigma1(x)       (S(x, 6) ^ S(x, 11) ^ S(x, 25))
  62 #define Gamma0(x)       (S(x, 7) ^ S(x, 18) ^ R(x, 3))
  63 #define Gamma1(x)       (S(x, 17) ^ S(x, 19) ^ R(x, 10))
  64
  65 /* compress 512-bits */
  66 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
  67 static int _sha256_compress(hash_state * md, unsigned char *buf)
  68 #else
  69 static int  sha256_compress(hash_state * md, unsigned char *buf)
  70 #endif
  71 {
  72     ulong32 S[8], W[64], t0, t1;
  73 #ifdef LTC_SMALL_CODE
  74     ulong32 t;
  75 #endif
  76     int i;
  77
  78     /* copy state into S */
  79     for (i = 0; i < 8; i++) {
  80         S[i] = md->sha256.state[i];
  81     }
  82
  83     /* copy the state into 512-bits into W[0..15] */
  84     for (i = 0; i < 16; i++) {
  85         LOAD32H(W[i], buf + (4*i));
  86     }
  87
  88     /* fill W[16..63] */
  89     for (i = 16; i < 64; i++) {
  90         W[i] = Gamma1(W[i - 2]) + W[i - 7] + Gamma0(W[i - 15]) + W[i - 16];
  91     }
  92
  93     /* Compress */
  94 #ifdef LTC_SMALL_CODE
  95 #define RND(a,b,c,d,e,f,g,h,i)                         \
  96      t0 = h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + K[i] + W[i];   \
  97      t1 = Sigma0(a) + Maj(a, b, c);                    \
  98      d += t0;                                          \
  99      h  = t0 + t1;
 100
 101      for (i = 0; i < 64; ++i) {
 102          RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],i);
 103          t = S[7]; S[7] = S[6]; S[6] = S[5]; S[5] = S[4];
 104          S[4] = S[3]; S[3] = S[2]; S[2] = S[1]; S[1] = S[0]; S[0] = t;
 105      }
 106 #else
 107 #define RND(a,b,c,d,e,f,g,h,i,ki)                    \
 108      t0 = h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + ki + W[i];   \
 109      t1 = Sigma0(a) + Maj(a, b, c);                  \
 110      d += t0;                                        \
 111      h  = t0 + t1;
 112
 113     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],0,0x428a2f98);
 114     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],1,0x71374491);
 115     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],2,0xb5c0fbcf);
 116     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],3,0xe9b5dba5);
 117     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],4,0x3956c25b);
 118     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],5,0x59f111f1);
 119     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],6,0x923f82a4);
 120     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],7,0xab1c5ed5);
 121     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],8,0xd807aa98);
 122     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],9,0x12835b01);
 123     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],10,0x243185be);
 124     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],11,0x550c7dc3);
 125     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],12,0x72be5d74);
 126     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],13,0x80deb1fe);
 127     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],14,0x9bdc06a7);
 128     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],15,0xc19bf174);
 129     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],16,0xe49b69c1);
 130     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],17,0xefbe4786);
 131     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],18,0x0fc19dc6);
 132     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],19,0x240ca1cc);
 133     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],20,0x2de92c6f);
 134     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],21,0x4a7484aa);
 135     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],22,0x5cb0a9dc);
 136     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],23,0x76f988da);
 137     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],24,0x983e5152);
 138     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],25,0xa831c66d);
 139     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],26,0xb00327c8);
 140     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],27,0xbf597fc7);
 141     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],28,0xc6e00bf3);
 142     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],29,0xd5a79147);
 143     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],30,0x06ca6351);
 144     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],31,0x14292967);
 145     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],32,0x27b70a85);
 146     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],33,0x2e1b2138);
 147     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],34,0x4d2c6dfc);
 148     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],35,0x53380d13);
 149     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],36,0x650a7354);
 150     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],37,0x766a0abb);
 151     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],38,0x81c2c92e);
 152     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],39,0x92722c85);
 153     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],40,0xa2bfe8a1);
 154     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],41,0xa81a664b);
 155     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],42,0xc24b8b70);
 156     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],43,0xc76c51a3);
 157     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],44,0xd192e819);
 158     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],45,0xd6990624);
 159     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],46,0xf40e3585);
 160     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],47,0x106aa070);
 161     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],48,0x19a4c116);
 162     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],49,0x1e376c08);
 163     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],50,0x2748774c);
 164     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],51,0x34b0bcb5);
 165     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],52,0x391c0cb3);
 166     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],53,0x4ed8aa4a);
 167     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],54,0x5b9cca4f);
 168     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],55,0x682e6ff3);
 169     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],56,0x748f82ee);
 170     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],57,0x78a5636f);
 171     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],58,0x84c87814);
 172     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],59,0x8cc70208);
 173     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],60,0x90befffa);
 174     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],61,0xa4506ceb);
 175     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],62,0xbef9a3f7);
 176     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],63,0xc67178f2);
 177
 178 #undef RND
 179
 180 #endif
 181
 182     /* feedback */
 183     for (i = 0; i < 8; i++) {
 184         md->sha256.state[i] = md->sha256.state[i] + S[i];
 185     }
 186     return CRYPT_OK;
 187 }
 188
 189 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 190 static int sha256_compress(hash_state * md, unsigned char *buf)
 191 {
 192     int err;
 193     err = _sha256_compress(md, buf);
 194     burn_stack(sizeof(ulong32) * 74);
 195     return err;
 196 }
 197 #endif
 198
 199 /**
 200    Initialize the hash state
 201    @param md   The hash state you wish to initialize
 202    @return CRYPT_OK if successful
 203 */
 204 int sha256_init(hash_state * md)
 205 {
 206     LTC_ARGCHK(md != NULL);
 207
 208     md->sha256.curlen = 0;
 209     md->sha256.length = 0;
 210     md->sha256.state[0] = 0x6A09E667UL;
 211     md->sha256.state[1] = 0xBB67AE85UL;
 212     md->sha256.state[2] = 0x3C6EF372UL;
 213     md->sha256.state[3] = 0xA54FF53AUL;
 214     md->sha256.state[4] = 0x510E527FUL;
 215     md->sha256.state[5] = 0x9B05688CUL;
 216     md->sha256.state[6] = 0x1F83D9ABUL;
 217     md->sha256.state[7] = 0x5BE0CD19UL;
 218     return CRYPT_OK;
 219 }
 220
 221 /**
 222    Process a block of memory though the hash
 223    @param md     The hash state
 224    @param in     The data to hash
 225    @param inlen  The length of the data (octets)
 226    @return CRYPT_OK if successful
 227 */
 228 HASH_PROCESS(sha256_process, sha256_compress, sha256, 64)
 229
 230 /**
 231    Terminate the hash to get the digest
 232    @param md  The hash state
 233    @param out [out] The destination of the hash (32 bytes)
 234    @return CRYPT_OK if successful
 235 */
 236 int sha256_done(hash_state * md, unsigned char *out)
 237 {
 238     int i;
 239
 240     LTC_ARGCHK(md  != NULL);
 241     LTC_ARGCHK(out != NULL);
 242
 243     if (md->sha256.curlen >= sizeof(md->sha256.buf)) {
 244        return CRYPT_INVALID_ARG;
 245     }
 246
 247
 248     /* increase the length of the message */
 249     md->sha256.length += md->sha256.curlen * 8;
 250
 251     /* append the '1' bit */
 252     md->sha256.buf[md->sha256.curlen++] = (unsigned char)0x80;
 253
 254     /* if the length is currently above 56 bytes we append zeros
 255      * then compress.  Then we can fall back to padding zeros and length
 256      * encoding like normal.
 257      */
 258     if (md->sha256.curlen > 56) {
 259         while (md->sha256.curlen < 64) {
 260             md->sha256.buf[md->sha256.curlen++] = (unsigned char)0;
 261         }
 262         sha256_compress(md, md->sha256.buf);
 263         md->sha256.curlen = 0;
 264     }
 265
 266     /* pad upto 56 bytes of zeroes */
 267     while (md->sha256.curlen < 56) {
 268         md->sha256.buf[md->sha256.curlen++] = (unsigned char)0;
 269     }
 270
 271     /* store length */
 272     STORE64H(md->sha256.length, md->sha256.buf+56);
 273     sha256_compress(md, md->sha256.buf);
 274
 275     /* copy output */
 276     for (i = 0; i < 8; i++) {
 277         STORE32H(md->sha256.state[i], out+(4*i));
 278     }
 279 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 280     zeromem(md, sizeof(hash_state));
 281 #endif
 282     return CRYPT_OK;
 283 }
 284
 285 /**
 286   Self-test the hash
 287   @return CRYPT_OK if successful, CRYPT_NOP if self-tests have been disabled
 288 */
 289 int  sha256_test(void)
 290 {
 291  #ifndef LTC_TEST
 292     return CRYPT_NOP;
 293  #else
 294   static const struct {
 295       const char *msg;
 296       unsigned char hash[32];
 297   } tests[] = {
 298     { "abc",
 299       { 0xba, 0x78, 0x16, 0xbf, 0x8f, 0x01, 0xcf, 0xea,
 300         0x41, 0x41, 0x40, 0xde, 0x5d, 0xae, 0x22, 0x23,
 301         0xb0, 0x03, 0x61, 0xa3, 0x96, 0x17, 0x7a, 0x9c,
 302         0xb4, 0x10, 0xff, 0x61, 0xf2, 0x00, 0x15, 0xad }
 303     },
 304     { "abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq",
 305       { 0x24, 0x8d, 0x6a, 0x61, 0xd2, 0x06, 0x38, 0xb8,
 306         0xe5, 0xc0, 0x26, 0x93, 0x0c, 0x3e, 0x60, 0x39,
 307         0xa3, 0x3c, 0xe4, 0x59, 0x64, 0xff, 0x21, 0x67,
 308         0xf6, 0xec, 0xed, 0xd4, 0x19, 0xdb, 0x06, 0xc1 }
 309     },
 310   };
 311
 312   int i;
 313   unsigned char tmp[32];
 314   hash_state md;
 315
 316   for (i = 0; i < (int)(sizeof(tests) / sizeof(tests[0])); i++) {
 317       sha256_init(&md);
 318       sha256_process(&md, (unsigned char*)tests[i].msg, (unsigned long)strlen(tests[i].msg));
 319       sha256_done(&md, tmp);
 320       if (compare_testvector(tmp, sizeof(tmp), tests[i].hash, sizeof(tests[i].hash), "SHA256", i)) {
 321          return CRYPT_FAIL_TESTVECTOR;
 322       }
 323   }
 324   return CRYPT_OK;
 325  #endif
 326 }
 327
 328 #endif
 329
 330
 331
 332 /* ref:         $Format:%D$ */
 333 /* git commit:  $Format:%H$ */
 334 /* commit time: $Format:%ai$ */