pd.if.org Git - zpackage/blob - lib/blake2/ref/blake2b-ref.c

   1 /*
   2    BLAKE2 reference source code package - reference C implementations
   3
   4    Copyright 2012, Samuel Neves <sneves@dei.uc.pt>.  You may use this under the
   5    terms of the CC0, the OpenSSL Licence, or the Apache Public License 2.0, at
   6    your option.  The terms of these licenses can be found at:
   7
   8    - CC0 1.0 Universal : http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0
   9    - OpenSSL license   : https://www.openssl.org/source/license.html
  10    - Apache 2.0        : http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  11
  12    More information about the BLAKE2 hash function can be found at
  13    https://blake2.net.
  14 */
  15
  16 #include <stdint.h>
  17 #include <string.h>
  18 #include <stdio.h>
  19
  20 #include "blake2.h"
  21 #include "blake2-impl.h"
  22
  23 static const uint64_t blake2b_IV[8] =
  24 {
  25   0x6a09e667f3bcc908ULL, 0xbb67ae8584caa73bULL,
  26   0x3c6ef372fe94f82bULL, 0xa54ff53a5f1d36f1ULL,
  27   0x510e527fade682d1ULL, 0x9b05688c2b3e6c1fULL,
  28   0x1f83d9abfb41bd6bULL, 0x5be0cd19137e2179ULL
  29 };
  30
  31 static const uint8_t blake2b_sigma[12][16] =
  32 {
  33   {  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } ,
  34   { 14, 10,  4,  8,  9, 15, 13,  6,  1, 12,  0,  2, 11,  7,  5,  3 } ,
  35   { 11,  8, 12,  0,  5,  2, 15, 13, 10, 14,  3,  6,  7,  1,  9,  4 } ,
  36   {  7,  9,  3,  1, 13, 12, 11, 14,  2,  6,  5, 10,  4,  0, 15,  8 } ,
  37   {  9,  0,  5,  7,  2,  4, 10, 15, 14,  1, 11, 12,  6,  8,  3, 13 } ,
  38   {  2, 12,  6, 10,  0, 11,  8,  3,  4, 13,  7,  5, 15, 14,  1,  9 } ,
  39   { 12,  5,  1, 15, 14, 13,  4, 10,  0,  7,  6,  3,  9,  2,  8, 11 } ,
  40   { 13, 11,  7, 14, 12,  1,  3,  9,  5,  0, 15,  4,  8,  6,  2, 10 } ,
  41   {  6, 15, 14,  9, 11,  3,  0,  8, 12,  2, 13,  7,  1,  4, 10,  5 } ,
  42   { 10,  2,  8,  4,  7,  6,  1,  5, 15, 11,  9, 14,  3, 12, 13 , 0 } ,
  43   {  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } ,
  44   { 14, 10,  4,  8,  9, 15, 13,  6,  1, 12,  0,  2, 11,  7,  5,  3 }
  45 };
  46
  47
  48 static void blake2b_set_lastnode( blake2b_state *S )
  49 {
  50   S->f[1] = (uint64_t)-1;
  51 }
  52
  53 /* Some helper functions, not necessarily useful */
  54 static int blake2b_is_lastblock( const blake2b_state *S )
  55 {
  56   return S->f[0] != 0;
  57 }
  58
  59 static void blake2b_set_lastblock( blake2b_state *S )
  60 {
  61   if( S->last_node ) blake2b_set_lastnode( S );
  62
  63   S->f[0] = (uint64_t)-1;
  64 }
  65
  66 static void blake2b_increment_counter( blake2b_state *S, const uint64_t inc )
  67 {
  68   S->t[0] += inc;
  69   S->t[1] += ( S->t[0] < inc );
  70 }
  71
  72 static void blake2b_init0( blake2b_state *S )
  73 {
  74   size_t i;
  75   memset( S, 0, sizeof( blake2b_state ) );
  76
  77   for( i = 0; i < 8; ++i ) S->h[i] = blake2b_IV[i];
  78 }
  79
  80 /* init xors IV with input parameter block */
  81 int blake2b_init_param( blake2b_state *S, const blake2b_param *P )
  82 {
  83   const uint8_t *p = ( const uint8_t * )( P );
  84   size_t i;
  85
  86   blake2b_init0( S );
  87
  88   /* IV XOR ParamBlock */
  89   for( i = 0; i < 8; ++i )
  90     S->h[i] ^= load64( p + sizeof( S->h[i] ) * i );
  91
  92   S->outlen = P->digest_length;
  93   return 0;
  94 }
  95
  96
  97
  98 int blake2b_init( blake2b_state *S, size_t outlen )
  99 {
 100   blake2b_param P[1];
 101
 102   if ( ( !outlen ) || ( outlen > BLAKE2B_OUTBYTES ) ) return -1;
 103
 104   P->digest_length = (uint8_t)outlen;
 105   P->key_length    = 0;
 106   P->fanout        = 1;
 107   P->depth         = 1;
 108   store32( &P->leaf_length, 0 );
 109   store32( &P->node_offset, 0 );
 110   store32( &P->xof_length, 0 );
 111   P->node_depth    = 0;
 112   P->inner_length  = 0;
 113   memset( P->reserved, 0, sizeof( P->reserved ) );
 114   memset( P->salt,     0, sizeof( P->salt ) );
 115   memset( P->personal, 0, sizeof( P->personal ) );
 116   return blake2b_init_param( S, P );
 117 }
 118
 119
 120 int blake2b_init_key( blake2b_state *S, size_t outlen, const void *key, size_t keylen )
 121 {
 122   blake2b_param P[1];
 123
 124   if ( ( !outlen ) || ( outlen > BLAKE2B_OUTBYTES ) ) return -1;
 125
 126   if ( !key || !keylen || keylen > BLAKE2B_KEYBYTES ) return -1;
 127
 128   P->digest_length = (uint8_t)outlen;
 129   P->key_length    = (uint8_t)keylen;
 130   P->fanout        = 1;
 131   P->depth         = 1;
 132   store32( &P->leaf_length, 0 );
 133   store32( &P->node_offset, 0 );
 134   store32( &P->xof_length, 0 );
 135   P->node_depth    = 0;
 136   P->inner_length  = 0;
 137   memset( P->reserved, 0, sizeof( P->reserved ) );
 138   memset( P->salt,     0, sizeof( P->salt ) );
 139   memset( P->personal, 0, sizeof( P->personal ) );
 140
 141   if( blake2b_init_param( S, P ) < 0 ) return -1;
 142
 143   {
 144     uint8_t block[BLAKE2B_BLOCKBYTES];
 145     memset( block, 0, BLAKE2B_BLOCKBYTES );
 146     memcpy( block, key, keylen );
 147     blake2b_update( S, block, BLAKE2B_BLOCKBYTES );
 148     secure_zero_memory( block, BLAKE2B_BLOCKBYTES ); /* Burn the key from stack */
 149   }
 150   return 0;
 151 }
 152
 153 #define G(r,i,a,b,c,d)                      \
 154   do {                                      \
 155     a = a + b + m[blake2b_sigma[r][2*i+0]]; \
 156     d = rotr64(d ^ a, 32);                  \
 157     c = c + d;                              \
 158     b = rotr64(b ^ c, 24);                  \
 159     a = a + b + m[blake2b_sigma[r][2*i+1]]; \
 160     d = rotr64(d ^ a, 16);                  \
 161     c = c + d;                              \
 162     b = rotr64(b ^ c, 63);                  \
 163   } while(0)
 164
 165 #define ROUND(r)                    \
 166   do {                              \
 167     G(r,0,v[ 0],v[ 4],v[ 8],v[12]); \
 168     G(r,1,v[ 1],v[ 5],v[ 9],v[13]); \
 169     G(r,2,v[ 2],v[ 6],v[10],v[14]); \
 170     G(r,3,v[ 3],v[ 7],v[11],v[15]); \
 171     G(r,4,v[ 0],v[ 5],v[10],v[15]); \
 172     G(r,5,v[ 1],v[ 6],v[11],v[12]); \
 173     G(r,6,v[ 2],v[ 7],v[ 8],v[13]); \
 174     G(r,7,v[ 3],v[ 4],v[ 9],v[14]); \
 175   } while(0)
 176
 177 static void blake2b_compress( blake2b_state *S, const uint8_t block[BLAKE2B_BLOCKBYTES] )
 178 {
 179   uint64_t m[16];
 180   uint64_t v[16];
 181   size_t i;
 182
 183   for( i = 0; i < 16; ++i ) {
 184     m[i] = load64( block + i * sizeof( m[i] ) );
 185   }
 186
 187   for( i = 0; i < 8; ++i ) {
 188     v[i] = S->h[i];
 189   }
 190
 191   v[ 8] = blake2b_IV[0];
 192   v[ 9] = blake2b_IV[1];
 193   v[10] = blake2b_IV[2];
 194   v[11] = blake2b_IV[3];
 195   v[12] = blake2b_IV[4] ^ S->t[0];
 196   v[13] = blake2b_IV[5] ^ S->t[1];
 197   v[14] = blake2b_IV[6] ^ S->f[0];
 198   v[15] = blake2b_IV[7] ^ S->f[1];
 199
 200   ROUND( 0 );
 201   ROUND( 1 );
 202   ROUND( 2 );
 203   ROUND( 3 );
 204   ROUND( 4 );
 205   ROUND( 5 );
 206   ROUND( 6 );
 207   ROUND( 7 );
 208   ROUND( 8 );
 209   ROUND( 9 );
 210   ROUND( 10 );
 211   ROUND( 11 );
 212
 213   for( i = 0; i < 8; ++i ) {
 214     S->h[i] = S->h[i] ^ v[i] ^ v[i + 8];
 215   }
 216 }
 217
 218 #undef G
 219 #undef ROUND
 220
 221 int blake2b_update( blake2b_state *S, const void *pin, size_t inlen )
 222 {
 223   const unsigned char * in = (const unsigned char *)pin;
 224   if( inlen > 0 )
 225   {
 226     size_t left = S->buflen;
 227     size_t fill = BLAKE2B_BLOCKBYTES - left;
 228     if( inlen > fill )
 229     {
 230       S->buflen = 0;
 231       memcpy( S->buf + left, in, fill ); /* Fill buffer */
 232       blake2b_increment_counter( S, BLAKE2B_BLOCKBYTES );
 233       blake2b_compress( S, S->buf ); /* Compress */
 234       in += fill; inlen -= fill;
 235       while(inlen > BLAKE2B_BLOCKBYTES) {
 236         blake2b_increment_counter(S, BLAKE2B_BLOCKBYTES);
 237         blake2b_compress( S, in );
 238         in += BLAKE2B_BLOCKBYTES;
 239         inlen -= BLAKE2B_BLOCKBYTES;
 240       }
 241     }
 242     memcpy( S->buf + S->buflen, in, inlen );
 243     S->buflen += inlen;
 244   }
 245   return 0;
 246 }
 247
 248 int blake2b_final( blake2b_state *S, void *out, size_t outlen )
 249 {
 250   uint8_t buffer[BLAKE2B_OUTBYTES] = {0};
 251   size_t i;
 252
 253   if( out == NULL || outlen < S->outlen )
 254     return -1;
 255
 256   if( blake2b_is_lastblock( S ) )
 257     return -1;
 258
 259   blake2b_increment_counter( S, S->buflen );
 260   blake2b_set_lastblock( S );
 261   memset( S->buf + S->buflen, 0, BLAKE2B_BLOCKBYTES - S->buflen ); /* Padding */
 262   blake2b_compress( S, S->buf );
 263
 264   for( i = 0; i < 8; ++i ) /* Output full hash to temp buffer */
 265     store64( buffer + sizeof( S->h[i] ) * i, S->h[i] );
 266
 267   memcpy( out, buffer, S->outlen );
 268   secure_zero_memory(buffer, sizeof(buffer));
 269   return 0;
 270 }
 271
 272 /* inlen, at least, should be uint64_t. Others can be size_t. */
 273 int blake2b( void *out, size_t outlen, const void *in, size_t inlen, const void *key, size_t keylen )
 274 {
 275   blake2b_state S[1];
 276
 277   /* Verify parameters */
 278   if ( NULL == in && inlen > 0 ) return -1;
 279
 280   if ( NULL == out ) return -1;
 281
 282   if( NULL == key && keylen > 0 ) return -1;
 283
 284   if( !outlen || outlen > BLAKE2B_OUTBYTES ) return -1;
 285
 286   if( keylen > BLAKE2B_KEYBYTES ) return -1;
 287
 288   if( keylen > 0 )
 289   {
 290     if( blake2b_init_key( S, outlen, key, keylen ) < 0 ) return -1;
 291   }
 292   else
 293   {
 294     if( blake2b_init( S, outlen ) < 0 ) return -1;
 295   }
 296
 297   blake2b_update( S, ( const uint8_t * )in, inlen );
 298   blake2b_final( S, out, outlen );
 299   return 0;
 300 }
 301
 302 int blake2( void *out, size_t outlen, const void *in, size_t inlen, const void *key, size_t keylen ) {
 303   return blake2b(out, outlen, in, inlen, key, keylen);
 304 }
 305
 306 #if defined(SUPERCOP)
 307 int crypto_hash( unsigned char *out, unsigned char *in, unsigned long long inlen )
 308 {
 309   return blake2b( out, BLAKE2B_OUTBYTES, in, inlen, NULL, 0 );
 310 }
 311 #endif
 312
 313 #if defined(BLAKE2B_SELFTEST)
 314 #include <string.h>
 315 #include "blake2-kat.h"
 316 int main( void )
 317 {
 318   uint8_t key[BLAKE2B_KEYBYTES];
 319   uint8_t buf[BLAKE2_KAT_LENGTH];
 320   size_t i, step;
 321
 322   for( i = 0; i < BLAKE2B_KEYBYTES; ++i )
 323     key[i] = ( uint8_t )i;
 324
 325   for( i = 0; i < BLAKE2_KAT_LENGTH; ++i )
 326     buf[i] = ( uint8_t )i;
 327
 328   /* Test simple API */
 329   for( i = 0; i < BLAKE2_KAT_LENGTH; ++i )
 330   {
 331     uint8_t hash[BLAKE2B_OUTBYTES];
 332     blake2b( hash, BLAKE2B_OUTBYTES, buf, i, key, BLAKE2B_KEYBYTES );
 333
 334     if( 0 != memcmp( hash, blake2b_keyed_kat[i], BLAKE2B_OUTBYTES ) )
 335     {
 336       goto fail;
 337     }
 338   }
 339
 340   /* Test streaming API */
 341   for(step = 1; step < BLAKE2B_BLOCKBYTES; ++step) {
 342     for (i = 0; i < BLAKE2_KAT_LENGTH; ++i) {
 343       uint8_t hash[BLAKE2B_OUTBYTES];
 344       blake2b_state S;
 345       uint8_t * p = buf;
 346       size_t mlen = i;
 347       int err = 0;
 348
 349       if( (err = blake2b_init_key(&S, BLAKE2B_OUTBYTES, key, BLAKE2B_KEYBYTES)) < 0 ) {
 350         goto fail;
 351       }
 352
 353       while (mlen >= step) {
 354         if ( (err = blake2b_update(&S, p, step)) < 0 ) {
 355           goto fail;
 356         }
 357         mlen -= step;
 358         p += step;
 359       }
 360       if ( (err = blake2b_update(&S, p, mlen)) < 0) {
 361         goto fail;
 362       }
 363       if ( (err = blake2b_final(&S, hash, BLAKE2B_OUTBYTES)) < 0) {
 364         goto fail;
 365       }
 366
 367       if (0 != memcmp(hash, blake2b_keyed_kat[i], BLAKE2B_OUTBYTES)) {
 368         goto fail;
 369       }
 370     }
 371   }
 372
 373   puts( "ok" );
 374   return 0;
 375 fail:
 376   puts("error");
 377   return -1;
 378 }
 379 #endif