pd.if.org Git - zpackage/blob - lib/sha256.c

   1 /*
   2  * adapted from libtomcrypt by nathan wagner <nw@hydaspes.if.org>
   3  *
   4  * public domain
   5  *
   6  * LibTomCrypt is a library that provides various cryptographic
   7  * algorithms in a highly modular and flexible manner.
   8  *
   9  * The library is free for all purposes without any express
  10  * guarantee it works.
  11  *
  12  * Tom St Denis, tomstdenis@gmail.com, http://libtom.org
  13  */
  14 #include <stdio.h>
  15 #include <signal.h>
  16
  17 #include "sha256.h"
  18
  19 static void crypt_argchk(char *v, char *s, int d) {
  20         fprintf(stderr, "LTC_ARGCHK '%s' failure on line %d of file %s\n",
  21                         v, d, s);
  22         (void)raise(SIGABRT);
  23 }
  24
  25 #define LTC_ARGCHK(x) if (!(x)) { crypt_argchk(#x, __FILE__, __LINE__); }
  26
  27 const struct ltc_hash_descriptor sha256_desc = {
  28     "sha256",
  29     0,
  30     32,
  31     64,
  32
  33     /* OID */
  34    { 2, 16, 840, 1, 101, 3, 4, 2, 1,  },
  35    9,
  36
  37     &sha256_init,
  38     &sha256_process,
  39     &sha256_done,
  40     &sha256_test,
  41     NULL
  42 };
  43
  44 #ifdef LTC_SMALL_CODE
  45 /* the K array */
  46 static const ulong32 K[64] = {
  47     0x428a2f98UL, 0x71374491UL, 0xb5c0fbcfUL, 0xe9b5dba5UL, 0x3956c25bUL,
  48     0x59f111f1UL, 0x923f82a4UL, 0xab1c5ed5UL, 0xd807aa98UL, 0x12835b01UL,
  49     0x243185beUL, 0x550c7dc3UL, 0x72be5d74UL, 0x80deb1feUL, 0x9bdc06a7UL,
  50     0xc19bf174UL, 0xe49b69c1UL, 0xefbe4786UL, 0x0fc19dc6UL, 0x240ca1ccUL,
  51     0x2de92c6fUL, 0x4a7484aaUL, 0x5cb0a9dcUL, 0x76f988daUL, 0x983e5152UL,
  52     0xa831c66dUL, 0xb00327c8UL, 0xbf597fc7UL, 0xc6e00bf3UL, 0xd5a79147UL,
  53     0x06ca6351UL, 0x14292967UL, 0x27b70a85UL, 0x2e1b2138UL, 0x4d2c6dfcUL,
  54     0x53380d13UL, 0x650a7354UL, 0x766a0abbUL, 0x81c2c92eUL, 0x92722c85UL,
  55     0xa2bfe8a1UL, 0xa81a664bUL, 0xc24b8b70UL, 0xc76c51a3UL, 0xd192e819UL,
  56     0xd6990624UL, 0xf40e3585UL, 0x106aa070UL, 0x19a4c116UL, 0x1e376c08UL,
  57     0x2748774cUL, 0x34b0bcb5UL, 0x391c0cb3UL, 0x4ed8aa4aUL, 0x5b9cca4fUL,
  58     0x682e6ff3UL, 0x748f82eeUL, 0x78a5636fUL, 0x84c87814UL, 0x8cc70208UL,
  59     0x90befffaUL, 0xa4506cebUL, 0xbef9a3f7UL, 0xc67178f2UL
  60 };
  61 #endif
  62
  63 /* Various logical functions */
  64 #define Ch(x,y,z)       (z ^ (x & (y ^ z)))
  65 #define Maj(x,y,z)      (((x | y) & z) | (x & y))
  66 #define S(x, n)         RORc((x),(n))
  67 #define R(x, n)         (((x)&0xFFFFFFFFUL)>>(n))
  68 #define Sigma0(x)       (S(x, 2) ^ S(x, 13) ^ S(x, 22))
  69 #define Sigma1(x)       (S(x, 6) ^ S(x, 11) ^ S(x, 25))
  70 #define Gamma0(x)       (S(x, 7) ^ S(x, 18) ^ R(x, 3))
  71 #define Gamma1(x)       (S(x, 17) ^ S(x, 19) ^ R(x, 10))
  72
  73 /* compress 512-bits */
  74 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
  75 static int _sha256_compress(hash_state * md, unsigned char *buf)
  76 #else
  77 static int  sha256_compress(hash_state * md, unsigned char *buf)
  78 #endif
  79 {
  80     uint32_t S[8], W[64], t0, t1;
  81 #ifdef LTC_SMALL_CODE
  82     uint32_t t;
  83 #endif
  84     int i;
  85
  86     /* copy state into S */
  87     for (i = 0; i < 8; i++) {
  88         S[i] = md->sha256.state[i];
  89     }
  90
  91     /* copy the state into 512-bits into W[0..15] */
  92     for (i = 0; i < 16; i++) {
  93         LOAD32H(W[i], buf + (4*i));
  94     }
  95
  96     /* fill W[16..63] */
  97     for (i = 16; i < 64; i++) {
  98         W[i] = Gamma1(W[i - 2]) + W[i - 7] + Gamma0(W[i - 15]) + W[i - 16];
  99     }
 100
 101     /* Compress */
 102 #ifdef LTC_SMALL_CODE
 103 #define RND(a,b,c,d,e,f,g,h,i)                         \
 104      t0 = h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + K[i] + W[i];   \
 105      t1 = Sigma0(a) + Maj(a, b, c);                    \
 106      d += t0;                                          \
 107      h  = t0 + t1;
 108
 109      for (i = 0; i < 64; ++i) {
 110          RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],i);
 111          t = S[7]; S[7] = S[6]; S[6] = S[5]; S[5] = S[4];
 112          S[4] = S[3]; S[3] = S[2]; S[2] = S[1]; S[1] = S[0]; S[0] = t;
 113      }
 114 #else
 115 #define RND(a,b,c,d,e,f,g,h,i,ki)                    \
 116      t0 = h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + ki + W[i];   \
 117      t1 = Sigma0(a) + Maj(a, b, c);                  \
 118      d += t0;                                        \
 119      h  = t0 + t1;
 120
 121     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],0,0x428a2f98);
 122     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],1,0x71374491);
 123     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],2,0xb5c0fbcf);
 124     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],3,0xe9b5dba5);
 125     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],4,0x3956c25b);
 126     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],5,0x59f111f1);
 127     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],6,0x923f82a4);
 128     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],7,0xab1c5ed5);
 129     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],8,0xd807aa98);
 130     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],9,0x12835b01);
 131     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],10,0x243185be);
 132     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],11,0x550c7dc3);
 133     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],12,0x72be5d74);
 134     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],13,0x80deb1fe);
 135     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],14,0x9bdc06a7);
 136     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],15,0xc19bf174);
 137     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],16,0xe49b69c1);
 138     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],17,0xefbe4786);
 139     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],18,0x0fc19dc6);
 140     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],19,0x240ca1cc);
 141     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],20,0x2de92c6f);
 142     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],21,0x4a7484aa);
 143     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],22,0x5cb0a9dc);
 144     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],23,0x76f988da);
 145     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],24,0x983e5152);
 146     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],25,0xa831c66d);
 147     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],26,0xb00327c8);
 148     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],27,0xbf597fc7);
 149     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],28,0xc6e00bf3);
 150     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],29,0xd5a79147);
 151     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],30,0x06ca6351);
 152     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],31,0x14292967);
 153     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],32,0x27b70a85);
 154     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],33,0x2e1b2138);
 155     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],34,0x4d2c6dfc);
 156     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],35,0x53380d13);
 157     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],36,0x650a7354);
 158     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],37,0x766a0abb);
 159     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],38,0x81c2c92e);
 160     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],39,0x92722c85);
 161     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],40,0xa2bfe8a1);
 162     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],41,0xa81a664b);
 163     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],42,0xc24b8b70);
 164     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],43,0xc76c51a3);
 165     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],44,0xd192e819);
 166     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],45,0xd6990624);
 167     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],46,0xf40e3585);
 168     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],47,0x106aa070);
 169     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],48,0x19a4c116);
 170     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],49,0x1e376c08);
 171     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],50,0x2748774c);
 172     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],51,0x34b0bcb5);
 173     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],52,0x391c0cb3);
 174     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],53,0x4ed8aa4a);
 175     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],54,0x5b9cca4f);
 176     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],55,0x682e6ff3);
 177     RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],56,0x748f82ee);
 178     RND(S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],57,0x78a5636f);
 179     RND(S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],58,0x84c87814);
 180     RND(S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],59,0x8cc70208);
 181     RND(S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],S[3],60,0x90befffa);
 182     RND(S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],S[2],61,0xa4506ceb);
 183     RND(S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],S[1],62,0xbef9a3f7);
 184     RND(S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],S[0],63,0xc67178f2);
 185
 186 #undef RND
 187
 188 #endif
 189
 190     /* feedback */
 191     for (i = 0; i < 8; i++) {
 192         md->sha256.state[i] = md->sha256.state[i] + S[i];
 193     }
 194     return CRYPT_OK;
 195 }
 196
 197 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 198 static int sha256_compress(hash_state * md, unsigned char *buf) {
 199     int err;
 200     err = _sha256_compress(md, buf);
 201     burn_stack(sizeof(ulong32) * 74);
 202     return err;
 203 }
 204 #endif
 205
 206 /**
 207    Initialize the hash state
 208    @param md   The hash state you wish to initialize
 209    @return CRYPT_OK if successful
 210 */
 211 int sha256_init(hash_state * md) {
 212     LTC_ARGCHK(md != NULL);
 213
 214     md->sha256.curlen = 0;
 215     md->sha256.length = 0;
 216     md->sha256.state[0] = 0x6A09E667UL;
 217     md->sha256.state[1] = 0xBB67AE85UL;
 218     md->sha256.state[2] = 0x3C6EF372UL;
 219     md->sha256.state[3] = 0xA54FF53AUL;
 220     md->sha256.state[4] = 0x510E527FUL;
 221     md->sha256.state[5] = 0x9B05688CUL;
 222     md->sha256.state[6] = 0x1F83D9ABUL;
 223     md->sha256.state[7] = 0x5BE0CD19UL;
 224     return CRYPT_OK;
 225 }
 226
 227 /**
 228    Process a block of memory though the hash
 229    @param md     The hash state
 230    @param in     The data to hash
 231    @param inlen  The length of the data (octets)
 232    @return CRYPT_OK if successful
 233 */
 234 HASH_PROCESS(sha256_process, sha256_compress, sha256, 64)
 235
 236 /**
 237    Terminate the hash to get the digest
 238    @param md  The hash state
 239    @param out [out] The destination of the hash (32 bytes)
 240    @return CRYPT_OK if successful
 241 */
 242 int sha256_done(hash_state * md, unsigned char *out) {
 243     int i;
 244
 245     LTC_ARGCHK(md  != NULL);
 246     LTC_ARGCHK(out != NULL);
 247
 248     if (md->sha256.curlen >= sizeof(md->sha256.buf)) {
 249        return CRYPT_INVALID_ARG;
 250     }
 251
 252
 253     /* increase the length of the message */
 254     md->sha256.length += md->sha256.curlen * 8;
 255
 256     /* append the '1' bit */
 257     md->sha256.buf[md->sha256.curlen++] = (unsigned char)0x80;
 258
 259     /* if the length is currently above 56 bytes we append zeros
 260      * then compress.  Then we can fall back to padding zeros and length
 261      * encoding like normal.
 262      */
 263     if (md->sha256.curlen > 56) {
 264         while (md->sha256.curlen < 64) {
 265             md->sha256.buf[md->sha256.curlen++] = (unsigned char)0;
 266         }
 267         sha256_compress(md, md->sha256.buf);
 268         md->sha256.curlen = 0;
 269     }
 270
 271     /* pad upto 56 bytes of zeroes */
 272     while (md->sha256.curlen < 56) {
 273         md->sha256.buf[md->sha256.curlen++] = (unsigned char)0;
 274     }
 275
 276     /* store length */
 277     STORE64H(md->sha256.length, md->sha256.buf+56);
 278     sha256_compress(md, md->sha256.buf);
 279
 280     /* copy output */
 281     for (i = 0; i < 8; i++) {
 282         STORE32H(md->sha256.state[i], out+(4*i));
 283     }
 284 #ifdef LTC_CLEAN_STACK
 285     zeromem(md, sizeof(hash_state));
 286 #endif
 287     return CRYPT_OK;
 288 }
 289
 290 /**
 291   Self-test the hash
 292   @return CRYPT_OK if successful, CRYPT_NOP if self-tests have been disabled
 293 */
 294 int  sha256_test(void) {
 295  #ifndef LTC_TEST
 296     return CRYPT_NOP;
 297  #else
 298   static const struct {
 299       char *msg;
 300       unsigned char hash[32];
 301   } tests[] = {
 302     { "abc",
 303       { 0xba, 0x78, 0x16, 0xbf, 0x8f, 0x01, 0xcf, 0xea,
 304         0x41, 0x41, 0x40, 0xde, 0x5d, 0xae, 0x22, 0x23,
 305         0xb0, 0x03, 0x61, 0xa3, 0x96, 0x17, 0x7a, 0x9c,
 306         0xb4, 0x10, 0xff, 0x61, 0xf2, 0x00, 0x15, 0xad }
 307     },
 308     { "abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq",
 309       { 0x24, 0x8d, 0x6a, 0x61, 0xd2, 0x06, 0x38, 0xb8,
 310         0xe5, 0xc0, 0x26, 0x93, 0x0c, 0x3e, 0x60, 0x39,
 311         0xa3, 0x3c, 0xe4, 0x59, 0x64, 0xff, 0x21, 0x67,
 312         0xf6, 0xec, 0xed, 0xd4, 0x19, 0xdb, 0x06, 0xc1 }
 313     },
 314   };
 315
 316   int i;
 317   unsigned char tmp[32];
 318   hash_state md;
 319
 320   for (i = 0; i < (int)(sizeof(tests) / sizeof(tests[0])); i++) {
 321       sha256_init(&md);
 322       sha256_process(&md, (unsigned char*)tests[i].msg, (unsigned long)strlen(tests[i].msg));
 323       sha256_done(&md, tmp);
 324       if (XMEMCMP(tmp, tests[i].hash, 32) != 0) {
 325          return CRYPT_FAIL_TESTVECTOR;
 326       }
 327   }
 328   return CRYPT_OK;
 329  #endif
 330 }