lib/ext2fs/sha256.c

   1 /*
   2  * sha256.c --- The sh256 algorithm
   3  *
   4  * Copyright (C) 2004 Sam Hocevar <sam@hocevar.net>
   5  * (copied from libtomcrypt and then relicensed under GPLv2)
   6  *
   7  * %Begin-Header%
   8  * This file may be redistributed under the terms of the GNU Library
   9  * General Public License, version 2.
  10  * %End-Header%
  11  */
  12
  13
  14 #include "config.h"
  15 #if HAVE_SYS_TYPES_H
  16 #include <sys/types.h>
  17 #endif
  18 #include "ext2fs.h"
  19
  20 static const __u32 K[64] = {
  21     0x428a2f98UL, 0x71374491UL, 0xb5c0fbcfUL, 0xe9b5dba5UL, 0x3956c25bUL,
  22     0x59f111f1UL, 0x923f82a4UL, 0xab1c5ed5UL, 0xd807aa98UL, 0x12835b01UL,
  23     0x243185beUL, 0x550c7dc3UL, 0x72be5d74UL, 0x80deb1feUL, 0x9bdc06a7UL,
  24     0xc19bf174UL, 0xe49b69c1UL, 0xefbe4786UL, 0x0fc19dc6UL, 0x240ca1ccUL,
  25     0x2de92c6fUL, 0x4a7484aaUL, 0x5cb0a9dcUL, 0x76f988daUL, 0x983e5152UL,
  26     0xa831c66dUL, 0xb00327c8UL, 0xbf597fc7UL, 0xc6e00bf3UL, 0xd5a79147UL,
  27     0x06ca6351UL, 0x14292967UL, 0x27b70a85UL, 0x2e1b2138UL, 0x4d2c6dfcUL,
  28     0x53380d13UL, 0x650a7354UL, 0x766a0abbUL, 0x81c2c92eUL, 0x92722c85UL,
  29     0xa2bfe8a1UL, 0xa81a664bUL, 0xc24b8b70UL, 0xc76c51a3UL, 0xd192e819UL,
  30     0xd6990624UL, 0xf40e3585UL, 0x106aa070UL, 0x19a4c116UL, 0x1e376c08UL,
  31     0x2748774cUL, 0x34b0bcb5UL, 0x391c0cb3UL, 0x4ed8aa4aUL, 0x5b9cca4fUL,
  32     0x682e6ff3UL, 0x748f82eeUL, 0x78a5636fUL, 0x84c87814UL, 0x8cc70208UL,
  33     0x90befffaUL, 0xa4506cebUL, 0xbef9a3f7UL, 0xc67178f2UL
  34 };
  35
  36 /* Various logical functions */
  37 #define Ch(x,y,z)       (z ^ (x & (y ^ z)))
  38 #define Maj(x,y,z)      (((x | y) & z) | (x & y))
  39 #define S(x, n)         RORc((x),(n))
  40 #define R(x, n)         (((x)&0xFFFFFFFFUL)>>(n))
  41 #define Sigma0(x)       (S(x, 2) ^ S(x, 13) ^ S(x, 22))
  42 #define Sigma1(x)       (S(x, 6) ^ S(x, 11) ^ S(x, 25))
  43 #define Gamma0(x)       (S(x, 7) ^ S(x, 18) ^ R(x, 3))
  44 #define Gamma1(x)       (S(x, 17) ^ S(x, 19) ^ R(x, 10))
  45 #define RORc(x, y) ( ((((__u32)(x)&0xFFFFFFFFUL)>>(__u32)((y)&31)) | ((__u32)(x)<<(__u32)(32-((y)&31)))) & 0xFFFFFFFFUL)
  46
  47 #define RND(a,b,c,d,e,f,g,h,i)                         \
  48      t0 = h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + K[i] + W[i];   \
  49      t1 = Sigma0(a) + Maj(a, b, c);                    \
  50      d += t0;                                          \
  51      h  = t0 + t1;
  52
  53 #define STORE64H(x, y) \
  54         do { \
  55                 (y)[0] = (unsigned char)(((x)>>56)&255);\
  56                 (y)[1] = (unsigned char)(((x)>>48)&255);\
  57                 (y)[2] = (unsigned char)(((x)>>40)&255);\
  58                 (y)[3] = (unsigned char)(((x)>>32)&255);\
  59                 (y)[4] = (unsigned char)(((x)>>24)&255);\
  60                 (y)[5] = (unsigned char)(((x)>>16)&255);\
  61                 (y)[6] = (unsigned char)(((x)>>8)&255);\
  62                 (y)[7] = (unsigned char)((x)&255); } while(0)
  63
  64 #define STORE32H(x, y)                                                                     \
  65   do { (y)[0] = (unsigned char)(((x)>>24)&255); (y)[1] = (unsigned char)(((x)>>16)&255);   \
  66        (y)[2] = (unsigned char)(((x)>>8)&255); (y)[3] = (unsigned char)((x)&255); } while(0)
  67
  68 #define LOAD32H(x, y)                            \
  69   do { x = ((__u32)((y)[0] & 255)<<24) | \
  70            ((__u32)((y)[1] & 255)<<16) | \
  71            ((__u32)((y)[2] & 255)<<8)  | \
  72            ((__u32)((y)[3] & 255)); } while(0)
  73
  74 struct sha256_state {
  75     __u64 length;
  76     __u32 state[8], curlen;
  77     unsigned char buf[64];
  78 };
  79
  80 /* This is a highly simplified version from libtomcrypt */
  81 struct hash_state {
  82         struct sha256_state sha256;
  83 };
  84
  85 static void sha256_compress(struct hash_state * md, const unsigned char *buf)
  86 {
  87     __u32 S[8], W[64], t0, t1;
  88     __u32 t;
  89     int i;
  90
  91     /* copy state into S */
  92     for (i = 0; i < 8; i++) {
  93         S[i] = md->sha256.state[i];
  94     }
  95
  96     /* copy the state into 512-bits into W[0..15] */
  97     for (i = 0; i < 16; i++) {
  98         LOAD32H(W[i], buf + (4*i));
  99     }
 100
 101     /* fill W[16..63] */
 102     for (i = 16; i < 64; i++) {
 103         W[i] = Gamma1(W[i - 2]) + W[i - 7] + Gamma0(W[i - 15]) + W[i - 16];
 104     }
 105
 106     /* Compress */
 107      for (i = 0; i < 64; ++i) {
 108          RND(S[0],S[1],S[2],S[3],S[4],S[5],S[6],S[7],i);
 109          t = S[7]; S[7] = S[6]; S[6] = S[5]; S[5] = S[4];
 110          S[4] = S[3]; S[3] = S[2]; S[2] = S[1]; S[1] = S[0]; S[0] = t;
 111      }
 112
 113     /* feedback */
 114     for (i = 0; i < 8; i++) {
 115         md->sha256.state[i] = md->sha256.state[i] + S[i];
 116     }
 117 }
 118
 119 static void sha256_init(struct hash_state * md)
 120 {
 121     md->sha256.curlen = 0;
 122     md->sha256.length = 0;
 123     md->sha256.state[0] = 0x6A09E667UL;
 124     md->sha256.state[1] = 0xBB67AE85UL;
 125     md->sha256.state[2] = 0x3C6EF372UL;
 126     md->sha256.state[3] = 0xA54FF53AUL;
 127     md->sha256.state[4] = 0x510E527FUL;
 128     md->sha256.state[5] = 0x9B05688CUL;
 129     md->sha256.state[6] = 0x1F83D9ABUL;
 130     md->sha256.state[7] = 0x5BE0CD19UL;
 131 }
 132
 133 #define MIN(x, y) ( ((x)<(y))?(x):(y) )
 134 #define SHA256_BLOCKSIZE 64
 135 static void sha256_process(struct hash_state * md, const unsigned char *in, unsigned long inlen)
 136 {
 137     unsigned long n;
 138
 139     while (inlen > 0) {
 140             if (md->sha256.curlen == 0 && inlen >= SHA256_BLOCKSIZE) {
 141                     sha256_compress(md, in);
 142                     md->sha256.length += SHA256_BLOCKSIZE * 8;
 143                     in += SHA256_BLOCKSIZE;
 144                     inlen -= SHA256_BLOCKSIZE;
 145             } else {
 146                     n = MIN(inlen, (SHA256_BLOCKSIZE - md->sha256.curlen));
 147                     memcpy(md->sha256.buf + md->sha256.curlen, in, (size_t)n);
 148                     md->sha256.curlen += n;
 149                     in += n;
 150                     inlen -= n;
 151                     if (md->sha256.curlen == SHA256_BLOCKSIZE) {
 152                             sha256_compress(md, md->sha256.buf);
 153                             md->sha256.length += 8*SHA256_BLOCKSIZE;
 154                             md->sha256.curlen = 0;
 155                     }
 156             }
 157     }
 158 }
 159
 160
 161 static void sha256_done(struct hash_state * md, unsigned char *out)
 162 {
 163     int i;
 164
 165     /* increase the length of the message */
 166     md->sha256.length += md->sha256.curlen * 8;
 167
 168     /* append the '1' bit */
 169     md->sha256.buf[md->sha256.curlen++] = (unsigned char)0x80;
 170
 171     /* if the length is currently above 56 bytes we append zeros
 172      * then compress.  Then we can fall back to padding zeros and length
 173      * encoding like normal.
 174      */
 175     if (md->sha256.curlen > 56) {
 176         while (md->sha256.curlen < 64) {
 177             md->sha256.buf[md->sha256.curlen++] = (unsigned char)0;
 178         }
 179         sha256_compress(md, md->sha256.buf);
 180         md->sha256.curlen = 0;
 181     }
 182
 183     /* pad upto 56 bytes of zeroes */
 184     while (md->sha256.curlen < 56) {
 185         md->sha256.buf[md->sha256.curlen++] = (unsigned char)0;
 186     }
 187
 188     /* store length */
 189     STORE64H(md->sha256.length, md->sha256.buf+56);
 190     sha256_compress(md, md->sha256.buf);
 191
 192     /* copy output */
 193     for (i = 0; i < 8; i++) {
 194         STORE32H(md->sha256.state[i], out+(4*i));
 195     }
 196 }
 197
 198 void ext2fs_sha256(const unsigned char *in, unsigned long in_size,
 199                    unsigned char out[EXT2FS_SHA256_LENGTH])
 200 {
 201         struct hash_state md;
 202
 203         sha256_init(&md);
 204         sha256_process(&md, in, in_size);
 205         sha256_done(&md, out);
 206 }
 207
 208 #ifdef UNITTEST
 209 static const struct {
 210         char *msg;
 211         unsigned char hash[32];
 212 } tests[] = {
 213         { "",
 214           { 0xe3, 0xb0, 0xc4, 0x42, 0x98, 0xfc, 0x1c, 0x14,
 215             0x9a, 0xfb, 0xf4, 0xc8, 0x99, 0x6f, 0xb9, 0x24,
 216             0x27, 0xae, 0x41, 0xe4, 0x64, 0x9b, 0x93, 0x4c,
 217             0xa4, 0x95, 0x99, 0x1b, 0x78, 0x52, 0xb8, 0x55 }
 218         },
 219         { "abc",
 220           { 0xba, 0x78, 0x16, 0xbf, 0x8f, 0x01, 0xcf, 0xea,
 221             0x41, 0x41, 0x40, 0xde, 0x5d, 0xae, 0x22, 0x23,
 222             0xb0, 0x03, 0x61, 0xa3, 0x96, 0x17, 0x7a, 0x9c,
 223             0xb4, 0x10, 0xff, 0x61, 0xf2, 0x00, 0x15, 0xad }
 224         },
 225         { "abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq",
 226           { 0x24, 0x8d, 0x6a, 0x61, 0xd2, 0x06, 0x38, 0xb8,
 227             0xe5, 0xc0, 0x26, 0x93, 0x0c, 0x3e, 0x60, 0x39,
 228             0xa3, 0x3c, 0xe4, 0x59, 0x64, 0xff, 0x21, 0x67,
 229             0xf6, 0xec, 0xed, 0xd4, 0x19, 0xdb, 0x06, 0xc1 }
 230         },
 231 };
 232
 233 int main(int argc, char **argv)
 234 {
 235         int i;
 236         int errors = 0;
 237         unsigned char tmp[32];
 238
 239         for (i = 0; i < (int)(sizeof(tests) / sizeof(tests[0])); i++) {
 240                 unsigned char *msg = (unsigned char *) tests[i].msg;
 241                 int len = strlen(tests[i].msg);
 242
 243                 ext2fs_sha256(msg, len, tmp);
 244                 printf("SHA256 test message %d: ", i);
 245                 if (memcmp(tmp, tests[i].hash, 32) != 0) {
 246                         printf("FAILED\n");
 247                         errors++;
 248                 } else
 249                         printf("OK\n");
 250         }
 251         return errors;
 252 }
 253
 254 #endif /* UNITTEST */