git.ozlabs.org Git - ccan/blob - ccan/crypto/sha256/sha256.c

   1 /* MIT (BSD) license - see LICENSE file for details */
   2 /* SHA256 core code translated from the Bitcoin project's C++:
   3  *
   4  * src/crypto/sha256.cpp commit 417532c8acb93c36c2b6fd052b7c11b6a2906aa2
   5  * Copyright (c) 2014 The Bitcoin Core developers
   6  * Distributed under the MIT software license, see the accompanying
   7  * file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
   8  */
   9 #include <ccan/crypto/sha256/sha256.h>
  10 #include <ccan/endian/endian.h>
  11 #include <ccan/compiler/compiler.h>
  12 #include <stdbool.h>
  13 #include <assert.h>
  14 #include <string.h>
  15
  16 static void invalidate_sha256(struct sha256_ctx *ctx)
  17 {
  18 #ifdef CCAN_CRYPTO_SHA256_USE_OPENSSL
  19         ctx->c.md_len = 0;
  20 #else
  21         ctx->bytes = (size_t)-1;
  22 #endif
  23 }
  24
  25 static void check_sha256(struct sha256_ctx *ctx UNUSED)
  26 {
  27 #ifdef CCAN_CRYPTO_SHA256_USE_OPENSSL
  28         assert(ctx->c.md_len != 0);
  29 #else
  30         assert(ctx->bytes != (size_t)-1);
  31 #endif
  32 }
  33
  34 #ifdef CCAN_CRYPTO_SHA256_USE_OPENSSL
  35 void sha256_init(struct sha256_ctx *ctx)
  36 {
  37         SHA256_Init(&ctx->c);
  38 }
  39
  40 void sha256_update(struct sha256_ctx *ctx, const void *p, size_t size)
  41 {
  42         check_sha256(ctx);
  43         SHA256_Update(&ctx->c, p, size);
  44 }
  45
  46 void sha256_done(struct sha256_ctx *ctx, struct sha256 *res)
  47 {
  48         SHA256_Final(res->u.u8, &ctx->c);
  49         invalidate_sha256(ctx);
  50 }
  51 #else
  52 static uint32_t Ch(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z)
  53 {
  54         return z ^ (x & (y ^ z));
  55 }
  56 static uint32_t Maj(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z)
  57 {
  58         return (x & y) | (z & (x | y));
  59 }
  60 static uint32_t Sigma0(uint32_t x)
  61 {
  62         return (x >> 2 | x << 30) ^ (x >> 13 | x << 19) ^ (x >> 22 | x << 10);
  63 }
  64 static uint32_t Sigma1(uint32_t x)
  65 {
  66         return (x >> 6 | x << 26) ^ (x >> 11 | x << 21) ^ (x >> 25 | x << 7);
  67 }
  68 static uint32_t sigma0(uint32_t x)
  69 {
  70         return (x >> 7 | x << 25) ^ (x >> 18 | x << 14) ^ (x >> 3);
  71 }
  72 static uint32_t sigma1(uint32_t x)
  73 {
  74         return (x >> 17 | x << 15) ^ (x >> 19 | x << 13) ^ (x >> 10);
  75 }
  76
  77 /** One round of SHA-256. */
  78 static void Round(uint32_t a, uint32_t b, uint32_t c, uint32_t *d, uint32_t e, uint32_t f, uint32_t g, uint32_t *h, uint32_t k, uint32_t w)
  79 {
  80         uint32_t t1 = *h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + k + w;
  81         uint32_t t2 = Sigma0(a) + Maj(a, b, c);
  82         *d += t1;
  83         *h = t1 + t2;
  84 }
  85
  86 /** Perform one SHA-256 transformation, processing a 64-byte chunk. */
  87 static void Transform(uint32_t *s, const uint32_t *chunk)
  88 {
  89         uint32_t a = s[0], b = s[1], c = s[2], d = s[3], e = s[4], f = s[5], g = s[6], h = s[7];
  90         uint32_t w0, w1, w2, w3, w4, w5, w6, w7, w8, w9, w10, w11, w12, w13, w14, w15;
  91
  92         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x428a2f98, w0 = be32_to_cpu(chunk[0]));
  93         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x71374491, w1 = be32_to_cpu(chunk[1]));
  94         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xb5c0fbcf, w2 = be32_to_cpu(chunk[2]));
  95         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xe9b5dba5, w3 = be32_to_cpu(chunk[3]));
  96         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x3956c25b, w4 = be32_to_cpu(chunk[4]));
  97         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x59f111f1, w5 = be32_to_cpu(chunk[5]));
  98         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x923f82a4, w6 = be32_to_cpu(chunk[6]));
  99         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0xab1c5ed5, w7 = be32_to_cpu(chunk[7]));
 100         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xd807aa98, w8 = be32_to_cpu(chunk[8]));
 101         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x12835b01, w9 = be32_to_cpu(chunk[9]));
 102         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x243185be, w10 = be32_to_cpu(chunk[10]));
 103         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x550c7dc3, w11 = be32_to_cpu(chunk[11]));
 104         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x72be5d74, w12 = be32_to_cpu(chunk[12]));
 105         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x80deb1fe, w13 = be32_to_cpu(chunk[13]));
 106         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x9bdc06a7, w14 = be32_to_cpu(chunk[14]));
 107         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0xc19bf174, w15 = be32_to_cpu(chunk[15]));
 108
 109         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xe49b69c1, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 110         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xefbe4786, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 111         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x0fc19dc6, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 112         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x240ca1cc, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 113         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x2de92c6f, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 114         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x4a7484aa, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 115         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x5cb0a9dc, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 116         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x76f988da, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 117         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x983e5152, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 118         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xa831c66d, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 119         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xb00327c8, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 120         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xbf597fc7, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 121         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0xc6e00bf3, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 122         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0xd5a79147, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 123         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x06ca6351, w14 += sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 124         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x14292967, w15 += sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 125
 126         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x27b70a85, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 127         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x2e1b2138, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 128         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x4d2c6dfc, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 129         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x53380d13, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 130         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x650a7354, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 131         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x766a0abb, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 132         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x81c2c92e, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 133         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x92722c85, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 134         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xa2bfe8a1, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 135         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xa81a664b, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 136         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xc24b8b70, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 137         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xc76c51a3, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 138         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0xd192e819, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 139         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0xd6990624, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 140         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0xf40e3585, w14 += sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 141         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x106aa070, w15 += sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 142
 143         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x19a4c116, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 144         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x1e376c08, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 145         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x2748774c, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 146         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x34b0bcb5, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 147         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x391c0cb3, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 148         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x4ed8aa4a, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 149         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x5b9cca4f, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 150         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x682e6ff3, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 151         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x748f82ee, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 152         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x78a5636f, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 153         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x84c87814, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 154         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x8cc70208, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 155         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x90befffa, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 156         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0xa4506ceb, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 157         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0xbef9a3f7, w14 + sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 158         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0xc67178f2, w15 + sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 159
 160         s[0] += a;
 161         s[1] += b;
 162         s[2] += c;
 163         s[3] += d;
 164         s[4] += e;
 165         s[5] += f;
 166         s[6] += g;
 167         s[7] += h;
 168 }
 169
 170 static bool alignment_ok(const void *p UNUSED, size_t n UNUSED)
 171 {
 172 #if HAVE_UNALIGNED_ACCESS
 173         return true;
 174 #else
 175         return ((size_t)p % n == 0);
 176 #endif
 177 }
 178
 179 static void add(struct sha256_ctx *ctx, const void *p, size_t len)
 180 {
 181         const unsigned char *data = p;
 182         size_t bufsize = ctx->bytes % 64;
 183
 184         if (bufsize + len >= 64) {
 185                 // Fill the buffer, and process it.
 186                 memcpy(ctx->buf.u8 + bufsize, data, 64 - bufsize);
 187                 ctx->bytes += 64 - bufsize;
 188                 data += 64 - bufsize;
 189                 len -= 64 - bufsize;
 190                 Transform(ctx->s, ctx->buf.u32);
 191                 bufsize = 0;
 192         }
 193
 194         while (len >= 64) {
 195                 // Process full chunks directly from the source.
 196                 if (alignment_ok(data, sizeof(uint32_t)))
 197                         Transform(ctx->s, (const uint32_t *)data);
 198                 else {
 199                         memcpy(ctx->buf.u8, data, sizeof(ctx->buf));
 200                         Transform(ctx->s, ctx->buf.u32);
 201                 }
 202                 ctx->bytes += 64;
 203                 data += 64;
 204                 len -= 64;
 205         }
 206
 207         if (len) {
 208                 // Fill the buffer with what remains.
 209                 memcpy(ctx->buf.u8 + bufsize, data, len);
 210                 ctx->bytes += len;
 211         }
 212 }
 213
 214 void sha256_init(struct sha256_ctx *ctx)
 215 {
 216         struct sha256_ctx init = SHA256_INIT;
 217         *ctx = init;
 218 }
 219
 220 void sha256_update(struct sha256_ctx *ctx, const void *p, size_t size)
 221 {
 222         check_sha256(ctx);
 223         add(ctx, p, size);
 224 }
 225
 226 void sha256_done(struct sha256_ctx *ctx, struct sha256 *res)
 227 {
 228         static const unsigned char pad[64] = {0x80};
 229         uint64_t sizedesc;
 230         size_t i;
 231
 232         sizedesc = cpu_to_be64((uint64_t)ctx->bytes << 3);
 233         /* Add '1' bit to terminate, then all 0 bits, up to next block - 8. */
 234         add(ctx, pad, 1 + ((119 - (ctx->bytes % 64)) % 64));
 235         /* Add number of bits of data (big endian) */
 236         add(ctx, &sizedesc, 8);
 237         for (i = 0; i < sizeof(ctx->s) / sizeof(ctx->s[0]); i++)
 238                 res->u.u32[i] = cpu_to_be32(ctx->s[i]);
 239         invalidate_sha256(ctx);
 240 }
 241 #endif
 242
 243 void sha256(struct sha256 *sha, const void *p, size_t size)
 244 {
 245         struct sha256_ctx ctx;
 246
 247         sha256_init(&ctx);
 248         sha256_update(&ctx, p, size);
 249         sha256_done(&ctx, sha);
 250 }
 251
 252 void sha256_u8(struct sha256_ctx *ctx, uint8_t v)
 253 {
 254         sha256_update(ctx, &v, sizeof(v));
 255 }
 256
 257 void sha256_u16(struct sha256_ctx *ctx, uint16_t v)
 258 {
 259         sha256_update(ctx, &v, sizeof(v));
 260 }
 261
 262 void sha256_u32(struct sha256_ctx *ctx, uint32_t v)
 263 {
 264         sha256_update(ctx, &v, sizeof(v));
 265 }
 266
 267 void sha256_u64(struct sha256_ctx *ctx, uint64_t v)
 268 {
 269         sha256_update(ctx, &v, sizeof(v));
 270 }
 271
 272 /* Add as little-endian */
 273 void sha256_le16(struct sha256_ctx *ctx, uint16_t v)
 274 {
 275         leint16_t lev = cpu_to_le16(v);
 276         sha256_update(ctx, &lev, sizeof(lev));
 277 }
 278
 279 void sha256_le32(struct sha256_ctx *ctx, uint32_t v)
 280 {
 281         leint32_t lev = cpu_to_le32(v);
 282         sha256_update(ctx, &lev, sizeof(lev));
 283 }
 284
 285 void sha256_le64(struct sha256_ctx *ctx, uint64_t v)
 286 {
 287         leint64_t lev = cpu_to_le64(v);
 288         sha256_update(ctx, &lev, sizeof(lev));
 289 }
 290
 291 /* Add as big-endian */
 292 void sha256_be16(struct sha256_ctx *ctx, uint16_t v)
 293 {
 294         beint16_t bev = cpu_to_be16(v);
 295         sha256_update(ctx, &bev, sizeof(bev));
 296 }
 297
 298 void sha256_be32(struct sha256_ctx *ctx, uint32_t v)
 299 {
 300         beint32_t bev = cpu_to_be32(v);
 301         sha256_update(ctx, &bev, sizeof(bev));
 302 }
 303
 304 void sha256_be64(struct sha256_ctx *ctx, uint64_t v)
 305 {
 306         beint64_t bev = cpu_to_be64(v);
 307         sha256_update(ctx, &bev, sizeof(bev));
 308 }