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 <stdbool.h>
  12 #include <assert.h>
  13 #include <string.h>
  14
  15 static void invalidate_sha256(struct sha256_ctx *ctx)
  16 {
  17 #ifdef CCAN_CRYPTO_SHA256_USE_OPENSSL
  18         ctx->c.md_len = 0;
  19 #else
  20         ctx->bytes = -1ULL;
  21 #endif
  22 }
  23
  24 static void check_sha256(struct sha256_ctx *ctx)
  25 {
  26 #ifdef CCAN_CRYPTO_SHA256_USE_OPENSSL
  27         assert(ctx->c.md_len != 0);
  28 #else
  29         assert(ctx->bytes != -1ULL);
  30 #endif
  31 }
  32
  33 #ifdef CCAN_CRYPTO_SHA256_USE_OPENSSL
  34 void sha256_init(struct sha256_ctx *ctx)
  35 {
  36         SHA256_Init(&ctx->c);
  37 }
  38
  39 void sha256_update_arr(struct sha256_ctx *ctx, const void *p,
  40                        size_t num, size_t size)
  41 {
  42         size_t total = num * size;
  43
  44         /* Don't overflow. */
  45         assert(size == 0 || total / size == num);
  46         check_sha256(ctx);
  47         SHA256_Update(&ctx->c, p, total);
  48 }
  49
  50 void sha256_done(struct sha256_ctx *ctx, struct sha256 *res)
  51 {
  52         SHA256_Final(res->u.u8, &ctx->c);
  53         invalidate_sha256(ctx);
  54 }
  55 #else
  56 static uint32_t Ch(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z)
  57 {
  58         return z ^ (x & (y ^ z));
  59 }
  60 static uint32_t Maj(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z)
  61 {
  62         return (x & y) | (z & (x | y));
  63 }
  64 static uint32_t Sigma0(uint32_t x)
  65 {
  66         return (x >> 2 | x << 30) ^ (x >> 13 | x << 19) ^ (x >> 22 | x << 10);
  67 }
  68 static uint32_t Sigma1(uint32_t x)
  69 {
  70         return (x >> 6 | x << 26) ^ (x >> 11 | x << 21) ^ (x >> 25 | x << 7);
  71 }
  72 static uint32_t sigma0(uint32_t x)
  73 {
  74         return (x >> 7 | x << 25) ^ (x >> 18 | x << 14) ^ (x >> 3);
  75 }
  76 static uint32_t sigma1(uint32_t x)
  77 {
  78         return (x >> 17 | x << 15) ^ (x >> 19 | x << 13) ^ (x >> 10);
  79 }
  80
  81 /** One round of SHA-256. */
  82 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)
  83 {
  84         uint32_t t1 = *h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + k + w;
  85         uint32_t t2 = Sigma0(a) + Maj(a, b, c);
  86         *d += t1;
  87         *h = t1 + t2;
  88 }
  89
  90 /** Perform one SHA-256 transformation, processing a 64-byte chunk. */
  91 static void Transform(uint32_t *s, const uint32_t *chunk)
  92 {
  93         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];
  94         uint32_t w0, w1, w2, w3, w4, w5, w6, w7, w8, w9, w10, w11, w12, w13, w14, w15;
  95
  96         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x428a2f98, w0 = be32_to_cpu(chunk[0]));
  97         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x71374491, w1 = be32_to_cpu(chunk[1]));
  98         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xb5c0fbcf, w2 = be32_to_cpu(chunk[2]));
  99         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xe9b5dba5, w3 = be32_to_cpu(chunk[3]));
 100         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x3956c25b, w4 = be32_to_cpu(chunk[4]));
 101         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x59f111f1, w5 = be32_to_cpu(chunk[5]));
 102         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x923f82a4, w6 = be32_to_cpu(chunk[6]));
 103         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0xab1c5ed5, w7 = be32_to_cpu(chunk[7]));
 104         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xd807aa98, w8 = be32_to_cpu(chunk[8]));
 105         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x12835b01, w9 = be32_to_cpu(chunk[9]));
 106         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x243185be, w10 = be32_to_cpu(chunk[10]));
 107         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x550c7dc3, w11 = be32_to_cpu(chunk[11]));
 108         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x72be5d74, w12 = be32_to_cpu(chunk[12]));
 109         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x80deb1fe, w13 = be32_to_cpu(chunk[13]));
 110         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x9bdc06a7, w14 = be32_to_cpu(chunk[14]));
 111         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0xc19bf174, w15 = be32_to_cpu(chunk[15]));
 112
 113         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xe49b69c1, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 114         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xefbe4786, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 115         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x0fc19dc6, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 116         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x240ca1cc, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 117         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x2de92c6f, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 118         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x4a7484aa, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 119         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x5cb0a9dc, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 120         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x76f988da, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 121         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x983e5152, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 122         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xa831c66d, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 123         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xb00327c8, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 124         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xbf597fc7, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 125         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0xc6e00bf3, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 126         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0xd5a79147, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 127         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x06ca6351, w14 += sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 128         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x14292967, w15 += sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 129
 130         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x27b70a85, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 131         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x2e1b2138, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 132         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x4d2c6dfc, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 133         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x53380d13, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 134         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x650a7354, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 135         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x766a0abb, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 136         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x81c2c92e, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 137         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x92722c85, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 138         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xa2bfe8a1, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 139         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xa81a664b, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 140         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xc24b8b70, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 141         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xc76c51a3, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 142         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0xd192e819, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 143         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0xd6990624, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 144         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0xf40e3585, w14 += sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 145         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x106aa070, w15 += sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 146
 147         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x19a4c116, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 148         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x1e376c08, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 149         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x2748774c, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 150         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x34b0bcb5, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 151         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x391c0cb3, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 152         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x4ed8aa4a, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 153         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x5b9cca4f, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 154         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x682e6ff3, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 155         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x748f82ee, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 156         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x78a5636f, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 157         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x84c87814, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 158         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x8cc70208, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 159         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x90befffa, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 160         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0xa4506ceb, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 161         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0xbef9a3f7, w14 + sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 162         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0xc67178f2, w15 + sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 163
 164         s[0] += a;
 165         s[1] += b;
 166         s[2] += c;
 167         s[3] += d;
 168         s[4] += e;
 169         s[5] += f;
 170         s[6] += g;
 171         s[7] += h;
 172 }
 173
 174 static bool alignment_ok(const void *p, size_t n)
 175 {
 176 #if HAVE_UNALIGNED_ACCESS
 177         return true;
 178 #else
 179         return ((size_t)p % n == 0);
 180 #endif
 181 }
 182
 183 static void add(struct sha256_ctx *ctx, const void *p, size_t len)
 184 {
 185         const unsigned char *data = p;
 186         size_t bufsize = ctx->bytes % 64;
 187
 188         if (bufsize + len >= 64) {
 189                 // Fill the buffer, and process it.
 190                 memcpy(ctx->buf.u8 + bufsize, data, 64 - bufsize);
 191                 ctx->bytes += 64 - bufsize;
 192                 data += 64 - bufsize;
 193                 len -= 64 - bufsize;
 194                 Transform(ctx->s, ctx->buf.u32);
 195                 bufsize = 0;
 196         }
 197
 198         while (len >= 64) {
 199                 // Process full chunks directly from the source.
 200                 if (alignment_ok(data, sizeof(uint32_t)))
 201                         Transform(ctx->s, (const uint32_t *)data);
 202                 else {
 203                         memcpy(ctx->buf.u8, data, sizeof(ctx->buf));
 204                         Transform(ctx->s, ctx->buf.u32);
 205                 }
 206                 ctx->bytes += 64;
 207                 data += 64;
 208                 len -= 64;
 209         }
 210
 211         if (len) {
 212                 // Fill the buffer with what remains.
 213                 memcpy(ctx->buf.u8 + bufsize, data, len);
 214                 ctx->bytes += len;
 215         }
 216 }
 217
 218 void sha256_init(struct sha256_ctx *ctx)
 219 {
 220         struct sha256_ctx init = SHA256_INIT;
 221         *ctx = init;
 222 }
 223
 224 void sha256_update_arr(struct sha256_ctx *ctx, const void *p,
 225                        size_t num, size_t size)
 226 {
 227         size_t total = num * size;
 228
 229         /* Don't overflow. */
 230         assert(size == 0 || total / size == num);
 231         check_sha256(ctx);
 232         add(ctx, p, total);
 233 }
 234
 235 void sha256_done(struct sha256_ctx *ctx, struct sha256 *res)
 236 {
 237         static const unsigned char pad[64] = {0x80};
 238         uint64_t sizedesc;
 239         size_t i;
 240
 241         sizedesc = cpu_to_be64(ctx->bytes << 3);
 242         /* Add '1' bit to terminate, then all 0 bits, up to next block - 8. */
 243         add(ctx, pad, 1 + ((119 - (ctx->bytes % 64)) % 64));
 244         /* Add number of bits of data (big endian) */
 245         add(ctx, &sizedesc, 8);
 246         for (i = 0; i < sizeof(ctx->s) / sizeof(ctx->s[0]); i++)
 247                 res->u.u32[i] = cpu_to_be32(ctx->s[i]);
 248         invalidate_sha256(ctx);
 249 }
 250 #endif
 251
 252 void sha256_arr(struct sha256 *sha, const void *p, size_t num, size_t size)
 253 {
 254         struct sha256_ctx ctx;
 255
 256         sha256_init(&ctx);
 257         sha256_update_arr(&ctx, p, num, size);
 258         sha256_done(&ctx, sha);
 259 }
 260
 261 void sha256_u8(struct sha256_ctx *ctx, uint8_t v)
 262 {
 263         sha256_update_arr(ctx, &v, sizeof(v), 1);
 264 }
 265
 266 void sha256_u16(struct sha256_ctx *ctx, uint16_t v)
 267 {
 268         sha256_update_arr(ctx, &v, sizeof(v), 1);
 269 }
 270
 271 void sha256_u32(struct sha256_ctx *ctx, uint32_t v)
 272 {
 273         sha256_update_arr(ctx, &v, sizeof(v), 1);
 274 }
 275
 276 void sha256_u64(struct sha256_ctx *ctx, uint64_t v)
 277 {
 278         sha256_update_arr(ctx, &v, sizeof(v), 1);
 279 }
 280
 281 /* Add as little-endian */
 282 void sha256_le16(struct sha256_ctx *ctx, uint16_t v)
 283 {
 284         leint16_t lev = cpu_to_le16(v);
 285         sha256_update_arr(ctx, &lev, sizeof(lev), 1);
 286 }
 287
 288 void sha256_le32(struct sha256_ctx *ctx, uint32_t v)
 289 {
 290         leint32_t lev = cpu_to_le32(v);
 291         sha256_update_arr(ctx, &lev, sizeof(lev), 1);
 292 }
 293
 294 void sha256_le64(struct sha256_ctx *ctx, uint64_t v)
 295 {
 296         leint64_t lev = cpu_to_le64(v);
 297         sha256_update_arr(ctx, &lev, sizeof(lev), 1);
 298 }
 299
 300 /* Add as big-endian */
 301 void sha256_be16(struct sha256_ctx *ctx, uint16_t v)
 302 {
 303         beint16_t bev = cpu_to_be16(v);
 304         sha256_update_arr(ctx, &bev, sizeof(bev), 1);
 305 }
 306
 307 void sha256_be32(struct sha256_ctx *ctx, uint32_t v)
 308 {
 309         beint32_t bev = cpu_to_be32(v);
 310         sha256_update_arr(ctx, &bev, sizeof(bev), 1);
 311 }
 312
 313 void sha256_be64(struct sha256_ctx *ctx, uint64_t v)
 314 {
 315         beint64_t bev = cpu_to_be64(v);
 316         sha256_update_arr(ctx, &bev, sizeof(bev), 1);
 317 }