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