git.ozlabs.org Git - ccan/blob - ccan/crypto/sha512/sha512.c

   1 /* MIT (BSD) license - see LICENSE file for details */
   2 /* SHA512 core code translated from the Bitcoin project's C++:
   3  *
   4  * src/crypto/sha512.cpp commit f914f1a746d7f91951c1da262a4a749dd3ebfa71
   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/sha512/sha512.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_sha512(struct sha512_ctx *ctx)
  17 {
  18 #ifdef CCAN_CRYPTO_SHA512_USE_OPENSSL
  19         ctx->c.md_len = 0;
  20 #else
  21         ctx->bytes = (size_t)-1;
  22 #endif
  23 }
  24
  25 static void check_sha512(struct sha512_ctx *ctx UNUSED)
  26 {
  27 #ifdef CCAN_CRYPTO_SHA512_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_SHA512_USE_OPENSSL
  35 void sha512_init(struct sha512_ctx *ctx)
  36 {
  37         SHA512_Init(&ctx->c);
  38 }
  39
  40 void sha512_update(struct sha512_ctx *ctx, const void *p, size_t size)
  41 {
  42         check_sha512(ctx);
  43         SHA512_Update(&ctx->c, p, size);
  44 }
  45
  46 void sha512_done(struct sha512_ctx *ctx, struct sha512 *res)
  47 {
  48         SHA512_Final(res->u.u8, &ctx->c);
  49         invalidate_sha512(ctx);
  50 }
  51 #else
  52 static uint64_t Ch(uint64_t x, uint64_t y, uint64_t z)
  53 {
  54         return z ^ (x & (y ^ z));
  55 }
  56 static uint64_t Maj(uint64_t x, uint64_t y, uint64_t z)
  57 {
  58         return (x & y) | (z & (x | y));
  59 }
  60 static uint64_t Sigma0(uint64_t x)
  61 {
  62         return (x >> 28 | x << 36) ^ (x >> 34 | x << 30) ^ (x >> 39 | x << 25);
  63 }
  64 static uint64_t Sigma1(uint64_t x)
  65 {
  66         return (x >> 14 | x << 50) ^ (x >> 18 | x << 46) ^ (x >> 41 | x << 23);
  67 }
  68 static uint64_t sigma0(uint64_t x)
  69 {
  70         return (x >> 1 | x << 63) ^ (x >> 8 | x << 56) ^ (x >> 7);
  71 }
  72 static uint64_t sigma1(uint64_t x)
  73 {
  74         return (x >> 19 | x << 45) ^ (x >> 61 | x << 3) ^ (x >> 6);
  75 }
  76
  77 /** One round of SHA-512. */
  78 static void Round(uint64_t a, uint64_t b, uint64_t c, uint64_t *d, uint64_t e, uint64_t f, uint64_t g, uint64_t *h, uint64_t k, uint64_t w)
  79 {
  80         uint64_t t1 = *h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + k + w;
  81         uint64_t t2 = Sigma0(a) + Maj(a, b, c);
  82         *d += t1;
  83         *h = t1 + t2;
  84 }
  85
  86 /** Perform one SHA-512 transformation, processing a 128-byte chunk. */
  87 static void Transform(uint64_t *s, const uint64_t *chunk)
  88 {
  89         uint64_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         uint64_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, 0x428a2f98d728ae22ull, w0 = be64_to_cpu(chunk[0]));
  93         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x7137449123ef65cdull, w1 = be64_to_cpu(chunk[1]));
  94         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xb5c0fbcfec4d3b2full, w2 = be64_to_cpu(chunk[2]));
  95         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xe9b5dba58189dbbcull, w3 = be64_to_cpu(chunk[3]));
  96         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x3956c25bf348b538ull, w4 = be64_to_cpu(chunk[4]));
  97         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x59f111f1b605d019ull, w5 = be64_to_cpu(chunk[5]));
  98         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x923f82a4af194f9bull, w6 = be64_to_cpu(chunk[6]));
  99         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0xab1c5ed5da6d8118ull, w7 = be64_to_cpu(chunk[7]));
 100         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xd807aa98a3030242ull, w8 = be64_to_cpu(chunk[8]));
 101         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x12835b0145706fbeull, w9 = be64_to_cpu(chunk[9]));
 102         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x243185be4ee4b28cull, w10 = be64_to_cpu(chunk[10]));
 103         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x550c7dc3d5ffb4e2ull, w11 = be64_to_cpu(chunk[11]));
 104         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x72be5d74f27b896full, w12 = be64_to_cpu(chunk[12]));
 105         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x80deb1fe3b1696b1ull, w13 = be64_to_cpu(chunk[13]));
 106         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x9bdc06a725c71235ull, w14 = be64_to_cpu(chunk[14]));
 107         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0xc19bf174cf692694ull, w15 = be64_to_cpu(chunk[15]));
 108
 109         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xe49b69c19ef14ad2ull, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 110         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xefbe4786384f25e3ull, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 111         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x0fc19dc68b8cd5b5ull, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 112         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x240ca1cc77ac9c65ull, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 113         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x2de92c6f592b0275ull, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 114         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x4a7484aa6ea6e483ull, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 115         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x5cb0a9dcbd41fbd4ull, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 116         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x76f988da831153b5ull, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 117         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x983e5152ee66dfabull, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 118         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xa831c66d2db43210ull, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 119         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xb00327c898fb213full, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 120         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xbf597fc7beef0ee4ull, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 121         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0xc6e00bf33da88fc2ull, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 122         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0xd5a79147930aa725ull, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 123         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x06ca6351e003826full, w14 += sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 124         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x142929670a0e6e70ull, w15 += sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 125
 126         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x27b70a8546d22ffcull, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 127         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x2e1b21385c26c926ull, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 128         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x4d2c6dfc5ac42aedull, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 129         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x53380d139d95b3dfull, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 130         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x650a73548baf63deull, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 131         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x766a0abb3c77b2a8ull, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 132         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x81c2c92e47edaee6ull, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 133         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x92722c851482353bull, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 134         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xa2bfe8a14cf10364ull, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 135         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xa81a664bbc423001ull, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 136         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xc24b8b70d0f89791ull, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 137         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xc76c51a30654be30ull, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 138         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0xd192e819d6ef5218ull, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 139         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0xd69906245565a910ull, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 140         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0xf40e35855771202aull, w14 += sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 141         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x106aa07032bbd1b8ull, w15 += sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 142
 143         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x19a4c116b8d2d0c8ull, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 144         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x1e376c085141ab53ull, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 145         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x2748774cdf8eeb99ull, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 146         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x34b0bcb5e19b48a8ull, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 147         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x391c0cb3c5c95a63ull, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 148         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x4ed8aa4ae3418acbull, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 149         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x5b9cca4f7763e373ull, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 150         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x682e6ff3d6b2b8a3ull, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 151         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x748f82ee5defb2fcull, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 152         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x78a5636f43172f60ull, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 153         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x84c87814a1f0ab72ull, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 154         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x8cc702081a6439ecull, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 155         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x90befffa23631e28ull, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 156         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0xa4506cebde82bde9ull, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 157         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0xbef9a3f7b2c67915ull, w14 += sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 158         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0xc67178f2e372532bull, w15 += sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 159
 160         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0xca273eceea26619cull, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 161         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0xd186b8c721c0c207ull, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 162         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0xeada7dd6cde0eb1eull, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 163         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0xf57d4f7fee6ed178ull, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 164         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x06f067aa72176fbaull, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 165         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x0a637dc5a2c898a6ull, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 166         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x113f9804bef90daeull, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 167         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x1b710b35131c471bull, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 168         Round(a, b, c, &d, e, f, g, &h, 0x28db77f523047d84ull, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 169         Round(h, a, b, &c, d, e, f, &g, 0x32caab7b40c72493ull, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 170         Round(g, h, a, &b, c, d, e, &f, 0x3c9ebe0a15c9bebcull, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 171         Round(f, g, h, &a, b, c, d, &e, 0x431d67c49c100d4cull, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 172         Round(e, f, g, &h, a, b, c, &d, 0x4cc5d4becb3e42b6ull, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 173         Round(d, e, f, &g, h, a, b, &c, 0x597f299cfc657e2aull, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 174         Round(c, d, e, &f, g, h, a, &b, 0x5fcb6fab3ad6faecull, w14 + sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 175         Round(b, c, d, &e, f, g, h, &a, 0x6c44198c4a475817ull, w15 + sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 176
 177         s[0] += a;
 178         s[1] += b;
 179         s[2] += c;
 180         s[3] += d;
 181         s[4] += e;
 182         s[5] += f;
 183         s[6] += g;
 184         s[7] += h;
 185 }
 186
 187 static bool alignment_ok(const void *p UNUSED, size_t n UNUSED)
 188 {
 189 #if HAVE_UNALIGNED_ACCESS
 190         return true;
 191 #else
 192         return ((size_t)p % n == 0);
 193 #endif
 194 }
 195
 196 static void add(struct sha512_ctx *ctx, const void *p, size_t len)
 197 {
 198         const unsigned char *data = p;
 199         size_t bufsize = ctx->bytes % 128;
 200
 201         if (bufsize + len >= 128) {
 202                 /* Fill the buffer, and process it. */
 203                 memcpy(ctx->buf.u8 + bufsize, data, 128 - bufsize);
 204                 ctx->bytes += 128 - bufsize;
 205                 data += 128 - bufsize;
 206                 len -= 128 - bufsize;
 207                 Transform(ctx->s, ctx->buf.u64);
 208                 bufsize = 0;
 209         }
 210
 211         while (len >= 128) {
 212                 /* Process full chunks directly from the source. */
 213                 if (alignment_ok(data, sizeof(uint64_t)))
 214                         Transform(ctx->s, (const uint64_t *)data);
 215                 else {
 216                         memcpy(ctx->buf.u8, data, sizeof(ctx->buf));
 217                         Transform(ctx->s, ctx->buf.u64);
 218                 }
 219                 ctx->bytes += 128;
 220                 data += 128;
 221                 len -= 128;
 222         }
 223
 224         if (len) {
 225                 /* Fill the buffer with what remains. */
 226                 memcpy(ctx->buf.u8 + bufsize, data, len);
 227                 ctx->bytes += len;
 228         }
 229 }
 230
 231 void sha512_init(struct sha512_ctx *ctx)
 232 {
 233         struct sha512_ctx init = SHA512_INIT;
 234         *ctx = init;
 235 }
 236
 237 void sha512_update(struct sha512_ctx *ctx, const void *p, size_t size)
 238 {
 239         check_sha512(ctx);
 240         add(ctx, p, size);
 241 }
 242
 243 void sha512_done(struct sha512_ctx *ctx, struct sha512 *res)
 244 {
 245         static const unsigned char pad[128] = { 0x80 };
 246         uint64_t sizedesc[2] = { 0, 0 };
 247         size_t i;
 248
 249         sizedesc[1] = cpu_to_be64((uint64_t)ctx->bytes << 3);
 250
 251         /* Add '1' bit to terminate, then all 0 bits, up to next block - 16. */
 252         add(ctx, pad, 1 + ((256 - 16 - (ctx->bytes % 128) - 1) % 128));
 253         /* Add number of bits of data (big endian) */
 254         add(ctx, sizedesc, sizeof(sizedesc));
 255         for (i = 0; i < sizeof(ctx->s) / sizeof(ctx->s[0]); i++)
 256                 res->u.u64[i] = cpu_to_be64(ctx->s[i]);
 257         invalidate_sha512(ctx);
 258 }
 259 #endif /* CCAN_CRYPTO_SHA512_USE_OPENSSL */
 260
 261 void sha512(struct sha512 *sha, const void *p, size_t size)
 262 {
 263         struct sha512_ctx ctx;
 264
 265         sha512_init(&ctx);
 266         sha512_update(&ctx, p, size);
 267         sha512_done(&ctx, sha);
 268 }