git.meshlink.io Git - meshlink/blob - src/ed25519/sha512.c

   1 /* LibTomCrypt, modular cryptographic library -- Tom St Denis
   2  *
   3  * LibTomCrypt is a library that provides various cryptographic
   4  * algorithms in a highly modular and flexible manner.
   5  *
   6  * The library is free for all purposes without any express
   7  * guarantee it works.
   8  *
   9  * Tom St Denis, tomstdenis@gmail.com, http://libtom.org
  10  */
  11
  12 #include "fixedint.h"
  13 #include "sha512.h"
  14
  15 /* the K array */
  16 static const uint64_t K[80] = {
  17         UINT64_C(0x428a2f98d728ae22), UINT64_C(0x7137449123ef65cd),
  18         UINT64_C(0xb5c0fbcfec4d3b2f), UINT64_C(0xe9b5dba58189dbbc),
  19         UINT64_C(0x3956c25bf348b538), UINT64_C(0x59f111f1b605d019),
  20         UINT64_C(0x923f82a4af194f9b), UINT64_C(0xab1c5ed5da6d8118),
  21         UINT64_C(0xd807aa98a3030242), UINT64_C(0x12835b0145706fbe),
  22         UINT64_C(0x243185be4ee4b28c), UINT64_C(0x550c7dc3d5ffb4e2),
  23         UINT64_C(0x72be5d74f27b896f), UINT64_C(0x80deb1fe3b1696b1),
  24         UINT64_C(0x9bdc06a725c71235), UINT64_C(0xc19bf174cf692694),
  25         UINT64_C(0xe49b69c19ef14ad2), UINT64_C(0xefbe4786384f25e3),
  26         UINT64_C(0x0fc19dc68b8cd5b5), UINT64_C(0x240ca1cc77ac9c65),
  27         UINT64_C(0x2de92c6f592b0275), UINT64_C(0x4a7484aa6ea6e483),
  28         UINT64_C(0x5cb0a9dcbd41fbd4), UINT64_C(0x76f988da831153b5),
  29         UINT64_C(0x983e5152ee66dfab), UINT64_C(0xa831c66d2db43210),
  30         UINT64_C(0xb00327c898fb213f), UINT64_C(0xbf597fc7beef0ee4),
  31         UINT64_C(0xc6e00bf33da88fc2), UINT64_C(0xd5a79147930aa725),
  32         UINT64_C(0x06ca6351e003826f), UINT64_C(0x142929670a0e6e70),
  33         UINT64_C(0x27b70a8546d22ffc), UINT64_C(0x2e1b21385c26c926),
  34         UINT64_C(0x4d2c6dfc5ac42aed), UINT64_C(0x53380d139d95b3df),
  35         UINT64_C(0x650a73548baf63de), UINT64_C(0x766a0abb3c77b2a8),
  36         UINT64_C(0x81c2c92e47edaee6), UINT64_C(0x92722c851482353b),
  37         UINT64_C(0xa2bfe8a14cf10364), UINT64_C(0xa81a664bbc423001),
  38         UINT64_C(0xc24b8b70d0f89791), UINT64_C(0xc76c51a30654be30),
  39         UINT64_C(0xd192e819d6ef5218), UINT64_C(0xd69906245565a910),
  40         UINT64_C(0xf40e35855771202a), UINT64_C(0x106aa07032bbd1b8),
  41         UINT64_C(0x19a4c116b8d2d0c8), UINT64_C(0x1e376c085141ab53),
  42         UINT64_C(0x2748774cdf8eeb99), UINT64_C(0x34b0bcb5e19b48a8),
  43         UINT64_C(0x391c0cb3c5c95a63), UINT64_C(0x4ed8aa4ae3418acb),
  44         UINT64_C(0x5b9cca4f7763e373), UINT64_C(0x682e6ff3d6b2b8a3),
  45         UINT64_C(0x748f82ee5defb2fc), UINT64_C(0x78a5636f43172f60),
  46         UINT64_C(0x84c87814a1f0ab72), UINT64_C(0x8cc702081a6439ec),
  47         UINT64_C(0x90befffa23631e28), UINT64_C(0xa4506cebde82bde9),
  48         UINT64_C(0xbef9a3f7b2c67915), UINT64_C(0xc67178f2e372532b),
  49         UINT64_C(0xca273eceea26619c), UINT64_C(0xd186b8c721c0c207),
  50         UINT64_C(0xeada7dd6cde0eb1e), UINT64_C(0xf57d4f7fee6ed178),
  51         UINT64_C(0x06f067aa72176fba), UINT64_C(0x0a637dc5a2c898a6),
  52         UINT64_C(0x113f9804bef90dae), UINT64_C(0x1b710b35131c471b),
  53         UINT64_C(0x28db77f523047d84), UINT64_C(0x32caab7b40c72493),
  54         UINT64_C(0x3c9ebe0a15c9bebc), UINT64_C(0x431d67c49c100d4c),
  55         UINT64_C(0x4cc5d4becb3e42b6), UINT64_C(0x597f299cfc657e2a),
  56         UINT64_C(0x5fcb6fab3ad6faec), UINT64_C(0x6c44198c4a475817)
  57 };
  58
  59 /* Various logical functions */
  60
  61 #define ROR64c(x, y) \
  62     ( ((((x)&UINT64_C(0xFFFFFFFFFFFFFFFF))>>((uint64_t)(y)&UINT64_C(63))) | \
  63       ((x)<<((uint64_t)(64-((y)&UINT64_C(63)))))) & UINT64_C(0xFFFFFFFFFFFFFFFF))
  64
  65 #define STORE64H(x, y)                                                                     \
  66    { (y)[0] = (unsigned char)(((x)>>56)&255); (y)[1] = (unsigned char)(((x)>>48)&255);     \
  67      (y)[2] = (unsigned char)(((x)>>40)&255); (y)[3] = (unsigned char)(((x)>>32)&255);     \
  68      (y)[4] = (unsigned char)(((x)>>24)&255); (y)[5] = (unsigned char)(((x)>>16)&255);     \
  69      (y)[6] = (unsigned char)(((x)>>8)&255); (y)[7] = (unsigned char)((x)&255); }
  70
  71 #define LOAD64H(x, y)                                                      \
  72    { x = (((uint64_t)((y)[0] & 255))<<56)|(((uint64_t)((y)[1] & 255))<<48) | \
  73          (((uint64_t)((y)[2] & 255))<<40)|(((uint64_t)((y)[3] & 255))<<32) | \
  74          (((uint64_t)((y)[4] & 255))<<24)|(((uint64_t)((y)[5] & 255))<<16) | \
  75          (((uint64_t)((y)[6] & 255))<<8)|(((uint64_t)((y)[7] & 255))); }
  76
  77 #define Ch(x,y,z)       (z ^ (x & (y ^ z)))
  78 #define Maj(x,y,z)      (((x | y) & z) | (x & y))
  79 #define S(x, n)         ROR64c(x, n)
  80 #define R(x, n)         (((x) &UINT64_C(0xFFFFFFFFFFFFFFFF))>>((uint64_t)n))
  81 #define Sigma0(x)       (S(x, 28) ^ S(x, 34) ^ S(x, 39))
  82 #define Sigma1(x)       (S(x, 14) ^ S(x, 18) ^ S(x, 41))
  83 #define Gamma0(x)       (S(x, 1) ^ S(x, 8) ^ R(x, 7))
  84 #define Gamma1(x)       (S(x, 19) ^ S(x, 61) ^ R(x, 6))
  85 #ifndef MIN
  86 #define MIN(x, y) ( ((x)<(y))?(x):(y) )
  87 #endif
  88
  89 /* compress 1024-bits */
  90 static int sha512_compress(sha512_context *md, const unsigned char *buf)
  91 {
  92         uint64_t S[8], W[80], t0, t1;
  93         int i;
  94
  95         /* copy state into S */
  96         for (i = 0; i < 8; i++) {
  97                 S[i] = md->state[i];
  98         }
  99
 100         /* copy the state into 1024-bits into W[0..15] */
 101         for (i = 0; i < 16; i++) {
 102                 LOAD64H(W[i], buf + (8 * i));
 103         }
 104
 105         /* fill W[16..79] */
 106         for (i = 16; i < 80; i++) {
 107                 W[i] =
 108                     Gamma1(W[i - 2]) + W[i - 7] + Gamma0(W[i - 15]) + W[i - 16];
 109         }
 110
 111 /* Compress */
 112 #define RND(a,b,c,d,e,f,g,h,i) \
 113     t0 = h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + K[i] + W[i]; \
 114     t1 = Sigma0(a) + Maj(a, b, c);\
 115     d += t0; \
 116     h  = t0 + t1;
 117
 118         for (i = 0; i < 80; i += 8) {
 119                 RND(S[0], S[1], S[2], S[3], S[4], S[5], S[6], S[7], i + 0);
 120                 RND(S[7], S[0], S[1], S[2], S[3], S[4], S[5], S[6], i + 1);
 121                 RND(S[6], S[7], S[0], S[1], S[2], S[3], S[4], S[5], i + 2);
 122                 RND(S[5], S[6], S[7], S[0], S[1], S[2], S[3], S[4], i + 3);
 123                 RND(S[4], S[5], S[6], S[7], S[0], S[1], S[2], S[3], i + 4);
 124                 RND(S[3], S[4], S[5], S[6], S[7], S[0], S[1], S[2], i + 5);
 125                 RND(S[2], S[3], S[4], S[5], S[6], S[7], S[0], S[1], i + 6);
 126                 RND(S[1], S[2], S[3], S[4], S[5], S[6], S[7], S[0], i + 7);
 127         }
 128
 129 #undef RND
 130
 131         /* feedback */
 132         for (i = 0; i < 8; i++) {
 133                 md->state[i] = md->state[i] + S[i];
 134         }
 135
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 /**
 140    Initialize the hash state
 141    @param md   The hash state you wish to initialize
 142    @return 0 if successful
 143 */
 144 int sha512_init(sha512_context *md)
 145 {
 146         if (md == NULL)
 147                 return 1;
 148
 149         md->curlen = 0;
 150         md->length = 0;
 151         md->state[0] = UINT64_C(0x6a09e667f3bcc908);
 152         md->state[1] = UINT64_C(0xbb67ae8584caa73b);
 153         md->state[2] = UINT64_C(0x3c6ef372fe94f82b);
 154         md->state[3] = UINT64_C(0xa54ff53a5f1d36f1);
 155         md->state[4] = UINT64_C(0x510e527fade682d1);
 156         md->state[5] = UINT64_C(0x9b05688c2b3e6c1f);
 157         md->state[6] = UINT64_C(0x1f83d9abfb41bd6b);
 158         md->state[7] = UINT64_C(0x5be0cd19137e2179);
 159
 160         return 0;
 161 }
 162
 163 /**
 164    Process a block of memory though the hash
 165    @param md     The hash state
 166    @param in     The data to hash
 167    @param inlen  The length of the data (octets)
 168    @return 0 if successful
 169 */
 170 int sha512_update(sha512_context *md, const void *vin, size_t inlen)
 171 {
 172         const unsigned char *in = vin;
 173         size_t n;
 174         size_t i;
 175         int err;
 176         if (md == NULL)
 177                 return 1;
 178         if (in == NULL)
 179                 return 1;
 180         if (md->curlen > sizeof(md->buf)) {
 181                 return 1;
 182         }
 183         while (inlen > 0) {
 184                 if (md->curlen == 0 && inlen >= 128) {
 185                         if ((err = sha512_compress(md, in)) != 0) {
 186                                 return err;
 187                         }
 188                         md->length += 128 * 8;
 189                         in += 128;
 190                         inlen -= 128;
 191                 } else {
 192                         n = MIN(inlen, (128 - md->curlen));
 193
 194                         for (i = 0; i < n; i++) {
 195                                 md->buf[i + md->curlen] = in[i];
 196                         }
 197
 198                         md->curlen += n;
 199                         in += n;
 200                         inlen -= n;
 201                         if (md->curlen == 128) {
 202                                 if ((err = sha512_compress(md, md->buf)) != 0) {
 203                                         return err;
 204                                 }
 205                                 md->length += 8 * 128;
 206                                 md->curlen = 0;
 207                         }
 208                 }
 209         }
 210         return 0;
 211 }
 212
 213 /**
 214    Terminate the hash to get the digest
 215    @param md  The hash state
 216    @param out [out] The destination of the hash (64 bytes)
 217    @return 0 if successful
 218 */
 219 int sha512_final(sha512_context *md, void *vout)
 220 {
 221         unsigned char *out = vout;
 222         int i;
 223
 224         if (md == NULL)
 225                 return 1;
 226         if (out == NULL)
 227                 return 1;
 228
 229         if (md->curlen >= sizeof(md->buf)) {
 230                 return 1;
 231         }
 232
 233         /* increase the length of the message */
 234         md->length += md->curlen * UINT64_C(8);
 235
 236         /* append the '1' bit */
 237         md->buf[md->curlen++] = 0x80;
 238
 239         /* if the length is currently above 112 bytes we append zeros
 240          * then compress.  Then we can fall back to padding zeros and length
 241          * encoding like normal.
 242          */
 243         if (md->curlen > 112) {
 244                 while (md->curlen < 128) {
 245                         md->buf[md->curlen++] = 0;
 246                 }
 247                 sha512_compress(md, md->buf);
 248                 md->curlen = 0;
 249         }
 250
 251         /* pad up to 120 bytes of zeroes
 252          * note: that from 112 to 120 is the 64 MSB of the length.  We assume that you won't hash
 253          * > 2^64 bits of data... :-)
 254          */
 255         while (md->curlen < 120) {
 256                 md->buf[md->curlen++] = 0;
 257         }
 258
 259         /* store length */
 260         STORE64H(md->length, md->buf + 120);
 261         sha512_compress(md, md->buf);
 262
 263         /* copy output */
 264         for (i = 0; i < 8; i++) {
 265                 STORE64H(md->state[i], out + (8 * i));
 266         }
 267
 268         return 0;
 269 }
 270
 271 int sha512(const void *message, size_t message_len, void *out)
 272 {
 273         sha512_context ctx;
 274         int ret;
 275         if ((ret = sha512_init(&ctx)))
 276                 return ret;
 277         if ((ret = sha512_update(&ctx, message, message_len)))
 278                 return ret;
 279         if ((ret = sha512_final(&ctx, out)))
 280                 return ret;
 281         return 0;
 282 }