See ChangeLog: Wed Oct 4 13:16:18 CEST 2000 Werner Koch
[gnupg.git] / cipher / sha1.c
1 /* sha1.c - SHA1 hash function
2  *      Copyright (C) 1998 Free Software Foundation, Inc.
3  *
4  * Please see below for more legal information!
5  *
6  * This file is part of GnuPG.
7  *
8  * GnuPG is free software; you can redistribute it and/or modify
9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
10  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
11  * (at your option) any later version.
12  *
13  * GnuPG is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16  * GNU General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
19  * along with this program; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA
21  */
22
23
24 /*  Test vectors:
25  *
26  *  "abc"
27  *  A999 3E36 4706 816A BA3E  2571 7850 C26C 9CD0 D89D
28  *
29  *  "abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq"
30  *  8498 3E44 1C3B D26E BAAE  4AA1 F951 29E5 E546 70F1
31  */
32
33
34 #include <config.h>
35 #include <stdio.h>
36 #include <stdlib.h>
37 #include <string.h>
38 #include <assert.h>
39 #include "g10lib.h"
40 #include "memory.h"
41 #include "dynload.h"
42 #include "bithelp.h"
43
44
45 typedef struct {
46     u32  h0,h1,h2,h3,h4;
47     u32  nblocks;
48     byte buf[64];
49     int  count;
50 } SHA1_CONTEXT;
51
52
53
54
55 void
56 sha1_init( SHA1_CONTEXT *hd )
57 {
58     hd->h0 = 0x67452301;
59     hd->h1 = 0xefcdab89;
60     hd->h2 = 0x98badcfe;
61     hd->h3 = 0x10325476;
62     hd->h4 = 0xc3d2e1f0;
63     hd->nblocks = 0;
64     hd->count = 0;
65 }
66
67
68 /****************
69  * Transform the message X which consists of 16 32-bit-words
70  */
71 static void
72 transform( SHA1_CONTEXT *hd, byte *data )
73 {
74     u32 a,b,c,d,e,tm;
75     u32 x[16];
76
77     /* get values from the chaining vars */
78     a = hd->h0;
79     b = hd->h1;
80     c = hd->h2;
81     d = hd->h3;
82     e = hd->h4;
83
84   #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
85     memcpy( x, data, 64 );
86   #else
87     { int i;
88       byte *p2;
89       for(i=0, p2=(byte*)x; i < 16; i++, p2 += 4 ) {
90         p2[3] = *data++;
91         p2[2] = *data++;
92         p2[1] = *data++;
93         p2[0] = *data++;
94       }
95     }
96   #endif
97
98
99 #define K1  0x5A827999L
100 #define K2  0x6ED9EBA1L
101 #define K3  0x8F1BBCDCL
102 #define K4  0xCA62C1D6L
103 #define F1(x,y,z)   ( z ^ ( x & ( y ^ z ) ) )
104 #define F2(x,y,z)   ( x ^ y ^ z )
105 #define F3(x,y,z)   ( ( x & y ) | ( z & ( x | y ) ) )
106 #define F4(x,y,z)   ( x ^ y ^ z )
107
108
109 #define M(i) ( tm =   x[i&0x0f] ^ x[(i-14)&0x0f] \
110                     ^ x[(i-8)&0x0f] ^ x[(i-3)&0x0f] \
111                , (x[i&0x0f] = rol(tm, 1)) )
112
113 #define R(a,b,c,d,e,f,k,m)  do { e += rol( a, 5 )     \
114                                       + f( b, c, d )  \
115                                       + k             \
116                                       + m;            \
117                                  b = rol( b, 30 );    \
118                                } while(0)
119     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[ 0] );
120     R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[ 1] );
121     R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[ 2] );
122     R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[ 3] );
123     R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[ 4] );
124     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[ 5] );
125     R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[ 6] );
126     R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[ 7] );
127     R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[ 8] );
128     R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[ 9] );
129     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[10] );
130     R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[11] );
131     R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[12] );
132     R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[13] );
133     R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[14] );
134     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[15] );
135     R( e, a, b, c, d, F1, K1, M(16) );
136     R( d, e, a, b, c, F1, K1, M(17) );
137     R( c, d, e, a, b, F1, K1, M(18) );
138     R( b, c, d, e, a, F1, K1, M(19) );
139     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(20) );
140     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(21) );
141     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(22) );
142     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(23) );
143     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(24) );
144     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(25) );
145     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(26) );
146     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(27) );
147     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(28) );
148     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(29) );
149     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(30) );
150     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(31) );
151     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(32) );
152     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(33) );
153     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(34) );
154     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(35) );
155     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(36) );
156     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(37) );
157     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(38) );
158     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(39) );
159     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(40) );
160     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(41) );
161     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(42) );
162     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(43) );
163     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(44) );
164     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(45) );
165     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(46) );
166     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(47) );
167     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(48) );
168     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(49) );
169     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(50) );
170     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(51) );
171     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(52) );
172     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(53) );
173     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(54) );
174     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(55) );
175     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(56) );
176     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(57) );
177     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(58) );
178     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(59) );
179     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(60) );
180     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(61) );
181     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(62) );
182     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(63) );
183     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(64) );
184     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(65) );
185     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(66) );
186     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(67) );
187     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(68) );
188     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(69) );
189     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(70) );
190     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(71) );
191     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(72) );
192     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(73) );
193     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(74) );
194     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(75) );
195     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(76) );
196     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(77) );
197     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(78) );
198     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(79) );
199
200     /* update chainig vars */
201     hd->h0 += a;
202     hd->h1 += b;
203     hd->h2 += c;
204     hd->h3 += d;
205     hd->h4 += e;
206 }
207
208
209 /* Update the message digest with the contents
210  * of INBUF with length INLEN.
211  */
212 static void
213 sha1_write( SHA1_CONTEXT *hd, byte *inbuf, size_t inlen)
214 {
215     if( hd->count == 64 ) { /* flush the buffer */
216         transform( hd, hd->buf );
217         hd->count = 0;
218         hd->nblocks++;
219     }
220     if( !inbuf )
221         return;
222     if( hd->count ) {
223         for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
224             hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
225         sha1_write( hd, NULL, 0 );
226         if( !inlen )
227             return;
228     }
229
230     while( inlen >= 64 ) {
231         transform( hd, inbuf );
232         hd->count = 0;
233         hd->nblocks++;
234         inlen -= 64;
235         inbuf += 64;
236     }
237     for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
238         hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
239 }
240
241
242 /* The routine final terminates the computation and
243  * returns the digest.
244  * The handle is prepared for a new cycle, but adding bytes to the
245  * handle will the destroy the returned buffer.
246  * Returns: 20 bytes representing the digest.
247  */
248
249 static void
250 sha1_final(SHA1_CONTEXT *hd)
251 {
252     u32 t, msb, lsb;
253     byte *p;
254
255     sha1_write(hd, NULL, 0); /* flush */;
256
257     msb = 0;
258     t = hd->nblocks;
259     if( (lsb = t << 6) < t ) /* multiply by 64 to make a byte count */
260         msb++;
261     msb += t >> 26;
262     t = lsb;
263     if( (lsb = t + hd->count) < t ) /* add the count */
264         msb++;
265     t = lsb;
266     if( (lsb = t << 3) < t ) /* multiply by 8 to make a bit count */
267         msb++;
268     msb += t >> 29;
269
270     if( hd->count < 56 ) { /* enough room */
271         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad */
272         while( hd->count < 56 )
273             hd->buf[hd->count++] = 0;  /* pad */
274     }
275     else { /* need one extra block */
276         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad character */
277         while( hd->count < 64 )
278             hd->buf[hd->count++] = 0;
279         sha1_write(hd, NULL, 0);  /* flush */;
280         memset(hd->buf, 0, 56 ); /* fill next block with zeroes */
281     }
282     /* append the 64 bit count */
283     hd->buf[56] = msb >> 24;
284     hd->buf[57] = msb >> 16;
285     hd->buf[58] = msb >>  8;
286     hd->buf[59] = msb      ;
287     hd->buf[60] = lsb >> 24;
288     hd->buf[61] = lsb >> 16;
289     hd->buf[62] = lsb >>  8;
290     hd->buf[63] = lsb      ;
291     transform( hd, hd->buf );
292
293     p = hd->buf;
294   #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
295     #define X(a) do { *(u32*)p = hd->h##a ; p += 4; } while(0)
296   #else /* little endian */
297     #define X(a) do { *p++ = hd->h##a >> 24; *p++ = hd->h##a >> 16;      \
298                       *p++ = hd->h##a >> 8; *p++ = hd->h##a; } while(0)
299   #endif
300     X(0);
301     X(1);
302     X(2);
303     X(3);
304     X(4);
305   #undef X
306
307 }
308
309 static byte *
310 sha1_read( SHA1_CONTEXT *hd )
311 {
312     return hd->buf;
313 }
314
315 /****************
316  * Return some information about the algorithm.  We need algo here to
317  * distinguish different flavors of the algorithm.
318  * Returns: A pointer to string describing the algorithm or NULL if
319  *          the ALGO is invalid.
320  */
321 static const char *
322 sha1_get_info( int algo, size_t *contextsize,
323                byte **r_asnoid, int *r_asnlen, int *r_mdlen,
324                void (**r_init)( void *c ),
325                void (**r_write)( void *c, byte *buf, size_t nbytes ),
326                void (**r_final)( void *c ),
327                byte *(**r_read)( void *c )
328              )
329 {
330     static byte asn[15] = /* Object ID is 1.3.14.3.2.26 */
331                     { 0x30, 0x21, 0x30, 0x09, 0x06, 0x05, 0x2b, 0x0e, 0x03,
332                       0x02, 0x1a, 0x05, 0x00, 0x04, 0x14 };
333     if( algo != 2 )
334         return NULL;
335
336     *contextsize = sizeof(SHA1_CONTEXT);
337     *r_asnoid = asn;
338     *r_asnlen = DIM(asn);
339     *r_mdlen = 20;
340     *(void  (**)(SHA1_CONTEXT *))r_init                 = sha1_init;
341     *(void  (**)(SHA1_CONTEXT *, byte*, size_t))r_write = sha1_write;
342     *(void  (**)(SHA1_CONTEXT *))r_final                = sha1_final;
343     *(byte *(**)(SHA1_CONTEXT *))r_read                 = sha1_read;
344
345     return "SHA1";
346 }
347
348
349
350 #ifndef IS_MODULE
351 static
352 #endif
353 const char * const gnupgext_version = "SHA1 ($Revision$)";
354
355 static struct {
356     int class;
357     int version;
358     int  value;
359     void (*func)(void);
360 } func_table[] = {
361     { 10, 1, 0, (void(*)(void))sha1_get_info },
362     { 11, 1, 2 },
363 };
364
365
366 #ifndef IS_MODULE
367 static
368 #endif
369 void *
370 gnupgext_enum_func( int what, int *sequence, int *class, int *vers )
371 {
372     void *ret;
373     int i = *sequence;
374
375     do {
376         if( i >= DIM(func_table) || i < 0 ) {
377             return NULL;
378         }
379         *class = func_table[i].class;
380         *vers  = func_table[i].version;
381         switch( *class ) {
382           case 11:
383           case 21:
384           case 31:
385             ret = &func_table[i].value;
386             break;
387           default:
388             ret = func_table[i].func;
389             break;
390         }
391         i++;
392     } while( what && what != *class );
393
394     *sequence = i;
395     return ret;
396 }
397
398
399
400
401 #ifndef IS_MODULE
402 void
403 sha1_constructor(void)
404 {
405     register_internal_cipher_extension( gnupgext_version, gnupgext_enum_func );
406 }
407 #endif
408