Fixed HMAC for SHA-384 and SHA-512 with keys longer than 64 bytes.
[libgcrypt.git] / cipher / md5.c
1 /* md5.c - MD5 Message-Digest Algorithm
2  * Copyright (C) 1995,1996,1998,1999,2001,2002,
3  *               2003  Free Software Foundation, Inc.
4  *
5  * This file is part of Libgcrypt.
6  *
7  * Libgcrypt is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as
9  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
10  * the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libgcrypt is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with this program; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA
20  *
21  * According to the definition of MD5 in RFC 1321 from April 1992.
22  * NOTE: This is *not* the same file as the one from glibc.
23  * Written by Ulrich Drepper <drepper@gnu.ai.mit.edu>, 1995. 
24  * heavily modified for GnuPG by Werner Koch <wk@gnupg.org> 
25  */
26
27 /* Test values:
28  * ""                  D4 1D 8C D9 8F 00 B2 04  E9 80 09 98 EC F8 42 7E
29  * "a"                 0C C1 75 B9 C0 F1 B6 A8  31 C3 99 E2 69 77 26 61
30  * "abc                90 01 50 98 3C D2 4F B0  D6 96 3F 7D 28 E1 7F 72
31  * "message digest"    F9 6B 69 7D 7C B7 93 8D  52 5A 2F 31 AA F1 61 D0
32  */
33
34 #include <config.h>
35 #include <stdio.h>
36 #include <stdlib.h>
37 #include <string.h>
38
39 #include "g10lib.h"
40 #include "memory.h"
41 #include "cipher.h"
42
43 #include "bithelp.h"
44
45
46 typedef struct {
47     u32 A,B,C,D;          /* chaining variables */
48     u32  nblocks;
49     byte buf[64];
50     int  count;
51 } MD5_CONTEXT;
52
53
54 static void
55 md5_init( void *context )
56 {
57   MD5_CONTEXT *ctx = context;
58
59   ctx->A = 0x67452301;
60   ctx->B = 0xefcdab89;
61   ctx->C = 0x98badcfe;
62   ctx->D = 0x10325476;
63
64   ctx->nblocks = 0;
65   ctx->count = 0;
66 }
67
68
69 /* These are the four functions used in the four steps of the MD5 algorithm
70    and defined in the RFC 1321.  The first function is a little bit optimized
71    (as found in Colin Plumbs public domain implementation).  */
72 /* #define FF(b, c, d) ((b & c) | (~b & d)) */
73 #define FF(b, c, d) (d ^ (b & (c ^ d)))
74 #define FG(b, c, d) FF (d, b, c)
75 #define FH(b, c, d) (b ^ c ^ d)
76 #define FI(b, c, d) (c ^ (b | ~d))
77
78
79 /****************
80  * transform n*64 bytes
81  */
82 static void
83 transform ( MD5_CONTEXT *ctx, const unsigned char *data )
84 {
85   u32 correct_words[16];
86   register u32 A = ctx->A;
87   register u32 B = ctx->B;
88   register u32 C = ctx->C;
89   register u32 D = ctx->D;
90   u32 *cwp = correct_words;
91     
92 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
93   { 
94     int i;
95     byte *p2, *p1;
96     for(i=0, p1=data, p2=(byte*)correct_words; i < 16; i++, p2 += 4 )
97       {
98         p2[3] = *p1++;
99         p2[2] = *p1++;
100         p2[1] = *p1++;
101         p2[0] = *p1++;
102       }
103   }
104 #else
105   memcpy( correct_words, data, 64 );
106 #endif
107
108
109 #define OP(a, b, c, d, s, T) \
110   do                                       \
111     {                                      \
112       a += FF (b, c, d) + (*cwp++) + T;    \
113       a = rol(a, s);                       \
114       a += b;                              \
115     }                                      \
116   while (0)
117
118   /* Before we start, one word about the strange constants.
119      They are defined in RFC 1321 as
120
121      T[i] = (int) (4294967296.0 * fabs (sin (i))), i=1..64
122   */
123
124   /* Round 1.  */
125   OP (A, B, C, D,  7, 0xd76aa478);
126   OP (D, A, B, C, 12, 0xe8c7b756);
127   OP (C, D, A, B, 17, 0x242070db);
128   OP (B, C, D, A, 22, 0xc1bdceee);
129   OP (A, B, C, D,  7, 0xf57c0faf);
130   OP (D, A, B, C, 12, 0x4787c62a);
131   OP (C, D, A, B, 17, 0xa8304613);
132   OP (B, C, D, A, 22, 0xfd469501);
133   OP (A, B, C, D,  7, 0x698098d8);
134   OP (D, A, B, C, 12, 0x8b44f7af);
135   OP (C, D, A, B, 17, 0xffff5bb1);
136   OP (B, C, D, A, 22, 0x895cd7be);
137   OP (A, B, C, D,  7, 0x6b901122);
138   OP (D, A, B, C, 12, 0xfd987193);
139   OP (C, D, A, B, 17, 0xa679438e);
140   OP (B, C, D, A, 22, 0x49b40821);
141
142 #undef OP
143 #define OP(f, a, b, c, d, k, s, T)  \
144     do                                                                \
145       {                                                               \
146         a += f (b, c, d) + correct_words[k] + T;                      \
147         a = rol(a, s);                                                \
148         a += b;                                                       \
149       }                                                               \
150     while (0)
151
152   /* Round 2.  */
153   OP (FG, A, B, C, D,  1,  5, 0xf61e2562);
154   OP (FG, D, A, B, C,  6,  9, 0xc040b340);
155   OP (FG, C, D, A, B, 11, 14, 0x265e5a51);
156   OP (FG, B, C, D, A,  0, 20, 0xe9b6c7aa);
157   OP (FG, A, B, C, D,  5,  5, 0xd62f105d);
158   OP (FG, D, A, B, C, 10,  9, 0x02441453);
159   OP (FG, C, D, A, B, 15, 14, 0xd8a1e681);
160   OP (FG, B, C, D, A,  4, 20, 0xe7d3fbc8);
161   OP (FG, A, B, C, D,  9,  5, 0x21e1cde6);
162   OP (FG, D, A, B, C, 14,  9, 0xc33707d6);
163   OP (FG, C, D, A, B,  3, 14, 0xf4d50d87);
164   OP (FG, B, C, D, A,  8, 20, 0x455a14ed);
165   OP (FG, A, B, C, D, 13,  5, 0xa9e3e905);
166   OP (FG, D, A, B, C,  2,  9, 0xfcefa3f8);
167   OP (FG, C, D, A, B,  7, 14, 0x676f02d9);
168   OP (FG, B, C, D, A, 12, 20, 0x8d2a4c8a);
169
170   /* Round 3.  */
171   OP (FH, A, B, C, D,  5,  4, 0xfffa3942);
172   OP (FH, D, A, B, C,  8, 11, 0x8771f681);
173   OP (FH, C, D, A, B, 11, 16, 0x6d9d6122);
174   OP (FH, B, C, D, A, 14, 23, 0xfde5380c);
175   OP (FH, A, B, C, D,  1,  4, 0xa4beea44);
176   OP (FH, D, A, B, C,  4, 11, 0x4bdecfa9);
177   OP (FH, C, D, A, B,  7, 16, 0xf6bb4b60);
178   OP (FH, B, C, D, A, 10, 23, 0xbebfbc70);
179   OP (FH, A, B, C, D, 13,  4, 0x289b7ec6);
180   OP (FH, D, A, B, C,  0, 11, 0xeaa127fa);
181   OP (FH, C, D, A, B,  3, 16, 0xd4ef3085);
182   OP (FH, B, C, D, A,  6, 23, 0x04881d05);
183   OP (FH, A, B, C, D,  9,  4, 0xd9d4d039);
184   OP (FH, D, A, B, C, 12, 11, 0xe6db99e5);
185   OP (FH, C, D, A, B, 15, 16, 0x1fa27cf8);
186   OP (FH, B, C, D, A,  2, 23, 0xc4ac5665);
187
188   /* Round 4.  */
189   OP (FI, A, B, C, D,  0,  6, 0xf4292244);
190   OP (FI, D, A, B, C,  7, 10, 0x432aff97);
191   OP (FI, C, D, A, B, 14, 15, 0xab9423a7);
192   OP (FI, B, C, D, A,  5, 21, 0xfc93a039);
193   OP (FI, A, B, C, D, 12,  6, 0x655b59c3);
194   OP (FI, D, A, B, C,  3, 10, 0x8f0ccc92);
195   OP (FI, C, D, A, B, 10, 15, 0xffeff47d);
196   OP (FI, B, C, D, A,  1, 21, 0x85845dd1);
197   OP (FI, A, B, C, D,  8,  6, 0x6fa87e4f);
198   OP (FI, D, A, B, C, 15, 10, 0xfe2ce6e0);
199   OP (FI, C, D, A, B,  6, 15, 0xa3014314);
200   OP (FI, B, C, D, A, 13, 21, 0x4e0811a1);
201   OP (FI, A, B, C, D,  4,  6, 0xf7537e82);
202   OP (FI, D, A, B, C, 11, 10, 0xbd3af235);
203   OP (FI, C, D, A, B,  2, 15, 0x2ad7d2bb);
204   OP (FI, B, C, D, A,  9, 21, 0xeb86d391);
205
206   /* Put checksum in context given as argument.  */
207   ctx->A += A;
208   ctx->B += B;
209   ctx->C += C;
210   ctx->D += D;
211 }
212
213
214
215 /* The routine updates the message-digest context to
216  * account for the presence of each of the characters inBuf[0..inLen-1]
217  * in the message whose digest is being computed.
218  */
219 static void
220 md5_write( void *context, const void *inbuf_arg , size_t inlen)
221 {
222   const unsigned char *inbuf = inbuf_arg;
223   MD5_CONTEXT *hd = context;
224   
225   if( hd->count == 64 )  /* flush the buffer */
226     {
227       transform( hd, hd->buf );
228       _gcry_burn_stack (80+6*sizeof(void*));
229       hd->count = 0;
230       hd->nblocks++;
231     }
232   if( !inbuf )
233     return;
234
235   if( hd->count )
236     {
237       for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
238         hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
239       md5_write( hd, NULL, 0 );
240       if( !inlen )
241         return;
242     }
243   _gcry_burn_stack (80+6*sizeof(void*));
244
245   while( inlen >= 64 ) 
246     {
247       transform( hd, inbuf );
248       hd->count = 0;
249       hd->nblocks++;
250       inlen -= 64;
251       inbuf += 64;
252     }
253   for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
254     hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
255
256 }
257
258
259
260 /* The routine final terminates the message-digest computation and
261  * ends with the desired message digest in mdContext->digest[0...15].
262  * The handle is prepared for a new MD5 cycle.
263  * Returns 16 bytes representing the digest.
264  */
265
266 static void
267 md5_final( void *context)
268 {
269   MD5_CONTEXT *hd = context;
270   u32 t, msb, lsb;
271   byte *p;
272   
273   md5_write(hd, NULL, 0); /* flush */;
274
275   t = hd->nblocks;
276   /* multiply by 64 to make a byte count */
277   lsb = t << 6;
278   msb = t >> 26;
279   /* add the count */
280   t = lsb;
281   if( (lsb += hd->count) < t )
282     msb++;
283   /* multiply by 8 to make a bit count */
284   t = lsb;
285   lsb <<= 3;
286   msb <<= 3;
287   msb |= t >> 29;
288
289   if( hd->count < 56 )  /* enough room */
290     {
291       hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad */
292       while( hd->count < 56 )
293         hd->buf[hd->count++] = 0;  /* pad */
294     }
295   else  /* need one extra block */
296     {
297       hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad character */
298       while( hd->count < 64 )
299         hd->buf[hd->count++] = 0;
300       md5_write(hd, NULL, 0);  /* flush */;
301       memset(hd->buf, 0, 56 ); /* fill next block with zeroes */
302     }
303   /* append the 64 bit count */
304   hd->buf[56] = lsb        ;
305   hd->buf[57] = lsb >>  8;
306   hd->buf[58] = lsb >> 16;
307   hd->buf[59] = lsb >> 24;
308   hd->buf[60] = msb        ;
309   hd->buf[61] = msb >>  8;
310   hd->buf[62] = msb >> 16;
311   hd->buf[63] = msb >> 24;
312   transform( hd, hd->buf );
313   _gcry_burn_stack (80+6*sizeof(void*));
314
315   p = hd->buf;
316 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
317 #define X(a) do { *p++ = hd->a      ; *p++ = hd->a >> 8;      \
318                   *p++ = hd->a >> 16; *p++ = hd->a >> 24; } while(0)
319 #else /* little endian */
320 #define X(a) do { *(u32*)p = (*hd).a ; p += 4; } while(0)
321 #endif
322   X(A);
323   X(B);
324   X(C);
325   X(D);
326 #undef X
327
328 }
329
330 static byte *
331 md5_read( void *context )
332 {
333   MD5_CONTEXT *hd = (MD5_CONTEXT *) context;
334   return hd->buf;
335 }
336
337 static byte asn[18] = /* Object ID is 1.2.840.113549.2.5 */
338   { 0x30, 0x20, 0x30, 0x0c, 0x06, 0x08, 0x2a, 0x86,0x48,
339     0x86, 0xf7, 0x0d, 0x02, 0x05, 0x05, 0x00, 0x04, 0x10 };
340
341 static gcry_md_oid_spec_t oid_spec_md5[] =
342   {
343     /* iso.member-body.us.rsadsi.pkcs.pkcs-1.4 (md5WithRSAEncryption) */
344     { "1.2.840.113549.1.1.4" },
345     /* RSADSI digestAlgorithm MD5 */
346     { "1.2.840.113549.2.5" },
347     { NULL },
348   };
349
350 gcry_md_spec_t _gcry_digest_spec_md5 =
351   {
352     "MD5", asn, DIM (asn), oid_spec_md5, 16,
353     md5_init, md5_write, md5_final, md5_read,
354     sizeof (MD5_CONTEXT)
355   };