started with trust stuff
[libgcrypt.git] / cipher / rmd160.c
1 /* rmd160.c  -  RIPE-MD160
2  *      Copyright (c) 1997 by Werner Koch (dd9jn)
3  *
4  * This file is part of G10.
5  *
6  * G10 is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  * (at your option) any later version.
10  *
11  * G10 is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * along with this program; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA
19  */
20
21 #include <config.h>
22 #include <stdio.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include <string.h>
25 #include <assert.h>
26 #include "util.h"
27 #include "memory.h"
28 #include "rmd.h"
29
30 /*********************************
31  * RIPEMD-160 is not patented, see (as of 25.10.97)
32  *   http://www.esat.kuleuven.ac.be/~bosselae/ripemd160.html
33  * Note that the code uses Little Endian byteorder, which is good for
34  * 386 etc, but we must add some conversion when used on a big endian box.
35  *
36  *
37  * Pseudo-code for RIPEMD-160
38  *
39  * RIPEMD-160 is an iterative hash function that operates on 32-bit words.
40  * The round function takes as input a 5-word chaining variable and a 16-word
41  * message block and maps this to a new chaining variable. All operations are
42  * defined on 32-bit words. Padding is identical to that of MD4.
43  *
44  *
45  * RIPEMD-160: definitions
46  *
47  *
48  *   nonlinear functions at bit level: exor, mux, -, mux, -
49  *
50  *   f(j, x, y, z) = x XOR y XOR z                (0 <= j <= 15)
51  *   f(j, x, y, z) = (x AND y) OR (NOT(x) AND z)  (16 <= j <= 31)
52  *   f(j, x, y, z) = (x OR NOT(y)) XOR z          (32 <= j <= 47)
53  *   f(j, x, y, z) = (x AND z) OR (y AND NOT(z))  (48 <= j <= 63)
54  *   f(j, x, y, z) = x XOR (y OR NOT(z))          (64 <= j <= 79)
55  *
56  *
57  *   added constants (hexadecimal)
58  *
59  *   K(j) = 0x00000000      (0 <= j <= 15)
60  *   K(j) = 0x5A827999     (16 <= j <= 31)      int(2**30 x sqrt(2))
61  *   K(j) = 0x6ED9EBA1     (32 <= j <= 47)      int(2**30 x sqrt(3))
62  *   K(j) = 0x8F1BBCDC     (48 <= j <= 63)      int(2**30 x sqrt(5))
63  *   K(j) = 0xA953FD4E     (64 <= j <= 79)      int(2**30 x sqrt(7))
64  *   K'(j) = 0x50A28BE6     (0 <= j <= 15)      int(2**30 x cbrt(2))
65  *   K'(j) = 0x5C4DD124    (16 <= j <= 31)      int(2**30 x cbrt(3))
66  *   K'(j) = 0x6D703EF3    (32 <= j <= 47)      int(2**30 x cbrt(5))
67  *   K'(j) = 0x7A6D76E9    (48 <= j <= 63)      int(2**30 x cbrt(7))
68  *   K'(j) = 0x00000000    (64 <= j <= 79)
69  *
70  *
71  *   selection of message word
72  *
73  *   r(j)      = j                    (0 <= j <= 15)
74  *   r(16..31) = 7, 4, 13, 1, 10, 6, 15, 3, 12, 0, 9, 5, 2, 14, 11, 8
75  *   r(32..47) = 3, 10, 14, 4, 9, 15, 8, 1, 2, 7, 0, 6, 13, 11, 5, 12
76  *   r(48..63) = 1, 9, 11, 10, 0, 8, 12, 4, 13, 3, 7, 15, 14, 5, 6, 2
77  *   r(64..79) = 4, 0, 5, 9, 7, 12, 2, 10, 14, 1, 3, 8, 11, 6, 15, 13
78  *   r0(0..15) = 5, 14, 7, 0, 9, 2, 11, 4, 13, 6, 15, 8, 1, 10, 3, 12
79  *   r0(16..31)= 6, 11, 3, 7, 0, 13, 5, 10, 14, 15, 8, 12, 4, 9, 1, 2
80  *   r0(32..47)= 15, 5, 1, 3, 7, 14, 6, 9, 11, 8, 12, 2, 10, 0, 4, 13
81  *   r0(48..63)= 8, 6, 4, 1, 3, 11, 15, 0, 5, 12, 2, 13, 9, 7, 10, 14
82  *   r0(64..79)= 12, 15, 10, 4, 1, 5, 8, 7, 6, 2, 13, 14, 0, 3, 9, 11
83  *
84  *
85  *   amount for rotate left (rol)
86  *
87  *   s(0..15)  = 11, 14, 15, 12, 5, 8, 7, 9, 11, 13, 14, 15, 6, 7, 9, 8
88  *   s(16..31) = 7, 6, 8, 13, 11, 9, 7, 15, 7, 12, 15, 9, 11, 7, 13, 12
89  *   s(32..47) = 11, 13, 6, 7, 14, 9, 13, 15, 14, 8, 13, 6, 5, 12, 7, 5
90  *   s(48..63) = 11, 12, 14, 15, 14, 15, 9, 8, 9, 14, 5, 6, 8, 6, 5, 12
91  *   s(64..79) = 9, 15, 5, 11, 6, 8, 13, 12, 5, 12, 13, 14, 11, 8, 5, 6
92  *   s'(0..15) = 8, 9, 9, 11, 13, 15, 15, 5, 7, 7, 8, 11, 14, 14, 12, 6
93  *   s'(16..31)= 9, 13, 15, 7, 12, 8, 9, 11, 7, 7, 12, 7, 6, 15, 13, 11
94  *   s'(32..47)= 9, 7, 15, 11, 8, 6, 6, 14, 12, 13, 5, 14, 13, 13, 7, 5
95  *   s'(48..63)= 15, 5, 8, 11, 14, 14, 6, 14, 6, 9, 12, 9, 12, 5, 15, 8
96  *   s'(64..79)= 8, 5, 12, 9, 12, 5, 14, 6, 8, 13, 6, 5, 15, 13, 11, 11
97  *
98  *
99  *   initial value (hexadecimal)
100  *
101  *   h0 = 0x67452301; h1 = 0xEFCDAB89; h2 = 0x98BADCFE; h3 = 0x10325476;
102  *                                                      h4 = 0xC3D2E1F0;
103  *
104  *
105  * RIPEMD-160: pseudo-code
106  *
107  *   It is assumed that the message after padding consists of t 16-word blocks
108  *   that will be denoted with X[i][j], with 0 <= i <= t-1 and 0 <= j <= 15.
109  *   The symbol [+] denotes addition modulo 2**32 and rol_s denotes cyclic left
110  *   shift (rotate) over s positions.
111  *
112  *
113  *   for i := 0 to t-1 {
114  *       A := h0; B := h1; C := h2; D = h3; E = h4;
115  *       A' := h0; B' := h1; C' := h2; D' = h3; E' = h4;
116  *       for j := 0 to 79 {
117  *           T := rol_s(j)(A [+] f(j, B, C, D) [+] X[i][r(j)] [+] K(j)) [+] E;
118  *           A := E; E := D; D := rol_10(C); C := B; B := T;
119  *           T := rol_s'(j)(A' [+] f(79-j, B', C', D') [+] X[i][r'(j)]
120                                                        [+] K'(j)) [+] E';
121  *           A' := E'; E' := D'; D' := rol_10(C'); C' := B'; B' := T;
122  *       }
123  *       T := h1 [+] C [+] D'; h1 := h2 [+] D [+] E'; h2 := h3 [+] E [+] A';
124  *       h3 := h4 [+] A [+] B'; h4 := h0 [+] B [+] C'; h0 := T;
125  *   }
126  */
127
128 /* Some examples:
129  * ""                    9c1185a5c5e9fc54612808977ee8f548b2258d31
130  * "a"                   0bdc9d2d256b3ee9daae347be6f4dc835a467ffe
131  * "abc"                 8eb208f7e05d987a9b044a8e98c6b087f15a0bfc
132  * "message digest"      5d0689ef49d2fae572b881b123a85ffa21595f36
133  * "a...z"               f71c27109c692c1b56bbdceb5b9d2865b3708dbc
134  * "abcdbcde...nopq"     12a053384a9c0c88e405a06c27dcf49ada62eb2b
135  * "A...Za...z0...9"     b0e20b6e3116640286ed3a87a5713079b21f5189
136  * 8 times "1234567890"  9b752e45573d4b39f4dbd3323cab82bf63326bfb
137  * 1 million times "a"   52783243c1697bdbe16d37f97f68f08325dc1528
138  */
139
140
141 void
142 rmd160_init( RMD160_CONTEXT *hd )
143 {
144     hd->h0 = 0x67452301;
145     hd->h1 = 0xEFCDAB89;
146     hd->h2 = 0x98BADCFE;
147     hd->h3 = 0x10325476;
148     hd->h4 = 0xC3D2E1F0;
149     hd->nblocks = 0;
150     hd->count = 0;
151 }
152
153
154 /****************
155  * Transform the message X which consists of 16 32-bit-words
156  */
157 static void
158 transform( RMD160_CONTEXT *hd, byte *data )
159 {
160     static int r[80] = {
161         0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15,
162         7, 4, 13, 1, 10, 6, 15, 3, 12, 0, 9, 5, 2, 14, 11, 8,
163         3, 10, 14, 4, 9, 15, 8, 1, 2, 7, 0, 6, 13, 11, 5, 12,
164         1, 9, 11, 10, 0, 8, 12, 4, 13, 3, 7, 15, 14, 5, 6, 2,
165         4, 0, 5, 9, 7, 12, 2, 10, 14, 1, 3, 8, 11, 6, 15, 13 };
166     static int rr[80] = {
167         5, 14, 7, 0, 9, 2, 11, 4, 13, 6, 15, 8, 1, 10, 3, 12,
168         6, 11, 3, 7, 0, 13, 5, 10, 14, 15, 8, 12, 4, 9, 1, 2,
169         15, 5, 1, 3, 7, 14, 6, 9, 11, 8, 12, 2, 10, 0, 4, 13,
170         8, 6, 4, 1, 3, 11, 15, 0, 5, 12, 2, 13, 9, 7, 10, 14,
171         12, 15, 10, 4, 1, 5, 8, 7, 6, 2, 13, 14, 0, 3, 9, 11 };
172     static int s[80] = {
173         11, 14, 15, 12, 5, 8, 7, 9, 11, 13, 14, 15, 6, 7, 9, 8,
174         7, 6, 8, 13, 11, 9, 7, 15, 7, 12, 15, 9, 11, 7, 13, 12,
175         11, 13, 6, 7, 14, 9, 13, 15, 14, 8, 13, 6, 5, 12, 7, 5,
176         11, 12, 14, 15, 14, 15, 9, 8, 9, 14, 5, 6, 8, 6, 5, 12,
177         9, 15, 5, 11, 6, 8, 13, 12, 5, 12, 13, 14, 11, 8, 5, 6  };
178     static int ss[80] = {
179         8, 9, 9, 11, 13, 15, 15, 5, 7, 7, 8, 11, 14, 14, 12, 6,
180         9, 13, 15, 7, 12, 8, 9, 11, 7, 7, 12, 7, 6, 15, 13, 11,
181         9, 7, 15, 11, 8, 6, 6, 14, 12, 13, 5, 14, 13, 13, 7, 5,
182         15, 5, 8, 11, 14, 14, 6, 14, 6, 9, 12, 9, 12, 5, 15, 8,
183         8, 5, 12, 9, 12, 5, 14, 6, 8, 13, 6, 5, 15, 13, 11, 11  };
184     u32 a,b,c,d,e,aa,bb,cc,dd,ee,t;
185     int rbits, j;
186   #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
187     u32 x[16];
188   #else
189     u32 *x;
190   #endif
191
192 #define K(a)   ( (a) < 16 ? 0x00000000 :              \
193                  (a) < 32 ? 0x5A827999 :              \
194                  (a) < 48 ? 0x6ED9EBA1 :              \
195                  (a) < 64 ? 0x8F1BBCDC : 0xA953FD4E )
196 #define KK(a)  ( (a) < 16 ? 0x50A28BE6 :              \
197                  (a) < 32 ? 0x5C4DD124 :              \
198                  (a) < 48 ? 0x6D703EF3 :              \
199                  (a) < 64 ? 0x7A6D76E9 : 0x00000000 )
200
201 #define F0(x,y,z)   ( (x) ^ (y) ^ (z) )
202 #define F1(x,y,z)   ( ((x) & (y)) | (~(x) & (z)) )
203 #define F2(x,y,z)   ( ((x) | ~(y)) ^ (z) )
204 #define F3(x,y,z)   ( ((x) & (z)) | ((y) & ~(z)) )
205 #define F4(x,y,z)   ( (x) ^ ((y) | ~(z)) )
206 #define F(a,x,y,z)  ( (a) < 16 ? F0((x),(y),(z)) : \
207                       (a) < 32 ? F1((x),(y),(z)) : \
208                       (a) < 48 ? F2((x),(y),(z)) : \
209                       (a) < 64 ? F3((x),(y),(z)) : \
210                                  F4((x),(y),(z)) )
211
212 #define rol(n,x) ( ((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))) )
213
214
215   #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
216     { int i;
217       byte *p2, *p1;
218       for(i=0, p1=data, p2=(byte*)x; i < 16; i++, p2 += 4 ) {
219         p2[3] = *p1++;
220         p2[2] = *p1++;
221         p2[1] = *p1++;
222         p2[0] = *p1++;
223       }
224     }
225   #else
226     x = (u32*)data;
227   #endif
228
229     a = aa = hd->h0;
230     b = bb = hd->h1;
231     c = cc = hd->h2;
232     d = dd = hd->h3;
233     e = ee = hd->h4;
234
235     for(j=0; j < 80; j++ ) {
236         t = a + F( j, b, c, d ) + x[ r[j] ] + K(j);
237         rbits = s[j];
238         a = rol(rbits, t) + e;
239         c = rol(10,c);
240         t = a; a = e; e = d; d = c; c = b; b = t;
241
242         t = aa + F(79-j, bb, cc, dd ) + x[ rr[j] ] + KK(j);
243         rbits = ss[j];
244         aa = rol(rbits, t) + ee;
245         cc = rol(10,cc);
246         t = aa; aa = ee; ee = dd; dd = cc; cc = bb; bb = t;
247     }
248
249     t      = hd->h1 + c + dd;
250     hd->h1 = hd->h2 + d + ee;
251     hd->h2 = hd->h3 + e + aa;
252     hd->h3 = hd->h4 + a + bb;
253     hd->h4 = hd->h0 + b + cc;
254     hd->h0 = t;
255 }
256
257
258
259 /* Update the message digest with the contents
260  * of INBUF with length INLEN.
261  */
262 void
263 rmd160_write( RMD160_CONTEXT *hd, byte *inbuf, size_t inlen)
264 {
265     if( hd->count == 64 ) { /* flush the buffer */
266         transform( hd, hd->buf );
267         hd->count = 0;
268         hd->nblocks++;
269     }
270     if( !inbuf )
271         return;
272     if( hd->count ) {
273         for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
274             hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
275         rmd160_write( hd, NULL, 0 );
276         if( !inlen )
277             return;
278     }
279
280     while( inlen >= 64 ) {
281         transform( hd, inbuf );
282         hd->count = 0;
283         hd->nblocks++;
284         inlen -= 64;
285         inbuf += 64;
286     }
287     for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
288         hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
289 }
290
291
292 /* The routine terminates the computation
293  */
294
295 void
296 rmd160_final( RMD160_CONTEXT *hd )
297 {
298     u32 t, msb, lsb;
299     byte *p;
300
301     rmd160_write(hd, NULL, 0); /* flush */;
302
303     msb = 0;
304     t = hd->nblocks;
305     if( (lsb = t << 6) < t ) /* multiply by 64 to make a byte count */
306         msb++;
307     msb += t >> 26;
308     t = lsb;
309     if( (lsb = t + hd->count) < t ) /* add the count */
310         msb++;
311     t = lsb;
312     if( (lsb = t << 3) < t ) /* multiply by 8 to make a bit count */
313         msb++;
314     msb += t >> 29;
315
316     if( hd->count < 56 ) { /* enough room */
317         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad */
318         while( hd->count < 56 )
319             hd->buf[hd->count++] = 0;  /* pad */
320     }
321     else { /* need one extra block */
322         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad character */
323         while( hd->count < 64 )
324             hd->buf[hd->count++] = 0;
325         rmd160_write(hd, NULL, 0);  /* flush */;
326         memset(hd->buf, 0, 56 ); /* fill next block with zeroes */
327     }
328     /* append the 64 bit count */
329     hd->buf[56] = lsb      ;
330     hd->buf[57] = lsb >>  8;
331     hd->buf[58] = lsb >> 16;
332     hd->buf[59] = lsb >> 24;
333     hd->buf[60] = msb      ;
334     hd->buf[61] = msb >>  8;
335     hd->buf[62] = msb >> 16;
336     hd->buf[63] = msb >> 24;
337     transform( hd, hd->buf );
338
339     p = hd->buf;
340   #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
341     #define X(a) do { *p++ = hd->h##a      ; *p++ = hd->h##a >> 8;      \
342                       *p++ = hd->h##a >> 16; *p++ = hd->h##a >> 24; } while(0)
343   #else /* little endian */
344     #define X(a) do { *(u32*)p = hd->h##a ; p += 4; } while(0)
345   #endif
346     X(0);
347     X(1);
348     X(2);
349     X(3);
350     X(4);
351   #undef X
352 }
353
354