* global.c (gcry_control): Add GCRYCTL_SET_RANDOM_SEED_FILE and
[libgcrypt.git] / cipher / sha1.c
1 /* sha1.c - SHA1 hash function
2  *      Copyright (C) 1998, 2001, 2002, 2003 Free Software Foundation, Inc.
3  *
4  * This file is part of Libgcrypt.
5  *
6  * Libgcrypt is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as
8  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
9  * the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * Libgcrypt 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 Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License 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
22 /*  Test vectors:
23  *
24  *  "abc"
25  *  A999 3E36 4706 816A BA3E  2571 7850 C26C 9CD0 D89D
26  *
27  *  "abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq"
28  *  8498 3E44 1C3B D26E BAAE  4AA1 F951 29E5 E546 70F1
29  */
30
31
32 #include <config.h>
33 #include <stdio.h>
34 #include <stdlib.h>
35 #include <string.h>
36 #include <assert.h>
37 #include "g10lib.h"
38 #include "memory.h"
39 #include "bithelp.h"
40 #include "cipher.h"
41
42 typedef struct {
43     u32  h0,h1,h2,h3,h4;
44     u32  nblocks;
45     byte buf[64];
46     int  count;
47 } SHA1_CONTEXT;
48
49
50 static void
51 sha1_init (void *context)
52 {
53   SHA1_CONTEXT *hd = (SHA1_CONTEXT *) context;
54   hd->h0 = 0x67452301;
55   hd->h1 = 0xefcdab89;
56   hd->h2 = 0x98badcfe;
57   hd->h3 = 0x10325476;
58   hd->h4 = 0xc3d2e1f0;
59   hd->nblocks = 0;
60   hd->count = 0;
61 }
62
63
64 /****************
65  * Transform the message X which consists of 16 32-bit-words
66  */
67 static void
68 transform( SHA1_CONTEXT *hd, byte *data )
69 {
70     register u32 a,b,c,d,e,tm;
71     u32 x[16];
72
73     /* get values from the chaining vars */
74     a = hd->h0;
75     b = hd->h1;
76     c = hd->h2;
77     d = hd->h3;
78     e = hd->h4;
79
80 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
81     memcpy( x, data, 64 );
82 #else
83     { int i;
84       byte *p2;
85       for(i=0, p2=(byte*)x; i < 16; i++, p2 += 4 ) {
86         p2[3] = *data++;
87         p2[2] = *data++;
88         p2[1] = *data++;
89         p2[0] = *data++;
90       }
91     }
92 #endif
93
94
95 #define K1  0x5A827999L
96 #define K2  0x6ED9EBA1L
97 #define K3  0x8F1BBCDCL
98 #define K4  0xCA62C1D6L
99 #define F1(x,y,z)   ( z ^ ( x & ( y ^ z ) ) )
100 #define F2(x,y,z)   ( x ^ y ^ z )
101 #define F3(x,y,z)   ( ( x & y ) | ( z & ( x | y ) ) )
102 #define F4(x,y,z)   ( x ^ y ^ z )
103
104
105 #define M(i) ( tm =   x[i&0x0f] ^ x[(i-14)&0x0f] \
106                     ^ x[(i-8)&0x0f] ^ x[(i-3)&0x0f] \
107                , (x[i&0x0f] = rol(tm, 1)) )
108
109 #define R(a,b,c,d,e,f,k,m)  do { e += rol( a, 5 )     \
110                                       + f( b, c, d )  \
111                                       + k             \
112                                       + m;            \
113                                  b = rol( b, 30 );    \
114                                } while(0)
115     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[ 0] );
116     R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[ 1] );
117     R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[ 2] );
118     R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[ 3] );
119     R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[ 4] );
120     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[ 5] );
121     R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[ 6] );
122     R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[ 7] );
123     R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[ 8] );
124     R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[ 9] );
125     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[10] );
126     R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[11] );
127     R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[12] );
128     R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[13] );
129     R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[14] );
130     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[15] );
131     R( e, a, b, c, d, F1, K1, M(16) );
132     R( d, e, a, b, c, F1, K1, M(17) );
133     R( c, d, e, a, b, F1, K1, M(18) );
134     R( b, c, d, e, a, F1, K1, M(19) );
135     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(20) );
136     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(21) );
137     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(22) );
138     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(23) );
139     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(24) );
140     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(25) );
141     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(26) );
142     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(27) );
143     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(28) );
144     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(29) );
145     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(30) );
146     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(31) );
147     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(32) );
148     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(33) );
149     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(34) );
150     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(35) );
151     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(36) );
152     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(37) );
153     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(38) );
154     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(39) );
155     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(40) );
156     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(41) );
157     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(42) );
158     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(43) );
159     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(44) );
160     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(45) );
161     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(46) );
162     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(47) );
163     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(48) );
164     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(49) );
165     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(50) );
166     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(51) );
167     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(52) );
168     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(53) );
169     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(54) );
170     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(55) );
171     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(56) );
172     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(57) );
173     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(58) );
174     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(59) );
175     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(60) );
176     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(61) );
177     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(62) );
178     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(63) );
179     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(64) );
180     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(65) );
181     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(66) );
182     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(67) );
183     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(68) );
184     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(69) );
185     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(70) );
186     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(71) );
187     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(72) );
188     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(73) );
189     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(74) );
190     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(75) );
191     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(76) );
192     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(77) );
193     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(78) );
194     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(79) );
195
196     /* update chainig vars */
197     hd->h0 += a;
198     hd->h1 += b;
199     hd->h2 += c;
200     hd->h3 += d;
201     hd->h4 += e;
202 }
203
204
205 /* Update the message digest with the contents
206  * of INBUF with length INLEN.
207  */
208 static void
209 sha1_write( void *context, byte *inbuf, size_t inlen)
210 {
211   SHA1_CONTEXT *hd = (SHA1_CONTEXT *) context;
212     if( hd->count == 64 ) { /* flush the buffer */
213         transform( hd, hd->buf );
214         _gcry_burn_stack (88+4*sizeof(void*));
215         hd->count = 0;
216         hd->nblocks++;
217     }
218     if( !inbuf )
219         return;
220     if( hd->count ) {
221         for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
222             hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
223         sha1_write( hd, NULL, 0 );
224         if( !inlen )
225             return;
226     }
227
228     while( inlen >= 64 ) {
229         transform( hd, inbuf );
230         hd->count = 0;
231         hd->nblocks++;
232         inlen -= 64;
233         inbuf += 64;
234     }
235     _gcry_burn_stack (88+4*sizeof(void*));
236     for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
237         hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
238 }
239
240
241 /* The routine final terminates the computation and
242  * returns the digest.
243  * The handle is prepared for a new cycle, but adding bytes to the
244  * handle will the destroy the returned buffer.
245  * Returns: 20 bytes representing the digest.
246  */
247
248 static void
249 sha1_final(void *context)
250 {
251   SHA1_CONTEXT *hd = (SHA1_CONTEXT *) context;
252     u32 t, msb, lsb;
253     byte *p;
254
255     sha1_write(hd, NULL, 0); /* flush */;
256
257     t = hd->nblocks;
258     /* multiply by 64 to make a byte count */
259     lsb = t << 6;
260     msb = t >> 26;
261     /* add the count */
262     t = lsb;
263     if( (lsb += hd->count) < t )
264         msb++;
265     /* multiply by 8 to make a bit count */
266     t = lsb;
267     lsb <<= 3;
268     msb <<= 3;
269     msb |= t >> 29;
270
271     if( hd->count < 56 ) { /* enough room */
272         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad */
273         while( hd->count < 56 )
274             hd->buf[hd->count++] = 0;  /* pad */
275     }
276     else { /* need one extra block */
277         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad character */
278         while( hd->count < 64 )
279             hd->buf[hd->count++] = 0;
280         sha1_write(hd, NULL, 0);  /* flush */;
281         memset(hd->buf, 0, 56 ); /* fill next block with zeroes */
282     }
283     /* append the 64 bit count */
284     hd->buf[56] = msb >> 24;
285     hd->buf[57] = msb >> 16;
286     hd->buf[58] = msb >>  8;
287     hd->buf[59] = msb      ;
288     hd->buf[60] = lsb >> 24;
289     hd->buf[61] = lsb >> 16;
290     hd->buf[62] = lsb >>  8;
291     hd->buf[63] = lsb      ;
292     transform( hd, hd->buf );
293     _gcry_burn_stack (88+4*sizeof(void*));
294
295     p = hd->buf;
296 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
297 #define X(a) do { *(u32*)p = hd->h##a ; p += 4; } while(0)
298 #else /* little endian */
299 #define X(a) do { *p++ = hd->h##a >> 24; *p++ = hd->h##a >> 16;  \
300                       *p++ = hd->h##a >> 8; *p++ = hd->h##a; } while(0)
301 #endif
302     X(0);
303     X(1);
304     X(2);
305     X(3);
306     X(4);
307 #undef X
308
309 }
310
311 static byte *
312 sha1_read( void *context )
313 {
314   SHA1_CONTEXT *hd = (SHA1_CONTEXT *) context;
315     return hd->buf;
316 }
317
318 static byte asn[15] = /* Object ID is 1.3.14.3.2.26 */
319   { 0x30, 0x21, 0x30, 0x09, 0x06, 0x05, 0x2b, 0x0e, 0x03,
320     0x02, 0x1a, 0x05, 0x00, 0x04, 0x14 };
321
322 static gcry_md_oid_spec_t oid_spec_sha1[] =
323   {
324     /* iso.member-body.us.rsadsi.pkcs.pkcs-1.5 (sha1WithRSAEncryption) */
325     { "1.2.840.113549.1.1.5" },
326     /* iso.member-body.us.x9-57.x9cm.3 (dsaWithSha1)*/
327     { "1.2.840.10040.4.3" },
328     /* from NIST's OIW  (sha1) */
329     { "1.3.14.3.2.26" },
330     /* from NIST OIW (sha-1WithRSAEncryption) */
331     { "1.3.14.3.2.29" },
332     { NULL },
333   };
334
335 gcry_md_spec_t digest_spec_sha1 =
336   {
337     "SHA1", asn, DIM (asn), oid_spec_sha1, 20,
338     sha1_init, sha1_write, sha1_final, sha1_read,
339     sizeof (SHA1_CONTEXT)
340   };