* keylist.c (show_policy_url, show_keyserver_url, show_notation)
[gnupg.git] / cipher / sha512.c
1 /* sha512.c - SHA384 and SHA512 hash functions
2  *      Copyright (C) 2003 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 from FIPS-180-2:
25  *
26  *  "abc"
27  * 384:
28  *  CB00753F 45A35E8B B5A03D69 9AC65007 272C32AB 0EDED163
29  *  1A8B605A 43FF5BED 8086072B A1E7CC23 58BAECA1 34C825A7
30  * 512:
31  *  DDAF35A1 93617ABA CC417349 AE204131 12E6FA4E 89A97EA2 0A9EEEE6 4B55D39A
32  *  2192992A 274FC1A8 36BA3C23 A3FEEBBD 454D4423 643CE80E 2A9AC94F A54CA49F
33  *
34  *  "abcdefghbcdefghicdefghijdefghijkefghijklfghijklmghijklmnhijklmnoijklmnopjklmnopqklmnopqrlmnopqrsmnopqrstnopqrstu"
35  * 384:
36  *  09330C33 F71147E8 3D192FC7 82CD1B47 53111B17 3B3B05D2
37  *  2FA08086 E3B0F712 FCC7C71A 557E2DB9 66C3E9FA 91746039
38  * 512:
39  *  8E959B75 DAE313DA 8CF4F728 14FC143F 8F7779C6 EB9F7FA1 7299AEAD B6889018
40  *  501D289E 4900F7E4 331B99DE C4B5433A C7D329EE B6DD2654 5E96E55B 874BE909
41  *
42  *  "a" x 1000000
43  * 384:
44  *  9D0E1809 716474CB 086E834E 310A4A1C ED149E9C 00F24852
45  *  7972CEC5 704C2A5B 07B8B3DC 38ECC4EB AE97DDD8 7F3D8985
46  * 512:
47  *  E718483D 0CE76964 4E2E42C7 BC15B463 8E1F98B1 3B204428 5632A803 AFA973EB
48  *  DE0FF244 877EA60A 4CB0432C E577C31B EB009C5C 2C49AA2E 4EADB217 AD8CC09B
49  */
50
51
52 #include <config.h>
53 #include <string.h>
54 #include "util.h"
55 #include "algorithms.h"
56
57
58 typedef struct {
59     u64  h0,h1,h2,h3,h4,h5,h6,h7;
60     u64  nblocks;
61     byte buf[128];
62     int  count;
63 } SHA512_CONTEXT;
64
65 static void
66 burn_stack (int bytes)
67 {
68   char buf[128];
69
70   wipememory(buf,sizeof buf);
71   bytes -= sizeof buf;
72   if (bytes > 0)
73     burn_stack (bytes);
74 }
75
76
77 void
78 sha512_init( SHA512_CONTEXT *hd )
79 {
80   hd->h0 = U64_C(0x6a09e667f3bcc908);
81   hd->h1 = U64_C(0xbb67ae8584caa73b);
82   hd->h2 = U64_C(0x3c6ef372fe94f82b);
83   hd->h3 = U64_C(0xa54ff53a5f1d36f1);
84   hd->h4 = U64_C(0x510e527fade682d1);
85   hd->h5 = U64_C(0x9b05688c2b3e6c1f);
86   hd->h6 = U64_C(0x1f83d9abfb41bd6b);
87   hd->h7 = U64_C(0x5be0cd19137e2179);
88
89   hd->nblocks = 0;
90   hd->count = 0;
91 }
92
93 void
94 sha384_init( SHA512_CONTEXT *hd )
95 {
96   hd->h0 = U64_C(0xcbbb9d5dc1059ed8);
97   hd->h1 = U64_C(0x629a292a367cd507);
98   hd->h2 = U64_C(0x9159015a3070dd17);
99   hd->h3 = U64_C(0x152fecd8f70e5939);
100   hd->h4 = U64_C(0x67332667ffc00b31);
101   hd->h5 = U64_C(0x8eb44a8768581511);
102   hd->h6 = U64_C(0xdb0c2e0d64f98fa7);
103   hd->h7 = U64_C(0x47b5481dbefa4fa4);
104
105   hd->nblocks = 0;
106   hd->count = 0;
107 }
108
109
110 /****************
111  * Transform the message W which consists of 16 64-bit-words
112  */
113 static void
114 transform( SHA512_CONTEXT *hd, byte *data )
115 {
116   u64 a,b,c,d,e,f,g,h;
117   u64 w[80];
118   int t;
119   static const u64 k[]=
120     {
121       U64_C(0x428a2f98d728ae22), U64_C(0x7137449123ef65cd),
122       U64_C(0xb5c0fbcfec4d3b2f), U64_C(0xe9b5dba58189dbbc),
123       U64_C(0x3956c25bf348b538), U64_C(0x59f111f1b605d019),
124       U64_C(0x923f82a4af194f9b), U64_C(0xab1c5ed5da6d8118),
125       U64_C(0xd807aa98a3030242), U64_C(0x12835b0145706fbe),
126       U64_C(0x243185be4ee4b28c), U64_C(0x550c7dc3d5ffb4e2),
127       U64_C(0x72be5d74f27b896f), U64_C(0x80deb1fe3b1696b1),
128       U64_C(0x9bdc06a725c71235), U64_C(0xc19bf174cf692694),
129       U64_C(0xe49b69c19ef14ad2), U64_C(0xefbe4786384f25e3),
130       U64_C(0x0fc19dc68b8cd5b5), U64_C(0x240ca1cc77ac9c65),
131       U64_C(0x2de92c6f592b0275), U64_C(0x4a7484aa6ea6e483),
132       U64_C(0x5cb0a9dcbd41fbd4), U64_C(0x76f988da831153b5),
133       U64_C(0x983e5152ee66dfab), U64_C(0xa831c66d2db43210),
134       U64_C(0xb00327c898fb213f), U64_C(0xbf597fc7beef0ee4),
135       U64_C(0xc6e00bf33da88fc2), U64_C(0xd5a79147930aa725),
136       U64_C(0x06ca6351e003826f), U64_C(0x142929670a0e6e70),
137       U64_C(0x27b70a8546d22ffc), U64_C(0x2e1b21385c26c926),
138       U64_C(0x4d2c6dfc5ac42aed), U64_C(0x53380d139d95b3df),
139       U64_C(0x650a73548baf63de), U64_C(0x766a0abb3c77b2a8),
140       U64_C(0x81c2c92e47edaee6), U64_C(0x92722c851482353b),
141       U64_C(0xa2bfe8a14cf10364), U64_C(0xa81a664bbc423001),
142       U64_C(0xc24b8b70d0f89791), U64_C(0xc76c51a30654be30),
143       U64_C(0xd192e819d6ef5218), U64_C(0xd69906245565a910),
144       U64_C(0xf40e35855771202a), U64_C(0x106aa07032bbd1b8),
145       U64_C(0x19a4c116b8d2d0c8), U64_C(0x1e376c085141ab53),
146       U64_C(0x2748774cdf8eeb99), U64_C(0x34b0bcb5e19b48a8),
147       U64_C(0x391c0cb3c5c95a63), U64_C(0x4ed8aa4ae3418acb),
148       U64_C(0x5b9cca4f7763e373), U64_C(0x682e6ff3d6b2b8a3),
149       U64_C(0x748f82ee5defb2fc), U64_C(0x78a5636f43172f60),
150       U64_C(0x84c87814a1f0ab72), U64_C(0x8cc702081a6439ec),
151       U64_C(0x90befffa23631e28), U64_C(0xa4506cebde82bde9),
152       U64_C(0xbef9a3f7b2c67915), U64_C(0xc67178f2e372532b),
153       U64_C(0xca273eceea26619c), U64_C(0xd186b8c721c0c207),
154       U64_C(0xeada7dd6cde0eb1e), U64_C(0xf57d4f7fee6ed178),
155       U64_C(0x06f067aa72176fba), U64_C(0x0a637dc5a2c898a6),
156       U64_C(0x113f9804bef90dae), U64_C(0x1b710b35131c471b),
157       U64_C(0x28db77f523047d84), U64_C(0x32caab7b40c72493),
158       U64_C(0x3c9ebe0a15c9bebc), U64_C(0x431d67c49c100d4c),
159       U64_C(0x4cc5d4becb3e42b6), U64_C(0x597f299cfc657e2a),
160       U64_C(0x5fcb6fab3ad6faec), U64_C(0x6c44198c4a475817)
161     };
162
163   /* get values from the chaining vars */
164   a = hd->h0;
165   b = hd->h1;
166   c = hd->h2;
167   d = hd->h3;
168   e = hd->h4;
169   f = hd->h5;
170   g = hd->h6;
171   h = hd->h7;
172
173 #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
174   memcpy( w, data, 128 );
175 #else
176   {
177     int i;
178     byte *p2;
179
180     for(i=0, p2=(byte*)w; i < 16; i++, p2 += 8 )
181       {
182         p2[7] = *data++;
183         p2[6] = *data++;
184         p2[5] = *data++;
185         p2[4] = *data++;
186         p2[3] = *data++;
187         p2[2] = *data++;
188         p2[1] = *data++;
189         p2[0] = *data++;
190       }
191   }
192 #endif
193
194 #define ROTR(x,n) (((x)>>(n)) | ((x)<<(64-(n))))
195 #define Ch(x,y,z) (((x) & (y)) ^ ((~(x)) & (z)))
196 #define Maj(x,y,z) (((x) & (y)) ^ ((x) & (z)) ^ ((y) & (z)))
197 #define Sum0(x) (ROTR((x),28) ^ ROTR((x),34) ^ ROTR((x),39))
198 #define Sum1(x) (ROTR((x),14) ^ ROTR((x),18) ^ ROTR((x),41))
199 #define S0(x) (ROTR((x),1) ^ ROTR((x),8) ^ ((x)>>7))
200 #define S1(x) (ROTR((x),19) ^ ROTR((x),61) ^ ((x)>>6))
201
202   for(t=16;t<80;t++)
203     w[t] = S1(w[t-2]) + w[t-7] + S0(w[t-15]) + w[t-16];
204
205   for(t=0;t<80;t++)
206     {
207       u64 t1,t2;
208
209       t1=h+Sum1(e)+Ch(e,f,g)+k[t]+w[t];
210       t2=Sum0(a)+Maj(a,b,c);
211       h=g;
212       g=f;
213       f=e;
214       e=d+t1;
215       d=c;
216       c=b;
217       b=a;
218       a=t1+t2;
219
220       /* printf("t=%d a=%016llX b=%016llX c=%016llX d=%016llX e=%016llX f=%016llX g=%016llX h=%016llX\n",t,a,b,c,d,e,f,g,h); */
221     }
222
223   /* update chaining vars */
224   hd->h0 += a;
225   hd->h1 += b;
226   hd->h2 += c;
227   hd->h3 += d;
228   hd->h4 += e;
229   hd->h5 += f;
230   hd->h6 += g;
231   hd->h7 += h;
232 }
233
234
235 /* Update the message digest with the contents
236  * of INBUF with length INLEN.
237  */
238 static void
239 sha512_write( SHA512_CONTEXT *hd, byte *inbuf, size_t inlen)
240 {
241     if( hd->count == 128 ) { /* flush the buffer */
242         transform( hd, hd->buf );
243         burn_stack (768);
244         hd->count = 0;
245         hd->nblocks++;
246     }
247     if( !inbuf )
248         return;
249     if( hd->count ) {
250         for( ; inlen && hd->count < 128; inlen-- )
251             hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
252         sha512_write( hd, NULL, 0 );
253         if( !inlen )
254             return;
255     }
256
257     while( inlen >= 128 ) {
258         transform( hd, inbuf );
259         hd->count = 0;
260         hd->nblocks++;
261         inlen -= 128;
262         inbuf += 128;
263     }
264     burn_stack (768);
265     for( ; inlen && hd->count < 128; inlen-- )
266         hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
267 }
268
269
270 /* The routine final terminates the computation and
271  * returns the digest.
272  * The handle is prepared for a new cycle, but adding bytes to the
273  * handle will the destroy the returned buffer.
274  * Returns: 64 bytes representing the digest.  When used for sha384,
275  * we take the leftmost 48 of those bytes.
276  */
277
278 static void
279 sha512_final(SHA512_CONTEXT *hd)
280 {
281     u64 t, msb, lsb;
282     byte *p;
283
284     sha512_write(hd, NULL, 0); /* flush */;
285
286     t = hd->nblocks;
287     /* multiply by 128 to make a byte count */
288     lsb = t << 7;
289     msb = t >> 57;
290     /* add the count */
291     t = lsb;
292     if( (lsb += hd->count) < t )
293         msb++;
294     /* multiply by 8 to make a bit count */
295     t = lsb;
296     lsb <<= 3;
297     msb <<= 3;
298     msb |= t >> 61;
299
300     if( hd->count < 112 ) { /* enough room */
301         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad */
302         while( hd->count < 112 )
303             hd->buf[hd->count++] = 0;  /* pad */
304     }
305     else { /* need one extra block */
306         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad character */
307         while( hd->count < 128 )
308             hd->buf[hd->count++] = 0;
309         sha512_write(hd, NULL, 0);  /* flush */;
310         memset(hd->buf, 0, 112 ); /* fill next block with zeroes */
311     }
312     /* append the 128 bit count */
313     hd->buf[112] = msb >> 56;
314     hd->buf[113] = msb >> 48;
315     hd->buf[114] = msb >> 40;
316     hd->buf[115] = msb >> 32;
317     hd->buf[116] = msb >> 24;
318     hd->buf[117] = msb >> 16;
319     hd->buf[118] = msb >>  8;
320     hd->buf[119] = msb     ;
321
322     hd->buf[120] = lsb >> 56;
323     hd->buf[121] = lsb >> 48;
324     hd->buf[122] = lsb >> 40;
325     hd->buf[123] = lsb >> 32;
326     hd->buf[124] = lsb >> 24;
327     hd->buf[125] = lsb >> 16;
328     hd->buf[126] = lsb >>  8;
329     hd->buf[127] = lsb     ;
330     transform( hd, hd->buf );
331     burn_stack (768);
332
333     p = hd->buf;
334 #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
335 #define X(a) do { *(u64*)p = hd->h##a ; p += 8; } while(0)
336 #else /* little endian */
337 #define X(a) do { *p++ = hd->h##a >> 56; *p++ = hd->h##a >> 48;  \
338                       *p++ = hd->h##a >> 40; *p++ = hd->h##a >> 32;      \
339                       *p++ = hd->h##a >> 24; *p++ = hd->h##a >> 16;      \
340                       *p++ = hd->h##a >> 8; *p++ = hd->h##a; } while(0)
341 #endif
342     X(0);
343     X(1);
344     X(2);
345     X(3);
346     X(4);
347     X(5);
348     /* Note that these last two chunks are included even for SHA384.
349        We just ignore them. */
350     X(6);
351     X(7);
352 #undef X
353 }
354
355 static byte *
356 sha512_read( SHA512_CONTEXT *hd )
357 {
358   return hd->buf;
359 }
360
361 /****************
362  * Return some information about the algorithm.  We need algo here to
363  * distinguish different flavors of the algorithm.
364  * Returns: A pointer to string describing the algorithm or NULL if
365  *          the ALGO is invalid.
366  */
367 const char *
368 sha512_get_info( int algo, size_t *contextsize,
369                  byte **r_asnoid, int *r_asnlen, int *r_mdlen,
370                  void (**r_init)( void *c ),
371                  void (**r_write)( void *c, byte *buf, size_t nbytes ),
372                  void (**r_final)( void *c ),
373                  byte *(**r_read)( void *c )
374                  )
375 {
376   static byte asn[] = /* Object ID is 2.16.840.1.101.3.4.2.3 */
377     { 
378       0x30, 0x51, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09, 0x60, 0x86,
379       0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x03, 0x05,
380       0x00, 0x04, 0x40
381     };
382
383     if( algo != 10 )
384         return NULL;
385
386     *contextsize = sizeof(SHA512_CONTEXT);
387     *r_asnoid = asn;
388     *r_asnlen = DIM(asn);
389     *r_mdlen = 64;
390     *(void  (**)(SHA512_CONTEXT *))r_init                 = sha512_init;
391     *(void  (**)(SHA512_CONTEXT *, byte*, size_t))r_write = sha512_write;
392     *(void  (**)(SHA512_CONTEXT *))r_final                = sha512_final;
393     *(byte *(**)(SHA512_CONTEXT *))r_read                 = sha512_read;
394
395     return "SHA512";
396 }
397
398 /* SHA384 is really a truncated SHA512 with a different
399    initialization */
400 const char *
401 sha384_get_info( int algo, size_t *contextsize,
402                  byte **r_asnoid, int *r_asnlen, int *r_mdlen,
403                  void (**r_init)( void *c ),
404                  void (**r_write)( void *c, byte *buf, size_t nbytes ),
405                  void (**r_final)( void *c ),
406                  byte *(**r_read)( void *c )
407                  )
408 {
409   static byte asn[] = /* Object ID is 2.16.840.1.101.3.4.2.2 */
410     {
411       0x30, 0x41, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09, 0x60, 0x86,
412       0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x02, 0x05,
413       0x00, 0x04, 0x30
414     };
415
416     if( algo != 9 )
417         return NULL;
418
419     *contextsize = sizeof(SHA512_CONTEXT);
420     *r_asnoid = asn;
421     *r_asnlen = DIM(asn);
422     *r_mdlen = 48;
423     *(void  (**)(SHA512_CONTEXT *))r_init                 = sha384_init;
424     *(void  (**)(SHA512_CONTEXT *, byte*, size_t))r_write = sha512_write;
425     *(void  (**)(SHA512_CONTEXT *))r_final                = sha512_final;
426     *(byte *(**)(SHA512_CONTEXT *))r_read                 = sha512_read;
427
428     return "SHA384";
429 }