2003-06-18 Moritz Schulte <moritz@g10code.com>
[libgcrypt.git] / cipher / md5.c
1 /* md5.c - MD5 Message-Digest Algorithm
2  * Copyright (C) 1995,1996,1998,1999,2001,2002,2003 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  * According to the definition of MD5 in RFC 1321 from April 1992.
21  * NOTE: This is *not* the same file as the one from glibc.
22  * Written by Ulrich Drepper <drepper@gnu.ai.mit.edu>, 1995. 
23  * heavily modified for GnuPG by Werner Koch <wk@gnupg.org> 
24  */
25
26 /* Test values:
27  * ""                  D4 1D 8C D9 8F 00 B2 04  E9 80 09 98 EC F8 42 7E
28  * "a"                 0C C1 75 B9 C0 F1 B6 A8  31 C3 99 E2 69 77 26 61
29  * "abc                90 01 50 98 3C D2 4F B0  D6 96 3F 7D 28 E1 7F 72
30  * "message digest"    F9 6B 69 7D 7C B7 93 8D  52 5A 2F 31 AA F1 61 D0
31  */
32
33 #include <config.h>
34 #include <stdio.h>
35 #include <stdlib.h>
36 #include <string.h>
37 #include <assert.h>
38 #include "g10lib.h"
39 #include "memory.h"
40 #include "cipher.h"
41
42 #include "bithelp.h"
43
44
45 typedef struct {
46     u32 A,B,C,D;          /* chaining variables */
47     u32  nblocks;
48     byte buf[64];
49     int  count;
50 } MD5_CONTEXT;
51
52
53 static void
54 md5_init( void *context )
55 {
56   MD5_CONTEXT *ctx = (MD5_CONTEXT *) context;
57
58     ctx->A = 0x67452301;
59     ctx->B = 0xefcdab89;
60     ctx->C = 0x98badcfe;
61     ctx->D = 0x10325476;
62
63     ctx->nblocks = 0;
64     ctx->count = 0;
65 }
66
67
68 /* These are the four functions used in the four steps of the MD5 algorithm
69    and defined in the RFC 1321.  The first function is a little bit optimized
70    (as found in Colin Plumbs public domain implementation).  */
71 /* #define FF(b, c, d) ((b & c) | (~b & d)) */
72 #define FF(b, c, d) (d ^ (b & (c ^ d)))
73 #define FG(b, c, d) FF (d, b, c)
74 #define FH(b, c, d) (b ^ c ^ d)
75 #define FI(b, c, d) (c ^ (b | ~d))
76
77
78 /****************
79  * transform n*64 bytes
80  */
81 static void
82 /*transform( MD5_CONTEXT *ctx, const void *buffer, size_t len )*/
83 transform( MD5_CONTEXT *ctx, byte *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     { int i;
94       byte *p2, *p1;
95       for(i=0, p1=data, p2=(byte*)correct_words; i < 16; i++, p2 += 4 ) {
96         p2[3] = *p1++;
97         p2[2] = *p1++;
98         p2[1] = *p1++;
99         p2[0] = *p1++;
100       }
101     }
102 #else
103     memcpy( correct_words, data, 64 );
104 #endif
105
106
107 #define OP(a, b, c, d, s, T)                                        \
108   do                                                                \
109     {                                                               \
110       a += FF (b, c, d) + (*cwp++) + T;             \
111       a = rol(a, s);                                                \
112       a += b;                                                       \
113     }                                                               \
114   while (0)
115
116     /* Before we start, one word about the strange constants.
117        They are defined in RFC 1321 as
118
119        T[i] = (int) (4294967296.0 * fabs (sin (i))), i=1..64
120      */
121
122     /* Round 1.  */
123     OP (A, B, C, D,  7, 0xd76aa478);
124     OP (D, A, B, C, 12, 0xe8c7b756);
125     OP (C, D, A, B, 17, 0x242070db);
126     OP (B, C, D, A, 22, 0xc1bdceee);
127     OP (A, B, C, D,  7, 0xf57c0faf);
128     OP (D, A, B, C, 12, 0x4787c62a);
129     OP (C, D, A, B, 17, 0xa8304613);
130     OP (B, C, D, A, 22, 0xfd469501);
131     OP (A, B, C, D,  7, 0x698098d8);
132     OP (D, A, B, C, 12, 0x8b44f7af);
133     OP (C, D, A, B, 17, 0xffff5bb1);
134     OP (B, C, D, A, 22, 0x895cd7be);
135     OP (A, B, C, D,  7, 0x6b901122);
136     OP (D, A, B, C, 12, 0xfd987193);
137     OP (C, D, A, B, 17, 0xa679438e);
138     OP (B, C, D, A, 22, 0x49b40821);
139
140 #undef OP
141 #define OP(f, a, b, c, d, k, s, T)  \
142     do                                                                \
143       {                                                               \
144         a += f (b, c, d) + correct_words[k] + T;                      \
145         a = rol(a, s);                                                \
146         a += b;                                                       \
147       }                                                               \
148     while (0)
149
150     /* Round 2.  */
151     OP (FG, A, B, C, D,  1,  5, 0xf61e2562);
152     OP (FG, D, A, B, C,  6,  9, 0xc040b340);
153     OP (FG, C, D, A, B, 11, 14, 0x265e5a51);
154     OP (FG, B, C, D, A,  0, 20, 0xe9b6c7aa);
155     OP (FG, A, B, C, D,  5,  5, 0xd62f105d);
156     OP (FG, D, A, B, C, 10,  9, 0x02441453);
157     OP (FG, C, D, A, B, 15, 14, 0xd8a1e681);
158     OP (FG, B, C, D, A,  4, 20, 0xe7d3fbc8);
159     OP (FG, A, B, C, D,  9,  5, 0x21e1cde6);
160     OP (FG, D, A, B, C, 14,  9, 0xc33707d6);
161     OP (FG, C, D, A, B,  3, 14, 0xf4d50d87);
162     OP (FG, B, C, D, A,  8, 20, 0x455a14ed);
163     OP (FG, A, B, C, D, 13,  5, 0xa9e3e905);
164     OP (FG, D, A, B, C,  2,  9, 0xfcefa3f8);
165     OP (FG, C, D, A, B,  7, 14, 0x676f02d9);
166     OP (FG, B, C, D, A, 12, 20, 0x8d2a4c8a);
167
168     /* Round 3.  */
169     OP (FH, A, B, C, D,  5,  4, 0xfffa3942);
170     OP (FH, D, A, B, C,  8, 11, 0x8771f681);
171     OP (FH, C, D, A, B, 11, 16, 0x6d9d6122);
172     OP (FH, B, C, D, A, 14, 23, 0xfde5380c);
173     OP (FH, A, B, C, D,  1,  4, 0xa4beea44);
174     OP (FH, D, A, B, C,  4, 11, 0x4bdecfa9);
175     OP (FH, C, D, A, B,  7, 16, 0xf6bb4b60);
176     OP (FH, B, C, D, A, 10, 23, 0xbebfbc70);
177     OP (FH, A, B, C, D, 13,  4, 0x289b7ec6);
178     OP (FH, D, A, B, C,  0, 11, 0xeaa127fa);
179     OP (FH, C, D, A, B,  3, 16, 0xd4ef3085);
180     OP (FH, B, C, D, A,  6, 23, 0x04881d05);
181     OP (FH, A, B, C, D,  9,  4, 0xd9d4d039);
182     OP (FH, D, A, B, C, 12, 11, 0xe6db99e5);
183     OP (FH, C, D, A, B, 15, 16, 0x1fa27cf8);
184     OP (FH, B, C, D, A,  2, 23, 0xc4ac5665);
185
186     /* Round 4.  */
187     OP (FI, A, B, C, D,  0,  6, 0xf4292244);
188     OP (FI, D, A, B, C,  7, 10, 0x432aff97);
189     OP (FI, C, D, A, B, 14, 15, 0xab9423a7);
190     OP (FI, B, C, D, A,  5, 21, 0xfc93a039);
191     OP (FI, A, B, C, D, 12,  6, 0x655b59c3);
192     OP (FI, D, A, B, C,  3, 10, 0x8f0ccc92);
193     OP (FI, C, D, A, B, 10, 15, 0xffeff47d);
194     OP (FI, B, C, D, A,  1, 21, 0x85845dd1);
195     OP (FI, A, B, C, D,  8,  6, 0x6fa87e4f);
196     OP (FI, D, A, B, C, 15, 10, 0xfe2ce6e0);
197     OP (FI, C, D, A, B,  6, 15, 0xa3014314);
198     OP (FI, B, C, D, A, 13, 21, 0x4e0811a1);
199     OP (FI, A, B, C, D,  4,  6, 0xf7537e82);
200     OP (FI, D, A, B, C, 11, 10, 0xbd3af235);
201     OP (FI, C, D, A, B,  2, 15, 0x2ad7d2bb);
202     OP (FI, B, C, D, A,  9, 21, 0xeb86d391);
203
204     /* Put checksum in context given as argument.  */
205     ctx->A += A;
206     ctx->B += B;
207     ctx->C += C;
208     ctx->D += D;
209 }
210
211
212
213 /* The routine updates the message-digest context to
214  * account for the presence of each of the characters inBuf[0..inLen-1]
215  * in the message whose digest is being computed.
216  */
217 static void
218 md5_write( void *context, byte *inbuf, size_t inlen)
219 {
220   MD5_CONTEXT *hd = (MD5_CONTEXT *) context;
221     if( hd->count == 64 ) { /* flush the buffer */
222         transform( hd, hd->buf );
223         _gcry_burn_stack (80+6*sizeof(void*));
224         hd->count = 0;
225         hd->nblocks++;
226     }
227     if( !inbuf )
228         return;
229     if( hd->count ) {
230         for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
231             hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
232         md5_write( hd, NULL, 0 );
233         if( !inlen )
234             return;
235     }
236     _gcry_burn_stack (80+6*sizeof(void*));
237
238     while( inlen >= 64 ) {
239         transform( hd, inbuf );
240         hd->count = 0;
241         hd->nblocks++;
242         inlen -= 64;
243         inbuf += 64;
244     }
245     for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
246         hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
247
248 }
249
250
251
252 /* The routine final terminates the message-digest computation and
253  * ends with the desired message digest in mdContext->digest[0...15].
254  * The handle is prepared for a new MD5 cycle.
255  * Returns 16 bytes representing the digest.
256  */
257
258 static void
259 md5_final( void *context)
260 {
261   MD5_CONTEXT *hd = (MD5_CONTEXT *) context;
262     u32 t, msb, lsb;
263     byte *p;
264
265     md5_write(hd, NULL, 0); /* flush */;
266
267     t = hd->nblocks;
268     /* multiply by 64 to make a byte count */
269     lsb = t << 6;
270     msb = t >> 26;
271     /* add the count */
272     t = lsb;
273     if( (lsb += hd->count) < t )
274         msb++;
275     /* multiply by 8 to make a bit count */
276     t = lsb;
277     lsb <<= 3;
278     msb <<= 3;
279     msb |= t >> 29;
280
281     if( hd->count < 56 ) { /* enough room */
282         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad */
283         while( hd->count < 56 )
284             hd->buf[hd->count++] = 0;  /* pad */
285     }
286     else { /* need one extra block */
287         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad character */
288         while( hd->count < 64 )
289             hd->buf[hd->count++] = 0;
290         md5_write(hd, NULL, 0);  /* flush */;
291         memset(hd->buf, 0, 56 ); /* fill next block with zeroes */
292     }
293     /* append the 64 bit count */
294     hd->buf[56] = lsb      ;
295     hd->buf[57] = lsb >>  8;
296     hd->buf[58] = lsb >> 16;
297     hd->buf[59] = lsb >> 24;
298     hd->buf[60] = msb      ;
299     hd->buf[61] = msb >>  8;
300     hd->buf[62] = msb >> 16;
301     hd->buf[63] = msb >> 24;
302     transform( hd, hd->buf );
303     _gcry_burn_stack (80+6*sizeof(void*));
304
305     p = hd->buf;
306 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
307 #define X(a) do { *p++ = hd->a      ; *p++ = hd->a >> 8;      \
308                       *p++ = hd->a >> 16; *p++ = hd->a >> 24; } while(0)
309 #else /* little endian */
310 #define X(a) do { *(u32*)p = (*hd).a ; p += 4; } while(0)
311 #endif
312     X(A);
313     X(B);
314     X(C);
315     X(D);
316 #undef X
317
318 }
319
320 static byte *
321 md5_read( void *context )
322 {
323   MD5_CONTEXT *hd = (MD5_CONTEXT *) context;
324   return hd->buf;
325 }
326
327     static byte asn[18] = /* Object ID is 1.2.840.113549.2.5 */
328                     { 0x30, 0x20, 0x30, 0x0c, 0x06, 0x08, 0x2a, 0x86,0x48,
329                       0x86, 0xf7, 0x0d, 0x02, 0x05, 0x05, 0x00, 0x04, 0x10 };
330
331
332 gcry_digest_spec_t digest_spec_md5 =
333   {
334     "MD5", GCRY_MD_MD5, asn, DIM (asn), 16,
335     md5_init, md5_write, md5_final, md5_read,
336     sizeof (MD5_CONTEXT)
337   };