Separate common md block code
[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 "cipher.h"
41
42 #include "bithelp.h"
43 #include "hash-common.h"
44
45
46 typedef struct {
47     gcry_md_block_ctx_t bctx;
48     u32 A,B,C,D;          /* chaining variables */
49 } MD5_CONTEXT;
50
51 static void
52 transform ( void *ctx, const unsigned char *data );
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->bctx.nblocks = 0;
65   ctx->bctx.count = 0;
66   ctx->bctx.blocksize = 64;
67   ctx->bctx.stack_burn = 80+6*sizeof(void*);
68   ctx->bctx.bwrite = transform;
69 }
70
71
72 /* These are the four functions used in the four steps of the MD5 algorithm
73    and defined in the RFC 1321.  The first function is a little bit optimized
74    (as found in Colin Plumbs public domain implementation).  */
75 /* #define FF(b, c, d) ((b & c) | (~b & d)) */
76 #define FF(b, c, d) (d ^ (b & (c ^ d)))
77 #define FG(b, c, d) FF (d, b, c)
78 #define FH(b, c, d) (b ^ c ^ d)
79 #define FI(b, c, d) (c ^ (b | ~d))
80
81
82 /****************
83  * transform n*64 bytes
84  */
85 static void
86 transform ( void *c, const unsigned char *data )
87 {
88   MD5_CONTEXT *ctx = c;
89   u32 correct_words[16];
90   register u32 A = ctx->A;
91   register u32 B = ctx->B;
92   register u32 C = ctx->C;
93   register u32 D = ctx->D;
94   u32 *cwp = correct_words;
95
96 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
97   {
98     int i;
99     byte *p2;
100     const byte *p1;
101     for(i=0, p1=data, p2=(byte*)correct_words; i < 16; i++, p2 += 4 )
102       {
103         p2[3] = *p1++;
104         p2[2] = *p1++;
105         p2[1] = *p1++;
106         p2[0] = *p1++;
107       }
108   }
109 #else
110   memcpy( correct_words, data, 64 );
111 #endif
112
113
114 #define OP(a, b, c, d, s, T) \
115   do                                       \
116     {                                      \
117       a += FF (b, c, d) + (*cwp++) + T;    \
118       a = rol(a, s);                       \
119       a += b;                              \
120     }                                      \
121   while (0)
122
123   /* Before we start, one word about the strange constants.
124      They are defined in RFC 1321 as
125
126      T[i] = (int) (4294967296.0 * fabs (sin (i))), i=1..64
127   */
128
129   /* Round 1.  */
130   OP (A, B, C, D,  7, 0xd76aa478);
131   OP (D, A, B, C, 12, 0xe8c7b756);
132   OP (C, D, A, B, 17, 0x242070db);
133   OP (B, C, D, A, 22, 0xc1bdceee);
134   OP (A, B, C, D,  7, 0xf57c0faf);
135   OP (D, A, B, C, 12, 0x4787c62a);
136   OP (C, D, A, B, 17, 0xa8304613);
137   OP (B, C, D, A, 22, 0xfd469501);
138   OP (A, B, C, D,  7, 0x698098d8);
139   OP (D, A, B, C, 12, 0x8b44f7af);
140   OP (C, D, A, B, 17, 0xffff5bb1);
141   OP (B, C, D, A, 22, 0x895cd7be);
142   OP (A, B, C, D,  7, 0x6b901122);
143   OP (D, A, B, C, 12, 0xfd987193);
144   OP (C, D, A, B, 17, 0xa679438e);
145   OP (B, C, D, A, 22, 0x49b40821);
146
147 #undef OP
148 #define OP(f, a, b, c, d, k, s, T)  \
149     do                                                                \
150       {                                                               \
151         a += f (b, c, d) + correct_words[k] + T;                      \
152         a = rol(a, s);                                                \
153         a += b;                                                       \
154       }                                                               \
155     while (0)
156
157   /* Round 2.  */
158   OP (FG, A, B, C, D,  1,  5, 0xf61e2562);
159   OP (FG, D, A, B, C,  6,  9, 0xc040b340);
160   OP (FG, C, D, A, B, 11, 14, 0x265e5a51);
161   OP (FG, B, C, D, A,  0, 20, 0xe9b6c7aa);
162   OP (FG, A, B, C, D,  5,  5, 0xd62f105d);
163   OP (FG, D, A, B, C, 10,  9, 0x02441453);
164   OP (FG, C, D, A, B, 15, 14, 0xd8a1e681);
165   OP (FG, B, C, D, A,  4, 20, 0xe7d3fbc8);
166   OP (FG, A, B, C, D,  9,  5, 0x21e1cde6);
167   OP (FG, D, A, B, C, 14,  9, 0xc33707d6);
168   OP (FG, C, D, A, B,  3, 14, 0xf4d50d87);
169   OP (FG, B, C, D, A,  8, 20, 0x455a14ed);
170   OP (FG, A, B, C, D, 13,  5, 0xa9e3e905);
171   OP (FG, D, A, B, C,  2,  9, 0xfcefa3f8);
172   OP (FG, C, D, A, B,  7, 14, 0x676f02d9);
173   OP (FG, B, C, D, A, 12, 20, 0x8d2a4c8a);
174
175   /* Round 3.  */
176   OP (FH, A, B, C, D,  5,  4, 0xfffa3942);
177   OP (FH, D, A, B, C,  8, 11, 0x8771f681);
178   OP (FH, C, D, A, B, 11, 16, 0x6d9d6122);
179   OP (FH, B, C, D, A, 14, 23, 0xfde5380c);
180   OP (FH, A, B, C, D,  1,  4, 0xa4beea44);
181   OP (FH, D, A, B, C,  4, 11, 0x4bdecfa9);
182   OP (FH, C, D, A, B,  7, 16, 0xf6bb4b60);
183   OP (FH, B, C, D, A, 10, 23, 0xbebfbc70);
184   OP (FH, A, B, C, D, 13,  4, 0x289b7ec6);
185   OP (FH, D, A, B, C,  0, 11, 0xeaa127fa);
186   OP (FH, C, D, A, B,  3, 16, 0xd4ef3085);
187   OP (FH, B, C, D, A,  6, 23, 0x04881d05);
188   OP (FH, A, B, C, D,  9,  4, 0xd9d4d039);
189   OP (FH, D, A, B, C, 12, 11, 0xe6db99e5);
190   OP (FH, C, D, A, B, 15, 16, 0x1fa27cf8);
191   OP (FH, B, C, D, A,  2, 23, 0xc4ac5665);
192
193   /* Round 4.  */
194   OP (FI, A, B, C, D,  0,  6, 0xf4292244);
195   OP (FI, D, A, B, C,  7, 10, 0x432aff97);
196   OP (FI, C, D, A, B, 14, 15, 0xab9423a7);
197   OP (FI, B, C, D, A,  5, 21, 0xfc93a039);
198   OP (FI, A, B, C, D, 12,  6, 0x655b59c3);
199   OP (FI, D, A, B, C,  3, 10, 0x8f0ccc92);
200   OP (FI, C, D, A, B, 10, 15, 0xffeff47d);
201   OP (FI, B, C, D, A,  1, 21, 0x85845dd1);
202   OP (FI, A, B, C, D,  8,  6, 0x6fa87e4f);
203   OP (FI, D, A, B, C, 15, 10, 0xfe2ce6e0);
204   OP (FI, C, D, A, B,  6, 15, 0xa3014314);
205   OP (FI, B, C, D, A, 13, 21, 0x4e0811a1);
206   OP (FI, A, B, C, D,  4,  6, 0xf7537e82);
207   OP (FI, D, A, B, C, 11, 10, 0xbd3af235);
208   OP (FI, C, D, A, B,  2, 15, 0x2ad7d2bb);
209   OP (FI, B, C, D, A,  9, 21, 0xeb86d391);
210
211   /* Put checksum in context given as argument.  */
212   ctx->A += A;
213   ctx->B += B;
214   ctx->C += C;
215   ctx->D += D;
216 }
217
218
219
220 /* The routine final terminates the message-digest computation and
221  * ends with the desired message digest in mdContext->digest[0...15].
222  * The handle is prepared for a new MD5 cycle.
223  * Returns 16 bytes representing the digest.
224  */
225
226 static void
227 md5_final( void *context)
228 {
229   MD5_CONTEXT *hd = context;
230   u32 t, msb, lsb;
231   byte *p;
232
233   _gcry_md_block_write(hd, NULL, 0); /* flush */;
234
235   t = hd->bctx.nblocks;
236   /* multiply by 64 to make a byte count */
237   lsb = t << 6;
238   msb = t >> 26;
239   /* add the count */
240   t = lsb;
241   if( (lsb += hd->bctx.count) < t )
242     msb++;
243   /* multiply by 8 to make a bit count */
244   t = lsb;
245   lsb <<= 3;
246   msb <<= 3;
247   msb |= t >> 29;
248
249   if( hd->bctx.count < 56 )  /* enough room */
250     {
251       hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0x80; /* pad */
252       while( hd->bctx.count < 56 )
253         hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0;  /* pad */
254     }
255   else  /* need one extra block */
256     {
257       hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0x80; /* pad character */
258       while( hd->bctx.count < 64 )
259         hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0;
260       _gcry_md_block_write(hd, NULL, 0);  /* flush */;
261       memset(hd->bctx.buf, 0, 56 ); /* fill next block with zeroes */
262     }
263   /* append the 64 bit count */
264   hd->bctx.buf[56] = lsb           ;
265   hd->bctx.buf[57] = lsb >>  8;
266   hd->bctx.buf[58] = lsb >> 16;
267   hd->bctx.buf[59] = lsb >> 24;
268   hd->bctx.buf[60] = msb           ;
269   hd->bctx.buf[61] = msb >>  8;
270   hd->bctx.buf[62] = msb >> 16;
271   hd->bctx.buf[63] = msb >> 24;
272   transform( hd, hd->bctx.buf );
273   _gcry_burn_stack (80+6*sizeof(void*));
274
275   p = hd->bctx.buf;
276 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
277 #define X(a) do { *p++ = hd->a      ; *p++ = hd->a >> 8;      \
278                   *p++ = hd->a >> 16; *p++ = hd->a >> 24; } while(0)
279 #else /* little endian */
280 #define X(a) do { *(u32*)p = (*hd).a ; p += 4; } while(0)
281 #endif
282   X(A);
283   X(B);
284   X(C);
285   X(D);
286 #undef X
287
288 }
289
290 static byte *
291 md5_read( void *context )
292 {
293   MD5_CONTEXT *hd = (MD5_CONTEXT *) context;
294   return hd->bctx.buf;
295 }
296
297 static byte asn[18] = /* Object ID is 1.2.840.113549.2.5 */
298   { 0x30, 0x20, 0x30, 0x0c, 0x06, 0x08, 0x2a, 0x86,0x48,
299     0x86, 0xf7, 0x0d, 0x02, 0x05, 0x05, 0x00, 0x04, 0x10 };
300
301 static gcry_md_oid_spec_t oid_spec_md5[] =
302   {
303     /* iso.member-body.us.rsadsi.pkcs.pkcs-1.4 (md5WithRSAEncryption) */
304     { "1.2.840.113549.1.1.4" },
305     /* RSADSI digestAlgorithm MD5 */
306     { "1.2.840.113549.2.5" },
307     { NULL },
308   };
309
310 gcry_md_spec_t _gcry_digest_spec_md5 =
311   {
312     "MD5", asn, DIM (asn), oid_spec_md5, 16,
313     md5_init, _gcry_md_block_write, md5_final, md5_read,
314     sizeof (MD5_CONTEXT)
315   };