a6339b384311351825d6a3c353c3534cc1bc1fbc
[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 "dynload.h"
40 #include "bithelp.h"
41
42
43 typedef struct {
44     u32  h0,h1,h2,h3,h4;
45     u32  nblocks;
46     byte buf[64];
47     int  count;
48 } SHA1_CONTEXT;
49
50
51 static void
52 sha1_init( SHA1_CONTEXT *hd )
53 {
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 BIG_ENDIAN_HOST
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( SHA1_CONTEXT *hd, byte *inbuf, size_t inlen)
210 {
211     if( hd->count == 64 ) { /* flush the buffer */
212         transform( hd, hd->buf );
213         _gcry_burn_stack (88+4*sizeof(void*));
214         hd->count = 0;
215         hd->nblocks++;
216     }
217     if( !inbuf )
218         return;
219     if( hd->count ) {
220         for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
221             hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
222         sha1_write( hd, NULL, 0 );
223         if( !inlen )
224             return;
225     }
226
227     while( inlen >= 64 ) {
228         transform( hd, inbuf );
229         hd->count = 0;
230         hd->nblocks++;
231         inlen -= 64;
232         inbuf += 64;
233     }
234     _gcry_burn_stack (88+4*sizeof(void*));
235     for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
236         hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
237 }
238
239
240 /* The routine final terminates the computation and
241  * returns the digest.
242  * The handle is prepared for a new cycle, but adding bytes to the
243  * handle will the destroy the returned buffer.
244  * Returns: 20 bytes representing the digest.
245  */
246
247 static void
248 sha1_final(SHA1_CONTEXT *hd)
249 {
250     u32 t, msb, lsb;
251     byte *p;
252
253     sha1_write(hd, NULL, 0); /* flush */;
254
255     t = hd->nblocks;
256     /* multiply by 64 to make a byte count */
257     lsb = t << 6;
258     msb = t >> 26;
259     /* add the count */
260     t = lsb;
261     if( (lsb += hd->count) < t )
262         msb++;
263     /* multiply by 8 to make a bit count */
264     t = lsb;
265     lsb <<= 3;
266     msb <<= 3;
267     msb |= t >> 29;
268
269     if( hd->count < 56 ) { /* enough room */
270         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad */
271         while( hd->count < 56 )
272             hd->buf[hd->count++] = 0;  /* pad */
273     }
274     else { /* need one extra block */
275         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad character */
276         while( hd->count < 64 )
277             hd->buf[hd->count++] = 0;
278         sha1_write(hd, NULL, 0);  /* flush */;
279         memset(hd->buf, 0, 56 ); /* fill next block with zeroes */
280     }
281     /* append the 64 bit count */
282     hd->buf[56] = msb >> 24;
283     hd->buf[57] = msb >> 16;
284     hd->buf[58] = msb >>  8;
285     hd->buf[59] = msb      ;
286     hd->buf[60] = lsb >> 24;
287     hd->buf[61] = lsb >> 16;
288     hd->buf[62] = lsb >>  8;
289     hd->buf[63] = lsb      ;
290     transform( hd, hd->buf );
291     _gcry_burn_stack (88+4*sizeof(void*));
292
293     p = hd->buf;
294   #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
295     #define X(a) do { *(u32*)p = hd->h##a ; p += 4; } while(0)
296   #else /* little endian */
297     #define X(a) do { *p++ = hd->h##a >> 24; *p++ = hd->h##a >> 16;      \
298                       *p++ = hd->h##a >> 8; *p++ = hd->h##a; } while(0)
299   #endif
300     X(0);
301     X(1);
302     X(2);
303     X(3);
304     X(4);
305   #undef X
306
307 }
308
309 static byte *
310 sha1_read( SHA1_CONTEXT *hd )
311 {
312     return hd->buf;
313 }
314
315 /****************
316  * Return some information about the algorithm.  We need algo here to
317  * distinguish different flavors of the algorithm.
318  * Returns: A pointer to string describing the algorithm or NULL if
319  *          the ALGO is invalid.
320  */
321 static const char *
322 sha1_get_info( int algo, size_t *contextsize,
323                byte **r_asnoid, int *r_asnlen, int *r_mdlen,
324                void (**r_init)( void *c ),
325                void (**r_write)( void *c, byte *buf, size_t nbytes ),
326                void (**r_final)( void *c ),
327                byte *(**r_read)( void *c )
328              )
329 {
330     static byte asn[15] = /* Object ID is 1.3.14.3.2.26 */
331                     { 0x30, 0x21, 0x30, 0x09, 0x06, 0x05, 0x2b, 0x0e, 0x03,
332                       0x02, 0x1a, 0x05, 0x00, 0x04, 0x14 };
333     if( algo != 2 )
334         return NULL;
335
336     *contextsize = sizeof(SHA1_CONTEXT);
337     *r_asnoid = asn;
338     *r_asnlen = DIM(asn);
339     *r_mdlen = 20;
340     *(void  (**)(SHA1_CONTEXT *))r_init                 = sha1_init;
341     *(void  (**)(SHA1_CONTEXT *, byte*, size_t))r_write = sha1_write;
342     *(void  (**)(SHA1_CONTEXT *))r_final                = sha1_final;
343     *(byte *(**)(SHA1_CONTEXT *))r_read                 = sha1_read;
344
345     return "SHA1";
346 }
347
348
349
350 #ifndef IS_MODULE
351 static
352 #endif
353 const char * const gnupgext_version = "SHA1 ($Revision$)";
354
355 static struct {
356     int class;
357     int version;
358     int  value;
359     void (*func)(void);
360 } func_table[] = {
361     { 10, 1, 0, (void(*)(void))sha1_get_info },
362     { 11, 1, 2 },
363 };
364
365
366 #ifndef IS_MODULE
367 static
368 #endif
369 void *
370 gnupgext_enum_func( int what, int *sequence, int *class, int *vers )
371 {
372     void *ret;
373     int i = *sequence;
374
375     do {
376         if( i >= DIM(func_table) || i < 0 ) {
377             return NULL;
378         }
379         *class = func_table[i].class;
380         *vers  = func_table[i].version;
381         switch( *class ) {
382           case 11:
383           case 21:
384           case 31:
385             ret = &func_table[i].value;
386             break;
387           default:
388             ret = func_table[i].func;
389             break;
390         }
391         i++;
392     } while( what && what != *class );
393
394     *sequence = i;
395     return ret;
396 }
397
398
399
400
401 #ifndef IS_MODULE
402 void
403 _gcry_sha1_constructor(void)
404 {
405     _gcry_register_internal_cipher_extension( gnupgext_version, gnupgext_enum_func );
406 }
407 #endif
408