Only run required tests during power-up self-test.
[libgcrypt.git] / cipher / sha512.c
1 /* sha512.c - SHA384 and SHA512 hash functions
2  *      Copyright (C) 2003, 2008 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, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18  */
19
20
21 /*  Test vectors from FIPS-180-2:
22  *
23  *  "abc"
24  * 384:
25  *  CB00753F 45A35E8B B5A03D69 9AC65007 272C32AB 0EDED163
26  *  1A8B605A 43FF5BED 8086072B A1E7CC23 58BAECA1 34C825A7
27  * 512:
28  *  DDAF35A1 93617ABA CC417349 AE204131 12E6FA4E 89A97EA2 0A9EEEE6 4B55D39A
29  *  2192992A 274FC1A8 36BA3C23 A3FEEBBD 454D4423 643CE80E 2A9AC94F A54CA49F
30  *
31  *  "abcdefghbcdefghicdefghijdefghijkefghijklfghijklmghijklmnhijklmnoijklmnopjklmnopqklmnopqrlmnopqrsmnopqrstnopqrstu"
32  * 384:
33  *  09330C33 F71147E8 3D192FC7 82CD1B47 53111B17 3B3B05D2
34  *  2FA08086 E3B0F712 FCC7C71A 557E2DB9 66C3E9FA 91746039
35  * 512:
36  *  8E959B75 DAE313DA 8CF4F728 14FC143F 8F7779C6 EB9F7FA1 7299AEAD B6889018
37  *  501D289E 4900F7E4 331B99DE C4B5433A C7D329EE B6DD2654 5E96E55B 874BE909
38  *
39  *  "a" x 1000000
40  * 384:
41  *  9D0E1809 716474CB 086E834E 310A4A1C ED149E9C 00F24852
42  *  7972CEC5 704C2A5B 07B8B3DC 38ECC4EB AE97DDD8 7F3D8985
43  * 512:
44  *  E718483D 0CE76964 4E2E42C7 BC15B463 8E1F98B1 3B204428 5632A803 AFA973EB
45  *  DE0FF244 877EA60A 4CB0432C E577C31B EB009C5C 2C49AA2E 4EADB217 AD8CC09B
46  */
47
48
49 #include <config.h>
50 #include <string.h>
51 #include "g10lib.h"
52 #include "bithelp.h"
53 #include "cipher.h"
54 #include "hash-common.h"
55
56 typedef struct
57 {
58   u64 h0, h1, h2, h3, h4, h5, h6, h7;
59   u64 nblocks;
60   byte buf[128];
61   int count;
62 } SHA512_CONTEXT;
63
64 static void
65 sha512_init (void *context)
66 {
67   SHA512_CONTEXT *hd = context;
68
69   hd->h0 = U64_C(0x6a09e667f3bcc908);
70   hd->h1 = U64_C(0xbb67ae8584caa73b);
71   hd->h2 = U64_C(0x3c6ef372fe94f82b);
72   hd->h3 = U64_C(0xa54ff53a5f1d36f1);
73   hd->h4 = U64_C(0x510e527fade682d1);
74   hd->h5 = U64_C(0x9b05688c2b3e6c1f);
75   hd->h6 = U64_C(0x1f83d9abfb41bd6b);
76   hd->h7 = U64_C(0x5be0cd19137e2179);
77
78   hd->nblocks = 0;
79   hd->count = 0;
80 }
81
82 static void
83 sha384_init (void *context)
84 {
85   SHA512_CONTEXT *hd = context;
86
87   hd->h0 = U64_C(0xcbbb9d5dc1059ed8);
88   hd->h1 = U64_C(0x629a292a367cd507);
89   hd->h2 = U64_C(0x9159015a3070dd17);
90   hd->h3 = U64_C(0x152fecd8f70e5939);
91   hd->h4 = U64_C(0x67332667ffc00b31);
92   hd->h5 = U64_C(0x8eb44a8768581511);
93   hd->h6 = U64_C(0xdb0c2e0d64f98fa7);
94   hd->h7 = U64_C(0x47b5481dbefa4fa4);
95
96   hd->nblocks = 0;
97   hd->count = 0;
98 }
99
100
101 /****************
102  * Transform the message W which consists of 16 64-bit-words
103  */
104 static void
105 transform (SHA512_CONTEXT *hd, const unsigned char *data)
106 {
107   u64 a, b, c, d, e, f, g, h;
108   u64 w[80];
109   int t;
110   static const u64 k[] =
111     {
112       U64_C(0x428a2f98d728ae22), U64_C(0x7137449123ef65cd),
113       U64_C(0xb5c0fbcfec4d3b2f), U64_C(0xe9b5dba58189dbbc),
114       U64_C(0x3956c25bf348b538), U64_C(0x59f111f1b605d019),
115       U64_C(0x923f82a4af194f9b), U64_C(0xab1c5ed5da6d8118),
116       U64_C(0xd807aa98a3030242), U64_C(0x12835b0145706fbe),
117       U64_C(0x243185be4ee4b28c), U64_C(0x550c7dc3d5ffb4e2),
118       U64_C(0x72be5d74f27b896f), U64_C(0x80deb1fe3b1696b1),
119       U64_C(0x9bdc06a725c71235), U64_C(0xc19bf174cf692694),
120       U64_C(0xe49b69c19ef14ad2), U64_C(0xefbe4786384f25e3),
121       U64_C(0x0fc19dc68b8cd5b5), U64_C(0x240ca1cc77ac9c65),
122       U64_C(0x2de92c6f592b0275), U64_C(0x4a7484aa6ea6e483),
123       U64_C(0x5cb0a9dcbd41fbd4), U64_C(0x76f988da831153b5),
124       U64_C(0x983e5152ee66dfab), U64_C(0xa831c66d2db43210),
125       U64_C(0xb00327c898fb213f), U64_C(0xbf597fc7beef0ee4),
126       U64_C(0xc6e00bf33da88fc2), U64_C(0xd5a79147930aa725),
127       U64_C(0x06ca6351e003826f), U64_C(0x142929670a0e6e70),
128       U64_C(0x27b70a8546d22ffc), U64_C(0x2e1b21385c26c926),
129       U64_C(0x4d2c6dfc5ac42aed), U64_C(0x53380d139d95b3df),
130       U64_C(0x650a73548baf63de), U64_C(0x766a0abb3c77b2a8),
131       U64_C(0x81c2c92e47edaee6), U64_C(0x92722c851482353b),
132       U64_C(0xa2bfe8a14cf10364), U64_C(0xa81a664bbc423001),
133       U64_C(0xc24b8b70d0f89791), U64_C(0xc76c51a30654be30),
134       U64_C(0xd192e819d6ef5218), U64_C(0xd69906245565a910),
135       U64_C(0xf40e35855771202a), U64_C(0x106aa07032bbd1b8),
136       U64_C(0x19a4c116b8d2d0c8), U64_C(0x1e376c085141ab53),
137       U64_C(0x2748774cdf8eeb99), U64_C(0x34b0bcb5e19b48a8),
138       U64_C(0x391c0cb3c5c95a63), U64_C(0x4ed8aa4ae3418acb),
139       U64_C(0x5b9cca4f7763e373), U64_C(0x682e6ff3d6b2b8a3),
140       U64_C(0x748f82ee5defb2fc), U64_C(0x78a5636f43172f60),
141       U64_C(0x84c87814a1f0ab72), U64_C(0x8cc702081a6439ec),
142       U64_C(0x90befffa23631e28), U64_C(0xa4506cebde82bde9),
143       U64_C(0xbef9a3f7b2c67915), U64_C(0xc67178f2e372532b),
144       U64_C(0xca273eceea26619c), U64_C(0xd186b8c721c0c207),
145       U64_C(0xeada7dd6cde0eb1e), U64_C(0xf57d4f7fee6ed178),
146       U64_C(0x06f067aa72176fba), U64_C(0x0a637dc5a2c898a6),
147       U64_C(0x113f9804bef90dae), U64_C(0x1b710b35131c471b),
148       U64_C(0x28db77f523047d84), U64_C(0x32caab7b40c72493),
149       U64_C(0x3c9ebe0a15c9bebc), U64_C(0x431d67c49c100d4c),
150       U64_C(0x4cc5d4becb3e42b6), U64_C(0x597f299cfc657e2a),
151       U64_C(0x5fcb6fab3ad6faec), U64_C(0x6c44198c4a475817)
152     };
153
154   /* get values from the chaining vars */
155   a = hd->h0;
156   b = hd->h1;
157   c = hd->h2;
158   d = hd->h3;
159   e = hd->h4;
160   f = hd->h5;
161   g = hd->h6;
162   h = hd->h7;
163
164 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
165   memcpy (w, data, 128);
166 #else
167   {
168     int i;
169     byte *p2;
170
171     for (i = 0, p2 = (byte *) w; i < 16; i++, p2 += 8)
172       {
173         p2[7] = *data++;
174         p2[6] = *data++;
175         p2[5] = *data++;
176         p2[4] = *data++;
177         p2[3] = *data++;
178         p2[2] = *data++;
179         p2[1] = *data++;
180         p2[0] = *data++;
181       }
182   }
183 #endif
184
185 #define ROTR(x,n) (((x)>>(n)) | ((x)<<(64-(n))))
186 #define Ch(x,y,z) (((x) & (y)) ^ ((~(x)) & (z)))
187 #define Maj(x,y,z) (((x) & (y)) ^ ((x) & (z)) ^ ((y) & (z)))
188 #define Sum0(x) (ROTR((x),28) ^ ROTR((x),34) ^ ROTR((x),39))
189 #define Sum1(x) (ROTR((x),14) ^ ROTR((x),18) ^ ROTR((x),41))
190 #define S0(x) (ROTR((x),1) ^ ROTR((x),8) ^ ((x)>>7))
191 #define S1(x) (ROTR((x),19) ^ ROTR((x),61) ^ ((x)>>6))
192
193   for (t = 16; t < 80; t++)
194     w[t] = S1 (w[t - 2]) + w[t - 7] + S0 (w[t - 15]) + w[t - 16];
195
196   for (t = 0; t < 80; t++)
197     {
198       u64 t1, t2;
199
200       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t] + w[t];
201       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
202       h = g;
203       g = f;
204       f = e;
205       e = d + t1;
206       d = c;
207       c = b;
208       b = a;
209       a = t1 + t2;
210
211       /* printf("t=%d a=%016llX b=%016llX c=%016llX d=%016llX "
212           "e=%016llX f=%016llX g=%016llX h=%016llX\n",t,a,b,c,d,e,f,g,h); */
213     }
214
215   /* update chaining vars */
216   hd->h0 += a;
217   hd->h1 += b;
218   hd->h2 += c;
219   hd->h3 += d;
220   hd->h4 += e;
221   hd->h5 += f;
222   hd->h6 += g;
223   hd->h7 += h;
224 }
225
226
227 /* Update the message digest with the contents
228  * of INBUF with length INLEN.
229  */
230 static void
231 sha512_write (void *context, const void *inbuf_arg, size_t inlen)
232 {
233   const unsigned char *inbuf = inbuf_arg;
234   SHA512_CONTEXT *hd = context;
235
236   if (hd->count == 128)
237     {                           /* flush the buffer */
238       transform (hd, hd->buf);
239       _gcry_burn_stack (768);
240       hd->count = 0;
241       hd->nblocks++;
242     }
243   if (!inbuf)
244     return;
245   if (hd->count)
246     {
247       for (; inlen && hd->count < 128; inlen--)
248         hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
249       sha512_write (context, NULL, 0);
250       if (!inlen)
251         return;
252     }
253
254   while (inlen >= 128)
255     {
256       transform (hd, inbuf);
257       hd->count = 0;
258       hd->nblocks++;
259       inlen -= 128;
260       inbuf += 128;
261     }
262   _gcry_burn_stack (768);
263   for (; inlen && hd->count < 128; inlen--)
264     hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
265 }
266
267
268 /* The routine final terminates the computation and
269  * returns the digest.
270  * The handle is prepared for a new cycle, but adding bytes to the
271  * handle will the destroy the returned buffer.
272  * Returns: 64 bytes representing the digest.  When used for sha384,
273  * we take the leftmost 48 of those bytes.
274  */
275
276 static void
277 sha512_final (void *context)
278 {
279   SHA512_CONTEXT *hd = context;
280   u64 t, msb, lsb;
281   byte *p;
282
283   sha512_write (context, NULL, 0); /* flush */ ;
284
285   t = hd->nblocks;
286   /* multiply by 128 to make a byte count */
287   lsb = t << 7;
288   msb = t >> 57;
289   /* add the count */
290   t = lsb;
291   if ((lsb += hd->count) < t)
292     msb++;
293   /* multiply by 8 to make a bit count */
294   t = lsb;
295   lsb <<= 3;
296   msb <<= 3;
297   msb |= t >> 61;
298
299   if (hd->count < 112)
300     {                           /* enough room */
301       hd->buf[hd->count++] = 0x80;      /* pad */
302       while (hd->count < 112)
303         hd->buf[hd->count++] = 0;       /* pad */
304     }
305   else
306     {                           /* need one extra block */
307       hd->buf[hd->count++] = 0x80;      /* pad character */
308       while (hd->count < 128)
309         hd->buf[hd->count++] = 0;
310       sha512_write (context, NULL, 0); /* flush */ ;
311       memset (hd->buf, 0, 112); /* fill next block with zeroes */
312     }
313   /* append the 128 bit count */
314   hd->buf[112] = msb >> 56;
315   hd->buf[113] = msb >> 48;
316   hd->buf[114] = msb >> 40;
317   hd->buf[115] = msb >> 32;
318   hd->buf[116] = msb >> 24;
319   hd->buf[117] = msb >> 16;
320   hd->buf[118] = msb >> 8;
321   hd->buf[119] = msb;
322
323   hd->buf[120] = lsb >> 56;
324   hd->buf[121] = lsb >> 48;
325   hd->buf[122] = lsb >> 40;
326   hd->buf[123] = lsb >> 32;
327   hd->buf[124] = lsb >> 24;
328   hd->buf[125] = lsb >> 16;
329   hd->buf[126] = lsb >> 8;
330   hd->buf[127] = lsb;
331   transform (hd, hd->buf);
332   _gcry_burn_stack (768);
333
334   p = hd->buf;
335 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
336 #define X(a) do { *(u64*)p = hd->h##a ; p += 8; } while (0)
337 #else /* little endian */
338 #define X(a) do { *p++ = hd->h##a >> 56; *p++ = hd->h##a >> 48;       \
339                   *p++ = hd->h##a >> 40; *p++ = hd->h##a >> 32;       \
340                   *p++ = hd->h##a >> 24; *p++ = hd->h##a >> 16;       \
341                   *p++ = hd->h##a >> 8;  *p++ = hd->h##a; } while (0)
342 #endif
343   X (0);
344   X (1);
345   X (2);
346   X (3);
347   X (4);
348   X (5);
349   /* Note that these last two chunks are included even for SHA384.
350      We just ignore them. */
351   X (6);
352   X (7);
353 #undef X
354 }
355
356 static byte *
357 sha512_read (void *context)
358 {
359   SHA512_CONTEXT *hd = (SHA512_CONTEXT *) context;
360   return hd->buf;
361 }
362
363
364 \f
365 /* 
366      Self-test section.
367  */
368
369
370 static gpg_err_code_t
371 selftests_sha384 (int extended, selftest_report_func_t report)
372 {
373   const char *what;
374   const char *errtxt;
375   
376   what = "short string";
377   errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
378     (GCRY_MD_SHA384, 0, 
379      "abc", 3,
380      "\xcb\x00\x75\x3f\x45\xa3\x5e\x8b\xb5\xa0\x3d\x69\x9a\xc6\x50\x07"
381      "\x27\x2c\x32\xab\x0e\xde\xd1\x63\x1a\x8b\x60\x5a\x43\xff\x5b\xed"
382      "\x80\x86\x07\x2b\xa1\xe7\xcc\x23\x58\xba\xec\xa1\x34\xc8\x25\xa7", 48);
383   if (errtxt)
384     goto failed;
385
386   if (extended)
387     {
388       what = "long string";
389       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
390         (GCRY_MD_SHA384, 0, 
391          "abcdefghbcdefghicdefghijdefghijkefghijklfghijklmghijklmn"
392          "hijklmnoijklmnopjklmnopqklmnopqrlmnopqrsmnopqrstnopqrstu", 112, 
393          "\x09\x33\x0C\x33\xF7\x11\x47\xE8\x3D\x19\x2F\xC7\x82\xCD\x1B\x47"
394          "\x53\x11\x1B\x17\x3B\x3B\x05\xD2\x2F\xA0\x80\x86\xE3\xB0\xF7\x12"
395          "\xFC\xC7\xC7\x1A\x55\x7E\x2D\xB9\x66\xC3\xE9\xFA\x91\x74\x60\x39",
396          48);
397       if (errtxt)
398         goto failed;
399
400       what = "one million \"a\"";
401       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
402         (GCRY_MD_SHA384, 1,
403          NULL, 0,
404          "\x9D\x0E\x18\x09\x71\x64\x74\xCB\x08\x6E\x83\x4E\x31\x0A\x4A\x1C"
405          "\xED\x14\x9E\x9C\x00\xF2\x48\x52\x79\x72\xCE\xC5\x70\x4C\x2A\x5B"
406          "\x07\xB8\xB3\xDC\x38\xEC\xC4\xEB\xAE\x97\xDD\xD8\x7F\x3D\x89\x85",
407          48);
408       if (errtxt)
409         goto failed;
410     }
411
412   return 0; /* Succeeded. */
413
414  failed:
415   if (report)
416     report ("digest", GCRY_MD_SHA384, what, errtxt);
417   return GPG_ERR_SELFTEST_FAILED;
418 }
419
420 static gpg_err_code_t
421 selftests_sha512 (int extended, selftest_report_func_t report)
422 {
423   const char *what;
424   const char *errtxt;
425   
426   what = "short string";
427   errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
428     (GCRY_MD_SHA512, 0, 
429      "abc", 3,
430      "\xDD\xAF\x35\xA1\x93\x61\x7A\xBA\xCC\x41\x73\x49\xAE\x20\x41\x31"
431      "\x12\xE6\xFA\x4E\x89\xA9\x7E\xA2\x0A\x9E\xEE\xE6\x4B\x55\xD3\x9A"
432      "\x21\x92\x99\x2A\x27\x4F\xC1\xA8\x36\xBA\x3C\x23\xA3\xFE\xEB\xBD"
433      "\x45\x4D\x44\x23\x64\x3C\xE8\x0E\x2A\x9A\xC9\x4F\xA5\x4C\xA4\x9F", 64);
434   if (errtxt)
435     goto failed;
436
437   if (extended)
438     {
439       what = "long string";
440       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
441         (GCRY_MD_SHA512, 0, 
442          "abcdefghbcdefghicdefghijdefghijkefghijklfghijklmghijklmn"
443          "hijklmnoijklmnopjklmnopqklmnopqrlmnopqrsmnopqrstnopqrstu", 112, 
444          "\x8E\x95\x9B\x75\xDA\xE3\x13\xDA\x8C\xF4\xF7\x28\x14\xFC\x14\x3F"
445          "\x8F\x77\x79\xC6\xEB\x9F\x7F\xA1\x72\x99\xAE\xAD\xB6\x88\x90\x18"
446          "\x50\x1D\x28\x9E\x49\x00\xF7\xE4\x33\x1B\x99\xDE\xC4\xB5\x43\x3A"
447          "\xC7\xD3\x29\xEE\xB6\xDD\x26\x54\x5E\x96\xE5\x5B\x87\x4B\xE9\x09",
448          64);
449       if (errtxt)
450         goto failed;
451       
452       what = "one million \"a\"";
453       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
454         (GCRY_MD_SHA512, 1,
455          NULL, 0,
456          "\xE7\x18\x48\x3D\x0C\xE7\x69\x64\x4E\x2E\x42\xC7\xBC\x15\xB4\x63"
457          "\x8E\x1F\x98\xB1\x3B\x20\x44\x28\x56\x32\xA8\x03\xAF\xA9\x73\xEB"
458          "\xDE\x0F\xF2\x44\x87\x7E\xA6\x0A\x4C\xB0\x43\x2C\xE5\x77\xC3\x1B"
459          "\xEB\x00\x9C\x5C\x2C\x49\xAA\x2E\x4E\xAD\xB2\x17\xAD\x8C\xC0\x9B",
460          64);
461       if (errtxt)
462         goto failed;
463     }
464
465   return 0; /* Succeeded. */
466
467  failed:
468   if (report)
469     report ("digest", GCRY_MD_SHA512, what, errtxt);
470   return GPG_ERR_SELFTEST_FAILED;
471 }
472
473
474 /* Run a full self-test for ALGO and return 0 on success.  */
475 static gpg_err_code_t
476 run_selftests (int algo, int extended, selftest_report_func_t report)
477 {
478   gpg_err_code_t ec;
479
480   switch (algo)
481     {
482     case GCRY_MD_SHA384:
483       ec = selftests_sha384 (extended, report);
484       break;
485     case GCRY_MD_SHA512:
486       ec = selftests_sha512 (extended, report);
487       break;
488     default:
489       ec = GPG_ERR_DIGEST_ALGO;
490       break;
491         
492     }
493   return ec;
494 }
495
496
497
498 \f
499 static byte sha512_asn[] =      /* Object ID is 2.16.840.1.101.3.4.2.3 */
500   {
501     0x30, 0x51, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09, 0x60, 0x86,
502     0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x03, 0x05,
503     0x00, 0x04, 0x40
504   };
505
506 static gcry_md_oid_spec_t oid_spec_sha512[] =
507   {
508     { "2.16.840.1.101.3.4.2.3" },
509
510     /* PKCS#1 sha512WithRSAEncryption */
511     { "1.2.840.113549.1.1.13" },
512
513     { NULL }
514   };
515
516 gcry_md_spec_t _gcry_digest_spec_sha512 = 
517   {
518     "SHA512", sha512_asn, DIM (sha512_asn), oid_spec_sha512, 64,
519     sha512_init, sha512_write, sha512_final, sha512_read,
520     sizeof (SHA512_CONTEXT),
521   };
522 md_extra_spec_t _gcry_digest_extraspec_sha512 = 
523   {
524     run_selftests
525   };
526
527 static byte sha384_asn[] =      /* Object ID is 2.16.840.1.101.3.4.2.2 */
528   {
529     0x30, 0x41, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09, 0x60, 0x86,
530     0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x02, 0x05,
531     0x00, 0x04, 0x30
532   };
533
534 static gcry_md_oid_spec_t oid_spec_sha384[] =
535   {
536     { "2.16.840.1.101.3.4.2.2" }, 
537
538     /* PKCS#1 sha384WithRSAEncryption */
539     { "1.2.840.113549.1.1.12" },
540
541     { NULL },
542   };
543
544 gcry_md_spec_t _gcry_digest_spec_sha384 = 
545   {
546     "SHA384", sha384_asn, DIM (sha384_asn), oid_spec_sha384, 48,
547     sha384_init, sha512_write, sha512_final, sha512_read,
548     sizeof (SHA512_CONTEXT),
549   };
550 md_extra_spec_t _gcry_digest_extraspec_sha384 = 
551   {
552     run_selftests
553   };