crypto/sha256_generic.c

   1 /*
   2  * Cryptographic API.
   3  *
   4  * SHA-256, as specified in
   5  * http://csrc.nist.gov/groups/STM/cavp/documents/shs/sha256-384-512.pdf
   6  *
   7  * SHA-256 code by Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>.
   8  *
   9  * Copyright (c) Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>
  10  * Copyright (c) Andrew McDonald <andrew@mcdonald.org.uk>
  11  * Copyright (c) 2002 James Morris <jmorris@intercode.com.au>
  12  * SHA224 Support Copyright 2007 Intel Corporation <jonathan.lynch@intel.com>
  13  *
  14  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  15  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  16  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
  17  * any later version.
  18  *
  19  */
  20 #include <crypto/internal/hash.h>
  21 #include <linux/init.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/types.h>
  25 #include <crypto/sha.h>
  26 #include <asm/byteorder.h>
  27 #include <asm/unaligned.h>
  28
  29 static inline u32 Ch(u32 x, u32 y, u32 z)
  30 {
  31         return z ^ (x & (y ^ z));
  32 }
  33
  34 static inline u32 Maj(u32 x, u32 y, u32 z)
  35 {
  36         return (x & y) | (z & (x | y));
  37 }
  38
  39 #define e0(x)       (ror32(x, 2) ^ ror32(x,13) ^ ror32(x,22))
  40 #define e1(x)       (ror32(x, 6) ^ ror32(x,11) ^ ror32(x,25))
  41 #define s0(x)       (ror32(x, 7) ^ ror32(x,18) ^ (x >> 3))
  42 #define s1(x)       (ror32(x,17) ^ ror32(x,19) ^ (x >> 10))
  43
  44 static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
  45 {
  46         W[I] = get_unaligned_be32((__u32 *)input + I);
  47 }
  48
  49 static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
  50 {
  51         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
  52 }
  53
  54 static void sha256_transform(u32 *state, const u8 *input)
  55 {
  56         u32 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
  57         u32 W[64];
  58         int i;
  59
  60         /* load the input */
  61         for (i = 0; i < 16; i++)
  62                 LOAD_OP(i, W, input);
  63
  64         /* now blend */
  65         for (i = 16; i < 64; i++)
  66                 BLEND_OP(i, W);
  67
  68         /* load the state into our registers */
  69         a=state[0];  b=state[1];  c=state[2];  d=state[3];
  70         e=state[4];  f=state[5];  g=state[6];  h=state[7];
  71
  72         /* now iterate */
  73         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x428a2f98 + W[ 0];
  74         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
  75         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x71374491 + W[ 1];
  76         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
  77         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb5c0fbcf + W[ 2];
  78         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
  79         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xe9b5dba5 + W[ 3];
  80         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
  81         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x3956c25b + W[ 4];
  82         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
  83         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x59f111f1 + W[ 5];
  84         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
  85         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x923f82a4 + W[ 6];
  86         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
  87         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xab1c5ed5 + W[ 7];
  88         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
  89
  90         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xd807aa98 + W[ 8];
  91         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
  92         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x12835b01 + W[ 9];
  93         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
  94         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x243185be + W[10];
  95         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
  96         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x550c7dc3 + W[11];
  97         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
  98         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x72be5d74 + W[12];
  99         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 100         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x80deb1fe + W[13];
 101         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 102         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x9bdc06a7 + W[14];
 103         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 104         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc19bf174 + W[15];
 105         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 106
 107         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xe49b69c1 + W[16];
 108         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 109         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xefbe4786 + W[17];
 110         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 111         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x0fc19dc6 + W[18];
 112         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 113         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x240ca1cc + W[19];
 114         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 115         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x2de92c6f + W[20];
 116         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 117         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4a7484aa + W[21];
 118         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 119         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5cb0a9dc + W[22];
 120         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 121         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x76f988da + W[23];
 122         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 123
 124         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x983e5152 + W[24];
 125         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 126         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa831c66d + W[25];
 127         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 128         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb00327c8 + W[26];
 129         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 130         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xbf597fc7 + W[27];
 131         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 132         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xc6e00bf3 + W[28];
 133         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 134         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd5a79147 + W[29];
 135         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 136         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x06ca6351 + W[30];
 137         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 138         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x14292967 + W[31];
 139         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 140
 141         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x27b70a85 + W[32];
 142         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 143         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x2e1b2138 + W[33];
 144         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 145         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x4d2c6dfc + W[34];
 146         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 147         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x53380d13 + W[35];
 148         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 149         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x650a7354 + W[36];
 150         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 151         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x766a0abb + W[37];
 152         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 153         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x81c2c92e + W[38];
 154         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 155         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x92722c85 + W[39];
 156         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 157
 158         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xa2bfe8a1 + W[40];
 159         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 160         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa81a664b + W[41];
 161         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 162         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xc24b8b70 + W[42];
 163         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 164         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xc76c51a3 + W[43];
 165         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 166         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xd192e819 + W[44];
 167         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 168         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd6990624 + W[45];
 169         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 170         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xf40e3585 + W[46];
 171         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 172         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x106aa070 + W[47];
 173         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 174
 175         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x19a4c116 + W[48];
 176         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 177         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x1e376c08 + W[49];
 178         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 179         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x2748774c + W[50];
 180         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 181         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x34b0bcb5 + W[51];
 182         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 183         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x391c0cb3 + W[52];
 184         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 185         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4ed8aa4a + W[53];
 186         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 187         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5b9cca4f + W[54];
 188         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 189         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x682e6ff3 + W[55];
 190         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 191
 192         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x748f82ee + W[56];
 193         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 194         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x78a5636f + W[57];
 195         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 196         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x84c87814 + W[58];
 197         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 198         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x8cc70208 + W[59];
 199         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 200         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x90befffa + W[60];
 201         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 202         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xa4506ceb + W[61];
 203         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 204         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xbef9a3f7 + W[62];
 205         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 206         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc67178f2 + W[63];
 207         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 208
 209         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;
 210         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;
 211
 212         /* clear any sensitive info... */
 213         a = b = c = d = e = f = g = h = t1 = t2 = 0;
 214         memzero_explicit(W, 64 * sizeof(u32));
 215 }
 216
 217 static int sha224_init(struct shash_desc *desc)
 218 {
 219         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 220         sctx->state[0] = SHA224_H0;
 221         sctx->state[1] = SHA224_H1;
 222         sctx->state[2] = SHA224_H2;
 223         sctx->state[3] = SHA224_H3;
 224         sctx->state[4] = SHA224_H4;
 225         sctx->state[5] = SHA224_H5;
 226         sctx->state[6] = SHA224_H6;
 227         sctx->state[7] = SHA224_H7;
 228         sctx->count = 0;
 229
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 static int sha256_init(struct shash_desc *desc)
 234 {
 235         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 236         sctx->state[0] = SHA256_H0;
 237         sctx->state[1] = SHA256_H1;
 238         sctx->state[2] = SHA256_H2;
 239         sctx->state[3] = SHA256_H3;
 240         sctx->state[4] = SHA256_H4;
 241         sctx->state[5] = SHA256_H5;
 242         sctx->state[6] = SHA256_H6;
 243         sctx->state[7] = SHA256_H7;
 244         sctx->count = 0;
 245
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 int crypto_sha256_update(struct shash_desc *desc, const u8 *data,
 250                           unsigned int len)
 251 {
 252         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 253         unsigned int partial, done;
 254         const u8 *src;
 255
 256         partial = sctx->count & 0x3f;
 257         sctx->count += len;
 258         done = 0;
 259         src = data;
 260
 261         if ((partial + len) > 63) {
 262                 if (partial) {
 263                         done = -partial;
 264                         memcpy(sctx->buf + partial, data, done + 64);
 265                         src = sctx->buf;
 266                 }
 267
 268                 do {
 269                         sha256_transform(sctx->state, src);
 270                         done += 64;
 271                         src = data + done;
 272                 } while (done + 63 < len);
 273
 274                 partial = 0;
 275         }
 276         memcpy(sctx->buf + partial, src, len - done);
 277
 278         return 0;
 279 }
 280 EXPORT_SYMBOL(crypto_sha256_update);
 281
 282 static int sha256_final(struct shash_desc *desc, u8 *out)
 283 {
 284         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 285         __be32 *dst = (__be32 *)out;
 286         __be64 bits;
 287         unsigned int index, pad_len;
 288         int i;
 289         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
 290
 291         /* Save number of bits */
 292         bits = cpu_to_be64(sctx->count << 3);
 293
 294         /* Pad out to 56 mod 64. */
 295         index = sctx->count & 0x3f;
 296         pad_len = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
 297         crypto_sha256_update(desc, padding, pad_len);
 298
 299         /* Append length (before padding) */
 300         crypto_sha256_update(desc, (const u8 *)&bits, sizeof(bits));
 301
 302         /* Store state in digest */
 303         for (i = 0; i < 8; i++)
 304                 dst[i] = cpu_to_be32(sctx->state[i]);
 305
 306         /* Zeroize sensitive information. */
 307         memset(sctx, 0, sizeof(*sctx));
 308
 309         return 0;
 310 }
 311
 312 static int sha224_final(struct shash_desc *desc, u8 *hash)
 313 {
 314         u8 D[SHA256_DIGEST_SIZE];
 315
 316         sha256_final(desc, D);
 317
 318         memcpy(hash, D, SHA224_DIGEST_SIZE);
 319         memzero_explicit(D, SHA256_DIGEST_SIZE);
 320
 321         return 0;
 322 }
 323
 324 static int sha256_export(struct shash_desc *desc, void *out)
 325 {
 326         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 327
 328         memcpy(out, sctx, sizeof(*sctx));
 329         return 0;
 330 }
 331
 332 static int sha256_import(struct shash_desc *desc, const void *in)
 333 {
 334         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 335
 336         memcpy(sctx, in, sizeof(*sctx));
 337         return 0;
 338 }
 339
 340 static struct shash_alg sha256_algs[2] = { {
 341         .digestsize     =       SHA256_DIGEST_SIZE,
 342         .init           =       sha256_init,
 343         .update         =       crypto_sha256_update,
 344         .final          =       sha256_final,
 345         .export         =       sha256_export,
 346         .import         =       sha256_import,
 347         .descsize       =       sizeof(struct sha256_state),
 348         .statesize      =       sizeof(struct sha256_state),
 349         .base           =       {
 350                 .cra_name       =       "sha256",
 351                 .cra_driver_name=       "sha256-generic",
 352                 .cra_flags      =       CRYPTO_ALG_TYPE_SHASH,
 353                 .cra_blocksize  =       SHA256_BLOCK_SIZE,
 354                 .cra_module     =       THIS_MODULE,
 355         }
 356 }, {
 357         .digestsize     =       SHA224_DIGEST_SIZE,
 358         .init           =       sha224_init,
 359         .update         =       crypto_sha256_update,
 360         .final          =       sha224_final,
 361         .descsize       =       sizeof(struct sha256_state),
 362         .base           =       {
 363                 .cra_name       =       "sha224",
 364                 .cra_driver_name=       "sha224-generic",
 365                 .cra_flags      =       CRYPTO_ALG_TYPE_SHASH,
 366                 .cra_blocksize  =       SHA224_BLOCK_SIZE,
 367                 .cra_module     =       THIS_MODULE,
 368         }
 369 } };
 370
 371 static int __init sha256_generic_mod_init(void)
 372 {
 373         return crypto_register_shashes(sha256_algs, ARRAY_SIZE(sha256_algs));
 374 }
 375
 376 static void __exit sha256_generic_mod_fini(void)
 377 {
 378         crypto_unregister_shashes(sha256_algs, ARRAY_SIZE(sha256_algs));
 379 }
 380
 381 module_init(sha256_generic_mod_init);
 382 module_exit(sha256_generic_mod_fini);
 383
 384 MODULE_LICENSE("GPL");
 385 MODULE_DESCRIPTION("SHA-224 and SHA-256 Secure Hash Algorithm");
 386
 387 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha224");
 388 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha256");