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
  28 static inline u32 Ch(u32 x, u32 y, u32 z)
  29 {
  30         return z ^ (x & (y ^ z));
  31 }
  32
  33 static inline u32 Maj(u32 x, u32 y, u32 z)
  34 {
  35         return (x & y) | (z & (x | y));
  36 }
  37
  38 #define e0(x)       (ror32(x, 2) ^ ror32(x,13) ^ ror32(x,22))
  39 #define e1(x)       (ror32(x, 6) ^ ror32(x,11) ^ ror32(x,25))
  40 #define s0(x)       (ror32(x, 7) ^ ror32(x,18) ^ (x >> 3))
  41 #define s1(x)       (ror32(x,17) ^ ror32(x,19) ^ (x >> 10))
  42
  43 static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
  44 {
  45         W[I] = __be32_to_cpu( ((__be32*)(input))[I] );
  46 }
  47
  48 static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
  49 {
  50         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
  51 }
  52
  53 static void sha256_transform(u32 *state, const u8 *input)
  54 {
  55         u32 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
  56         u32 W[64];
  57         int i;
  58
  59         /* load the input */
  60         for (i = 0; i < 16; i++)
  61                 LOAD_OP(i, W, input);
  62
  63         /* now blend */
  64         for (i = 16; i < 64; i++)
  65                 BLEND_OP(i, W);
  66
  67         /* load the state into our registers */
  68         a=state[0];  b=state[1];  c=state[2];  d=state[3];
  69         e=state[4];  f=state[5];  g=state[6];  h=state[7];
  70
  71         /* now iterate */
  72         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x428a2f98 + W[ 0];
  73         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
  74         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x71374491 + W[ 1];
  75         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
  76         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb5c0fbcf + W[ 2];
  77         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
  78         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xe9b5dba5 + W[ 3];
  79         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
  80         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x3956c25b + W[ 4];
  81         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
  82         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x59f111f1 + W[ 5];
  83         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
  84         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x923f82a4 + W[ 6];
  85         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
  86         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xab1c5ed5 + W[ 7];
  87         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
  88
  89         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xd807aa98 + W[ 8];
  90         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
  91         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x12835b01 + W[ 9];
  92         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
  93         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x243185be + W[10];
  94         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
  95         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x550c7dc3 + W[11];
  96         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
  97         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x72be5d74 + W[12];
  98         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
  99         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x80deb1fe + W[13];
 100         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 101         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x9bdc06a7 + W[14];
 102         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 103         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc19bf174 + W[15];
 104         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 105
 106         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xe49b69c1 + W[16];
 107         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 108         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xefbe4786 + W[17];
 109         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 110         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x0fc19dc6 + W[18];
 111         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 112         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x240ca1cc + W[19];
 113         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 114         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x2de92c6f + W[20];
 115         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 116         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4a7484aa + W[21];
 117         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 118         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5cb0a9dc + W[22];
 119         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 120         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x76f988da + W[23];
 121         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 122
 123         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x983e5152 + W[24];
 124         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 125         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa831c66d + W[25];
 126         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 127         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb00327c8 + W[26];
 128         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 129         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xbf597fc7 + W[27];
 130         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 131         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xc6e00bf3 + W[28];
 132         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 133         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd5a79147 + W[29];
 134         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 135         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x06ca6351 + W[30];
 136         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 137         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x14292967 + W[31];
 138         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 139
 140         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x27b70a85 + W[32];
 141         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 142         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x2e1b2138 + W[33];
 143         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 144         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x4d2c6dfc + W[34];
 145         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 146         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x53380d13 + W[35];
 147         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 148         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x650a7354 + W[36];
 149         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 150         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x766a0abb + W[37];
 151         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 152         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x81c2c92e + W[38];
 153         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 154         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x92722c85 + W[39];
 155         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 156
 157         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xa2bfe8a1 + W[40];
 158         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 159         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa81a664b + W[41];
 160         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 161         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xc24b8b70 + W[42];
 162         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 163         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xc76c51a3 + W[43];
 164         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 165         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xd192e819 + W[44];
 166         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 167         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd6990624 + W[45];
 168         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 169         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xf40e3585 + W[46];
 170         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 171         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x106aa070 + W[47];
 172         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 173
 174         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x19a4c116 + W[48];
 175         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 176         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x1e376c08 + W[49];
 177         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 178         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x2748774c + W[50];
 179         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 180         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x34b0bcb5 + W[51];
 181         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 182         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x391c0cb3 + W[52];
 183         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 184         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4ed8aa4a + W[53];
 185         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 186         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5b9cca4f + W[54];
 187         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 188         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x682e6ff3 + W[55];
 189         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 190
 191         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x748f82ee + W[56];
 192         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 193         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x78a5636f + W[57];
 194         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 195         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x84c87814 + W[58];
 196         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 197         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x8cc70208 + W[59];
 198         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 199         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x90befffa + W[60];
 200         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 201         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xa4506ceb + W[61];
 202         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 203         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xbef9a3f7 + W[62];
 204         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 205         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc67178f2 + W[63];
 206         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 207
 208         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;
 209         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;
 210
 211         /* clear any sensitive info... */
 212         a = b = c = d = e = f = g = h = t1 = t2 = 0;
 213         memset(W, 0, 64 * sizeof(u32));
 214 }
 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 static int 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
 281 static int sha256_final(struct shash_desc *desc, u8 *out)
 282 {
 283         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 284         __be32 *dst = (__be32 *)out;
 285         __be64 bits;
 286         unsigned int index, pad_len;
 287         int i;
 288         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
 289
 290         /* Save number of bits */
 291         bits = cpu_to_be64(sctx->count << 3);
 292
 293         /* Pad out to 56 mod 64. */
 294         index = sctx->count & 0x3f;
 295         pad_len = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
 296         sha256_update(desc, padding, pad_len);
 297
 298         /* Append length (before padding) */
 299         sha256_update(desc, (const u8 *)&bits, sizeof(bits));
 300
 301         /* Store state in digest */
 302         for (i = 0; i < 8; i++)
 303                 dst[i] = cpu_to_be32(sctx->state[i]);
 304
 305         /* Zeroize sensitive information. */
 306         memset(sctx, 0, sizeof(*sctx));
 307
 308         return 0;
 309 }
 310
 311 static int sha224_final(struct shash_desc *desc, u8 *hash)
 312 {
 313         u8 D[SHA256_DIGEST_SIZE];
 314
 315         sha256_final(desc, D);
 316
 317         memcpy(hash, D, SHA224_DIGEST_SIZE);
 318         memset(D, 0, SHA256_DIGEST_SIZE);
 319
 320         return 0;
 321 }
 322
 323 static int sha256_export(struct shash_desc *desc, void *out)
 324 {
 325         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 326
 327         memcpy(out, sctx, sizeof(*sctx));
 328         return 0;
 329 }
 330
 331 static int sha256_import(struct shash_desc *desc, const void *in)
 332 {
 333         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 334
 335         memcpy(sctx, in, sizeof(*sctx));
 336         return 0;
 337 }
 338
 339 static struct shash_alg sha256_algs[2] = { {
 340         .digestsize     =       SHA256_DIGEST_SIZE,
 341         .init           =       sha256_init,
 342         .update         =       sha256_update,
 343         .final          =       sha256_final,
 344         .export         =       sha256_export,
 345         .import         =       sha256_import,
 346         .descsize       =       sizeof(struct sha256_state),
 347         .statesize      =       sizeof(struct sha256_state),
 348         .base           =       {
 349                 .cra_name       =       "sha256",
 350                 .cra_driver_name=       "sha256-generic",
 351                 .cra_flags      =       CRYPTO_ALG_TYPE_SHASH,
 352                 .cra_blocksize  =       SHA256_BLOCK_SIZE,
 353                 .cra_module     =       THIS_MODULE,
 354         }
 355 }, {
 356         .digestsize     =       SHA224_DIGEST_SIZE,
 357         .init           =       sha224_init,
 358         .update         =       sha256_update,
 359         .final          =       sha224_final,
 360         .descsize       =       sizeof(struct sha256_state),
 361         .base           =       {
 362                 .cra_name       =       "sha224",
 363                 .cra_driver_name=       "sha224-generic",
 364                 .cra_flags      =       CRYPTO_ALG_TYPE_SHASH,
 365                 .cra_blocksize  =       SHA224_BLOCK_SIZE,
 366                 .cra_module     =       THIS_MODULE,
 367         }
 368 } };
 369
 370 static int __init sha256_generic_mod_init(void)
 371 {
 372         return crypto_register_shashes(sha256_algs, ARRAY_SIZE(sha256_algs));
 373 }
 374
 375 static void __exit sha256_generic_mod_fini(void)
 376 {
 377         crypto_unregister_shashes(sha256_algs, ARRAY_SIZE(sha256_algs));
 378 }
 379
 380 module_init(sha256_generic_mod_init);
 381 module_exit(sha256_generic_mod_fini);
 382
 383 MODULE_LICENSE("GPL");
 384 MODULE_DESCRIPTION("SHA-224 and SHA-256 Secure Hash Algorithm");
 385
 386 MODULE_ALIAS("sha224");
 387 MODULE_ALIAS("sha256");