lib/md5.c

   1 /* Functions to compute MD5 message digest of files or memory blocks.
   2    according to the definition of MD5 in RFC 1321 from April 1992.
   3    Copyright (C) 1995-2011, 2015 Red Hat, Inc.
   4    This file is part of elfutils.
   5    Written by Ulrich Drepper <drepper@redhat.com>, 1995.
   6
   7    This file is free software; you can redistribute it and/or modify
   8    it under the terms of either
   9
  10      * the GNU Lesser General Public License as published by the Free
  11        Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
  12        your option) any later version
  13
  14    or
  15
  16      * the GNU General Public License as published by the Free
  17        Software Foundation; either version 2 of the License, or (at
  18        your option) any later version
  19
  20    or both in parallel, as here.
  21
  22    elfutils is distributed in the hope that it will be useful, but
  23    WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  24    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  25    General Public License for more details.
  26
  27    You should have received copies of the GNU General Public License and
  28    the GNU Lesser General Public License along with this program.  If
  29    not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
  30
  31 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  32 # include <config.h>
  33 #endif
  34
  35 #include <stdlib.h>
  36 #include <string.h>
  37 #include <sys/types.h>
  38
  39 #include "md5.h"
  40 #include "system.h"
  41
  42 #define SWAP(n) LE32 (n)
  43
  44 /* This array contains the bytes used to pad the buffer to the next
  45    64-byte boundary.  (RFC 1321, 3.1: Step 1)  */
  46 static const unsigned char fillbuf[64] = { 0x80, 0 /* , 0, 0, ...  */ };
  47
  48
  49 /* Initialize structure containing state of computation.
  50    (RFC 1321, 3.3: Step 3)  */
  51 void
  52 md5_init_ctx (struct md5_ctx *ctx)
  53 {
  54   ctx->A = 0x67452301;
  55   ctx->B = 0xefcdab89;
  56   ctx->C = 0x98badcfe;
  57   ctx->D = 0x10325476;
  58
  59   ctx->total[0] = ctx->total[1] = 0;
  60   ctx->buflen = 0;
  61 }
  62
  63 /* Put result from CTX in first 16 bytes following RESBUF.  The result
  64    must be in little endian byte order.
  65
  66    IMPORTANT: On some systems it is required that RESBUF is correctly
  67    aligned for a 32 bits value.  */
  68 void *
  69 md5_read_ctx (const struct md5_ctx *ctx, void *resbuf)
  70 {
  71   ((md5_uint32 *) resbuf)[0] = SWAP (ctx->A);
  72   ((md5_uint32 *) resbuf)[1] = SWAP (ctx->B);
  73   ((md5_uint32 *) resbuf)[2] = SWAP (ctx->C);
  74   ((md5_uint32 *) resbuf)[3] = SWAP (ctx->D);
  75
  76   return resbuf;
  77 }
  78
  79 static void
  80 le64_copy (char *dest, uint64_t x)
  81 {
  82   for (size_t i = 0; i < 8; ++i)
  83     {
  84       dest[i] = (uint8_t) x;
  85       x >>= 8;
  86     }
  87 }
  88
  89 /* Process the remaining bytes in the internal buffer and the usual
  90    prolog according to the standard and write the result to RESBUF.
  91
  92    IMPORTANT: On some systems it is required that RESBUF is correctly
  93    aligned for a 32 bits value.  */
  94 void *
  95 md5_finish_ctx (struct md5_ctx *ctx, void *resbuf)
  96 {
  97   /* Take yet unprocessed bytes into account.  */
  98   md5_uint32 bytes = ctx->buflen;
  99   size_t pad;
 100
 101   /* Now count remaining bytes.  */
 102   ctx->total[0] += bytes;
 103   if (ctx->total[0] < bytes)
 104     ++ctx->total[1];
 105
 106   pad = bytes >= 56 ? 64 + 56 - bytes : 56 - bytes;
 107   memcpy (&ctx->buffer[bytes], fillbuf, pad);
 108
 109   /* Put the 64-bit file length in *bits* at the end of the buffer.  */
 110   const uint64_t bit_length = ((ctx->total[0] << 3)
 111                                + ((uint64_t) ((ctx->total[1] << 3) |
 112                                               (ctx->total[0] >> 29)) << 32));
 113   le64_copy (&ctx->buffer[bytes + pad], bit_length);
 114
 115   /* Process last bytes.  */
 116   md5_process_block (ctx->buffer, bytes + pad + 8, ctx);
 117
 118   return md5_read_ctx (ctx, resbuf);
 119 }
 120
 121
 122 #ifdef NEED_MD5_STREAM
 123 /* Compute MD5 message digest for bytes read from STREAM.  The
 124    resulting message digest number will be written into the 16 bytes
 125    beginning at RESBLOCK.  */
 126 int
 127 md5_stream (FILE *stream, void *resblock)
 128 {
 129   /* Important: BLOCKSIZE must be a multiple of 64.  */
 130 #define BLOCKSIZE 4096
 131   struct md5_ctx ctx;
 132   char buffer[BLOCKSIZE + 72];
 133   size_t sum;
 134
 135   /* Initialize the computation context.  */
 136   md5_init_ctx (&ctx);
 137
 138   /* Iterate over full file contents.  */
 139   while (1)
 140     {
 141       /* We read the file in blocks of BLOCKSIZE bytes.  One call of the
 142          computation function processes the whole buffer so that with the
 143          next round of the loop another block can be read.  */
 144       size_t n;
 145       sum = 0;
 146
 147       /* Read block.  Take care for partial reads.  */
 148       do
 149         {
 150           n = fread (buffer + sum, 1, BLOCKSIZE - sum, stream);
 151
 152           sum += n;
 153         }
 154       while (sum < BLOCKSIZE && n != 0);
 155       if (n == 0 && ferror (stream))
 156         return 1;
 157
 158       /* If end of file is reached, end the loop.  */
 159       if (n == 0)
 160         break;
 161
 162       /* Process buffer with BLOCKSIZE bytes.  Note that
 163                         BLOCKSIZE % 64 == 0
 164        */
 165       md5_process_block (buffer, BLOCKSIZE, &ctx);
 166     }
 167
 168   /* Add the last bytes if necessary.  */
 169   if (sum > 0)
 170     md5_process_bytes (buffer, sum, &ctx);
 171
 172   /* Construct result in desired memory.  */
 173   md5_finish_ctx (&ctx, resblock);
 174   return 0;
 175 }
 176 #endif
 177
 178
 179 #ifdef NEED_MD5_BUFFER
 180 /* Compute MD5 message digest for LEN bytes beginning at BUFFER.  The
 181    result is always in little endian byte order, so that a byte-wise
 182    output yields to the wanted ASCII representation of the message
 183    digest.  */
 184 void *
 185 md5_buffer (const char *buffer, size_t len, void *resblock)
 186 {
 187   struct md5_ctx ctx;
 188
 189   /* Initialize the computation context.  */
 190   md5_init_ctx (&ctx);
 191
 192   /* Process whole buffer but last len % 64 bytes.  */
 193   md5_process_bytes (buffer, len, &ctx);
 194
 195   /* Put result in desired memory area.  */
 196   return md5_finish_ctx (&ctx, resblock);
 197 }
 198 #endif
 199
 200
 201 void
 202 md5_process_bytes (const void *buffer, size_t len, struct md5_ctx *ctx)
 203 {
 204   /* When we already have some bits in our internal buffer concatenate
 205      both inputs first.  */
 206   if (ctx->buflen != 0)
 207     {
 208       size_t left_over = ctx->buflen;
 209       size_t add = 128 - left_over > len ? len : 128 - left_over;
 210
 211       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, add);
 212       ctx->buflen += add;
 213
 214       if (ctx->buflen > 64)
 215         {
 216           md5_process_block (ctx->buffer, ctx->buflen & ~63, ctx);
 217
 218           ctx->buflen &= 63;
 219           /* The regions in the following copy operation cannot overlap.  */
 220           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[(left_over + add) & ~63],
 221                   ctx->buflen);
 222         }
 223
 224       buffer = (const char *) buffer + add;
 225       len -= add;
 226     }
 227
 228   /* Process available complete blocks.  */
 229   if (len >= 64)
 230     {
 231 #if !_STRING_ARCH_unaligned
 232 /* To check alignment gcc has an appropriate operator.  Other
 233    compilers don't.  */
 234 # if __GNUC__ >= 2
 235 #  define UNALIGNED_P(p) (((md5_uintptr) p) % __alignof__ (md5_uint32) != 0)
 236 # else
 237 #  define UNALIGNED_P(p) (((md5_uintptr) p) % sizeof (md5_uint32) != 0)
 238 # endif
 239       if (UNALIGNED_P (buffer))
 240         while (len > 64)
 241           {
 242             md5_process_block (memcpy (ctx->buffer, buffer, 64), 64, ctx);
 243             buffer = (const char *) buffer + 64;
 244             len -= 64;
 245           }
 246       else
 247 #endif
 248         {
 249           md5_process_block (buffer, len & ~63, ctx);
 250           buffer = (const char *) buffer + (len & ~63);
 251           len &= 63;
 252         }
 253     }
 254
 255   /* Move remaining bytes in internal buffer.  */
 256   if (len > 0)
 257     {
 258       size_t left_over = ctx->buflen;
 259
 260       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, len);
 261       left_over += len;
 262       if (left_over >= 64)
 263         {
 264           md5_process_block (ctx->buffer, 64, ctx);
 265           left_over -= 64;
 266           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[64], left_over);
 267         }
 268       ctx->buflen = left_over;
 269     }
 270 }
 271
 272
 273 /* These are the four functions used in the four steps of the MD5 algorithm
 274    and defined in the RFC 1321.  The first function is a little bit optimized
 275    (as found in Colin Plumbs public domain implementation).  */
 276 /* #define FF(b, c, d) ((b & c) | (~b & d)) */
 277 #define FF(b, c, d) (d ^ (b & (c ^ d)))
 278 #define FG(b, c, d) FF (d, b, c)
 279 #define FH(b, c, d) (b ^ c ^ d)
 280 #define FI(b, c, d) (c ^ (b | ~d))
 281
 282 /* Process LEN bytes of BUFFER, accumulating context into CTX.
 283    It is assumed that LEN % 64 == 0.  */
 284
 285 void
 286 md5_process_block (const void *buffer, size_t len, struct md5_ctx *ctx)
 287 {
 288   md5_uint32 correct_words[16];
 289   const md5_uint32 *words = buffer;
 290   size_t nwords = len / sizeof (md5_uint32);
 291   const md5_uint32 *endp = words + nwords;
 292   md5_uint32 A = ctx->A;
 293   md5_uint32 B = ctx->B;
 294   md5_uint32 C = ctx->C;
 295   md5_uint32 D = ctx->D;
 296
 297   /* First increment the byte count.  RFC 1321 specifies the possible
 298      length of the file up to 2^64 bits.  Here we only compute the
 299      number of bytes.  Do a double word increment.  */
 300   ctx->total[0] += len;
 301   if (ctx->total[0] < len)
 302     ++ctx->total[1];
 303
 304   /* Process all bytes in the buffer with 64 bytes in each round of
 305      the loop.  */
 306   while (words < endp)
 307     {
 308       md5_uint32 *cwp = correct_words;
 309       md5_uint32 A_save = A;
 310       md5_uint32 B_save = B;
 311       md5_uint32 C_save = C;
 312       md5_uint32 D_save = D;
 313
 314       /* First round: using the given function, the context and a constant
 315          the next context is computed.  Because the algorithms processing
 316          unit is a 32-bit word and it is determined to work on words in
 317          little endian byte order we perhaps have to change the byte order
 318          before the computation.  To reduce the work for the next steps
 319          we store the swapped words in the array CORRECT_WORDS.  */
 320
 321 #define OP(a, b, c, d, s, T)                                            \
 322       do                                                                \
 323         {                                                               \
 324           a += FF (b, c, d) + (*cwp++ = SWAP (*words)) + T;             \
 325           ++words;                                                      \
 326           CYCLIC (a, s);                                                \
 327           a += b;                                                       \
 328         }                                                               \
 329       while (0)
 330
 331       /* It is unfortunate that C does not provide an operator for
 332          cyclic rotation.  Hope the C compiler is smart enough.  */
 333 #define CYCLIC(w, s) (w = (w << s) | (w >> (32 - s)))
 334
 335       /* Before we start, one word to the strange constants.
 336          They are defined in RFC 1321 as
 337
 338          T[i] = (int) (4294967296.0 * fabs (sin (i))), i=1..64
 339        */
 340
 341       /* Round 1.  */
 342       OP (A, B, C, D,  7, 0xd76aa478);
 343       OP (D, A, B, C, 12, 0xe8c7b756);
 344       OP (C, D, A, B, 17, 0x242070db);
 345       OP (B, C, D, A, 22, 0xc1bdceee);
 346       OP (A, B, C, D,  7, 0xf57c0faf);
 347       OP (D, A, B, C, 12, 0x4787c62a);
 348       OP (C, D, A, B, 17, 0xa8304613);
 349       OP (B, C, D, A, 22, 0xfd469501);
 350       OP (A, B, C, D,  7, 0x698098d8);
 351       OP (D, A, B, C, 12, 0x8b44f7af);
 352       OP (C, D, A, B, 17, 0xffff5bb1);
 353       OP (B, C, D, A, 22, 0x895cd7be);
 354       OP (A, B, C, D,  7, 0x6b901122);
 355       OP (D, A, B, C, 12, 0xfd987193);
 356       OP (C, D, A, B, 17, 0xa679438e);
 357       OP (B, C, D, A, 22, 0x49b40821);
 358
 359       /* For the second to fourth round we have the possibly swapped words
 360          in CORRECT_WORDS.  Redefine the macro to take an additional first
 361          argument specifying the function to use.  */
 362 #undef OP
 363 #define OP(f, a, b, c, d, k, s, T)                                      \
 364       do                                                                \
 365         {                                                               \
 366           a += f (b, c, d) + correct_words[k] + T;                      \
 367           CYCLIC (a, s);                                                \
 368           a += b;                                                       \
 369         }                                                               \
 370       while (0)
 371
 372       /* Round 2.  */
 373       OP (FG, A, B, C, D,  1,  5, 0xf61e2562);
 374       OP (FG, D, A, B, C,  6,  9, 0xc040b340);
 375       OP (FG, C, D, A, B, 11, 14, 0x265e5a51);
 376       OP (FG, B, C, D, A,  0, 20, 0xe9b6c7aa);
 377       OP (FG, A, B, C, D,  5,  5, 0xd62f105d);
 378       OP (FG, D, A, B, C, 10,  9, 0x02441453);
 379       OP (FG, C, D, A, B, 15, 14, 0xd8a1e681);
 380       OP (FG, B, C, D, A,  4, 20, 0xe7d3fbc8);
 381       OP (FG, A, B, C, D,  9,  5, 0x21e1cde6);
 382       OP (FG, D, A, B, C, 14,  9, 0xc33707d6);
 383       OP (FG, C, D, A, B,  3, 14, 0xf4d50d87);
 384       OP (FG, B, C, D, A,  8, 20, 0x455a14ed);
 385       OP (FG, A, B, C, D, 13,  5, 0xa9e3e905);
 386       OP (FG, D, A, B, C,  2,  9, 0xfcefa3f8);
 387       OP (FG, C, D, A, B,  7, 14, 0x676f02d9);
 388       OP (FG, B, C, D, A, 12, 20, 0x8d2a4c8a);
 389
 390       /* Round 3.  */
 391       OP (FH, A, B, C, D,  5,  4, 0xfffa3942);
 392       OP (FH, D, A, B, C,  8, 11, 0x8771f681);
 393       OP (FH, C, D, A, B, 11, 16, 0x6d9d6122);
 394       OP (FH, B, C, D, A, 14, 23, 0xfde5380c);
 395       OP (FH, A, B, C, D,  1,  4, 0xa4beea44);
 396       OP (FH, D, A, B, C,  4, 11, 0x4bdecfa9);
 397       OP (FH, C, D, A, B,  7, 16, 0xf6bb4b60);
 398       OP (FH, B, C, D, A, 10, 23, 0xbebfbc70);
 399       OP (FH, A, B, C, D, 13,  4, 0x289b7ec6);
 400       OP (FH, D, A, B, C,  0, 11, 0xeaa127fa);
 401       OP (FH, C, D, A, B,  3, 16, 0xd4ef3085);
 402       OP (FH, B, C, D, A,  6, 23, 0x04881d05);
 403       OP (FH, A, B, C, D,  9,  4, 0xd9d4d039);
 404       OP (FH, D, A, B, C, 12, 11, 0xe6db99e5);
 405       OP (FH, C, D, A, B, 15, 16, 0x1fa27cf8);
 406       OP (FH, B, C, D, A,  2, 23, 0xc4ac5665);
 407
 408       /* Round 4.  */
 409       OP (FI, A, B, C, D,  0,  6, 0xf4292244);
 410       OP (FI, D, A, B, C,  7, 10, 0x432aff97);
 411       OP (FI, C, D, A, B, 14, 15, 0xab9423a7);
 412       OP (FI, B, C, D, A,  5, 21, 0xfc93a039);
 413       OP (FI, A, B, C, D, 12,  6, 0x655b59c3);
 414       OP (FI, D, A, B, C,  3, 10, 0x8f0ccc92);
 415       OP (FI, C, D, A, B, 10, 15, 0xffeff47d);
 416       OP (FI, B, C, D, A,  1, 21, 0x85845dd1);
 417       OP (FI, A, B, C, D,  8,  6, 0x6fa87e4f);
 418       OP (FI, D, A, B, C, 15, 10, 0xfe2ce6e0);
 419       OP (FI, C, D, A, B,  6, 15, 0xa3014314);
 420       OP (FI, B, C, D, A, 13, 21, 0x4e0811a1);
 421       OP (FI, A, B, C, D,  4,  6, 0xf7537e82);
 422       OP (FI, D, A, B, C, 11, 10, 0xbd3af235);
 423       OP (FI, C, D, A, B,  2, 15, 0x2ad7d2bb);
 424       OP (FI, B, C, D, A,  9, 21, 0xeb86d391);
 425
 426       /* Add the starting values of the context.  */
 427       A += A_save;
 428       B += B_save;
 429       C += C_save;
 430       D += D_save;
 431     }
 432
 433   /* Put checksum in context given as argument.  */
 434   ctx->A = A;
 435   ctx->B = B;
 436   ctx->C = C;
 437   ctx->D = D;
 438 }