(addhstaiX): Fix a few small problems, cleanups, more asserts.
[kopensolaris-gnu/glibc.git] / crypt / sha512.c
1 /* Functions to compute SHA512 message digest of files or memory blocks.
2    according to the definition of SHA512 in FIPS 180-2.
3    Copyright (C) 2007 Free Software Foundation, Inc.
4    This file is part of the GNU C Library.
5
6    The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
7    modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8    License as published by the Free Software Foundation; either
9    version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10
11    The GNU C Library 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 GNU
14    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 the GNU C Library; if not, write to the Free
18    Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA
19    02111-1307 USA.  */
20
21 /* Written by Ulrich Drepper <drepper@redhat.com>, 2007.  */
22
23 #ifdef HAVE_CONFIG_H
24 # include <config.h>
25 #endif
26
27 #include <endian.h>
28 #include <stdlib.h>
29 #include <string.h>
30 #include <sys/types.h>
31
32 #include "sha512.h"
33
34 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
35 # ifdef _LIBC
36 #  include <byteswap.h>
37 #  define SWAP(n) bswap_64 (n)
38 # else
39 #  define SWAP(n) \
40   (((n) << 56)                                  \
41    | (((n) & 0xff00) << 40)                     \
42    | (((n) & 0xff0000) << 24)                   \
43    | (((n) & 0xff000000) << 8)                  \
44    | (((n) >> 8) & 0xff000000)                  \
45    | (((n) >> 24) & 0xff0000)                   \
46    | (((n) >> 40) & 0xff00)                     \
47    | ((n) >> 56))
48 # endif
49 #else
50 # define SWAP(n) (n)
51 #endif
52
53
54 /* This array contains the bytes used to pad the buffer to the next
55    64-byte boundary.  (FIPS 180-2:5.1.2)  */
56 static const unsigned char fillbuf[128] = { 0x80, 0 /* , 0, 0, ...  */ };
57
58
59 /* Constants for SHA512 from FIPS 180-2:4.2.3.  */
60 static const uint64_t K[80] =
61   {
62     UINT64_C (0x428a2f98d728ae22), UINT64_C (0x7137449123ef65cd),
63     UINT64_C (0xb5c0fbcfec4d3b2f), UINT64_C (0xe9b5dba58189dbbc),
64     UINT64_C (0x3956c25bf348b538), UINT64_C (0x59f111f1b605d019),
65     UINT64_C (0x923f82a4af194f9b), UINT64_C (0xab1c5ed5da6d8118),
66     UINT64_C (0xd807aa98a3030242), UINT64_C (0x12835b0145706fbe),
67     UINT64_C (0x243185be4ee4b28c), UINT64_C (0x550c7dc3d5ffb4e2),
68     UINT64_C (0x72be5d74f27b896f), UINT64_C (0x80deb1fe3b1696b1),
69     UINT64_C (0x9bdc06a725c71235), UINT64_C (0xc19bf174cf692694),
70     UINT64_C (0xe49b69c19ef14ad2), UINT64_C (0xefbe4786384f25e3),
71     UINT64_C (0x0fc19dc68b8cd5b5), UINT64_C (0x240ca1cc77ac9c65),
72     UINT64_C (0x2de92c6f592b0275), UINT64_C (0x4a7484aa6ea6e483),
73     UINT64_C (0x5cb0a9dcbd41fbd4), UINT64_C (0x76f988da831153b5),
74     UINT64_C (0x983e5152ee66dfab), UINT64_C (0xa831c66d2db43210),
75     UINT64_C (0xb00327c898fb213f), UINT64_C (0xbf597fc7beef0ee4),
76     UINT64_C (0xc6e00bf33da88fc2), UINT64_C (0xd5a79147930aa725),
77     UINT64_C (0x06ca6351e003826f), UINT64_C (0x142929670a0e6e70),
78     UINT64_C (0x27b70a8546d22ffc), UINT64_C (0x2e1b21385c26c926),
79     UINT64_C (0x4d2c6dfc5ac42aed), UINT64_C (0x53380d139d95b3df),
80     UINT64_C (0x650a73548baf63de), UINT64_C (0x766a0abb3c77b2a8),
81     UINT64_C (0x81c2c92e47edaee6), UINT64_C (0x92722c851482353b),
82     UINT64_C (0xa2bfe8a14cf10364), UINT64_C (0xa81a664bbc423001),
83     UINT64_C (0xc24b8b70d0f89791), UINT64_C (0xc76c51a30654be30),
84     UINT64_C (0xd192e819d6ef5218), UINT64_C (0xd69906245565a910),
85     UINT64_C (0xf40e35855771202a), UINT64_C (0x106aa07032bbd1b8),
86     UINT64_C (0x19a4c116b8d2d0c8), UINT64_C (0x1e376c085141ab53),
87     UINT64_C (0x2748774cdf8eeb99), UINT64_C (0x34b0bcb5e19b48a8),
88     UINT64_C (0x391c0cb3c5c95a63), UINT64_C (0x4ed8aa4ae3418acb),
89     UINT64_C (0x5b9cca4f7763e373), UINT64_C (0x682e6ff3d6b2b8a3),
90     UINT64_C (0x748f82ee5defb2fc), UINT64_C (0x78a5636f43172f60),
91     UINT64_C (0x84c87814a1f0ab72), UINT64_C (0x8cc702081a6439ec),
92     UINT64_C (0x90befffa23631e28), UINT64_C (0xa4506cebde82bde9),
93     UINT64_C (0xbef9a3f7b2c67915), UINT64_C (0xc67178f2e372532b),
94     UINT64_C (0xca273eceea26619c), UINT64_C (0xd186b8c721c0c207),
95     UINT64_C (0xeada7dd6cde0eb1e), UINT64_C (0xf57d4f7fee6ed178),
96     UINT64_C (0x06f067aa72176fba), UINT64_C (0x0a637dc5a2c898a6),
97     UINT64_C (0x113f9804bef90dae), UINT64_C (0x1b710b35131c471b),
98     UINT64_C (0x28db77f523047d84), UINT64_C (0x32caab7b40c72493),
99     UINT64_C (0x3c9ebe0a15c9bebc), UINT64_C (0x431d67c49c100d4c),
100     UINT64_C (0x4cc5d4becb3e42b6), UINT64_C (0x597f299cfc657e2a),
101     UINT64_C (0x5fcb6fab3ad6faec), UINT64_C (0x6c44198c4a475817)
102   };
103
104
105 /* Process LEN bytes of BUFFER, accumulating context into CTX.
106    It is assumed that LEN % 128 == 0.  */
107 static void
108 sha512_process_block (const void *buffer, size_t len, struct sha512_ctx *ctx)
109 {
110   const uint64_t *words = buffer;
111   size_t nwords = len / sizeof (uint64_t);
112   uint64_t a = ctx->H[0];
113   uint64_t b = ctx->H[1];
114   uint64_t c = ctx->H[2];
115   uint64_t d = ctx->H[3];
116   uint64_t e = ctx->H[4];
117   uint64_t f = ctx->H[5];
118   uint64_t g = ctx->H[6];
119   uint64_t h = ctx->H[7];
120
121   /* First increment the byte count.  FIPS 180-2 specifies the possible
122      length of the file up to 2^128 bits.  Here we only compute the
123      number of bytes.  Do a double word increment.  */
124   ctx->total[0] += len;
125   if (ctx->total[0] < len)
126     ++ctx->total[1];
127
128   /* Process all bytes in the buffer with 128 bytes in each round of
129      the loop.  */
130   while (nwords > 0)
131     {
132       uint64_t W[80];
133       uint64_t a_save = a;
134       uint64_t b_save = b;
135       uint64_t c_save = c;
136       uint64_t d_save = d;
137       uint64_t e_save = e;
138       uint64_t f_save = f;
139       uint64_t g_save = g;
140       uint64_t h_save = h;
141
142       /* Operators defined in FIPS 180-2:4.1.2.  */
143 #define Ch(x, y, z) ((x & y) ^ (~x & z))
144 #define Maj(x, y, z) ((x & y) ^ (x & z) ^ (y & z))
145 #define S0(x) (CYCLIC (x, 28) ^ CYCLIC (x, 34) ^ CYCLIC (x, 39))
146 #define S1(x) (CYCLIC (x, 14) ^ CYCLIC (x, 18) ^ CYCLIC (x, 41))
147 #define R0(x) (CYCLIC (x, 1) ^ CYCLIC (x, 8) ^ (x >> 7))
148 #define R1(x) (CYCLIC (x, 19) ^ CYCLIC (x, 61) ^ (x >> 6))
149
150       /* It is unfortunate that C does not provide an operator for
151          cyclic rotation.  Hope the C compiler is smart enough.  */
152 #define CYCLIC(w, s) ((w >> s) | (w << (64 - s)))
153
154       /* Compute the message schedule according to FIPS 180-2:6.3.2 step 2.  */
155       for (unsigned int t = 0; t < 16; ++t)
156         {
157           W[t] = SWAP (*words);
158           ++words;
159         }
160       for (unsigned int t = 16; t < 80; ++t)
161         W[t] = R1 (W[t - 2]) + W[t - 7] + R0 (W[t - 15]) + W[t - 16];
162
163       /* The actual computation according to FIPS 180-2:6.3.2 step 3.  */
164       for (unsigned int t = 0; t < 80; ++t)
165         {
166           uint64_t T1 = h + S1 (e) + Ch (e, f, g) + K[t] + W[t];
167           uint64_t T2 = S0 (a) + Maj (a, b, c);
168           h = g;
169           g = f;
170           f = e;
171           e = d + T1;
172           d = c;
173           c = b;
174           b = a;
175           a = T1 + T2;
176         }
177
178       /* Add the starting values of the context according to FIPS 180-2:6.3.2
179          step 4.  */
180       a += a_save;
181       b += b_save;
182       c += c_save;
183       d += d_save;
184       e += e_save;
185       f += f_save;
186       g += g_save;
187       h += h_save;
188
189       /* Prepare for the next round.  */
190       nwords -= 16;
191     }
192
193   /* Put checksum in context given as argument.  */
194   ctx->H[0] = a;
195   ctx->H[1] = b;
196   ctx->H[2] = c;
197   ctx->H[3] = d;
198   ctx->H[4] = e;
199   ctx->H[5] = f;
200   ctx->H[6] = g;
201   ctx->H[7] = h;
202 }
203
204
205 /* Initialize structure containing state of computation.
206    (FIPS 180-2:5.3.3)  */
207 void
208 __sha512_init_ctx (ctx)
209      struct sha512_ctx *ctx;
210 {
211   ctx->H[0] = UINT64_C (0x6a09e667f3bcc908);
212   ctx->H[1] = UINT64_C (0xbb67ae8584caa73b);
213   ctx->H[2] = UINT64_C (0x3c6ef372fe94f82b);
214   ctx->H[3] = UINT64_C (0xa54ff53a5f1d36f1);
215   ctx->H[4] = UINT64_C (0x510e527fade682d1);
216   ctx->H[5] = UINT64_C (0x9b05688c2b3e6c1f);
217   ctx->H[6] = UINT64_C (0x1f83d9abfb41bd6b);
218   ctx->H[7] = UINT64_C (0x5be0cd19137e2179);
219
220   ctx->total[0] = ctx->total[1] = 0;
221   ctx->buflen = 0;
222 }
223
224
225 /* Process the remaining bytes in the internal buffer and the usual
226    prolog according to the standard and write the result to RESBUF.
227
228    IMPORTANT: On some systems it is required that RESBUF is correctly
229    aligned for a 32 bits value.  */
230 void *
231 __sha512_finish_ctx (ctx, resbuf)
232      struct sha512_ctx *ctx;
233      void *resbuf;
234 {
235   /* Take yet unprocessed bytes into account.  */
236   uint64_t bytes = ctx->buflen;
237   size_t pad;
238
239   /* Now count remaining bytes.  */
240   ctx->total[0] += bytes;
241   if (ctx->total[0] < bytes)
242     ++ctx->total[1];
243
244   pad = bytes >= 112 ? 128 + 112 - bytes : 112 - bytes;
245   memcpy (&ctx->buffer[bytes], fillbuf, pad);
246
247   /* Put the 128-bit file length in *bits* at the end of the buffer.  */
248   *(uint64_t *) &ctx->buffer[bytes + pad + 8] = SWAP (ctx->total[0] << 3);
249   *(uint64_t *) &ctx->buffer[bytes + pad] = SWAP ((ctx->total[1] << 3) |
250                                                   (ctx->total[0] >> 61));
251
252   /* Process last bytes.  */
253   sha512_process_block (ctx->buffer, bytes + pad + 16, ctx);
254
255   /* Put result from CTX in first 64 bytes following RESBUF.  */
256   for (unsigned int i = 0; i < 8; ++i)
257     ((uint64_t *) resbuf)[i] = SWAP (ctx->H[i]);
258
259   return resbuf;
260 }
261
262
263 void
264 __sha512_process_bytes (buffer, len, ctx)
265      const void *buffer;
266      size_t len;
267      struct sha512_ctx *ctx;
268 {
269   /* When we already have some bits in our internal buffer concatenate
270      both inputs first.  */
271   if (ctx->buflen != 0)
272     {
273       size_t left_over = ctx->buflen;
274       size_t add = 256 - left_over > len ? len : 256 - left_over;
275
276       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, add);
277       ctx->buflen += add;
278
279       if (ctx->buflen > 128)
280         {
281           sha512_process_block (ctx->buffer, ctx->buflen & ~127, ctx);
282
283           ctx->buflen &= 127;
284           /* The regions in the following copy operation cannot overlap.  */
285           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[(left_over + add) & ~127],
286                   ctx->buflen);
287         }
288
289       buffer = (const char *) buffer + add;
290       len -= add;
291     }
292
293   /* Process available complete blocks.  */
294   if (len >= 128)
295     {
296 #if !_STRING_ARCH_unaligned
297 /* To check alignment gcc has an appropriate operator.  Other
298    compilers don't.  */
299 # if __GNUC__ >= 2
300 #  define UNALIGNED_P(p) (((uintptr_t) p) % __alignof__ (uint64_t) != 0)
301 # else
302 #  define UNALIGNED_P(p) (((uintptr_t) p) % sizeof (uint64_t) != 0)
303 # endif
304       if (UNALIGNED_P (buffer))
305         while (len > 128)
306           {
307             sha512_process_block (memcpy (ctx->buffer, buffer, 128), 128,
308                                     ctx);
309             buffer = (const char *) buffer + 128;
310             len -= 128;
311           }
312       else
313 #endif
314         {
315           sha512_process_block (buffer, len & ~127, ctx);
316           buffer = (const char *) buffer + (len & ~127);
317           len &= 127;
318         }
319     }
320
321   /* Move remaining bytes into internal buffer.  */
322   if (len > 0)
323     {
324       size_t left_over = ctx->buflen;
325
326       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, len);
327       left_over += len;
328       if (left_over >= 128)
329         {
330           sha512_process_block (ctx->buffer, 128, ctx);
331           left_over -= 128;
332           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[128], left_over);
333         }
334       ctx->buflen = left_over;
335     }
336 }