crypto/sha256.c

   1 /*
   2  * Cryptographic API.
   3  *
   4  * SHA-256, as specified in
   5  * http://csrc.nist.gov/cryptval/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  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  14  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  15  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
  16  * any later version.
  17  *
  18  */
  19 #include <linux/init.h>
  20 #include <linux/module.h>
  21 #include <linux/mm.h>
  22 #include <linux/crypto.h>
  23 #include <asm/scatterlist.h>
  24 #include <asm/byteorder.h>
  25
  26 #define SHA256_DIGEST_SIZE      32
  27 #define SHA256_HMAC_BLOCK_SIZE  64
  28
  29 struct sha256_ctx {
  30         u32 count[2];
  31         u32 state[8];
  32         u8 buf[128];
  33 };
  34
  35 static inline u32 Ch(u32 x, u32 y, u32 z)
  36 {
  37         return z ^ (x & (y ^ z));
  38 }
  39
  40 static inline u32 Maj(u32 x, u32 y, u32 z)
  41 {
  42         return (x & y) | (z & (x | y));
  43 }
  44
  45 static inline u32 RORu32(u32 x, u32 y)
  46 {
  47         return (x >> y) | (x << (32 - y));
  48 }
  49
  50 #define e0(x)       (RORu32(x, 2) ^ RORu32(x,13) ^ RORu32(x,22))
  51 #define e1(x)       (RORu32(x, 6) ^ RORu32(x,11) ^ RORu32(x,25))
  52 #define s0(x)       (RORu32(x, 7) ^ RORu32(x,18) ^ (x >> 3))
  53 #define s1(x)       (RORu32(x,17) ^ RORu32(x,19) ^ (x >> 10))
  54
  55 #define H0         0x6a09e667
  56 #define H1         0xbb67ae85
  57 #define H2         0x3c6ef372
  58 #define H3         0xa54ff53a
  59 #define H4         0x510e527f
  60 #define H5         0x9b05688c
  61 #define H6         0x1f83d9ab
  62 #define H7         0x5be0cd19
  63
  64 static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
  65 {
  66         u32 t1 = input[(4 * I)] & 0xff;
  67
  68         t1 <<= 8;
  69         t1 |= input[(4 * I) + 1] & 0xff;
  70         t1 <<= 8;
  71         t1 |= input[(4 * I) + 2] & 0xff;
  72         t1 <<= 8;
  73         t1 |= input[(4 * I) + 3] & 0xff;
  74         W[I] = t1;
  75 }
  76
  77 static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
  78 {
  79         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
  80 }
  81
  82 static void sha256_transform(u32 *state, const u8 *input)
  83 {
  84         u32 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
  85         u32 W[64];
  86         int i;
  87
  88         /* load the input */
  89         for (i = 0; i < 16; i++)
  90                 LOAD_OP(i, W, input);
  91
  92         /* now blend */
  93         for (i = 16; i < 64; i++)
  94                 BLEND_OP(i, W);
  95
  96         /* load the state into our registers */
  97         a=state[0];  b=state[1];  c=state[2];  d=state[3];
  98         e=state[4];  f=state[5];  g=state[6];  h=state[7];
  99
 100         /* now iterate */
 101         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x428a2f98 + W[ 0];
 102         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 103         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x71374491 + W[ 1];
 104         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 105         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb5c0fbcf + W[ 2];
 106         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 107         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xe9b5dba5 + W[ 3];
 108         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 109         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x3956c25b + W[ 4];
 110         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 111         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x59f111f1 + W[ 5];
 112         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 113         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x923f82a4 + W[ 6];
 114         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 115         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xab1c5ed5 + W[ 7];
 116         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 117
 118         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xd807aa98 + W[ 8];
 119         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 120         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x12835b01 + W[ 9];
 121         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 122         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x243185be + W[10];
 123         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 124         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x550c7dc3 + W[11];
 125         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 126         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x72be5d74 + W[12];
 127         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 128         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x80deb1fe + W[13];
 129         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 130         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x9bdc06a7 + W[14];
 131         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 132         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc19bf174 + W[15];
 133         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 134
 135         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xe49b69c1 + W[16];
 136         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 137         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xefbe4786 + W[17];
 138         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 139         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x0fc19dc6 + W[18];
 140         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 141         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x240ca1cc + W[19];
 142         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 143         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x2de92c6f + W[20];
 144         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 145         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4a7484aa + W[21];
 146         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 147         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5cb0a9dc + W[22];
 148         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 149         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x76f988da + W[23];
 150         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 151
 152         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x983e5152 + W[24];
 153         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 154         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa831c66d + W[25];
 155         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 156         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb00327c8 + W[26];
 157         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 158         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xbf597fc7 + W[27];
 159         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 160         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xc6e00bf3 + W[28];
 161         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 162         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd5a79147 + W[29];
 163         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 164         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x06ca6351 + W[30];
 165         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 166         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x14292967 + W[31];
 167         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 168
 169         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x27b70a85 + W[32];
 170         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 171         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x2e1b2138 + W[33];
 172         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 173         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x4d2c6dfc + W[34];
 174         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 175         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x53380d13 + W[35];
 176         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 177         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x650a7354 + W[36];
 178         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 179         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x766a0abb + W[37];
 180         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 181         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x81c2c92e + W[38];
 182         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 183         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x92722c85 + W[39];
 184         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 185
 186         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xa2bfe8a1 + W[40];
 187         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 188         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa81a664b + W[41];
 189         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 190         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xc24b8b70 + W[42];
 191         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 192         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xc76c51a3 + W[43];
 193         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 194         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xd192e819 + W[44];
 195         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 196         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd6990624 + W[45];
 197         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 198         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xf40e3585 + W[46];
 199         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 200         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x106aa070 + W[47];
 201         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 202
 203         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x19a4c116 + W[48];
 204         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 205         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x1e376c08 + W[49];
 206         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 207         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x2748774c + W[50];
 208         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 209         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x34b0bcb5 + W[51];
 210         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 211         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x391c0cb3 + W[52];
 212         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 213         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4ed8aa4a + W[53];
 214         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 215         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5b9cca4f + W[54];
 216         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 217         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x682e6ff3 + W[55];
 218         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 219
 220         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x748f82ee + W[56];
 221         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 222         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x78a5636f + W[57];
 223         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 224         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x84c87814 + W[58];
 225         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 226         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x8cc70208 + W[59];
 227         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 228         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x90befffa + W[60];
 229         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 230         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xa4506ceb + W[61];
 231         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 232         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xbef9a3f7 + W[62];
 233         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 234         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc67178f2 + W[63];
 235         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 236
 237         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;
 238         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;
 239
 240         /* clear any sensitive info... */
 241         a = b = c = d = e = f = g = h = t1 = t2 = 0;
 242         memset(W, 0, 64 * sizeof(u32));
 243 }
 244
 245 static void sha256_init(void *ctx)
 246 {
 247         struct sha256_ctx *sctx = ctx;
 248         sctx->state[0] = H0;
 249         sctx->state[1] = H1;
 250         sctx->state[2] = H2;
 251         sctx->state[3] = H3;
 252         sctx->state[4] = H4;
 253         sctx->state[5] = H5;
 254         sctx->state[6] = H6;
 255         sctx->state[7] = H7;
 256         sctx->count[0] = sctx->count[1] = 0;
 257         memset(sctx->buf, 0, sizeof(sctx->buf));
 258 }
 259
 260 static void sha256_update(void *ctx, const u8 *data, unsigned int len)
 261 {
 262         struct sha256_ctx *sctx = ctx;
 263         unsigned int i, index, part_len;
 264
 265         /* Compute number of bytes mod 128 */
 266         index = (unsigned int)((sctx->count[0] >> 3) & 0x3f);
 267
 268         /* Update number of bits */
 269         if ((sctx->count[0] += (len << 3)) < (len << 3)) {
 270                 sctx->count[1]++;
 271                 sctx->count[1] += (len >> 29);
 272         }
 273
 274         part_len = 64 - index;
 275
 276         /* Transform as many times as possible. */
 277         if (len >= part_len) {
 278                 memcpy(&sctx->buf[index], data, part_len);
 279                 sha256_transform(sctx->state, sctx->buf);
 280
 281                 for (i = part_len; i + 63 < len; i += 64)
 282                         sha256_transform(sctx->state, &data[i]);
 283                 index = 0;
 284         } else {
 285                 i = 0;
 286         }
 287
 288         /* Buffer remaining input */
 289         memcpy(&sctx->buf[index], &data[i], len-i);
 290 }
 291
 292 static void sha256_final(void* ctx, u8 *out)
 293 {
 294         struct sha256_ctx *sctx = ctx;
 295         u8 bits[8];
 296         unsigned int index, pad_len, t;
 297         int i, j;
 298         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
 299
 300         /* Save number of bits */
 301         t = sctx->count[0];
 302         bits[7] = t; t >>= 8;
 303         bits[6] = t; t >>= 8;
 304         bits[5] = t; t >>= 8;
 305         bits[4] = t;
 306         t = sctx->count[1];
 307         bits[3] = t; t >>= 8;
 308         bits[2] = t; t >>= 8;
 309         bits[1] = t; t >>= 8;
 310         bits[0] = t;
 311
 312         /* Pad out to 56 mod 64. */
 313         index = (sctx->count[0] >> 3) & 0x3f;
 314         pad_len = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
 315         sha256_update(sctx, padding, pad_len);
 316
 317         /* Append length (before padding) */
 318         sha256_update(sctx, bits, 8);
 319
 320         /* Store state in digest */
 321         for (i = j = 0; i < 8; i++, j += 4) {
 322                 t = sctx->state[i];
 323                 out[j+3] = t; t >>= 8;
 324                 out[j+2] = t; t >>= 8;
 325                 out[j+1] = t; t >>= 8;
 326                 out[j  ] = t;
 327         }
 328
 329         /* Zeroize sensitive information. */
 330         memset(sctx, 0, sizeof(*sctx));
 331 }
 332
 333
 334 static struct crypto_alg alg = {
 335         .cra_name       =       "sha256",
 336         .cra_flags      =       CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST,
 337         .cra_blocksize  =       SHA256_HMAC_BLOCK_SIZE,
 338         .cra_ctxsize    =       sizeof(struct sha256_ctx),
 339         .cra_module     =       THIS_MODULE,
 340         .cra_list       =       LIST_HEAD_INIT(alg.cra_list),
 341         .cra_u          =       { .digest = {
 342         .dia_digestsize =       SHA256_DIGEST_SIZE,
 343         .dia_init       =       sha256_init,
 344         .dia_update     =       sha256_update,
 345         .dia_final      =       sha256_final } }
 346 };
 347
 348 static int __init init(void)
 349 {
 350         return crypto_register_alg(&alg);
 351 }
 352
 353 static void __exit fini(void)
 354 {
 355         crypto_unregister_alg(&alg);
 356 }
 357
 358 module_init(init);
 359 module_exit(fini);
 360
 361 MODULE_LICENSE("GPL");
 362 MODULE_DESCRIPTION("SHA256 Secure Hash Algorithm");