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 <linux/types.h>
  24 #include <asm/scatterlist.h>
  25 #include <asm/byteorder.h>
  26
  27 #define SHA256_DIGEST_SIZE      32
  28 #define SHA256_HMAC_BLOCK_SIZE  64
  29
  30 struct sha256_ctx {
  31         u32 count[2];
  32         u32 state[8];
  33         u8 buf[128];
  34 };
  35
  36 static inline u32 Ch(u32 x, u32 y, u32 z)
  37 {
  38         return z ^ (x & (y ^ z));
  39 }
  40
  41 static inline u32 Maj(u32 x, u32 y, u32 z)
  42 {
  43         return (x & y) | (z & (x | y));
  44 }
  45
  46 #define e0(x)       (ror32(x, 2) ^ ror32(x,13) ^ ror32(x,22))
  47 #define e1(x)       (ror32(x, 6) ^ ror32(x,11) ^ ror32(x,25))
  48 #define s0(x)       (ror32(x, 7) ^ ror32(x,18) ^ (x >> 3))
  49 #define s1(x)       (ror32(x,17) ^ ror32(x,19) ^ (x >> 10))
  50
  51 #define H0         0x6a09e667
  52 #define H1         0xbb67ae85
  53 #define H2         0x3c6ef372
  54 #define H3         0xa54ff53a
  55 #define H4         0x510e527f
  56 #define H5         0x9b05688c
  57 #define H6         0x1f83d9ab
  58 #define H7         0x5be0cd19
  59
  60 static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
  61 {
  62         W[I] = __be32_to_cpu( ((__be32*)(input))[I] );
  63 }
  64
  65 static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
  66 {
  67         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
  68 }
  69
  70 static void sha256_transform(u32 *state, const u8 *input)
  71 {
  72         u32 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
  73         u32 W[64];
  74         int i;
  75
  76         /* load the input */
  77         for (i = 0; i < 16; i++)
  78                 LOAD_OP(i, W, input);
  79
  80         /* now blend */
  81         for (i = 16; i < 64; i++)
  82                 BLEND_OP(i, W);
  83
  84         /* load the state into our registers */
  85         a=state[0];  b=state[1];  c=state[2];  d=state[3];
  86         e=state[4];  f=state[5];  g=state[6];  h=state[7];
  87
  88         /* now iterate */
  89         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x428a2f98 + W[ 0];
  90         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
  91         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x71374491 + W[ 1];
  92         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
  93         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb5c0fbcf + W[ 2];
  94         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
  95         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xe9b5dba5 + W[ 3];
  96         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
  97         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x3956c25b + W[ 4];
  98         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
  99         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x59f111f1 + W[ 5];
 100         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 101         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x923f82a4 + W[ 6];
 102         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 103         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xab1c5ed5 + W[ 7];
 104         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 105
 106         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xd807aa98 + W[ 8];
 107         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 108         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x12835b01 + W[ 9];
 109         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 110         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x243185be + W[10];
 111         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 112         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x550c7dc3 + W[11];
 113         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 114         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x72be5d74 + W[12];
 115         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 116         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x80deb1fe + W[13];
 117         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 118         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x9bdc06a7 + W[14];
 119         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 120         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc19bf174 + W[15];
 121         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 122
 123         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xe49b69c1 + W[16];
 124         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 125         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xefbe4786 + W[17];
 126         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 127         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x0fc19dc6 + W[18];
 128         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 129         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x240ca1cc + W[19];
 130         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 131         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x2de92c6f + W[20];
 132         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 133         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4a7484aa + W[21];
 134         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 135         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5cb0a9dc + W[22];
 136         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 137         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x76f988da + W[23];
 138         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 139
 140         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x983e5152 + W[24];
 141         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 142         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa831c66d + W[25];
 143         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 144         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb00327c8 + W[26];
 145         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 146         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xbf597fc7 + W[27];
 147         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 148         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xc6e00bf3 + W[28];
 149         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 150         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd5a79147 + W[29];
 151         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 152         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x06ca6351 + W[30];
 153         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 154         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x14292967 + W[31];
 155         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 156
 157         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x27b70a85 + W[32];
 158         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 159         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x2e1b2138 + W[33];
 160         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 161         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x4d2c6dfc + W[34];
 162         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 163         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x53380d13 + W[35];
 164         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 165         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x650a7354 + W[36];
 166         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 167         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x766a0abb + W[37];
 168         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 169         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x81c2c92e + W[38];
 170         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 171         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x92722c85 + W[39];
 172         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 173
 174         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xa2bfe8a1 + W[40];
 175         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 176         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa81a664b + W[41];
 177         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 178         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xc24b8b70 + W[42];
 179         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 180         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xc76c51a3 + W[43];
 181         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 182         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xd192e819 + W[44];
 183         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 184         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd6990624 + W[45];
 185         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 186         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xf40e3585 + W[46];
 187         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 188         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x106aa070 + W[47];
 189         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 190
 191         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x19a4c116 + W[48];
 192         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 193         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x1e376c08 + W[49];
 194         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 195         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x2748774c + W[50];
 196         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 197         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x34b0bcb5 + W[51];
 198         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 199         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x391c0cb3 + W[52];
 200         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 201         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4ed8aa4a + W[53];
 202         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 203         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5b9cca4f + W[54];
 204         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 205         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x682e6ff3 + W[55];
 206         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 207
 208         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x748f82ee + W[56];
 209         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 210         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x78a5636f + W[57];
 211         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 212         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x84c87814 + W[58];
 213         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 214         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x8cc70208 + W[59];
 215         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 216         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x90befffa + W[60];
 217         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 218         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xa4506ceb + W[61];
 219         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 220         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xbef9a3f7 + W[62];
 221         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 222         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc67178f2 + W[63];
 223         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 224
 225         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;
 226         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;
 227
 228         /* clear any sensitive info... */
 229         a = b = c = d = e = f = g = h = t1 = t2 = 0;
 230         memset(W, 0, 64 * sizeof(u32));
 231 }
 232
 233 static void sha256_init(struct crypto_tfm *tfm)
 234 {
 235         struct sha256_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 236         sctx->state[0] = H0;
 237         sctx->state[1] = H1;
 238         sctx->state[2] = H2;
 239         sctx->state[3] = H3;
 240         sctx->state[4] = H4;
 241         sctx->state[5] = H5;
 242         sctx->state[6] = H6;
 243         sctx->state[7] = H7;
 244         sctx->count[0] = sctx->count[1] = 0;
 245 }
 246
 247 static void sha256_update(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *data,
 248                           unsigned int len)
 249 {
 250         struct sha256_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 251         unsigned int i, index, part_len;
 252
 253         /* Compute number of bytes mod 128 */
 254         index = (unsigned int)((sctx->count[0] >> 3) & 0x3f);
 255
 256         /* Update number of bits */
 257         if ((sctx->count[0] += (len << 3)) < (len << 3)) {
 258                 sctx->count[1]++;
 259                 sctx->count[1] += (len >> 29);
 260         }
 261
 262         part_len = 64 - index;
 263
 264         /* Transform as many times as possible. */
 265         if (len >= part_len) {
 266                 memcpy(&sctx->buf[index], data, part_len);
 267                 sha256_transform(sctx->state, sctx->buf);
 268
 269                 for (i = part_len; i + 63 < len; i += 64)
 270                         sha256_transform(sctx->state, &data[i]);
 271                 index = 0;
 272         } else {
 273                 i = 0;
 274         }
 275
 276         /* Buffer remaining input */
 277         memcpy(&sctx->buf[index], &data[i], len-i);
 278 }
 279
 280 static void sha256_final(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out)
 281 {
 282         struct sha256_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 283         __be32 *dst = (__be32 *)out;
 284         __be32 bits[2];
 285         unsigned int index, pad_len;
 286         int i;
 287         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
 288
 289         /* Save number of bits */
 290         bits[1] = cpu_to_be32(sctx->count[0]);
 291         bits[0] = cpu_to_be32(sctx->count[1]);
 292
 293         /* Pad out to 56 mod 64. */
 294         index = (sctx->count[0] >> 3) & 0x3f;
 295         pad_len = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
 296         sha256_update(tfm, padding, pad_len);
 297
 298         /* Append length (before padding) */
 299         sha256_update(tfm, (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
 309
 310 static struct crypto_alg alg = {
 311         .cra_name       =       "sha256",
 312         .cra_flags      =       CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST,
 313         .cra_blocksize  =       SHA256_HMAC_BLOCK_SIZE,
 314         .cra_ctxsize    =       sizeof(struct sha256_ctx),
 315         .cra_module     =       THIS_MODULE,
 316         .cra_alignmask  =       3,
 317         .cra_list       =       LIST_HEAD_INIT(alg.cra_list),
 318         .cra_u          =       { .digest = {
 319         .dia_digestsize =       SHA256_DIGEST_SIZE,
 320         .dia_init       =       sha256_init,
 321         .dia_update     =       sha256_update,
 322         .dia_final      =       sha256_final } }
 323 };
 324
 325 static int __init init(void)
 326 {
 327         return crypto_register_alg(&alg);
 328 }
 329
 330 static void __exit fini(void)
 331 {
 332         crypto_unregister_alg(&alg);
 333 }
 334
 335 module_init(init);
 336 module_exit(fini);
 337
 338 MODULE_LICENSE("GPL");
 339 MODULE_DESCRIPTION("SHA256 Secure Hash Algorithm");