crypto/sha256_generic.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  * 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 <linux/init.h>
  21 #include <linux/module.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/crypto.h>
  24 #include <linux/types.h>
  25 #include <crypto/sha.h>
  26 #include <asm/byteorder.h>
  27
  28 struct sha256_ctx {
  29         u32 count[2];
  30         u32 state[8];
  31         u8 buf[128];
  32 };
  33
  34 static inline u32 Ch(u32 x, u32 y, u32 z)
  35 {
  36         return z ^ (x & (y ^ z));
  37 }
  38
  39 static inline u32 Maj(u32 x, u32 y, u32 z)
  40 {
  41         return (x & y) | (z & (x | y));
  42 }
  43
  44 #define e0(x)       (ror32(x, 2) ^ ror32(x,13) ^ ror32(x,22))
  45 #define e1(x)       (ror32(x, 6) ^ ror32(x,11) ^ ror32(x,25))
  46 #define s0(x)       (ror32(x, 7) ^ ror32(x,18) ^ (x >> 3))
  47 #define s1(x)       (ror32(x,17) ^ ror32(x,19) ^ (x >> 10))
  48
  49 static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
  50 {
  51         W[I] = __be32_to_cpu( ((__be32*)(input))[I] );
  52 }
  53
  54 static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
  55 {
  56         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
  57 }
  58
  59 static void sha256_transform(u32 *state, const u8 *input)
  60 {
  61         u32 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
  62         u32 W[64];
  63         int i;
  64
  65         /* load the input */
  66         for (i = 0; i < 16; i++)
  67                 LOAD_OP(i, W, input);
  68
  69         /* now blend */
  70         for (i = 16; i < 64; i++)
  71                 BLEND_OP(i, W);
  72
  73         /* load the state into our registers */
  74         a=state[0];  b=state[1];  c=state[2];  d=state[3];
  75         e=state[4];  f=state[5];  g=state[6];  h=state[7];
  76
  77         /* now iterate */
  78         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x428a2f98 + W[ 0];
  79         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
  80         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x71374491 + W[ 1];
  81         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
  82         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb5c0fbcf + W[ 2];
  83         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
  84         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xe9b5dba5 + W[ 3];
  85         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
  86         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x3956c25b + W[ 4];
  87         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
  88         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x59f111f1 + W[ 5];
  89         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
  90         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x923f82a4 + W[ 6];
  91         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
  92         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xab1c5ed5 + W[ 7];
  93         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
  94
  95         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xd807aa98 + W[ 8];
  96         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
  97         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x12835b01 + W[ 9];
  98         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
  99         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x243185be + W[10];
 100         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 101         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x550c7dc3 + W[11];
 102         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 103         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x72be5d74 + W[12];
 104         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 105         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x80deb1fe + W[13];
 106         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 107         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x9bdc06a7 + W[14];
 108         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 109         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc19bf174 + W[15];
 110         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 111
 112         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xe49b69c1 + W[16];
 113         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 114         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xefbe4786 + W[17];
 115         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 116         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x0fc19dc6 + W[18];
 117         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 118         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x240ca1cc + W[19];
 119         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 120         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x2de92c6f + W[20];
 121         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 122         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4a7484aa + W[21];
 123         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 124         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5cb0a9dc + W[22];
 125         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 126         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x76f988da + W[23];
 127         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 128
 129         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x983e5152 + W[24];
 130         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 131         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa831c66d + W[25];
 132         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 133         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb00327c8 + W[26];
 134         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 135         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xbf597fc7 + W[27];
 136         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 137         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xc6e00bf3 + W[28];
 138         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 139         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd5a79147 + W[29];
 140         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 141         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x06ca6351 + W[30];
 142         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 143         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x14292967 + W[31];
 144         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 145
 146         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x27b70a85 + W[32];
 147         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 148         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x2e1b2138 + W[33];
 149         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 150         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x4d2c6dfc + W[34];
 151         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 152         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x53380d13 + W[35];
 153         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 154         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x650a7354 + W[36];
 155         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 156         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x766a0abb + W[37];
 157         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 158         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x81c2c92e + W[38];
 159         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 160         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x92722c85 + W[39];
 161         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 162
 163         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xa2bfe8a1 + W[40];
 164         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 165         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa81a664b + W[41];
 166         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 167         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xc24b8b70 + W[42];
 168         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 169         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xc76c51a3 + W[43];
 170         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 171         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xd192e819 + W[44];
 172         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 173         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd6990624 + W[45];
 174         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 175         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xf40e3585 + W[46];
 176         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 177         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x106aa070 + W[47];
 178         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 179
 180         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x19a4c116 + W[48];
 181         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 182         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x1e376c08 + W[49];
 183         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 184         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x2748774c + W[50];
 185         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 186         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x34b0bcb5 + W[51];
 187         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 188         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x391c0cb3 + W[52];
 189         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 190         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4ed8aa4a + W[53];
 191         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 192         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5b9cca4f + W[54];
 193         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 194         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x682e6ff3 + W[55];
 195         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 196
 197         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x748f82ee + W[56];
 198         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 199         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x78a5636f + W[57];
 200         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 201         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x84c87814 + W[58];
 202         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 203         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x8cc70208 + W[59];
 204         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 205         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x90befffa + W[60];
 206         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 207         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xa4506ceb + W[61];
 208         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 209         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xbef9a3f7 + W[62];
 210         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 211         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc67178f2 + W[63];
 212         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 213
 214         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;
 215         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;
 216
 217         /* clear any sensitive info... */
 218         a = b = c = d = e = f = g = h = t1 = t2 = 0;
 219         memset(W, 0, 64 * sizeof(u32));
 220 }
 221
 222
 223 static void sha224_init(struct crypto_tfm *tfm)
 224 {
 225         struct sha256_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 226         sctx->state[0] = SHA224_H0;
 227         sctx->state[1] = SHA224_H1;
 228         sctx->state[2] = SHA224_H2;
 229         sctx->state[3] = SHA224_H3;
 230         sctx->state[4] = SHA224_H4;
 231         sctx->state[5] = SHA224_H5;
 232         sctx->state[6] = SHA224_H6;
 233         sctx->state[7] = SHA224_H7;
 234         sctx->count[0] = 0;
 235         sctx->count[1] = 0;
 236 }
 237
 238 static void sha256_init(struct crypto_tfm *tfm)
 239 {
 240         struct sha256_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 241         sctx->state[0] = SHA256_H0;
 242         sctx->state[1] = SHA256_H1;
 243         sctx->state[2] = SHA256_H2;
 244         sctx->state[3] = SHA256_H3;
 245         sctx->state[4] = SHA256_H4;
 246         sctx->state[5] = SHA256_H5;
 247         sctx->state[6] = SHA256_H6;
 248         sctx->state[7] = SHA256_H7;
 249         sctx->count[0] = sctx->count[1] = 0;
 250 }
 251
 252 static void sha256_update(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *data,
 253                           unsigned int len)
 254 {
 255         struct sha256_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 256         unsigned int i, index, part_len;
 257
 258         /* Compute number of bytes mod 128 */
 259         index = (unsigned int)((sctx->count[0] >> 3) & 0x3f);
 260
 261         /* Update number of bits */
 262         if ((sctx->count[0] += (len << 3)) < (len << 3)) {
 263                 sctx->count[1]++;
 264                 sctx->count[1] += (len >> 29);
 265         }
 266
 267         part_len = 64 - index;
 268
 269         /* Transform as many times as possible. */
 270         if (len >= part_len) {
 271                 memcpy(&sctx->buf[index], data, part_len);
 272                 sha256_transform(sctx->state, sctx->buf);
 273
 274                 for (i = part_len; i + 63 < len; i += 64)
 275                         sha256_transform(sctx->state, &data[i]);
 276                 index = 0;
 277         } else {
 278                 i = 0;
 279         }
 280
 281         /* Buffer remaining input */
 282         memcpy(&sctx->buf[index], &data[i], len-i);
 283 }
 284
 285 static void sha256_final(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out)
 286 {
 287         struct sha256_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 288         __be32 *dst = (__be32 *)out;
 289         __be32 bits[2];
 290         unsigned int index, pad_len;
 291         int i;
 292         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
 293
 294         /* Save number of bits */
 295         bits[1] = cpu_to_be32(sctx->count[0]);
 296         bits[0] = cpu_to_be32(sctx->count[1]);
 297
 298         /* Pad out to 56 mod 64. */
 299         index = (sctx->count[0] >> 3) & 0x3f;
 300         pad_len = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
 301         sha256_update(tfm, padding, pad_len);
 302
 303         /* Append length (before padding) */
 304         sha256_update(tfm, (const u8 *)bits, sizeof(bits));
 305
 306         /* Store state in digest */
 307         for (i = 0; i < 8; i++)
 308                 dst[i] = cpu_to_be32(sctx->state[i]);
 309
 310         /* Zeroize sensitive information. */
 311         memset(sctx, 0, sizeof(*sctx));
 312 }
 313
 314 static void sha224_final(struct crypto_tfm *tfm, u8 *hash)
 315 {
 316         u8 D[SHA256_DIGEST_SIZE];
 317
 318         sha256_final(tfm, D);
 319
 320         memcpy(hash, D, SHA224_DIGEST_SIZE);
 321         memset(D, 0, SHA256_DIGEST_SIZE);
 322 }
 323
 324 static struct crypto_alg sha256 = {
 325         .cra_name       =       "sha256",
 326         .cra_driver_name=       "sha256-generic",
 327         .cra_flags      =       CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST,
 328         .cra_blocksize  =       SHA256_BLOCK_SIZE,
 329         .cra_ctxsize    =       sizeof(struct sha256_ctx),
 330         .cra_module     =       THIS_MODULE,
 331         .cra_alignmask  =       3,
 332         .cra_list       =       LIST_HEAD_INIT(sha256.cra_list),
 333         .cra_u          =       { .digest = {
 334         .dia_digestsize =       SHA256_DIGEST_SIZE,
 335         .dia_init       =       sha256_init,
 336         .dia_update     =       sha256_update,
 337         .dia_final      =       sha256_final } }
 338 };
 339
 340 static struct crypto_alg sha224 = {
 341         .cra_name       = "sha224",
 342         .cra_driver_name = "sha224-generic",
 343         .cra_flags      = CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST,
 344         .cra_blocksize  = SHA224_BLOCK_SIZE,
 345         .cra_ctxsize    = sizeof(struct sha256_ctx),
 346         .cra_module     = THIS_MODULE,
 347         .cra_alignmask  = 3,
 348         .cra_list       = LIST_HEAD_INIT(sha224.cra_list),
 349         .cra_u          = { .digest = {
 350         .dia_digestsize = SHA224_DIGEST_SIZE,
 351         .dia_init       = sha224_init,
 352         .dia_update     = sha256_update,
 353         .dia_final      = sha224_final } }
 354 };
 355
 356 static int __init sha256_generic_mod_init(void)
 357 {
 358         int ret = 0;
 359
 360         ret = crypto_register_alg(&sha224);
 361
 362         if (ret < 0)
 363                 return ret;
 364
 365         ret = crypto_register_alg(&sha256);
 366
 367         if (ret < 0)
 368                 crypto_unregister_alg(&sha224);
 369
 370         return ret;
 371 }
 372
 373 static void __exit sha256_generic_mod_fini(void)
 374 {
 375         crypto_unregister_alg(&sha224);
 376         crypto_unregister_alg(&sha256);
 377 }
 378
 379 module_init(sha256_generic_mod_init);
 380 module_exit(sha256_generic_mod_fini);
 381
 382 MODULE_LICENSE("GPL");
 383 MODULE_DESCRIPTION("SHA-224 and SHA-256 Secure Hash Algorithm");
 384
 385 MODULE_ALIAS("sha224");
 386 MODULE_ALIAS("sha256");