b39c0543a8faca6e80648f12abea710bb2f0ce8d
[linux-2.6.git] / crypto / rmd320.c
1 /*
2  * Cryptographic API.
3  *
4  * RIPEMD-320 - RACE Integrity Primitives Evaluation Message Digest.
5  *
6  * Based on the reference implementation by Antoon Bosselaers, ESAT-COSIC
7  *
8  * Copyright (c) 2008 Adrian-Ken Rueegsegger <rueegsegger (at) swiss-it.ch>
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
11  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
12  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
13  * any later version.
14  *
15  */
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/crypto.h>
20 #include <linux/cryptohash.h>
21 #include <linux/types.h>
22 #include <asm/byteorder.h>
23
24 #include "ripemd.h"
25
26 struct rmd320_ctx {
27         u64 byte_count;
28         u32 state[10];
29         u32 buffer[16];
30 };
31
32 #define K1  RMD_K1
33 #define K2  RMD_K2
34 #define K3  RMD_K3
35 #define K4  RMD_K4
36 #define K5  RMD_K5
37 #define KK1 RMD_K6
38 #define KK2 RMD_K7
39 #define KK3 RMD_K8
40 #define KK4 RMD_K9
41 #define KK5 RMD_K1
42
43 #define F1(x, y, z) (x ^ y ^ z)         /* XOR */
44 #define F2(x, y, z) (z ^ (x & (y ^ z))) /* x ? y : z */
45 #define F3(x, y, z) ((x | ~y) ^ z)
46 #define F4(x, y, z) (y ^ (z & (x ^ y))) /* z ? x : y */
47 #define F5(x, y, z) (x ^ (y | ~z))
48
49 #define ROUND(a, b, c, d, e, f, k, x, s)  { \
50         (a) += f((b), (c), (d)) + (x) + (k); \
51         (a) = rol32((a), (s)) + (e); \
52         (c) = rol32((c), 10); \
53 }
54
55 static void rmd320_transform(u32 *state, u32 const *in)
56 {
57         u32 aa, bb, cc, dd, ee, aaa, bbb, ccc, ddd, eee, tmp;
58
59         /* Initialize left lane */
60         aa = state[0];
61         bb = state[1];
62         cc = state[2];
63         dd = state[3];
64         ee = state[4];
65
66         /* Initialize right lane */
67         aaa = state[5];
68         bbb = state[6];
69         ccc = state[7];
70         ddd = state[8];
71         eee = state[9];
72
73         /* round 1: left lane */
74         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F1, K1, in[0],  11);
75         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F1, K1, in[1],  14);
76         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F1, K1, in[2],  15);
77         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F1, K1, in[3],  12);
78         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F1, K1, in[4],   5);
79         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F1, K1, in[5],   8);
80         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F1, K1, in[6],   7);
81         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F1, K1, in[7],   9);
82         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F1, K1, in[8],  11);
83         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F1, K1, in[9],  13);
84         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F1, K1, in[10], 14);
85         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F1, K1, in[11], 15);
86         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F1, K1, in[12],  6);
87         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F1, K1, in[13],  7);
88         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F1, K1, in[14],  9);
89         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F1, K1, in[15],  8);
90
91         /* round 1: right lane */
92         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F5, KK1, in[5],   8);
93         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F5, KK1, in[14],  9);
94         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F5, KK1, in[7],   9);
95         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F5, KK1, in[0],  11);
96         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F5, KK1, in[9],  13);
97         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F5, KK1, in[2],  15);
98         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F5, KK1, in[11], 15);
99         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F5, KK1, in[4],   5);
100         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F5, KK1, in[13],  7);
101         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F5, KK1, in[6],   7);
102         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F5, KK1, in[15],  8);
103         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F5, KK1, in[8],  11);
104         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F5, KK1, in[1],  14);
105         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F5, KK1, in[10], 14);
106         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F5, KK1, in[3],  12);
107         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F5, KK1, in[12],  6);
108
109         /* Swap contents of "a" registers */
110         tmp = aa; aa = aaa; aaa = tmp;
111
112         /* round 2: left lane" */
113         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F2, K2, in[7],   7);
114         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F2, K2, in[4],   6);
115         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F2, K2, in[13],  8);
116         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F2, K2, in[1],  13);
117         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F2, K2, in[10], 11);
118         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F2, K2, in[6],   9);
119         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F2, K2, in[15],  7);
120         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F2, K2, in[3],  15);
121         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F2, K2, in[12],  7);
122         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F2, K2, in[0],  12);
123         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F2, K2, in[9],  15);
124         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F2, K2, in[5],   9);
125         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F2, K2, in[2],  11);
126         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F2, K2, in[14],  7);
127         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F2, K2, in[11], 13);
128         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F2, K2, in[8],  12);
129
130         /* round 2: right lane */
131         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F4, KK2, in[6],   9);
132         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F4, KK2, in[11], 13);
133         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F4, KK2, in[3],  15);
134         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F4, KK2, in[7],   7);
135         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F4, KK2, in[0],  12);
136         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F4, KK2, in[13],  8);
137         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F4, KK2, in[5],   9);
138         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F4, KK2, in[10], 11);
139         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F4, KK2, in[14],  7);
140         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F4, KK2, in[15],  7);
141         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F4, KK2, in[8],  12);
142         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F4, KK2, in[12],  7);
143         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F4, KK2, in[4],   6);
144         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F4, KK2, in[9],  15);
145         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F4, KK2, in[1],  13);
146         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F4, KK2, in[2],  11);
147
148         /* Swap contents of "b" registers */
149         tmp = bb; bb = bbb; bbb = tmp;
150
151         /* round 3: left lane" */
152         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F3, K3, in[3],  11);
153         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F3, K3, in[10], 13);
154         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F3, K3, in[14],  6);
155         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F3, K3, in[4],   7);
156         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F3, K3, in[9],  14);
157         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F3, K3, in[15],  9);
158         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F3, K3, in[8],  13);
159         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F3, K3, in[1],  15);
160         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F3, K3, in[2],  14);
161         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F3, K3, in[7],   8);
162         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F3, K3, in[0],  13);
163         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F3, K3, in[6],   6);
164         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F3, K3, in[13],  5);
165         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F3, K3, in[11], 12);
166         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F3, K3, in[5],   7);
167         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F3, K3, in[12],  5);
168
169         /* round 3: right lane */
170         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F3, KK3, in[15],  9);
171         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F3, KK3, in[5],   7);
172         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F3, KK3, in[1],  15);
173         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F3, KK3, in[3],  11);
174         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F3, KK3, in[7],   8);
175         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F3, KK3, in[14],  6);
176         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F3, KK3, in[6],   6);
177         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F3, KK3, in[9],  14);
178         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F3, KK3, in[11], 12);
179         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F3, KK3, in[8],  13);
180         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F3, KK3, in[12],  5);
181         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F3, KK3, in[2],  14);
182         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F3, KK3, in[10], 13);
183         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F3, KK3, in[0],  13);
184         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F3, KK3, in[4],   7);
185         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F3, KK3, in[13],  5);
186
187         /* Swap contents of "c" registers */
188         tmp = cc; cc = ccc; ccc = tmp;
189
190         /* round 4: left lane" */
191         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F4, K4, in[1],  11);
192         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F4, K4, in[9],  12);
193         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F4, K4, in[11], 14);
194         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F4, K4, in[10], 15);
195         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F4, K4, in[0],  14);
196         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F4, K4, in[8],  15);
197         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F4, K4, in[12],  9);
198         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F4, K4, in[4],   8);
199         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F4, K4, in[13],  9);
200         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F4, K4, in[3],  14);
201         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F4, K4, in[7],   5);
202         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F4, K4, in[15],  6);
203         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F4, K4, in[14],  8);
204         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F4, K4, in[5],   6);
205         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F4, K4, in[6],   5);
206         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F4, K4, in[2],  12);
207
208         /* round 4: right lane */
209         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F2, KK4, in[8],  15);
210         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F2, KK4, in[6],   5);
211         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F2, KK4, in[4],   8);
212         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F2, KK4, in[1],  11);
213         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F2, KK4, in[3],  14);
214         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F2, KK4, in[11], 14);
215         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F2, KK4, in[15],  6);
216         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F2, KK4, in[0],  14);
217         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F2, KK4, in[5],   6);
218         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F2, KK4, in[12],  9);
219         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F2, KK4, in[2],  12);
220         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F2, KK4, in[13],  9);
221         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F2, KK4, in[9],  12);
222         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F2, KK4, in[7],   5);
223         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F2, KK4, in[10], 15);
224         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F2, KK4, in[14],  8);
225
226         /* Swap contents of "d" registers */
227         tmp = dd; dd = ddd; ddd = tmp;
228
229         /* round 5: left lane" */
230         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F5, K5, in[4],   9);
231         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F5, K5, in[0],  15);
232         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F5, K5, in[5],   5);
233         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F5, K5, in[9],  11);
234         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F5, K5, in[7],   6);
235         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F5, K5, in[12],  8);
236         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F5, K5, in[2],  13);
237         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F5, K5, in[10], 12);
238         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F5, K5, in[14],  5);
239         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F5, K5, in[1],  12);
240         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F5, K5, in[3],  13);
241         ROUND(aa, bb, cc, dd, ee, F5, K5, in[8],  14);
242         ROUND(ee, aa, bb, cc, dd, F5, K5, in[11], 11);
243         ROUND(dd, ee, aa, bb, cc, F5, K5, in[6],   8);
244         ROUND(cc, dd, ee, aa, bb, F5, K5, in[15],  5);
245         ROUND(bb, cc, dd, ee, aa, F5, K5, in[13],  6);
246
247         /* round 5: right lane */
248         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F1, KK5, in[12],  8);
249         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F1, KK5, in[15],  5);
250         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F1, KK5, in[10], 12);
251         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F1, KK5, in[4],   9);
252         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F1, KK5, in[1],  12);
253         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F1, KK5, in[5],   5);
254         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F1, KK5, in[8],  14);
255         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F1, KK5, in[7],   6);
256         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F1, KK5, in[6],   8);
257         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F1, KK5, in[2],  13);
258         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F1, KK5, in[13],  6);
259         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, eee, F1, KK5, in[14],  5);
260         ROUND(eee, aaa, bbb, ccc, ddd, F1, KK5, in[0],  15);
261         ROUND(ddd, eee, aaa, bbb, ccc, F1, KK5, in[3],  13);
262         ROUND(ccc, ddd, eee, aaa, bbb, F1, KK5, in[9],  11);
263         ROUND(bbb, ccc, ddd, eee, aaa, F1, KK5, in[11], 11);
264
265         /* Swap contents of "e" registers */
266         tmp = ee; ee = eee; eee = tmp;
267
268         /* combine results */
269         state[0] += aa;
270         state[1] += bb;
271         state[2] += cc;
272         state[3] += dd;
273         state[4] += ee;
274         state[5] += aaa;
275         state[6] += bbb;
276         state[7] += ccc;
277         state[8] += ddd;
278         state[9] += eee;
279
280         return;
281 }
282
283 static inline void le32_to_cpu_array(u32 *buf, unsigned int words)
284 {
285         while (words--) {
286                 le32_to_cpus(buf);
287                 buf++;
288         }
289 }
290
291 static inline void cpu_to_le32_array(u32 *buf, unsigned int words)
292 {
293         while (words--) {
294                 cpu_to_le32s(buf);
295                 buf++;
296         }
297 }
298
299 static inline void rmd320_transform_helper(struct rmd320_ctx *ctx)
300 {
301         le32_to_cpu_array(ctx->buffer, sizeof(ctx->buffer) / sizeof(u32));
302         rmd320_transform(ctx->state, ctx->buffer);
303 }
304
305 static void rmd320_init(struct crypto_tfm *tfm)
306 {
307         struct rmd320_ctx *rctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
308
309         rctx->byte_count = 0;
310
311         rctx->state[0] = RMD_H0;
312         rctx->state[1] = RMD_H1;
313         rctx->state[2] = RMD_H2;
314         rctx->state[3] = RMD_H3;
315         rctx->state[4] = RMD_H4;
316         rctx->state[5] = RMD_H5;
317         rctx->state[6] = RMD_H6;
318         rctx->state[7] = RMD_H7;
319         rctx->state[8] = RMD_H8;
320         rctx->state[9] = RMD_H9;
321
322         memset(rctx->buffer, 0, sizeof(rctx->buffer));
323 }
324
325 static void rmd320_update(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *data,
326                           unsigned int len)
327 {
328         struct rmd320_ctx *rctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
329         const u32 avail = sizeof(rctx->buffer) - (rctx->byte_count & 0x3f);
330
331         rctx->byte_count += len;
332
333         /* Enough space in buffer? If so copy and we're done */
334         if (avail > len) {
335                 memcpy((char *)rctx->buffer + (sizeof(rctx->buffer) - avail),
336                        data, len);
337                 return;
338         }
339
340         memcpy((char *)rctx->buffer + (sizeof(rctx->buffer) - avail),
341                data, avail);
342
343         rmd320_transform_helper(rctx);
344         data += avail;
345         len -= avail;
346
347         while (len >= sizeof(rctx->buffer)) {
348                 memcpy(rctx->buffer, data, sizeof(rctx->buffer));
349                 rmd320_transform_helper(rctx);
350                 data += sizeof(rctx->buffer);
351                 len -= sizeof(rctx->buffer);
352         }
353
354         memcpy(rctx->buffer, data, len);
355 }
356
357 /* Add padding and return the message digest. */
358 static void rmd320_final(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out)
359 {
360         struct rmd320_ctx *rctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
361         u32 index, padlen;
362         u64 bits;
363         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
364         bits = rctx->byte_count << 3;
365
366         /* Pad out to 56 mod 64 */
367         index = rctx->byte_count & 0x3f;
368         padlen = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
369         rmd320_update(tfm, padding, padlen);
370
371         /* Append length */
372         rmd320_update(tfm, (const u8 *)&bits, sizeof(bits));
373
374         /* Store state in digest */
375         memcpy(out, rctx->state, sizeof(rctx->state));
376
377         /* Wipe context */
378         memset(rctx, 0, sizeof(*rctx));
379 }
380
381 static struct crypto_alg alg = {
382         .cra_name        =      "rmd320",
383         .cra_driver_name =      "rmd320",
384         .cra_flags       =      CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST,
385         .cra_blocksize   =      RMD320_BLOCK_SIZE,
386         .cra_ctxsize     =      sizeof(struct rmd320_ctx),
387         .cra_module      =      THIS_MODULE,
388         .cra_list        =      LIST_HEAD_INIT(alg.cra_list),
389         .cra_u           =      { .digest = {
390         .dia_digestsize  =      RMD320_DIGEST_SIZE,
391         .dia_init        =      rmd320_init,
392         .dia_update      =      rmd320_update,
393         .dia_final       =      rmd320_final } }
394 };
395
396 static int __init rmd320_mod_init(void)
397 {
398         return crypto_register_alg(&alg);
399 }
400
401 static void __exit rmd320_mod_fini(void)
402 {
403         crypto_unregister_alg(&alg);
404 }
405
406 module_init(rmd320_mod_init);
407 module_exit(rmd320_mod_fini);
408
409 MODULE_LICENSE("GPL");
410 MODULE_DESCRIPTION("RIPEMD-320 Message Digest");
411
412 MODULE_ALIAS("rmd320");