[CRYPTO] digest: Add alignment handling
[linux-3.10.git] / crypto / sha512.c
1 /* SHA-512 code by Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>
2  *
3  * Copyright (c) Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>
4  * Copyright (c) Andrew McDonald <andrew@mcdonald.org.uk>
5  * Copyright (c) 2003 Kyle McMartin <kyle@debian.org>
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
8  * under the terms of the GNU General Public License as published by the
9  * Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
10  * later version.
11  *
12  */
13
14 #include <linux/kernel.h>
15 #include <linux/module.h>
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/init.h>
19 #include <linux/crypto.h>
20 #include <linux/types.h>
21
22 #include <asm/scatterlist.h>
23 #include <asm/byteorder.h>
24
25 #define SHA384_DIGEST_SIZE 48
26 #define SHA512_DIGEST_SIZE 64
27 #define SHA384_HMAC_BLOCK_SIZE  96
28 #define SHA512_HMAC_BLOCK_SIZE 128
29
30 struct sha512_ctx {
31         u64 state[8];
32         u32 count[4];
33         u8 buf[128];
34         u64 W[80];
35 };
36
37 static inline u64 Ch(u64 x, u64 y, u64 z)
38 {
39         return z ^ (x & (y ^ z));
40 }
41
42 static inline u64 Maj(u64 x, u64 y, u64 z)
43 {
44         return (x & y) | (z & (x | y));
45 }
46
47 static inline u64 RORu64(u64 x, u64 y)
48 {
49         return (x >> y) | (x << (64 - y));
50 }
51
52 static const u64 sha512_K[80] = {
53         0x428a2f98d728ae22ULL, 0x7137449123ef65cdULL, 0xb5c0fbcfec4d3b2fULL,
54         0xe9b5dba58189dbbcULL, 0x3956c25bf348b538ULL, 0x59f111f1b605d019ULL,
55         0x923f82a4af194f9bULL, 0xab1c5ed5da6d8118ULL, 0xd807aa98a3030242ULL,
56         0x12835b0145706fbeULL, 0x243185be4ee4b28cULL, 0x550c7dc3d5ffb4e2ULL,
57         0x72be5d74f27b896fULL, 0x80deb1fe3b1696b1ULL, 0x9bdc06a725c71235ULL,
58         0xc19bf174cf692694ULL, 0xe49b69c19ef14ad2ULL, 0xefbe4786384f25e3ULL,
59         0x0fc19dc68b8cd5b5ULL, 0x240ca1cc77ac9c65ULL, 0x2de92c6f592b0275ULL,
60         0x4a7484aa6ea6e483ULL, 0x5cb0a9dcbd41fbd4ULL, 0x76f988da831153b5ULL,
61         0x983e5152ee66dfabULL, 0xa831c66d2db43210ULL, 0xb00327c898fb213fULL,
62         0xbf597fc7beef0ee4ULL, 0xc6e00bf33da88fc2ULL, 0xd5a79147930aa725ULL,
63         0x06ca6351e003826fULL, 0x142929670a0e6e70ULL, 0x27b70a8546d22ffcULL,
64         0x2e1b21385c26c926ULL, 0x4d2c6dfc5ac42aedULL, 0x53380d139d95b3dfULL,
65         0x650a73548baf63deULL, 0x766a0abb3c77b2a8ULL, 0x81c2c92e47edaee6ULL,
66         0x92722c851482353bULL, 0xa2bfe8a14cf10364ULL, 0xa81a664bbc423001ULL,
67         0xc24b8b70d0f89791ULL, 0xc76c51a30654be30ULL, 0xd192e819d6ef5218ULL,
68         0xd69906245565a910ULL, 0xf40e35855771202aULL, 0x106aa07032bbd1b8ULL,
69         0x19a4c116b8d2d0c8ULL, 0x1e376c085141ab53ULL, 0x2748774cdf8eeb99ULL,
70         0x34b0bcb5e19b48a8ULL, 0x391c0cb3c5c95a63ULL, 0x4ed8aa4ae3418acbULL,
71         0x5b9cca4f7763e373ULL, 0x682e6ff3d6b2b8a3ULL, 0x748f82ee5defb2fcULL,
72         0x78a5636f43172f60ULL, 0x84c87814a1f0ab72ULL, 0x8cc702081a6439ecULL,
73         0x90befffa23631e28ULL, 0xa4506cebde82bde9ULL, 0xbef9a3f7b2c67915ULL,
74         0xc67178f2e372532bULL, 0xca273eceea26619cULL, 0xd186b8c721c0c207ULL,
75         0xeada7dd6cde0eb1eULL, 0xf57d4f7fee6ed178ULL, 0x06f067aa72176fbaULL,
76         0x0a637dc5a2c898a6ULL, 0x113f9804bef90daeULL, 0x1b710b35131c471bULL,
77         0x28db77f523047d84ULL, 0x32caab7b40c72493ULL, 0x3c9ebe0a15c9bebcULL,
78         0x431d67c49c100d4cULL, 0x4cc5d4becb3e42b6ULL, 0x597f299cfc657e2aULL,
79         0x5fcb6fab3ad6faecULL, 0x6c44198c4a475817ULL,
80 };
81
82 #define e0(x)       (RORu64(x,28) ^ RORu64(x,34) ^ RORu64(x,39))
83 #define e1(x)       (RORu64(x,14) ^ RORu64(x,18) ^ RORu64(x,41))
84 #define s0(x)       (RORu64(x, 1) ^ RORu64(x, 8) ^ (x >> 7))
85 #define s1(x)       (RORu64(x,19) ^ RORu64(x,61) ^ (x >> 6))
86
87 /* H* initial state for SHA-512 */
88 #define H0         0x6a09e667f3bcc908ULL
89 #define H1         0xbb67ae8584caa73bULL
90 #define H2         0x3c6ef372fe94f82bULL
91 #define H3         0xa54ff53a5f1d36f1ULL
92 #define H4         0x510e527fade682d1ULL
93 #define H5         0x9b05688c2b3e6c1fULL
94 #define H6         0x1f83d9abfb41bd6bULL
95 #define H7         0x5be0cd19137e2179ULL
96
97 /* H'* initial state for SHA-384 */
98 #define HP0 0xcbbb9d5dc1059ed8ULL
99 #define HP1 0x629a292a367cd507ULL
100 #define HP2 0x9159015a3070dd17ULL
101 #define HP3 0x152fecd8f70e5939ULL
102 #define HP4 0x67332667ffc00b31ULL
103 #define HP5 0x8eb44a8768581511ULL
104 #define HP6 0xdb0c2e0d64f98fa7ULL
105 #define HP7 0x47b5481dbefa4fa4ULL
106
107 static inline void LOAD_OP(int I, u64 *W, const u8 *input)
108 {
109         W[I] = __be64_to_cpu( ((__be64*)(input))[I] );
110 }
111
112 static inline void BLEND_OP(int I, u64 *W)
113 {
114         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
115 }
116
117 static void
118 sha512_transform(u64 *state, u64 *W, const u8 *input)
119 {
120         u64 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
121
122         int i;
123
124         /* load the input */
125         for (i = 0; i < 16; i++)
126                 LOAD_OP(i, W, input);
127
128         for (i = 16; i < 80; i++) {
129                 BLEND_OP(i, W);
130         }
131
132         /* load the state into our registers */
133         a=state[0];   b=state[1];   c=state[2];   d=state[3];  
134         e=state[4];   f=state[5];   g=state[6];   h=state[7];  
135   
136         /* now iterate */
137         for (i=0; i<80; i+=8) {
138                 t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + sha512_K[i  ] + W[i  ];
139                 t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
140                 t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + sha512_K[i+1] + W[i+1];
141                 t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
142                 t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + sha512_K[i+2] + W[i+2];
143                 t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
144                 t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + sha512_K[i+3] + W[i+3];
145                 t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
146                 t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + sha512_K[i+4] + W[i+4];
147                 t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
148                 t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + sha512_K[i+5] + W[i+5];
149                 t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
150                 t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + sha512_K[i+6] + W[i+6];
151                 t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
152                 t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + sha512_K[i+7] + W[i+7];
153                 t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
154         }
155   
156         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;  
157         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;  
158
159         /* erase our data */
160         a = b = c = d = e = f = g = h = t1 = t2 = 0;
161 }
162
163 static void
164 sha512_init(void *ctx)
165 {
166         struct sha512_ctx *sctx = ctx;
167         sctx->state[0] = H0;
168         sctx->state[1] = H1;
169         sctx->state[2] = H2;
170         sctx->state[3] = H3;
171         sctx->state[4] = H4;
172         sctx->state[5] = H5;
173         sctx->state[6] = H6;
174         sctx->state[7] = H7;
175         sctx->count[0] = sctx->count[1] = sctx->count[2] = sctx->count[3] = 0;
176         memset(sctx->buf, 0, sizeof(sctx->buf));
177 }
178
179 static void
180 sha384_init(void *ctx)
181 {
182         struct sha512_ctx *sctx = ctx;
183         sctx->state[0] = HP0;
184         sctx->state[1] = HP1;
185         sctx->state[2] = HP2;
186         sctx->state[3] = HP3;
187         sctx->state[4] = HP4;
188         sctx->state[5] = HP5;
189         sctx->state[6] = HP6;
190         sctx->state[7] = HP7;
191         sctx->count[0] = sctx->count[1] = sctx->count[2] = sctx->count[3] = 0;
192         memset(sctx->buf, 0, sizeof(sctx->buf));
193 }
194
195 static void
196 sha512_update(void *ctx, const u8 *data, unsigned int len)
197 {
198         struct sha512_ctx *sctx = ctx;
199
200         unsigned int i, index, part_len;
201
202         /* Compute number of bytes mod 128 */
203         index = (unsigned int)((sctx->count[0] >> 3) & 0x7F);
204         
205         /* Update number of bits */
206         if ((sctx->count[0] += (len << 3)) < (len << 3)) {
207                 if ((sctx->count[1] += 1) < 1)
208                         if ((sctx->count[2] += 1) < 1)
209                                 sctx->count[3]++;
210                 sctx->count[1] += (len >> 29);
211         }
212         
213         part_len = 128 - index;
214         
215         /* Transform as many times as possible. */
216         if (len >= part_len) {
217                 memcpy(&sctx->buf[index], data, part_len);
218                 sha512_transform(sctx->state, sctx->W, sctx->buf);
219
220                 for (i = part_len; i + 127 < len; i+=128)
221                         sha512_transform(sctx->state, sctx->W, &data[i]);
222
223                 index = 0;
224         } else {
225                 i = 0;
226         }
227
228         /* Buffer remaining input */
229         memcpy(&sctx->buf[index], &data[i], len - i);
230
231         /* erase our data */
232         memset(sctx->W, 0, sizeof(sctx->W));
233 }
234
235 static void
236 sha512_final(void *ctx, u8 *hash)
237 {
238         struct sha512_ctx *sctx = ctx;
239         static u8 padding[128] = { 0x80, };
240         __be64 *dst = (__be64 *)hash;
241         __be32 bits[4];
242         unsigned int index, pad_len;
243         int i;
244
245         /* Save number of bits */
246         bits[3] = cpu_to_be32(sctx->count[0]);
247         bits[2] = cpu_to_be32(sctx->count[1]);
248         bits[1] = cpu_to_be32(sctx->count[2]);
249         bits[0] = cpu_to_be32(sctx->count[3]);
250
251         /* Pad out to 112 mod 128. */
252         index = (sctx->count[0] >> 3) & 0x7f;
253         pad_len = (index < 112) ? (112 - index) : ((128+112) - index);
254         sha512_update(sctx, padding, pad_len);
255
256         /* Append length (before padding) */
257         sha512_update(sctx, (const u8 *)bits, sizeof(bits));
258
259         /* Store state in digest */
260         for (i = 0; i < 8; i++)
261                 dst[i] = cpu_to_be64(sctx->state[i]);
262
263         /* Zeroize sensitive information. */
264         memset(sctx, 0, sizeof(struct sha512_ctx));
265 }
266
267 static void sha384_final(void *ctx, u8 *hash)
268 {
269         struct sha512_ctx *sctx = ctx;
270         u8 D[64];
271
272         sha512_final(sctx, D);
273
274         memcpy(hash, D, 48);
275         memset(D, 0, 64);
276 }
277
278 static struct crypto_alg sha512 = {
279         .cra_name       = "sha512",
280         .cra_flags      = CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST,
281         .cra_blocksize  = SHA512_HMAC_BLOCK_SIZE,
282         .cra_ctxsize    = sizeof(struct sha512_ctx),
283         .cra_module     = THIS_MODULE,
284         .cra_alignmask  = 3,
285         .cra_list       = LIST_HEAD_INIT(sha512.cra_list),
286         .cra_u          = { .digest = {
287                                 .dia_digestsize = SHA512_DIGEST_SIZE,
288                                 .dia_init       = sha512_init,
289                                 .dia_update     = sha512_update,
290                                 .dia_final      = sha512_final }
291         }
292 };
293
294 static struct crypto_alg sha384 = {
295         .cra_name       = "sha384",
296         .cra_flags      = CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST,
297         .cra_blocksize  = SHA384_HMAC_BLOCK_SIZE,
298         .cra_ctxsize    = sizeof(struct sha512_ctx),
299         .cra_alignmask  = 3,
300         .cra_module     = THIS_MODULE,
301         .cra_list       = LIST_HEAD_INIT(sha384.cra_list),
302         .cra_u          = { .digest = {
303                                 .dia_digestsize = SHA384_DIGEST_SIZE,
304                                 .dia_init       = sha384_init,
305                                 .dia_update     = sha512_update,
306                                 .dia_final      = sha384_final }
307         }
308 };
309
310 MODULE_ALIAS("sha384");
311
312 static int __init init(void)
313 {
314         int ret = 0;
315
316         if ((ret = crypto_register_alg(&sha384)) < 0)
317                 goto out;
318         if ((ret = crypto_register_alg(&sha512)) < 0)
319                 crypto_unregister_alg(&sha384);
320 out:
321         return ret;
322 }
323
324 static void __exit fini(void)
325 {
326         crypto_unregister_alg(&sha384);
327         crypto_unregister_alg(&sha512);
328 }
329
330 module_init(init);
331 module_exit(fini);
332
333 MODULE_LICENSE("GPL");
334 MODULE_DESCRIPTION("SHA-512 and SHA-384 Secure Hash Algorithms");