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 #define e0(x)       (ror32(x, 2) ^ ror32(x,13) ^ ror32(x,22))
  46 #define e1(x)       (ror32(x, 6) ^ ror32(x,11) ^ ror32(x,25))
  47 #define s0(x)       (ror32(x, 7) ^ ror32(x,18) ^ (x >> 3))
  48 #define s1(x)       (ror32(x,17) ^ ror32(x,19) ^ (x >> 10))
  49
  50 #define H0         0x6a09e667
  51 #define H1         0xbb67ae85
  52 #define H2         0x3c6ef372
  53 #define H3         0xa54ff53a
  54 #define H4         0x510e527f
  55 #define H5         0x9b05688c
  56 #define H6         0x1f83d9ab
  57 #define H7         0x5be0cd19
  58
  59 static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
  60 {
  61         W[I] = __be32_to_cpu( ((__be32*)(input))[I] );
  62 }
  63
  64 static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
  65 {
  66         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
  67 }
  68
  69 static void sha256_transform(u32 *state, const u8 *input)
  70 {
  71         u32 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
  72         u32 W[64];
  73         int i;
  74
  75         /* load the input */
  76         for (i = 0; i < 16; i++)
  77                 LOAD_OP(i, W, input);
  78
  79         /* now blend */
  80         for (i = 16; i < 64; i++)
  81                 BLEND_OP(i, W);
  82
  83         /* load the state into our registers */
  84         a=state[0];  b=state[1];  c=state[2];  d=state[3];
  85         e=state[4];  f=state[5];  g=state[6];  h=state[7];
  86
  87         /* now iterate */
  88         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x428a2f98 + W[ 0];
  89         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
  90         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x71374491 + W[ 1];
  91         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
  92         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb5c0fbcf + W[ 2];
  93         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
  94         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xe9b5dba5 + W[ 3];
  95         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
  96         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x3956c25b + W[ 4];
  97         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
  98         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x59f111f1 + W[ 5];
  99         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 100         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x923f82a4 + W[ 6];
 101         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 102         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xab1c5ed5 + W[ 7];
 103         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 104
 105         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xd807aa98 + W[ 8];
 106         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 107         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x12835b01 + W[ 9];
 108         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 109         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x243185be + W[10];
 110         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 111         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x550c7dc3 + W[11];
 112         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 113         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x72be5d74 + W[12];
 114         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 115         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x80deb1fe + W[13];
 116         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 117         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x9bdc06a7 + W[14];
 118         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 119         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc19bf174 + W[15];
 120         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 121
 122         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xe49b69c1 + W[16];
 123         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 124         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xefbe4786 + W[17];
 125         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 126         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x0fc19dc6 + W[18];
 127         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 128         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x240ca1cc + W[19];
 129         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 130         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x2de92c6f + W[20];
 131         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 132         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4a7484aa + W[21];
 133         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 134         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5cb0a9dc + W[22];
 135         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 136         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x76f988da + W[23];
 137         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 138
 139         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x983e5152 + W[24];
 140         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 141         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa831c66d + W[25];
 142         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 143         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb00327c8 + W[26];
 144         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 145         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xbf597fc7 + W[27];
 146         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 147         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xc6e00bf3 + W[28];
 148         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 149         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd5a79147 + W[29];
 150         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 151         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x06ca6351 + W[30];
 152         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 153         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x14292967 + W[31];
 154         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 155
 156         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x27b70a85 + W[32];
 157         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 158         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x2e1b2138 + W[33];
 159         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 160         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x4d2c6dfc + W[34];
 161         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 162         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x53380d13 + W[35];
 163         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 164         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x650a7354 + W[36];
 165         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 166         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x766a0abb + W[37];
 167         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 168         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x81c2c92e + W[38];
 169         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 170         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x92722c85 + W[39];
 171         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 172
 173         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xa2bfe8a1 + W[40];
 174         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 175         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa81a664b + W[41];
 176         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 177         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xc24b8b70 + W[42];
 178         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 179         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xc76c51a3 + W[43];
 180         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 181         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xd192e819 + W[44];
 182         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 183         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd6990624 + W[45];
 184         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 185         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xf40e3585 + W[46];
 186         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 187         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x106aa070 + W[47];
 188         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 189
 190         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x19a4c116 + W[48];
 191         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 192         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x1e376c08 + W[49];
 193         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 194         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x2748774c + W[50];
 195         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 196         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x34b0bcb5 + W[51];
 197         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 198         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x391c0cb3 + W[52];
 199         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 200         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4ed8aa4a + W[53];
 201         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 202         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5b9cca4f + W[54];
 203         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 204         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x682e6ff3 + W[55];
 205         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 206
 207         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x748f82ee + W[56];
 208         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 209         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x78a5636f + W[57];
 210         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 211         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x84c87814 + W[58];
 212         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 213         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x8cc70208 + W[59];
 214         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 215         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x90befffa + W[60];
 216         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 217         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xa4506ceb + W[61];
 218         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 219         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xbef9a3f7 + W[62];
 220         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 221         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc67178f2 + W[63];
 222         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 223
 224         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;
 225         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;
 226
 227         /* clear any sensitive info... */
 228         a = b = c = d = e = f = g = h = t1 = t2 = 0;
 229         memset(W, 0, 64 * sizeof(u32));
 230 }
 231
 232 static void sha256_init(void *ctx)
 233 {
 234         struct sha256_ctx *sctx = ctx;
 235         sctx->state[0] = H0;
 236         sctx->state[1] = H1;
 237         sctx->state[2] = H2;
 238         sctx->state[3] = H3;
 239         sctx->state[4] = H4;
 240         sctx->state[5] = H5;
 241         sctx->state[6] = H6;
 242         sctx->state[7] = H7;
 243         sctx->count[0] = sctx->count[1] = 0;
 244         memset(sctx->buf, 0, sizeof(sctx->buf));
 245 }
 246
 247 static void sha256_update(void *ctx, const u8 *data, unsigned int len)
 248 {
 249         struct sha256_ctx *sctx = ctx;
 250         unsigned int i, index, part_len;
 251
 252         /* Compute number of bytes mod 128 */
 253         index = (unsigned int)((sctx->count[0] >> 3) & 0x3f);
 254
 255         /* Update number of bits */
 256         if ((sctx->count[0] += (len << 3)) < (len << 3)) {
 257                 sctx->count[1]++;
 258                 sctx->count[1] += (len >> 29);
 259         }
 260
 261         part_len = 64 - index;
 262
 263         /* Transform as many times as possible. */
 264         if (len >= part_len) {
 265                 memcpy(&sctx->buf[index], data, part_len);
 266                 sha256_transform(sctx->state, sctx->buf);
 267
 268                 for (i = part_len; i + 63 < len; i += 64)
 269                         sha256_transform(sctx->state, &data[i]);
 270                 index = 0;
 271         } else {
 272                 i = 0;
 273         }
 274
 275         /* Buffer remaining input */
 276         memcpy(&sctx->buf[index], &data[i], len-i);
 277 }
 278
 279 static void sha256_final(void* ctx, u8 *out)
 280 {
 281         struct sha256_ctx *sctx = ctx;
 282         u8 bits[8];
 283         unsigned int index, pad_len, t;
 284         int i, j;
 285         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
 286
 287         /* Save number of bits */
 288         t = sctx->count[0];
 289         bits[7] = t; t >>= 8;
 290         bits[6] = t; t >>= 8;
 291         bits[5] = t; t >>= 8;
 292         bits[4] = t;
 293         t = sctx->count[1];
 294         bits[3] = t; t >>= 8;
 295         bits[2] = t; t >>= 8;
 296         bits[1] = t; t >>= 8;
 297         bits[0] = t;
 298
 299         /* Pad out to 56 mod 64. */
 300         index = (sctx->count[0] >> 3) & 0x3f;
 301         pad_len = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
 302         sha256_update(sctx, padding, pad_len);
 303
 304         /* Append length (before padding) */
 305         sha256_update(sctx, bits, 8);
 306
 307         /* Store state in digest */
 308         for (i = j = 0; i < 8; i++, j += 4) {
 309                 t = sctx->state[i];
 310                 out[j+3] = t; t >>= 8;
 311                 out[j+2] = t; t >>= 8;
 312                 out[j+1] = t; t >>= 8;
 313                 out[j  ] = t;
 314         }
 315
 316         /* Zeroize sensitive information. */
 317         memset(sctx, 0, sizeof(*sctx));
 318 }
 319
 320
 321 static struct crypto_alg alg = {
 322         .cra_name       =       "sha256",
 323         .cra_flags      =       CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST,
 324         .cra_blocksize  =       SHA256_HMAC_BLOCK_SIZE,
 325         .cra_ctxsize    =       sizeof(struct sha256_ctx),
 326         .cra_module     =       THIS_MODULE,
 327         .cra_list       =       LIST_HEAD_INIT(alg.cra_list),
 328         .cra_u          =       { .digest = {
 329         .dia_digestsize =       SHA256_DIGEST_SIZE,
 330         .dia_init       =       sha256_init,
 331         .dia_update     =       sha256_update,
 332         .dia_final      =       sha256_final } }
 333 };
 334
 335 static int __init init(void)
 336 {
 337         return crypto_register_alg(&alg);
 338 }
 339
 340 static void __exit fini(void)
 341 {
 342         crypto_unregister_alg(&alg);
 343 }
 344
 345 module_init(init);
 346 module_exit(fini);
 347
 348 MODULE_LICENSE("GPL");
 349 MODULE_DESCRIPTION("SHA256 Secure Hash Algorithm");