libmultihash/sha1.c

   1 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   2 //  WjCryptLib_Sha1
   3 //
   4 //  Implementation of SHA1 hash function.
   5 //  Original author:  Steve Reid <sreid@sea-to-sky.net>
   6 //  Contributions by: James H. Brown <jbrown@burgoyne.com>, Saul Kravitz <Saul.Kravitz@celera.com>,
   7 //  and Ralph Giles <giles@ghostscript.com>
   8 //  Modified by WaterJuice retaining Public Domain license.
   9 //
  10 //  This is free and unencumbered software released into the public domain - June 2013 waterjuice.org
  11 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  12
  13 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  14 //  IMPORTS
  15 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  16
  17 #include "sha1.h"
  18 #include <memory.h>
  19
  20 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  21 //  DEFINES
  22 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  23
  24 // Decide whether to use the Little-Endian shortcut. If the shortcut is not used then the code will work correctly
  25 // on either big or little endian, however if we do know it is a little endian architecture we can speed it up a bit.
  26 // Note, there are TWO places where USE_LITTLE_ENDIAN_SHORTCUT is used. They MUST be paired together.
  27 #if defined(__BYTE_ORDER__) && defined(__ORDER_LITTLE_ENDIAN__) && ( __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__ )
  28     // gcc defines __BYTE_ORDER__ so if it says its little endian we can use that.
  29     #define USE_LITTLE_ENDIAN_SHORTCUT
  30 #elif defined( _WIN32 )
  31     // Windows is always little endian so we can use that.
  32     #define USE_LITTLE_ENDIAN_SHORTCUT
  33 #endif
  34
  35 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  36 //  TYPES
  37 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  38
  39 typedef union
  40 {
  41     uint8_t     c [64];
  42     uint32_t    l [16];
  43 } CHAR64LONG16;
  44
  45 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  46 //  INTERNAL FUNCTIONS
  47 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  48
  49 // Endian neutral macro for loading 32 bit value from 4 byte array (in big endian form).
  50 #define LOAD32H(x, y)                           \
  51      { x = ((uint32_t)((y)[0] & 255)<<24) |     \
  52            ((uint32_t)((y)[1] & 255)<<16) |     \
  53            ((uint32_t)((y)[2] & 255)<<8)  |     \
  54            ((uint32_t)((y)[3] & 255)); }
  55
  56 #define rol(value, bits) (((value) << (bits)) | ((value) >> (32 - (bits))))
  57
  58 // blk0() and blk() perform the initial expand.
  59 #ifdef USE_LITTLE_ENDIAN_SHORTCUT
  60     #define blk0(i) (block->l[i] = (rol(block->l[i],24)&0xFF00FF00) | (rol(block->l[i],8)&0x00FF00FF))
  61 #else
  62     #define blk0(i) block->l[i]
  63 #endif
  64
  65 #define blk(i) (block->l[i&15] = rol(block->l[(i+13)&15] ^ block->l[(i+8)&15] ^ block->l[(i+2)&15] ^ block->l[i&15],1))
  66
  67 // (R0+R1), R2, R3, R4 are the different operations used in SHA1
  68 #define R0(v,w,x,y,z,i)  z += ((w&(x^y))^y)     + blk0(i)+ 0x5A827999 + rol(v,5); w=rol(w,30);
  69 #define R1(v,w,x,y,z,i)  z += ((w&(x^y))^y)     + blk(i) + 0x5A827999 + rol(v,5); w=rol(w,30);
  70 #define R2(v,w,x,y,z,i)  z += (w^x^y)           + blk(i) + 0x6ED9EBA1 + rol(v,5); w=rol(w,30);
  71 #define R3(v,w,x,y,z,i)  z += (((w|x)&y)|(w&x)) + blk(i) + 0x8F1BBCDC + rol(v,5); w=rol(w,30);
  72 #define R4(v,w,x,y,z,i)  z += (w^x^y)           + blk(i) + 0xCA62C1D6 + rol(v,5); w=rol(w,30);
  73
  74 // Loads the 128 bits from ByteArray into WordArray, treating ByteArray as big endian data
  75 #ifdef USE_LITTLE_ENDIAN_SHORTCUT
  76     #define Load128BitsAsWords( WordArray, ByteArray )  \
  77         memcpy( WordArray, ByteArray, 64 )
  78 #else
  79     #define Load128BitsAsWords( WordArray, ByteArray )      \
  80     {                                                       \
  81         uint32_t i;                                         \
  82         for( i=0; i<16; i++ )                               \
  83         {                                                   \
  84             LOAD32H( (WordArray)[i], (ByteArray)+(i*4) );   \
  85         }                                                   \
  86     }
  87 #endif
  88
  89 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  90 //  TransformFunction
  91 //
  92 //  Hash a single 512-bit block. This is the core of the algorithm
  93 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  94 static
  95 void
  96     TransformFunction
  97     (
  98         uint32_t            state[5],
  99         uint8_t const       buffer[64]
 100     )
 101 {
 102     uint32_t            a;
 103     uint32_t            b;
 104     uint32_t            c;
 105     uint32_t            d;
 106     uint32_t            e;
 107     uint8_t             workspace[64];
 108     CHAR64LONG16*       block = (CHAR64LONG16*) workspace;
 109
 110     Load128BitsAsWords( block->l, buffer );
 111
 112     // Copy context->state[] to working vars
 113     a = state[0];
 114     b = state[1];
 115     c = state[2];
 116     d = state[3];
 117     e = state[4];
 118
 119     // 4 rounds of 20 operations each. Loop unrolled.
 120     R0(a,b,c,d,e, 0); R0(e,a,b,c,d, 1); R0(d,e,a,b,c, 2); R0(c,d,e,a,b, 3);
 121     R0(b,c,d,e,a, 4); R0(a,b,c,d,e, 5); R0(e,a,b,c,d, 6); R0(d,e,a,b,c, 7);
 122     R0(c,d,e,a,b, 8); R0(b,c,d,e,a, 9); R0(a,b,c,d,e,10); R0(e,a,b,c,d,11);
 123     R0(d,e,a,b,c,12); R0(c,d,e,a,b,13); R0(b,c,d,e,a,14); R0(a,b,c,d,e,15);
 124     R1(e,a,b,c,d,16); R1(d,e,a,b,c,17); R1(c,d,e,a,b,18); R1(b,c,d,e,a,19);
 125     R2(a,b,c,d,e,20); R2(e,a,b,c,d,21); R2(d,e,a,b,c,22); R2(c,d,e,a,b,23);
 126     R2(b,c,d,e,a,24); R2(a,b,c,d,e,25); R2(e,a,b,c,d,26); R2(d,e,a,b,c,27);
 127     R2(c,d,e,a,b,28); R2(b,c,d,e,a,29); R2(a,b,c,d,e,30); R2(e,a,b,c,d,31);
 128     R2(d,e,a,b,c,32); R2(c,d,e,a,b,33); R2(b,c,d,e,a,34); R2(a,b,c,d,e,35);
 129     R2(e,a,b,c,d,36); R2(d,e,a,b,c,37); R2(c,d,e,a,b,38); R2(b,c,d,e,a,39);
 130     R3(a,b,c,d,e,40); R3(e,a,b,c,d,41); R3(d,e,a,b,c,42); R3(c,d,e,a,b,43);
 131     R3(b,c,d,e,a,44); R3(a,b,c,d,e,45); R3(e,a,b,c,d,46); R3(d,e,a,b,c,47);
 132     R3(c,d,e,a,b,48); R3(b,c,d,e,a,49); R3(a,b,c,d,e,50); R3(e,a,b,c,d,51);
 133     R3(d,e,a,b,c,52); R3(c,d,e,a,b,53); R3(b,c,d,e,a,54); R3(a,b,c,d,e,55);
 134     R3(e,a,b,c,d,56); R3(d,e,a,b,c,57); R3(c,d,e,a,b,58); R3(b,c,d,e,a,59);
 135     R4(a,b,c,d,e,60); R4(e,a,b,c,d,61); R4(d,e,a,b,c,62); R4(c,d,e,a,b,63);
 136     R4(b,c,d,e,a,64); R4(a,b,c,d,e,65); R4(e,a,b,c,d,66); R4(d,e,a,b,c,67);
 137     R4(c,d,e,a,b,68); R4(b,c,d,e,a,69); R4(a,b,c,d,e,70); R4(e,a,b,c,d,71);
 138     R4(d,e,a,b,c,72); R4(c,d,e,a,b,73); R4(b,c,d,e,a,74); R4(a,b,c,d,e,75);
 139     R4(e,a,b,c,d,76); R4(d,e,a,b,c,77); R4(c,d,e,a,b,78); R4(b,c,d,e,a,79);
 140
 141     // Add the working vars back into context.state[]
 142     state[0] += a;
 143     state[1] += b;
 144     state[2] += c;
 145     state[3] += d;
 146     state[4] += e;
 147 }
 148
 149 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 150 //  PUBLIC FUNCTIONS
 151 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 152
 153 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 154 //  Sha1Initialise
 155 //
 156 //  Initialises an SHA1 Context. Use this to initialise/reset a context.
 157 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 158 void
 159     Sha1Initialise
 160     (
 161         Sha1Context*        Context         // [out]
 162     )
 163 {
 164     // SHA1 initialisation constants
 165     Context->State[0] = 0x67452301;
 166     Context->State[1] = 0xEFCDAB89;
 167     Context->State[2] = 0x98BADCFE;
 168     Context->State[3] = 0x10325476;
 169     Context->State[4] = 0xC3D2E1F0;
 170     Context->Count[0] = 0;
 171     Context->Count[1] = 0;
 172 }
 173
 174 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 175 //  Sha1Update
 176 //
 177 //  Adds data to the SHA1 context. This will process the data and update the internal state of the context. Keep on
 178 //  calling this function until all the data has been added. Then call Sha1Finalise to calculate the hash.
 179 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 180 void
 181     Sha1Update
 182     (
 183         Sha1Context*        Context,        // [in out]
 184         void  const*        Buffer,         // [in]
 185         uint32_t            BufferSize      // [in]
 186     )
 187 {
 188     uint32_t    i;
 189     uint32_t    j;
 190
 191     j = (Context->Count[0] >> 3) & 63;
 192     if( (Context->Count[0] += BufferSize << 3) < (BufferSize << 3) )
 193     {
 194         Context->Count[1]++;
 195     }
 196
 197     Context->Count[1] += (BufferSize >> 29);
 198     if( (j + BufferSize) > 63 )
 199     {
 200         i = 64 - j;
 201         memcpy( &Context->Buffer[j], Buffer, i );
 202         TransformFunction(Context->State, Context->Buffer);
 203         for( ; i + 63 < BufferSize; i += 64 )
 204         {
 205             TransformFunction(Context->State, (uint8_t*)Buffer + i);
 206         }
 207         j = 0;
 208     }
 209     else
 210     {
 211         i = 0;
 212     }
 213
 214     memcpy( &Context->Buffer[j], &((uint8_t*)Buffer)[i], BufferSize - i );
 215 }
 216
 217 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 218 //  Sha1Finalise
 219 //
 220 //  Performs the final calculation of the hash and returns the digest (20 byte buffer containing 160bit hash). After
 221 //  calling this, Sha1Initialised must be used to reuse the context.
 222 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 223 void
 224     Sha1Finalise
 225     (
 226         Sha1Context*        Context,        // [in out]
 227         SHA1_HASH*          Digest          // [in]
 228     )
 229 {
 230     uint32_t    i;
 231     uint8_t     finalcount[8];
 232
 233     for( i=0; i<8; i++ )
 234     {
 235         finalcount[i] = (unsigned char)((Context->Count[(i >= 4 ? 0 : 1)]
 236          >> ((3-(i & 3)) * 8) ) & 255);  // Endian independent
 237     }
 238     Sha1Update( Context, (uint8_t*)"\x80", 1 );
 239     while( (Context->Count[0] & 504) != 448 )
 240     {
 241         Sha1Update( Context, (uint8_t*)"\0", 1 );
 242     }
 243
 244     Sha1Update( Context, finalcount, 8 );  // Should cause a Sha1TransformFunction()
 245     for( i=0; i<SHA1_HASH_SIZE; i++ )
 246     {
 247         Digest->bytes[i] = (uint8_t)((Context->State[i>>2] >> ((3-(i & 3)) * 8) ) & 255);
 248     }
 249 }
 250
 251 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 252 //  Sha1Calculate
 253 //
 254 //  Combines Sha1Initialise, Sha1Update, and Sha1Finalise into one function. Calculates the SHA1 hash of the buffer.
 255 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 256 void
 257     Sha1Calculate
 258     (
 259         void  const*        Buffer,         // [in]
 260         uint32_t            BufferSize,     // [in]
 261         SHA1_HASH*          Digest          // [in]
 262     )
 263 {
 264     Sha1Context context;
 265
 266     Sha1Initialise( &context );
 267     Sha1Update( &context, Buffer, BufferSize );
 268     Sha1Finalise( &context, Digest );
 269 }