qemu/roms/ipxe/src/crypto/md5.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012 Michael Brown <mbrown@fensystems.co.uk>.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
   6  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
   7  * License, or any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
  17  * 02110-1301, USA.
  18  */
  19
  20 FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER );
  21
  22 /** @file
  23  *
  24  * MD5 algorithm
  25  *
  26  */
  27
  28 #include <stdint.h>
  29 #include <string.h>
  30 #include <byteswap.h>
  31 #include <assert.h>
  32 #include <ipxe/rotate.h>
  33 #include <ipxe/crypto.h>
  34 #include <ipxe/asn1.h>
  35 #include <ipxe/md5.h>
  36
  37 /** MD5 variables */
  38 struct md5_variables {
  39         /* This layout matches that of struct md5_digest_data,
  40          * allowing for efficient endianness-conversion,
  41          */
  42         uint32_t a;
  43         uint32_t b;
  44         uint32_t c;
  45         uint32_t d;
  46         uint32_t w[16];
  47 } __attribute__ (( packed ));
  48
  49 /** MD5 constants */
  50 static const uint32_t k[64] = {
  51         0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee, 0xf57c0faf, 0x4787c62a,
  52         0xa8304613, 0xfd469501, 0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be,
  53         0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821, 0xf61e2562, 0xc040b340,
  54         0x265e5a51, 0xe9b6c7aa, 0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8,
  55         0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed, 0xa9e3e905, 0xfcefa3f8,
  56         0x676f02d9, 0x8d2a4c8a, 0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c,
  57         0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70, 0x289b7ec6, 0xeaa127fa,
  58         0xd4ef3085, 0x04881d05, 0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665,
  59         0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039, 0x655b59c3, 0x8f0ccc92,
  60         0xffeff47d, 0x85845dd1, 0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1,
  61         0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391
  62 };
  63
  64 /** MD5 shift amounts */
  65 static const uint8_t r[64] = {
  66         7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22,
  67         5,  9, 14, 20, 5,  9, 14, 20, 5,  9, 14, 20, 5,  9, 14, 20,
  68         4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23,
  69         6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21
  70 };
  71
  72 /**
  73  * f(b,c,d) for steps 0 to 15
  74  *
  75  * @v v         MD5 variables
  76  * @ret f       f(b,c,d)
  77  */
  78 static uint32_t md5_f_0_15 ( struct md5_variables *v ) {
  79         return ( v->d ^ ( v->b & ( v->c ^ v->d ) ) );
  80 }
  81
  82 /**
  83  * f(b,c,d) for steps 16 to 31
  84  *
  85  * @v v         MD5 variables
  86  * @ret f       f(b,c,d)
  87  */
  88 static uint32_t md5_f_16_31 ( struct md5_variables *v ) {
  89         return ( v->c ^ ( v->d & ( v->b ^ v->c ) ) );
  90 }
  91
  92 /**
  93  * f(b,c,d) for steps 32 to 47
  94  *
  95  * @v v         MD5 variables
  96  * @ret f       f(b,c,d)
  97  */
  98 static uint32_t md5_f_32_47 ( struct md5_variables *v ) {
  99         return ( v->b ^ v->c ^ v->d );
 100 }
 101
 102 /**
 103  * f(b,c,d) for steps 48 to 63
 104  *
 105  * @v v         MD5 variables
 106  * @ret f       f(b,c,d)
 107  */
 108 static uint32_t md5_f_48_63 ( struct md5_variables *v ) {
 109         return ( v->c ^ ( v->b | (~v->d) ) );
 110 }
 111
 112 /** An MD5 step function */
 113 struct md5_step {
 114         /**
 115          * Calculate f(b,c,d)
 116          *
 117          * @v v         MD5 variables
 118          * @ret f       f(b,c,d)
 119          */
 120         uint32_t ( * f ) ( struct md5_variables *v );
 121         /** Coefficient of i in g=ni+m */
 122         uint8_t coefficient;
 123         /** Constant term in g=ni+m */
 124         uint8_t constant;
 125 };
 126
 127 /** MD5 steps */
 128 static struct md5_step md5_steps[4] = {
 129         /** 0 to 15 */
 130         { .f = md5_f_0_15,      .coefficient = 1,       .constant = 0 },
 131         /** 16 to 31 */
 132         { .f = md5_f_16_31,     .coefficient = 5,       .constant = 1 },
 133         /** 32 to 47 */
 134         { .f = md5_f_32_47,     .coefficient = 3,       .constant = 5 },
 135         /** 48 to 63 */
 136         { .f = md5_f_48_63,     .coefficient = 7,       .constant = 0 },
 137 };
 138
 139 /**
 140  * Initialise MD5 algorithm
 141  *
 142  * @v ctx               MD5 context
 143  */
 144 static void md5_init ( void *ctx ) {
 145         struct md5_context *context = ctx;
 146
 147         context->ddd.dd.digest.h[0] = cpu_to_le32 ( 0x67452301 );
 148         context->ddd.dd.digest.h[1] = cpu_to_le32 ( 0xefcdab89 );
 149         context->ddd.dd.digest.h[2] = cpu_to_le32 ( 0x98badcfe );
 150         context->ddd.dd.digest.h[3] = cpu_to_le32 ( 0x10325476 );
 151         context->len = 0;
 152 }
 153
 154 /**
 155  * Calculate MD5 digest of accumulated data
 156  *
 157  * @v context           MD5 context
 158  */
 159 static void md5_digest ( struct md5_context *context ) {
 160         union {
 161                 union md5_digest_data_dwords ddd;
 162                 struct md5_variables v;
 163         } u;
 164         uint32_t *a = &u.v.a;
 165         uint32_t *b = &u.v.b;
 166         uint32_t *c = &u.v.c;
 167         uint32_t *d = &u.v.d;
 168         uint32_t *w = u.v.w;
 169         uint32_t f;
 170         uint32_t g;
 171         uint32_t temp;
 172         struct md5_step *step;
 173         unsigned int i;
 174
 175         /* Sanity checks */
 176         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 177         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[0] == a, md5_bad_layout );
 178         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[1] == b, md5_bad_layout );
 179         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[2] == c, md5_bad_layout );
 180         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[3] == d, md5_bad_layout );
 181         linker_assert ( &u.ddd.dd.data.dword[0] == w, md5_bad_layout );
 182
 183         DBGC ( context, "MD5 digesting:\n" );
 184         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 185                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 186         DBGC_HDA ( context, context->len, &context->ddd.dd.data,
 187                    sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 188
 189         /* Convert h[0..3] to host-endian, and initialise a, b, c, d,
 190          * and w[0..15]
 191          */
 192         for ( i = 0 ; i < ( sizeof ( u.ddd.dword ) /
 193                             sizeof ( u.ddd.dword[0] ) ) ; i++ ) {
 194                 le32_to_cpus ( &context->ddd.dword[i] );
 195                 u.ddd.dword[i] = context->ddd.dword[i];
 196         }
 197
 198         /* Main loop */
 199         for ( i = 0 ; i < 64 ; i++ ) {
 200                 step = &md5_steps[ i / 16 ];
 201                 f = step->f ( &u.v );
 202                 g = ( ( ( step->coefficient * i ) + step->constant ) % 16 );
 203                 temp = *d;
 204                 *d = *c;
 205                 *c = *b;
 206                 *b = ( *b + rol32 ( ( *a + f + k[i] + w[g] ), r[i] ) );
 207                 *a = temp;
 208                 DBGC2 ( context, "%2d : %08x %08x %08x %08x\n",
 209                         i, *a, *b, *c, *d );
 210         }
 211
 212         /* Add chunk to hash and convert back to big-endian */
 213         for ( i = 0 ; i < 4 ; i++ ) {
 214                 context->ddd.dd.digest.h[i] =
 215                         cpu_to_le32 ( context->ddd.dd.digest.h[i] +
 216                                       u.ddd.dd.digest.h[i] );
 217         }
 218
 219         DBGC ( context, "MD5 digested:\n" );
 220         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 221                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 222 }
 223
 224 /**
 225  * Accumulate data with MD5 algorithm
 226  *
 227  * @v ctx               MD5 context
 228  * @v data              Data
 229  * @v len               Length of data
 230  */
 231 static void md5_update ( void *ctx, const void *data, size_t len ) {
 232         struct md5_context *context = ctx;
 233         const uint8_t *byte = data;
 234         size_t offset;
 235
 236         /* Accumulate data a byte at a time, performing the digest
 237          * whenever we fill the data buffer
 238          */
 239         while ( len-- ) {
 240                 offset = ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 241                 context->ddd.dd.data.byte[offset] = *(byte++);
 242                 context->len++;
 243                 if ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 )
 244                         md5_digest ( context );
 245         }
 246 }
 247
 248 /**
 249  * Generate MD5 digest
 250  *
 251  * @v ctx               MD5 context
 252  * @v out               Output buffer
 253  */
 254 static void md5_final ( void *ctx, void *out ) {
 255         struct md5_context *context = ctx;
 256         uint64_t len_bits;
 257         uint8_t pad;
 258
 259         /* Record length before pre-processing */
 260         len_bits = cpu_to_le64 ( ( ( uint64_t ) context->len ) * 8 );
 261
 262         /* Pad with a single "1" bit followed by as many "0" bits as required */
 263         pad = 0x80;
 264         do {
 265                 md5_update ( ctx, &pad, sizeof ( pad ) );
 266                 pad = 0x00;
 267         } while ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) !=
 268                   offsetof ( typeof ( context->ddd.dd.data ), final.len ) );
 269
 270         /* Append length (in bits) */
 271         md5_update ( ctx, &len_bits, sizeof ( len_bits ) );
 272         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 273
 274         /* Copy out final digest */
 275         memcpy ( out, &context->ddd.dd.digest,
 276                  sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 277 }
 278
 279 /** MD5 algorithm */
 280 struct digest_algorithm md5_algorithm = {
 281         .name           = "md5",
 282         .ctxsize        = sizeof ( struct md5_context ),
 283         .blocksize      = sizeof ( union md5_block ),
 284         .digestsize     = sizeof ( struct md5_digest ),
 285         .init           = md5_init,
 286         .update         = md5_update,
 287         .final          = md5_final,
 288 };
 289
 290 /** "md5" object identifier */
 291 static uint8_t oid_md5[] = { ASN1_OID_MD5 };
 292
 293 /** "md5" OID-identified algorithm */
 294 struct asn1_algorithm oid_md5_algorithm __asn1_algorithm = {
 295         .name = "md5",
 296         .digest = &md5_algorithm,
 297         .oid = ASN1_OID_CURSOR ( oid_md5 ),
 298 };