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  * You can also choose to distribute this program under the terms of
  20  * the Unmodified Binary Distribution Licence (as given in the file
  21  * COPYING.UBDL), provided that you have satisfied its requirements.
  22  */
  23
  24 FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
  25
  26 /** @file
  27  *
  28  * MD5 algorithm
  29  *
  30  */
  31
  32 #include <stdint.h>
  33 #include <string.h>
  34 #include <byteswap.h>
  35 #include <assert.h>
  36 #include <ipxe/rotate.h>
  37 #include <ipxe/crypto.h>
  38 #include <ipxe/asn1.h>
  39 #include <ipxe/md5.h>
  40
  41 /** MD5 variables */
  42 struct md5_variables {
  43         /* This layout matches that of struct md5_digest_data,
  44          * allowing for efficient endianness-conversion,
  45          */
  46         uint32_t a;
  47         uint32_t b;
  48         uint32_t c;
  49         uint32_t d;
  50         uint32_t w[16];
  51 } __attribute__ (( packed ));
  52
  53 /** MD5 constants */
  54 static const uint32_t k[64] = {
  55         0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee, 0xf57c0faf, 0x4787c62a,
  56         0xa8304613, 0xfd469501, 0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be,
  57         0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821, 0xf61e2562, 0xc040b340,
  58         0x265e5a51, 0xe9b6c7aa, 0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8,
  59         0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed, 0xa9e3e905, 0xfcefa3f8,
  60         0x676f02d9, 0x8d2a4c8a, 0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c,
  61         0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70, 0x289b7ec6, 0xeaa127fa,
  62         0xd4ef3085, 0x04881d05, 0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665,
  63         0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039, 0x655b59c3, 0x8f0ccc92,
  64         0xffeff47d, 0x85845dd1, 0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1,
  65         0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391
  66 };
  67
  68 /** MD5 shift amounts */
  69 static const uint8_t r[64] = {
  70         7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22,
  71         5,  9, 14, 20, 5,  9, 14, 20, 5,  9, 14, 20, 5,  9, 14, 20,
  72         4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23,
  73         6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21
  74 };
  75
  76 /**
  77  * f(b,c,d) for steps 0 to 15
  78  *
  79  * @v v         MD5 variables
  80  * @ret f       f(b,c,d)
  81  */
  82 static uint32_t md5_f_0_15 ( struct md5_variables *v ) {
  83         return ( v->d ^ ( v->b & ( v->c ^ v->d ) ) );
  84 }
  85
  86 /**
  87  * f(b,c,d) for steps 16 to 31
  88  *
  89  * @v v         MD5 variables
  90  * @ret f       f(b,c,d)
  91  */
  92 static uint32_t md5_f_16_31 ( struct md5_variables *v ) {
  93         return ( v->c ^ ( v->d & ( v->b ^ v->c ) ) );
  94 }
  95
  96 /**
  97  * f(b,c,d) for steps 32 to 47
  98  *
  99  * @v v         MD5 variables
 100  * @ret f       f(b,c,d)
 101  */
 102 static uint32_t md5_f_32_47 ( struct md5_variables *v ) {
 103         return ( v->b ^ v->c ^ v->d );
 104 }
 105
 106 /**
 107  * f(b,c,d) for steps 48 to 63
 108  *
 109  * @v v         MD5 variables
 110  * @ret f       f(b,c,d)
 111  */
 112 static uint32_t md5_f_48_63 ( struct md5_variables *v ) {
 113         return ( v->c ^ ( v->b | (~v->d) ) );
 114 }
 115
 116 /** An MD5 step function */
 117 struct md5_step {
 118         /**
 119          * Calculate f(b,c,d)
 120          *
 121          * @v v         MD5 variables
 122          * @ret f       f(b,c,d)
 123          */
 124         uint32_t ( * f ) ( struct md5_variables *v );
 125         /** Coefficient of i in g=ni+m */
 126         uint8_t coefficient;
 127         /** Constant term in g=ni+m */
 128         uint8_t constant;
 129 };
 130
 131 /** MD5 steps */
 132 static struct md5_step md5_steps[4] = {
 133         /** 0 to 15 */
 134         { .f = md5_f_0_15,      .coefficient = 1,       .constant = 0 },
 135         /** 16 to 31 */
 136         { .f = md5_f_16_31,     .coefficient = 5,       .constant = 1 },
 137         /** 32 to 47 */
 138         { .f = md5_f_32_47,     .coefficient = 3,       .constant = 5 },
 139         /** 48 to 63 */
 140         { .f = md5_f_48_63,     .coefficient = 7,       .constant = 0 },
 141 };
 142
 143 /**
 144  * Initialise MD5 algorithm
 145  *
 146  * @v ctx               MD5 context
 147  */
 148 static void md5_init ( void *ctx ) {
 149         struct md5_context *context = ctx;
 150
 151         context->ddd.dd.digest.h[0] = cpu_to_le32 ( 0x67452301 );
 152         context->ddd.dd.digest.h[1] = cpu_to_le32 ( 0xefcdab89 );
 153         context->ddd.dd.digest.h[2] = cpu_to_le32 ( 0x98badcfe );
 154         context->ddd.dd.digest.h[3] = cpu_to_le32 ( 0x10325476 );
 155         context->len = 0;
 156 }
 157
 158 /**
 159  * Calculate MD5 digest of accumulated data
 160  *
 161  * @v context           MD5 context
 162  */
 163 static void md5_digest ( struct md5_context *context ) {
 164         union {
 165                 union md5_digest_data_dwords ddd;
 166                 struct md5_variables v;
 167         } u;
 168         uint32_t *a = &u.v.a;
 169         uint32_t *b = &u.v.b;
 170         uint32_t *c = &u.v.c;
 171         uint32_t *d = &u.v.d;
 172         uint32_t *w = u.v.w;
 173         uint32_t f;
 174         uint32_t g;
 175         uint32_t temp;
 176         struct md5_step *step;
 177         unsigned int i;
 178
 179         /* Sanity checks */
 180         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 181         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[0] == a, md5_bad_layout );
 182         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[1] == b, md5_bad_layout );
 183         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[2] == c, md5_bad_layout );
 184         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[3] == d, md5_bad_layout );
 185         linker_assert ( &u.ddd.dd.data.dword[0] == w, md5_bad_layout );
 186
 187         DBGC ( context, "MD5 digesting:\n" );
 188         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 189                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 190         DBGC_HDA ( context, context->len, &context->ddd.dd.data,
 191                    sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 192
 193         /* Convert h[0..3] to host-endian, and initialise a, b, c, d,
 194          * and w[0..15]
 195          */
 196         for ( i = 0 ; i < ( sizeof ( u.ddd.dword ) /
 197                             sizeof ( u.ddd.dword[0] ) ) ; i++ ) {
 198                 le32_to_cpus ( &context->ddd.dword[i] );
 199                 u.ddd.dword[i] = context->ddd.dword[i];
 200         }
 201
 202         /* Main loop */
 203         for ( i = 0 ; i < 64 ; i++ ) {
 204                 step = &md5_steps[ i / 16 ];
 205                 f = step->f ( &u.v );
 206                 g = ( ( ( step->coefficient * i ) + step->constant ) % 16 );
 207                 temp = *d;
 208                 *d = *c;
 209                 *c = *b;
 210                 *b = ( *b + rol32 ( ( *a + f + k[i] + w[g] ), r[i] ) );
 211                 *a = temp;
 212                 DBGC2 ( context, "%2d : %08x %08x %08x %08x\n",
 213                         i, *a, *b, *c, *d );
 214         }
 215
 216         /* Add chunk to hash and convert back to big-endian */
 217         for ( i = 0 ; i < 4 ; i++ ) {
 218                 context->ddd.dd.digest.h[i] =
 219                         cpu_to_le32 ( context->ddd.dd.digest.h[i] +
 220                                       u.ddd.dd.digest.h[i] );
 221         }
 222
 223         DBGC ( context, "MD5 digested:\n" );
 224         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 225                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 226 }
 227
 228 /**
 229  * Accumulate data with MD5 algorithm
 230  *
 231  * @v ctx               MD5 context
 232  * @v data              Data
 233  * @v len               Length of data
 234  */
 235 static void md5_update ( void *ctx, const void *data, size_t len ) {
 236         struct md5_context *context = ctx;
 237         const uint8_t *byte = data;
 238         size_t offset;
 239
 240         /* Accumulate data a byte at a time, performing the digest
 241          * whenever we fill the data buffer
 242          */
 243         while ( len-- ) {
 244                 offset = ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 245                 context->ddd.dd.data.byte[offset] = *(byte++);
 246                 context->len++;
 247                 if ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 )
 248                         md5_digest ( context );
 249         }
 250 }
 251
 252 /**
 253  * Generate MD5 digest
 254  *
 255  * @v ctx               MD5 context
 256  * @v out               Output buffer
 257  */
 258 static void md5_final ( void *ctx, void *out ) {
 259         struct md5_context *context = ctx;
 260         uint64_t len_bits;
 261         uint8_t pad;
 262
 263         /* Record length before pre-processing */
 264         len_bits = cpu_to_le64 ( ( ( uint64_t ) context->len ) * 8 );
 265
 266         /* Pad with a single "1" bit followed by as many "0" bits as required */
 267         pad = 0x80;
 268         do {
 269                 md5_update ( ctx, &pad, sizeof ( pad ) );
 270                 pad = 0x00;
 271         } while ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) !=
 272                   offsetof ( typeof ( context->ddd.dd.data ), final.len ) );
 273
 274         /* Append length (in bits) */
 275         md5_update ( ctx, &len_bits, sizeof ( len_bits ) );
 276         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 277
 278         /* Copy out final digest */
 279         memcpy ( out, &context->ddd.dd.digest,
 280                  sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 281 }
 282
 283 /** MD5 algorithm */
 284 struct digest_algorithm md5_algorithm = {
 285         .name           = "md5",
 286         .ctxsize        = sizeof ( struct md5_context ),
 287         .blocksize      = sizeof ( union md5_block ),
 288         .digestsize     = sizeof ( struct md5_digest ),
 289         .init           = md5_init,
 290         .update         = md5_update,
 291         .final          = md5_final,
 292 };
 293
 294 /** "md5" object identifier */
 295 static uint8_t oid_md5[] = { ASN1_OID_MD5 };
 296
 297 /** "md5" OID-identified algorithm */
 298 struct asn1_algorithm oid_md5_algorithm __asn1_algorithm = {
 299         .name = "md5",
 300         .digest = &md5_algorithm,
 301         .oid = ASN1_OID_CURSOR ( oid_md5 ),
 302 };