qemu/roms/ipxe/src/crypto/sha1.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  * SHA-1 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/sha1.h>
  40
  41 /** SHA-1 variables */
  42 struct sha1_variables {
  43         /* This layout matches that of struct sha1_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 e;
  51         uint32_t w[80];
  52 } __attribute__ (( packed ));
  53
  54 /**
  55  * f(a,b,c,d) for steps 0 to 19
  56  *
  57  * @v v         SHA-1 variables
  58  * @ret f       f(a,b,c,d)
  59  */
  60 static uint32_t sha1_f_0_19 ( struct sha1_variables *v ) {
  61         return ( ( v->b & v->c ) | ( (~v->b) & v->d ) );
  62 }
  63
  64 /**
  65  * f(a,b,c,d) for steps 20 to 39 and 60 to 79
  66  *
  67  * @v v         SHA-1 variables
  68  * @ret f       f(a,b,c,d)
  69  */
  70 static uint32_t sha1_f_20_39_60_79 ( struct sha1_variables *v ) {
  71         return ( v->b ^ v->c ^ v->d );
  72 }
  73
  74 /**
  75  * f(a,b,c,d) for steps 40 to 59
  76  *
  77  * @v v         SHA-1 variables
  78  * @ret f       f(a,b,c,d)
  79  */
  80 static uint32_t sha1_f_40_59 ( struct sha1_variables *v ) {
  81         return ( ( v->b & v->c ) | ( v->b & v->d ) | ( v->c & v->d ) );
  82 }
  83
  84 /** An SHA-1 step function */
  85 struct sha1_step {
  86         /**
  87          * Calculate f(a,b,c,d)
  88          *
  89          * @v v         SHA-1 variables
  90          * @ret f       f(a,b,c,d)
  91          */
  92         uint32_t ( * f ) ( struct sha1_variables *v );
  93         /** Constant k */
  94         uint32_t k;
  95 };
  96
  97 /** SHA-1 steps */
  98 static struct sha1_step sha1_steps[4] = {
  99         /** 0 to 19 */
 100         { .f = sha1_f_0_19,             .k = 0x5a827999 },
 101         /** 20 to 39 */
 102         { .f = sha1_f_20_39_60_79,      .k = 0x6ed9eba1 },
 103         /** 40 to 59 */
 104         { .f = sha1_f_40_59,            .k = 0x8f1bbcdc },
 105         /** 60 to 79 */
 106         { .f = sha1_f_20_39_60_79,      .k = 0xca62c1d6 },
 107 };
 108
 109 /**
 110  * Initialise SHA-1 algorithm
 111  *
 112  * @v ctx               SHA-1 context
 113  */
 114 static void sha1_init ( void *ctx ) {
 115         struct sha1_context *context = ctx;
 116
 117         context->ddd.dd.digest.h[0] = cpu_to_be32 ( 0x67452301 );
 118         context->ddd.dd.digest.h[1] = cpu_to_be32 ( 0xefcdab89 );
 119         context->ddd.dd.digest.h[2] = cpu_to_be32 ( 0x98badcfe );
 120         context->ddd.dd.digest.h[3] = cpu_to_be32 ( 0x10325476 );
 121         context->ddd.dd.digest.h[4] = cpu_to_be32 ( 0xc3d2e1f0 );
 122         context->len = 0;
 123 }
 124
 125 /**
 126  * Calculate SHA-1 digest of accumulated data
 127  *
 128  * @v context           SHA-1 context
 129  */
 130 static void sha1_digest ( struct sha1_context *context ) {
 131         union {
 132                 union sha1_digest_data_dwords ddd;
 133                 struct sha1_variables v;
 134         } u;
 135         uint32_t *a = &u.v.a;
 136         uint32_t *b = &u.v.b;
 137         uint32_t *c = &u.v.c;
 138         uint32_t *d = &u.v.d;
 139         uint32_t *e = &u.v.e;
 140         uint32_t *w = u.v.w;
 141         uint32_t f;
 142         uint32_t k;
 143         uint32_t temp;
 144         struct sha1_step *step;
 145         unsigned int i;
 146
 147         /* Sanity checks */
 148         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 149         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[0] == a, sha1_bad_layout );
 150         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[1] == b, sha1_bad_layout );
 151         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[2] == c, sha1_bad_layout );
 152         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[3] == d, sha1_bad_layout );
 153         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[4] == e, sha1_bad_layout );
 154         linker_assert ( &u.ddd.dd.data.dword[0] == w, sha1_bad_layout );
 155
 156         DBGC ( context, "SHA1 digesting:\n" );
 157         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 158                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 159         DBGC_HDA ( context, context->len, &context->ddd.dd.data,
 160                    sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 161
 162         /* Convert h[0..4] to host-endian, and initialise a, b, c, d,
 163          * e, and w[0..15]
 164          */
 165         for ( i = 0 ; i < ( sizeof ( u.ddd.dword ) /
 166                             sizeof ( u.ddd.dword[0] ) ) ; i++ ) {
 167                 be32_to_cpus ( &context->ddd.dword[i] );
 168                 u.ddd.dword[i] = context->ddd.dword[i];
 169         }
 170
 171         /* Initialise w[16..79] */
 172         for ( i = 16 ; i < 80 ; i++ )
 173                 w[i] = rol32 ( ( w[i-3] ^ w[i-8] ^ w[i-14] ^ w[i-16] ), 1 );
 174
 175         /* Main loop */
 176         for ( i = 0 ; i < 80 ; i++ ) {
 177                 step = &sha1_steps[ i / 20 ];
 178                 f = step->f ( &u.v );
 179                 k = step->k;
 180                 temp = ( rol32 ( *a, 5 ) + f + *e + k + w[i] );
 181                 *e = *d;
 182                 *d = *c;
 183                 *c = rol32 ( *b, 30 );
 184                 *b = *a;
 185                 *a = temp;
 186                 DBGC2 ( context, "%2d : %08x %08x %08x %08x %08x\n",
 187                         i, *a, *b, *c, *d, *e );
 188         }
 189
 190         /* Add chunk to hash and convert back to big-endian */
 191         for ( i = 0 ; i < 5 ; i++ ) {
 192                 context->ddd.dd.digest.h[i] =
 193                         cpu_to_be32 ( context->ddd.dd.digest.h[i] +
 194                                       u.ddd.dd.digest.h[i] );
 195         }
 196
 197         DBGC ( context, "SHA1 digested:\n" );
 198         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 199                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 200 }
 201
 202 /**
 203  * Accumulate data with SHA-1 algorithm
 204  *
 205  * @v ctx               SHA-1 context
 206  * @v data              Data
 207  * @v len               Length of data
 208  */
 209 static void sha1_update ( void *ctx, const void *data, size_t len ) {
 210         struct sha1_context *context = ctx;
 211         const uint8_t *byte = data;
 212         size_t offset;
 213
 214         /* Accumulate data a byte at a time, performing the digest
 215          * whenever we fill the data buffer
 216          */
 217         while ( len-- ) {
 218                 offset = ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 219                 context->ddd.dd.data.byte[offset] = *(byte++);
 220                 context->len++;
 221                 if ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 )
 222                         sha1_digest ( context );
 223         }
 224 }
 225
 226 /**
 227  * Generate SHA-1 digest
 228  *
 229  * @v ctx               SHA-1 context
 230  * @v out               Output buffer
 231  */
 232 static void sha1_final ( void *ctx, void *out ) {
 233         struct sha1_context *context = ctx;
 234         uint64_t len_bits;
 235         uint8_t pad;
 236
 237         /* Record length before pre-processing */
 238         len_bits = cpu_to_be64 ( ( ( uint64_t ) context->len ) * 8 );
 239
 240         /* Pad with a single "1" bit followed by as many "0" bits as required */
 241         pad = 0x80;
 242         do {
 243                 sha1_update ( ctx, &pad, sizeof ( pad ) );
 244                 pad = 0x00;
 245         } while ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) !=
 246                   offsetof ( typeof ( context->ddd.dd.data ), final.len ) );
 247
 248         /* Append length (in bits) */
 249         sha1_update ( ctx, &len_bits, sizeof ( len_bits ) );
 250         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 251
 252         /* Copy out final digest */
 253         memcpy ( out, &context->ddd.dd.digest,
 254                  sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 255 }
 256
 257 /** SHA-1 algorithm */
 258 struct digest_algorithm sha1_algorithm = {
 259         .name           = "sha1",
 260         .ctxsize        = sizeof ( struct sha1_context ),
 261         .blocksize      = sizeof ( union sha1_block ),
 262         .digestsize     = sizeof ( struct sha1_digest ),
 263         .init           = sha1_init,
 264         .update         = sha1_update,
 265         .final          = sha1_final,
 266 };
 267
 268 /** "sha1" object identifier */
 269 static uint8_t oid_sha1[] = { ASN1_OID_SHA1 };
 270
 271 /** "sha1" OID-identified algorithm */
 272 struct asn1_algorithm oid_sha1_algorithm __asn1_algorithm = {
 273         .name = "sha1",
 274         .digest = &sha1_algorithm,
 275         .oid = ASN1_OID_CURSOR ( oid_sha1 ),
 276 };