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
  20 FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER );
  21
  22 /** @file
  23  *
  24  * SHA-1 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/sha1.h>
  36
  37 /** SHA-1 variables */
  38 struct sha1_variables {
  39         /* This layout matches that of struct sha1_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 e;
  47         uint32_t w[80];
  48 } __attribute__ (( packed ));
  49
  50 /**
  51  * f(a,b,c,d) for steps 0 to 19
  52  *
  53  * @v v         SHA-1 variables
  54  * @ret f       f(a,b,c,d)
  55  */
  56 static uint32_t sha1_f_0_19 ( struct sha1_variables *v ) {
  57         return ( ( v->b & v->c ) | ( (~v->b) & v->d ) );
  58 }
  59
  60 /**
  61  * f(a,b,c,d) for steps 20 to 39 and 60 to 79
  62  *
  63  * @v v         SHA-1 variables
  64  * @ret f       f(a,b,c,d)
  65  */
  66 static uint32_t sha1_f_20_39_60_79 ( struct sha1_variables *v ) {
  67         return ( v->b ^ v->c ^ v->d );
  68 }
  69
  70 /**
  71  * f(a,b,c,d) for steps 40 to 59
  72  *
  73  * @v v         SHA-1 variables
  74  * @ret f       f(a,b,c,d)
  75  */
  76 static uint32_t sha1_f_40_59 ( struct sha1_variables *v ) {
  77         return ( ( v->b & v->c ) | ( v->b & v->d ) | ( v->c & v->d ) );
  78 }
  79
  80 /** An SHA-1 step function */
  81 struct sha1_step {
  82         /**
  83          * Calculate f(a,b,c,d)
  84          *
  85          * @v v         SHA-1 variables
  86          * @ret f       f(a,b,c,d)
  87          */
  88         uint32_t ( * f ) ( struct sha1_variables *v );
  89         /** Constant k */
  90         uint32_t k;
  91 };
  92
  93 /** SHA-1 steps */
  94 static struct sha1_step sha1_steps[4] = {
  95         /** 0 to 19 */
  96         { .f = sha1_f_0_19,             .k = 0x5a827999 },
  97         /** 20 to 39 */
  98         { .f = sha1_f_20_39_60_79,      .k = 0x6ed9eba1 },
  99         /** 40 to 59 */
 100         { .f = sha1_f_40_59,            .k = 0x8f1bbcdc },
 101         /** 60 to 79 */
 102         { .f = sha1_f_20_39_60_79,      .k = 0xca62c1d6 },
 103 };
 104
 105 /**
 106  * Initialise SHA-1 algorithm
 107  *
 108  * @v ctx               SHA-1 context
 109  */
 110 static void sha1_init ( void *ctx ) {
 111         struct sha1_context *context = ctx;
 112
 113         context->ddd.dd.digest.h[0] = cpu_to_be32 ( 0x67452301 );
 114         context->ddd.dd.digest.h[1] = cpu_to_be32 ( 0xefcdab89 );
 115         context->ddd.dd.digest.h[2] = cpu_to_be32 ( 0x98badcfe );
 116         context->ddd.dd.digest.h[3] = cpu_to_be32 ( 0x10325476 );
 117         context->ddd.dd.digest.h[4] = cpu_to_be32 ( 0xc3d2e1f0 );
 118         context->len = 0;
 119 }
 120
 121 /**
 122  * Calculate SHA-1 digest of accumulated data
 123  *
 124  * @v context           SHA-1 context
 125  */
 126 static void sha1_digest ( struct sha1_context *context ) {
 127         union {
 128                 union sha1_digest_data_dwords ddd;
 129                 struct sha1_variables v;
 130         } u;
 131         uint32_t *a = &u.v.a;
 132         uint32_t *b = &u.v.b;
 133         uint32_t *c = &u.v.c;
 134         uint32_t *d = &u.v.d;
 135         uint32_t *e = &u.v.e;
 136         uint32_t *w = u.v.w;
 137         uint32_t f;
 138         uint32_t k;
 139         uint32_t temp;
 140         struct sha1_step *step;
 141         unsigned int i;
 142
 143         /* Sanity checks */
 144         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 145         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[0] == a, sha1_bad_layout );
 146         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[1] == b, sha1_bad_layout );
 147         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[2] == c, sha1_bad_layout );
 148         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[3] == d, sha1_bad_layout );
 149         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[4] == e, sha1_bad_layout );
 150         linker_assert ( &u.ddd.dd.data.dword[0] == w, sha1_bad_layout );
 151
 152         DBGC ( context, "SHA1 digesting:\n" );
 153         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 154                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 155         DBGC_HDA ( context, context->len, &context->ddd.dd.data,
 156                    sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 157
 158         /* Convert h[0..4] to host-endian, and initialise a, b, c, d,
 159          * e, and w[0..15]
 160          */
 161         for ( i = 0 ; i < ( sizeof ( u.ddd.dword ) /
 162                             sizeof ( u.ddd.dword[0] ) ) ; i++ ) {
 163                 be32_to_cpus ( &context->ddd.dword[i] );
 164                 u.ddd.dword[i] = context->ddd.dword[i];
 165         }
 166
 167         /* Initialise w[16..79] */
 168         for ( i = 16 ; i < 80 ; i++ )
 169                 w[i] = rol32 ( ( w[i-3] ^ w[i-8] ^ w[i-14] ^ w[i-16] ), 1 );
 170
 171         /* Main loop */
 172         for ( i = 0 ; i < 80 ; i++ ) {
 173                 step = &sha1_steps[ i / 20 ];
 174                 f = step->f ( &u.v );
 175                 k = step->k;
 176                 temp = ( rol32 ( *a, 5 ) + f + *e + k + w[i] );
 177                 *e = *d;
 178                 *d = *c;
 179                 *c = rol32 ( *b, 30 );
 180                 *b = *a;
 181                 *a = temp;
 182                 DBGC2 ( context, "%2d : %08x %08x %08x %08x %08x\n",
 183                         i, *a, *b, *c, *d, *e );
 184         }
 185
 186         /* Add chunk to hash and convert back to big-endian */
 187         for ( i = 0 ; i < 5 ; i++ ) {
 188                 context->ddd.dd.digest.h[i] =
 189                         cpu_to_be32 ( context->ddd.dd.digest.h[i] +
 190                                       u.ddd.dd.digest.h[i] );
 191         }
 192
 193         DBGC ( context, "SHA1 digested:\n" );
 194         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 195                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 196 }
 197
 198 /**
 199  * Accumulate data with SHA-1 algorithm
 200  *
 201  * @v ctx               SHA-1 context
 202  * @v data              Data
 203  * @v len               Length of data
 204  */
 205 static void sha1_update ( void *ctx, const void *data, size_t len ) {
 206         struct sha1_context *context = ctx;
 207         const uint8_t *byte = data;
 208         size_t offset;
 209
 210         /* Accumulate data a byte at a time, performing the digest
 211          * whenever we fill the data buffer
 212          */
 213         while ( len-- ) {
 214                 offset = ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 215                 context->ddd.dd.data.byte[offset] = *(byte++);
 216                 context->len++;
 217                 if ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 )
 218                         sha1_digest ( context );
 219         }
 220 }
 221
 222 /**
 223  * Generate SHA-1 digest
 224  *
 225  * @v ctx               SHA-1 context
 226  * @v out               Output buffer
 227  */
 228 static void sha1_final ( void *ctx, void *out ) {
 229         struct sha1_context *context = ctx;
 230         uint64_t len_bits;
 231         uint8_t pad;
 232
 233         /* Record length before pre-processing */
 234         len_bits = cpu_to_be64 ( ( ( uint64_t ) context->len ) * 8 );
 235
 236         /* Pad with a single "1" bit followed by as many "0" bits as required */
 237         pad = 0x80;
 238         do {
 239                 sha1_update ( ctx, &pad, sizeof ( pad ) );
 240                 pad = 0x00;
 241         } while ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) !=
 242                   offsetof ( typeof ( context->ddd.dd.data ), final.len ) );
 243
 244         /* Append length (in bits) */
 245         sha1_update ( ctx, &len_bits, sizeof ( len_bits ) );
 246         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 247
 248         /* Copy out final digest */
 249         memcpy ( out, &context->ddd.dd.digest,
 250                  sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 251 }
 252
 253 /** SHA-1 algorithm */
 254 struct digest_algorithm sha1_algorithm = {
 255         .name           = "sha1",
 256         .ctxsize        = sizeof ( struct sha1_context ),
 257         .blocksize      = sizeof ( union sha1_block ),
 258         .digestsize     = sizeof ( struct sha1_digest ),
 259         .init           = sha1_init,
 260         .update         = sha1_update,
 261         .final          = sha1_final,
 262 };
 263
 264 /** "sha1" object identifier */
 265 static uint8_t oid_sha1[] = { ASN1_OID_SHA1 };
 266
 267 /** "sha1" OID-identified algorithm */
 268 struct asn1_algorithm oid_sha1_algorithm __asn1_algorithm = {
 269         .name = "sha1",
 270         .digest = &sha1_algorithm,
 271         .oid = ASN1_OID_CURSOR ( oid_sha1 ),
 272 };