qemu/roms/ipxe/src/crypto/sha256.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-256 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/sha256.h>
  40
  41 /** SHA-256 variables */
  42 struct sha256_variables {
  43         /* This layout matches that of struct sha256_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 f;
  52         uint32_t g;
  53         uint32_t h;
  54         uint32_t w[SHA256_ROUNDS];
  55 } __attribute__ (( packed ));
  56
  57 /** SHA-256 constants */
  58 static const uint32_t k[SHA256_ROUNDS] = {
  59         0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1,
  60         0x923f82a4, 0xab1c5ed5, 0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3,
  61         0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174, 0xe49b69c1, 0xefbe4786,
  62         0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,
  63         0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147,
  64         0x06ca6351, 0x14292967, 0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13,
  65         0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85, 0xa2bfe8a1, 0xa81a664b,
  66         0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,
  67         0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a,
  68         0x5b9cca4f, 0x682e6ff3, 0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208,
  69         0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2
  70 };
  71
  72 /** SHA-256 initial digest values */
  73 static const struct sha256_digest sha256_init_digest = {
  74         .h = {
  75                 cpu_to_be32 ( 0x6a09e667 ),
  76                 cpu_to_be32 ( 0xbb67ae85 ),
  77                 cpu_to_be32 ( 0x3c6ef372 ),
  78                 cpu_to_be32 ( 0xa54ff53a ),
  79                 cpu_to_be32 ( 0x510e527f ),
  80                 cpu_to_be32 ( 0x9b05688c ),
  81                 cpu_to_be32 ( 0x1f83d9ab ),
  82                 cpu_to_be32 ( 0x5be0cd19 ),
  83         },
  84 };
  85
  86 /**
  87  * Initialise SHA-256 family algorithm
  88  *
  89  * @v context           SHA-256 context
  90  * @v init              Initial digest values
  91  * @v digestsize        Digest size
  92  */
  93 void sha256_family_init ( struct sha256_context *context,
  94                           const struct sha256_digest *init,
  95                           size_t digestsize ) {
  96
  97         context->len = 0;
  98         context->digestsize = digestsize;
  99         memcpy ( &context->ddd.dd.digest, init,
 100                  sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 101 }
 102
 103 /**
 104  * Initialise SHA-256 algorithm
 105  *
 106  * @v ctx               SHA-256 context
 107  */
 108 static void sha256_init ( void *ctx ) {
 109         struct sha256_context *context = ctx;
 110
 111         sha256_family_init ( context, &sha256_init_digest,
 112                              sizeof ( struct sha256_digest ) );
 113 }
 114
 115 /**
 116  * Calculate SHA-256 digest of accumulated data
 117  *
 118  * @v context           SHA-256 context
 119  */
 120 static void sha256_digest ( struct sha256_context *context ) {
 121         union {
 122                 union sha256_digest_data_dwords ddd;
 123                 struct sha256_variables v;
 124         } u;
 125         uint32_t *a = &u.v.a;
 126         uint32_t *b = &u.v.b;
 127         uint32_t *c = &u.v.c;
 128         uint32_t *d = &u.v.d;
 129         uint32_t *e = &u.v.e;
 130         uint32_t *f = &u.v.f;
 131         uint32_t *g = &u.v.g;
 132         uint32_t *h = &u.v.h;
 133         uint32_t *w = u.v.w;
 134         uint32_t s0;
 135         uint32_t s1;
 136         uint32_t maj;
 137         uint32_t t1;
 138         uint32_t t2;
 139         uint32_t ch;
 140         unsigned int i;
 141
 142         /* Sanity checks */
 143         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 144         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[0] == a, sha256_bad_layout );
 145         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[1] == b, sha256_bad_layout );
 146         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[2] == c, sha256_bad_layout );
 147         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[3] == d, sha256_bad_layout );
 148         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[4] == e, sha256_bad_layout );
 149         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[5] == f, sha256_bad_layout );
 150         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[6] == g, sha256_bad_layout );
 151         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[7] == h, sha256_bad_layout );
 152         linker_assert ( &u.ddd.dd.data.dword[0] == w, sha256_bad_layout );
 153
 154         DBGC ( context, "SHA256 digesting:\n" );
 155         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 156                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 157         DBGC_HDA ( context, context->len, &context->ddd.dd.data,
 158                    sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 159
 160         /* Convert h[0..7] to host-endian, and initialise a, b, c, d,
 161          * e, f, g, h, and w[0..15]
 162          */
 163         for ( i = 0 ; i < ( sizeof ( u.ddd.dword ) /
 164                             sizeof ( u.ddd.dword[0] ) ) ; i++ ) {
 165                 be32_to_cpus ( &context->ddd.dword[i] );
 166                 u.ddd.dword[i] = context->ddd.dword[i];
 167         }
 168
 169         /* Initialise w[16..63] */
 170         for ( i = 16 ; i < SHA256_ROUNDS ; i++ ) {
 171                 s0 = ( ror32 ( w[i-15], 7 ) ^ ror32 ( w[i-15], 18 ) ^
 172                        ( w[i-15] >> 3 ) );
 173                 s1 = ( ror32 ( w[i-2], 17 ) ^ ror32 ( w[i-2], 19 ) ^
 174                        ( w[i-2] >> 10 ) );
 175                 w[i] = ( w[i-16] + s0 + w[i-7] + s1 );
 176         }
 177
 178         /* Main loop */
 179         for ( i = 0 ; i < SHA256_ROUNDS ; i++ ) {
 180                 s0 = ( ror32 ( *a, 2 ) ^ ror32 ( *a, 13 ) ^ ror32 ( *a, 22 ) );
 181                 maj = ( ( *a & *b ) ^ ( *a & *c ) ^ ( *b & *c ) );
 182                 t2 = ( s0 + maj );
 183                 s1 = ( ror32 ( *e, 6 ) ^ ror32 ( *e, 11 ) ^ ror32 ( *e, 25 ) );
 184                 ch = ( ( *e & *f ) ^ ( (~*e) & *g ) );
 185                 t1 = ( *h + s1 + ch + k[i] + w[i] );
 186                 *h = *g;
 187                 *g = *f;
 188                 *f = *e;
 189                 *e = ( *d + t1 );
 190                 *d = *c;
 191                 *c = *b;
 192                 *b = *a;
 193                 *a = ( t1 + t2 );
 194                 DBGC2 ( context, "%2d : %08x %08x %08x %08x %08x %08x %08x "
 195                         "%08x\n", i, *a, *b, *c, *d, *e, *f, *g, *h );
 196         }
 197
 198         /* Add chunk to hash and convert back to big-endian */
 199         for ( i = 0 ; i < 8 ; i++ ) {
 200                 context->ddd.dd.digest.h[i] =
 201                         cpu_to_be32 ( context->ddd.dd.digest.h[i] +
 202                                       u.ddd.dd.digest.h[i] );
 203         }
 204
 205         DBGC ( context, "SHA256 digested:\n" );
 206         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 207                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 208 }
 209
 210 /**
 211  * Accumulate data with SHA-256 algorithm
 212  *
 213  * @v ctx               SHA-256 context
 214  * @v data              Data
 215  * @v len               Length of data
 216  */
 217 void sha256_update ( void *ctx, const void *data, size_t len ) {
 218         struct sha256_context *context = ctx;
 219         const uint8_t *byte = data;
 220         size_t offset;
 221
 222         /* Accumulate data a byte at a time, performing the digest
 223          * whenever we fill the data buffer
 224          */
 225         while ( len-- ) {
 226                 offset = ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 227                 context->ddd.dd.data.byte[offset] = *(byte++);
 228                 context->len++;
 229                 if ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 )
 230                         sha256_digest ( context );
 231         }
 232 }
 233
 234 /**
 235  * Generate SHA-256 digest
 236  *
 237  * @v ctx               SHA-256 context
 238  * @v out               Output buffer
 239  */
 240 void sha256_final ( void *ctx, void *out ) {
 241         struct sha256_context *context = ctx;
 242         uint64_t len_bits;
 243         uint8_t pad;
 244
 245         /* Record length before pre-processing */
 246         len_bits = cpu_to_be64 ( ( ( uint64_t ) context->len ) * 8 );
 247
 248         /* Pad with a single "1" bit followed by as many "0" bits as required */
 249         pad = 0x80;
 250         do {
 251                 sha256_update ( ctx, &pad, sizeof ( pad ) );
 252                 pad = 0x00;
 253         } while ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) !=
 254                   offsetof ( typeof ( context->ddd.dd.data ), final.len ) );
 255
 256         /* Append length (in bits) */
 257         sha256_update ( ctx, &len_bits, sizeof ( len_bits ) );
 258         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 259
 260         /* Copy out final digest */
 261         memcpy ( out, &context->ddd.dd.digest, context->digestsize );
 262 }
 263
 264 /** SHA-256 algorithm */
 265 struct digest_algorithm sha256_algorithm = {
 266         .name           = "sha256",
 267         .ctxsize        = sizeof ( struct sha256_context ),
 268         .blocksize      = sizeof ( union sha256_block ),
 269         .digestsize     = sizeof ( struct sha256_digest ),
 270         .init           = sha256_init,
 271         .update         = sha256_update,
 272         .final          = sha256_final,
 273 };
 274
 275 /** "sha256" object identifier */
 276 static uint8_t oid_sha256[] = { ASN1_OID_SHA256 };
 277
 278 /** "sha256" OID-identified algorithm */
 279 struct asn1_algorithm oid_sha256_algorithm __asn1_algorithm = {
 280         .name = "sha256",
 281         .digest = &sha256_algorithm,
 282         .oid = ASN1_OID_CURSOR ( oid_sha256 ),
 283 };