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
  20 FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER );
  21
  22 /** @file
  23  *
  24  * SHA-256 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/sha256.h>
  36
  37 /** SHA-256 variables */
  38 struct sha256_variables {
  39         /* This layout matches that of struct sha256_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 f;
  48         uint32_t g;
  49         uint32_t h;
  50         uint32_t w[64];
  51 } __attribute__ (( packed ));
  52
  53 /** SHA-256 constants */
  54 static const uint32_t k[64] = {
  55         0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1,
  56         0x923f82a4, 0xab1c5ed5, 0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3,
  57         0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174, 0xe49b69c1, 0xefbe4786,
  58         0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,
  59         0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147,
  60         0x06ca6351, 0x14292967, 0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13,
  61         0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85, 0xa2bfe8a1, 0xa81a664b,
  62         0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,
  63         0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a,
  64         0x5b9cca4f, 0x682e6ff3, 0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208,
  65         0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2
  66 };
  67
  68 /**
  69  * Initialise SHA-256 algorithm
  70  *
  71  * @v ctx               SHA-256 context
  72  */
  73 static void sha256_init ( void *ctx ) {
  74         struct sha256_context *context = ctx;
  75
  76         context->ddd.dd.digest.h[0] = cpu_to_be32 ( 0x6a09e667 );
  77         context->ddd.dd.digest.h[1] = cpu_to_be32 ( 0xbb67ae85 );
  78         context->ddd.dd.digest.h[2] = cpu_to_be32 ( 0x3c6ef372 );
  79         context->ddd.dd.digest.h[3] = cpu_to_be32 ( 0xa54ff53a );
  80         context->ddd.dd.digest.h[4] = cpu_to_be32 ( 0x510e527f );
  81         context->ddd.dd.digest.h[5] = cpu_to_be32 ( 0x9b05688c );
  82         context->ddd.dd.digest.h[6] = cpu_to_be32 ( 0x1f83d9ab );
  83         context->ddd.dd.digest.h[7] = cpu_to_be32 ( 0x5be0cd19 );
  84         context->len = 0;
  85 }
  86
  87 /**
  88  * Calculate SHA-256 digest of accumulated data
  89  *
  90  * @v context           SHA-256 context
  91  */
  92 static void sha256_digest ( struct sha256_context *context ) {
  93         union {
  94                 union sha256_digest_data_dwords ddd;
  95                 struct sha256_variables v;
  96         } u;
  97         uint32_t *a = &u.v.a;
  98         uint32_t *b = &u.v.b;
  99         uint32_t *c = &u.v.c;
 100         uint32_t *d = &u.v.d;
 101         uint32_t *e = &u.v.e;
 102         uint32_t *f = &u.v.f;
 103         uint32_t *g = &u.v.g;
 104         uint32_t *h = &u.v.h;
 105         uint32_t *w = u.v.w;
 106         uint32_t s0;
 107         uint32_t s1;
 108         uint32_t maj;
 109         uint32_t t1;
 110         uint32_t t2;
 111         uint32_t ch;
 112         unsigned int i;
 113
 114         /* Sanity checks */
 115         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 116         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[0] == a, sha256_bad_layout );
 117         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[1] == b, sha256_bad_layout );
 118         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[2] == c, sha256_bad_layout );
 119         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[3] == d, sha256_bad_layout );
 120         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[4] == e, sha256_bad_layout );
 121         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[5] == f, sha256_bad_layout );
 122         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[6] == g, sha256_bad_layout );
 123         linker_assert ( &u.ddd.dd.digest.h[7] == h, sha256_bad_layout );
 124         linker_assert ( &u.ddd.dd.data.dword[0] == w, sha256_bad_layout );
 125
 126         DBGC ( context, "SHA256 digesting:\n" );
 127         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 128                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 129         DBGC_HDA ( context, context->len, &context->ddd.dd.data,
 130                    sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 131
 132         /* Convert h[0..7] to host-endian, and initialise a, b, c, d,
 133          * e, f, g, h, and w[0..15]
 134          */
 135         for ( i = 0 ; i < ( sizeof ( u.ddd.dword ) /
 136                             sizeof ( u.ddd.dword[0] ) ) ; i++ ) {
 137                 be32_to_cpus ( &context->ddd.dword[i] );
 138                 u.ddd.dword[i] = context->ddd.dword[i];
 139         }
 140
 141         /* Initialise w[16..63] */
 142         for ( i = 16 ; i < 64 ; i++ ) {
 143                 s0 = ( ror32 ( w[i-15], 7 ) ^ ror32 ( w[i-15], 18 ) ^
 144                        ( w[i-15] >> 3 ) );
 145                 s1 = ( ror32 ( w[i-2], 17 ) ^ ror32 ( w[i-2], 19 ) ^
 146                        ( w[i-2] >> 10 ) );
 147                 w[i] = ( w[i-16] + s0 + w[i-7] + s1 );
 148         }
 149
 150         /* Main loop */
 151         for ( i = 0 ; i < 64 ; i++ ) {
 152                 s0 = ( ror32 ( *a, 2 ) ^ ror32 ( *a, 13 ) ^ ror32 ( *a, 22 ) );
 153                 maj = ( ( *a & *b ) ^ ( *a & *c ) ^ ( *b & *c ) );
 154                 t2 = ( s0 + maj );
 155                 s1 = ( ror32 ( *e, 6 ) ^ ror32 ( *e, 11 ) ^ ror32 ( *e, 25 ) );
 156                 ch = ( ( *e & *f ) ^ ( (~*e) & *g ) );
 157                 t1 = ( *h + s1 + ch + k[i] + w[i] );
 158                 *h = *g;
 159                 *g = *f;
 160                 *f = *e;
 161                 *e = ( *d + t1 );
 162                 *d = *c;
 163                 *c = *b;
 164                 *b = *a;
 165                 *a = ( t1 + t2 );
 166                 DBGC2 ( context, "%2d : %08x %08x %08x %08x %08x %08x %08x "
 167                         "%08x\n", i, *a, *b, *c, *d, *e, *f, *g, *h );
 168         }
 169
 170         /* Add chunk to hash and convert back to big-endian */
 171         for ( i = 0 ; i < 8 ; i++ ) {
 172                 context->ddd.dd.digest.h[i] =
 173                         cpu_to_be32 ( context->ddd.dd.digest.h[i] +
 174                                       u.ddd.dd.digest.h[i] );
 175         }
 176
 177         DBGC ( context, "SHA256 digested:\n" );
 178         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddd.dd.digest,
 179                    sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 180 }
 181
 182 /**
 183  * Accumulate data with SHA-256 algorithm
 184  *
 185  * @v ctx               SHA-256 context
 186  * @v data              Data
 187  * @v len               Length of data
 188  */
 189 static void sha256_update ( void *ctx, const void *data, size_t len ) {
 190         struct sha256_context *context = ctx;
 191         const uint8_t *byte = data;
 192         size_t offset;
 193
 194         /* Accumulate data a byte at a time, performing the digest
 195          * whenever we fill the data buffer
 196          */
 197         while ( len-- ) {
 198                 offset = ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) );
 199                 context->ddd.dd.data.byte[offset] = *(byte++);
 200                 context->len++;
 201                 if ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 )
 202                         sha256_digest ( context );
 203         }
 204 }
 205
 206 /**
 207  * Generate SHA-256 digest
 208  *
 209  * @v ctx               SHA-256 context
 210  * @v out               Output buffer
 211  */
 212 static void sha256_final ( void *ctx, void *out ) {
 213         struct sha256_context *context = ctx;
 214         uint64_t len_bits;
 215         uint8_t pad;
 216
 217         /* Record length before pre-processing */
 218         len_bits = cpu_to_be64 ( ( ( uint64_t ) context->len ) * 8 );
 219
 220         /* Pad with a single "1" bit followed by as many "0" bits as required */
 221         pad = 0x80;
 222         do {
 223                 sha256_update ( ctx, &pad, sizeof ( pad ) );
 224                 pad = 0x00;
 225         } while ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) !=
 226                   offsetof ( typeof ( context->ddd.dd.data ), final.len ) );
 227
 228         /* Append length (in bits) */
 229         sha256_update ( ctx, &len_bits, sizeof ( len_bits ) );
 230         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddd.dd.data ) ) == 0 );
 231
 232         /* Copy out final digest */
 233         memcpy ( out, &context->ddd.dd.digest,
 234                  sizeof ( context->ddd.dd.digest ) );
 235 }
 236
 237 /** SHA-256 algorithm */
 238 struct digest_algorithm sha256_algorithm = {
 239         .name           = "sha256",
 240         .ctxsize        = sizeof ( struct sha256_context ),
 241         .blocksize      = sizeof ( union sha256_block ),
 242         .digestsize     = sizeof ( struct sha256_digest ),
 243         .init           = sha256_init,
 244         .update         = sha256_update,
 245         .final          = sha256_final,
 246 };
 247
 248 /** "sha256" object identifier */
 249 static uint8_t oid_sha256[] = { ASN1_OID_SHA256 };
 250
 251 /** "sha256" OID-identified algorithm */
 252 struct asn1_algorithm oid_sha256_algorithm __asn1_algorithm = {
 253         .name = "sha256",
 254         .digest = &sha256_algorithm,
 255         .oid = ASN1_OID_CURSOR ( oid_sha256 ),
 256 };