qemu/roms/ipxe/src/crypto/sha512.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2015 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-512 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/sha512.h>
  40
  41 /** SHA-512 variables */
  42 struct sha512_variables {
  43         /* This layout matches that of struct sha512_digest_data,
  44          * allowing for efficient endianness-conversion,
  45          */
  46         uint64_t a;
  47         uint64_t b;
  48         uint64_t c;
  49         uint64_t d;
  50         uint64_t e;
  51         uint64_t f;
  52         uint64_t g;
  53         uint64_t h;
  54         uint64_t w[SHA512_ROUNDS];
  55 } __attribute__ (( packed ));
  56
  57 /** SHA-512 constants */
  58 static const uint64_t k[SHA512_ROUNDS] = {
  59         0x428a2f98d728ae22ULL, 0x7137449123ef65cdULL, 0xb5c0fbcfec4d3b2fULL,
  60         0xe9b5dba58189dbbcULL, 0x3956c25bf348b538ULL, 0x59f111f1b605d019ULL,
  61         0x923f82a4af194f9bULL, 0xab1c5ed5da6d8118ULL, 0xd807aa98a3030242ULL,
  62         0x12835b0145706fbeULL, 0x243185be4ee4b28cULL, 0x550c7dc3d5ffb4e2ULL,
  63         0x72be5d74f27b896fULL, 0x80deb1fe3b1696b1ULL, 0x9bdc06a725c71235ULL,
  64         0xc19bf174cf692694ULL, 0xe49b69c19ef14ad2ULL, 0xefbe4786384f25e3ULL,
  65         0x0fc19dc68b8cd5b5ULL, 0x240ca1cc77ac9c65ULL, 0x2de92c6f592b0275ULL,
  66         0x4a7484aa6ea6e483ULL, 0x5cb0a9dcbd41fbd4ULL, 0x76f988da831153b5ULL,
  67         0x983e5152ee66dfabULL, 0xa831c66d2db43210ULL, 0xb00327c898fb213fULL,
  68         0xbf597fc7beef0ee4ULL, 0xc6e00bf33da88fc2ULL, 0xd5a79147930aa725ULL,
  69         0x06ca6351e003826fULL, 0x142929670a0e6e70ULL, 0x27b70a8546d22ffcULL,
  70         0x2e1b21385c26c926ULL, 0x4d2c6dfc5ac42aedULL, 0x53380d139d95b3dfULL,
  71         0x650a73548baf63deULL, 0x766a0abb3c77b2a8ULL, 0x81c2c92e47edaee6ULL,
  72         0x92722c851482353bULL, 0xa2bfe8a14cf10364ULL, 0xa81a664bbc423001ULL,
  73         0xc24b8b70d0f89791ULL, 0xc76c51a30654be30ULL, 0xd192e819d6ef5218ULL,
  74         0xd69906245565a910ULL, 0xf40e35855771202aULL, 0x106aa07032bbd1b8ULL,
  75         0x19a4c116b8d2d0c8ULL, 0x1e376c085141ab53ULL, 0x2748774cdf8eeb99ULL,
  76         0x34b0bcb5e19b48a8ULL, 0x391c0cb3c5c95a63ULL, 0x4ed8aa4ae3418acbULL,
  77         0x5b9cca4f7763e373ULL, 0x682e6ff3d6b2b8a3ULL, 0x748f82ee5defb2fcULL,
  78         0x78a5636f43172f60ULL, 0x84c87814a1f0ab72ULL, 0x8cc702081a6439ecULL,
  79         0x90befffa23631e28ULL, 0xa4506cebde82bde9ULL, 0xbef9a3f7b2c67915ULL,
  80         0xc67178f2e372532bULL, 0xca273eceea26619cULL, 0xd186b8c721c0c207ULL,
  81         0xeada7dd6cde0eb1eULL, 0xf57d4f7fee6ed178ULL, 0x06f067aa72176fbaULL,
  82         0x0a637dc5a2c898a6ULL, 0x113f9804bef90daeULL, 0x1b710b35131c471bULL,
  83         0x28db77f523047d84ULL, 0x32caab7b40c72493ULL, 0x3c9ebe0a15c9bebcULL,
  84         0x431d67c49c100d4cULL, 0x4cc5d4becb3e42b6ULL, 0x597f299cfc657e2aULL,
  85         0x5fcb6fab3ad6faecULL, 0x6c44198c4a475817ULL
  86 };
  87
  88 /** SHA-512 initial digest values */
  89 static const struct sha512_digest sha512_init_digest = {
  90         .h = {
  91                 cpu_to_be64 ( 0x6a09e667f3bcc908ULL ),
  92                 cpu_to_be64 ( 0xbb67ae8584caa73bULL ),
  93                 cpu_to_be64 ( 0x3c6ef372fe94f82bULL ),
  94                 cpu_to_be64 ( 0xa54ff53a5f1d36f1ULL ),
  95                 cpu_to_be64 ( 0x510e527fade682d1ULL ),
  96                 cpu_to_be64 ( 0x9b05688c2b3e6c1fULL ),
  97                 cpu_to_be64 ( 0x1f83d9abfb41bd6bULL ),
  98                 cpu_to_be64 ( 0x5be0cd19137e2179ULL ),
  99         },
 100 };
 101
 102 /**
 103  * Initialise SHA-512 family algorithm
 104  *
 105  * @v context           SHA-512 context
 106  * @v init              Initial digest values
 107  * @v digestsize        Digest size
 108  */
 109 void sha512_family_init ( struct sha512_context *context,
 110                           const struct sha512_digest *init,
 111                           size_t digestsize ) {
 112
 113         context->len = 0;
 114         context->digestsize = digestsize;
 115         memcpy ( &context->ddq.dd.digest, init,
 116                  sizeof ( context->ddq.dd.digest ) );
 117 }
 118
 119 /**
 120  * Initialise SHA-512 algorithm
 121  *
 122  * @v ctx               SHA-512 context
 123  */
 124 static void sha512_init ( void *ctx ) {
 125         struct sha512_context *context = ctx;
 126
 127         sha512_family_init ( context, &sha512_init_digest,
 128                              sizeof ( struct sha512_digest ) );
 129 }
 130
 131 /**
 132  * Calculate SHA-512 digest of accumulated data
 133  *
 134  * @v context           SHA-512 context
 135  */
 136 static void sha512_digest ( struct sha512_context *context ) {
 137         union {
 138                 union sha512_digest_data_qwords ddq;
 139                 struct sha512_variables v;
 140         } u;
 141         uint64_t *a = &u.v.a;
 142         uint64_t *b = &u.v.b;
 143         uint64_t *c = &u.v.c;
 144         uint64_t *d = &u.v.d;
 145         uint64_t *e = &u.v.e;
 146         uint64_t *f = &u.v.f;
 147         uint64_t *g = &u.v.g;
 148         uint64_t *h = &u.v.h;
 149         uint64_t *w = u.v.w;
 150         uint64_t s0;
 151         uint64_t s1;
 152         uint64_t maj;
 153         uint64_t t1;
 154         uint64_t t2;
 155         uint64_t ch;
 156         unsigned int i;
 157
 158         /* Sanity checks */
 159         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddq.dd.data ) ) == 0 );
 160         linker_assert ( &u.ddq.dd.digest.h[0] == a, sha512_bad_layout );
 161         linker_assert ( &u.ddq.dd.digest.h[1] == b, sha512_bad_layout );
 162         linker_assert ( &u.ddq.dd.digest.h[2] == c, sha512_bad_layout );
 163         linker_assert ( &u.ddq.dd.digest.h[3] == d, sha512_bad_layout );
 164         linker_assert ( &u.ddq.dd.digest.h[4] == e, sha512_bad_layout );
 165         linker_assert ( &u.ddq.dd.digest.h[5] == f, sha512_bad_layout );
 166         linker_assert ( &u.ddq.dd.digest.h[6] == g, sha512_bad_layout );
 167         linker_assert ( &u.ddq.dd.digest.h[7] == h, sha512_bad_layout );
 168         linker_assert ( &u.ddq.dd.data.qword[0] == w, sha512_bad_layout );
 169
 170         DBGC ( context, "SHA512 digesting:\n" );
 171         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddq.dd.digest,
 172                    sizeof ( context->ddq.dd.digest ) );
 173         DBGC_HDA ( context, context->len, &context->ddq.dd.data,
 174                    sizeof ( context->ddq.dd.data ) );
 175
 176         /* Convert h[0..7] to host-endian, and initialise a, b, c, d,
 177          * e, f, g, h, and w[0..15]
 178          */
 179         for ( i = 0 ; i < ( sizeof ( u.ddq.qword ) /
 180                             sizeof ( u.ddq.qword[0] ) ) ; i++ ) {
 181                 be64_to_cpus ( &context->ddq.qword[i] );
 182                 u.ddq.qword[i] = context->ddq.qword[i];
 183         }
 184
 185         /* Initialise w[16..79] */
 186         for ( i = 16 ; i < SHA512_ROUNDS ; i++ ) {
 187                 s0 = ( ror64 ( w[i-15], 1 ) ^ ror64 ( w[i-15], 8 ) ^
 188                        ( w[i-15] >> 7 ) );
 189                 s1 = ( ror64 ( w[i-2], 19 ) ^ ror64 ( w[i-2], 61 ) ^
 190                        ( w[i-2] >> 6 ) );
 191                 w[i] = ( w[i-16] + s0 + w[i-7] + s1 );
 192         }
 193
 194         /* Main loop */
 195         for ( i = 0 ; i < SHA512_ROUNDS ; i++ ) {
 196                 s0 = ( ror64 ( *a, 28 ) ^ ror64 ( *a, 34 ) ^ ror64 ( *a, 39 ) );
 197                 maj = ( ( *a & *b ) ^ ( *a & *c ) ^ ( *b & *c ) );
 198                 t2 = ( s0 + maj );
 199                 s1 = ( ror64 ( *e, 14 ) ^ ror64 ( *e, 18 ) ^ ror64 ( *e, 41 ) );
 200                 ch = ( ( *e & *f ) ^ ( (~*e) & *g ) );
 201                 t1 = ( *h + s1 + ch + k[i] + w[i] );
 202                 *h = *g;
 203                 *g = *f;
 204                 *f = *e;
 205                 *e = ( *d + t1 );
 206                 *d = *c;
 207                 *c = *b;
 208                 *b = *a;
 209                 *a = ( t1 + t2 );
 210                 DBGC2 ( context, "%2d : %016llx %016llx %016llx %016llx "
 211                         "%016llx %016llx %016llx %016llx\n",
 212                         i, *a, *b, *c, *d, *e, *f, *g, *h );
 213         }
 214
 215         /* Add chunk to hash and convert back to big-endian */
 216         for ( i = 0 ; i < 8 ; i++ ) {
 217                 context->ddq.dd.digest.h[i] =
 218                         cpu_to_be64 ( context->ddq.dd.digest.h[i] +
 219                                       u.ddq.dd.digest.h[i] );
 220         }
 221
 222         DBGC ( context, "SHA512 digested:\n" );
 223         DBGC_HDA ( context, 0, &context->ddq.dd.digest,
 224                    sizeof ( context->ddq.dd.digest ) );
 225 }
 226
 227 /**
 228  * Accumulate data with SHA-512 algorithm
 229  *
 230  * @v ctx               SHA-512 context
 231  * @v data              Data
 232  * @v len               Length of data
 233  */
 234 void sha512_update ( void *ctx, const void *data, size_t len ) {
 235         struct sha512_context *context = ctx;
 236         const uint8_t *byte = data;
 237         size_t offset;
 238
 239         /* Accumulate data a byte at a time, performing the digest
 240          * whenever we fill the data buffer
 241          */
 242         while ( len-- ) {
 243                 offset = ( context->len % sizeof ( context->ddq.dd.data ) );
 244                 context->ddq.dd.data.byte[offset] = *(byte++);
 245                 context->len++;
 246                 if ( ( context->len % sizeof ( context->ddq.dd.data ) ) == 0 )
 247                         sha512_digest ( context );
 248         }
 249 }
 250
 251 /**
 252  * Generate SHA-512 digest
 253  *
 254  * @v ctx               SHA-512 context
 255  * @v out               Output buffer
 256  */
 257 void sha512_final ( void *ctx, void *out ) {
 258         struct sha512_context *context = ctx;
 259         uint64_t len_bits_hi;
 260         uint64_t len_bits_lo;
 261         uint8_t pad;
 262
 263         /* Record length before pre-processing */
 264         len_bits_hi = 0;
 265         len_bits_lo = cpu_to_be64 ( ( ( uint64_t ) context->len ) * 8 );
 266
 267         /* Pad with a single "1" bit followed by as many "0" bits as required */
 268         pad = 0x80;
 269         do {
 270                 sha512_update ( ctx, &pad, sizeof ( pad ) );
 271                 pad = 0x00;
 272         } while ( ( context->len % sizeof ( context->ddq.dd.data ) ) !=
 273                   offsetof ( typeof ( context->ddq.dd.data ), final.len_hi ) );
 274
 275         /* Append length (in bits) */
 276         sha512_update ( ctx, &len_bits_hi, sizeof ( len_bits_hi ) );
 277         sha512_update ( ctx, &len_bits_lo, sizeof ( len_bits_lo ) );
 278         assert ( ( context->len % sizeof ( context->ddq.dd.data ) ) == 0 );
 279
 280         /* Copy out final digest */
 281         memcpy ( out, &context->ddq.dd.digest, context->digestsize );
 282 }
 283
 284 /** SHA-512 algorithm */
 285 struct digest_algorithm sha512_algorithm = {
 286         .name           = "sha512",
 287         .ctxsize        = sizeof ( struct sha512_context ),
 288         .blocksize      = sizeof ( union sha512_block ),
 289         .digestsize     = sizeof ( struct sha512_digest ),
 290         .init           = sha512_init,
 291         .update         = sha512_update,
 292         .final          = sha512_final,
 293 };
 294
 295 /** "sha512" object identifier */
 296 static uint8_t oid_sha512[] = { ASN1_OID_SHA512 };
 297
 298 /** "sha512" OID-identified algorithm */
 299 struct asn1_algorithm oid_sha512_algorithm __asn1_algorithm = {
 300         .name = "sha512",
 301         .digest = &sha512_algorithm,
 302         .oid = ASN1_OID_CURSOR ( oid_sha512 ),
 303 };