bertos/sec/hash/sha1.c

   1 /**
   2  * \file
   3  * <!--
   4  * This file is part of BeRTOS.
   5  *
   6  * Bertos is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  *
  20  * As a special exception, you may use this file as part of a free software
  21  * library without restriction.  Specifically, if other files instantiate
  22  * templates or use macros or inline functions from this file, or you compile
  23  * this file and link it with other files to produce an executable, this
  24  * file does not by itself cause the resulting executable to be covered by
  25  * the GNU General Public License.  This exception does not however
  26  * invalidate any other reasons why the executable file might be covered by
  27  * the GNU General Public License.
  28  *
  29  * Copyright 2010 Develer S.r.l. (http://www.develer.com/)
  30  *
  31  * -->
  32  *
  33  * \brief SHA-1 Hashing algorithm.
  34  * \author Giovanni Bajo <rasky@develer.com>
  35  */
  36
  37 /*
  38  * Derived from:
  39  * SHA-1 in C
  40  * By Steve Reid <steve@edmweb.com>
  41  * 100% Public Domain
  42  */
  43
  44 /* #define LITTLE_ENDIAN * This should be #define'd if true. */
  45 /* #define SHA1HANDSOFF * Copies data before messing with it. */
  46
  47 #include "sha1.h"
  48
  49 #include <cfg/compiler.h>
  50 #include <cfg/debug.h>
  51 #include <cfg/macros.h>
  52 #include <cpu/byteorder.h>  // CPU_BYTE_ORDER
  53 #include <string.h>
  54 #include <stdlib.h>
  55 #include <sec/util.h>
  56
  57 #define SHA1_BLOCK_LEN          16
  58 #define SHA1_DIGEST_LEN         16
  59
  60 static void SHA1Transform(uint32_t state[5], const uint8_t buffer[64]);
  61
  62 #define rol(value, bits)  ROTL(value, bits)
  63
  64 /* blk0() and blk() perform the initial expand. */
  65 /* I got the idea of expanding during the round function from SSLeay */
  66 #define blk0(i) (block->l[i] = be32_to_cpu(block->l[i]))
  67 #define blk(i) (block->l[i&15] = rol(block->l[(i+13)&15]^block->l[(i+8)&15] \
  68                                      ^block->l[(i+2)&15]^block->l[i&15],1))
  69
  70 /* (R0+R1), R2, R3, R4 are the different operations used in SHA1 */
  71 #define R0(v,w,x,y,z,i) z+=((w&(x^y))^y)+blk0(i)+0x5A827999+rol(v,5);w=rol(w,30);
  72 #define R1(v,w,x,y,z,i) z+=((w&(x^y))^y)+blk(i)+0x5A827999+rol(v,5);w=rol(w,30);
  73 #define R2(v,w,x,y,z,i) z+=(w^x^y)+blk(i)+0x6ED9EBA1+rol(v,5);w=rol(w,30);
  74 #define R3(v,w,x,y,z,i) z+=(((w|x)&y)|(w&x))+blk(i)+0x8F1BBCDC+rol(v,5);w=rol(w,30);
  75 #define R4(v,w,x,y,z,i) z+=(w^x^y)+blk(i)+0xCA62C1D6+rol(v,5);w=rol(w,30);
  76
  77
  78 /* Hash a single 512-bit block. This is the core of the algorithm. */
  79 typedef union {
  80         uint8_t c[64];
  81         uint32_t l[16];
  82 } CHAR64LONG16;
  83 static CHAR64LONG16 workspace;
  84
  85 static void SHA1Transform(uint32_t state[5], const uint8_t buffer[64])
  86 {
  87         uint32_t a, b, c, d, e;
  88
  89         CHAR64LONG16* block = &workspace;
  90         memcpy(block, buffer, 64);
  91
  92         /* Copy context->state[] to working vars */
  93         a = state[0];
  94         b = state[1];
  95         c = state[2];
  96         d = state[3];
  97         e = state[4];
  98         /* 4 rounds of 20 operations each. Loop unrolled. */
  99         R0(a,b,c,d,e, 0);
 100         R0(e,a,b,c,d, 1);
 101         R0(d,e,a,b,c, 2);
 102         R0(c,d,e,a,b, 3);
 103         R0(b,c,d,e,a, 4);
 104         R0(a,b,c,d,e, 5);
 105         R0(e,a,b,c,d, 6);
 106         R0(d,e,a,b,c, 7);
 107         R0(c,d,e,a,b, 8);
 108         R0(b,c,d,e,a, 9);
 109         R0(a,b,c,d,e,10);
 110         R0(e,a,b,c,d,11);
 111         R0(d,e,a,b,c,12);
 112         R0(c,d,e,a,b,13);
 113         R0(b,c,d,e,a,14);
 114         R0(a,b,c,d,e,15);
 115         R1(e,a,b,c,d,16);
 116         R1(d,e,a,b,c,17);
 117         R1(c,d,e,a,b,18);
 118         R1(b,c,d,e,a,19);
 119         R2(a,b,c,d,e,20);
 120         R2(e,a,b,c,d,21);
 121         R2(d,e,a,b,c,22);
 122         R2(c,d,e,a,b,23);
 123         R2(b,c,d,e,a,24);
 124         R2(a,b,c,d,e,25);
 125         R2(e,a,b,c,d,26);
 126         R2(d,e,a,b,c,27);
 127         R2(c,d,e,a,b,28);
 128         R2(b,c,d,e,a,29);
 129         R2(a,b,c,d,e,30);
 130         R2(e,a,b,c,d,31);
 131         R2(d,e,a,b,c,32);
 132         R2(c,d,e,a,b,33);
 133         R2(b,c,d,e,a,34);
 134         R2(a,b,c,d,e,35);
 135         R2(e,a,b,c,d,36);
 136         R2(d,e,a,b,c,37);
 137         R2(c,d,e,a,b,38);
 138         R2(b,c,d,e,a,39);
 139         R3(a,b,c,d,e,40);
 140         R3(e,a,b,c,d,41);
 141         R3(d,e,a,b,c,42);
 142         R3(c,d,e,a,b,43);
 143         R3(b,c,d,e,a,44);
 144         R3(a,b,c,d,e,45);
 145         R3(e,a,b,c,d,46);
 146         R3(d,e,a,b,c,47);
 147         R3(c,d,e,a,b,48);
 148         R3(b,c,d,e,a,49);
 149         R3(a,b,c,d,e,50);
 150         R3(e,a,b,c,d,51);
 151         R3(d,e,a,b,c,52);
 152         R3(c,d,e,a,b,53);
 153         R3(b,c,d,e,a,54);
 154         R3(a,b,c,d,e,55);
 155         R3(e,a,b,c,d,56);
 156         R3(d,e,a,b,c,57);
 157         R3(c,d,e,a,b,58);
 158         R3(b,c,d,e,a,59);
 159         R4(a,b,c,d,e,60);
 160         R4(e,a,b,c,d,61);
 161         R4(d,e,a,b,c,62);
 162         R4(c,d,e,a,b,63);
 163         R4(b,c,d,e,a,64);
 164         R4(a,b,c,d,e,65);
 165         R4(e,a,b,c,d,66);
 166         R4(d,e,a,b,c,67);
 167         R4(c,d,e,a,b,68);
 168         R4(b,c,d,e,a,69);
 169         R4(a,b,c,d,e,70);
 170         R4(e,a,b,c,d,71);
 171         R4(d,e,a,b,c,72);
 172         R4(c,d,e,a,b,73);
 173         R4(b,c,d,e,a,74);
 174         R4(a,b,c,d,e,75);
 175         R4(e,a,b,c,d,76);
 176         R4(d,e,a,b,c,77);
 177         R4(c,d,e,a,b,78);
 178         R4(b,c,d,e,a,79);
 179         /* Add the working vars back into context.state[] */
 180         state[0] += a;
 181         state[1] += b;
 182         state[2] += c;
 183         state[3] += d;
 184         state[4] += e;
 185         /* Wipe variables */
 186         a = b = c = d = e = 0;
 187 }
 188
 189 static void SHA1_begin(Hash* h)
 190 {
 191         SHA1_Context *context = (SHA1_Context*)h;
 192         /* SHA1 initialization constants */
 193         context->state[0] = 0x67452301;
 194         context->state[1] = 0xEFCDAB89;
 195         context->state[2] = 0x98BADCFE;
 196         context->state[3] = 0x10325476;
 197         context->state[4] = 0xC3D2E1F0;
 198         context->count[0] = context->count[1] = 0;
 199 }
 200
 201 /* Run your data through this. */
 202
 203 static void SHA1_update(Hash* h, const void* vdata, size_t len)
 204 {
 205         SHA1_Context *context = (SHA1_Context*)h;
 206         const uint8_t *data = (const uint8_t*)vdata;
 207         size_t i, j;
 208
 209         j = (context->count[0] >> 3) & 63;
 210         if ((context->count[0] += len << 3) < (len << 3))
 211                 context->count[1]++;
 212         context->count[1] += (len >> 29);
 213         if ((j + len) > 63) {
 214                 memcpy(&context->buffer[j], data, (i = 64-j));
 215                 SHA1Transform(context->state, context->buffer);
 216                 for ( ; i + 63 < len; i += 64) {
 217                         SHA1Transform(context->state, &data[i]);
 218                 }
 219                 j = 0;
 220         } else
 221                 i = 0;
 222         memcpy(&context->buffer[j], &data[i], len - i);
 223 }
 224
 225
 226 /* Add padding and return the message digest. */
 227
 228 static uint8_t *SHA1_final(Hash* h)
 229 {
 230         SHA1_Context *context = (SHA1_Context*)h;
 231         uint32_t i;
 232         uint8_t finalcount[8];
 233
 234         for (i = 0; i < 8; i++)
 235                 finalcount[i] = (uint8_t)((context->count[(i >= 4 ? 0 : 1)]
 236                                            >> ((3-(i & 3)) * 8) ) & 255);  /* Endian independent */
 237
 238         SHA1_update(h, "\200", 1);
 239         while ((context->count[0] & 504) != 448)
 240                 SHA1_update(h, "\0", 1);
 241         SHA1_update(h, finalcount, 8);  /* Should cause a SHA1Transform() */
 242
 243         for (i = 0; i < 20; i++)
 244                 context->buffer[i] = (uint8_t)
 245                                      ((context->state[i>>2] >> ((3-(i & 3)) * 8) ) & 255);
 246
 247         PURGE(i);
 248         PURGE(finalcount);
 249         return context->buffer;
 250 }
 251
 252
 253 /*************************************************************/
 254
 255 void SHA1_init(SHA1_Context* ctx)
 256 {
 257         ctx->h.block_len = SHA1_BLOCK_LEN;
 258         ctx->h.digest_len = SHA1_DIGEST_LEN;
 259         ctx->h.begin = SHA1_begin;
 260         ctx->h.update = SHA1_update;
 261         ctx->h.final = SHA1_final;
 262 }
 263
 264 #include <drv/timer.h>
 265
 266 void SHA1_benchmark(int numk)
 267 {
 268         SHA1_Context context;
 269         SHA1_init(&context);
 270
 271         static uint8_t buf[512];
 272         memset(buf, 0x12, sizeof(buf));
 273
 274         ticks_t t = timer_clock();
 275
 276         for (int j=0;j<64;++j) {
 277                 SHA1_begin(&context.h);
 278                 for (int i=0; i<numk*2; ++i)
 279                         SHA1_update(&context.h, buf, 512);
 280                 SHA1_final(&context.h);
 281         }
 282
 283         t = timer_clock() - t;
 284
 285         utime_t usec = ticks_to_us(t) / 64;
 286         kprintf("%s @ %dMhz: SHA1 of %dKiB of data: %lu.%lu ms\n", CPU_CORE_NAME, CPU_FREQ/1000000, numk, (usec/1000), (usec % 1000));
 287 }
 288
 289 #if 0
 290 /*
 291 Test Vectors (from FIPS PUB 180-1)
 292 "abc"
 293   A9993E36 4706816A BA3E2571 7850C26C 9CD0D89D
 294 "abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq"
 295   84983E44 1C3BD26E BAAE4AA1 F95129E5 E54670F1
 296 A million repetitions of "a"
 297   34AA973C D4C4DAA4 F61EEB2B DBAD2731 6534016F
 298 */
 299
 300 int main(int argc, char** argv)
 301 {
 302         SHA1_test();
 303 }
 304
 305 #endif