Re-visit SHA-1 code
[wimlib] / src / sha1.c
1 /*
2  * sha1.c
3  *
4  * Implementation of the Secure Hash Algorithm version 1 (FIPS 180-1).
5  *
6  * Author:  Eric Biggers
7  * Year:    2014
8  *
9  * The default SHA-1 transform is based on public domain code by Steve Reid.
10  *
11  * The author dedicates this file to the public domain.
12  * You can do whatever you want with this file.
13  */
14
15 #ifdef HAVE_CONFIG_H
16 #  include "config.h"
17 #endif
18
19 #include "wimlib/endianness.h"
20 #include "wimlib/sha1.h"
21
22 /* Dummy SHA-1 message digest of all 0's.  This is used in the WIM format to
23  * mean "SHA-1 not specified".  */
24 const u8 zero_hash[20];
25
26 /* If we use libcrypto (e.g. OpenSSL) then we get all the SHA-1 functions for
27  * free.  Otherwise we need to implement them ourselves.  */
28
29 #ifndef WITH_LIBCRYPTO
30
31 #define rol(value, bits) (((value) << (bits)) | ((value) >> (32 - (bits))))
32
33 #define blk0(i) (tmp[i] = be32_to_cpu(((const be32 *)block)[i]))
34
35 #define blk(i) (tmp[i & 15] = rol(tmp[(i + 13) & 15] ^ \
36                                   tmp[(i +  8) & 15] ^ \
37                                   tmp[(i +  2) & 15] ^ \
38                                   tmp[(i +  0) & 15], 1))
39
40 #define R0(v, w, x, y, z, i) \
41         z += ((w & (x ^ y)) ^ y) + blk0(i) + 0x5A827999 + rol(v, 5); \
42         w = rol(w, 30);
43
44 #define R1(v, w, x, y, z, i) \
45         z += ((w & (x ^ y)) ^ y) + blk(i) + 0x5A827999 + rol(v, 5); \
46         w = rol(w, 30);
47
48 #define R2(v, w, x, y, z, i) \
49         z += (w ^ x ^ y) + blk(i) + 0x6ED9EBA1 + rol(v, 5); \
50         w = rol(w, 30);
51
52 #define R3(v, w, x, y, z, i) \
53         z += (((w | x) & y) | (w & x)) + blk(i) + 0x8F1BBCDC + rol(v, 5); \
54         w = rol(w, 30);
55
56 #define R4(v, w, x, y, z, i) \
57         z += (w ^ x ^ y) + blk(i) + 0xCA62C1D6 + rol(v, 5); \
58         w = rol(w, 30);
59
60 /* Hash a single 512-bit block. This is the core of the algorithm.  */
61 static void
62 sha1_transform_default(u32 state[5], const u8 block[64])
63 {
64         u32 a, b, c, d, e;
65         u32 tmp[16];
66
67         /* Copy ctx->state[] to working vars */
68         a = state[0];
69         b = state[1];
70         c = state[2];
71         d = state[3];
72         e = state[4];
73
74         /* 4 rounds of 20 operations each. Loop unrolled. */
75         R0(a,b,c,d,e, 0); R0(e,a,b,c,d, 1); R0(d,e,a,b,c, 2); R0(c,d,e,a,b, 3);
76         R0(b,c,d,e,a, 4); R0(a,b,c,d,e, 5); R0(e,a,b,c,d, 6); R0(d,e,a,b,c, 7);
77         R0(c,d,e,a,b, 8); R0(b,c,d,e,a, 9); R0(a,b,c,d,e,10); R0(e,a,b,c,d,11);
78         R0(d,e,a,b,c,12); R0(c,d,e,a,b,13); R0(b,c,d,e,a,14); R0(a,b,c,d,e,15);
79         R1(e,a,b,c,d,16); R1(d,e,a,b,c,17); R1(c,d,e,a,b,18); R1(b,c,d,e,a,19);
80         R2(a,b,c,d,e,20); R2(e,a,b,c,d,21); R2(d,e,a,b,c,22); R2(c,d,e,a,b,23);
81         R2(b,c,d,e,a,24); R2(a,b,c,d,e,25); R2(e,a,b,c,d,26); R2(d,e,a,b,c,27);
82         R2(c,d,e,a,b,28); R2(b,c,d,e,a,29); R2(a,b,c,d,e,30); R2(e,a,b,c,d,31);
83         R2(d,e,a,b,c,32); R2(c,d,e,a,b,33); R2(b,c,d,e,a,34); R2(a,b,c,d,e,35);
84         R2(e,a,b,c,d,36); R2(d,e,a,b,c,37); R2(c,d,e,a,b,38); R2(b,c,d,e,a,39);
85         R3(a,b,c,d,e,40); R3(e,a,b,c,d,41); R3(d,e,a,b,c,42); R3(c,d,e,a,b,43);
86         R3(b,c,d,e,a,44); R3(a,b,c,d,e,45); R3(e,a,b,c,d,46); R3(d,e,a,b,c,47);
87         R3(c,d,e,a,b,48); R3(b,c,d,e,a,49); R3(a,b,c,d,e,50); R3(e,a,b,c,d,51);
88         R3(d,e,a,b,c,52); R3(c,d,e,a,b,53); R3(b,c,d,e,a,54); R3(a,b,c,d,e,55);
89         R3(e,a,b,c,d,56); R3(d,e,a,b,c,57); R3(c,d,e,a,b,58); R3(b,c,d,e,a,59);
90         R4(a,b,c,d,e,60); R4(e,a,b,c,d,61); R4(d,e,a,b,c,62); R4(c,d,e,a,b,63);
91         R4(b,c,d,e,a,64); R4(a,b,c,d,e,65); R4(e,a,b,c,d,66); R4(d,e,a,b,c,67);
92         R4(c,d,e,a,b,68); R4(b,c,d,e,a,69); R4(a,b,c,d,e,70); R4(e,a,b,c,d,71);
93         R4(d,e,a,b,c,72); R4(c,d,e,a,b,73); R4(b,c,d,e,a,74); R4(a,b,c,d,e,75);
94         R4(e,a,b,c,d,76); R4(d,e,a,b,c,77); R4(c,d,e,a,b,78); R4(b,c,d,e,a,79);
95
96         /* Add the working vars back into context.state[] */
97         state[0] += a;
98         state[1] += b;
99         state[2] += c;
100         state[3] += d;
101         state[4] += e;
102 }
103
104 #ifdef ENABLE_SSSE3_SHA1
105 extern void
106 sha1_transform_blocks_ssse3(u32 state[5], const void *data, size_t num_blocks);
107 extern void
108 sha1_transform_blocks_default(u32 state[5], const void *data, size_t num_blocks);
109 #  define sha1_transform_blocks sha1_transform_blocks_ssse3
110 #else
111 #  define sha1_transform_blocks sha1_transform_blocks_default
112 #endif
113
114 #ifndef ENABLE_SSSE3_SHA1
115 static
116 #endif
117 void
118 sha1_transform_blocks_default(u32 state[5], const void *data, size_t num_blocks)
119 {
120         do {
121                 sha1_transform_default(state, data);
122                 data += 64;
123         } while (--num_blocks);
124 }
125
126 /* Initializes the specified SHA-1 context.
127  *
128  * After sha1_init(), call sha1_update() zero or more times to provide the data
129  * to be hashed.  Then call sha1_final() to get the final hash.  */
130 void
131 sha1_init(SHA_CTX *ctx)
132 {
133         ctx->bytecount = 0;
134
135         ctx->state[0] = 0x67452301;
136         ctx->state[1] = 0xEFCDAB89;
137         ctx->state[2] = 0x98BADCFE;
138         ctx->state[3] = 0x10325476;
139         ctx->state[4] = 0xC3D2E1F0;
140 }
141
142 /* Updates the SHA-1 context with @len bytes of data.  */
143 void
144 sha1_update(SHA_CTX *ctx, const void *data, size_t len)
145 {
146         unsigned buffered = ctx->bytecount & 63;
147
148         ctx->bytecount += len;
149
150         if (buffered) {
151                 /* Previous block is unfinished.  */
152                 if (len < 64 - buffered) {
153                         memcpy(&ctx->buffer[buffered], data, len);
154                         /* Previous block still unfinished.  */
155                         return;
156                 } else {
157                         memcpy(&ctx->buffer[buffered], data, 64 - buffered);
158                         /* Finished the previous block.  */
159                         sha1_transform_blocks(ctx->state, ctx->buffer, 1);
160                         data += 64 - buffered;
161                         len -= 64 - buffered;
162                 }
163         }
164
165         /* Process blocks directly from the input data.  */
166         if (len / 64) {
167                 sha1_transform_blocks(ctx->state, data, len / 64);
168                 data += len & ~63;
169                 len &= 63;
170         }
171
172         /* Copy any remaining bytes to the buffer.  */
173         if (len)
174                 memcpy(ctx->buffer, data, len);
175 }
176
177 /* Pad the message and generate the final SHA-1 message digest.  */
178 void
179 sha1_final(u8 md[20], SHA_CTX *ctx)
180 {
181         /* Logically, we must append 1 bit, then a variable number of 0 bits,
182          * then the message length in bits as a big-endian integer, so that the
183          * final length is a multiple of the block size.  */
184         static const u8 padding[64] = {0x80, };
185         be64 finalcount = cpu_to_be64(ctx->bytecount << 3);
186         be32 *out = (be32 *)md;
187
188         sha1_update(ctx, padding, 64 - ((ctx->bytecount + 8) & 63));
189         sha1_update(ctx, &finalcount, 8);
190
191         for (int i = 0; i < 5; i++)
192                 out[i] = cpu_to_be32(ctx->state[i]);
193 }
194
195 /* Calculate the SHA-1 message digest of the specified buffer.
196  * @len is the buffer length in bytes.  */
197 void
198 sha1_buffer(const void *buffer, size_t len, u8 md[20])
199 {
200         SHA_CTX ctx;
201
202         sha1_init(&ctx);
203         sha1_update(&ctx, buffer, len);
204         sha1_final(md, &ctx);
205 }
206
207 #endif /* !WITH_LIBCRYPTO */