md5.c

   1 /* md5.c */
   2 /*
   3     This file is part of the AVR-Crypto-Lib.
   4     Copyright (C) 2008  Daniel Otte (daniel.otte@rub.de)
   5
   6     This program 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 3 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, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19 /*
  20  * \file        md5.c
  21  * \author      Daniel Otte
  22  * \date        2006-07-31
  23  * \license GPLv3 or later
  24  * \brief   Implementation of the MD5 hash algorithm as described in RFC 1321
  25  *
  26  */
  27
  28  #include "md5.h"
  29  #include "md5_sbox.h"
  30  #include "uart.h"
  31  #include <stdint.h>
  32  #include <string.h>
  33
  34  #undef DEBUG
  35
  36 void md5_init(md5_ctx_t *s){
  37         s->counter = 0;
  38         s->a[0] = 0x67452301;
  39         s->a[1] = 0xefcdab89;
  40         s->a[2] = 0x98badcfe;
  41         s->a[3] = 0x10325476;
  42 }
  43
  44 static
  45 uint32_t md5_F(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  46         return ((x&y)|((~x)&z));
  47 }
  48
  49 static
  50 uint32_t md5_G(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  51         return ((x&z)|((~z)&y));
  52 }
  53
  54 static
  55 uint32_t md5_H(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  56         return (x^y^z);
  57 }
  58
  59 static
  60 uint32_t md5_I(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  61         return (y ^ (x | (~z)));
  62 }
  63
  64 typedef uint32_t md5_func_t(uint32_t, uint32_t, uint32_t);
  65
  66 #define ROTL32(x,n) (((x)<<(n)) | ((x)>>(32-(n))))
  67
  68 static
  69 void md5_core(uint32_t* a, void* block, uint8_t as, uint8_t s, uint8_t i, uint8_t fi){
  70         uint32_t t;
  71         md5_func_t* funcs[]={md5_F, md5_G, md5_H, md5_I};
  72         as &= 0x3;
  73         /* a = b + ((a + F(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
  74 #ifdef DEBUG
  75         char funcc[]={'*', '-', '+', '~'};
  76         uart_putstr("\r\n DBG: md5_core [");
  77         uart_putc(funcc[fi]);
  78         uart_hexdump(&as, 1); uart_putc(' ');
  79         uart_hexdump(&k, 1); uart_putc(' ');
  80         uart_hexdump(&s, 1); uart_putc(' ');
  81         uart_hexdump(&i, 1); uart_putc(']');
  82 #endif
  83         t = a[as] + funcs[fi](a[(as+1)&3], a[(as+2)&3], a[(as+3)&3]) + *((uint32_t*)block) + md5_T[i] ;
  84         a[as]=a[(as+1)&3] + ROTL32(t, s);
  85 }
  86
  87 void md5_nextBlock(md5_ctx_t *state, const void* block){
  88         uint32_t        a[4];
  89         uint8_t         m,n,i=0;
  90         /* this requires other mixed sboxes */
  91 #ifdef DEBUG
  92         uart_putstr("\r\n DBG: md5_nextBlock: block:\r\n");
  93         uart_hexdump(block, 16);        uart_putstr("\r\n");
  94         uart_hexdump(block+16, 16);     uart_putstr("\r\n");
  95         uart_hexdump(block+32, 16);     uart_putstr("\r\n");
  96         uart_hexdump(block+48, 16);     uart_putstr("\r\n");
  97 #endif
  98
  99         a[0]=state->a[0];
 100         a[1]=state->a[1];
 101         a[2]=state->a[2];
 102         a[3]=state->a[3];
 103
 104         /* round 1 */
 105         uint8_t s1t[]={7,12,17,22}; // 1,-1   1,4   2,-1   3,-2
 106         for(m=0;m<4;++m){
 107                 for(n=0;n<4;++n){
 108                         md5_core(a, &(((uint32_t*)block)[m*4+n]), 4-n, s1t[n],i++,0);
 109                 }
 110         }
 111         /* round 2 */
 112         uint8_t s2t[]={5,9,14,20}; // 1,-3   1,1   2,-2   2,4
 113         for(m=0;m<4;++m){
 114                 for(n=0;n<4;++n){
 115                         md5_core(a, &(((uint32_t*)block)[(1+m*4+n*5)&0xf]), 4-n, s2t[n],i++,1);
 116                 }
 117         }
 118         /* round 3 */
 119         uint8_t s3t[]={4,11,16,23}; // 0,4   1,3   2,0   3,-1
 120         for(m=0;m<4;++m){
 121                 for(n=0;n<4;++n){
 122                         md5_core(a, &(((uint32_t*)block)[(5-m*4+n*3)&0xf]), 4-n, s3t[n],i++,2);
 123                 }
 124         }
 125         /* round 4 */
 126         uint8_t s4t[]={6,10,15,21}; // 1,-2   1,2   2,-1   3,-3
 127         for(m=0;m<4;++m){
 128                 for(n=0;n<4;++n){
 129                         md5_core(a, &(((uint32_t*)block)[(0-m*4+n*7)&0xf]), 4-n, s4t[n],i++,3);
 130                 }
 131         }
 132         state->a[0] += a[0];
 133         state->a[1] += a[1];
 134         state->a[2] += a[2];
 135         state->a[3] += a[3];
 136         state->counter++;
 137 }
 138
 139 void md5_lastBlock(md5_ctx_t *state, const void* block, uint16_t length_b){
 140         uint16_t l;
 141         uint8_t b[64];
 142         while (length_b >= 512){
 143                 md5_nextBlock(state, block);
 144                 length_b -= 512;
 145                 block = ((uint8_t*)block) + 512/8;
 146         }
 147         memset(b, 0, 64);
 148         memcpy(b, block, length_b/8);
 149         /* insert padding one */
 150         l=length_b/8;
 151         if(length_b%8){
 152                 uint8_t t;
 153                 t = ((uint8_t*)block)[l];
 154                 t |= (0x80>>(length_b%8));
 155                 b[l]=t;
 156         }else{
 157                 b[l]=0x80;
 158         }
 159         /* insert length value */
 160         if(l+sizeof(uint64_t) >= 512/8){
 161                 md5_nextBlock(state, b);
 162                 state->counter--;
 163                 memset(b, 0, 64-8);
 164         }
 165         *((uint64_t*)&b[64-sizeof(uint64_t)]) = (state->counter * 512) + length_b;
 166         md5_nextBlock(state, b);
 167 }
 168
 169 void md5_ctx2hash(md5_hash_t* dest, const md5_ctx_t* state){
 170         memcpy(dest, state->a, MD5_HASH_BYTES);
 171 }
 172
 173 void md5(md5_hash_t* dest, const void* msg, uint32_t length_b){
 174         md5_ctx_t ctx;
 175         md5_init(&ctx);
 176         while(length_b>=MD5_BLOCK_BITS){
 177                 md5_nextBlock(&ctx, msg);
 178                 msg = (uint8_t*)msg + MD5_BLOCK_BYTES;
 179                 length_b -= MD5_BLOCK_BITS;
 180         }
 181         md5_lastBlock(&ctx, msg, length_b);
 182         md5_ctx2hash(dest, &ctx);
 183 }
 184