sha1/sha1.c

   1 /* sha1.c */
   2 /*
   3     This file is part of the AVR-Crypto-Lib.
   4     Copyright (C) 2008, 2009  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        sha1.c
  21  * \author      Daniel Otte
  22  * \date        2006-10-08
  23  * \license GPLv3 or later
  24  * \brief SHA-1 implementation.
  25  *
  26  */
  27
  28 #include <string.h> /* memcpy & co */
  29 #include <stdint.h>
  30 #include "config.h"
  31 #undef DEBUG
  32 //#define DEBUG UART
  33 #include "debug.h"
  34 #include "sha1.h"
  35
  36 #define LITTLE_ENDIAN
  37
  38 /********************************************************************************************************/
  39
  40 /**
  41  * \brief initialises given SHA-1 context
  42  *
  43  */
  44 void sha1_init(sha1_ctx_t *state){
  45         DEBUG_S("\r\nSHA1_INIT");
  46         state->h[0] = 0x67452301;
  47         state->h[1] = 0xefcdab89;
  48         state->h[2] = 0x98badcfe;
  49         state->h[3] = 0x10325476;
  50         state->h[4] = 0xc3d2e1f0;
  51         state->length = 0;
  52 }
  53
  54 /********************************************************************************************************/
  55 /* some helping functions */
  56 uint32_t rotl32(uint32_t n, uint8_t bits){
  57         return ((n<<bits) | (n>>(32-bits)));
  58 }
  59
  60 uint32_t change_endian32(uint32_t x){
  61         return (((x)<<24) | ((x)>>24) | (((x)& 0x0000ff00)<<8) | (((x)& 0x00ff0000)>>8));
  62 }
  63
  64
  65 /* three SHA-1 inner functions */
  66 uint32_t ch(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  67         DEBUG_S("\r\nCH");
  68         return ((x&y)^((~x)&z));
  69 }
  70
  71 uint32_t maj(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  72         DEBUG_S("\r\nMAJ");
  73         return ((x&y)^(x&z)^(y&z));
  74 }
  75
  76 uint32_t parity(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  77         DEBUG_S("\r\nPARITY");
  78         return ((x^y)^z);
  79 }
  80
  81 /********************************************************************************************************/
  82 /**
  83  * \brief "add" a block to the hash
  84  * This is the core function of the hash algorithm. To understand how it's working
  85  * and what thoese variables do, take a look at FIPS-182. This is an "alternativ" implementation
  86  */
  87
  88 #define MASK 0x0000000f
  89
  90 typedef uint32_t (*pf_t)(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z);
  91
  92 void sha1_nextBlock (sha1_ctx_t *state, const void* block){
  93         uint32_t a[5];
  94         uint32_t w[16];
  95         uint32_t temp;
  96         uint8_t t,s;
  97         pf_t f[] = {ch,parity,maj,parity};
  98         uint32_t k[4]={ 0x5a827999,
  99                                         0x6ed9eba1,
 100                                         0x8f1bbcdc,
 101                                         0xca62c1d6};
 102
 103         /* load the w array (changing the endian and so) */
 104         for(t=0; t<16; ++t){
 105                 w[t] = change_endian32(((uint32_t*)block)[t]);
 106         }
 107
 108         uint8_t dbgi;
 109         for(dbgi=0; dbgi<16; ++dbgi){
 110                 DEBUG_S("\n\rBlock:");
 111                 DEBUG_B(dbgi);
 112                 DEBUG_C(':');
 113                 #ifdef DEBUG
 114                         cli_hexdump(&(w[dbgi]) ,4);
 115                 #endif
 116         }
 117
 118
 119         /* load the state */
 120         memcpy(a, state->h, 5*sizeof(uint32_t));
 121
 122
 123         /* the fun stuff */
 124         for(t=0; t<=79; ++t){
 125                 s = t & MASK;
 126                 if(t>=16){
 127                         #ifdef DEBUG
 128                          DEBUG_S("\r\n ws = "); cli_hexdump(&(w[s]), 4);
 129                         #endif
 130                         w[s] = rotl32( w[(s+13)&MASK] ^ w[(s+8)&MASK] ^
 131                                  w[(s+ 2)&MASK] ^ w[s] ,1);
 132                         #ifdef DEBUG
 133                          DEBUG_S(" --> ws = "); cli_hexdump(&(w[s]), 4);
 134                         #endif
 135                 }
 136
 137                 uint32_t dtemp;
 138                 temp = rotl32(a[0],5) + (dtemp=f[t/20](a[1],a[2],a[3])) + a[4] + k[t/20] + w[s];
 139                 memmove(&(a[1]), &(a[0]), 4*sizeof(uint32_t)); /* e=d; d=c; c=b; b=a; */
 140                 a[0] = temp;
 141                 a[2] = rotl32(a[2],30); /* we might also do rotr32(c,2) */
 142
 143                 /* debug dump */
 144                 DEBUG_S("\r\nt = "); DEBUG_B(t);
 145                 DEBUG_S("; a[]: ");
 146                 #ifdef DEBUG
 147                  cli_hexdump(a, 5*4);
 148                 #endif
 149                 DEBUG_S("; k = ");
 150                 #ifdef DEBUG
 151                  cli_hexdump(&(k[t/20]), 4);
 152                 #endif
 153                 DEBUG_S("; f(b,c,d) = ");
 154                 #ifdef DEBUG
 155                  cli_hexdump(&dtemp, 4);
 156                 #endif
 157         }
 158
 159         /* update the state */
 160         for(t=0; t<5; ++t){
 161                 state->h[t] += a[t];
 162         }
 163         state->length += 512;
 164 }
 165
 166 /********************************************************************************************************/
 167
 168 void sha1_lastBlock(sha1_ctx_t *state, const void* block, uint16_t length){
 169         uint8_t lb[SHA1_BLOCK_BITS/8]; /* local block */
 170         while(length>=512){
 171                 sha1_nextBlock(state, block);
 172                 length -=512;
 173                 block = (uint8_t*)block + 512/8;
 174         }
 175         state->length += length;
 176         memcpy (lb, block, (length+7)/8);
 177
 178         /* set the final one bit */
 179         lb[length/8] |= 0x80>>(length & 0x07);
 180         length=(length)/8 +1; /* from now on length contains the number of BYTES in lb */
 181
 182         if (length>64-8){ /* not enouth space for 64bit length value */
 183                 memset(lb+length, 0, 64-length);
 184                 sha1_nextBlock(state, lb);
 185                 state->length -= 512;
 186                 length = 0;
 187         }
 188
 189         /* pad with zeros */
 190         memset(lb+length, 0, 56-length);
 191         /* store the 64bit length value */
 192 #if defined LITTLE_ENDIAN
 193                 /* this is now rolled up */
 194         uint8_t i;
 195         for (i=0; i<8; ++i){
 196                 lb[56+i] = ((uint8_t*)&(state->length))[7-i];
 197         }
 198 #elif defined BIG_ENDIAN
 199         *((uint64_t)&(lb[56])) = state->length;
 200 #endif
 201         sha1_nextBlock(state, lb);
 202 }
 203
 204 /********************************************************************************************************/
 205
 206 void sha1_ctx2hash (sha1_hash_t *dest, sha1_ctx_t *state){
 207 #if defined LITTLE_ENDIAN
 208         uint8_t i;
 209         for(i=0; i<8; ++i){
 210                 ((uint32_t*)dest)[i] = change_endian32(state->h[i]);
 211         }
 212 #elif BIG_ENDIAN
 213         if (dest != state->h)
 214                 memcpy(dest, state->h, SHA256_HASH_BITS/8);
 215 #else
 216 # error unsupported endian type!
 217 #endif
 218 }
 219
 220 /********************************************************************************************************/
 221 /**
 222  *
 223  *
 224  */
 225 void sha1 (sha1_hash_t *dest, const void* msg, uint32_t length){
 226         sha1_ctx_t s;
 227         DEBUG_S("\r\nBLA BLUB");
 228         sha1_init(&s);
 229         while(length & (~0x0001ff)){ /* length>=512 */
 230                 DEBUG_S("\r\none block");
 231                 sha1_nextBlock(&s, msg);
 232                 msg = (uint8_t*)msg + SHA1_BLOCK_BITS/8; /* increment pointer to next block */
 233                 length -= SHA1_BLOCK_BITS;
 234         }
 235         sha1_lastBlock(&s, msg, length);
 236         sha1_ctx2hash(dest, &s);
 237 }
 238
 239