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 #include "debug.h"
  32 #include "sha1.h"
  33
  34 #ifdef DEBUG
  35 #  undef DEBUG
  36 #endif
  37
  38
  39 #define LITTLE_ENDIAN
  40
  41 /********************************************************************************************************/
  42
  43 /**
  44  * \brief initialises given SHA-1 context
  45  *
  46  */
  47 void sha1_init(sha1_ctx_t *state){
  48         DEBUG_S("\r\nSHA1_INIT");
  49         state->h[0] = 0x67452301;
  50         state->h[1] = 0xefcdab89;
  51         state->h[2] = 0x98badcfe;
  52         state->h[3] = 0x10325476;
  53         state->h[4] = 0xc3d2e1f0;
  54         state->length = 0;
  55 }
  56
  57 /********************************************************************************************************/
  58 /* some helping functions */
  59 uint32_t rotl32(uint32_t n, uint8_t bits){
  60         return ((n<<bits) | (n>>(32-bits)));
  61 }
  62
  63 uint32_t change_endian32(uint32_t x){
  64         return (((x)<<24) | ((x)>>24) | (((x)& 0x0000ff00)<<8) | (((x)& 0x00ff0000)>>8));
  65 }
  66
  67
  68 /* three SHA-1 inner functions */
  69 uint32_t ch(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  70         DEBUG_S("\r\nCH");
  71         return ((x&y)^((~x)&z));
  72 }
  73
  74 uint32_t maj(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  75         DEBUG_S("\r\nMAJ");
  76         return ((x&y)^(x&z)^(y&z));
  77 }
  78
  79 uint32_t parity(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z){
  80         DEBUG_S("\r\nPARITY");
  81         return ((x^y)^z);
  82 }
  83
  84 /********************************************************************************************************/
  85 /**
  86  * \brief "add" a block to the hash
  87  * This is the core function of the hash algorithm. To understand how it's working
  88  * and what thoese variables do, take a look at FIPS-182. This is an "alternativ" implementation
  89  */
  90
  91 #define MASK 0x0000000f
  92
  93 typedef uint32_t (*pf_t)(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z);
  94
  95 void sha1_nextBlock (sha1_ctx_t *state, const void* block){
  96         uint32_t a[5];
  97         uint32_t w[16];
  98         uint32_t temp;
  99         uint8_t t,s,fi, fib;
 100         pf_t f[] = {ch,parity,maj,parity};
 101         uint32_t k[4]={ 0x5a827999,
 102                                         0x6ed9eba1,
 103                                         0x8f1bbcdc,
 104                                         0xca62c1d6};
 105
 106         /* load the w array (changing the endian and so) */
 107         for(t=0; t<16; ++t){
 108                 w[t] = change_endian32(((uint32_t*)block)[t]);
 109         }
 110
 111 #if DEBUG
 112         uint8_t dbgi;
 113         for(dbgi=0; dbgi<16; ++dbgi){
 114                 DEBUG_S("\n\rBlock:");
 115                 DEBUG_B(dbgi);
 116                 DEBUG_C(':');
 117                 cli_hexdump(&(w[dbgi]) ,4);
 118         }
 119 #endif
 120
 121         /* load the state */
 122         memcpy(a, state->h, 5*sizeof(uint32_t));
 123
 124
 125         /* the fun stuff */
 126         for(fi=0,fib=0,t=0; t<=79; ++t){
 127                 s = t & MASK;
 128                 if(t>=16){
 129                         #if DEBUG
 130                          DEBUG_S("\r\n ws = "); cli_hexdump(&(w[s]), 4);
 131                         #endif
 132                         w[s] = rotl32( w[(s+13)&MASK] ^ w[(s+8)&MASK] ^
 133                                  w[(s+ 2)&MASK] ^ w[s] ,1);
 134                         #ifdef DEBUG
 135                          DEBUG_S(" --> ws = "); cli_hexdump(&(w[s]), 4);
 136                         #endif
 137                 }
 138
 139                 uint32_t dtemp;
 140                 temp = rotl32(a[0],5) + (dtemp=f[fi](a[1],a[2],a[3])) + a[4] + k[fi] + w[s];
 141                 memmove(&(a[1]), &(a[0]), 4*sizeof(uint32_t)); /* e=d; d=c; c=b; b=a; */
 142                 a[0] = temp;
 143                 a[2] = rotl32(a[2],30); /* we might also do rotr32(c,2) */
 144                 fib++;
 145                 if(fib==20){
 146                         fib=0;
 147                         fi = (fi+1)%4;
 148                 }
 149                 #if DEBUG
 150                 /* debug dump */
 151                 DEBUG_S("\r\nt = "); DEBUG_B(t);
 152                 DEBUG_S("; a[]: ");
 153                  cli_hexdump(a, 5*4);
 154                 DEBUG_S("; k = ");
 155                  cli_hexdump(&(k[t/20]), 4);
 156                 DEBUG_S("; f(b,c,d) = ");
 157                  cli_hexdump(&dtemp, 4);
 158                 #endif
 159         }
 160
 161         /* update the state */
 162         for(t=0; t<5; ++t){
 163                 state->h[t] += a[t];
 164         }
 165         state->length += 512;
 166 }
 167
 168 /********************************************************************************************************/
 169
 170 void sha1_lastBlock(sha1_ctx_t *state, const void* block, uint16_t length){
 171         uint8_t lb[SHA1_BLOCK_BITS/8]; /* local block */
 172         while(length>=512){
 173                 sha1_nextBlock(state, block);
 174                 length -=512;
 175                 block = (uint8_t*)block + 512/8;
 176         }
 177         state->length += length;
 178         lb[length/8] = 0;
 179         memcpy (lb, block, (length+7)/8);
 180
 181         /* set the final one bit */
 182         lb[length/8] |= 0x80>>(length & 0x07);
 183         length=(length)/8 +1; /* from now on length contains the number of BYTES in lb */
 184
 185         if (length>64-8){ /* not enouth space for 64bit length value */
 186                 memset(lb+length, 0, 64-length);
 187                 sha1_nextBlock(state, lb);
 188                 state->length -= 512;
 189                 length = 0;
 190         }
 191
 192         /* pad with zeros */
 193         memset(lb+length, 0, 64-length);
 194         /* store the 64bit length value */
 195 #if defined LITTLE_ENDIAN
 196                 /* this is now rolled up */
 197         uint8_t i;
 198         for (i=0; i<8; ++i){
 199                 lb[56+i] = ((uint8_t*)&(state->length))[7-i];
 200         }
 201 #elif defined BIG_ENDIAN
 202         *((uint64_t)&(lb[56])) = state->length;
 203 #endif
 204         sha1_nextBlock(state, lb);
 205 }
 206
 207 /********************************************************************************************************/
 208
 209 void sha1_ctx2hash (sha1_hash_t *dest, sha1_ctx_t *state){
 210 #if defined LITTLE_ENDIAN
 211         uint8_t i;
 212         for(i=0; i<5; ++i){
 213                 ((uint32_t*)dest)[i] = change_endian32(state->h[i]);
 214         }
 215 #elif BIG_ENDIAN
 216         if (dest != state->h)
 217                 memcpy(dest, state->h, SHA1_HASH_BITS/8);
 218 #else
 219 # error unsupported endian type!
 220 #endif
 221 }
 222
 223 /********************************************************************************************************/
 224 /**
 225  *
 226  *
 227  */
 228 void sha1 (sha1_hash_t *dest, const void* msg, uint32_t length){
 229         sha1_ctx_t s;
 230         DEBUG_S("\r\nBLA BLUB");
 231         sha1_init(&s);
 232         while(length & (~0x0001ff)){ /* length>=512 */
 233                 DEBUG_S("\r\none block");
 234                 sha1_nextBlock(&s, msg);
 235                 msg = (uint8_t*)msg + SHA1_BLOCK_BITS/8; /* increment pointer to next block */
 236                 length -= SHA1_BLOCK_BITS;
 237         }
 238         sha1_lastBlock(&s, msg, length);
 239         sha1_ctx2hash(dest, &s);
 240 }
 241
 242