sha256.c

   1 /**
   2  * \file                sha256.c
   3  * \author              Daniel Otte
   4  * \date                16.05.2006
   5  *
   6  * \par License:
   7  *      GPL
   8  *
   9  * \brief SHA-256 implementation.
  10  *
  11  *
  12  */
  13
  14 #include <stdint.h>
  15 #include <string.h> /* for memcpy, memmove, memset */
  16 #include "sha256.h"
  17
  18 #define LITTLE_ENDIAN
  19
  20 #if defined LITTLE_ENDIAN
  21 #elif defined BIG_ENDIAN
  22 #else
  23         #error specify endianess!!!
  24 #endif
  25
  26
  27 /*************************************************************************/
  28
  29 uint32_t sha256_init_vector[]={
  30         0x6A09E667, 0xBB67AE85, 0x3C6EF372, 0xA54FF53A,
  31     0x510E527F, 0x9B05688C, 0x1F83D9AB, 0x5BE0CD19 };
  32
  33
  34 /*************************************************************************/
  35
  36 /**
  37  * \brief \c sh256_init initialises a sha256 context for hashing.
  38  * \c sh256_init c initialises the given sha256 context for hashing
  39  * @param state pointer to a sha256 context
  40  * @return none
  41  */
  42 void sha256_init(sha256_ctx_t *state){
  43         state->length=0;
  44         memcpy(state->h, sha256_init_vector, 8*4);
  45 }
  46
  47 /*************************************************************************/
  48
  49 /**
  50  * rotate x right by n positions
  51  */
  52 uint32_t rotr32( uint32_t x, uint8_t n){
  53         return ((x>>n) | (x<<(32-n)));
  54 }
  55
  56
  57 /*************************************************************************/
  58
  59 // #define CHANGE_ENDIAN32(x) (((x)<<24) | ((x)>>24) | (((x)& 0x0000ff00)<<8) | (((x)& 0x00ff0000)>>8))
  60
  61 uint32_t change_endian32(uint32_t x){
  62         return (((x)<<24) | ((x)>>24) | (((x)& 0x0000ff00)<<8) | (((x)& 0x00ff0000)>>8));
  63 }
  64
  65
  66 /*************************************************************************/
  67
  68 /* sha256 functions as macros for speed and size, cause they are called only once */
  69
  70 #define CH(x,y,z)  (((x)&(y)) ^ ((~(x))&(z)))
  71 #define MAJ(x,y,z) (((x)&(y)) ^ ((x)&(z)) ^ ((y)&(z)))
  72
  73 #define SIGMA0(x) (rotr32((x),2) ^ rotr32((x),13) ^ rotr32((x),22))
  74 #define SIGMA1(x) (rotr32((x),6) ^ rotr32((x),11) ^ rotr32((x),25))
  75 #define SIGMA_a(x) (rotr32((x),7)  ^ rotr32((x),18) ^ ((x)>>3))
  76 #define SIGMA_b(x) (rotr32((x),17) ^ rotr32((x),19) ^ ((x)>>10))
  77
  78
  79 uint32_t k[]={
  80         0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5,
  81         0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3, 0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174,
  82         0xe49b69c1, 0xefbe4786, 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,
  83         0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147, 0x06ca6351, 0x14292967,
  84         0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13, 0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85,
  85         0xa2bfe8a1, 0xa81a664b, 0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,
  86         0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a, 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3,
  87         0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208, 0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2
  88 };
  89
  90
  91 /*************************************************************************/
  92
  93 /**
  94  * block must be, 512, Bit = 64, Byte, long !!!
  95  */
  96 void sha256_nextBlock (sha256_ctx_t *state, const void* block){
  97         uint32_t w[64]; /* this is 256, byte, large, */
  98         uint8_t  i;
  99         uint32_t a[8],t1,t2;
 100
 101         /* init w */
 102 #if defined LITTLE_ENDIAN
 103                 for (i=0; i<16; ++i){
 104                         w[i]= change_endian32(((uint32_t*)block)[i]);
 105                 }
 106 #elif defined BIG_ENDIAN
 107                 memcpy((void*)w, block, 64);
 108 #endif
 109                 for (i=16; i<64; ++i){
 110                         w[i] = SIGMA_b(w[i-2]) + w[i-7] + SIGMA_a(w[i-15]) + w[i-16];
 111                 }
 112
 113         /* init working variables */
 114                 memcpy((void*)a,(void*)(state->h), 8*4);
 115
 116         /* do the, fun stuff, */
 117                 for (i=0; i<64; ++i){
 118                         t1 = a[7] + SIGMA1(a[4]) + CH(a[4],a[5],a[6]) + k[i] + w[i];
 119                         t2 = SIGMA0(a[0]) + MAJ(a[0],a[1],a[2]);
 120                         memmove(&(a[1]), &(a[0]), 7*4);         /* a[7]=a[6]; a[6]=a[5]; a[5]=a[4]; a[4]=a[3]; a[3]=a[2]; a[2]=a[1]; a[1]=a[0]; */
 121                         a[4] += t1;
 122                         a[0] = t1 + t2;
 123                 }
 124
 125         /* update, the, state, */
 126                 for (i=0; i<8; ++i){
 127                         state->h[i] += a[i];
 128                 }
 129                 state->length += 512;
 130 }
 131
 132
 133 /*************************************************************************/
 134
 135 /**
 136  * \brief function to process the last block being hashed
 137  * @param state Pointer to the context in which this block should be processed.
 138  * @param block Pointer to the message wich should be hashed.
 139  * @param length is the length of only THIS block in BITS not in bytes!
 140  *  bits are big endian, meaning high bits come first.
 141  *      if you have a message with bits at the end, the byte must be padded with zeros
 142  */
 143 void sha256_lastBlock(sha256_ctx_t *state, const void* block, uint16_t length){
 144         uint8_t lb[SHA256_BLOCK_BITS/8]; /* local block */
 145         state->length += length;
 146         memcpy (&(lb[0]), block, length/8);
 147
 148         /* set the final one bit */
 149         if (length & 0x3){ // if we have single bits at the end
 150                 lb[length/8] = ((uint8_t*)(block))[length/8];
 151         } else {
 152                 lb[length/8] = 0;
 153         }
 154         lb[length/8] |= 0x80>>(length & 0x3);
 155         length =(length >> 3) + 1; /* from now on length contains the number of BYTES in lb*/
 156         /* pad with zeros */
 157         if (length>64-8){ /* not enouth space for 64bit length value */
 158                 memset((void*)(&(lb[length])), 0, 64-length);
 159                 sha256_nextBlock(state, lb);
 160                 state->length -= 512;
 161                 length = 0;
 162         }
 163         memset((void*)(&(lb[length])), 0, 56-length);
 164         /* store the 64bit length value */
 165 #if defined LITTLE_ENDIAN
 166                 /* this is now rolled up */
 167         uint8_t i;
 168         for (i=1; i<=8; ++i){
 169                 lb[55+i] = (uint8_t)(state->length>>(64- 8*i));
 170         }
 171 #elif defined BIG_ENDIAN
 172         *((uint64_t)&(lb[56])) = state->length;
 173 #endif
 174         sha256_nextBlock(state, lb);
 175 }
 176
 177
 178 /*************************************************************************/
 179
 180 /*
 181  * length in bits!
 182  */
 183 void sha256(sha256_hash_t *dest, const void* msg, uint32_t length){ /* length could be choosen longer but this is for µC */
 184         sha256_ctx_t s;
 185         sha256_init(&s);
 186         while(length >= SHA256_BLOCK_BITS){
 187                 sha256_nextBlock(&s, msg);
 188                 msg = (uint8_t*)msg + SHA256_BLOCK_BITS/8;
 189                 length -= SHA256_BLOCK_BITS;
 190         }
 191         sha256_lastBlock(&s, msg, length);
 192         sha256_ctx2hash(dest,&s);
 193 }
 194
 195
 196
 197 /*************************************************************************/
 198
 199 void sha256_ctx2hash(sha256_hash_t *dest, const sha256_ctx_t *state){
 200 #if defined LITTLE_ENDIAN
 201         uint8_t i;
 202         for(i=0; i<8; ++i){
 203                 ((uint32_t*)dest)[i] = change_endian32(state->h[i]);
 204         }
 205 #elif BIG_ENDIAN
 206         if (dest != state->h)
 207                 memcpy(dest, state->h, SHA256_HASH_BITS/8);
 208 #else
 209 # error unsupported endian type!
 210 #endif
 211 }
 212
 213