git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavutil/sha.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  * Copyright (C) 2009 Konstantin Shishkov
   4  * based on public domain SHA-1 code by Steve Reid <steve@edmweb.com>
   5  * and on BSD-licensed SHA-2 code by Aaron D. Gifford
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 #include <string.h>
  25
  26 #include "attributes.h"
  27 #include "avutil.h"
  28 #include "bswap.h"
  29 #include "sha.h"
  30 #include "intreadwrite.h"
  31 #include "mem.h"
  32
  33 /** hash context */
  34 typedef struct AVSHA {
  35     uint8_t  digest_len;  ///< digest length in 32-bit words
  36     uint64_t count;       ///< number of bytes in buffer
  37     uint8_t  buffer[64];  ///< 512-bit buffer of input values used in hash updating
  38     uint32_t state[8];    ///< current hash value
  39     /** function used to update hash for 512-bit input block */
  40     void     (*transform)(uint32_t *state, const uint8_t buffer[64]);
  41 } AVSHA;
  42
  43 const int av_sha_size = sizeof(AVSHA);
  44
  45 struct AVSHA *av_sha_alloc(void)
  46 {
  47     return av_mallocz(sizeof(struct AVSHA));
  48 }
  49
  50 #define rol(value, bits) (((value) << (bits)) | ((value) >> (32 - (bits))))
  51
  52 /* (R0+R1), R2, R3, R4 are the different operations used in SHA1 */
  53 #define blk0(i) (block[i] = AV_RB32(buffer + 4 * (i)))
  54 #define blk(i)  (block[i] = rol(block[(i)-3] ^ block[(i)-8] ^ block[(i)-14] ^ block[(i)-16], 1))
  55
  56 #define R0(v,w,x,y,z,i) z += (((w)&((x)^(y)))^(y))       + blk0(i) + 0x5A827999 + rol(v, 5); w = rol(w, 30);
  57 #define R1(v,w,x,y,z,i) z += (((w)&((x)^(y)))^(y))       + blk (i) + 0x5A827999 + rol(v, 5); w = rol(w, 30);
  58 #define R2(v,w,x,y,z,i) z += ( (w)^(x)       ^(y))       + blk (i) + 0x6ED9EBA1 + rol(v, 5); w = rol(w, 30);
  59 #define R3(v,w,x,y,z,i) z += ((((w)|(x))&(y))|((w)&(x))) + blk (i) + 0x8F1BBCDC + rol(v, 5); w = rol(w, 30);
  60 #define R4(v,w,x,y,z,i) z += ( (w)^(x)       ^(y))       + blk (i) + 0xCA62C1D6 + rol(v, 5); w = rol(w, 30);
  61
  62 /* Hash a single 512-bit block. This is the core of the algorithm. */
  63
  64 static void sha1_transform(uint32_t state[5], const uint8_t buffer[64])
  65 {
  66     uint32_t block[80];
  67     unsigned int i, a, b, c, d, e;
  68
  69     a = state[0];
  70     b = state[1];
  71     c = state[2];
  72     d = state[3];
  73     e = state[4];
  74 #if CONFIG_SMALL
  75     for (i = 0; i < 80; i++) {
  76         int t;
  77         if (i < 16)
  78             t = AV_RB32(buffer + 4 * i);
  79         else
  80             t = rol(block[i-3] ^ block[i-8] ^ block[i-14] ^ block[i-16], 1);
  81         block[i] = t;
  82         t += e + rol(a, 5);
  83         if (i < 40) {
  84             if (i < 20)
  85                 t += ((b&(c^d))^d)     + 0x5A827999;
  86             else
  87                 t += ( b^c     ^d)     + 0x6ED9EBA1;
  88         } else {
  89             if (i < 60)
  90                 t += (((b|c)&d)|(b&c)) + 0x8F1BBCDC;
  91             else
  92                 t += ( b^c     ^d)     + 0xCA62C1D6;
  93         }
  94         e = d;
  95         d = c;
  96         c = rol(b, 30);
  97         b = a;
  98         a = t;
  99     }
 100 #else
 101
 102 #define R1_0 \
 103     R0(a, b, c, d, e, 0 + i); \
 104     R0(e, a, b, c, d, 1 + i); \
 105     R0(d, e, a, b, c, 2 + i); \
 106     R0(c, d, e, a, b, 3 + i); \
 107     R0(b, c, d, e, a, 4 + i); \
 108     i += 5
 109
 110     i = 0;
 111     R1_0; R1_0; R1_0;
 112     R0(a, b, c, d, e, 15);
 113     R1(e, a, b, c, d, 16);
 114     R1(d, e, a, b, c, 17);
 115     R1(c, d, e, a, b, 18);
 116     R1(b, c, d, e, a, 19);
 117
 118 #define R1_20 \
 119     R2(a, b, c, d, e, 0 + i); \
 120     R2(e, a, b, c, d, 1 + i); \
 121     R2(d, e, a, b, c, 2 + i); \
 122     R2(c, d, e, a, b, 3 + i); \
 123     R2(b, c, d, e, a, 4 + i); \
 124     i += 5
 125
 126     i = 20;
 127     R1_20; R1_20; R1_20; R1_20;
 128
 129 #define R1_40 \
 130     R3(a, b, c, d, e, 0 + i); \
 131     R3(e, a, b, c, d, 1 + i); \
 132     R3(d, e, a, b, c, 2 + i); \
 133     R3(c, d, e, a, b, 3 + i); \
 134     R3(b, c, d, e, a, 4 + i); \
 135     i += 5
 136
 137     R1_40; R1_40; R1_40; R1_40;
 138
 139 #define R1_60 \
 140     R4(a, b, c, d, e, 0 + i); \
 141     R4(e, a, b, c, d, 1 + i); \
 142     R4(d, e, a, b, c, 2 + i); \
 143     R4(c, d, e, a, b, 3 + i); \
 144     R4(b, c, d, e, a, 4 + i); \
 145     i += 5
 146
 147     R1_60; R1_60; R1_60; R1_60;
 148 #endif
 149     state[0] += a;
 150     state[1] += b;
 151     state[2] += c;
 152     state[3] += d;
 153     state[4] += e;
 154 }
 155
 156 static const uint32_t K256[64] = {
 157     0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5,
 158     0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5,
 159     0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3,
 160     0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174,
 161     0xe49b69c1, 0xefbe4786, 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc,
 162     0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,
 163     0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7,
 164     0xc6e00bf3, 0xd5a79147, 0x06ca6351, 0x14292967,
 165     0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13,
 166     0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85,
 167     0xa2bfe8a1, 0xa81a664b, 0xc24b8b70, 0xc76c51a3,
 168     0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,
 169     0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5,
 170     0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a, 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3,
 171     0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208,
 172     0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2
 173 };
 174
 175
 176 #define Ch(x,y,z)   (((x) & ((y) ^ (z))) ^ (z))
 177 #define Maj(z,y,x)  ((((x) | (y)) & (z)) | ((x) & (y)))
 178
 179 #define Sigma0_256(x)   (rol((x), 30) ^ rol((x), 19) ^ rol((x), 10))
 180 #define Sigma1_256(x)   (rol((x), 26) ^ rol((x), 21) ^ rol((x),  7))
 181 #define sigma0_256(x)   (rol((x), 25) ^ rol((x), 14) ^ ((x) >> 3))
 182 #define sigma1_256(x)   (rol((x), 15) ^ rol((x), 13) ^ ((x) >> 10))
 183
 184 #undef blk
 185 #define blk(i)  (block[i] = block[i - 16] + sigma0_256(block[i - 15]) + \
 186                             sigma1_256(block[i - 2]) + block[i - 7])
 187
 188 #define ROUND256(a,b,c,d,e,f,g,h)   \
 189     T1 += (h) + Sigma1_256(e) + Ch((e), (f), (g)) + K256[i]; \
 190     (d) += T1; \
 191     (h) = T1 + Sigma0_256(a) + Maj((a), (b), (c)); \
 192     i++
 193
 194 #define ROUND256_0_TO_15(a,b,c,d,e,f,g,h)   \
 195     T1 = blk0(i); \
 196     ROUND256(a,b,c,d,e,f,g,h)
 197
 198 #define ROUND256_16_TO_63(a,b,c,d,e,f,g,h)   \
 199     T1 = blk(i); \
 200     ROUND256(a,b,c,d,e,f,g,h)
 201
 202 static void sha256_transform(uint32_t *state, const uint8_t buffer[64])
 203 {
 204     unsigned int i, a, b, c, d, e, f, g, h;
 205     uint32_t block[64];
 206     uint32_t T1;
 207
 208     a = state[0];
 209     b = state[1];
 210     c = state[2];
 211     d = state[3];
 212     e = state[4];
 213     f = state[5];
 214     g = state[6];
 215     h = state[7];
 216 #if CONFIG_SMALL
 217     for (i = 0; i < 64; i++) {
 218         uint32_t T2;
 219         if (i < 16)
 220             T1 = blk0(i);
 221         else
 222             T1 = blk(i);
 223         T1 += h + Sigma1_256(e) + Ch(e, f, g) + K256[i];
 224         T2 = Sigma0_256(a) + Maj(a, b, c);
 225         h = g;
 226         g = f;
 227         f = e;
 228         e = d + T1;
 229         d = c;
 230         c = b;
 231         b = a;
 232         a = T1 + T2;
 233     }
 234 #else
 235
 236     i = 0;
 237 #define R256_0 \
 238     ROUND256_0_TO_15(a, b, c, d, e, f, g, h); \
 239     ROUND256_0_TO_15(h, a, b, c, d, e, f, g); \
 240     ROUND256_0_TO_15(g, h, a, b, c, d, e, f); \
 241     ROUND256_0_TO_15(f, g, h, a, b, c, d, e); \
 242     ROUND256_0_TO_15(e, f, g, h, a, b, c, d); \
 243     ROUND256_0_TO_15(d, e, f, g, h, a, b, c); \
 244     ROUND256_0_TO_15(c, d, e, f, g, h, a, b); \
 245     ROUND256_0_TO_15(b, c, d, e, f, g, h, a)
 246
 247     R256_0; R256_0;
 248
 249 #define R256_16 \
 250     ROUND256_16_TO_63(a, b, c, d, e, f, g, h); \
 251     ROUND256_16_TO_63(h, a, b, c, d, e, f, g); \
 252     ROUND256_16_TO_63(g, h, a, b, c, d, e, f); \
 253     ROUND256_16_TO_63(f, g, h, a, b, c, d, e); \
 254     ROUND256_16_TO_63(e, f, g, h, a, b, c, d); \
 255     ROUND256_16_TO_63(d, e, f, g, h, a, b, c); \
 256     ROUND256_16_TO_63(c, d, e, f, g, h, a, b); \
 257     ROUND256_16_TO_63(b, c, d, e, f, g, h, a)
 258
 259     R256_16; R256_16; R256_16;
 260     R256_16; R256_16; R256_16;
 261 #endif
 262     state[0] += a;
 263     state[1] += b;
 264     state[2] += c;
 265     state[3] += d;
 266     state[4] += e;
 267     state[5] += f;
 268     state[6] += g;
 269     state[7] += h;
 270 }
 271
 272
 273 av_cold int av_sha_init(AVSHA *ctx, int bits)
 274 {
 275     ctx->digest_len = bits >> 5;
 276     switch (bits) {
 277     case 160: // SHA-1
 278         ctx->state[0] = 0x67452301;
 279         ctx->state[1] = 0xEFCDAB89;
 280         ctx->state[2] = 0x98BADCFE;
 281         ctx->state[3] = 0x10325476;
 282         ctx->state[4] = 0xC3D2E1F0;
 283         ctx->transform = sha1_transform;
 284         break;
 285     case 224: // SHA-224
 286         ctx->state[0] = 0xC1059ED8;
 287         ctx->state[1] = 0x367CD507;
 288         ctx->state[2] = 0x3070DD17;
 289         ctx->state[3] = 0xF70E5939;
 290         ctx->state[4] = 0xFFC00B31;
 291         ctx->state[5] = 0x68581511;
 292         ctx->state[6] = 0x64F98FA7;
 293         ctx->state[7] = 0xBEFA4FA4;
 294         ctx->transform = sha256_transform;
 295         break;
 296     case 256: // SHA-256
 297         ctx->state[0] = 0x6A09E667;
 298         ctx->state[1] = 0xBB67AE85;
 299         ctx->state[2] = 0x3C6EF372;
 300         ctx->state[3] = 0xA54FF53A;
 301         ctx->state[4] = 0x510E527F;
 302         ctx->state[5] = 0x9B05688C;
 303         ctx->state[6] = 0x1F83D9AB;
 304         ctx->state[7] = 0x5BE0CD19;
 305         ctx->transform = sha256_transform;
 306         break;
 307     default:
 308         return -1;
 309     }
 310     ctx->count = 0;
 311     return 0;
 312 }
 313
 314 void av_sha_update(AVSHA* ctx, const uint8_t* data, unsigned int len)
 315 {
 316     unsigned int i, j;
 317
 318     j = ctx->count & 63;
 319     ctx->count += len;
 320 #if CONFIG_SMALL
 321     for (i = 0; i < len; i++) {
 322         ctx->buffer[j++] = data[i];
 323         if (64 == j) {
 324             ctx->transform(ctx->state, ctx->buffer);
 325             j = 0;
 326         }
 327     }
 328 #else
 329     if ((j + len) > 63) {
 330         memcpy(&ctx->buffer[j], data, (i = 64 - j));
 331         ctx->transform(ctx->state, ctx->buffer);
 332         for (; i + 63 < len; i += 64)
 333             ctx->transform(ctx->state, &data[i]);
 334         j = 0;
 335     } else
 336         i = 0;
 337     memcpy(&ctx->buffer[j], &data[i], len - i);
 338 #endif
 339 }
 340
 341 void av_sha_final(AVSHA* ctx, uint8_t *digest)
 342 {
 343     int i;
 344     uint64_t finalcount = av_be2ne64(ctx->count << 3);
 345
 346     av_sha_update(ctx, "\200", 1);
 347     while ((ctx->count & 63) != 56)
 348         av_sha_update(ctx, "", 1);
 349     av_sha_update(ctx, (uint8_t *)&finalcount, 8); /* Should cause a transform() */
 350     for (i = 0; i < ctx->digest_len; i++)
 351         AV_WB32(digest + i*4, ctx->state[i]);
 352 }
 353
 354 #ifdef TEST
 355 #include <stdio.h>
 356
 357 int main(void)
 358 {
 359     int i, j, k;
 360     AVSHA ctx;
 361     unsigned char digest[32];
 362     static const int lengths[3] = { 160, 224, 256 };
 363
 364     for (j = 0; j < 3; j++) {
 365         printf("Testing SHA-%d\n", lengths[j]);
 366         for (k = 0; k < 3; k++) {
 367             av_sha_init(&ctx, lengths[j]);
 368             if (k == 0)
 369                 av_sha_update(&ctx, "abc", 3);
 370             else if (k == 1)
 371                 av_sha_update(&ctx, "abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq", 56);
 372             else
 373                 for (i = 0; i < 1000*1000; i++)
 374                     av_sha_update(&ctx, "a", 1);
 375             av_sha_final(&ctx, digest);
 376             for (i = 0; i < lengths[j] >> 3; i++)
 377                 printf("%02X", digest[i]);
 378             putchar('\n');
 379         }
 380         switch (j) {
 381         case 0:
 382             //test vectors (from FIPS PUB 180-1)
 383             printf("A9993E36 4706816A BA3E2571 7850C26C 9CD0D89D\n"
 384                    "84983E44 1C3BD26E BAAE4AA1 F95129E5 E54670F1\n"
 385                    "34AA973C D4C4DAA4 F61EEB2B DBAD2731 6534016F\n");
 386             break;
 387         case 1:
 388             //test vectors (from FIPS PUB 180-2 Appendix A)
 389             printf("23097d22 3405d822 8642a477 bda255b3 2aadbce4 bda0b3f7 e36c9da7\n"
 390                    "75388b16 512776cc 5dba5da1 fd890150 b0c6455c b4f58b19 52522525\n"
 391                    "20794655 980c91d8 bbb4c1ea 97618a4b f03f4258 1948b2ee 4ee7ad67\n");
 392             break;
 393         case 2:
 394             //test vectors (from FIPS PUB 180-2)
 395             printf("ba7816bf 8f01cfea 414140de 5dae2223 b00361a3 96177a9c b410ff61 f20015ad\n"
 396                    "248d6a61 d20638b8 e5c02693 0c3e6039 a33ce459 64ff2167 f6ecedd4 19db06c1\n"
 397                    "cdc76e5c 9914fb92 81a1c7e2 84d73e67 f1809a48 a497200e 046d39cc c7112cd0\n");
 398             break;
 399         }
 400     }
 401
 402     return 0;
 403 }
 404 #endif