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