crypto/sha256_generic.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Cryptographic API.
   4  *
   5  * SHA-256, as specified in
   6  * http://csrc.nist.gov/groups/STM/cavp/documents/shs/sha256-384-512.pdf
   7  *
   8  * SHA-256 code by Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>.
   9  *
  10  * Copyright (c) Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>
  11  * Copyright (c) Andrew McDonald <andrew@mcdonald.org.uk>
  12  * Copyright (c) 2002 James Morris <jmorris@intercode.com.au>
  13  * SHA224 Support Copyright 2007 Intel Corporation <jonathan.lynch@intel.com>
  14  */
  15 #include <crypto/internal/hash.h>
  16 #include <linux/init.h>
  17 #include <linux/module.h>
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/types.h>
  20 #include <crypto/sha.h>
  21 #include <crypto/sha256_base.h>
  22 #include <asm/byteorder.h>
  23 #include <asm/unaligned.h>
  24
  25 const u8 sha224_zero_message_hash[SHA224_DIGEST_SIZE] = {
  26         0xd1, 0x4a, 0x02, 0x8c, 0x2a, 0x3a, 0x2b, 0xc9, 0x47,
  27         0x61, 0x02, 0xbb, 0x28, 0x82, 0x34, 0xc4, 0x15, 0xa2,
  28         0xb0, 0x1f, 0x82, 0x8e, 0xa6, 0x2a, 0xc5, 0xb3, 0xe4,
  29         0x2f
  30 };
  31 EXPORT_SYMBOL_GPL(sha224_zero_message_hash);
  32
  33 const u8 sha256_zero_message_hash[SHA256_DIGEST_SIZE] = {
  34         0xe3, 0xb0, 0xc4, 0x42, 0x98, 0xfc, 0x1c, 0x14,
  35         0x9a, 0xfb, 0xf4, 0xc8, 0x99, 0x6f, 0xb9, 0x24,
  36         0x27, 0xae, 0x41, 0xe4, 0x64, 0x9b, 0x93, 0x4c,
  37         0xa4, 0x95, 0x99, 0x1b, 0x78, 0x52, 0xb8, 0x55
  38 };
  39 EXPORT_SYMBOL_GPL(sha256_zero_message_hash);
  40
  41 static inline u32 Ch(u32 x, u32 y, u32 z)
  42 {
  43         return z ^ (x & (y ^ z));
  44 }
  45
  46 static inline u32 Maj(u32 x, u32 y, u32 z)
  47 {
  48         return (x & y) | (z & (x | y));
  49 }
  50
  51 #define e0(x)       (ror32(x, 2) ^ ror32(x,13) ^ ror32(x,22))
  52 #define e1(x)       (ror32(x, 6) ^ ror32(x,11) ^ ror32(x,25))
  53 #define s0(x)       (ror32(x, 7) ^ ror32(x,18) ^ (x >> 3))
  54 #define s1(x)       (ror32(x,17) ^ ror32(x,19) ^ (x >> 10))
  55
  56 static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
  57 {
  58         W[I] = get_unaligned_be32((__u32 *)input + I);
  59 }
  60
  61 static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
  62 {
  63         W[I] = s1(W[I-2]) + W[I-7] + s0(W[I-15]) + W[I-16];
  64 }
  65
  66 static void sha256_transform(u32 *state, const u8 *input)
  67 {
  68         u32 a, b, c, d, e, f, g, h, t1, t2;
  69         u32 W[64];
  70         int i;
  71
  72         /* load the input */
  73         for (i = 0; i < 16; i++)
  74                 LOAD_OP(i, W, input);
  75
  76         /* now blend */
  77         for (i = 16; i < 64; i++)
  78                 BLEND_OP(i, W);
  79
  80         /* load the state into our registers */
  81         a=state[0];  b=state[1];  c=state[2];  d=state[3];
  82         e=state[4];  f=state[5];  g=state[6];  h=state[7];
  83
  84         /* now iterate */
  85         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x428a2f98 + W[ 0];
  86         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
  87         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x71374491 + W[ 1];
  88         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
  89         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb5c0fbcf + W[ 2];
  90         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
  91         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xe9b5dba5 + W[ 3];
  92         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
  93         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x3956c25b + W[ 4];
  94         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
  95         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x59f111f1 + W[ 5];
  96         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
  97         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x923f82a4 + W[ 6];
  98         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
  99         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xab1c5ed5 + W[ 7];
 100         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 101
 102         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xd807aa98 + W[ 8];
 103         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 104         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x12835b01 + W[ 9];
 105         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 106         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x243185be + W[10];
 107         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 108         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x550c7dc3 + W[11];
 109         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 110         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x72be5d74 + W[12];
 111         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 112         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x80deb1fe + W[13];
 113         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 114         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x9bdc06a7 + W[14];
 115         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 116         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc19bf174 + W[15];
 117         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 118
 119         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xe49b69c1 + W[16];
 120         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 121         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xefbe4786 + W[17];
 122         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 123         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x0fc19dc6 + W[18];
 124         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 125         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x240ca1cc + W[19];
 126         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 127         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x2de92c6f + W[20];
 128         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 129         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4a7484aa + W[21];
 130         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 131         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5cb0a9dc + W[22];
 132         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 133         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x76f988da + W[23];
 134         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 135
 136         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x983e5152 + W[24];
 137         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 138         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa831c66d + W[25];
 139         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 140         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xb00327c8 + W[26];
 141         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 142         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xbf597fc7 + W[27];
 143         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 144         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xc6e00bf3 + W[28];
 145         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 146         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd5a79147 + W[29];
 147         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 148         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x06ca6351 + W[30];
 149         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 150         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x14292967 + W[31];
 151         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 152
 153         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x27b70a85 + W[32];
 154         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 155         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x2e1b2138 + W[33];
 156         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 157         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x4d2c6dfc + W[34];
 158         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 159         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x53380d13 + W[35];
 160         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 161         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x650a7354 + W[36];
 162         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 163         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x766a0abb + W[37];
 164         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 165         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x81c2c92e + W[38];
 166         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 167         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x92722c85 + W[39];
 168         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 169
 170         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0xa2bfe8a1 + W[40];
 171         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 172         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0xa81a664b + W[41];
 173         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 174         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0xc24b8b70 + W[42];
 175         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 176         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0xc76c51a3 + W[43];
 177         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 178         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0xd192e819 + W[44];
 179         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 180         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xd6990624 + W[45];
 181         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 182         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xf40e3585 + W[46];
 183         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 184         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x106aa070 + W[47];
 185         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 186
 187         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x19a4c116 + W[48];
 188         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 189         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x1e376c08 + W[49];
 190         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 191         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x2748774c + W[50];
 192         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 193         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x34b0bcb5 + W[51];
 194         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 195         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x391c0cb3 + W[52];
 196         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 197         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0x4ed8aa4a + W[53];
 198         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 199         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0x5b9cca4f + W[54];
 200         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 201         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0x682e6ff3 + W[55];
 202         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 203
 204         t1 = h + e1(e) + Ch(e,f,g) + 0x748f82ee + W[56];
 205         t2 = e0(a) + Maj(a,b,c);    d+=t1;    h=t1+t2;
 206         t1 = g + e1(d) + Ch(d,e,f) + 0x78a5636f + W[57];
 207         t2 = e0(h) + Maj(h,a,b);    c+=t1;    g=t1+t2;
 208         t1 = f + e1(c) + Ch(c,d,e) + 0x84c87814 + W[58];
 209         t2 = e0(g) + Maj(g,h,a);    b+=t1;    f=t1+t2;
 210         t1 = e + e1(b) + Ch(b,c,d) + 0x8cc70208 + W[59];
 211         t2 = e0(f) + Maj(f,g,h);    a+=t1;    e=t1+t2;
 212         t1 = d + e1(a) + Ch(a,b,c) + 0x90befffa + W[60];
 213         t2 = e0(e) + Maj(e,f,g);    h+=t1;    d=t1+t2;
 214         t1 = c + e1(h) + Ch(h,a,b) + 0xa4506ceb + W[61];
 215         t2 = e0(d) + Maj(d,e,f);    g+=t1;    c=t1+t2;
 216         t1 = b + e1(g) + Ch(g,h,a) + 0xbef9a3f7 + W[62];
 217         t2 = e0(c) + Maj(c,d,e);    f+=t1;    b=t1+t2;
 218         t1 = a + e1(f) + Ch(f,g,h) + 0xc67178f2 + W[63];
 219         t2 = e0(b) + Maj(b,c,d);    e+=t1;    a=t1+t2;
 220
 221         state[0] += a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d;
 222         state[4] += e; state[5] += f; state[6] += g; state[7] += h;
 223
 224         /* clear any sensitive info... */
 225         a = b = c = d = e = f = g = h = t1 = t2 = 0;
 226         memzero_explicit(W, 64 * sizeof(u32));
 227 }
 228
 229 static void sha256_generic_block_fn(struct sha256_state *sst, u8 const *src,
 230                                     int blocks)
 231 {
 232         while (blocks--) {
 233                 sha256_transform(sst->state, src);
 234                 src += SHA256_BLOCK_SIZE;
 235         }
 236 }
 237
 238 int crypto_sha256_update(struct shash_desc *desc, const u8 *data,
 239                           unsigned int len)
 240 {
 241         return sha256_base_do_update(desc, data, len, sha256_generic_block_fn);
 242 }
 243 EXPORT_SYMBOL(crypto_sha256_update);
 244
 245 static int sha256_final(struct shash_desc *desc, u8 *out)
 246 {
 247         sha256_base_do_finalize(desc, sha256_generic_block_fn);
 248         return sha256_base_finish(desc, out);
 249 }
 250
 251 int crypto_sha256_finup(struct shash_desc *desc, const u8 *data,
 252                         unsigned int len, u8 *hash)
 253 {
 254         sha256_base_do_update(desc, data, len, sha256_generic_block_fn);
 255         return sha256_final(desc, hash);
 256 }
 257 EXPORT_SYMBOL(crypto_sha256_finup);
 258
 259 static struct shash_alg sha256_algs[2] = { {
 260         .digestsize     =       SHA256_DIGEST_SIZE,
 261         .init           =       sha256_base_init,
 262         .update         =       crypto_sha256_update,
 263         .final          =       sha256_final,
 264         .finup          =       crypto_sha256_finup,
 265         .descsize       =       sizeof(struct sha256_state),
 266         .base           =       {
 267                 .cra_name       =       "sha256",
 268                 .cra_driver_name=       "sha256-generic",
 269                 .cra_priority   =       100,
 270                 .cra_blocksize  =       SHA256_BLOCK_SIZE,
 271                 .cra_module     =       THIS_MODULE,
 272         }
 273 }, {
 274         .digestsize     =       SHA224_DIGEST_SIZE,
 275         .init           =       sha224_base_init,
 276         .update         =       crypto_sha256_update,
 277         .final          =       sha256_final,
 278         .finup          =       crypto_sha256_finup,
 279         .descsize       =       sizeof(struct sha256_state),
 280         .base           =       {
 281                 .cra_name       =       "sha224",
 282                 .cra_driver_name=       "sha224-generic",
 283                 .cra_priority   =       100,
 284                 .cra_blocksize  =       SHA224_BLOCK_SIZE,
 285                 .cra_module     =       THIS_MODULE,
 286         }
 287 } };
 288
 289 static int __init sha256_generic_mod_init(void)
 290 {
 291         return crypto_register_shashes(sha256_algs, ARRAY_SIZE(sha256_algs));
 292 }
 293
 294 static void __exit sha256_generic_mod_fini(void)
 295 {
 296         crypto_unregister_shashes(sha256_algs, ARRAY_SIZE(sha256_algs));
 297 }
 298
 299 subsys_initcall(sha256_generic_mod_init);
 300 module_exit(sha256_generic_mod_fini);
 301
 302 MODULE_LICENSE("GPL");
 303 MODULE_DESCRIPTION("SHA-224 and SHA-256 Secure Hash Algorithm");
 304
 305 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha224");
 306 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha224-generic");
 307 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha256");
 308 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha256-generic");