crc/sha3.c

   1 /*
   2  * Cryptographic API.
   3  *
   4  * SHA-3, as specified in
   5  * http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/FIPS/NIST.FIPS.202.pdf
   6  *
   7  * SHA-3 code by Jeff Garzik <jeff@garzik.org>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  10  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  11  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)•
  12  * any later version.
  13  *
  14  */
  15 #include <string.h>
  16 #include <inttypes.h>
  17
  18 #include "../os/os.h"
  19
  20 #include "sha3.h"
  21
  22 #define KECCAK_ROUNDS 24
  23
  24 #define ROTL64(x, y) (((x) << (y)) | ((x) >> (64 - (y))))
  25
  26 static const uint64_t keccakf_rndc[24] = {
  27         0x0000000000000001ULL, 0x0000000000008082ULL, 0x800000000000808aULL,
  28         0x8000000080008000ULL, 0x000000000000808bULL, 0x0000000080000001ULL,
  29         0x8000000080008081ULL, 0x8000000000008009ULL, 0x000000000000008aULL,
  30         0x0000000000000088ULL, 0x0000000080008009ULL, 0x000000008000000aULL,
  31         0x000000008000808bULL, 0x800000000000008bULL, 0x8000000000008089ULL,
  32         0x8000000000008003ULL, 0x8000000000008002ULL, 0x8000000000000080ULL,
  33         0x000000000000800aULL, 0x800000008000000aULL, 0x8000000080008081ULL,
  34         0x8000000000008080ULL, 0x0000000080000001ULL, 0x8000000080008008ULL
  35 };
  36
  37 static const int keccakf_rotc[24] = {
  38         1,  3,  6,  10, 15, 21, 28, 36, 45, 55, 2,  14,
  39         27, 41, 56, 8,  25, 43, 62, 18, 39, 61, 20, 44
  40 };
  41
  42 static const int keccakf_piln[24] = {
  43         10, 7,  11, 17, 18, 3, 5,  16, 8,  21, 24, 4,
  44         15, 23, 19, 13, 12, 2, 20, 14, 22, 9,  6,  1
  45 };
  46
  47 /* update the state with given number of rounds */
  48
  49 static void keccakf(uint64_t st[25])
  50 {
  51         int i, j, round;
  52         uint64_t t, bc[5];
  53
  54         for (round = 0; round < KECCAK_ROUNDS; round++) {
  55
  56                 /* Theta */
  57                 for (i = 0; i < 5; i++)
  58                         bc[i] = st[i] ^ st[i + 5] ^ st[i + 10] ^ st[i + 15]
  59                                 ^ st[i + 20];
  60
  61                 for (i = 0; i < 5; i++) {
  62                         t = bc[(i + 4) % 5] ^ ROTL64(bc[(i + 1) % 5], 1);
  63                         for (j = 0; j < 25; j += 5)
  64                                 st[j + i] ^= t;
  65                 }
  66
  67                 /* Rho Pi */
  68                 t = st[1];
  69                 for (i = 0; i < 24; i++) {
  70                         j = keccakf_piln[i];
  71                         bc[0] = st[j];
  72                         st[j] = ROTL64(t, keccakf_rotc[i]);
  73                         t = bc[0];
  74                 }
  75
  76                 /* Chi */
  77                 for (j = 0; j < 25; j += 5) {
  78                         for (i = 0; i < 5; i++)
  79                                 bc[i] = st[j + i];
  80                         for (i = 0; i < 5; i++)
  81                                 st[j + i] ^= (~bc[(i + 1) % 5]) &
  82                                              bc[(i + 2) % 5];
  83                 }
  84
  85                 /* Iota */
  86                 st[0] ^= keccakf_rndc[round];
  87         }
  88 }
  89
  90 static void fio_sha3_init(struct fio_sha3_ctx *sctx, unsigned int digest_sz)
  91 {
  92         memset(sctx->st, 0, sizeof(sctx->st));
  93         sctx->md_len = digest_sz;
  94         sctx->rsiz = 200 - 2 * digest_sz;
  95         sctx->rsizw = sctx->rsiz / 8;
  96         sctx->partial = 0;
  97         memset(sctx->buf, 0, sizeof(sctx->buf));
  98 }
  99
 100 void fio_sha3_224_init(struct fio_sha3_ctx *sctx)
 101 {
 102         fio_sha3_init(sctx, SHA3_224_DIGEST_SIZE);
 103 }
 104
 105 void fio_sha3_256_init(struct fio_sha3_ctx *sctx)
 106 {
 107         fio_sha3_init(sctx, SHA3_256_DIGEST_SIZE);
 108 }
 109
 110 void fio_sha3_384_init(struct fio_sha3_ctx *sctx)
 111 {
 112         fio_sha3_init(sctx, SHA3_384_DIGEST_SIZE);
 113 }
 114
 115 void fio_sha3_512_init(struct fio_sha3_ctx *sctx)
 116 {
 117         fio_sha3_init(sctx, SHA3_512_DIGEST_SIZE);
 118 }
 119
 120 int fio_sha3_update(struct fio_sha3_ctx *sctx, const uint8_t *data,
 121                     unsigned int len)
 122 {
 123         unsigned int done;
 124         const uint8_t *src;
 125
 126         done = 0;
 127         src = data;
 128
 129         if ((sctx->partial + len) > (sctx->rsiz - 1)) {
 130                 if (sctx->partial) {
 131                         done = -sctx->partial;
 132                         memcpy(sctx->buf + sctx->partial, data,
 133                                done + sctx->rsiz);
 134                         src = sctx->buf;
 135                 }
 136
 137                 do {
 138                         unsigned int i;
 139
 140                         for (i = 0; i < sctx->rsizw; i++)
 141                                 sctx->st[i] ^= ((uint64_t *) src)[i];
 142                         keccakf(sctx->st);
 143
 144                         done += sctx->rsiz;
 145                         src = data + done;
 146                 } while (done + (sctx->rsiz - 1) < len);
 147
 148                 sctx->partial = 0;
 149         }
 150         memcpy(sctx->buf + sctx->partial, src, len - done);
 151         sctx->partial += (len - done);
 152
 153         return 0;
 154 }
 155
 156 void fio_sha3_final(struct fio_sha3_ctx *sctx)
 157 {
 158         unsigned int i, inlen = sctx->partial;
 159
 160         sctx->buf[inlen++] = 0x06;
 161         memset(sctx->buf + inlen, 0, sctx->rsiz - inlen);
 162         sctx->buf[sctx->rsiz - 1] |= 0x80;
 163
 164         for (i = 0; i < sctx->rsizw; i++)
 165                 sctx->st[i] ^= ((uint64_t *) sctx->buf)[i];
 166
 167         keccakf(sctx->st);
 168
 169         for (i = 0; i < sctx->rsizw; i++)
 170                 sctx->st[i] = cpu_to_le64(sctx->st[i]);
 171
 172         memcpy(sctx->sha, sctx->st, sctx->md_len);
 173 }