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