src/src/pdkim/sha1.c

   1 /*
   2  *  FIPS-180-1 compliant SHA-1 implementation
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2006-2009, Paul Bakker <polarssl_maintainer at polarssl.org>
   5  *  All rights reserved.
   6  *
   7  *  Joined copyright on original XySSL code with: Christophe Devine
   8  *
   9  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  *  (at your option) any later version.
  13  *
  14  *  This program 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
  17  *  GNU General Public License for more details.
  18  *
  19  *  You should have received a copy of the GNU General Public License along
  20  *  with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  21  *  51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  22  */
  23 /*
  24  *  The SHA-1 standard was published by NIST in 1993.
  25  *
  26  *  http://www.itl.nist.gov/fipspubs/fip180-1.htm
  27  */
  28
  29 /* $Cambridge: exim/src/src/pdkim/sha1.c,v 1.3 2009/12/07 13:05:07 tom Exp $ */
  30
  31 #include "sha1.h"
  32
  33 #include <string.h>
  34 #include <stdio.h>
  35
  36 /*
  37  * 32-bit integer manipulation macros (big endian)
  38  */
  39 #ifndef GET_ULONG_BE
  40 #define GET_ULONG_BE(n,b,i)                             \
  41 {                                                       \
  42     (n) = ( (unsigned long) (b)[(i)    ] << 24 )        \
  43         | ( (unsigned long) (b)[(i) + 1] << 16 )        \
  44         | ( (unsigned long) (b)[(i) + 2] <<  8 )        \
  45         | ( (unsigned long) (b)[(i) + 3]       );       \
  46 }
  47 #endif
  48
  49 #ifndef PUT_ULONG_BE
  50 #define PUT_ULONG_BE(n,b,i)                             \
  51 {                                                       \
  52     (b)[(i)    ] = (unsigned char) ( (n) >> 24 );       \
  53     (b)[(i) + 1] = (unsigned char) ( (n) >> 16 );       \
  54     (b)[(i) + 2] = (unsigned char) ( (n) >>  8 );       \
  55     (b)[(i) + 3] = (unsigned char) ( (n)       );       \
  56 }
  57 #endif
  58
  59 /*
  60  * SHA-1 context setup
  61  */
  62 void sha1_starts( sha1_context *ctx )
  63 {
  64     ctx->total[0] = 0;
  65     ctx->total[1] = 0;
  66
  67     ctx->state[0] = 0x67452301;
  68     ctx->state[1] = 0xEFCDAB89;
  69     ctx->state[2] = 0x98BADCFE;
  70     ctx->state[3] = 0x10325476;
  71     ctx->state[4] = 0xC3D2E1F0;
  72 }
  73
  74 static void sha1_process( sha1_context *ctx, unsigned char data[64] )
  75 {
  76     unsigned long temp, W[16], A, B, C, D, E;
  77
  78     GET_ULONG_BE( W[ 0], data,  0 );
  79     GET_ULONG_BE( W[ 1], data,  4 );
  80     GET_ULONG_BE( W[ 2], data,  8 );
  81     GET_ULONG_BE( W[ 3], data, 12 );
  82     GET_ULONG_BE( W[ 4], data, 16 );
  83     GET_ULONG_BE( W[ 5], data, 20 );
  84     GET_ULONG_BE( W[ 6], data, 24 );
  85     GET_ULONG_BE( W[ 7], data, 28 );
  86     GET_ULONG_BE( W[ 8], data, 32 );
  87     GET_ULONG_BE( W[ 9], data, 36 );
  88     GET_ULONG_BE( W[10], data, 40 );
  89     GET_ULONG_BE( W[11], data, 44 );
  90     GET_ULONG_BE( W[12], data, 48 );
  91     GET_ULONG_BE( W[13], data, 52 );
  92     GET_ULONG_BE( W[14], data, 56 );
  93     GET_ULONG_BE( W[15], data, 60 );
  94
  95 #define S(x,n) ((x << n) | ((x & 0xFFFFFFFF) >> (32 - n)))
  96
  97 #define R(t)                                            \
  98 (                                                       \
  99     temp = W[(t -  3) & 0x0F] ^ W[(t - 8) & 0x0F] ^     \
 100            W[(t - 14) & 0x0F] ^ W[ t      & 0x0F],      \
 101     ( W[t & 0x0F] = S(temp,1) )                         \
 102 )
 103
 104 #define P(a,b,c,d,e,x)                                  \
 105 {                                                       \
 106     e += S(a,5) + F(b,c,d) + K + x; b = S(b,30);        \
 107 }
 108
 109     A = ctx->state[0];
 110     B = ctx->state[1];
 111     C = ctx->state[2];
 112     D = ctx->state[3];
 113     E = ctx->state[4];
 114
 115 #define F(x,y,z) (z ^ (x & (y ^ z)))
 116 #define K 0x5A827999
 117
 118     P( A, B, C, D, E, W[0]  );
 119     P( E, A, B, C, D, W[1]  );
 120     P( D, E, A, B, C, W[2]  );
 121     P( C, D, E, A, B, W[3]  );
 122     P( B, C, D, E, A, W[4]  );
 123     P( A, B, C, D, E, W[5]  );
 124     P( E, A, B, C, D, W[6]  );
 125     P( D, E, A, B, C, W[7]  );
 126     P( C, D, E, A, B, W[8]  );
 127     P( B, C, D, E, A, W[9]  );
 128     P( A, B, C, D, E, W[10] );
 129     P( E, A, B, C, D, W[11] );
 130     P( D, E, A, B, C, W[12] );
 131     P( C, D, E, A, B, W[13] );
 132     P( B, C, D, E, A, W[14] );
 133     P( A, B, C, D, E, W[15] );
 134     P( E, A, B, C, D, R(16) );
 135     P( D, E, A, B, C, R(17) );
 136     P( C, D, E, A, B, R(18) );
 137     P( B, C, D, E, A, R(19) );
 138
 139 #undef K
 140 #undef F
 141
 142 #define F(x,y,z) (x ^ y ^ z)
 143 #define K 0x6ED9EBA1
 144
 145     P( A, B, C, D, E, R(20) );
 146     P( E, A, B, C, D, R(21) );
 147     P( D, E, A, B, C, R(22) );
 148     P( C, D, E, A, B, R(23) );
 149     P( B, C, D, E, A, R(24) );
 150     P( A, B, C, D, E, R(25) );
 151     P( E, A, B, C, D, R(26) );
 152     P( D, E, A, B, C, R(27) );
 153     P( C, D, E, A, B, R(28) );
 154     P( B, C, D, E, A, R(29) );
 155     P( A, B, C, D, E, R(30) );
 156     P( E, A, B, C, D, R(31) );
 157     P( D, E, A, B, C, R(32) );
 158     P( C, D, E, A, B, R(33) );
 159     P( B, C, D, E, A, R(34) );
 160     P( A, B, C, D, E, R(35) );
 161     P( E, A, B, C, D, R(36) );
 162     P( D, E, A, B, C, R(37) );
 163     P( C, D, E, A, B, R(38) );
 164     P( B, C, D, E, A, R(39) );
 165
 166 #undef K
 167 #undef F
 168
 169 #define F(x,y,z) ((x & y) | (z & (x | y)))
 170 #define K 0x8F1BBCDC
 171
 172     P( A, B, C, D, E, R(40) );
 173     P( E, A, B, C, D, R(41) );
 174     P( D, E, A, B, C, R(42) );
 175     P( C, D, E, A, B, R(43) );
 176     P( B, C, D, E, A, R(44) );
 177     P( A, B, C, D, E, R(45) );
 178     P( E, A, B, C, D, R(46) );
 179     P( D, E, A, B, C, R(47) );
 180     P( C, D, E, A, B, R(48) );
 181     P( B, C, D, E, A, R(49) );
 182     P( A, B, C, D, E, R(50) );
 183     P( E, A, B, C, D, R(51) );
 184     P( D, E, A, B, C, R(52) );
 185     P( C, D, E, A, B, R(53) );
 186     P( B, C, D, E, A, R(54) );
 187     P( A, B, C, D, E, R(55) );
 188     P( E, A, B, C, D, R(56) );
 189     P( D, E, A, B, C, R(57) );
 190     P( C, D, E, A, B, R(58) );
 191     P( B, C, D, E, A, R(59) );
 192
 193 #undef K
 194 #undef F
 195
 196 #define F(x,y,z) (x ^ y ^ z)
 197 #define K 0xCA62C1D6
 198
 199     P( A, B, C, D, E, R(60) );
 200     P( E, A, B, C, D, R(61) );
 201     P( D, E, A, B, C, R(62) );
 202     P( C, D, E, A, B, R(63) );
 203     P( B, C, D, E, A, R(64) );
 204     P( A, B, C, D, E, R(65) );
 205     P( E, A, B, C, D, R(66) );
 206     P( D, E, A, B, C, R(67) );
 207     P( C, D, E, A, B, R(68) );
 208     P( B, C, D, E, A, R(69) );
 209     P( A, B, C, D, E, R(70) );
 210     P( E, A, B, C, D, R(71) );
 211     P( D, E, A, B, C, R(72) );
 212     P( C, D, E, A, B, R(73) );
 213     P( B, C, D, E, A, R(74) );
 214     P( A, B, C, D, E, R(75) );
 215     P( E, A, B, C, D, R(76) );
 216     P( D, E, A, B, C, R(77) );
 217     P( C, D, E, A, B, R(78) );
 218     P( B, C, D, E, A, R(79) );
 219
 220 #undef K
 221 #undef F
 222
 223     ctx->state[0] += A;
 224     ctx->state[1] += B;
 225     ctx->state[2] += C;
 226     ctx->state[3] += D;
 227     ctx->state[4] += E;
 228 }
 229
 230 /*
 231  * SHA-1 process buffer
 232  */
 233 void sha1_update( sha1_context *ctx, unsigned char *input, int ilen )
 234 {
 235     int fill;
 236     unsigned long left;
 237
 238     if( ilen <= 0 )
 239         return;
 240
 241     left = ctx->total[0] & 0x3F;
 242     fill = 64 - left;
 243
 244     ctx->total[0] += ilen;
 245     ctx->total[0] &= 0xFFFFFFFF;
 246
 247     if( ctx->total[0] < (unsigned long) ilen )
 248         ctx->total[1]++;
 249
 250     if( left && ilen >= fill )
 251     {
 252         memcpy( (void *) (ctx->buffer + left),
 253                 (void *) input, fill );
 254         sha1_process( ctx, ctx->buffer );
 255         input += fill;
 256         ilen  -= fill;
 257         left = 0;
 258     }
 259
 260     while( ilen >= 64 )
 261     {
 262         sha1_process( ctx, input );
 263         input += 64;
 264         ilen  -= 64;
 265     }
 266
 267     if( ilen > 0 )
 268     {
 269         memcpy( (void *) (ctx->buffer + left),
 270                 (void *) input, ilen );
 271     }
 272 }
 273
 274 static const unsigned char sha1_padding[64] =
 275 {
 276  0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 277     0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 278     0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 279     0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 280 };
 281
 282 /*
 283  * SHA-1 final digest
 284  */
 285 void sha1_finish( sha1_context *ctx, unsigned char output[20] )
 286 {
 287     unsigned long last, padn;
 288     unsigned long high, low;
 289     unsigned char msglen[8];
 290
 291     high = ( ctx->total[0] >> 29 )
 292          | ( ctx->total[1] <<  3 );
 293     low  = ( ctx->total[0] <<  3 );
 294
 295     PUT_ULONG_BE( high, msglen, 0 );
 296     PUT_ULONG_BE( low,  msglen, 4 );
 297
 298     last = ctx->total[0] & 0x3F;
 299     padn = ( last < 56 ) ? ( 56 - last ) : ( 120 - last );
 300
 301     sha1_update( ctx, (unsigned char *) sha1_padding, padn );
 302     sha1_update( ctx, msglen, 8 );
 303
 304     PUT_ULONG_BE( ctx->state[0], output,  0 );
 305     PUT_ULONG_BE( ctx->state[1], output,  4 );
 306     PUT_ULONG_BE( ctx->state[2], output,  8 );
 307     PUT_ULONG_BE( ctx->state[3], output, 12 );
 308     PUT_ULONG_BE( ctx->state[4], output, 16 );
 309 }
 310
 311 /*
 312  * output = SHA-1( input buffer )
 313  */
 314 void sha1( unsigned char *input, int ilen, unsigned char output[20] )
 315 {
 316     sha1_context ctx;
 317
 318     sha1_starts( &ctx );
 319     sha1_update( &ctx, input, ilen );
 320     sha1_finish( &ctx, output );
 321
 322     memset( &ctx, 0, sizeof( sha1_context ) );
 323 }
 324
 325 /*
 326  * output = SHA-1( file contents )
 327  */
 328 int sha1_file( char *path, unsigned char output[20] )
 329 {
 330     FILE *f;
 331     size_t n;
 332     sha1_context ctx;
 333     unsigned char buf[1024];
 334
 335     if( ( f = fopen( path, "rb" ) ) == NULL )
 336         return( 1 );
 337
 338     sha1_starts( &ctx );
 339
 340     while( ( n = fread( buf, 1, sizeof( buf ), f ) ) > 0 )
 341         sha1_update( &ctx, buf, (int) n );
 342
 343     sha1_finish( &ctx, output );
 344
 345     memset( &ctx, 0, sizeof( sha1_context ) );
 346
 347     if( ferror( f ) != 0 )
 348     {
 349         fclose( f );
 350         return( 2 );
 351     }
 352
 353     fclose( f );
 354     return( 0 );
 355 }
 356
 357 /*
 358  * SHA-1 HMAC context setup
 359  */
 360 void sha1_hmac_starts( sha1_context *ctx, unsigned char *key, int keylen )
 361 {
 362     int i;
 363     unsigned char sum[20];
 364
 365     if( keylen > 64 )
 366     {
 367         sha1( key, keylen, sum );
 368         keylen = 20;
 369         key = sum;
 370     }
 371
 372     memset( ctx->ipad, 0x36, 64 );
 373     memset( ctx->opad, 0x5C, 64 );
 374
 375     for( i = 0; i < keylen; i++ )
 376     {
 377         ctx->ipad[i] = (unsigned char)( ctx->ipad[i] ^ key[i] );
 378         ctx->opad[i] = (unsigned char)( ctx->opad[i] ^ key[i] );
 379     }
 380
 381     sha1_starts( ctx );
 382     sha1_update( ctx, ctx->ipad, 64 );
 383
 384     memset( sum, 0, sizeof( sum ) );
 385 }
 386
 387 /*
 388  * SHA-1 HMAC process buffer
 389  */
 390 void sha1_hmac_update( sha1_context *ctx, unsigned char *input, int ilen )
 391 {
 392     sha1_update( ctx, input, ilen );
 393 }
 394
 395 /*
 396  * SHA-1 HMAC final digest
 397  */
 398 void sha1_hmac_finish( sha1_context *ctx, unsigned char output[20] )
 399 {
 400     unsigned char tmpbuf[20];
 401
 402     sha1_finish( ctx, tmpbuf );
 403     sha1_starts( ctx );
 404     sha1_update( ctx, ctx->opad, 64 );
 405     sha1_update( ctx, tmpbuf, 20 );
 406     sha1_finish( ctx, output );
 407
 408     memset( tmpbuf, 0, sizeof( tmpbuf ) );
 409 }
 410
 411 /*
 412  * output = HMAC-SHA-1( hmac key, input buffer )
 413  */
 414 void sha1_hmac( unsigned char *key, int keylen,
 415                 unsigned char *input, int ilen,
 416                 unsigned char output[20] )
 417 {
 418     sha1_context ctx;
 419
 420     sha1_hmac_starts( &ctx, key, keylen );
 421     sha1_hmac_update( &ctx, input, ilen );
 422     sha1_hmac_finish( &ctx, output );
 423
 424     memset( &ctx, 0, sizeof( sha1_context ) );
 425 }