23ad58359c5609b00e4f9a3549a69e92777e09a7
[openssl.git] / crypto / blake2 / blake2b.c
1 /*
2  * BLAKE2 reference source code package - reference C implementations
3  *
4  * Copyright 2012, Samuel Neves <sneves@dei.uc.pt>.
5  * You may use this under the terms of the CC0, the OpenSSL Licence, or the
6  * Apache Public License 2.0, at your option.  The terms of these licenses can
7  * be found at:
8  *
9  * - OpenSSL license   : https://www.openssl.org/source/license.html
10  * - Apache 2.0        : http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
11  * - CC0 1.0 Universal : http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0
12  *
13  * More information about the BLAKE2 hash function can be found at
14  * https://blake2.net.
15  */
16
17 /* crypto/blake2/blake2b.c */
18
19 #include <stdint.h>
20 #include <string.h>
21 #include <stdio.h>
22 #include <openssl/crypto.h>
23
24 #include "internal/blake2_locl.h"
25 #include "blake2_impl.h"
26
27 static const uint64_t blake2b_IV[8] =
28 {
29     0x6a09e667f3bcc908ULL, 0xbb67ae8584caa73bULL,
30     0x3c6ef372fe94f82bULL, 0xa54ff53a5f1d36f1ULL,
31     0x510e527fade682d1ULL, 0x9b05688c2b3e6c1fULL,
32     0x1f83d9abfb41bd6bULL, 0x5be0cd19137e2179ULL
33 };
34
35 static const uint8_t blake2b_sigma[12][16] =
36 {
37     {  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } ,
38     { 14, 10,  4,  8,  9, 15, 13,  6,  1, 12,  0,  2, 11,  7,  5,  3 } ,
39     { 11,  8, 12,  0,  5,  2, 15, 13, 10, 14,  3,  6,  7,  1,  9,  4 } ,
40     {  7,  9,  3,  1, 13, 12, 11, 14,  2,  6,  5, 10,  4,  0, 15,  8 } ,
41     {  9,  0,  5,  7,  2,  4, 10, 15, 14,  1, 11, 12,  6,  8,  3, 13 } ,
42     {  2, 12,  6, 10,  0, 11,  8,  3,  4, 13,  7,  5, 15, 14,  1,  9 } ,
43     { 12,  5,  1, 15, 14, 13,  4, 10,  0,  7,  6,  3,  9,  2,  8, 11 } ,
44     { 13, 11,  7, 14, 12,  1,  3,  9,  5,  0, 15,  4,  8,  6,  2, 10 } ,
45     {  6, 15, 14,  9, 11,  3,  0,  8, 12,  2, 13,  7,  1,  4, 10,  5 } ,
46     { 10,  2,  8,  4,  7,  6,  1,  5, 15, 11,  9, 14,  3, 12, 13 , 0 } ,
47     {  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } ,
48     { 14, 10,  4,  8,  9, 15, 13,  6,  1, 12,  0,  2, 11,  7,  5,  3 }
49 };
50
51 /* Some helper functions, not necessarily useful */
52 static inline void blake2b_set_lastblock(BLAKE2B_CTX *S)
53 {
54     S->f[0] = -1;
55 }
56
57 /* Increment the data hashed couter. */
58 static inline void blake2b_increment_counter(BLAKE2B_CTX *S,
59                                              const uint64_t inc)
60 {
61     S->t[0] += inc;
62     S->t[1] += (S->t[0] < inc);
63 }
64
65 /* Initialize the hashing state. */
66 static inline void blake2b_init0(BLAKE2B_CTX *S)
67 {
68     int i;
69     memset(S, 0, sizeof(BLAKE2B_CTX));
70
71     for(i = 0; i < 8; ++i) {
72         S->h[i] = blake2b_IV[i];
73     }
74 }
75
76 /* init xors IV with input parameter block */
77 static void blake2b_init_param(BLAKE2B_CTX *S, const BLAKE2B_PARAM *P)
78 {
79     size_t i;
80     const uint8_t *p = (const uint8_t *)(P);
81     blake2b_init0(S);
82
83     /* The param struct is carefully hand packed, and should be 64 bytes on
84      * every platform. */
85     OPENSSL_assert(sizeof(BLAKE2B_PARAM) == 64);
86     /* IV XOR ParamBlock */
87     for(i = 0; i < 8; ++i) {
88         S->h[i] ^= load64(p + sizeof(S->h[i]) * i);
89     }
90 }
91
92 /* Initialize the hashing context.  Always returns 1. */
93 int BLAKE2b_Init(BLAKE2B_CTX *c)
94 {
95     BLAKE2B_PARAM P[1];
96     P->digest_length = BLAKE2B_DIGEST_LENGTH;
97     P->key_length    = 0;
98     P->fanout        = 1;
99     P->depth         = 1;
100     store32(&P->leaf_length, 0);
101     store64(&P->node_offset, 0);
102     P->node_depth    = 0;
103     P->inner_length  = 0;
104     memset(P->reserved, 0, sizeof(P->reserved));
105     memset(P->salt,     0, sizeof(P->salt));
106     memset(P->personal, 0, sizeof(P->personal));
107     blake2b_init_param(c, P);
108     return 1;
109 }
110
111 /* Permute the state while xoring in the block of data. */
112 static void blake2b_compress(BLAKE2B_CTX *S,
113                             const uint8_t block[BLAKE2B_BLOCKBYTES])
114 {
115     uint64_t m[16];
116     uint64_t v[16];
117     int i;
118
119     for(i = 0; i < 16; ++i) {
120         m[i] = load64(block + i * sizeof(m[i]));
121     }
122
123     for(i = 0; i < 8; ++i) {
124         v[i] = S->h[i];
125     }
126
127     v[8]  = blake2b_IV[0];
128     v[9]  = blake2b_IV[1];
129     v[10] = blake2b_IV[2];
130     v[11] = blake2b_IV[3];
131     v[12] = S->t[0] ^ blake2b_IV[4];
132     v[13] = S->t[1] ^ blake2b_IV[5];
133     v[14] = S->f[0] ^ blake2b_IV[6];
134     v[15] = S->f[1] ^ blake2b_IV[7];
135 #define G(r,i,a,b,c,d) \
136     do { \
137         a = a + b + m[blake2b_sigma[r][2*i+0]]; \
138         d = rotr64(d ^ a, 32); \
139         c = c + d; \
140         b = rotr64(b ^ c, 24); \
141         a = a + b + m[blake2b_sigma[r][2*i+1]]; \
142         d = rotr64(d ^ a, 16); \
143         c = c + d; \
144         b = rotr64(b ^ c, 63); \
145     } while(0)
146 #define ROUND(r)  \
147     do { \
148         G(r,0,v[ 0],v[ 4],v[ 8],v[12]); \
149         G(r,1,v[ 1],v[ 5],v[ 9],v[13]); \
150         G(r,2,v[ 2],v[ 6],v[10],v[14]); \
151         G(r,3,v[ 3],v[ 7],v[11],v[15]); \
152         G(r,4,v[ 0],v[ 5],v[10],v[15]); \
153         G(r,5,v[ 1],v[ 6],v[11],v[12]); \
154         G(r,6,v[ 2],v[ 7],v[ 8],v[13]); \
155         G(r,7,v[ 3],v[ 4],v[ 9],v[14]); \
156     } while(0)
157     ROUND(0);
158     ROUND(1);
159     ROUND(2);
160     ROUND(3);
161     ROUND(4);
162     ROUND(5);
163     ROUND(6);
164     ROUND(7);
165     ROUND(8);
166     ROUND(9);
167     ROUND(10);
168     ROUND(11);
169
170     for(i = 0; i < 8; ++i) {
171         S->h[i] = S->h[i] ^ v[i] ^ v[i + 8];
172     }
173
174 #undef G
175 #undef ROUND
176 }
177
178 /* Absorb the input data into the hash state.  Always returns 1. */
179 int BLAKE2b_Update(BLAKE2B_CTX *c, const void *data, size_t datalen)
180 {
181     const uint8_t *in = data;
182     size_t fill;
183
184     while(datalen > 0) {
185         fill = sizeof(c->buf) - c->buflen;
186         /* Must be >, not >=, so that last block can be hashed differently */
187         if(datalen > fill) {
188             memcpy(c->buf + c->buflen, in, fill); /* Fill buffer */
189             blake2b_increment_counter(c, BLAKE2B_BLOCKBYTES);
190             blake2b_compress(c, c->buf); /* Compress */
191             c->buflen = 0;
192             in += fill;
193             datalen -= fill;
194         } else { /* datalen <= fill */
195             memcpy(c->buf + c->buflen, in, datalen);
196             c->buflen += datalen; /* Be lazy, do not compress */
197             return 1;
198         }
199     }
200
201     return 1;
202 }
203
204 /*
205  * Finalize the hash state in a way that avoids length extension attacks.
206  * Always returns 1.
207  */
208 int BLAKE2b_Final(unsigned char *md, BLAKE2B_CTX *c)
209 {
210     int i;
211
212     blake2b_increment_counter(c, c->buflen);
213     blake2b_set_lastblock(c);
214     /* Padding */
215     memset(c->buf + c->buflen, 0, sizeof(c->buf) - c->buflen);
216     blake2b_compress(c, c->buf);
217
218     /* Output full hash to message digest */
219     for(i = 0; i < 8; ++i) {
220         store64(md + sizeof(c->h[i]) * i, c->h[i]);
221     }
222
223     OPENSSL_cleanse(c, sizeof(BLAKE2B_CTX));
224     return 1;
225 }