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 }