crypto/blake2/blake2b.c

   1 /*
   2  * Copyright 2012, Samuel Neves <sneves@dei.uc.pt>.
   3  * Copyright 2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   4  *
   5  * Licensed under the OpenSSL licenses, (the "License");
   6  * you may not use this file except in compliance with the License.
   7  * You may obtain a copy of the License at
   8  * https://www.openssl.org/source/license.html
   9  * or in the file LICENSE in the source distribution.
  10  */
  11
  12 /*
  13  * Derived from the BLAKE2 reference implementation written by Samuel Neves.
  14  * More information about the BLAKE2 hash function and its implementations
  15  * can be found at https://blake2.net.
  16  */
  17
  18 #include <string.h>
  19 #include <openssl/crypto.h>
  20 #include "e_os.h"
  21
  22 #include "blake2_locl.h"
  23 #include "blake2_impl.h"
  24
  25 static const uint64_t blake2b_IV[8] =
  26 {
  27     0x6a09e667f3bcc908U, 0xbb67ae8584caa73bU,
  28     0x3c6ef372fe94f82bU, 0xa54ff53a5f1d36f1U,
  29     0x510e527fade682d1U, 0x9b05688c2b3e6c1fU,
  30     0x1f83d9abfb41bd6bU, 0x5be0cd19137e2179U
  31 };
  32
  33 static const uint8_t blake2b_sigma[12][16] =
  34 {
  35     {  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } ,
  36     { 14, 10,  4,  8,  9, 15, 13,  6,  1, 12,  0,  2, 11,  7,  5,  3 } ,
  37     { 11,  8, 12,  0,  5,  2, 15, 13, 10, 14,  3,  6,  7,  1,  9,  4 } ,
  38     {  7,  9,  3,  1, 13, 12, 11, 14,  2,  6,  5, 10,  4,  0, 15,  8 } ,
  39     {  9,  0,  5,  7,  2,  4, 10, 15, 14,  1, 11, 12,  6,  8,  3, 13 } ,
  40     {  2, 12,  6, 10,  0, 11,  8,  3,  4, 13,  7,  5, 15, 14,  1,  9 } ,
  41     { 12,  5,  1, 15, 14, 13,  4, 10,  0,  7,  6,  3,  9,  2,  8, 11 } ,
  42     { 13, 11,  7, 14, 12,  1,  3,  9,  5,  0, 15,  4,  8,  6,  2, 10 } ,
  43     {  6, 15, 14,  9, 11,  3,  0,  8, 12,  2, 13,  7,  1,  4, 10,  5 } ,
  44     { 10,  2,  8,  4,  7,  6,  1,  5, 15, 11,  9, 14,  3, 12, 13 , 0 } ,
  45     {  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } ,
  46     { 14, 10,  4,  8,  9, 15, 13,  6,  1, 12,  0,  2, 11,  7,  5,  3 }
  47 };
  48
  49 /* Set that it's the last block we'll compress */
  50 static ossl_inline void blake2b_set_lastblock(BLAKE2B_CTX *S)
  51 {
  52     S->f[0] = -1;
  53 }
  54
  55 /* Increment the data hashed counter. */
  56 static ossl_inline void blake2b_increment_counter(BLAKE2B_CTX *S,
  57                                                   const uint64_t inc)
  58 {
  59     S->t[0] += inc;
  60     S->t[1] += (S->t[0] < inc);
  61 }
  62
  63 /* Initialize the hashing state. */
  64 static ossl_inline void blake2b_init0(BLAKE2B_CTX *S)
  65 {
  66     int i;
  67
  68     memset(S, 0, sizeof(BLAKE2B_CTX));
  69     for(i = 0; i < 8; ++i) {
  70         S->h[i] = blake2b_IV[i];
  71     }
  72 }
  73
  74 /* init xors IV with input parameter block */
  75 static void blake2b_init_param(BLAKE2B_CTX *S, const BLAKE2B_PARAM *P)
  76 {
  77     size_t i;
  78     const uint8_t *p = (const uint8_t *)(P);
  79     blake2b_init0(S);
  80
  81     /* The param struct is carefully hand packed, and should be 64 bytes on
  82      * every platform. */
  83     OPENSSL_assert(sizeof(BLAKE2B_PARAM) == 64);
  84     /* IV XOR ParamBlock */
  85     for(i = 0; i < 8; ++i) {
  86         S->h[i] ^= load64(p + sizeof(S->h[i]) * i);
  87     }
  88 }
  89
  90 /* Initialize the hashing context.  Always returns 1. */
  91 int BLAKE2b_Init(BLAKE2B_CTX *c)
  92 {
  93     BLAKE2B_PARAM P[1];
  94     P->digest_length = BLAKE2B_DIGEST_LENGTH;
  95     P->key_length    = 0;
  96     P->fanout        = 1;
  97     P->depth         = 1;
  98     store32(P->leaf_length, 0);
  99     store64(P->node_offset, 0);
 100     P->node_depth    = 0;
 101     P->inner_length  = 0;
 102     memset(P->reserved, 0, sizeof(P->reserved));
 103     memset(P->salt,     0, sizeof(P->salt));
 104     memset(P->personal, 0, sizeof(P->personal));
 105     blake2b_init_param(c, P);
 106     return 1;
 107 }
 108
 109 /* Permute the state while xoring in the block of data. */
 110 static void blake2b_compress(BLAKE2B_CTX *S,
 111                             const uint8_t block[BLAKE2B_BLOCKBYTES])
 112 {
 113     uint64_t m[16];
 114     uint64_t v[16];
 115     int i;
 116
 117     for(i = 0; i < 16; ++i) {
 118         m[i] = load64(block + i * sizeof(m[i]));
 119     }
 120
 121     for(i = 0; i < 8; ++i) {
 122         v[i] = S->h[i];
 123     }
 124
 125     v[8]  = blake2b_IV[0];
 126     v[9]  = blake2b_IV[1];
 127     v[10] = blake2b_IV[2];
 128     v[11] = blake2b_IV[3];
 129     v[12] = S->t[0] ^ blake2b_IV[4];
 130     v[13] = S->t[1] ^ blake2b_IV[5];
 131     v[14] = S->f[0] ^ blake2b_IV[6];
 132     v[15] = S->f[1] ^ blake2b_IV[7];
 133 #define G(r,i,a,b,c,d) \
 134     do { \
 135         a = a + b + m[blake2b_sigma[r][2*i+0]]; \
 136         d = rotr64(d ^ a, 32); \
 137         c = c + d; \
 138         b = rotr64(b ^ c, 24); \
 139         a = a + b + m[blake2b_sigma[r][2*i+1]]; \
 140         d = rotr64(d ^ a, 16); \
 141         c = c + d; \
 142         b = rotr64(b ^ c, 63); \
 143     } while(0)
 144 #define ROUND(r)  \
 145     do { \
 146         G(r,0,v[ 0],v[ 4],v[ 8],v[12]); \
 147         G(r,1,v[ 1],v[ 5],v[ 9],v[13]); \
 148         G(r,2,v[ 2],v[ 6],v[10],v[14]); \
 149         G(r,3,v[ 3],v[ 7],v[11],v[15]); \
 150         G(r,4,v[ 0],v[ 5],v[10],v[15]); \
 151         G(r,5,v[ 1],v[ 6],v[11],v[12]); \
 152         G(r,6,v[ 2],v[ 7],v[ 8],v[13]); \
 153         G(r,7,v[ 3],v[ 4],v[ 9],v[14]); \
 154     } while(0)
 155     ROUND(0);
 156     ROUND(1);
 157     ROUND(2);
 158     ROUND(3);
 159     ROUND(4);
 160     ROUND(5);
 161     ROUND(6);
 162     ROUND(7);
 163     ROUND(8);
 164     ROUND(9);
 165     ROUND(10);
 166     ROUND(11);
 167
 168     for(i = 0; i < 8; ++i) {
 169         S->h[i] = S->h[i] ^ v[i] ^ v[i + 8];
 170     }
 171
 172 #undef G
 173 #undef ROUND
 174 }
 175
 176 /* Absorb the input data into the hash state.  Always returns 1. */
 177 int BLAKE2b_Update(BLAKE2B_CTX *c, const void *data, size_t datalen)
 178 {
 179     const uint8_t *in = data;
 180     size_t fill;
 181
 182     while(datalen > 0) {
 183         fill = sizeof(c->buf) - c->buflen;
 184         /* Must be >, not >=, so that last block can be hashed differently */
 185         if(datalen > fill) {
 186             memcpy(c->buf + c->buflen, in, fill); /* Fill buffer */
 187             blake2b_increment_counter(c, BLAKE2B_BLOCKBYTES);
 188             blake2b_compress(c, c->buf); /* Compress */
 189             c->buflen = 0;
 190             in += fill;
 191             datalen -= fill;
 192         } else { /* datalen <= fill */
 193             memcpy(c->buf + c->buflen, in, datalen);
 194             c->buflen += datalen; /* Be lazy, do not compress */
 195             return 1;
 196         }
 197     }
 198
 199     return 1;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * Calculate the final hash and save it in md.
 204  * Always returns 1.
 205  */
 206 int BLAKE2b_Final(unsigned char *md, BLAKE2B_CTX *c)
 207 {
 208     int i;
 209
 210     blake2b_increment_counter(c, c->buflen);
 211     blake2b_set_lastblock(c);
 212     /* Padding */
 213     memset(c->buf + c->buflen, 0, sizeof(c->buf) - c->buflen);
 214     blake2b_compress(c, c->buf);
 215
 216     /* Output full hash to message digest */
 217     for(i = 0; i < 8; ++i) {
 218         store64(md + sizeof(c->h[i]) * i, c->h[i]);
 219     }
 220
 221     OPENSSL_cleanse(c, sizeof(BLAKE2B_CTX));
 222     return 1;
 223 }