Move blake2_loclh to blake2 directory
[openssl.git] / 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 }