eee615d9444ad4f215f98d3cc4afb674625549ac
[openssl.git] / crypto / blake2 / blake2s.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 "internal/blake2_locl.h"
23 #include "blake2_impl.h"
24
25 static const uint32_t blake2s_IV[8] =
26 {
27     0x6A09E667U, 0xBB67AE85U, 0x3C6EF372U, 0xA54FF53AU,
28     0x510E527FU, 0x9B05688CU, 0x1F83D9ABU, 0x5BE0CD19U
29 };
30
31 static const uint8_t blake2s_sigma[10][16] =
32 {
33     {  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } ,
34     { 14, 10,  4,  8,  9, 15, 13,  6,  1, 12,  0,  2, 11,  7,  5,  3 } ,
35     { 11,  8, 12,  0,  5,  2, 15, 13, 10, 14,  3,  6,  7,  1,  9,  4 } ,
36     {  7,  9,  3,  1, 13, 12, 11, 14,  2,  6,  5, 10,  4,  0, 15,  8 } ,
37     {  9,  0,  5,  7,  2,  4, 10, 15, 14,  1, 11, 12,  6,  8,  3, 13 } ,
38     {  2, 12,  6, 10,  0, 11,  8,  3,  4, 13,  7,  5, 15, 14,  1,  9 } ,
39     { 12,  5,  1, 15, 14, 13,  4, 10,  0,  7,  6,  3,  9,  2,  8, 11 } ,
40     { 13, 11,  7, 14, 12,  1,  3,  9,  5,  0, 15,  4,  8,  6,  2, 10 } ,
41     {  6, 15, 14,  9, 11,  3,  0,  8, 12,  2, 13,  7,  1,  4, 10,  5 } ,
42     { 10,  2,  8,  4,  7,  6,  1,  5, 15, 11,  9, 14,  3, 12, 13 , 0 } ,
43 };
44
45 /* Set that it's the last block we'll compress */
46 static ossl_inline void blake2s_set_lastblock(BLAKE2S_CTX *S)
47 {
48     S->f[0] = -1;
49 }
50
51 /* Increment the data hashed counter. */
52 static ossl_inline void blake2s_increment_counter(BLAKE2S_CTX *S,
53                                                   const uint32_t inc)
54 {
55     S->t[0] += inc;
56     S->t[1] += (S->t[0] < inc);
57 }
58
59 /* Initialize the hashing state. */
60 static ossl_inline void blake2s_init0(BLAKE2S_CTX *S)
61 {
62     int i;
63
64     memset(S, 0, sizeof(BLAKE2S_CTX));
65     for(i = 0; i < 8; ++i) {
66         S->h[i] = blake2s_IV[i];
67     }
68 }
69
70 /* init2 xors IV with input parameter block */
71 static void blake2s_init_param(BLAKE2S_CTX *S, const BLAKE2S_PARAM *P)
72 {
73     const uint32_t *p = (const uint32_t *)(P);
74     size_t i;
75
76     /* The param struct is carefully hand packed, and should be 32 bytes on
77      * every platform. */
78     OPENSSL_assert(sizeof(BLAKE2S_PARAM) == 32);
79     blake2s_init0(S);
80     /* IV XOR ParamBlock */
81     for(i = 0; i < 8; ++i) {
82         S->h[i] ^= load32(&p[i]);
83     }
84 }
85
86 /* Initialize the hashing context.  Always returns 1. */
87 int BLAKE2s_Init(BLAKE2S_CTX *c)
88 {
89     BLAKE2S_PARAM P[1];
90
91     P->digest_length = BLAKE2S_DIGEST_LENGTH;
92     P->key_length    = 0;
93     P->fanout        = 1;
94     P->depth         = 1;
95     store32(&P->leaf_length, 0);
96     store48(&P->node_offset, 0);
97     P->node_depth    = 0;
98     P->inner_length  = 0;
99     memset(P->salt,     0, sizeof(P->salt));
100     memset(P->personal, 0, sizeof(P->personal));
101     blake2s_init_param(c, P);
102     return 1;
103 }
104
105 /* Permute the state while xoring in the block of data. */
106 static void blake2s_compress(BLAKE2S_CTX *S,
107                             const uint8_t block[BLAKE2S_BLOCKBYTES])
108 {
109     uint32_t m[16];
110     uint32_t v[16];
111     size_t i;
112
113     for(i = 0; i < 16; ++i) {
114         m[i] = load32(block + i * sizeof(m[i]));
115     }
116
117     for(i = 0; i < 8; ++i) {
118         v[i] = S->h[i];
119     }
120
121     v[ 8] = blake2s_IV[0];
122     v[ 9] = blake2s_IV[1];
123     v[10] = blake2s_IV[2];
124     v[11] = blake2s_IV[3];
125     v[12] = S->t[0] ^ blake2s_IV[4];
126     v[13] = S->t[1] ^ blake2s_IV[5];
127     v[14] = S->f[0] ^ blake2s_IV[6];
128     v[15] = S->f[1] ^ blake2s_IV[7];
129 #define G(r,i,a,b,c,d) \
130     do { \
131         a = a + b + m[blake2s_sigma[r][2*i+0]]; \
132         d = rotr32(d ^ a, 16); \
133         c = c + d; \
134         b = rotr32(b ^ c, 12); \
135         a = a + b + m[blake2s_sigma[r][2*i+1]]; \
136         d = rotr32(d ^ a, 8); \
137         c = c + d; \
138         b = rotr32(b ^ c, 7); \
139     } while(0)
140 #define ROUND(r)  \
141     do { \
142         G(r,0,v[ 0],v[ 4],v[ 8],v[12]); \
143         G(r,1,v[ 1],v[ 5],v[ 9],v[13]); \
144         G(r,2,v[ 2],v[ 6],v[10],v[14]); \
145         G(r,3,v[ 3],v[ 7],v[11],v[15]); \
146         G(r,4,v[ 0],v[ 5],v[10],v[15]); \
147         G(r,5,v[ 1],v[ 6],v[11],v[12]); \
148         G(r,6,v[ 2],v[ 7],v[ 8],v[13]); \
149         G(r,7,v[ 3],v[ 4],v[ 9],v[14]); \
150     } while(0)
151     ROUND(0);
152     ROUND(1);
153     ROUND(2);
154     ROUND(3);
155     ROUND(4);
156     ROUND(5);
157     ROUND(6);
158     ROUND(7);
159     ROUND(8);
160     ROUND(9);
161
162     for(i = 0; i < 8; ++i) {
163         S->h[i] = S->h[i] ^ v[i] ^ v[i + 8];
164     }
165
166 #undef G
167 #undef ROUND
168 }
169
170 /* Absorb the input data into the hash state.  Always returns 1. */
171 int BLAKE2s_Update(BLAKE2S_CTX *c, const void *data, size_t datalen)
172 {
173     const uint8_t *in = data;
174     size_t fill;
175
176     while(datalen > 0) {
177         fill = sizeof(c->buf) - c->buflen;
178         /* Must be >, not >=, so that last block can be hashed differently */
179         if(datalen > fill) {
180             memcpy(c->buf + c->buflen, in, fill); /* Fill buffer */
181             blake2s_increment_counter(c, BLAKE2S_BLOCKBYTES);
182             blake2s_compress(c, c->buf); /* Compress */
183             c->buflen = 0;
184             in += fill;
185             datalen -= fill;
186         } else { /* datalen <= fill */
187             memcpy(c->buf + c->buflen, in, datalen);
188             c->buflen += datalen; /* Be lazy, do not compress */
189             return 1;
190         }
191     }
192
193     return 1;
194 }
195
196 /*
197  * Calculate the final hash and save it in md.
198  * Always returns 1.
199  */
200 int BLAKE2s_Final(unsigned char *md, BLAKE2S_CTX *c)
201 {
202     int i;
203
204     blake2s_increment_counter(c, (uint32_t)c->buflen);
205     blake2s_set_lastblock(c);
206     /* Padding */
207     memset(c->buf + c->buflen, 0, sizeof(c->buf) - c->buflen);
208     blake2s_compress(c, c->buf);
209
210     /* Output full hash to temp buffer */
211     for(i = 0; i < 8; ++i) {
212         store32(md + sizeof(c->h[i]) * i, c->h[i]);
213     }
214
215     OPENSSL_cleanse(c, sizeof(BLAKE2S_CTX));
216     return 1;
217 }