git.sur5r.net Git - freertos/blob - FreeRTOS-Plus/Source/WolfSSL/ctaocrypt/src/blake2b.c

   1 /*
   2    BLAKE2 reference source code package - reference C implementations
   3
   4    Written in 2012 by Samuel Neves <sneves@dei.uc.pt>
   5
   6    To the extent possible under law, the author(s) have dedicated all copyright
   7    and related and neighboring rights to this software to the public domain
   8    worldwide. This software is distributed without any warranty.
   9
  10    You should have received a copy of the CC0 Public Domain Dedication along with
  11    this software. If not, see <http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/>.
  12 */
  13 /* blake2b.c
  14  *
  15  * Copyright (C) 2006-2014 wolfSSL Inc.
  16  *
  17  * This file is part of CyaSSL.
  18  *
  19  * CyaSSL is free software; you can redistribute it and/or modify
  20  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  21  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  22  * (at your option) any later version.
  23  *
  24  * CyaSSL is distributed in the hope that it will be useful,
  25  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  26  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  27  * GNU General Public License for more details.
  28  *
  29  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  30  * along with this program; if not, write to the Free Software
  31  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA
  32  */
  33
  34
  35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  36     #include <config.h>
  37 #endif
  38
  39 #include <cyassl/ctaocrypt/settings.h>
  40
  41 #ifdef HAVE_BLAKE2
  42
  43 #include <cyassl/ctaocrypt/blake2.h>
  44 #include <cyassl/ctaocrypt/blake2-impl.h>
  45
  46
  47 static const word64 blake2b_IV[8] =
  48 {
  49   0x6a09e667f3bcc908ULL, 0xbb67ae8584caa73bULL,
  50   0x3c6ef372fe94f82bULL, 0xa54ff53a5f1d36f1ULL,
  51   0x510e527fade682d1ULL, 0x9b05688c2b3e6c1fULL,
  52   0x1f83d9abfb41bd6bULL, 0x5be0cd19137e2179ULL
  53 };
  54
  55 static const byte blake2b_sigma[12][16] =
  56 {
  57   {  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } ,
  58   { 14, 10,  4,  8,  9, 15, 13,  6,  1, 12,  0,  2, 11,  7,  5,  3 } ,
  59   { 11,  8, 12,  0,  5,  2, 15, 13, 10, 14,  3,  6,  7,  1,  9,  4 } ,
  60   {  7,  9,  3,  1, 13, 12, 11, 14,  2,  6,  5, 10,  4,  0, 15,  8 } ,
  61   {  9,  0,  5,  7,  2,  4, 10, 15, 14,  1, 11, 12,  6,  8,  3, 13 } ,
  62   {  2, 12,  6, 10,  0, 11,  8,  3,  4, 13,  7,  5, 15, 14,  1,  9 } ,
  63   { 12,  5,  1, 15, 14, 13,  4, 10,  0,  7,  6,  3,  9,  2,  8, 11 } ,
  64   { 13, 11,  7, 14, 12,  1,  3,  9,  5,  0, 15,  4,  8,  6,  2, 10 } ,
  65   {  6, 15, 14,  9, 11,  3,  0,  8, 12,  2, 13,  7,  1,  4, 10,  5 } ,
  66   { 10,  2,  8,  4,  7,  6,  1,  5, 15, 11,  9, 14,  3, 12, 13 , 0 } ,
  67   {  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 } ,
  68   { 14, 10,  4,  8,  9, 15, 13,  6,  1, 12,  0,  2, 11,  7,  5,  3 }
  69 };
  70
  71
  72 static INLINE int blake2b_set_lastnode( blake2b_state *S )
  73 {
  74   S->f[1] = ~0ULL;
  75   return 0;
  76 }
  77
  78 /* Some helper functions, not necessarily useful */
  79 static INLINE int blake2b_set_lastblock( blake2b_state *S )
  80 {
  81   if( S->last_node ) blake2b_set_lastnode( S );
  82
  83   S->f[0] = ~0ULL;
  84   return 0;
  85 }
  86
  87 static INLINE int blake2b_increment_counter( blake2b_state *S, const word64
  88                                              inc )
  89 {
  90   S->t[0] += inc;
  91   S->t[1] += ( S->t[0] < inc );
  92   return 0;
  93 }
  94
  95 static INLINE int blake2b_init0( blake2b_state *S )
  96 {
  97   int i;
  98   XMEMSET( S, 0, sizeof( blake2b_state ) );
  99
 100   for( i = 0; i < 8; ++i ) S->h[i] = blake2b_IV[i];
 101
 102   return 0;
 103 }
 104
 105 /* init xors IV with input parameter block */
 106 int blake2b_init_param( blake2b_state *S, const blake2b_param *P )
 107 {
 108   word32 i;
 109   blake2b_init0( S );
 110   byte *p = ( byte * )( P );
 111
 112   /* IV XOR ParamBlock */
 113   for( i = 0; i < 8; ++i )
 114     S->h[i] ^= load64( p + sizeof( S->h[i] ) * i );
 115
 116   return 0;
 117 }
 118
 119
 120
 121 int blake2b_init( blake2b_state *S, const byte outlen )
 122 {
 123   blake2b_param P[1];
 124
 125   if ( ( !outlen ) || ( outlen > BLAKE2B_OUTBYTES ) ) return -1;
 126
 127   P->digest_length = outlen;
 128   P->key_length    = 0;
 129   P->fanout        = 1;
 130   P->depth         = 1;
 131   store32( &P->leaf_length, 0 );
 132   store64( &P->node_offset, 0 );
 133   P->node_depth    = 0;
 134   P->inner_length  = 0;
 135   XMEMSET( P->reserved, 0, sizeof( P->reserved ) );
 136   XMEMSET( P->salt,     0, sizeof( P->salt ) );
 137   XMEMSET( P->personal, 0, sizeof( P->personal ) );
 138   return blake2b_init_param( S, P );
 139 }
 140
 141
 142 int blake2b_init_key( blake2b_state *S, const byte outlen, const void *key,
 143                       const byte keylen )
 144 {
 145   blake2b_param P[1];
 146
 147   if ( ( !outlen ) || ( outlen > BLAKE2B_OUTBYTES ) ) return -1;
 148
 149   if ( !key || !keylen || keylen > BLAKE2B_KEYBYTES ) return -1;
 150
 151   P->digest_length = outlen;
 152   P->key_length    = keylen;
 153   P->fanout        = 1;
 154   P->depth         = 1;
 155   store32( &P->leaf_length, 0 );
 156   store64( &P->node_offset, 0 );
 157   P->node_depth    = 0;
 158   P->inner_length  = 0;
 159   XMEMSET( P->reserved, 0, sizeof( P->reserved ) );
 160   XMEMSET( P->salt,     0, sizeof( P->salt ) );
 161   XMEMSET( P->personal, 0, sizeof( P->personal ) );
 162
 163   if( blake2b_init_param( S, P ) < 0 ) return -1;
 164
 165   {
 166 #ifdef CYASSL_SMALL_STACK
 167     byte* block;
 168
 169     block = (byte*)XMALLOC(BLAKE2B_BLOCKBYTES, NULL, DYNAMIC_TYPE_TMP_BUFFER);
 170
 171     if ( block == NULL ) return -1;
 172 #else
 173     byte block[BLAKE2B_BLOCKBYTES];
 174 #endif
 175
 176     XMEMSET( block, 0, BLAKE2B_BLOCKBYTES );
 177     XMEMCPY( block, key, keylen );
 178     blake2b_update( S, block, BLAKE2B_BLOCKBYTES );
 179     secure_zero_memory( block, BLAKE2B_BLOCKBYTES ); /* Burn the key from */
 180                                                      /* memory */
 181
 182 #ifdef CYASSL_SMALL_STACK
 183     XFREE(block, NULL, DYNAMIC_TYPE_TMP_BUFFER);
 184 #endif
 185   }
 186   return 0;
 187 }
 188
 189 static int blake2b_compress( blake2b_state *S,
 190                              const byte block[BLAKE2B_BLOCKBYTES] )
 191 {
 192   int i;
 193
 194 #ifdef CYASSL_SMALL_STACK
 195   word64* m;
 196   word64* v;
 197
 198   m = (word64*)XMALLOC(sizeof(word64) * 16, NULL, DYNAMIC_TYPE_TMP_BUFFER);
 199
 200   if ( m == NULL ) return -1;
 201
 202   v = (word64*)XMALLOC(sizeof(word64) * 16, NULL, DYNAMIC_TYPE_TMP_BUFFER);
 203
 204   if ( v == NULL )
 205   {
 206     XFREE(m, NULL, DYNAMIC_TYPE_TMP_BUFFER);
 207     return -1;
 208   }
 209 #else
 210   word64 m[16];
 211   word64 v[16];
 212 #endif
 213
 214   for( i = 0; i < 16; ++i )
 215     m[i] = load64( block + i * sizeof( m[i] ) );
 216
 217   for( i = 0; i < 8; ++i )
 218     v[i] = S->h[i];
 219
 220   v[ 8] = blake2b_IV[0];
 221   v[ 9] = blake2b_IV[1];
 222   v[10] = blake2b_IV[2];
 223   v[11] = blake2b_IV[3];
 224   v[12] = S->t[0] ^ blake2b_IV[4];
 225   v[13] = S->t[1] ^ blake2b_IV[5];
 226   v[14] = S->f[0] ^ blake2b_IV[6];
 227   v[15] = S->f[1] ^ blake2b_IV[7];
 228 #define G(r,i,a,b,c,d) \
 229   do { \
 230     a = a + b + m[blake2b_sigma[r][2*i+0]]; \
 231     d = rotr64(d ^ a, 32); \
 232     c = c + d; \
 233     b = rotr64(b ^ c, 24); \
 234     a = a + b + m[blake2b_sigma[r][2*i+1]]; \
 235     d = rotr64(d ^ a, 16); \
 236     c = c + d; \
 237     b = rotr64(b ^ c, 63); \
 238   } while(0)
 239 #define ROUND(r)  \
 240   do { \
 241     G(r,0,v[ 0],v[ 4],v[ 8],v[12]); \
 242     G(r,1,v[ 1],v[ 5],v[ 9],v[13]); \
 243     G(r,2,v[ 2],v[ 6],v[10],v[14]); \
 244     G(r,3,v[ 3],v[ 7],v[11],v[15]); \
 245     G(r,4,v[ 0],v[ 5],v[10],v[15]); \
 246     G(r,5,v[ 1],v[ 6],v[11],v[12]); \
 247     G(r,6,v[ 2],v[ 7],v[ 8],v[13]); \
 248     G(r,7,v[ 3],v[ 4],v[ 9],v[14]); \
 249   } while(0)
 250   ROUND( 0 );
 251   ROUND( 1 );
 252   ROUND( 2 );
 253   ROUND( 3 );
 254   ROUND( 4 );
 255   ROUND( 5 );
 256   ROUND( 6 );
 257   ROUND( 7 );
 258   ROUND( 8 );
 259   ROUND( 9 );
 260   ROUND( 10 );
 261   ROUND( 11 );
 262
 263   for( i = 0; i < 8; ++i )
 264     S->h[i] = S->h[i] ^ v[i] ^ v[i + 8];
 265
 266 #undef G
 267 #undef ROUND
 268
 269 #ifdef CYASSL_SMALL_STACK
 270   XFREE(m, NULL, DYNAMIC_TYPE_TMP_BUFFER);
 271   XFREE(v, NULL, DYNAMIC_TYPE_TMP_BUFFER);
 272 #endif
 273
 274   return 0;
 275 }
 276
 277 /* inlen now in bytes */
 278 int blake2b_update( blake2b_state *S, const byte *in, word64 inlen )
 279 {
 280   while( inlen > 0 )
 281   {
 282     word64 left = S->buflen;
 283     word64 fill = 2 * BLAKE2B_BLOCKBYTES - left;
 284
 285     if( inlen > fill )
 286     {
 287       XMEMCPY( S->buf + left, in, (word)fill ); /* Fill buffer */
 288       S->buflen += fill;
 289       blake2b_increment_counter( S, BLAKE2B_BLOCKBYTES );
 290
 291       if ( blake2b_compress( S, S->buf ) < 0 ) return -1; /* Compress */
 292
 293       XMEMCPY( S->buf, S->buf + BLAKE2B_BLOCKBYTES, BLAKE2B_BLOCKBYTES );
 294               /* Shift buffer left */
 295       S->buflen -= BLAKE2B_BLOCKBYTES;
 296       in += fill;
 297       inlen -= fill;
 298     }
 299     else /* inlen <= fill */
 300     {
 301       XMEMCPY( S->buf + left, in, (word)inlen );
 302       S->buflen += inlen; /* Be lazy, do not compress */
 303       in += inlen;
 304       inlen -= inlen;
 305     }
 306   }
 307
 308   return 0;
 309 }
 310
 311 /* Is this correct? */
 312 int blake2b_final( blake2b_state *S, byte *out, byte outlen )
 313 {
 314   byte buffer[BLAKE2B_OUTBYTES];
 315   int     i;
 316
 317   if( S->buflen > BLAKE2B_BLOCKBYTES )
 318   {
 319     blake2b_increment_counter( S, BLAKE2B_BLOCKBYTES );
 320
 321     if ( blake2b_compress( S, S->buf ) < 0 ) return -1;
 322
 323     S->buflen -= BLAKE2B_BLOCKBYTES;
 324     XMEMCPY( S->buf, S->buf + BLAKE2B_BLOCKBYTES, (word)S->buflen );
 325   }
 326
 327   blake2b_increment_counter( S, S->buflen );
 328   blake2b_set_lastblock( S );
 329   XMEMSET( S->buf + S->buflen, 0, (word)(2 * BLAKE2B_BLOCKBYTES - S->buflen) );
 330          /* Padding */
 331   if ( blake2b_compress( S, S->buf ) < 0 ) return -1;
 332
 333   for( i = 0; i < 8; ++i ) /* Output full hash to temp buffer */
 334     store64( buffer + sizeof( S->h[i] ) * i, S->h[i] );
 335
 336   XMEMCPY( out, buffer, outlen );
 337   return 0;
 338 }
 339
 340 /* inlen, at least, should be word64. Others can be size_t. */
 341 int blake2b( byte *out, const void *in, const void *key, const byte outlen,
 342              const word64 inlen, byte keylen )
 343 {
 344   blake2b_state S[1];
 345
 346   /* Verify parameters */
 347   if ( NULL == in ) return -1;
 348
 349   if ( NULL == out ) return -1;
 350
 351   if( NULL == key ) keylen = 0;
 352
 353   if( keylen > 0 )
 354   {
 355     if( blake2b_init_key( S, outlen, key, keylen ) < 0 ) return -1;
 356   }
 357   else
 358   {
 359     if( blake2b_init( S, outlen ) < 0 ) return -1;
 360   }
 361
 362   if ( blake2b_update( S, ( byte * )in, inlen ) < 0) return -1;
 363
 364   return blake2b_final( S, out, outlen );
 365 }
 366
 367 #if defined(BLAKE2B_SELFTEST)
 368 #include <string.h>
 369 #include "blake2-kat.h"
 370 int main( int argc, char **argv )
 371 {
 372   byte key[BLAKE2B_KEYBYTES];
 373   byte buf[KAT_LENGTH];
 374
 375   for( word32 i = 0; i < BLAKE2B_KEYBYTES; ++i )
 376     key[i] = ( byte )i;
 377
 378   for( word32 i = 0; i < KAT_LENGTH; ++i )
 379     buf[i] = ( byte )i;
 380
 381   for( word32 i = 0; i < KAT_LENGTH; ++i )
 382   {
 383     byte hash[BLAKE2B_OUTBYTES];
 384     if ( blake2b( hash, buf, key, BLAKE2B_OUTBYTES, i, BLAKE2B_KEYBYTES ) < 0 )
 385     {
 386       puts( "error" );
 387       return -1;
 388     }
 389
 390     if( 0 != memcmp( hash, blake2b_keyed_kat[i], BLAKE2B_OUTBYTES ) )
 391     {
 392       puts( "error" );
 393       return -1;
 394     }
 395   }
 396
 397   puts( "ok" );
 398   return 0;
 399 }
 400 #endif
 401
 402
 403 /* CTaoCrypt API */
 404
 405 /* Init Blake2b digest, track size incase final doesn't want to "remember" */
 406 int InitBlake2b(Blake2b* b2b, word32 digestSz)
 407 {
 408     b2b->digestSz = digestSz;
 409
 410     return blake2b_init(b2b->S, (byte)digestSz);
 411 }
 412
 413
 414 /* Blake2b Update */
 415 int Blake2bUpdate(Blake2b* b2b, const byte* data, word32 sz)
 416 {
 417     return blake2b_update(b2b->S, data, sz);
 418 }
 419
 420
 421 /* Blake2b Final, if pass in zero size we use init digestSz */
 422 int Blake2bFinal(Blake2b* b2b, byte* final, word32 requestSz)
 423 {
 424     word32 sz = requestSz ? requestSz : b2b->digestSz;
 425
 426     return blake2b_final(b2b->S, final, (byte)sz);
 427 }
 428
 429
 430 /* end CTaoCrypt API */
 431
 432 #endif  /* HAVE_BLAKE2 */
 433