gosthash2012.c

   1 /*
   2  * GOST R 34.11-2012 core functions.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2013 Cryptocom LTD.
   5  * This file is distributed under the same license as OpenSSL.
   6  *
   7  * Author: Alexey Degtyarev <alexey@renatasystems.org>
   8  *
   9  */
  10
  11 #include "gosthash2012.h"
  12
  13 #if defined(_WIN32) || defined(_WINDOWS)
  14 # define INLINE __inline
  15 #else
  16 # define INLINE inline
  17 #endif
  18
  19 #define BSWAP64(x) \
  20     (((x & 0xFF00000000000000ULL) >> 56) | \
  21      ((x & 0x00FF000000000000ULL) >> 40) | \
  22      ((x & 0x0000FF0000000000ULL) >> 24) | \
  23      ((x & 0x000000FF00000000ULL) >>  8) | \
  24      ((x & 0x00000000FF000000ULL) <<  8) | \
  25      ((x & 0x0000000000FF0000ULL) << 24) | \
  26      ((x & 0x000000000000FF00ULL) << 40) | \
  27      ((x & 0x00000000000000FFULL) << 56))
  28
  29 /*
  30  * Initialize gost2012 hash context structure
  31  */
  32 void init_gost2012_hash_ctx(gost2012_hash_ctx * CTX,
  33                             const unsigned int digest_size)
  34 {
  35     memset(CTX, 0, sizeof(gost2012_hash_ctx));
  36
  37     CTX->digest_size = digest_size;
  38     /*
  39      * IV for 512-bit hash should be 0^512
  40      * IV for 256-bit hash should be (00000001)^64
  41      *
  42      * It's already zeroed when CTX is cleared above, so we only
  43      * need to set it to 0x01-s for 256-bit hash.
  44      */
  45     if (digest_size == 256)
  46         memset(&CTX->h, 0x01, sizeof(uint512_u));
  47 }
  48
  49 static INLINE void pad(gost2012_hash_ctx * CTX)
  50 {
  51     memset(&(CTX->buffer[CTX->bufsize]), 0, sizeof(CTX->buffer) - CTX->bufsize);
  52     CTX->buffer[CTX->bufsize] = 1;
  53
  54 }
  55
  56 static INLINE void add512(const union uint512_u *x,
  57                           const union uint512_u *y, union uint512_u *r)
  58 {
  59 #ifndef __GOST3411_BIG_ENDIAN__
  60     unsigned int CF, OF;
  61     unsigned long long tmp;
  62     unsigned int i;
  63
  64     CF = 0;
  65     for (i = 0; i < 8; i++)
  66     {
  67         /* Detecting integer overflow condition for three numbers
  68          * in a portable way is tricky a little. */
  69
  70         /* Step 1: numbers cause overflow */
  71         tmp = x->QWORD[i] + y->QWORD[i];
  72
  73         /* Compare with any of two summands, no need to check both */
  74         if (tmp < x->QWORD[i])
  75             OF = 1;
  76         else
  77             OF = 0;
  78
  79         /* Step 2: carry bit causes overflow */
  80         tmp += CF;
  81
  82         if (CF > 0 && tmp == 0)
  83             OF = 1;
  84
  85         CF = OF;
  86
  87         r->QWORD[i] = tmp;
  88     }
  89 #else
  90     const unsigned char *xp, *yp;
  91     unsigned char *rp;
  92     unsigned int i;
  93     int buf;
  94
  95     xp = (const unsigned char *)&x[0];
  96     yp = (const unsigned char *)&y[0];
  97     rp = (unsigned char *)&r[0];
  98
  99     buf = 0;
 100     for (i = 0; i < 64; i++) {
 101         buf = xp[i] + yp[i] + (buf >> 8);
 102         rp[i] = (unsigned char)buf & 0xFF;
 103     }
 104 #endif
 105 }
 106
 107 static void g(union uint512_u *h, const union uint512_u *N,
 108               const unsigned char *m)
 109 {
 110 #ifdef __GOST3411_HAS_SSE2__
 111     __m128i xmm0, xmm2, xmm4, xmm6; /* XMMR0-quadruple */
 112     __m128i xmm1, xmm3, xmm5, xmm7; /* XMMR1-quadruple */
 113     unsigned int i;
 114
 115     LOAD(N, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 116     XLPS128M(h, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 117
 118     LOAD(m, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 119     XLPS128R(xmm0, xmm2, xmm4, xmm6, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 120
 121     for (i = 0; i < 11; i++)
 122         ROUND128(i, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 123
 124     XLPS128M((&C[11]), xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 125     X128R(xmm0, xmm2, xmm4, xmm6, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 126
 127     X128M(h, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 128     X128M(m, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 129
 130     UNLOAD(h, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 131
 132     /* Restore the Floating-point status on the CPU */
 133     _mm_empty();
 134 #else
 135     union uint512_u Ki, data;
 136     unsigned int i;
 137
 138     XLPS(h, N, (&data));
 139
 140     /* Starting E() */
 141     Ki = data;
 142     XLPS((&Ki), ((const union uint512_u *)&m[0]), (&data));
 143
 144     for (i = 0; i < 11; i++)
 145         ROUND(i, (&Ki), (&data));
 146
 147     XLPS((&Ki), (&C[11]), (&Ki));
 148     X((&Ki), (&data), (&data));
 149     /* E() done */
 150
 151     X((&data), h, (&data));
 152     X((&data), ((const union uint512_u *)&m[0]), h);
 153 #endif
 154 }
 155
 156 static INLINE void stage2(gost2012_hash_ctx * CTX, const unsigned char *data)
 157 {
 158     union uint512_u m;
 159
 160     memcpy(&m, data, sizeof(m));
 161     g(&(CTX->h), &(CTX->N), (const unsigned char *)&m);
 162
 163     add512(&(CTX->N), &buffer512, &(CTX->N));
 164     add512(&(CTX->Sigma), &m, &(CTX->Sigma));
 165 }
 166
 167 static INLINE void stage3(gost2012_hash_ctx * CTX)
 168 {
 169     ALIGN(16) union uint512_u buf;
 170
 171     memset(&buf, 0x00, sizeof buf);
 172     memcpy(&buf, &(CTX->buffer), CTX->bufsize);
 173     memcpy(&(CTX->buffer), &buf, sizeof(uint512_u));
 174
 175     memset(&buf, 0x00, sizeof buf);
 176 #ifndef __GOST3411_BIG_ENDIAN__
 177     buf.QWORD[0] = CTX->bufsize << 3;
 178 #else
 179     buf.QWORD[0] = BSWAP64(CTX->bufsize << 3);
 180 #endif
 181
 182     pad(CTX);
 183
 184     g(&(CTX->h), &(CTX->N), (const unsigned char *)&(CTX->buffer));
 185
 186     add512(&(CTX->N), &buf, &(CTX->N));
 187     add512(&(CTX->Sigma), (const union uint512_u *)&CTX->buffer[0],
 188            &(CTX->Sigma));
 189
 190     g(&(CTX->h), &buffer0, (const unsigned char *)&(CTX->N));
 191
 192     g(&(CTX->h), &buffer0, (const unsigned char *)&(CTX->Sigma));
 193 }
 194
 195 /*
 196  * Hash block of arbitrary length
 197  *
 198  */
 199 void gost2012_hash_block(gost2012_hash_ctx * CTX,
 200                          const unsigned char *data, size_t len)
 201 {
 202     size_t chunksize;
 203
 204     while (len > 63 && CTX->bufsize == 0) {
 205         stage2(CTX, data);
 206
 207         data += 64;
 208         len -= 64;
 209     }
 210
 211     while (len) {
 212         chunksize = 64 - CTX->bufsize;
 213         if (chunksize > len)
 214             chunksize = len;
 215
 216         memcpy(&CTX->buffer[CTX->bufsize], data, chunksize);
 217
 218         CTX->bufsize += chunksize;
 219         len -= chunksize;
 220         data += chunksize;
 221
 222         if (CTX->bufsize == 64) {
 223             stage2(CTX, CTX->buffer);
 224
 225             CTX->bufsize = 0;
 226         }
 227     }
 228 }
 229
 230 /*
 231  * Compute hash value from current state of ctx
 232  * state of hash ctx becomes invalid and cannot be used for further
 233  * hashing.
 234  */
 235 void gost2012_finish_hash(gost2012_hash_ctx * CTX, unsigned char *digest)
 236 {
 237     stage3(CTX);
 238
 239     CTX->bufsize = 0;
 240
 241     if (CTX->digest_size == 256)
 242         memcpy(digest, &(CTX->h.QWORD[4]), 32);
 243     else
 244         memcpy(digest, &(CTX->h.QWORD[0]), 64);
 245 }