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     if (digest_size == 256)
  39         memset(&CTX->h, 0x01, sizeof(uint512_u));
  40     else
  41         memset(&CTX->h, 0x00, sizeof(uint512_u));
  42 }
  43
  44 static INLINE void pad(gost2012_hash_ctx * CTX)
  45 {
  46     unsigned char buf[64];
  47
  48     memset(&buf, 0x00, sizeof buf);
  49     memcpy(&buf, CTX->buffer, CTX->bufsize);
  50
  51     buf[CTX->bufsize] = 0x01;
  52     memcpy(CTX->buffer, &buf, sizeof buf);
  53 }
  54
  55 static INLINE void add512(const union uint512_u *x,
  56                           const union uint512_u *y, union uint512_u *r)
  57 {
  58 #ifndef __GOST3411_BIG_ENDIAN__
  59     unsigned int CF, OF;
  60     unsigned long long tmp;
  61     unsigned int i;
  62
  63     CF = 0;
  64     for (i = 0; i < 8; i++)
  65     {
  66         /* Detecting integer overflow condition for three numbers
  67          * in a portable way is tricky a little. */
  68
  69         /* Step 1: numbers cause overflow */
  70         tmp = x->QWORD[i] + y->QWORD[i];
  71
  72         /* Compare with any of two summands, no need to check both */
  73         if (tmp < x->QWORD[i])
  74             OF = 1;
  75         else
  76             OF = 0;
  77
  78         /* Step 2: carry bit causes overflow */
  79         tmp += CF;
  80
  81         if (CF > 0 && tmp == 0)
  82             OF = 1;
  83
  84         CF = OF;
  85
  86         r->QWORD[i] = tmp;
  87     }
  88 #else
  89     const unsigned char *xp, *yp;
  90     unsigned char *rp;
  91     unsigned int i;
  92     int buf;
  93
  94     xp = (const unsigned char *)&x[0];
  95     yp = (const unsigned char *)&y[0];
  96     rp = (unsigned char *)&r[0];
  97
  98     buf = 0;
  99     for (i = 0; i < 64; i++) {
 100         buf = xp[i] + yp[i] + (buf >> 8);
 101         rp[i] = (unsigned char)buf & 0xFF;
 102     }
 103 #endif
 104 }
 105
 106 static void g(union uint512_u *h, const union uint512_u *N,
 107               const unsigned char *m)
 108 {
 109 #ifdef __GOST3411_HAS_SSE2__
 110     __m128i xmm0, xmm2, xmm4, xmm6; /* XMMR0-quadruple */
 111     __m128i xmm1, xmm3, xmm5, xmm7; /* XMMR1-quadruple */
 112     unsigned int i;
 113
 114     LOAD(N, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 115     XLPS128M(h, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 116
 117     LOAD(m, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 118     XLPS128R(xmm0, xmm2, xmm4, xmm6, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 119
 120     for (i = 0; i < 11; i++)
 121         ROUND128(i, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 122
 123     XLPS128M((&C[11]), xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 124     X128R(xmm0, xmm2, xmm4, xmm6, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 125
 126     X128M(h, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 127     X128M(m, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 128
 129     UNLOAD(h, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 130
 131     /* Restore the Floating-point status on the CPU */
 132     _mm_empty();
 133 #else
 134     union uint512_u Ki, data;
 135     unsigned int i;
 136
 137     XLPS(h, N, (&data));
 138
 139     /* Starting E() */
 140     Ki = data;
 141     XLPS((&Ki), ((const union uint512_u *)&m[0]), (&data));
 142
 143     for (i = 0; i < 11; i++)
 144         ROUND(i, (&Ki), (&data));
 145
 146     XLPS((&Ki), (&C[11]), (&Ki));
 147     X((&Ki), (&data), (&data));
 148     /* E() done */
 149
 150     X((&data), h, (&data));
 151     X((&data), ((const union uint512_u *)&m[0]), h);
 152 #endif
 153 }
 154
 155 static INLINE void stage2(gost2012_hash_ctx * CTX, const unsigned char *data)
 156 {
 157     union uint512_u m;
 158
 159     memcpy(&m, data, sizeof(m));
 160     g(&(CTX->h), &(CTX->N), (const unsigned char *)&m);
 161
 162     add512(&(CTX->N), &buffer512, &(CTX->N));
 163     add512(&(CTX->Sigma), &m, &(CTX->Sigma));
 164 }
 165
 166 static INLINE void stage3(gost2012_hash_ctx * CTX)
 167 {
 168     ALIGN(16) union uint512_u buf;
 169
 170     memset(&buf, 0x00, sizeof buf);
 171     memcpy(&buf, &(CTX->buffer), CTX->bufsize);
 172     memcpy(&(CTX->buffer), &buf, sizeof(uint512_u));
 173
 174     memset(&buf, 0x00, sizeof buf);
 175 #ifndef __GOST3411_BIG_ENDIAN__
 176     buf.QWORD[0] = CTX->bufsize << 3;
 177 #else
 178     buf.QWORD[0] = BSWAP64(CTX->bufsize << 3);
 179 #endif
 180
 181     pad(CTX);
 182
 183     g(&(CTX->h), &(CTX->N), (const unsigned char *)&(CTX->buffer));
 184
 185     add512(&(CTX->N), &buf, &(CTX->N));
 186     add512(&(CTX->Sigma), (const union uint512_u *)&CTX->buffer[0],
 187            &(CTX->Sigma));
 188
 189     g(&(CTX->h), &buffer0, (const unsigned char *)&(CTX->N));
 190
 191     g(&(CTX->h), &buffer0, (const unsigned char *)&(CTX->Sigma));
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Hash block of arbitrary length
 196  *
 197  */
 198 void gost2012_hash_block(gost2012_hash_ctx * CTX,
 199                          const unsigned char *data, size_t len)
 200 {
 201     size_t chunksize;
 202
 203     while (len > 63 && CTX->bufsize == 0) {
 204         stage2(CTX, data);
 205
 206         data += 64;
 207         len -= 64;
 208     }
 209
 210     while (len) {
 211         chunksize = 64 - CTX->bufsize;
 212         if (chunksize > len)
 213             chunksize = len;
 214
 215         memcpy(&CTX->buffer[CTX->bufsize], data, chunksize);
 216
 217         CTX->bufsize += chunksize;
 218         len -= chunksize;
 219         data += chunksize;
 220
 221         if (CTX->bufsize == 64) {
 222             stage2(CTX, CTX->buffer);
 223
 224             CTX->bufsize = 0;
 225         }
 226     }
 227 }
 228
 229 /*
 230  * Compute hash value from current state of ctx
 231  * state of hash ctx becomes invalid and cannot be used for further
 232  * hashing.
 233  */
 234 void gost2012_finish_hash(gost2012_hash_ctx * CTX, unsigned char *digest)
 235 {
 236     stage3(CTX);
 237
 238     CTX->bufsize = 0;
 239
 240     if (CTX->digest_size == 256)
 241         memcpy(digest, &(CTX->h.QWORD[4]), 32);
 242     else
 243         memcpy(digest, &(CTX->h.QWORD[0]), 64);
 244 }