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     if (CTX->bufsize > 63)
  49         return;
  50
  51     memset(&buf, 0x00, sizeof buf);
  52     memcpy(&buf, CTX->buffer, CTX->bufsize);
  53
  54     buf[CTX->bufsize] = 0x01;
  55     memcpy(CTX->buffer, &buf, sizeof buf);
  56 }
  57
  58 static INLINE void add512(const union uint512_u *x,
  59                           const union uint512_u *y, union uint512_u *r)
  60 {
  61 #ifndef __GOST3411_BIG_ENDIAN__
  62     unsigned int CF, OF;
  63     unsigned long long tmp;
  64     unsigned int i;
  65
  66     CF = 0;
  67     for (i = 0; i < 8; i++)
  68     {
  69         /* Detecting integer overflow condition for three numbers
  70          * in a portable way is tricky a little. */
  71
  72         /* Step 1: numbers cause overflow */
  73         tmp = x->QWORD[i] + y->QWORD[i];
  74
  75         /* Compare with any of two summands, no need to check both */
  76         if (tmp < x->QWORD[i])
  77             OF = 1;
  78         else
  79             OF = 0;
  80
  81         /* Step 2: carry bit causes overflow */
  82         tmp += CF;
  83
  84         if (CF > 0 && tmp == 0)
  85             OF = 1;
  86
  87         CF = OF;
  88
  89         r->QWORD[i] = tmp;
  90     }
  91 #else
  92     const unsigned char *xp, *yp;
  93     unsigned char *rp;
  94     unsigned int i;
  95     int buf;
  96
  97     xp = (const unsigned char *)&x[0];
  98     yp = (const unsigned char *)&y[0];
  99     rp = (unsigned char *)&r[0];
 100
 101     buf = 0;
 102     for (i = 0; i < 64; i++) {
 103         buf = xp[i] + yp[i] + (buf >> 8);
 104         rp[i] = (unsigned char)buf & 0xFF;
 105     }
 106 #endif
 107 }
 108
 109 static void g(union uint512_u *h, const union uint512_u *N,
 110               const unsigned char *m)
 111 {
 112 #ifdef __GOST3411_HAS_SSE2__
 113     __m128i xmm0, xmm2, xmm4, xmm6; /* XMMR0-quadruple */
 114     __m128i xmm1, xmm3, xmm5, xmm7; /* XMMR1-quadruple */
 115     unsigned int i;
 116
 117     LOAD(N, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 118     XLPS128M(h, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 119
 120     LOAD(m, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 121     XLPS128R(xmm0, xmm2, xmm4, xmm6, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 122
 123     for (i = 0; i < 11; i++)
 124         ROUND128(i, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 125
 126     XLPS128M((&C[11]), xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 127     X128R(xmm0, xmm2, xmm4, xmm6, xmm1, xmm3, xmm5, xmm7);
 128
 129     X128M(h, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 130     X128M(m, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 131
 132     UNLOAD(h, xmm0, xmm2, xmm4, xmm6);
 133
 134     /* Restore the Floating-point status on the CPU */
 135     _mm_empty();
 136 #else
 137     union uint512_u Ki, data;
 138     unsigned int i;
 139
 140     XLPS(h, N, (&data));
 141
 142     /* Starting E() */
 143     Ki = data;
 144     XLPS((&Ki), ((const union uint512_u *)&m[0]), (&data));
 145
 146     for (i = 0; i < 11; i++)
 147         ROUND(i, (&Ki), (&data));
 148
 149     XLPS((&Ki), (&C[11]), (&Ki));
 150     X((&Ki), (&data), (&data));
 151     /* E() done */
 152
 153     X((&data), h, (&data));
 154     X((&data), ((const union uint512_u *)&m[0]), h);
 155 #endif
 156 }
 157
 158 static INLINE void stage2(gost2012_hash_ctx * CTX, const unsigned char *data)
 159 {
 160     union uint512_u m;
 161
 162     memcpy(&m, data, sizeof(m));
 163     g(&(CTX->h), &(CTX->N), (const unsigned char *)&m);
 164
 165     add512(&(CTX->N), &buffer512, &(CTX->N));
 166     add512(&(CTX->Sigma), &m, &(CTX->Sigma));
 167 }
 168
 169 static INLINE void stage3(gost2012_hash_ctx * CTX)
 170 {
 171     ALIGN(16) union uint512_u buf;
 172
 173     memset(&buf, 0x00, sizeof buf);
 174     memcpy(&buf, &(CTX->buffer), CTX->bufsize);
 175     memcpy(&(CTX->buffer), &buf, sizeof(uint512_u));
 176
 177     memset(&buf, 0x00, sizeof buf);
 178 #ifndef __GOST3411_BIG_ENDIAN__
 179     buf.QWORD[0] = CTX->bufsize << 3;
 180 #else
 181     buf.QWORD[0] = BSWAP64(CTX->bufsize << 3);
 182 #endif
 183
 184     pad(CTX);
 185
 186     g(&(CTX->h), &(CTX->N), (const unsigned char *)&(CTX->buffer));
 187
 188     add512(&(CTX->N), &buf, &(CTX->N));
 189     add512(&(CTX->Sigma), (const union uint512_u *)&CTX->buffer[0],
 190            &(CTX->Sigma));
 191
 192     g(&(CTX->h), &buffer0, (const unsigned char *)&(CTX->N));
 193
 194     g(&(CTX->h), &buffer0, (const unsigned char *)&(CTX->Sigma));
 195     memcpy(&(CTX->hash), &(CTX->h), sizeof(uint512_u));
 196 }
 197
 198 /*
 199  * Hash block of arbitrary length
 200  *
 201  */
 202 void gost2012_hash_block(gost2012_hash_ctx * CTX,
 203                          const unsigned char *data, size_t len)
 204 {
 205     size_t chunksize;
 206
 207     while (len > 63 && CTX->bufsize == 0) {
 208         stage2(CTX, data);
 209
 210         data += 64;
 211         len -= 64;
 212     }
 213
 214     while (len) {
 215         chunksize = 64 - CTX->bufsize;
 216         if (chunksize > len)
 217             chunksize = len;
 218
 219         memcpy(&CTX->buffer[CTX->bufsize], data, chunksize);
 220
 221         CTX->bufsize += chunksize;
 222         len -= chunksize;
 223         data += chunksize;
 224
 225         if (CTX->bufsize == 64) {
 226             stage2(CTX, CTX->buffer);
 227
 228             CTX->bufsize = 0;
 229         }
 230     }
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Compute hash value from current state of ctx
 235  * state of hash ctx becomes invalid and cannot be used for further
 236  * hashing.
 237  */
 238 void gost2012_finish_hash(gost2012_hash_ctx * CTX, unsigned char *digest)
 239 {
 240     stage3(CTX);
 241
 242     CTX->bufsize = 0;
 243
 244     if (CTX->digest_size == 256)
 245         memcpy(digest, &(CTX->hash.QWORD[4]), 32);
 246     else
 247         memcpy(digest, &(CTX->hash.QWORD[0]), 64);
 248 }