Quelle  sha256.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*
 * SHA-224, SHA-256, HMAC-SHA224, and HMAC-SHA256 library functions
 *
 * Copyright (c) Jean-Luc Cooke <jlcooke@certainkey.com>
 * Copyright (c) Andrew McDonald <andrew@mcdonald.org.uk>
 * Copyright (c) 2002 James Morris <jmorris@intercode.com.au>
 * Copyright (c) 2014 Red Hat Inc.
 * Copyright 2025 Google LLC
 */

#include <crypto/hmac.h>
#include <crypto/sha2.h>
#include <linux/export.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/unaligned.h>
#include <linux/wordpart.h>

static const struct sha256_block_state sha224_iv = {
 .h = {
  SHA224_H0, SHA224_H1, SHA224_H2, SHA224_H3,
  SHA224_H4, SHA224_H5, SHA224_H6, SHA224_H7,
 },
};

static const struct sha256_block_state sha256_iv = {
 .h = {
  SHA256_H0, SHA256_H1, SHA256_H2, SHA256_H3,
  SHA256_H4, SHA256_H5, SHA256_H6, SHA256_H7,
 },
};

static const u32 sha256_K[64] = {
 0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1,
 0x923f82a4, 0xab1c5ed5, 0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3,
 0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174, 0xe49b69c1, 0xefbe4786,
 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,
 0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147,
 0x06ca6351, 0x14292967, 0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13,
 0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85, 0xa2bfe8a1, 0xa81a664b,
 0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,
 0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a,
 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3, 0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208,
 0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2,
};

#define Ch(x, y, z) ((z) ^ ((x) & ((y) ^ (z))))
#define Maj(x, y, z) (((x) & (y)) | ((z) & ((x) | (y))))
#define e0(x) (ror32((x), 2) ^ ror32((x), 13) ^ ror32((x), 22))
#define e1(x) (ror32((x), 6) ^ ror32((x), 11) ^ ror32((x), 25))
#define s0(x) (ror32((x), 7) ^ ror32((x), 18) ^ ((x) >> 3))
#define s1(x) (ror32((x), 17) ^ ror32((x), 19) ^ ((x) >> 10))

static inline void LOAD_OP(int I, u32 *W, const u8 *input)
{
 W[I] = get_unaligned_be32((__u32 *)input + I);
}

static inline void BLEND_OP(int I, u32 *W)
{
 W[I] = s1(W[I - 2]) + W[I - 7] + s0(W[I - 15]) + W[I - 16];
}

#define SHA256_ROUND(i, a, b, c, d, e, f, g, h)                    \
 do {                                                       \
  u32 t1, t2;                                        \
  t1 = h + e1(e) + Ch(e, f, g) + sha256_K[i] + W[i]; \
  t2 = e0(a) + Maj(a, b, c);                         \
  d += t1;                                           \
  h = t1 + t2;                                       \
 } while (0)

static void sha256_block_generic(struct sha256_block_state *state,
     const u8 *input, u32 W[64])
{
 u32 a, b, c, d, e, f, g, h;
 int i;

 /* load the input */
 for (i = 0; i < 16; i += 8) {
  LOAD_OP(i + 0, W, input);
  LOAD_OP(i + 1, W, input);
  LOAD_OP(i + 2, W, input);
  LOAD_OP(i + 3, W, input);
  LOAD_OP(i + 4, W, input);
  LOAD_OP(i + 5, W, input);
  LOAD_OP(i + 6, W, input);
  LOAD_OP(i + 7, W, input);
 }

 /* now blend */
 for (i = 16; i < 64; i += 8) {
  BLEND_OP(i + 0, W);
  BLEND_OP(i + 1, W);
  BLEND_OP(i + 2, W);
  BLEND_OP(i + 3, W);
  BLEND_OP(i + 4, W);
  BLEND_OP(i + 5, W);
  BLEND_OP(i + 6, W);
  BLEND_OP(i + 7, W);
 }

 /* load the state into our registers */
 a = state->h[0];
 b = state->h[1];
 c = state->h[2];
 d = state->h[3];
 e = state->h[4];
 f = state->h[5];
 g = state->h[6];
 h = state->h[7];

 /* now iterate */
 for (i = 0; i < 64; i += 8) {
  SHA256_ROUND(i + 0, a, b, c, d, e, f, g, h);
  SHA256_ROUND(i + 1, h, a, b, c, d, e, f, g);
  SHA256_ROUND(i + 2, g, h, a, b, c, d, e, f);
  SHA256_ROUND(i + 3, f, g, h, a, b, c, d, e);
  SHA256_ROUND(i + 4, e, f, g, h, a, b, c, d);
  SHA256_ROUND(i + 5, d, e, f, g, h, a, b, c);
  SHA256_ROUND(i + 6, c, d, e, f, g, h, a, b);
  SHA256_ROUND(i + 7, b, c, d, e, f, g, h, a);
 }

 state->h[0] += a;
 state->h[1] += b;
 state->h[2] += c;
 state->h[3] += d;
 state->h[4] += e;
 state->h[5] += f;
 state->h[6] += g;
 state->h[7] += h;
}

static void __maybe_unused
sha256_blocks_generic(struct sha256_block_state *state,
        const u8 *data, size_t nblocks)
{
 u32 W[64];

 do {
  sha256_block_generic(state, data, W);
  data += SHA256_BLOCK_SIZE;
 } while (--nblocks);

 memzero_explicit(W, sizeof(W));
}

#if defined(CONFIG_CRYPTO_LIB_SHA256_ARCH) && !defined(__DISABLE_EXPORTS)
#include "sha256.h" /* $(SRCARCH)/sha256.h */
#else
#define sha256_blocks sha256_blocks_generic
#endif

static void __sha256_init(struct __sha256_ctx *ctx,
     const struct sha256_block_state *iv,
     u64 initial_bytecount)
{
 ctx->state = *iv;
 ctx->bytecount = initial_bytecount;
}

void sha224_init(struct sha224_ctx *ctx)
{
 __sha256_init(&ctx->ctx, &sha224_iv, 0);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(sha224_init);

void sha256_init(struct sha256_ctx *ctx)
{
 __sha256_init(&ctx->ctx, &sha256_iv, 0);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(sha256_init);

void __sha256_update(struct __sha256_ctx *ctx, const u8 *data, size_t len)
{
 size_t partial = ctx->bytecount % SHA256_BLOCK_SIZE;

 ctx->bytecount += len;

 if (partial + len >= SHA256_BLOCK_SIZE) {
  size_t nblocks;

  if (partial) {
   size_t l = SHA256_BLOCK_SIZE - partial;

   memcpy(&ctx->buf[partial], data, l);
   data += l;
   len -= l;

   sha256_blocks(&ctx->state, ctx->buf, 1);
  }

  nblocks = len / SHA256_BLOCK_SIZE;
  len %= SHA256_BLOCK_SIZE;

  if (nblocks) {
   sha256_blocks(&ctx->state, data, nblocks);
   data += nblocks * SHA256_BLOCK_SIZE;
  }
  partial = 0;
 }
 if (len)
  memcpy(&ctx->buf[partial], data, len);
}
EXPORT_SYMBOL(__sha256_update);

static void __sha256_final(struct __sha256_ctx *ctx,
      u8 *out, size_t digest_size)
{
 u64 bitcount = ctx->bytecount << 3;
 size_t partial = ctx->bytecount % SHA256_BLOCK_SIZE;

 ctx->buf[partial++] = 0x80;
 if (partial > SHA256_BLOCK_SIZE - 8) {
  memset(&ctx->buf[partial], 0, SHA256_BLOCK_SIZE - partial);
  sha256_blocks(&ctx->state, ctx->buf, 1);
  partial = 0;
 }
 memset(&ctx->buf[partial], 0, SHA256_BLOCK_SIZE - 8 - partial);
 *(__be64 *)&ctx->buf[SHA256_BLOCK_SIZE - 8] = cpu_to_be64(bitcount);
 sha256_blocks(&ctx->state, ctx->buf, 1);

 for (size_t i = 0; i < digest_size; i += 4)
  put_unaligned_be32(ctx->state.h[i / 4], out + i);
}

void sha224_final(struct sha224_ctx *ctx, u8 out[SHA224_DIGEST_SIZE])
{
 __sha256_final(&ctx->ctx, out, SHA224_DIGEST_SIZE);
 memzero_explicit(ctx, sizeof(*ctx));
}
EXPORT_SYMBOL(sha224_final);

void sha256_final(struct sha256_ctx *ctx, u8 out[SHA256_DIGEST_SIZE])
{
 __sha256_final(&ctx->ctx, out, SHA256_DIGEST_SIZE);
 memzero_explicit(ctx, sizeof(*ctx));
}
EXPORT_SYMBOL(sha256_final);

void sha224(const u8 *data, size_t len, u8 out[SHA224_DIGEST_SIZE])
{
 struct sha224_ctx ctx;

 sha224_init(&ctx);
 sha224_update(&ctx, data, len);
 sha224_final(&ctx, out);
}
EXPORT_SYMBOL(sha224);

void sha256(const u8 *data, size_t len, u8 out[SHA256_DIGEST_SIZE])
{
 struct sha256_ctx ctx;

 sha256_init(&ctx);
 sha256_update(&ctx, data, len);
 sha256_final(&ctx, out);
}
EXPORT_SYMBOL(sha256);

/* pre-boot environment (as indicated by __DISABLE_EXPORTS) doesn't need HMAC */
#ifndef __DISABLE_EXPORTS
static void __hmac_sha256_preparekey(struct sha256_block_state *istate,
         struct sha256_block_state *ostate,
         const u8 *raw_key, size_t raw_key_len,
         const struct sha256_block_state *iv)
{
 union {
  u8 b[SHA256_BLOCK_SIZE];
  unsigned long w[SHA256_BLOCK_SIZE / sizeof(unsigned long)];
 } derived_key = { 0 };

 if (unlikely(raw_key_len > SHA256_BLOCK_SIZE)) {
  if (iv == &sha224_iv)
   sha224(raw_key, raw_key_len, derived_key.b);
  else
   sha256(raw_key, raw_key_len, derived_key.b);
 } else {
  memcpy(derived_key.b, raw_key, raw_key_len);
 }

 for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE(derived_key.w); i++)
  derived_key.w[i] ^= REPEAT_BYTE(HMAC_IPAD_VALUE);
 *istate = *iv;
 sha256_blocks(istate, derived_key.b, 1);

 for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE(derived_key.w); i++)
  derived_key.w[i] ^= REPEAT_BYTE(HMAC_OPAD_VALUE ^
      HMAC_IPAD_VALUE);
 *ostate = *iv;
 sha256_blocks(ostate, derived_key.b, 1);

 memzero_explicit(&derived_key, sizeof(derived_key));
}

void hmac_sha224_preparekey(struct hmac_sha224_key *key,
       const u8 *raw_key, size_t raw_key_len)
{
 __hmac_sha256_preparekey(&key->key.istate, &key->key.ostate,
     raw_key, raw_key_len, &sha224_iv);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha224_preparekey);

void hmac_sha256_preparekey(struct hmac_sha256_key *key,
       const u8 *raw_key, size_t raw_key_len)
{
 __hmac_sha256_preparekey(&key->key.istate, &key->key.ostate,
     raw_key, raw_key_len, &sha256_iv);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha256_preparekey);

void __hmac_sha256_init(struct __hmac_sha256_ctx *ctx,
   const struct __hmac_sha256_key *key)
{
 __sha256_init(&ctx->sha_ctx, &key->istate, SHA256_BLOCK_SIZE);
 ctx->ostate = key->ostate;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(__hmac_sha256_init);

void hmac_sha224_init_usingrawkey(struct hmac_sha224_ctx *ctx,
      const u8 *raw_key, size_t raw_key_len)
{
 __hmac_sha256_preparekey(&ctx->ctx.sha_ctx.state, &ctx->ctx.ostate,
     raw_key, raw_key_len, &sha224_iv);
 ctx->ctx.sha_ctx.bytecount = SHA256_BLOCK_SIZE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha224_init_usingrawkey);

void hmac_sha256_init_usingrawkey(struct hmac_sha256_ctx *ctx,
      const u8 *raw_key, size_t raw_key_len)
{
 __hmac_sha256_preparekey(&ctx->ctx.sha_ctx.state, &ctx->ctx.ostate,
     raw_key, raw_key_len, &sha256_iv);
 ctx->ctx.sha_ctx.bytecount = SHA256_BLOCK_SIZE;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha256_init_usingrawkey);

static void __hmac_sha256_final(struct __hmac_sha256_ctx *ctx,
    u8 *out, size_t digest_size)
{
 /* Generate the padded input for the outer hash in ctx->sha_ctx.buf. */
 __sha256_final(&ctx->sha_ctx, ctx->sha_ctx.buf, digest_size);
 memset(&ctx->sha_ctx.buf[digest_size], 0,
        SHA256_BLOCK_SIZE - digest_size);
 ctx->sha_ctx.buf[digest_size] = 0x80;
 *(__be32 *)&ctx->sha_ctx.buf[SHA256_BLOCK_SIZE - 4] =
  cpu_to_be32(8 * (SHA256_BLOCK_SIZE + digest_size));

 /* Compute the outer hash, which gives the HMAC value. */
 sha256_blocks(&ctx->ostate, ctx->sha_ctx.buf, 1);
 for (size_t i = 0; i < digest_size; i += 4)
  put_unaligned_be32(ctx->ostate.h[i / 4], out + i);

 memzero_explicit(ctx, sizeof(*ctx));
}

void hmac_sha224_final(struct hmac_sha224_ctx *ctx,
         u8 out[SHA224_DIGEST_SIZE])
{
 __hmac_sha256_final(&ctx->ctx, out, SHA224_DIGEST_SIZE);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha224_final);

void hmac_sha256_final(struct hmac_sha256_ctx *ctx,
         u8 out[SHA256_DIGEST_SIZE])
{
 __hmac_sha256_final(&ctx->ctx, out, SHA256_DIGEST_SIZE);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha256_final);

void hmac_sha224(const struct hmac_sha224_key *key,
   const u8 *data, size_t data_len, u8 out[SHA224_DIGEST_SIZE])
{
 struct hmac_sha224_ctx ctx;

 hmac_sha224_init(&ctx, key);
 hmac_sha224_update(&ctx, data, data_len);
 hmac_sha224_final(&ctx, out);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha224);

void hmac_sha256(const struct hmac_sha256_key *key,
   const u8 *data, size_t data_len, u8 out[SHA256_DIGEST_SIZE])
{
 struct hmac_sha256_ctx ctx;

 hmac_sha256_init(&ctx, key);
 hmac_sha256_update(&ctx, data, data_len);
 hmac_sha256_final(&ctx, out);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha256);

void hmac_sha224_usingrawkey(const u8 *raw_key, size_t raw_key_len,
        const u8 *data, size_t data_len,
        u8 out[SHA224_DIGEST_SIZE])
{
 struct hmac_sha224_ctx ctx;

 hmac_sha224_init_usingrawkey(&ctx, raw_key, raw_key_len);
 hmac_sha224_update(&ctx, data, data_len);
 hmac_sha224_final(&ctx, out);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha224_usingrawkey);

void hmac_sha256_usingrawkey(const u8 *raw_key, size_t raw_key_len,
        const u8 *data, size_t data_len,
        u8 out[SHA256_DIGEST_SIZE])
{
 struct hmac_sha256_ctx ctx;

 hmac_sha256_init_usingrawkey(&ctx, raw_key, raw_key_len);
 hmac_sha256_update(&ctx, data, data_len);
 hmac_sha256_final(&ctx, out);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(hmac_sha256_usingrawkey);
#endif /* !__DISABLE_EXPORTS */

#ifdef sha256_mod_init_arch
static int __init sha256_mod_init(void)
{
 sha256_mod_init_arch();
 return 0;
}
subsys_initcall(sha256_mod_init);

static void __exit sha256_mod_exit(void)
{
}
module_exit(sha256_mod_exit);
#endif

MODULE_DESCRIPTION("SHA-224, SHA-256, HMAC-SHA224, and HMAC-SHA256 library functions");
MODULE_LICENSE("GPL");