Quelle  sha3_generic.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*
 * Cryptographic API.
 *
 * SHA-3, as specified in
 * https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/FIPS/NIST.FIPS.202.pdf
 *
 * SHA-3 code by Jeff Garzik <jeff@garzik.org>
 *               Ard Biesheuvel <ard.biesheuvel@linaro.org>
 */
#include <crypto/internal/hash.h>
#include <crypto/sha3.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/unaligned.h>

/*
 * On some 32-bit architectures (h8300), GCC ends up using
 * over 1 KB of stack if we inline the round calculation into the loop
 * in keccakf(). On the other hand, on 64-bit architectures with plenty
 * of [64-bit wide] general purpose registers, not inlining it severely
 * hurts performance. So let's use 64-bitness as a heuristic to decide
 * whether to inline or not.
 */
#ifdef CONFIG_64BIT
#define SHA3_INLINE inline
#else
#define SHA3_INLINE noinline
#endif

#define KECCAK_ROUNDS 24

static const u64 keccakf_rndc[24] = {
 0x0000000000000001ULL, 0x0000000000008082ULL, 0x800000000000808aULL,
 0x8000000080008000ULL, 0x000000000000808bULL, 0x0000000080000001ULL,
 0x8000000080008081ULL, 0x8000000000008009ULL, 0x000000000000008aULL,
 0x0000000000000088ULL, 0x0000000080008009ULL, 0x000000008000000aULL,
 0x000000008000808bULL, 0x800000000000008bULL, 0x8000000000008089ULL,
 0x8000000000008003ULL, 0x8000000000008002ULL, 0x8000000000000080ULL,
 0x000000000000800aULL, 0x800000008000000aULL, 0x8000000080008081ULL,
 0x8000000000008080ULL, 0x0000000080000001ULL, 0x8000000080008008ULL
};

/* update the state with given number of rounds */

static SHA3_INLINE void keccakf_round(u64 st[25])
{
 u64 t[5], tt, bc[5];

 /* Theta */
 bc[0] = st[0] ^ st[5] ^ st[10] ^ st[15] ^ st[20];
 bc[1] = st[1] ^ st[6] ^ st[11] ^ st[16] ^ st[21];
 bc[2] = st[2] ^ st[7] ^ st[12] ^ st[17] ^ st[22];
 bc[3] = st[3] ^ st[8] ^ st[13] ^ st[18] ^ st[23];
 bc[4] = st[4] ^ st[9] ^ st[14] ^ st[19] ^ st[24];

 t[0] = bc[4] ^ rol64(bc[1], 1);
 t[1] = bc[0] ^ rol64(bc[2], 1);
 t[2] = bc[1] ^ rol64(bc[3], 1);
 t[3] = bc[2] ^ rol64(bc[4], 1);
 t[4] = bc[3] ^ rol64(bc[0], 1);

 st[0] ^= t[0];

 /* Rho Pi */
 tt = st[1];
 st[ 1] = rol64(st[ 6] ^ t[1], 44);
 st[ 6] = rol64(st[ 9] ^ t[4], 20);
 st[ 9] = rol64(st[22] ^ t[2], 61);
 st[22] = rol64(st[14] ^ t[4], 39);
 st[14] = rol64(st[20] ^ t[0], 18);
 st[20] = rol64(st[ 2] ^ t[2], 62);
 st[ 2] = rol64(st[12] ^ t[2], 43);
 st[12] = rol64(st[13] ^ t[3], 25);
 st[13] = rol64(st[19] ^ t[4],  8);
 st[19] = rol64(st[23] ^ t[3], 56);
 st[23] = rol64(st[15] ^ t[0], 41);
 st[15] = rol64(st[ 4] ^ t[4], 27);
 st[ 4] = rol64(st[24] ^ t[4], 14);
 st[24] = rol64(st[21] ^ t[1],  2);
 st[21] = rol64(st[ 8] ^ t[3], 55);
 st[ 8] = rol64(st[16] ^ t[1], 45);
 st[16] = rol64(st[ 5] ^ t[0], 36);
 st[ 5] = rol64(st[ 3] ^ t[3], 28);
 st[ 3] = rol64(st[18] ^ t[3], 21);
 st[18] = rol64(st[17] ^ t[2], 15);
 st[17] = rol64(st[11] ^ t[1], 10);
 st[11] = rol64(st[ 7] ^ t[2],  6);
 st[ 7] = rol64(st[10] ^ t[0],  3);
 st[10] = rol64(    tt ^ t[1],  1);

 /* Chi */
 bc[ 0] = ~st[ 1] & st[ 2];
 bc[ 1] = ~st[ 2] & st[ 3];
 bc[ 2] = ~st[ 3] & st[ 4];
 bc[ 3] = ~st[ 4] & st[ 0];
 bc[ 4] = ~st[ 0] & st[ 1];
 st[ 0] ^= bc[ 0];
 st[ 1] ^= bc[ 1];
 st[ 2] ^= bc[ 2];
 st[ 3] ^= bc[ 3];
 st[ 4] ^= bc[ 4];

 bc[ 0] = ~st[ 6] & st[ 7];
 bc[ 1] = ~st[ 7] & st[ 8];
 bc[ 2] = ~st[ 8] & st[ 9];
 bc[ 3] = ~st[ 9] & st[ 5];
 bc[ 4] = ~st[ 5] & st[ 6];
 st[ 5] ^= bc[ 0];
 st[ 6] ^= bc[ 1];
 st[ 7] ^= bc[ 2];
 st[ 8] ^= bc[ 3];
 st[ 9] ^= bc[ 4];

 bc[ 0] = ~st[11] & st[12];
 bc[ 1] = ~st[12] & st[13];
 bc[ 2] = ~st[13] & st[14];
 bc[ 3] = ~st[14] & st[10];
 bc[ 4] = ~st[10] & st[11];
 st[10] ^= bc[ 0];
 st[11] ^= bc[ 1];
 st[12] ^= bc[ 2];
 st[13] ^= bc[ 3];
 st[14] ^= bc[ 4];

 bc[ 0] = ~st[16] & st[17];
 bc[ 1] = ~st[17] & st[18];
 bc[ 2] = ~st[18] & st[19];
 bc[ 3] = ~st[19] & st[15];
 bc[ 4] = ~st[15] & st[16];
 st[15] ^= bc[ 0];
 st[16] ^= bc[ 1];
 st[17] ^= bc[ 2];
 st[18] ^= bc[ 3];
 st[19] ^= bc[ 4];

 bc[ 0] = ~st[21] & st[22];
 bc[ 1] = ~st[22] & st[23];
 bc[ 2] = ~st[23] & st[24];
 bc[ 3] = ~st[24] & st[20];
 bc[ 4] = ~st[20] & st[21];
 st[20] ^= bc[ 0];
 st[21] ^= bc[ 1];
 st[22] ^= bc[ 2];
 st[23] ^= bc[ 3];
 st[24] ^= bc[ 4];
}

static void keccakf(u64 st[25])
{
 int round;

 for (round = 0; round < KECCAK_ROUNDS; round++) {
  keccakf_round(st);
  /* Iota */
  st[0] ^= keccakf_rndc[round];
 }
}

int crypto_sha3_init(struct shash_desc *desc)
{
 struct sha3_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);

 memset(sctx->st, 0, sizeof(sctx->st));
 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL(crypto_sha3_init);

static int crypto_sha3_update(struct shash_desc *desc, const u8 *data,
         unsigned int len)
{
 unsigned int rsiz = crypto_shash_blocksize(desc->tfm);
 struct sha3_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 unsigned int rsizw = rsiz / 8;

 do {
  int i;

  for (i = 0; i < rsizw; i++)
   sctx->st[i] ^= get_unaligned_le64(data + 8 * i);
  keccakf(sctx->st);

  data += rsiz;
  len -= rsiz;
 } while (len >= rsiz);
 return len;
}

static int crypto_sha3_finup(struct shash_desc *desc, const u8 *src,
        unsigned int len, u8 *out)
{
 unsigned int digest_size = crypto_shash_digestsize(desc->tfm);
 unsigned int rsiz = crypto_shash_blocksize(desc->tfm);
 struct sha3_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 __le64 block[SHA3_224_BLOCK_SIZE / 8] = {};
 __le64 *digest = (__le64 *)out;
 unsigned int rsizw = rsiz / 8;
 u8 *p;
 int i;

 p = memcpy(block, src, len);
 p[len++] = 0x06;
 p[rsiz - 1] |= 0x80;

 for (i = 0; i < rsizw; i++)
  sctx->st[i] ^= le64_to_cpu(block[i]);
 memzero_explicit(block, sizeof(block));

 keccakf(sctx->st);

 for (i = 0; i < digest_size / 8; i++)
  put_unaligned_le64(sctx->st[i], digest++);

 if (digest_size & 4)
  put_unaligned_le32(sctx->st[i], (__le32 *)digest);

 return 0;
}

static struct shash_alg algs[] = { {
 .digestsize  = SHA3_224_DIGEST_SIZE,
 .init   = crypto_sha3_init,
 .update   = crypto_sha3_update,
 .finup   = crypto_sha3_finup,
 .descsize  = SHA3_STATE_SIZE,
 .base.cra_name  = "sha3-224",
 .base.cra_driver_name = "sha3-224-generic",
 .base.cra_flags  = CRYPTO_AHASH_ALG_BLOCK_ONLY,
 .base.cra_blocksize = SHA3_224_BLOCK_SIZE,
 .base.cra_module = THIS_MODULE,
}, {
 .digestsize  = SHA3_256_DIGEST_SIZE,
 .init   = crypto_sha3_init,
 .update   = crypto_sha3_update,
 .finup   = crypto_sha3_finup,
 .descsize  = SHA3_STATE_SIZE,
 .base.cra_name  = "sha3-256",
 .base.cra_driver_name = "sha3-256-generic",
 .base.cra_flags  = CRYPTO_AHASH_ALG_BLOCK_ONLY,
 .base.cra_blocksize = SHA3_256_BLOCK_SIZE,
 .base.cra_module = THIS_MODULE,
}, {
 .digestsize  = SHA3_384_DIGEST_SIZE,
 .init   = crypto_sha3_init,
 .update   = crypto_sha3_update,
 .finup   = crypto_sha3_finup,
 .descsize  = SHA3_STATE_SIZE,
 .base.cra_name  = "sha3-384",
 .base.cra_driver_name = "sha3-384-generic",
 .base.cra_flags  = CRYPTO_AHASH_ALG_BLOCK_ONLY,
 .base.cra_blocksize = SHA3_384_BLOCK_SIZE,
 .base.cra_module = THIS_MODULE,
}, {
 .digestsize  = SHA3_512_DIGEST_SIZE,
 .init   = crypto_sha3_init,
 .update   = crypto_sha3_update,
 .finup   = crypto_sha3_finup,
 .descsize  = SHA3_STATE_SIZE,
 .base.cra_name  = "sha3-512",
 .base.cra_driver_name = "sha3-512-generic",
 .base.cra_flags  = CRYPTO_AHASH_ALG_BLOCK_ONLY,
 .base.cra_blocksize = SHA3_512_BLOCK_SIZE,
 .base.cra_module = THIS_MODULE,
} };

static int __init sha3_generic_mod_init(void)
{
 return crypto_register_shashes(algs, ARRAY_SIZE(algs));
}

static void __exit sha3_generic_mod_fini(void)
{
 crypto_unregister_shashes(algs, ARRAY_SIZE(algs));
}

module_init(sha3_generic_mod_init);
module_exit(sha3_generic_mod_fini);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("SHA-3 Secure Hash Algorithm");

MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha3-224");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha3-224-generic");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha3-256");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha3-256-generic");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha3-384");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha3-384-generic");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha3-512");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha3-512-generic");