Branch data Line data Source code
1 : : /* $OpenBSD: umac.c,v 1.8 2013/11/08 00:39:15 djm Exp $ */
2 : : /* -----------------------------------------------------------------------
3 : : *
4 : : * umac.c -- C Implementation UMAC Message Authentication
5 : : *
6 : : * Version 0.93b of rfc4418.txt -- 2006 July 18
7 : : *
8 : : * For a full description of UMAC message authentication see the UMAC
9 : : * world-wide-web page at http://www.cs.ucdavis.edu/~rogaway/umac
10 : : * Please report bugs and suggestions to the UMAC webpage.
11 : : *
12 : : * Copyright (c) 1999-2006 Ted Krovetz
13 : : *
14 : : * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
15 : : * its documentation for any purpose and with or without fee, is hereby
16 : : * granted provided that the above copyright notice appears in all copies
17 : : * and in supporting documentation, and that the name of the copyright
18 : : * holder not be used in advertising or publicity pertaining to
19 : : * distribution of the software without specific, written prior permission.
20 : : *
21 : : * Comments should be directed to Ted Krovetz (tdk@acm.org)
22 : : *
23 : : * ---------------------------------------------------------------------- */
24 : :
25 : : /* ////////////////////// IMPORTANT NOTES /////////////////////////////////
26 : : *
27 : : * 1) This version does not work properly on messages larger than 16MB
28 : : *
29 : : * 2) If you set the switch to use SSE2, then all data must be 16-byte
30 : : * aligned
31 : : *
32 : : * 3) When calling the function umac(), it is assumed that msg is in
33 : : * a writable buffer of length divisible by 32 bytes. The message itself
34 : : * does not have to fill the entire buffer, but bytes beyond msg may be
35 : : * zeroed.
36 : : *
37 : : * 4) Three free AES implementations are supported by this implementation of
38 : : * UMAC. Paulo Barreto's version is in the public domain and can be found
39 : : * at http://www.esat.kuleuven.ac.be/~rijmen/rijndael/ (search for
40 : : * "Barreto"). The only two files needed are rijndael-alg-fst.c and
41 : : * rijndael-alg-fst.h. Brian Gladman's version is distributed with the GNU
42 : : * Public lisence at http://fp.gladman.plus.com/AES/index.htm. It
43 : : * includes a fast IA-32 assembly version. The OpenSSL crypo library is
44 : : * the third.
45 : : *
46 : : * 5) With FORCE_C_ONLY flags set to 0, incorrect results are sometimes
47 : : * produced under gcc with optimizations set -O3 or higher. Dunno why.
48 : : *
49 : : /////////////////////////////////////////////////////////////////////// */
50 : :
51 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
52 : : /* --- User Switches ---------------------------------------------------- */
53 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
54 : :
55 : : #ifndef UMAC_OUTPUT_LEN
56 : : #define UMAC_OUTPUT_LEN 8 /* Alowable: 4, 8, 12, 16 */
57 : : #endif
58 : :
59 : : #if UMAC_OUTPUT_LEN != 4 && UMAC_OUTPUT_LEN != 8 && \
60 : : UMAC_OUTPUT_LEN != 12 && UMAC_OUTPUT_LEN != 16
61 : : # error UMAC_OUTPUT_LEN must be defined to 4, 8, 12 or 16
62 : : #endif
63 : :
64 : : /* #define FORCE_C_ONLY 1 ANSI C and 64-bit integers req'd */
65 : : /* #define AES_IMPLEMENTAION 1 1 = OpenSSL, 2 = Barreto, 3 = Gladman */
66 : : /* #define SSE2 0 Is SSE2 is available? */
67 : : /* #define RUN_TESTS 0 Run basic correctness/speed tests */
68 : : /* #define UMAC_AE_SUPPORT 0 Enable auhthenticated encrytion */
69 : :
70 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
71 : : /* -- Global Includes --------------------------------------------------- */
72 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
73 : :
74 : : #include "includes.h"
75 : : #include <sys/types.h>
76 : :
77 : : #include "xmalloc.h"
78 : : #include "umac.h"
79 : : #include <string.h>
80 : : #include <stdlib.h>
81 : : #include <stddef.h>
82 : :
83 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
84 : : /* --- Primitive Data Types --- */
85 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
86 : :
87 : : /* The following assumptions may need change on your system */
88 : : typedef u_int8_t UINT8; /* 1 byte */
89 : : typedef u_int16_t UINT16; /* 2 byte */
90 : : typedef u_int32_t UINT32; /* 4 byte */
91 : : typedef u_int64_t UINT64; /* 8 bytes */
92 : : typedef unsigned int UWORD; /* Register */
93 : :
94 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
95 : : /* --- Constants -------------------------------------------------------- */
96 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
97 : :
98 : : #define UMAC_KEY_LEN 16 /* UMAC takes 16 bytes of external key */
99 : :
100 : : /* Message "words" are read from memory in an endian-specific manner. */
101 : : /* For this implementation to behave correctly, __LITTLE_ENDIAN__ must */
102 : : /* be set true if the host computer is little-endian. */
103 : :
104 : : #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
105 : : #define __LITTLE_ENDIAN__ 1
106 : : #else
107 : : #define __LITTLE_ENDIAN__ 0
108 : : #endif
109 : :
110 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
111 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
112 : : /* ----- Architecture Specific ------------------------------------------ */
113 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
114 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
115 : :
116 : :
117 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
118 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
119 : : /* ----- Primitive Routines --------------------------------------------- */
120 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
121 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
122 : :
123 : :
124 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
125 : : /* --- 32-bit by 32-bit to 64-bit Multiplication ------------------------ */
126 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
127 : :
128 : : #define MUL64(a,b) ((UINT64)((UINT64)(UINT32)(a) * (UINT64)(UINT32)(b)))
129 : :
130 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
131 : : /* --- Endian Conversion --- Forcing assembly on some platforms */
132 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
133 : :
134 : : #if HAVE_SWAP32
135 : : #define LOAD_UINT32_REVERSED(p) (swap32(*(const UINT32 *)(p)))
136 : : #define STORE_UINT32_REVERSED(p,v) (*(UINT32 *)(p) = swap32(v))
137 : : #else /* HAVE_SWAP32 */
138 : :
139 : : static UINT32 LOAD_UINT32_REVERSED(const void *ptr)
140 : : {
141 : 113244 : UINT32 temp = *(const UINT32 *)ptr;
142 : 226488 : temp = (temp >> 24) | ((temp & 0x00FF0000) >> 8 )
143 : 113244 : | ((temp & 0x0000FF00) << 8 ) | (temp << 24);
144 : : return (UINT32)temp;
145 : : }
146 : :
147 : : # if (__LITTLE_ENDIAN__)
148 : : static void STORE_UINT32_REVERSED(void *ptr, UINT32 x)
149 : : {
150 : 6400 : UINT32 i = (UINT32)x;
151 : 12800 : *(UINT32 *)ptr = (i >> 24) | ((i & 0x00FF0000) >> 8 )
152 : 6400 : | ((i & 0x0000FF00) << 8 ) | (i << 24);
153 : : }
154 : : # endif /* __LITTLE_ENDIAN */
155 : : #endif /* HAVE_SWAP32 */
156 : :
157 : : /* The following definitions use the above reversal-primitives to do the right
158 : : * thing on endian specific load and stores.
159 : : */
160 : :
161 : : #if (__LITTLE_ENDIAN__)
162 : : #define LOAD_UINT32_LITTLE(ptr) (*(const UINT32 *)(ptr))
163 : : #define STORE_UINT32_BIG(ptr,x) STORE_UINT32_REVERSED(ptr,x)
164 : : #else
165 : : #define LOAD_UINT32_LITTLE(ptr) LOAD_UINT32_REVERSED(ptr)
166 : : #define STORE_UINT32_BIG(ptr,x) (*(UINT32 *)(ptr) = (UINT32)(x))
167 : : #endif
168 : :
169 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
170 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
171 : : /* ----- Begin KDF & PDF Section ---------------------------------------- */
172 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
173 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
174 : :
175 : : /* UMAC uses AES with 16 byte block and key lengths */
176 : : #define AES_BLOCK_LEN 16
177 : :
178 : : /* OpenSSL's AES */
179 : : #include "openbsd-compat/openssl-compat.h"
180 : : #ifndef USE_BUILTIN_RIJNDAEL
181 : : # include <openssl/aes.h>
182 : : #endif
183 : : typedef AES_KEY aes_int_key[1];
184 : : #define aes_encryption(in,out,int_key) \
185 : : AES_encrypt((u_char *)(in),(u_char *)(out),(AES_KEY *)int_key)
186 : : #define aes_key_setup(key,int_key) \
187 : : AES_set_encrypt_key((const u_char *)(key),UMAC_KEY_LEN*8,int_key)
188 : :
189 : : /* The user-supplied UMAC key is stretched using AES in a counter
190 : : * mode to supply all random bits needed by UMAC. The kdf function takes
191 : : * an AES internal key representation 'key' and writes a stream of
192 : : * 'nbytes' bytes to the memory pointed at by 'bufp'. Each distinct
193 : : * 'ndx' causes a distinct byte stream.
194 : : */
195 : 1910 : static void kdf(void *bufp, aes_int_key key, UINT8 ndx, int nbytes)
196 : : {
197 : 1910 : UINT8 in_buf[AES_BLOCK_LEN] = {0};
198 : : UINT8 out_buf[AES_BLOCK_LEN];
199 : 1910 : UINT8 *dst_buf = (UINT8 *)bufp;
200 : : int i;
201 : :
202 : : /* Setup the initial value */
203 : 1910 : in_buf[AES_BLOCK_LEN-9] = ndx;
204 : 1910 : in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = i = 1;
205 : :
206 [ + + ]: 38258 : while (nbytes >= AES_BLOCK_LEN) {
207 : 36348 : aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
208 : : memcpy(dst_buf,out_buf,AES_BLOCK_LEN);
209 : 36348 : in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = ++i;
210 : 36348 : nbytes -= AES_BLOCK_LEN;
211 : 36348 : dst_buf += AES_BLOCK_LEN;
212 : : }
213 [ + + ]: 1910 : if (nbytes) {
214 : 198 : aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
215 : 198 : memcpy(dst_buf,out_buf,nbytes);
216 : : }
217 : 1910 : }
218 : :
219 : : /* The final UHASH result is XOR'd with the output of a pseudorandom
220 : : * function. Here, we use AES to generate random output and
221 : : * xor the appropriate bytes depending on the last bits of nonce.
222 : : * This scheme is optimized for sequential, increasing big-endian nonces.
223 : : */
224 : :
225 : : typedef struct {
226 : : UINT8 cache[AES_BLOCK_LEN]; /* Previous AES output is saved */
227 : : UINT8 nonce[AES_BLOCK_LEN]; /* The AES input making above cache */
228 : : aes_int_key prf_key; /* Expanded AES key for PDF */
229 : : } pdf_ctx;
230 : :
231 : 382 : static void pdf_init(pdf_ctx *pc, aes_int_key prf_key)
232 : : {
233 : : UINT8 buf[UMAC_KEY_LEN];
234 : :
235 : 382 : kdf(buf, prf_key, 0, UMAC_KEY_LEN);
236 : 382 : aes_key_setup(buf, pc->prf_key);
237 : :
238 : : /* Initialize pdf and cache */
239 : 382 : memset(pc->nonce, 0, sizeof(pc->nonce));
240 : 382 : aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
241 : 382 : }
242 : :
243 : 2152 : static void pdf_gen_xor(pdf_ctx *pc, const UINT8 nonce[8], UINT8 buf[8])
244 : : {
245 : : /* 'ndx' indicates that we'll be using the 0th or 1st eight bytes
246 : : * of the AES output. If last time around we returned the ndx-1st
247 : : * element, then we may have the result in the cache already.
248 : : */
249 : :
250 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
251 : : #define LOW_BIT_MASK 3
252 : : #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
253 : : #define LOW_BIT_MASK 1
254 : : #elif (UMAC_OUTPUT_LEN > 8)
255 : : #define LOW_BIT_MASK 0
256 : : #endif
257 : : union {
258 : : UINT8 tmp_nonce_lo[4];
259 : : UINT32 align;
260 : : } t;
261 : : #if LOW_BIT_MASK != 0
262 : 1104 : int ndx = nonce[7] & LOW_BIT_MASK;
263 : : #endif
264 : 2152 : *(UINT32 *)t.tmp_nonce_lo = ((const UINT32 *)nonce)[1];
265 : 1104 : t.tmp_nonce_lo[3] &= ~LOW_BIT_MASK; /* zero last bit */
266 : :
267 [ + + ][ - + ]: 2152 : if ( (((UINT32 *)t.tmp_nonce_lo)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[1]) ||
268 : 416 : (((const UINT32 *)nonce)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[0]) )
269 : : {
270 : 1736 : ((UINT32 *)pc->nonce)[0] = ((const UINT32 *)nonce)[0];
271 : 1736 : ((UINT32 *)pc->nonce)[1] = ((UINT32 *)t.tmp_nonce_lo)[0];
272 : 1736 : aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
273 : : }
274 : :
275 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
276 : : *((UINT32 *)buf) ^= ((UINT32 *)pc->cache)[ndx];
277 : : #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
278 : 1104 : *((UINT64 *)buf) ^= ((UINT64 *)pc->cache)[ndx];
279 : : #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
280 : : ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
281 : : ((UINT32 *)buf)[2] ^= ((UINT32 *)pc->cache)[2];
282 : : #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
283 : 1048 : ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
284 : 1048 : ((UINT64 *)buf)[1] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[1];
285 : : #endif
286 : 2152 : }
287 : :
288 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
289 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
290 : : /* ----- Begin NH Hash Section ------------------------------------------ */
291 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
292 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
293 : :
294 : : /* The NH-based hash functions used in UMAC are described in the UMAC paper
295 : : * and specification, both of which can be found at the UMAC website.
296 : : * The interface to this implementation has two
297 : : * versions, one expects the entire message being hashed to be passed
298 : : * in a single buffer and returns the hash result immediately. The second
299 : : * allows the message to be passed in a sequence of buffers. In the
300 : : * muliple-buffer interface, the client calls the routine nh_update() as
301 : : * many times as necessary. When there is no more data to be fed to the
302 : : * hash, the client calls nh_final() which calculates the hash output.
303 : : * Before beginning another hash calculation the nh_reset() routine
304 : : * must be called. The single-buffer routine, nh(), is equivalent to
305 : : * the sequence of calls nh_update() and nh_final(); however it is
306 : : * optimized and should be prefered whenever the multiple-buffer interface
307 : : * is not necessary. When using either interface, it is the client's
308 : : * responsability to pass no more than L1_KEY_LEN bytes per hash result.
309 : : *
310 : : * The routine nh_init() initializes the nh_ctx data structure and
311 : : * must be called once, before any other PDF routine.
312 : : */
313 : :
314 : : /* The "nh_aux" routines do the actual NH hashing work. They
315 : : * expect buffers to be multiples of L1_PAD_BOUNDARY. These routines
316 : : * produce output for all STREAMS NH iterations in one call,
317 : : * allowing the parallel implementation of the streams.
318 : : */
319 : :
320 : : #define STREAMS (UMAC_OUTPUT_LEN / 4) /* Number of times hash is applied */
321 : : #define L1_KEY_LEN 1024 /* Internal key bytes */
322 : : #define L1_KEY_SHIFT 16 /* Toeplitz key shift between streams */
323 : : #define L1_PAD_BOUNDARY 32 /* pad message to boundary multiple */
324 : : #define ALLOC_BOUNDARY 16 /* Keep buffers aligned to this */
325 : : #define HASH_BUF_BYTES 64 /* nh_aux_hb buffer multiple */
326 : :
327 : : typedef struct {
328 : : UINT8 nh_key [L1_KEY_LEN + L1_KEY_SHIFT * (STREAMS - 1)]; /* NH Key */
329 : : UINT8 data [HASH_BUF_BYTES]; /* Incoming data buffer */
330 : : int next_data_empty; /* Bookeeping variable for data buffer. */
331 : : int bytes_hashed; /* Bytes (out of L1_KEY_LEN) incorperated. */
332 : : UINT64 state[STREAMS]; /* on-line state */
333 : : } nh_ctx;
334 : :
335 : :
336 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
337 : :
338 : : static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
339 : : /* NH hashing primitive. Previous (partial) hash result is loaded and
340 : : * then stored via hp pointer. The length of the data pointed at by "dp",
341 : : * "dlen", is guaranteed to be divisible by L1_PAD_BOUNDARY (32). Key
342 : : * is expected to be endian compensated in memory at key setup.
343 : : */
344 : : {
345 : : UINT64 h;
346 : : UWORD c = dlen / 32;
347 : : UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
348 : : const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
349 : : UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
350 : : UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7;
351 : :
352 : : h = *((UINT64 *)hp);
353 : : do {
354 : : d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
355 : : d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
356 : : d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
357 : : d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
358 : : k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
359 : : k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
360 : : h += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
361 : : h += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
362 : : h += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
363 : : h += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
364 : :
365 : : d += 8;
366 : : k += 8;
367 : : } while (--c);
368 : : *((UINT64 *)hp) = h;
369 : : }
370 : :
371 : : #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
372 : :
373 : 3644 : static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
374 : : /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
375 : : * reading and writing 16 bytes of hash-state per call.
376 : : */
377 : : {
378 : : UINT64 h1,h2;
379 : 3644 : UWORD c = dlen / 32;
380 : 3644 : UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
381 : 3644 : const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
382 : : UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
383 : : UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
384 : : k8,k9,k10,k11;
385 : :
386 : 3644 : h1 = *((UINT64 *)hp);
387 : 3644 : h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
388 : 3644 : k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
389 : : do {
390 : 78095 : d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
391 : 78095 : d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
392 : 78095 : d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
393 : 78095 : d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
394 : 78095 : k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
395 : 78095 : k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
396 : :
397 : 78095 : h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
398 : 78095 : h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
399 : :
400 : 78095 : h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
401 : 78095 : h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
402 : :
403 : 78095 : h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
404 : 78095 : h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
405 : :
406 : 78095 : h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
407 : 78095 : h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
408 : :
409 : 78095 : k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
410 : :
411 : 78095 : d += 8;
412 : 78095 : k += 8;
413 [ + + ]: 78095 : } while (--c);
414 : 3644 : ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
415 : 3644 : ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
416 : 3644 : }
417 : :
418 : : #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
419 : :
420 : : static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
421 : : /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
422 : : * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
423 : : */
424 : : {
425 : : UINT64 h1,h2,h3;
426 : : UWORD c = dlen / 32;
427 : : UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
428 : : const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
429 : : UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
430 : : UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
431 : : k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15;
432 : :
433 : : h1 = *((UINT64 *)hp);
434 : : h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
435 : : h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
436 : : k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
437 : : k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
438 : : do {
439 : : d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
440 : : d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
441 : : d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
442 : : d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
443 : : k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
444 : : k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
445 : :
446 : : h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
447 : : h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
448 : : h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
449 : :
450 : : h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
451 : : h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
452 : : h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
453 : :
454 : : h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
455 : : h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
456 : : h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
457 : :
458 : : h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
459 : : h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
460 : : h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
461 : :
462 : : k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
463 : : k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
464 : :
465 : : d += 8;
466 : : k += 8;
467 : : } while (--c);
468 : : ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
469 : : ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
470 : : ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
471 : : }
472 : :
473 : : #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
474 : :
475 : 3567 : static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
476 : : /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
477 : : * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
478 : : */
479 : : {
480 : : UINT64 h1,h2,h3,h4;
481 : 3567 : UWORD c = dlen / 32;
482 : 3567 : UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
483 : 3567 : const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
484 : : UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
485 : : UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
486 : : k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15,
487 : : k16,k17,k18,k19;
488 : :
489 : 3567 : h1 = *((UINT64 *)hp);
490 : 3567 : h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
491 : 3567 : h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
492 : 3567 : h4 = *((UINT64 *)hp + 3);
493 : 3567 : k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
494 : 3567 : k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
495 : : do {
496 : 77759 : d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
497 : 77759 : d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
498 : 77759 : d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
499 : 77759 : d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
500 : 77759 : k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
501 : 77759 : k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
502 : 77759 : k16 = *(k+16); k17 = *(k+17); k18 = *(k+18); k19 = *(k+19);
503 : :
504 : 77759 : h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
505 : 77759 : h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
506 : 77759 : h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
507 : 77759 : h4 += MUL64((k12 + d0), (k16 + d4));
508 : :
509 : 77759 : h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
510 : 77759 : h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
511 : 77759 : h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
512 : 77759 : h4 += MUL64((k13 + d1), (k17 + d5));
513 : :
514 : 77759 : h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
515 : 77759 : h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
516 : 77759 : h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
517 : 77759 : h4 += MUL64((k14 + d2), (k18 + d6));
518 : :
519 : 77759 : h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
520 : 77759 : h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
521 : 77759 : h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
522 : 77759 : h4 += MUL64((k15 + d3), (k19 + d7));
523 : :
524 : 77759 : k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
525 : 77759 : k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
526 : 77759 : k8 = k16; k9 = k17; k10 = k18; k11 = k19;
527 : :
528 : 77759 : d += 8;
529 : 77759 : k += 8;
530 [ + + ]: 77759 : } while (--c);
531 : 3567 : ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
532 : 3567 : ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
533 : 3567 : ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
534 : 3567 : ((UINT64 *)hp)[3] = h4;
535 : 3567 : }
536 : :
537 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
538 : : #endif /* UMAC_OUTPUT_LENGTH */
539 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
540 : :
541 : :
542 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
543 : :
544 : : static void nh_transform(nh_ctx *hc, const UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
545 : : /* This function is a wrapper for the primitive NH hash functions. It takes
546 : : * as argument "hc" the current hash context and a buffer which must be a
547 : : * multiple of L1_PAD_BOUNDARY. The key passed to nh_aux is offset
548 : : * appropriately according to how much message has been hashed already.
549 : : */
550 : : {
551 : : UINT8 *key;
552 : :
553 : 2599 : key = hc->nh_key + hc->bytes_hashed;
554 : 2599 : nh_aux(key, buf, hc->state, nbytes);
555 : : }
556 : :
557 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
558 : :
559 : : #if (__LITTLE_ENDIAN__)
560 : 2278 : static void endian_convert(void *buf, UWORD bpw, UINT32 num_bytes)
561 : : /* We endian convert the keys on little-endian computers to */
562 : : /* compensate for the lack of big-endian memory reads during hashing. */
563 : : {
564 : 2278 : UWORD iters = num_bytes / bpw;
565 [ + + ]: 2278 : if (bpw == 4) {
566 : : UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
567 : : do {
568 : 101924 : *p = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
569 : 101924 : p++;
570 [ + + ]: 101924 : } while (--iters);
571 [ + - ]: 1514 : } else if (bpw == 8) {
572 : : UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
573 : : UINT32 t;
574 : : do {
575 : 11320 : t = LOAD_UINT32_REVERSED(p+1);
576 : 11320 : p[1] = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
577 : 5660 : p[0] = t;
578 : 5660 : p += 2;
579 [ + + ]: 5660 : } while (--iters);
580 : : }
581 : 2278 : }
582 : : #define endian_convert_if_le(x,y,z) endian_convert((x),(y),(z))
583 : : #else
584 : : #define endian_convert_if_le(x,y,z) do{}while(0) /* Do nothing */
585 : : #endif
586 : :
587 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
588 : :
589 : : static void nh_reset(nh_ctx *hc)
590 : : /* Reset nh_ctx to ready for hashing of new data */
591 : : {
592 : 4686 : hc->bytes_hashed = 0;
593 : 4686 : hc->next_data_empty = 0;
594 : 4686 : hc->state[0] = 0;
595 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
596 : 4686 : hc->state[1] = 0;
597 : : #endif
598 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
599 : 2280 : hc->state[2] = 0;
600 : : #endif
601 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
602 : 2280 : hc->state[3] = 0;
603 : : #endif
604 : :
605 : : }
606 : :
607 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
608 : :
609 : 382 : static void nh_init(nh_ctx *hc, aes_int_key prf_key)
610 : : /* Generate nh_key, endian convert and reset to be ready for hashing. */
611 : : {
612 : 382 : kdf(hc->nh_key, prf_key, 1, sizeof(hc->nh_key));
613 : 382 : endian_convert_if_le(hc->nh_key, 4, sizeof(hc->nh_key));
614 : : nh_reset(hc);
615 : 382 : }
616 : :
617 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
618 : :
619 : 2152 : static void nh_update(nh_ctx *hc, const UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
620 : : /* Incorporate nbytes of data into a nh_ctx, buffer whatever is not an */
621 : : /* even multiple of HASH_BUF_BYTES. */
622 : : {
623 : : UINT32 i,j;
624 : :
625 : 2152 : j = hc->next_data_empty;
626 [ + + ]: 2152 : if ((j + nbytes) >= HASH_BUF_BYTES) {
627 [ - + ]: 488 : if (j) {
628 : 0 : i = HASH_BUF_BYTES - j;
629 : 0 : memcpy(hc->data+j, buf, i);
630 : 0 : nh_transform(hc,hc->data,HASH_BUF_BYTES);
631 : 0 : nbytes -= i;
632 : 0 : buf += i;
633 : 0 : hc->bytes_hashed += HASH_BUF_BYTES;
634 : : }
635 [ + - ]: 488 : if (nbytes >= HASH_BUF_BYTES) {
636 : 488 : i = nbytes & ~(HASH_BUF_BYTES - 1);
637 : : nh_transform(hc, buf, i);
638 : 488 : nbytes -= i;
639 : 488 : buf += i;
640 : 488 : hc->bytes_hashed += i;
641 : : }
642 : : j = 0;
643 : : }
644 : 2152 : memcpy(hc->data + j, buf, nbytes);
645 : 2152 : hc->next_data_empty = j + nbytes;
646 : 2152 : }
647 : :
648 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
649 : :
650 : 2111 : static void zero_pad(UINT8 *p, int nbytes)
651 : : {
652 : : /* Write "nbytes" of zeroes, beginning at "p" */
653 [ + + ]: 2111 : if (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
654 [ - + ]: 1712 : while ((ptrdiff_t)p % sizeof(UWORD)) {
655 : 0 : *p = 0;
656 : 0 : nbytes--;
657 : 0 : p++;
658 : : }
659 [ + + ]: 9255 : while (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
660 : 7144 : *(UWORD *)p = 0;
661 : 7144 : nbytes -= sizeof(UWORD);
662 : 7144 : p += sizeof(UWORD);
663 : : }
664 : : }
665 [ - + ]: 2111 : while (nbytes) {
666 : 0 : *p = 0;
667 : 0 : nbytes--;
668 : 0 : p++;
669 : : }
670 : 2111 : }
671 : :
672 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
673 : :
674 : 2152 : static void nh_final(nh_ctx *hc, UINT8 *result)
675 : : /* After passing some number of data buffers to nh_update() for integration
676 : : * into an NH context, nh_final is called to produce a hash result. If any
677 : : * bytes are in the buffer hc->data, incorporate them into the
678 : : * NH context. Finally, add into the NH accumulation "state" the total number
679 : : * of bits hashed. The resulting numbers are written to the buffer "result".
680 : : * If nh_update was never called, L1_PAD_BOUNDARY zeroes are incorporated.
681 : : */
682 : : {
683 : : int nh_len, nbits;
684 : :
685 [ + + ]: 2152 : if (hc->next_data_empty != 0) {
686 : 2111 : nh_len = ((hc->next_data_empty + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) &
687 : : ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
688 : 2111 : zero_pad(hc->data + hc->next_data_empty,
689 : : nh_len - hc->next_data_empty);
690 : 2111 : nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
691 : 2111 : hc->bytes_hashed += hc->next_data_empty;
692 [ - + ]: 41 : } else if (hc->bytes_hashed == 0) {
693 : 0 : nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;
694 : 0 : zero_pad(hc->data, L1_PAD_BOUNDARY);
695 : 0 : nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
696 : : }
697 : :
698 : 2152 : nbits = (hc->bytes_hashed << 3);
699 : 2152 : ((UINT64 *)result)[0] = ((UINT64 *)hc->state)[0] + nbits;
700 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
701 : 2152 : ((UINT64 *)result)[1] = ((UINT64 *)hc->state)[1] + nbits;
702 : : #endif
703 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
704 : 1048 : ((UINT64 *)result)[2] = ((UINT64 *)hc->state)[2] + nbits;
705 : : #endif
706 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
707 : 1048 : ((UINT64 *)result)[3] = ((UINT64 *)hc->state)[3] + nbits;
708 : : #endif
709 : : nh_reset(hc);
710 : 2152 : }
711 : :
712 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
713 : :
714 : : static void nh(nh_ctx *hc, const UINT8 *buf, UINT32 padded_len,
715 : : UINT32 unpadded_len, UINT8 *result)
716 : : /* All-in-one nh_update() and nh_final() equivalent.
717 : : * Assumes that padded_len is divisible by L1_PAD_BOUNDARY and result is
718 : : * well aligned
719 : : */
720 : : {
721 : : UINT32 nbits;
722 : :
723 : : /* Initialize the hash state */
724 : 4612 : nbits = (unpadded_len << 3);
725 : :
726 : 4612 : ((UINT64 *)result)[0] = nbits;
727 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
728 : 4612 : ((UINT64 *)result)[1] = nbits;
729 : : #endif
730 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
731 : 2306 : ((UINT64 *)result)[2] = nbits;
732 : : #endif
733 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
734 : 2306 : ((UINT64 *)result)[3] = nbits;
735 : : #endif
736 : :
737 : 4612 : nh_aux(hc->nh_key, buf, result, padded_len);
738 : : }
739 : :
740 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
741 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
742 : : /* ----- Begin UHASH Section -------------------------------------------- */
743 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
744 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
745 : :
746 : : /* UHASH is a multi-layered algorithm. Data presented to UHASH is first
747 : : * hashed by NH. The NH output is then hashed by a polynomial-hash layer
748 : : * unless the initial data to be hashed is short. After the polynomial-
749 : : * layer, an inner-product hash is used to produce the final UHASH output.
750 : : *
751 : : * UHASH provides two interfaces, one all-at-once and another where data
752 : : * buffers are presented sequentially. In the sequential interface, the
753 : : * UHASH client calls the routine uhash_update() as many times as necessary.
754 : : * When there is no more data to be fed to UHASH, the client calls
755 : : * uhash_final() which
756 : : * calculates the UHASH output. Before beginning another UHASH calculation
757 : : * the uhash_reset() routine must be called. The all-at-once UHASH routine,
758 : : * uhash(), is equivalent to the sequence of calls uhash_update() and
759 : : * uhash_final(); however it is optimized and should be
760 : : * used whenever the sequential interface is not necessary.
761 : : *
762 : : * The routine uhash_init() initializes the uhash_ctx data structure and
763 : : * must be called once, before any other UHASH routine.
764 : : */
765 : :
766 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
767 : : /* ----- Constants and uhash_ctx ---------------------------------------- */
768 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
769 : :
770 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
771 : : /* ----- Poly hash and Inner-Product hash Constants --------------------- */
772 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
773 : :
774 : : /* Primes and masks */
775 : : #define p36 ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFBull) /* 2^36 - 5 */
776 : : #define p64 ((UINT64)0xFFFFFFFFFFFFFFC5ull) /* 2^64 - 59 */
777 : : #define m36 ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFFull) /* The low 36 of 64 bits */
778 : :
779 : :
780 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
781 : :
782 : : typedef struct uhash_ctx {
783 : : nh_ctx hash; /* Hash context for L1 NH hash */
784 : : UINT64 poly_key_8[STREAMS]; /* p64 poly keys */
785 : : UINT64 poly_accum[STREAMS]; /* poly hash result */
786 : : UINT64 ip_keys[STREAMS*4]; /* Inner-product keys */
787 : : UINT32 ip_trans[STREAMS]; /* Inner-product translation */
788 : : UINT32 msg_len; /* Total length of data passed */
789 : : /* to uhash */
790 : : } uhash_ctx;
791 : : typedef struct uhash_ctx *uhash_ctx_t;
792 : :
793 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
794 : :
795 : :
796 : : /* The polynomial hashes use Horner's rule to evaluate a polynomial one
797 : : * word at a time. As described in the specification, poly32 and poly64
798 : : * require keys from special domains. The following implementations exploit
799 : : * the special domains to avoid overflow. The results are not guaranteed to
800 : : * be within Z_p32 and Z_p64, but the Inner-Product hash implementation
801 : : * patches any errant values.
802 : : */
803 : :
804 : 14436 : static UINT64 poly64(UINT64 cur, UINT64 key, UINT64 data)
805 : : {
806 : 14436 : UINT32 key_hi = (UINT32)(key >> 32),
807 : 14436 : key_lo = (UINT32)key,
808 : 14436 : cur_hi = (UINT32)(cur >> 32),
809 : 14436 : cur_lo = (UINT32)cur,
810 : : x_lo,
811 : : x_hi;
812 : : UINT64 X,T,res;
813 : :
814 : 14436 : X = MUL64(key_hi, cur_lo) + MUL64(cur_hi, key_lo);
815 : 14436 : x_lo = (UINT32)X;
816 : 14436 : x_hi = (UINT32)(X >> 32);
817 : :
818 : 14436 : res = (MUL64(key_hi, cur_hi) + x_hi) * 59 + MUL64(key_lo, cur_lo);
819 : :
820 : 14436 : T = ((UINT64)x_lo << 32);
821 : 14436 : res += T;
822 [ + + ]: 14436 : if (res < T)
823 : 1628 : res += 59;
824 : :
825 : 14436 : res += data;
826 [ + + ]: 14436 : if (res < data)
827 : 6973 : res += 59;
828 : :
829 : 14436 : return res;
830 : : }
831 : :
832 : :
833 : : /* Although UMAC is specified to use a ramped polynomial hash scheme, this
834 : : * implementation does not handle all ramp levels. Because we don't handle
835 : : * the ramp up to p128 modulus in this implementation, we are limited to
836 : : * 2^14 poly_hash() invocations per stream (for a total capacity of 2^24
837 : : * bytes input to UMAC per tag, ie. 16MB).
838 : : */
839 : 4812 : static void poly_hash(uhash_ctx_t hc, UINT32 data_in[])
840 : : {
841 : : int i;
842 : 4812 : UINT64 *data=(UINT64*)data_in;
843 : :
844 [ + + ]: 19248 : for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
845 [ - + ]: 14436 : if ((UINT32)(data[i] >> 32) == 0xfffffffful) {
846 : 0 : hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
847 : : hc->poly_key_8[i], p64 - 1);
848 : 0 : hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
849 : 0 : hc->poly_key_8[i], (data[i] - 59));
850 : : } else {
851 : 14436 : hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
852 : : hc->poly_key_8[i], data[i]);
853 : : }
854 : : }
855 : 4812 : }
856 : :
857 : :
858 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
859 : :
860 : :
861 : : /* The final step in UHASH is an inner-product hash. The poly hash
862 : : * produces a result not neccesarily WORD_LEN bytes long. The inner-
863 : : * product hash breaks the polyhash output into 16-bit chunks and
864 : : * multiplies each with a 36 bit key.
865 : : */
866 : :
867 : : static UINT64 ip_aux(UINT64 t, UINT64 *ipkp, UINT64 data)
868 : : {
869 : 6400 : t = t + ipkp[0] * (UINT64)(UINT16)(data >> 48);
870 : 6400 : t = t + ipkp[1] * (UINT64)(UINT16)(data >> 32);
871 : 6400 : t = t + ipkp[2] * (UINT64)(UINT16)(data >> 16);
872 : 6400 : t = t + ipkp[3] * (UINT64)(UINT16)(data);
873 : :
874 : : return t;
875 : : }
876 : :
877 : : static UINT32 ip_reduce_p36(UINT64 t)
878 : : {
879 : : /* Divisionless modular reduction */
880 : : UINT64 ret;
881 : :
882 : 6400 : ret = (t & m36) + 5 * (t >> 36);
883 [ - + ][ - + ]: 2552 : if (ret >= p36)
[ - + ][ - + ]
[ - + ]
884 : 0 : ret -= p36;
885 : :
886 : : /* return least significant 32 bits */
887 : 6400 : return (UINT32)(ret);
888 : : }
889 : :
890 : :
891 : : /* If the data being hashed by UHASH is no longer than L1_KEY_LEN, then
892 : : * the polyhash stage is skipped and ip_short is applied directly to the
893 : : * NH output.
894 : : */
895 : 1952 : static void ip_short(uhash_ctx_t ahc, UINT8 *nh_res, u_char *res)
896 : : {
897 : : UINT64 t;
898 : 1952 : UINT64 *nhp = (UINT64 *)nh_res;
899 : :
900 : 3904 : t = ip_aux(0,ahc->ip_keys, nhp[0]);
901 : 1952 : STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+0, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[0]);
902 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
903 : 3904 : t = ip_aux(0,ahc->ip_keys+4, nhp[1]);
904 : 1952 : STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+1, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[1]);
905 : : #endif
906 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
907 : 1896 : t = ip_aux(0,ahc->ip_keys+8, nhp[2]);
908 : 948 : STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+2, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[2]);
909 : : #endif
910 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
911 : 1896 : t = ip_aux(0,ahc->ip_keys+12, nhp[3]);
912 : 948 : STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+3, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[3]);
913 : : #endif
914 : 1952 : }
915 : :
916 : : /* If the data being hashed by UHASH is longer than L1_KEY_LEN, then
917 : : * the polyhash stage is not skipped and ip_long is applied to the
918 : : * polyhash output.
919 : : */
920 : 200 : static void ip_long(uhash_ctx_t ahc, u_char *res)
921 : : {
922 : : int i;
923 : : UINT64 t;
924 : :
925 [ + + ]: 800 : for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
926 : : /* fix polyhash output not in Z_p64 */
927 [ - + ]: 600 : if (ahc->poly_accum[i] >= p64)
928 : 0 : ahc->poly_accum[i] -= p64;
929 : 1200 : t = ip_aux(0,ahc->ip_keys+(i*4), ahc->poly_accum[i]);
930 : 600 : STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+i,
931 : : ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[i]);
932 : : }
933 : 200 : }
934 : :
935 : :
936 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
937 : :
938 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
939 : :
940 : : /* Reset uhash context for next hash session */
941 : : static int uhash_reset(uhash_ctx_t pc)
942 : : {
943 : 2152 : nh_reset(&pc->hash);
944 : 2152 : pc->msg_len = 0;
945 : 2152 : pc->poly_accum[0] = 1;
946 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
947 : 2152 : pc->poly_accum[1] = 1;
948 : : #endif
949 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
950 : 1048 : pc->poly_accum[2] = 1;
951 : : #endif
952 : : #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
953 : 1048 : pc->poly_accum[3] = 1;
954 : : #endif
955 : : return 1;
956 : : }
957 : :
958 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
959 : :
960 : : /* Given a pointer to the internal key needed by kdf() and a uhash context,
961 : : * initialize the NH context and generate keys needed for poly and inner-
962 : : * product hashing. All keys are endian adjusted in memory so that native
963 : : * loads cause correct keys to be in registers during calculation.
964 : : */
965 : 382 : static void uhash_init(uhash_ctx_t ahc, aes_int_key prf_key)
966 : : {
967 : : int i;
968 : : UINT8 buf[(8*STREAMS+4)*sizeof(UINT64)];
969 : :
970 : : /* Zero the entire uhash context */
971 : : memset(ahc, 0, sizeof(uhash_ctx));
972 : :
973 : : /* Initialize the L1 hash */
974 : 382 : nh_init(&ahc->hash, prf_key);
975 : :
976 : : /* Setup L2 hash variables */
977 : 382 : kdf(buf, prf_key, 2, sizeof(buf)); /* Fill buffer with index 1 key */
978 [ + + ]: 1514 : for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
979 : : /* Fill keys from the buffer, skipping bytes in the buffer not
980 : : * used by this implementation. Endian reverse the keys if on a
981 : : * little-endian computer.
982 : : */
983 : 1132 : memcpy(ahc->poly_key_8+i, buf+24*i, 8);
984 : 1132 : endian_convert_if_le(ahc->poly_key_8+i, 8, 8);
985 : : /* Mask the 64-bit keys to their special domain */
986 : 1132 : ahc->poly_key_8[i] &= ((UINT64)0x01ffffffu << 32) + 0x01ffffffu;
987 : 1132 : ahc->poly_accum[i] = 1; /* Our polyhash prepends a non-zero word */
988 : : }
989 : :
990 : : /* Setup L3-1 hash variables */
991 : 382 : kdf(buf, prf_key, 3, sizeof(buf)); /* Fill buffer with index 2 key */
992 [ + + ]: 1514 : for (i = 0; i < STREAMS; i++)
993 : 1132 : memcpy(ahc->ip_keys+4*i, buf+(8*i+4)*sizeof(UINT64),
994 : : 4*sizeof(UINT64));
995 : 382 : endian_convert_if_le(ahc->ip_keys, sizeof(UINT64),
996 : : sizeof(ahc->ip_keys));
997 [ + + ]: 4910 : for (i = 0; i < STREAMS*4; i++)
998 : 4528 : ahc->ip_keys[i] %= p36; /* Bring into Z_p36 */
999 : :
1000 : : /* Setup L3-2 hash variables */
1001 : : /* Fill buffer with index 4 key */
1002 : 382 : kdf(ahc->ip_trans, prf_key, 4, STREAMS * sizeof(UINT32));
1003 : 382 : endian_convert_if_le(ahc->ip_trans, sizeof(UINT32),
1004 : : STREAMS * sizeof(UINT32));
1005 : 382 : }
1006 : :
1007 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1008 : :
1009 : : #if 0
1010 : : static uhash_ctx_t uhash_alloc(u_char key[])
1011 : : {
1012 : : /* Allocate memory and force to a 16-byte boundary. */
1013 : : uhash_ctx_t ctx;
1014 : : u_char bytes_to_add;
1015 : : aes_int_key prf_key;
1016 : :
1017 : : ctx = (uhash_ctx_t)malloc(sizeof(uhash_ctx)+ALLOC_BOUNDARY);
1018 : : if (ctx) {
1019 : : if (ALLOC_BOUNDARY) {
1020 : : bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1021 : : ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY -1));
1022 : : ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1023 : : *((u_char *)ctx - 1) = bytes_to_add;
1024 : : }
1025 : : aes_key_setup(key,prf_key);
1026 : : uhash_init(ctx, prf_key);
1027 : : }
1028 : : return (ctx);
1029 : : }
1030 : : #endif
1031 : :
1032 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1033 : :
1034 : : #if 0
1035 : : static int uhash_free(uhash_ctx_t ctx)
1036 : : {
1037 : : /* Free memory allocated by uhash_alloc */
1038 : : u_char bytes_to_sub;
1039 : :
1040 : : if (ctx) {
1041 : : if (ALLOC_BOUNDARY) {
1042 : : bytes_to_sub = *((u_char *)ctx - 1);
1043 : : ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx - bytes_to_sub);
1044 : : }
1045 : : free(ctx);
1046 : : }
1047 : : return (1);
1048 : : }
1049 : : #endif
1050 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1051 : :
1052 : 2152 : static int uhash_update(uhash_ctx_t ctx, const u_char *input, long len)
1053 : : /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and
1054 : : * hash each one with NH, calling the polyhash on each NH output.
1055 : : */
1056 : : {
1057 : : UWORD bytes_hashed, bytes_remaining;
1058 : : UINT64 result_buf[STREAMS];
1059 : 2152 : UINT8 *nh_result = (UINT8 *)&result_buf;
1060 : :
1061 [ + + ]: 2152 : if (ctx->msg_len + len <= L1_KEY_LEN) {
1062 : 1952 : nh_update(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, len);
1063 : 1952 : ctx->msg_len += len;
1064 : : } else {
1065 : :
1066 : 200 : bytes_hashed = ctx->msg_len % L1_KEY_LEN;
1067 [ - + ]: 200 : if (ctx->msg_len == L1_KEY_LEN)
1068 : 0 : bytes_hashed = L1_KEY_LEN;
1069 : :
1070 [ + - ]: 200 : if (bytes_hashed + len >= L1_KEY_LEN) {
1071 : :
1072 : : /* If some bytes have been passed to the hash function */
1073 : : /* then we want to pass at most (L1_KEY_LEN - bytes_hashed) */
1074 : : /* bytes to complete the current nh_block. */
1075 [ - + ]: 200 : if (bytes_hashed) {
1076 : 0 : bytes_remaining = (L1_KEY_LEN - bytes_hashed);
1077 : 0 : nh_update(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, bytes_remaining);
1078 : 0 : nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1079 : 0 : ctx->msg_len += bytes_remaining;
1080 : 0 : poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1081 : 0 : len -= bytes_remaining;
1082 : 200 : input += bytes_remaining;
1083 : : }
1084 : :
1085 : : /* Hash directly from input stream if enough bytes */
1086 [ + + ]: 4812 : while (len >= L1_KEY_LEN) {
1087 : 4612 : nh(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, L1_KEY_LEN,
1088 : : L1_KEY_LEN, nh_result);
1089 : 4612 : ctx->msg_len += L1_KEY_LEN;
1090 : 4612 : len -= L1_KEY_LEN;
1091 : 4612 : input += L1_KEY_LEN;
1092 : 4612 : poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1093 : : }
1094 : : }
1095 : :
1096 : : /* pass remaining < L1_KEY_LEN bytes of input data to NH */
1097 [ + - ]: 200 : if (len) {
1098 : 200 : nh_update(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, len);
1099 : 200 : ctx->msg_len += len;
1100 : : }
1101 : : }
1102 : :
1103 : 2152 : return (1);
1104 : : }
1105 : :
1106 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1107 : :
1108 : 2152 : static int uhash_final(uhash_ctx_t ctx, u_char *res)
1109 : : /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1110 : : {
1111 : : UINT64 result_buf[STREAMS];
1112 : 2152 : UINT8 *nh_result = (UINT8 *)&result_buf;
1113 : :
1114 [ + + ]: 2152 : if (ctx->msg_len > L1_KEY_LEN) {
1115 [ + - ]: 200 : if (ctx->msg_len % L1_KEY_LEN) {
1116 : 200 : nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1117 : 200 : poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1118 : : }
1119 : 200 : ip_long(ctx, res);
1120 : : } else {
1121 : 1952 : nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1122 : 1952 : ip_short(ctx,nh_result, res);
1123 : : }
1124 : : uhash_reset(ctx);
1125 : 2152 : return (1);
1126 : : }
1127 : :
1128 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1129 : :
1130 : : #if 0
1131 : : static int uhash(uhash_ctx_t ahc, u_char *msg, long len, u_char *res)
1132 : : /* assumes that msg is in a writable buffer of length divisible by */
1133 : : /* L1_PAD_BOUNDARY. Bytes beyond msg[len] may be zeroed. */
1134 : : {
1135 : : UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1136 : : UINT32 nh_len;
1137 : : int extra_zeroes_needed;
1138 : :
1139 : : /* If the message to be hashed is no longer than L1_HASH_LEN, we skip
1140 : : * the polyhash.
1141 : : */
1142 : : if (len <= L1_KEY_LEN) {
1143 : : if (len == 0) /* If zero length messages will not */
1144 : : nh_len = L1_PAD_BOUNDARY; /* be seen, comment out this case */
1145 : : else
1146 : : nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1147 : : extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1148 : : zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1149 : : nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1150 : : ip_short(ahc,nh_result, res);
1151 : : } else {
1152 : : /* Otherwise, we hash each L1_KEY_LEN chunk with NH, passing the NH
1153 : : * output to poly_hash().
1154 : : */
1155 : : do {
1156 : : nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, L1_KEY_LEN, L1_KEY_LEN, nh_result);
1157 : : poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1158 : : len -= L1_KEY_LEN;
1159 : : msg += L1_KEY_LEN;
1160 : : } while (len >= L1_KEY_LEN);
1161 : : if (len) {
1162 : : nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1163 : : extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1164 : : zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1165 : : nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1166 : : poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1167 : : }
1168 : :
1169 : : ip_long(ahc, res);
1170 : : }
1171 : :
1172 : : uhash_reset(ahc);
1173 : : return 1;
1174 : : }
1175 : : #endif
1176 : :
1177 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1178 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1179 : : /* ----- Begin UMAC Section --------------------------------------------- */
1180 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1181 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1182 : :
1183 : : /* The UMAC interface has two interfaces, an all-at-once interface where
1184 : : * the entire message to be authenticated is passed to UMAC in one buffer,
1185 : : * and a sequential interface where the message is presented a little at a
1186 : : * time. The all-at-once is more optimaized than the sequential version and
1187 : : * should be preferred when the sequential interface is not required.
1188 : : */
1189 : : struct umac_ctx {
1190 : : uhash_ctx hash; /* Hash function for message compression */
1191 : : pdf_ctx pdf; /* PDF for hashed output */
1192 : : void *free_ptr; /* Address to free this struct via */
1193 : : } umac_ctx;
1194 : :
1195 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1196 : :
1197 : : #if 0
1198 : : int umac_reset(struct umac_ctx *ctx)
1199 : : /* Reset the hash function to begin a new authentication. */
1200 : : {
1201 : : uhash_reset(&ctx->hash);
1202 : : return (1);
1203 : : }
1204 : : #endif
1205 : :
1206 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1207 : :
1208 : 32 : int umac_delete(struct umac_ctx *ctx)
1209 : : /* Deallocate the ctx structure */
1210 : : {
1211 [ + - ]: 32 : if (ctx) {
1212 : : if (ALLOC_BOUNDARY)
1213 : 32 : ctx = (struct umac_ctx *)ctx->free_ptr;
1214 : 32 : free(ctx);
1215 : : }
1216 : 32 : return (1);
1217 : : }
1218 : :
1219 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1220 : :
1221 : 382 : struct umac_ctx *umac_new(const u_char key[])
1222 : : /* Dynamically allocate a umac_ctx struct, initialize variables,
1223 : : * generate subkeys from key. Align to 16-byte boundary.
1224 : : */
1225 : : {
1226 : : struct umac_ctx *ctx, *octx;
1227 : : size_t bytes_to_add;
1228 : : aes_int_key prf_key;
1229 : :
1230 : 382 : octx = ctx = xcalloc(1, sizeof(*ctx) + ALLOC_BOUNDARY);
1231 [ + - ]: 382 : if (ctx) {
1232 : : if (ALLOC_BOUNDARY) {
1233 : 382 : bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1234 : 382 : ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY - 1));
1235 : 382 : ctx = (struct umac_ctx *)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1236 : : }
1237 : 382 : ctx->free_ptr = octx;
1238 : 382 : aes_key_setup(key, prf_key);
1239 : 382 : pdf_init(&ctx->pdf, prf_key);
1240 : 382 : uhash_init(&ctx->hash, prf_key);
1241 : : }
1242 : :
1243 : 382 : return (ctx);
1244 : : }
1245 : :
1246 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1247 : :
1248 : 2152 : int umac_final(struct umac_ctx *ctx, u_char tag[], const u_char nonce[8])
1249 : : /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1250 : : {
1251 : 2152 : uhash_final(&ctx->hash, (u_char *)tag);
1252 : 2152 : pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (const UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1253 : :
1254 : 2152 : return (1);
1255 : : }
1256 : :
1257 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1258 : :
1259 : 2152 : int umac_update(struct umac_ctx *ctx, const u_char *input, long len)
1260 : : /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and */
1261 : : /* hash each one, calling the PDF on the hashed output whenever the hash- */
1262 : : /* output buffer is full. */
1263 : : {
1264 : 2152 : uhash_update(&ctx->hash, input, len);
1265 : 2152 : return (1);
1266 : : }
1267 : :
1268 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1269 : :
1270 : : #if 0
1271 : : int umac(struct umac_ctx *ctx, u_char *input,
1272 : : long len, u_char tag[],
1273 : : u_char nonce[8])
1274 : : /* All-in-one version simply calls umac_update() and umac_final(). */
1275 : : {
1276 : : uhash(&ctx->hash, input, len, (u_char *)tag);
1277 : : pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1278 : :
1279 : : return (1);
1280 : : }
1281 : : #endif
1282 : :
1283 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1284 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1285 : : /* ----- End UMAC Section ----------------------------------------------- */
1286 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
1287 : : /* ---------------------------------------------------------------------- */
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