src/hash_impl.h

   1 /**********************************************************************
   2  * Copyright (c) 2014 Pieter Wuille                                   *
   3  * Distributed under the MIT software license, see the accompanying   *
   4  * file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.*
   5  **********************************************************************/
   6
   7 #ifndef _SECP256K1_HASH_IMPL_H_
   8 #define _SECP256K1_HASH_IMPL_H_
   9
  10 #include "hash.h"
  11
  12 #include <stdlib.h>
  13 #include <stdint.h>
  14 #include <string.h>
  15
  16 #define Ch(x,y,z) ((z) ^ ((x) & ((y) ^ (z))))
  17 #define Maj(x,y,z) (((x) & (y)) | ((z) & ((x) | (y))))
  18 #define Sigma0(x) (((x) >> 2 | (x) << 30) ^ ((x) >> 13 | (x) << 19) ^ ((x) >> 22 | (x) << 10))
  19 #define Sigma1(x) (((x) >> 6 | (x) << 26) ^ ((x) >> 11 | (x) << 21) ^ ((x) >> 25 | (x) << 7))
  20 #define sigma0(x) (((x) >> 7 | (x) << 25) ^ ((x) >> 18 | (x) << 14) ^ ((x) >> 3))
  21 #define sigma1(x) (((x) >> 17 | (x) << 15) ^ ((x) >> 19 | (x) << 13) ^ ((x) >> 10))
  22
  23 #define Round(a,b,c,d,e,f,g,h,k,w) do { \
  24     uint32_t t1 = (h) + Sigma1(e) + Ch((e), (f), (g)) + (k) + (w); \
  25     uint32_t t2 = Sigma0(a) + Maj((a), (b), (c)); \
  26     (d) += t1; \
  27     (h) = t1 + t2; \
  28 } while(0)
  29
  30 #define ReadBE32(p) (((uint32_t)((p)[0])) << 24 | ((uint32_t)((p)[1])) << 16 | ((uint32_t)((p)[2])) << 8 | ((uint32_t)((p)[3])))
  31 #define WriteBE32(p, v) do { (p)[0] = (v) >> 24; (p)[1] = (v) >> 16; (p)[2] = (v) >> 8; (p)[3] = (v); } while(0)
  32
  33 static void secp256k1_sha256_initialize(secp256k1_sha256_t *hash) {
  34     hash->s[0] = 0x6a09e667ul;
  35     hash->s[1] = 0xbb67ae85ul;
  36     hash->s[2] = 0x3c6ef372ul;
  37     hash->s[3] = 0xa54ff53aul;
  38     hash->s[4] = 0x510e527ful;
  39     hash->s[5] = 0x9b05688cul;
  40     hash->s[6] = 0x1f83d9abul;
  41     hash->s[7] = 0x5be0cd19ul;
  42     hash->bytes = 0;
  43 }
  44
  45 /** Perform one SHA-256 transformation, processing a 64-byte chunk. */
  46 static void secp256k1_sha256_transform(uint32_t* s, const unsigned char* chunk) {
  47     uint32_t a = s[0], b = s[1], c = s[2], d = s[3], e = s[4], f = s[5], g = s[6], h = s[7];
  48     uint32_t w0, w1, w2, w3, w4, w5, w6, w7, w8, w9, w10, w11, w12, w13, w14, w15;
  49
  50     Round(a, b, c, d, e, f, g, h, 0x428a2f98, w0 = ReadBE32(chunk + 0));
  51     Round(h, a, b, c, d, e, f, g, 0x71374491, w1 = ReadBE32(chunk + 4));
  52     Round(g, h, a, b, c, d, e, f, 0xb5c0fbcf, w2 = ReadBE32(chunk + 8));
  53     Round(f, g, h, a, b, c, d, e, 0xe9b5dba5, w3 = ReadBE32(chunk + 12));
  54     Round(e, f, g, h, a, b, c, d, 0x3956c25b, w4 = ReadBE32(chunk + 16));
  55     Round(d, e, f, g, h, a, b, c, 0x59f111f1, w5 = ReadBE32(chunk + 20));
  56     Round(c, d, e, f, g, h, a, b, 0x923f82a4, w6 = ReadBE32(chunk + 24));
  57     Round(b, c, d, e, f, g, h, a, 0xab1c5ed5, w7 = ReadBE32(chunk + 28));
  58     Round(a, b, c, d, e, f, g, h, 0xd807aa98, w8 = ReadBE32(chunk + 32));
  59     Round(h, a, b, c, d, e, f, g, 0x12835b01, w9 = ReadBE32(chunk + 36));
  60     Round(g, h, a, b, c, d, e, f, 0x243185be, w10 = ReadBE32(chunk + 40));
  61     Round(f, g, h, a, b, c, d, e, 0x550c7dc3, w11 = ReadBE32(chunk + 44));
  62     Round(e, f, g, h, a, b, c, d, 0x72be5d74, w12 = ReadBE32(chunk + 48));
  63     Round(d, e, f, g, h, a, b, c, 0x80deb1fe, w13 = ReadBE32(chunk + 52));
  64     Round(c, d, e, f, g, h, a, b, 0x9bdc06a7, w14 = ReadBE32(chunk + 56));
  65     Round(b, c, d, e, f, g, h, a, 0xc19bf174, w15 = ReadBE32(chunk + 60));
  66
  67     Round(a, b, c, d, e, f, g, h, 0xe49b69c1, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
  68     Round(h, a, b, c, d, e, f, g, 0xefbe4786, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
  69     Round(g, h, a, b, c, d, e, f, 0x0fc19dc6, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
  70     Round(f, g, h, a, b, c, d, e, 0x240ca1cc, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
  71     Round(e, f, g, h, a, b, c, d, 0x2de92c6f, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
  72     Round(d, e, f, g, h, a, b, c, 0x4a7484aa, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
  73     Round(c, d, e, f, g, h, a, b, 0x5cb0a9dc, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
  74     Round(b, c, d, e, f, g, h, a, 0x76f988da, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
  75     Round(a, b, c, d, e, f, g, h, 0x983e5152, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
  76     Round(h, a, b, c, d, e, f, g, 0xa831c66d, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
  77     Round(g, h, a, b, c, d, e, f, 0xb00327c8, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
  78     Round(f, g, h, a, b, c, d, e, 0xbf597fc7, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
  79     Round(e, f, g, h, a, b, c, d, 0xc6e00bf3, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
  80     Round(d, e, f, g, h, a, b, c, 0xd5a79147, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
  81     Round(c, d, e, f, g, h, a, b, 0x06ca6351, w14 += sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
  82     Round(b, c, d, e, f, g, h, a, 0x14292967, w15 += sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
  83
  84     Round(a, b, c, d, e, f, g, h, 0x27b70a85, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
  85     Round(h, a, b, c, d, e, f, g, 0x2e1b2138, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
  86     Round(g, h, a, b, c, d, e, f, 0x4d2c6dfc, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
  87     Round(f, g, h, a, b, c, d, e, 0x53380d13, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
  88     Round(e, f, g, h, a, b, c, d, 0x650a7354, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
  89     Round(d, e, f, g, h, a, b, c, 0x766a0abb, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
  90     Round(c, d, e, f, g, h, a, b, 0x81c2c92e, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
  91     Round(b, c, d, e, f, g, h, a, 0x92722c85, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
  92     Round(a, b, c, d, e, f, g, h, 0xa2bfe8a1, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
  93     Round(h, a, b, c, d, e, f, g, 0xa81a664b, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
  94     Round(g, h, a, b, c, d, e, f, 0xc24b8b70, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
  95     Round(f, g, h, a, b, c, d, e, 0xc76c51a3, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
  96     Round(e, f, g, h, a, b, c, d, 0xd192e819, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
  97     Round(d, e, f, g, h, a, b, c, 0xd6990624, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
  98     Round(c, d, e, f, g, h, a, b, 0xf40e3585, w14 += sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
  99     Round(b, c, d, e, f, g, h, a, 0x106aa070, w15 += sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 100
 101     Round(a, b, c, d, e, f, g, h, 0x19a4c116, w0 += sigma1(w14) + w9 + sigma0(w1));
 102     Round(h, a, b, c, d, e, f, g, 0x1e376c08, w1 += sigma1(w15) + w10 + sigma0(w2));
 103     Round(g, h, a, b, c, d, e, f, 0x2748774c, w2 += sigma1(w0) + w11 + sigma0(w3));
 104     Round(f, g, h, a, b, c, d, e, 0x34b0bcb5, w3 += sigma1(w1) + w12 + sigma0(w4));
 105     Round(e, f, g, h, a, b, c, d, 0x391c0cb3, w4 += sigma1(w2) + w13 + sigma0(w5));
 106     Round(d, e, f, g, h, a, b, c, 0x4ed8aa4a, w5 += sigma1(w3) + w14 + sigma0(w6));
 107     Round(c, d, e, f, g, h, a, b, 0x5b9cca4f, w6 += sigma1(w4) + w15 + sigma0(w7));
 108     Round(b, c, d, e, f, g, h, a, 0x682e6ff3, w7 += sigma1(w5) + w0 + sigma0(w8));
 109     Round(a, b, c, d, e, f, g, h, 0x748f82ee, w8 += sigma1(w6) + w1 + sigma0(w9));
 110     Round(h, a, b, c, d, e, f, g, 0x78a5636f, w9 += sigma1(w7) + w2 + sigma0(w10));
 111     Round(g, h, a, b, c, d, e, f, 0x84c87814, w10 += sigma1(w8) + w3 + sigma0(w11));
 112     Round(f, g, h, a, b, c, d, e, 0x8cc70208, w11 += sigma1(w9) + w4 + sigma0(w12));
 113     Round(e, f, g, h, a, b, c, d, 0x90befffa, w12 += sigma1(w10) + w5 + sigma0(w13));
 114     Round(d, e, f, g, h, a, b, c, 0xa4506ceb, w13 += sigma1(w11) + w6 + sigma0(w14));
 115     Round(c, d, e, f, g, h, a, b, 0xbef9a3f7, w14 + sigma1(w12) + w7 + sigma0(w15));
 116     Round(b, c, d, e, f, g, h, a, 0xc67178f2, w15 + sigma1(w13) + w8 + sigma0(w0));
 117
 118     s[0] += a;
 119     s[1] += b;
 120     s[2] += c;
 121     s[3] += d;
 122     s[4] += e;
 123     s[5] += f;
 124     s[6] += g;
 125     s[7] += h;
 126 }
 127
 128 static void secp256k1_sha256_write(secp256k1_sha256_t *hash, const unsigned char *data, size_t len) {
 129     const unsigned char* end = data + len;
 130     size_t bufsize = hash->bytes % 64;
 131     if (bufsize && bufsize + len >= 64) {
 132         /* Fill the buffer, and process it. */
 133         memcpy(hash->buf + bufsize, data, 64 - bufsize);
 134         hash->bytes += 64 - bufsize;
 135         data += 64 - bufsize;
 136         secp256k1_sha256_transform(hash->s, hash->buf);
 137         bufsize = 0;
 138     }
 139     while (end >= data + 64) {
 140         /* Process full chunks directly from the source. */
 141         secp256k1_sha256_transform(hash->s, data);
 142         hash->bytes += 64;
 143         data += 64;
 144     }
 145     if (end > data) {
 146         /* Fill the buffer with what remains. */
 147         memcpy(hash->buf + bufsize, data, end - data);
 148         hash->bytes += end - data;
 149     }
 150 }
 151
 152 static void secp256k1_sha256_finalize(secp256k1_sha256_t *hash, unsigned char *out32) {
 153     static const unsigned char pad[64] = {0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
 154     unsigned char sizedesc[8];
 155     WriteBE32(sizedesc, hash->bytes >> 29);
 156     WriteBE32(sizedesc + 4, hash->bytes << 3);
 157     secp256k1_sha256_write(hash, pad, 1 + ((119 - (hash->bytes % 64)) % 64));
 158     secp256k1_sha256_write(hash, sizedesc, 8);
 159     WriteBE32(out32, hash->s[0]);
 160     hash->s[0] = 0;
 161     WriteBE32(out32 + 4, hash->s[1]);
 162     hash->s[1] = 0;
 163     WriteBE32(out32 + 8, hash->s[2]);
 164     hash->s[2] = 0;
 165     WriteBE32(out32 + 12, hash->s[3]);
 166     hash->s[3] = 0;
 167     WriteBE32(out32 + 16, hash->s[4]);
 168     hash->s[4] = 0;
 169     WriteBE32(out32 + 20, hash->s[5]);
 170     hash->s[5] = 0;
 171     WriteBE32(out32 + 24, hash->s[6]);
 172     hash->s[6] = 0;
 173     WriteBE32(out32 + 28, hash->s[7]);
 174     hash->s[7] = 0;
 175 }
 176
 177 static void secp256k1_hmac_sha256_initialize(secp256k1_hmac_sha256_t *hash, const unsigned char *key, size_t keylen) {
 178     int n;
 179     unsigned char rkey[64];
 180     if (keylen <= 64) {
 181         memcpy(rkey, key, keylen);
 182         memset(rkey + keylen, 0, 64 - keylen);
 183     } else {
 184         secp256k1_sha256_t sha256;
 185         secp256k1_sha256_initialize(&sha256);
 186         secp256k1_sha256_write(&sha256, key, keylen);
 187         secp256k1_sha256_finalize(&sha256, rkey);
 188         memset(rkey + 32, 0, 32);
 189     }
 190
 191     secp256k1_sha256_initialize(&hash->outer);
 192     for (n = 0; n < 64; n++)
 193         rkey[n] ^= 0x5c;
 194     secp256k1_sha256_write(&hash->outer, rkey, 64);
 195
 196     secp256k1_sha256_initialize(&hash->inner);
 197     for (n = 0; n < 64; n++)
 198         rkey[n] ^= 0x5c ^ 0x36;
 199     secp256k1_sha256_write(&hash->inner, rkey, 64);
 200     memset(rkey, 0, 64);
 201 }
 202
 203 static void secp256k1_hmac_sha256_write(secp256k1_hmac_sha256_t *hash, const unsigned char *data, size_t size) {
 204     secp256k1_sha256_write(&hash->inner, data, size);
 205 }
 206
 207 static void secp256k1_hmac_sha256_finalize(secp256k1_hmac_sha256_t *hash, unsigned char *out32) {
 208     unsigned char temp[32];
 209     secp256k1_sha256_finalize(&hash->inner, temp);
 210     secp256k1_sha256_write(&hash->outer, temp, 32);
 211     memset(temp, 0, 32);
 212     secp256k1_sha256_finalize(&hash->outer, out32);
 213 }
 214
 215
 216 static void secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_initialize(secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_t *rng, const unsigned char *key, size_t keylen, const unsigned char *msg, size_t msglen) {
 217     secp256k1_hmac_sha256_t hmac;
 218     static const unsigned char zero[1] = {0x00};
 219     static const unsigned char one[1] = {0x01};
 220
 221     memset(rng->v, 0x01, 32);
 222     memset(rng->k, 0x00, 32);
 223
 224     secp256k1_hmac_sha256_initialize(&hmac, rng->k, 32);
 225     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, rng->v, 32);
 226     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, zero, 1);
 227     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, key, keylen);
 228     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, msg, msglen);
 229     secp256k1_hmac_sha256_finalize(&hmac, rng->k);
 230     secp256k1_hmac_sha256_initialize(&hmac, rng->k, 32);
 231     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, rng->v, 32);
 232     secp256k1_hmac_sha256_finalize(&hmac, rng->v);
 233
 234     secp256k1_hmac_sha256_initialize(&hmac, rng->k, 32);
 235     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, rng->v, 32);
 236     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, one, 1);
 237     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, key, keylen);
 238     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, msg, msglen);
 239     secp256k1_hmac_sha256_finalize(&hmac, rng->k);
 240     secp256k1_hmac_sha256_initialize(&hmac, rng->k, 32);
 241     secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, rng->v, 32);
 242     secp256k1_hmac_sha256_finalize(&hmac, rng->v);
 243     rng->retry = 0;
 244 }
 245
 246 static void secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_generate(secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_t *rng, unsigned char *out, size_t outlen) {
 247     static const unsigned char zero[1] = {0x00};
 248     if (rng->retry) {
 249         secp256k1_hmac_sha256_t hmac;
 250         secp256k1_hmac_sha256_initialize(&hmac, rng->k, 32);
 251         secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, rng->v, 32);
 252         secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, zero, 1);
 253         secp256k1_hmac_sha256_finalize(&hmac, rng->k);
 254         secp256k1_hmac_sha256_initialize(&hmac, rng->k, 32);
 255         secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, rng->v, 32);
 256         secp256k1_hmac_sha256_finalize(&hmac, rng->v);
 257     }
 258
 259     while (outlen > 0) {
 260         secp256k1_hmac_sha256_t hmac;
 261         int now = outlen;
 262         secp256k1_hmac_sha256_initialize(&hmac, rng->k, 32);
 263         secp256k1_hmac_sha256_write(&hmac, rng->v, 32);
 264         secp256k1_hmac_sha256_finalize(&hmac, rng->v);
 265         if (now > 32) {
 266             now = 32;
 267         }
 268         memcpy(out, rng->v, now);
 269         out += now;
 270         outlen -= now;
 271     }
 272
 273     rng->retry = 1;
 274 }
 275
 276 static void secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_finalize(secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_t *rng) {
 277     memset(rng->k, 0, 32);
 278     memset(rng->v, 0, 32);
 279     rng->retry = 0;
 280 }
 281
 282
 283 #undef Round
 284 #undef sigma0
 285 #undef sigma1
 286 #undef Sigma0
 287 #undef Sigma1
 288 #undef Ch
 289 #undef Maj
 290 #undef ReadBE32
 291 #undef WriteBE32
 292
 293 #endif