legacy-libs/grpc/deps/grpc/third_party/boringssl/crypto/poly1305/poly1305.c

   1 /* Copyright (c) 2014, Google Inc.
   2  *
   3  * Permission to use, copy, modify, and/or distribute this software for any
   4  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
   5  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
   6  *
   7  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
   8  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
   9  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY
  10  * SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
  11  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION
  12  * OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN
  13  * CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE. */
  14
  15 // This implementation of poly1305 is by Andrew Moon
  16 // (https://github.com/floodyberry/poly1305-donna) and released as public
  17 // domain.
  18
  19 #include <openssl/poly1305.h>
  20
  21 #include <string.h>
  22
  23 #include <openssl/cpu.h>
  24
  25 #include "internal.h"
  26 #include "../internal.h"
  27
  28
  29 #if defined(OPENSSL_WINDOWS) || !defined(OPENSSL_X86_64)
  30
  31 // We can assume little-endian.
  32 static uint32_t U8TO32_LE(const uint8_t *m) {
  33   uint32_t r;
  34   OPENSSL_memcpy(&r, m, sizeof(r));
  35   return r;
  36 }
  37
  38 static void U32TO8_LE(uint8_t *m, uint32_t v) {
  39   OPENSSL_memcpy(m, &v, sizeof(v));
  40 }
  41
  42 static uint64_t mul32x32_64(uint32_t a, uint32_t b) { return (uint64_t)a * b; }
  43
  44 struct poly1305_state_st {
  45   uint32_t r0, r1, r2, r3, r4;
  46   uint32_t s1, s2, s3, s4;
  47   uint32_t h0, h1, h2, h3, h4;
  48   uint8_t buf[16];
  49   unsigned int buf_used;
  50   uint8_t key[16];
  51 };
  52
  53 static inline struct poly1305_state_st *poly1305_aligned_state(
  54     poly1305_state *state) {
  55   return (struct poly1305_state_st *)(((uintptr_t)state + 63) & ~63);
  56 }
  57
  58 // poly1305_blocks updates |state| given some amount of input data. This
  59 // function may only be called with a |len| that is not a multiple of 16 at the
  60 // end of the data. Otherwise the input must be buffered into 16 byte blocks.
  61 static void poly1305_update(struct poly1305_state_st *state, const uint8_t *in,
  62                             size_t len) {
  63   uint32_t t0, t1, t2, t3;
  64   uint64_t t[5];
  65   uint32_t b;
  66   uint64_t c;
  67   size_t j;
  68   uint8_t mp[16];
  69
  70   if (len < 16) {
  71     goto poly1305_donna_atmost15bytes;
  72   }
  73
  74 poly1305_donna_16bytes:
  75   t0 = U8TO32_LE(in);
  76   t1 = U8TO32_LE(in + 4);
  77   t2 = U8TO32_LE(in + 8);
  78   t3 = U8TO32_LE(in + 12);
  79
  80   in += 16;
  81   len -= 16;
  82
  83   state->h0 += t0 & 0x3ffffff;
  84   state->h1 += ((((uint64_t)t1 << 32) | t0) >> 26) & 0x3ffffff;
  85   state->h2 += ((((uint64_t)t2 << 32) | t1) >> 20) & 0x3ffffff;
  86   state->h3 += ((((uint64_t)t3 << 32) | t2) >> 14) & 0x3ffffff;
  87   state->h4 += (t3 >> 8) | (1 << 24);
  88
  89 poly1305_donna_mul:
  90   t[0] = mul32x32_64(state->h0, state->r0) + mul32x32_64(state->h1, state->s4) +
  91          mul32x32_64(state->h2, state->s3) + mul32x32_64(state->h3, state->s2) +
  92          mul32x32_64(state->h4, state->s1);
  93   t[1] = mul32x32_64(state->h0, state->r1) + mul32x32_64(state->h1, state->r0) +
  94          mul32x32_64(state->h2, state->s4) + mul32x32_64(state->h3, state->s3) +
  95          mul32x32_64(state->h4, state->s2);
  96   t[2] = mul32x32_64(state->h0, state->r2) + mul32x32_64(state->h1, state->r1) +
  97          mul32x32_64(state->h2, state->r0) + mul32x32_64(state->h3, state->s4) +
  98          mul32x32_64(state->h4, state->s3);
  99   t[3] = mul32x32_64(state->h0, state->r3) + mul32x32_64(state->h1, state->r2) +
 100          mul32x32_64(state->h2, state->r1) + mul32x32_64(state->h3, state->r0) +
 101          mul32x32_64(state->h4, state->s4);
 102   t[4] = mul32x32_64(state->h0, state->r4) + mul32x32_64(state->h1, state->r3) +
 103          mul32x32_64(state->h2, state->r2) + mul32x32_64(state->h3, state->r1) +
 104          mul32x32_64(state->h4, state->r0);
 105
 106   state->h0 = (uint32_t)t[0] & 0x3ffffff;
 107   c = (t[0] >> 26);
 108   t[1] += c;
 109   state->h1 = (uint32_t)t[1] & 0x3ffffff;
 110   b = (uint32_t)(t[1] >> 26);
 111   t[2] += b;
 112   state->h2 = (uint32_t)t[2] & 0x3ffffff;
 113   b = (uint32_t)(t[2] >> 26);
 114   t[3] += b;
 115   state->h3 = (uint32_t)t[3] & 0x3ffffff;
 116   b = (uint32_t)(t[3] >> 26);
 117   t[4] += b;
 118   state->h4 = (uint32_t)t[4] & 0x3ffffff;
 119   b = (uint32_t)(t[4] >> 26);
 120   state->h0 += b * 5;
 121
 122   if (len >= 16) {
 123     goto poly1305_donna_16bytes;
 124   }
 125
 126 // final bytes
 127 poly1305_donna_atmost15bytes:
 128   if (!len) {
 129     return;
 130   }
 131
 132   for (j = 0; j < len; j++) {
 133     mp[j] = in[j];
 134   }
 135   mp[j++] = 1;
 136   for (; j < 16; j++) {
 137     mp[j] = 0;
 138   }
 139   len = 0;
 140
 141   t0 = U8TO32_LE(mp + 0);
 142   t1 = U8TO32_LE(mp + 4);
 143   t2 = U8TO32_LE(mp + 8);
 144   t3 = U8TO32_LE(mp + 12);
 145
 146   state->h0 += t0 & 0x3ffffff;
 147   state->h1 += ((((uint64_t)t1 << 32) | t0) >> 26) & 0x3ffffff;
 148   state->h2 += ((((uint64_t)t2 << 32) | t1) >> 20) & 0x3ffffff;
 149   state->h3 += ((((uint64_t)t3 << 32) | t2) >> 14) & 0x3ffffff;
 150   state->h4 += (t3 >> 8);
 151
 152   goto poly1305_donna_mul;
 153 }
 154
 155 void CRYPTO_poly1305_init(poly1305_state *statep, const uint8_t key[32]) {
 156   struct poly1305_state_st *state = poly1305_aligned_state(statep);
 157   uint32_t t0, t1, t2, t3;
 158
 159 #if defined(OPENSSL_POLY1305_NEON)
 160   if (CRYPTO_is_NEON_capable()) {
 161     CRYPTO_poly1305_init_neon(statep, key);
 162     return;
 163   }
 164 #endif
 165
 166   t0 = U8TO32_LE(key + 0);
 167   t1 = U8TO32_LE(key + 4);
 168   t2 = U8TO32_LE(key + 8);
 169   t3 = U8TO32_LE(key + 12);
 170
 171   // precompute multipliers
 172   state->r0 = t0 & 0x3ffffff;
 173   t0 >>= 26;
 174   t0 |= t1 << 6;
 175   state->r1 = t0 & 0x3ffff03;
 176   t1 >>= 20;
 177   t1 |= t2 << 12;
 178   state->r2 = t1 & 0x3ffc0ff;
 179   t2 >>= 14;
 180   t2 |= t3 << 18;
 181   state->r3 = t2 & 0x3f03fff;
 182   t3 >>= 8;
 183   state->r4 = t3 & 0x00fffff;
 184
 185   state->s1 = state->r1 * 5;
 186   state->s2 = state->r2 * 5;
 187   state->s3 = state->r3 * 5;
 188   state->s4 = state->r4 * 5;
 189
 190   // init state
 191   state->h0 = 0;
 192   state->h1 = 0;
 193   state->h2 = 0;
 194   state->h3 = 0;
 195   state->h4 = 0;
 196
 197   state->buf_used = 0;
 198   OPENSSL_memcpy(state->key, key + 16, sizeof(state->key));
 199 }
 200
 201 void CRYPTO_poly1305_update(poly1305_state *statep, const uint8_t *in,
 202                             size_t in_len) {
 203   unsigned int i;
 204   struct poly1305_state_st *state = poly1305_aligned_state(statep);
 205
 206 #if defined(OPENSSL_POLY1305_NEON)
 207   if (CRYPTO_is_NEON_capable()) {
 208     CRYPTO_poly1305_update_neon(statep, in, in_len);
 209     return;
 210   }
 211 #endif
 212
 213   if (state->buf_used) {
 214     unsigned todo = 16 - state->buf_used;
 215     if (todo > in_len) {
 216       todo = (unsigned)in_len;
 217     }
 218     for (i = 0; i < todo; i++) {
 219       state->buf[state->buf_used + i] = in[i];
 220     }
 221     state->buf_used += todo;
 222     in_len -= todo;
 223     in += todo;
 224
 225     if (state->buf_used == 16) {
 226       poly1305_update(state, state->buf, 16);
 227       state->buf_used = 0;
 228     }
 229   }
 230
 231   if (in_len >= 16) {
 232     size_t todo = in_len & ~0xf;
 233     poly1305_update(state, in, todo);
 234     in += todo;
 235     in_len &= 0xf;
 236   }
 237
 238   if (in_len) {
 239     for (i = 0; i < in_len; i++) {
 240       state->buf[i] = in[i];
 241     }
 242     state->buf_used = (unsigned)in_len;
 243   }
 244 }
 245
 246 void CRYPTO_poly1305_finish(poly1305_state *statep, uint8_t mac[16]) {
 247   struct poly1305_state_st *state = poly1305_aligned_state(statep);
 248   uint64_t f0, f1, f2, f3;
 249   uint32_t g0, g1, g2, g3, g4;
 250   uint32_t b, nb;
 251
 252 #if defined(OPENSSL_POLY1305_NEON)
 253   if (CRYPTO_is_NEON_capable()) {
 254     CRYPTO_poly1305_finish_neon(statep, mac);
 255     return;
 256   }
 257 #endif
 258
 259   if (state->buf_used) {
 260     poly1305_update(state, state->buf, state->buf_used);
 261   }
 262
 263   b = state->h0 >> 26;
 264   state->h0 = state->h0 & 0x3ffffff;
 265   state->h1 += b;
 266   b = state->h1 >> 26;
 267   state->h1 = state->h1 & 0x3ffffff;
 268   state->h2 += b;
 269   b = state->h2 >> 26;
 270   state->h2 = state->h2 & 0x3ffffff;
 271   state->h3 += b;
 272   b = state->h3 >> 26;
 273   state->h3 = state->h3 & 0x3ffffff;
 274   state->h4 += b;
 275   b = state->h4 >> 26;
 276   state->h4 = state->h4 & 0x3ffffff;
 277   state->h0 += b * 5;
 278
 279   g0 = state->h0 + 5;
 280   b = g0 >> 26;
 281   g0 &= 0x3ffffff;
 282   g1 = state->h1 + b;
 283   b = g1 >> 26;
 284   g1 &= 0x3ffffff;
 285   g2 = state->h2 + b;
 286   b = g2 >> 26;
 287   g2 &= 0x3ffffff;
 288   g3 = state->h3 + b;
 289   b = g3 >> 26;
 290   g3 &= 0x3ffffff;
 291   g4 = state->h4 + b - (1 << 26);
 292
 293   b = (g4 >> 31) - 1;
 294   nb = ~b;
 295   state->h0 = (state->h0 & nb) | (g0 & b);
 296   state->h1 = (state->h1 & nb) | (g1 & b);
 297   state->h2 = (state->h2 & nb) | (g2 & b);
 298   state->h3 = (state->h3 & nb) | (g3 & b);
 299   state->h4 = (state->h4 & nb) | (g4 & b);
 300
 301   f0 = ((state->h0) | (state->h1 << 26)) + (uint64_t)U8TO32_LE(&state->key[0]);
 302   f1 = ((state->h1 >> 6) | (state->h2 << 20)) +
 303        (uint64_t)U8TO32_LE(&state->key[4]);
 304   f2 = ((state->h2 >> 12) | (state->h3 << 14)) +
 305        (uint64_t)U8TO32_LE(&state->key[8]);
 306   f3 = ((state->h3 >> 18) | (state->h4 << 8)) +
 307        (uint64_t)U8TO32_LE(&state->key[12]);
 308
 309   U32TO8_LE(&mac[0], f0);
 310   f1 += (f0 >> 32);
 311   U32TO8_LE(&mac[4], f1);
 312   f2 += (f1 >> 32);
 313   U32TO8_LE(&mac[8], f2);
 314   f3 += (f2 >> 32);
 315   U32TO8_LE(&mac[12], f3);
 316 }
 317
 318 #endif  // OPENSSL_WINDOWS || !OPENSSL_X86_64