nsz Git - musl/blob - src/crypt/crypt_sha512.c

   1 /*
   2  * public domain sha512 crypt implementation
   3  *
   4  * original sha crypt design: http://people.redhat.com/drepper/SHA-crypt.txt
   5  * in this implementation at least 32bit int is assumed,
   6  * key length is limited, the $6$ prefix is mandatory, '\n' and ':' is rejected
   7  * in the salt and rounds= setting must contain a valid iteration count,
   8  * on error "*" is returned.
   9  */
  10 #include <ctype.h>
  11 #include <stdlib.h>
  12 #include <stdio.h>
  13 #include <string.h>
  14 #include <stdint.h>
  15
  16 /* public domain sha512 implementation based on fips180-3 */
  17 /* >=2^64 bits messages are not supported (about 2000 peta bytes) */
  18
  19 struct sha512 {
  20         uint64_t len;     /* processed message length */
  21         uint64_t h[8];    /* hash state */
  22         uint8_t buf[128]; /* message block buffer */
  23 };
  24
  25 static uint64_t ror(uint64_t n, int k) { return (n >> k) | (n << (64-k)); }
  26 #define Ch(x,y,z)  (z ^ (x & (y ^ z)))
  27 #define Maj(x,y,z) ((x & y) | (z & (x | y)))
  28 #define S0(x)      (ror(x,28) ^ ror(x,34) ^ ror(x,39))
  29 #define S1(x)      (ror(x,14) ^ ror(x,18) ^ ror(x,41))
  30 #define R0(x)      (ror(x,1) ^ ror(x,8) ^ (x>>7))
  31 #define R1(x)      (ror(x,19) ^ ror(x,61) ^ (x>>6))
  32
  33 static const uint64_t K[80] = {
  34 0x428a2f98d728ae22ULL, 0x7137449123ef65cdULL, 0xb5c0fbcfec4d3b2fULL, 0xe9b5dba58189dbbcULL,
  35 0x3956c25bf348b538ULL, 0x59f111f1b605d019ULL, 0x923f82a4af194f9bULL, 0xab1c5ed5da6d8118ULL,
  36 0xd807aa98a3030242ULL, 0x12835b0145706fbeULL, 0x243185be4ee4b28cULL, 0x550c7dc3d5ffb4e2ULL,
  37 0x72be5d74f27b896fULL, 0x80deb1fe3b1696b1ULL, 0x9bdc06a725c71235ULL, 0xc19bf174cf692694ULL,
  38 0xe49b69c19ef14ad2ULL, 0xefbe4786384f25e3ULL, 0x0fc19dc68b8cd5b5ULL, 0x240ca1cc77ac9c65ULL,
  39 0x2de92c6f592b0275ULL, 0x4a7484aa6ea6e483ULL, 0x5cb0a9dcbd41fbd4ULL, 0x76f988da831153b5ULL,
  40 0x983e5152ee66dfabULL, 0xa831c66d2db43210ULL, 0xb00327c898fb213fULL, 0xbf597fc7beef0ee4ULL,
  41 0xc6e00bf33da88fc2ULL, 0xd5a79147930aa725ULL, 0x06ca6351e003826fULL, 0x142929670a0e6e70ULL,
  42 0x27b70a8546d22ffcULL, 0x2e1b21385c26c926ULL, 0x4d2c6dfc5ac42aedULL, 0x53380d139d95b3dfULL,
  43 0x650a73548baf63deULL, 0x766a0abb3c77b2a8ULL, 0x81c2c92e47edaee6ULL, 0x92722c851482353bULL,
  44 0xa2bfe8a14cf10364ULL, 0xa81a664bbc423001ULL, 0xc24b8b70d0f89791ULL, 0xc76c51a30654be30ULL,
  45 0xd192e819d6ef5218ULL, 0xd69906245565a910ULL, 0xf40e35855771202aULL, 0x106aa07032bbd1b8ULL,
  46 0x19a4c116b8d2d0c8ULL, 0x1e376c085141ab53ULL, 0x2748774cdf8eeb99ULL, 0x34b0bcb5e19b48a8ULL,
  47 0x391c0cb3c5c95a63ULL, 0x4ed8aa4ae3418acbULL, 0x5b9cca4f7763e373ULL, 0x682e6ff3d6b2b8a3ULL,
  48 0x748f82ee5defb2fcULL, 0x78a5636f43172f60ULL, 0x84c87814a1f0ab72ULL, 0x8cc702081a6439ecULL,
  49 0x90befffa23631e28ULL, 0xa4506cebde82bde9ULL, 0xbef9a3f7b2c67915ULL, 0xc67178f2e372532bULL,
  50 0xca273eceea26619cULL, 0xd186b8c721c0c207ULL, 0xeada7dd6cde0eb1eULL, 0xf57d4f7fee6ed178ULL,
  51 0x06f067aa72176fbaULL, 0x0a637dc5a2c898a6ULL, 0x113f9804bef90daeULL, 0x1b710b35131c471bULL,
  52 0x28db77f523047d84ULL, 0x32caab7b40c72493ULL, 0x3c9ebe0a15c9bebcULL, 0x431d67c49c100d4cULL,
  53 0x4cc5d4becb3e42b6ULL, 0x597f299cfc657e2aULL, 0x5fcb6fab3ad6faecULL, 0x6c44198c4a475817ULL
  54 };
  55
  56 static void processblock(struct sha512 *s, const uint8_t *buf)
  57 {
  58         uint64_t W[80], t1, t2, a, b, c, d, e, f, g, h;
  59         int i;
  60
  61         for (i = 0; i < 16; i++) {
  62                 W[i] = (uint64_t)buf[8*i]<<56;
  63                 W[i] |= (uint64_t)buf[8*i+1]<<48;
  64                 W[i] |= (uint64_t)buf[8*i+2]<<40;
  65                 W[i] |= (uint64_t)buf[8*i+3]<<32;
  66                 W[i] |= (uint64_t)buf[8*i+4]<<24;
  67                 W[i] |= (uint64_t)buf[8*i+5]<<16;
  68                 W[i] |= (uint64_t)buf[8*i+6]<<8;
  69                 W[i] |= buf[8*i+7];
  70         }
  71         for (; i < 80; i++)
  72                 W[i] = R1(W[i-2]) + W[i-7] + R0(W[i-15]) + W[i-16];
  73         a = s->h[0];
  74         b = s->h[1];
  75         c = s->h[2];
  76         d = s->h[3];
  77         e = s->h[4];
  78         f = s->h[5];
  79         g = s->h[6];
  80         h = s->h[7];
  81         for (i = 0; i < 80; i++) {
  82                 t1 = h + S1(e) + Ch(e,f,g) + K[i] + W[i];
  83                 t2 = S0(a) + Maj(a,b,c);
  84                 h = g;
  85                 g = f;
  86                 f = e;
  87                 e = d + t1;
  88                 d = c;
  89                 c = b;
  90                 b = a;
  91                 a = t1 + t2;
  92         }
  93         s->h[0] += a;
  94         s->h[1] += b;
  95         s->h[2] += c;
  96         s->h[3] += d;
  97         s->h[4] += e;
  98         s->h[5] += f;
  99         s->h[6] += g;
 100         s->h[7] += h;
 101 }
 102
 103 static void pad(struct sha512 *s)
 104 {
 105         unsigned r = s->len % 128;
 106
 107         s->buf[r++] = 0x80;
 108         if (r > 112) {
 109                 memset(s->buf + r, 0, 128 - r);
 110                 r = 0;
 111                 processblock(s, s->buf);
 112         }
 113         memset(s->buf + r, 0, 120 - r);
 114         s->len *= 8;
 115         s->buf[120] = s->len >> 56;
 116         s->buf[121] = s->len >> 48;
 117         s->buf[122] = s->len >> 40;
 118         s->buf[123] = s->len >> 32;
 119         s->buf[124] = s->len >> 24;
 120         s->buf[125] = s->len >> 16;
 121         s->buf[126] = s->len >> 8;
 122         s->buf[127] = s->len;
 123         processblock(s, s->buf);
 124 }
 125
 126 static void sha512_init(struct sha512 *s)
 127 {
 128         s->len = 0;
 129         s->h[0] = 0x6a09e667f3bcc908ULL;
 130         s->h[1] = 0xbb67ae8584caa73bULL;
 131         s->h[2] = 0x3c6ef372fe94f82bULL;
 132         s->h[3] = 0xa54ff53a5f1d36f1ULL;
 133         s->h[4] = 0x510e527fade682d1ULL;
 134         s->h[5] = 0x9b05688c2b3e6c1fULL;
 135         s->h[6] = 0x1f83d9abfb41bd6bULL;
 136         s->h[7] = 0x5be0cd19137e2179ULL;
 137 }
 138
 139 static void sha512_sum(struct sha512 *s, uint8_t md[20])
 140 {
 141         int i;
 142
 143         pad(s);
 144         for (i = 0; i < 8; i++) {
 145                 md[8*i] = s->h[i] >> 56;
 146                 md[8*i+1] = s->h[i] >> 48;
 147                 md[8*i+2] = s->h[i] >> 40;
 148                 md[8*i+3] = s->h[i] >> 32;
 149                 md[8*i+4] = s->h[i] >> 24;
 150                 md[8*i+5] = s->h[i] >> 16;
 151                 md[8*i+6] = s->h[i] >> 8;
 152                 md[8*i+7] = s->h[i];
 153         }
 154 }
 155
 156 static void sha512_update(struct sha512 *s, const void *m, unsigned long len)
 157 {
 158         const uint8_t *p = m;
 159         unsigned r = s->len % 128;
 160
 161         s->len += len;
 162         if (r) {
 163                 if (len < 128 - r) {
 164                         memcpy(s->buf + r, p, len);
 165                         return;
 166                 }
 167                 memcpy(s->buf + r, p, 128 - r);
 168                 len -= 128 - r;
 169                 p += 128 - r;
 170                 processblock(s, s->buf);
 171         }
 172         for (; len >= 128; len -= 128, p += 128)
 173                 processblock(s, p);
 174         memcpy(s->buf, p, len);
 175 }
 176
 177 static unsigned char b64[] =
 178 "./0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
 179
 180 static char *to64(char *s, unsigned int u, int n)
 181 {
 182         while (--n >= 0) {
 183                 *s++ = b64[u % 64];
 184                 u /= 64;
 185         }
 186         return s;
 187 }
 188
 189 /* key limit is not part of the original design, added for DoS protection.
 190  * rounds limit has been lowered (versus the reference/spec), also for DoS
 191  * protection. runtime is O(klen^2 + klen*rounds) */
 192 #define KEY_MAX 256
 193 #define SALT_MAX 16
 194 #define ROUNDS_DEFAULT 5000
 195 #define ROUNDS_MIN 1000
 196 #define ROUNDS_MAX 20000
 197
 198 /* hash n bytes of the repeated md message digest */
 199 static void hashmd(struct sha512 *s, unsigned int n, const void *md)
 200 {
 201         unsigned int i;
 202
 203         for (i = n; i > 64; i -= 64)
 204                 sha512_update(s, md, 64);
 205         sha512_update(s, md, i);
 206 }
 207
 208 static char *sha512crypt(const char *key, const char *setting, char *output)
 209 {
 210         struct sha512 ctx;
 211         unsigned char md[64], kmd[64], smd[64];
 212         unsigned int i, r, klen, slen;
 213         char rounds[20] = "";
 214         const char *salt;
 215         char *p;
 216
 217         /* reject large keys */
 218         for (i = 0; i <= KEY_MAX && key[i]; i++);
 219         if (i > KEY_MAX)
 220                 return 0;
 221         klen = i;
 222
 223         /* setting: $6$rounds=n$salt$ (rounds=n$ and closing $ are optional) */
 224         if (strncmp(setting, "$6$", 3) != 0)
 225                 return 0;
 226         salt = setting + 3;
 227
 228         r = ROUNDS_DEFAULT;
 229         if (strncmp(salt, "rounds=", sizeof "rounds=" - 1) == 0) {
 230                 unsigned long u;
 231                 char *end;
 232
 233                 /*
 234                  * this is a deviation from the reference:
 235                  * bad rounds setting is rejected if it is
 236                  * - empty
 237                  * - unterminated (missing '$')
 238                  * - begins with anything but a decimal digit
 239                  * the reference implementation treats these bad
 240                  * rounds as part of the salt or parse them with
 241                  * strtoul semantics which may cause problems
 242                  * including non-portable hashes that depend on
 243                  * the host's value of ULONG_MAX.
 244                  */
 245                 salt += sizeof "rounds=" - 1;
 246                 if (!isdigit(*salt))
 247                         return 0;
 248                 u = strtoul(salt, &end, 10);
 249                 if (*end != '$')
 250                         return 0;
 251                 salt = end+1;
 252                 if (u < ROUNDS_MIN)
 253                         r = ROUNDS_MIN;
 254                 else if (u > ROUNDS_MAX)
 255                         r = ROUNDS_MAX;
 256                 else
 257                         r = u;
 258                 /* needed when rounds is zero prefixed or out of bounds */
 259                 sprintf(rounds, "rounds=%u$", r);
 260         }
 261
 262         for (i = 0; i < SALT_MAX && salt[i] && salt[i] != '$'; i++)
 263                 /* reject characters that interfere with /etc/shadow parsing */
 264                 if (salt[i] == '\n' || salt[i] == ':')
 265                         return 0;
 266         slen = i;
 267
 268         /* B = sha(key salt key) */
 269         sha512_init(&ctx);
 270         sha512_update(&ctx, key, klen);
 271         sha512_update(&ctx, salt, slen);
 272         sha512_update(&ctx, key, klen);
 273         sha512_sum(&ctx, md);
 274
 275         /* A = sha(key salt repeat-B alternate-B-key) */
 276         sha512_init(&ctx);
 277         sha512_update(&ctx, key, klen);
 278         sha512_update(&ctx, salt, slen);
 279         hashmd(&ctx, klen, md);
 280         for (i = klen; i > 0; i >>= 1)
 281                 if (i & 1)
 282                         sha512_update(&ctx, md, sizeof md);
 283                 else
 284                         sha512_update(&ctx, key, klen);
 285         sha512_sum(&ctx, md);
 286
 287         /* DP = sha(repeat-key), this step takes O(klen^2) time */
 288         sha512_init(&ctx);
 289         for (i = 0; i < klen; i++)
 290                 sha512_update(&ctx, key, klen);
 291         sha512_sum(&ctx, kmd);
 292
 293         /* DS = sha(repeat-salt) */
 294         sha512_init(&ctx);
 295         for (i = 0; i < 16 + md[0]; i++)
 296                 sha512_update(&ctx, salt, slen);
 297         sha512_sum(&ctx, smd);
 298
 299         /* iterate A = f(A,DP,DS), this step takes O(rounds*klen) time */
 300         for (i = 0; i < r; i++) {
 301                 sha512_init(&ctx);
 302                 if (i % 2)
 303                         hashmd(&ctx, klen, kmd);
 304                 else
 305                         sha512_update(&ctx, md, sizeof md);
 306                 if (i % 3)
 307                         sha512_update(&ctx, smd, slen);
 308                 if (i % 7)
 309                         hashmd(&ctx, klen, kmd);
 310                 if (i % 2)
 311                         sha512_update(&ctx, md, sizeof md);
 312                 else
 313                         hashmd(&ctx, klen, kmd);
 314                 sha512_sum(&ctx, md);
 315         }
 316
 317         /* output is $6$rounds=n$salt$hash */
 318         p = output;
 319         p += sprintf(p, "$6$%s%.*s$", rounds, slen, salt);
 320 #if 1
 321         static const unsigned char perm[][3] = {
 322                 0,21,42,22,43,1,44,2,23,3,24,45,25,46,4,
 323                 47,5,26,6,27,48,28,49,7,50,8,29,9,30,51,
 324                 31,52,10,53,11,32,12,33,54,34,55,13,56,14,35,
 325                 15,36,57,37,58,16,59,17,38,18,39,60,40,61,19,
 326                 62,20,41 };
 327         for (i=0; i<21; i++) p = to64(p,
 328                 (md[perm[i][0]]<<16)|(md[perm[i][1]]<<8)|md[perm[i][2]], 4);
 329 #else
 330         p = to64(p, (md[0]<<16)|(md[21]<<8)|md[42], 4);
 331         p = to64(p, (md[22]<<16)|(md[43]<<8)|md[1], 4);
 332         p = to64(p, (md[44]<<16)|(md[2]<<8)|md[23], 4);
 333         p = to64(p, (md[3]<<16)|(md[24]<<8)|md[45], 4);
 334         p = to64(p, (md[25]<<16)|(md[46]<<8)|md[4], 4);
 335         p = to64(p, (md[47]<<16)|(md[5]<<8)|md[26], 4);
 336         p = to64(p, (md[6]<<16)|(md[27]<<8)|md[48], 4);
 337         p = to64(p, (md[28]<<16)|(md[49]<<8)|md[7], 4);
 338         p = to64(p, (md[50]<<16)|(md[8]<<8)|md[29], 4);
 339         p = to64(p, (md[9]<<16)|(md[30]<<8)|md[51], 4);
 340         p = to64(p, (md[31]<<16)|(md[52]<<8)|md[10], 4);
 341         p = to64(p, (md[53]<<16)|(md[11]<<8)|md[32], 4);
 342         p = to64(p, (md[12]<<16)|(md[33]<<8)|md[54], 4);
 343         p = to64(p, (md[34]<<16)|(md[55]<<8)|md[13], 4);
 344         p = to64(p, (md[56]<<16)|(md[14]<<8)|md[35], 4);
 345         p = to64(p, (md[15]<<16)|(md[36]<<8)|md[57], 4);
 346         p = to64(p, (md[37]<<16)|(md[58]<<8)|md[16], 4);
 347         p = to64(p, (md[59]<<16)|(md[17]<<8)|md[38], 4);
 348         p = to64(p, (md[18]<<16)|(md[39]<<8)|md[60], 4);
 349         p = to64(p, (md[40]<<16)|(md[61]<<8)|md[19], 4);
 350         p = to64(p, (md[62]<<16)|(md[20]<<8)|md[41], 4);
 351 #endif
 352         p = to64(p, md[63], 2);
 353         *p = 0;
 354         return output;
 355 }
 356
 357 char *__crypt_sha512(const char *key, const char *setting, char *output)
 358 {
 359         static const char testkey[] = "Xy01@#\x01\x02\x80\x7f\xff\r\n\x81\t !";
 360         static const char testsetting[] = "$6$rounds=1234$abc0123456789$";
 361         static const char testhash[] = "$6$rounds=1234$abc0123456789$BCpt8zLrc/RcyuXmCDOE1ALqMXB2MH6n1g891HhFj8.w7LxGv.FTkqq6Vxc/km3Y0jE0j24jY5PIv/oOu6reg1";
 362         char testbuf[128];
 363         char *p, *q;
 364
 365         p = sha512crypt(key, setting, output);
 366         /* self test and stack cleanup */
 367         q = sha512crypt(testkey, testsetting, testbuf);
 368         if (!p || q != testbuf || memcmp(testbuf, testhash, sizeof testhash))
 369                 return "*";
 370         return p;
 371 }