umac.c

   1 /* $OpenBSD: umac.c,v 1.11 2014/07/22 07:13:42 guenther 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 /* In OpenSSH, this file is compiled twice, with different #defines set on the
  52  * command line. Since we don't want to stretch the Android build system, in
  53  * Android this file is duplicated as umac.c and umac128.c. The latter contains
  54  * the #defines (that were set in OpenSSH's Makefile) at the top of the
  55  * file. */
  56
  57 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  58 /* --- User Switches ---------------------------------------------------- */
  59 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  60
  61 #ifndef UMAC_OUTPUT_LEN
  62 #define UMAC_OUTPUT_LEN     8  /* Alowable: 4, 8, 12, 16                  */
  63 #endif
  64
  65 #if UMAC_OUTPUT_LEN != 4 && UMAC_OUTPUT_LEN != 8 && \
  66     UMAC_OUTPUT_LEN != 12 && UMAC_OUTPUT_LEN != 16
  67 # error UMAC_OUTPUT_LEN must be defined to 4, 8, 12 or 16
  68 #endif
  69
  70 /* #define FORCE_C_ONLY        1  ANSI C and 64-bit integers req'd        */
  71 /* #define AES_IMPLEMENTAION   1  1 = OpenSSL, 2 = Barreto, 3 = Gladman   */
  72 /* #define SSE2                0  Is SSE2 is available?                   */
  73 /* #define RUN_TESTS           0  Run basic correctness/speed tests       */
  74 /* #define UMAC_AE_SUPPORT     0  Enable auhthenticated encrytion         */
  75
  76 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  77 /* -- Global Includes --------------------------------------------------- */
  78 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  79
  80 #include "includes.h"
  81 #include <sys/types.h>
  82 #include <string.h>
  83 #include <stdio.h>
  84 #include <stdlib.h>
  85 #include <stddef.h>
  86
  87 #include "xmalloc.h"
  88 #include "umac.h"
  89 #include "misc.h"
  90
  91 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  92 /* --- Primitive Data Types ---                                           */
  93 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  94
  95 /* The following assumptions may need change on your system */
  96 typedef u_int8_t        UINT8;  /* 1 byte   */
  97 typedef u_int16_t       UINT16; /* 2 byte   */
  98 typedef u_int32_t       UINT32; /* 4 byte   */
  99 typedef u_int64_t       UINT64; /* 8 bytes  */
 100 typedef unsigned int    UWORD;  /* Register */
 101
 102 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 103 /* --- Constants -------------------------------------------------------- */
 104 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 105
 106 #define UMAC_KEY_LEN           16  /* UMAC takes 16 bytes of external key */
 107
 108 /* Message "words" are read from memory in an endian-specific manner.     */
 109 /* For this implementation to behave correctly, __LITTLE_ENDIAN__ must    */
 110 /* be set true if the host computer is little-endian.                     */
 111
 112 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
 113 #define __LITTLE_ENDIAN__ 1
 114 #else
 115 #define __LITTLE_ENDIAN__ 0
 116 #endif
 117
 118 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 119 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 120 /* ----- Architecture Specific ------------------------------------------ */
 121 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 122 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 123
 124
 125 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 126 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 127 /* ----- Primitive Routines --------------------------------------------- */
 128 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 129 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 130
 131
 132 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 133 /* --- 32-bit by 32-bit to 64-bit Multiplication ------------------------ */
 134 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 135
 136 #define MUL64(a,b) ((UINT64)((UINT64)(UINT32)(a) * (UINT64)(UINT32)(b)))
 137
 138 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 139 /* --- Endian Conversion --- Forcing assembly on some platforms           */
 140 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 141
 142 #if (__LITTLE_ENDIAN__)
 143 #define LOAD_UINT32_REVERSED(p)         get_u32(p)
 144 #define STORE_UINT32_REVERSED(p,v)      put_u32(p,v)
 145 #else
 146 #define LOAD_UINT32_REVERSED(p)         get_u32_le(p)
 147 #define STORE_UINT32_REVERSED(p,v)      put_u32_le(p,v)
 148 #endif
 149
 150 #define LOAD_UINT32_LITTLE(p)           (get_u32_le(p))
 151 #define STORE_UINT32_BIG(p,v)           put_u32(p, v)
 152
 153 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 154 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 155 /* ----- Begin KDF & PDF Section ---------------------------------------- */
 156 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 157 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 158
 159 /* UMAC uses AES with 16 byte block and key lengths */
 160 #define AES_BLOCK_LEN  16
 161
 162 /* OpenSSL's AES */
 163 #ifdef WITH_OPENSSL
 164 #include "openbsd-compat/openssl-compat.h"
 165 #ifndef USE_BUILTIN_RIJNDAEL
 166 # include <openssl/aes.h>
 167 #endif
 168 typedef AES_KEY aes_int_key[1];
 169 #define aes_encryption(in,out,int_key)                  \
 170   AES_encrypt((u_char *)(in),(u_char *)(out),(AES_KEY *)int_key)
 171 #define aes_key_setup(key,int_key)                      \
 172   AES_set_encrypt_key((const u_char *)(key),UMAC_KEY_LEN*8,int_key)
 173 #else
 174 #include "rijndael.h"
 175 #define AES_ROUNDS ((UMAC_KEY_LEN / 4) + 6)
 176 typedef UINT8 aes_int_key[AES_ROUNDS+1][4][4];  /* AES internal */
 177 #define aes_encryption(in,out,int_key) \
 178   rijndaelEncrypt((u32 *)(int_key), AES_ROUNDS, (u8 *)(in), (u8 *)(out))
 179 #define aes_key_setup(key,int_key) \
 180   rijndaelKeySetupEnc((u32 *)(int_key), (const unsigned char *)(key), \
 181   UMAC_KEY_LEN*8)
 182 #endif
 183
 184 /* The user-supplied UMAC key is stretched using AES in a counter
 185  * mode to supply all random bits needed by UMAC. The kdf function takes
 186  * an AES internal key representation 'key' and writes a stream of
 187  * 'nbytes' bytes to the memory pointed at by 'bufp'. Each distinct
 188  * 'ndx' causes a distinct byte stream.
 189  */
 190 static void kdf(void *bufp, aes_int_key key, UINT8 ndx, int nbytes)
 191 {
 192     UINT8 in_buf[AES_BLOCK_LEN] = {0};
 193     UINT8 out_buf[AES_BLOCK_LEN];
 194     UINT8 *dst_buf = (UINT8 *)bufp;
 195     int i;
 196
 197     /* Setup the initial value */
 198     in_buf[AES_BLOCK_LEN-9] = ndx;
 199     in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = i = 1;
 200
 201     while (nbytes >= AES_BLOCK_LEN) {
 202         aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
 203         memcpy(dst_buf,out_buf,AES_BLOCK_LEN);
 204         in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = ++i;
 205         nbytes -= AES_BLOCK_LEN;
 206         dst_buf += AES_BLOCK_LEN;
 207     }
 208     if (nbytes) {
 209         aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
 210         memcpy(dst_buf,out_buf,nbytes);
 211     }
 212 }
 213
 214 /* The final UHASH result is XOR'd with the output of a pseudorandom
 215  * function. Here, we use AES to generate random output and
 216  * xor the appropriate bytes depending on the last bits of nonce.
 217  * This scheme is optimized for sequential, increasing big-endian nonces.
 218  */
 219
 220 typedef struct {
 221     UINT8 cache[AES_BLOCK_LEN];  /* Previous AES output is saved      */
 222     UINT8 nonce[AES_BLOCK_LEN];  /* The AES input making above cache  */
 223     aes_int_key prf_key;         /* Expanded AES key for PDF          */
 224 } pdf_ctx;
 225
 226 static void pdf_init(pdf_ctx *pc, aes_int_key prf_key)
 227 {
 228     UINT8 buf[UMAC_KEY_LEN];
 229
 230     kdf(buf, prf_key, 0, UMAC_KEY_LEN);
 231     aes_key_setup(buf, pc->prf_key);
 232
 233     /* Initialize pdf and cache */
 234     memset(pc->nonce, 0, sizeof(pc->nonce));
 235     aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
 236 }
 237
 238 static void pdf_gen_xor(pdf_ctx *pc, const UINT8 nonce[8], UINT8 buf[8])
 239 {
 240     /* 'ndx' indicates that we'll be using the 0th or 1st eight bytes
 241      * of the AES output. If last time around we returned the ndx-1st
 242      * element, then we may have the result in the cache already.
 243      */
 244
 245 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 246 #define LOW_BIT_MASK 3
 247 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 248 #define LOW_BIT_MASK 1
 249 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN > 8)
 250 #define LOW_BIT_MASK 0
 251 #endif
 252     union {
 253         UINT8 tmp_nonce_lo[4];
 254         UINT32 align;
 255     } t;
 256 #if LOW_BIT_MASK != 0
 257     int ndx = nonce[7] & LOW_BIT_MASK;
 258 #endif
 259     *(UINT32 *)t.tmp_nonce_lo = ((const UINT32 *)nonce)[1];
 260     t.tmp_nonce_lo[3] &= ~LOW_BIT_MASK; /* zero last bit */
 261
 262     if ( (((UINT32 *)t.tmp_nonce_lo)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[1]) ||
 263          (((const UINT32 *)nonce)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[0]) )
 264     {
 265         ((UINT32 *)pc->nonce)[0] = ((const UINT32 *)nonce)[0];
 266         ((UINT32 *)pc->nonce)[1] = ((UINT32 *)t.tmp_nonce_lo)[0];
 267         aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
 268     }
 269
 270 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 271     *((UINT32 *)buf) ^= ((UINT32 *)pc->cache)[ndx];
 272 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 273     *((UINT64 *)buf) ^= ((UINT64 *)pc->cache)[ndx];
 274 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 275     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 276     ((UINT32 *)buf)[2] ^= ((UINT32 *)pc->cache)[2];
 277 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 278     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 279     ((UINT64 *)buf)[1] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[1];
 280 #endif
 281 }
 282
 283 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 284 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 285 /* ----- Begin NH Hash Section ------------------------------------------ */
 286 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 287 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 288
 289 /* The NH-based hash functions used in UMAC are described in the UMAC paper
 290  * and specification, both of which can be found at the UMAC website.
 291  * The interface to this implementation has two
 292  * versions, one expects the entire message being hashed to be passed
 293  * in a single buffer and returns the hash result immediately. The second
 294  * allows the message to be passed in a sequence of buffers. In the
 295  * muliple-buffer interface, the client calls the routine nh_update() as
 296  * many times as necessary. When there is no more data to be fed to the
 297  * hash, the client calls nh_final() which calculates the hash output.
 298  * Before beginning another hash calculation the nh_reset() routine
 299  * must be called. The single-buffer routine, nh(), is equivalent to
 300  * the sequence of calls nh_update() and nh_final(); however it is
 301  * optimized and should be prefered whenever the multiple-buffer interface
 302  * is not necessary. When using either interface, it is the client's
 303  * responsability to pass no more than L1_KEY_LEN bytes per hash result.
 304  *
 305  * The routine nh_init() initializes the nh_ctx data structure and
 306  * must be called once, before any other PDF routine.
 307  */
 308
 309  /* The "nh_aux" routines do the actual NH hashing work. They
 310   * expect buffers to be multiples of L1_PAD_BOUNDARY. These routines
 311   * produce output for all STREAMS NH iterations in one call,
 312   * allowing the parallel implementation of the streams.
 313   */
 314
 315 #define STREAMS (UMAC_OUTPUT_LEN / 4) /* Number of times hash is applied  */
 316 #define L1_KEY_LEN         1024     /* Internal key bytes                 */
 317 #define L1_KEY_SHIFT         16     /* Toeplitz key shift between streams */
 318 #define L1_PAD_BOUNDARY      32     /* pad message to boundary multiple   */
 319 #define ALLOC_BOUNDARY       16     /* Keep buffers aligned to this       */
 320 #define HASH_BUF_BYTES       64     /* nh_aux_hb buffer multiple          */
 321
 322 typedef struct {
 323     UINT8  nh_key [L1_KEY_LEN + L1_KEY_SHIFT * (STREAMS - 1)]; /* NH Key */
 324     UINT8  data   [HASH_BUF_BYTES];    /* Incoming data buffer           */
 325     int next_data_empty;    /* Bookeeping variable for data buffer.       */
 326     int bytes_hashed;        /* Bytes (out of L1_KEY_LEN) incorperated.   */
 327     UINT64 state[STREAMS];               /* on-line state     */
 328 } nh_ctx;
 329
 330
 331 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 332
 333 static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 334 /* NH hashing primitive. Previous (partial) hash result is loaded and
 335 * then stored via hp pointer. The length of the data pointed at by "dp",
 336 * "dlen", is guaranteed to be divisible by L1_PAD_BOUNDARY (32).  Key
 337 * is expected to be endian compensated in memory at key setup.
 338 */
 339 {
 340     UINT64 h;
 341     UWORD c = dlen / 32;
 342     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 343     const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
 344     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 345     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7;
 346
 347     h = *((UINT64 *)hp);
 348     do {
 349         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 350         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 351         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 352         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 353         k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 354         k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 355         h += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 356         h += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 357         h += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 358         h += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 359
 360         d += 8;
 361         k += 8;
 362     } while (--c);
 363   *((UINT64 *)hp) = h;
 364 }
 365
 366 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 367
 368 static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 369 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 370  * reading and writing 16 bytes of hash-state per call.
 371  */
 372 {
 373   UINT64 h1,h2;
 374   UWORD c = dlen / 32;
 375   UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 376   const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
 377   UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 378   UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 379         k8,k9,k10,k11;
 380
 381   h1 = *((UINT64 *)hp);
 382   h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 383   k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 384   do {
 385     d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 386     d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 387     d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 388     d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 389     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 390     k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 391
 392     h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 393     h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 394
 395     h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 396     h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 397
 398     h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 399     h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 400
 401     h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 402     h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 403
 404     k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 405
 406     d += 8;
 407     k += 8;
 408   } while (--c);
 409   ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 410   ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 411 }
 412
 413 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 414
 415 static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 416 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 417  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 418 */
 419 {
 420     UINT64 h1,h2,h3;
 421     UWORD c = dlen / 32;
 422     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 423     const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
 424     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 425     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 426         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15;
 427
 428     h1 = *((UINT64 *)hp);
 429     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 430     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 431     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 432     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 433     do {
 434         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 435         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 436         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 437         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 438         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 439         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 440
 441         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 442         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 443         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 444
 445         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 446         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 447         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 448
 449         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 450         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 451         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 452
 453         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 454         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 455         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 456
 457         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 458         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 459
 460         d += 8;
 461         k += 8;
 462     } while (--c);
 463     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 464     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 465     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 466 }
 467
 468 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 469
 470 static void nh_aux(void *kp, const void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 471 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 472  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 473 */
 474 {
 475     UINT64 h1,h2,h3,h4;
 476     UWORD c = dlen / 32;
 477     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 478     const UINT32 *d = (const UINT32 *)dp;
 479     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 480     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 481         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15,
 482         k16,k17,k18,k19;
 483
 484     h1 = *((UINT64 *)hp);
 485     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 486     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 487     h4 = *((UINT64 *)hp + 3);
 488     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 489     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 490     do {
 491         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 492         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 493         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 494         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 495         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 496         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 497         k16 = *(k+16); k17 = *(k+17); k18 = *(k+18); k19 = *(k+19);
 498
 499         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 500         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 501         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 502         h4 += MUL64((k12 + d0), (k16 + d4));
 503
 504         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 505         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 506         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 507         h4 += MUL64((k13 + d1), (k17 + d5));
 508
 509         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 510         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 511         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 512         h4 += MUL64((k14 + d2), (k18 + d6));
 513
 514         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 515         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 516         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 517         h4 += MUL64((k15 + d3), (k19 + d7));
 518
 519         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 520         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 521         k8 = k16; k9 = k17; k10 = k18; k11 = k19;
 522
 523         d += 8;
 524         k += 8;
 525     } while (--c);
 526     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 527     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 528     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 529     ((UINT64 *)hp)[3] = h4;
 530 }
 531
 532 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 533 #endif  /* UMAC_OUTPUT_LENGTH */
 534 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 535
 536
 537 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 538
 539 static void nh_transform(nh_ctx *hc, const UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 540 /* This function is a wrapper for the primitive NH hash functions. It takes
 541  * as argument "hc" the current hash context and a buffer which must be a
 542  * multiple of L1_PAD_BOUNDARY. The key passed to nh_aux is offset
 543  * appropriately according to how much message has been hashed already.
 544  */
 545 {
 546     UINT8 *key;
 547
 548     key = hc->nh_key + hc->bytes_hashed;
 549     nh_aux(key, buf, hc->state, nbytes);
 550 }
 551
 552 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 553
 554 #if (__LITTLE_ENDIAN__)
 555 static void endian_convert(void *buf, UWORD bpw, UINT32 num_bytes)
 556 /* We endian convert the keys on little-endian computers to               */
 557 /* compensate for the lack of big-endian memory reads during hashing.     */
 558 {
 559     UWORD iters = num_bytes / bpw;
 560     if (bpw == 4) {
 561         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 562         do {
 563             *p = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 564             p++;
 565         } while (--iters);
 566     } else if (bpw == 8) {
 567         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 568         UINT32 t;
 569         do {
 570             t = LOAD_UINT32_REVERSED(p+1);
 571             p[1] = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 572             p[0] = t;
 573             p += 2;
 574         } while (--iters);
 575     }
 576 }
 577 #define endian_convert_if_le(x,y,z) endian_convert((x),(y),(z))
 578 #else
 579 #define endian_convert_if_le(x,y,z) do{}while(0)  /* Do nothing */
 580 #endif
 581
 582 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 583
 584 static void nh_reset(nh_ctx *hc)
 585 /* Reset nh_ctx to ready for hashing of new data */
 586 {
 587     hc->bytes_hashed = 0;
 588     hc->next_data_empty = 0;
 589     hc->state[0] = 0;
 590 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 591     hc->state[1] = 0;
 592 #endif
 593 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 594     hc->state[2] = 0;
 595 #endif
 596 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 597     hc->state[3] = 0;
 598 #endif
 599
 600 }
 601
 602 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 603
 604 static void nh_init(nh_ctx *hc, aes_int_key prf_key)
 605 /* Generate nh_key, endian convert and reset to be ready for hashing.   */
 606 {
 607     kdf(hc->nh_key, prf_key, 1, sizeof(hc->nh_key));
 608     endian_convert_if_le(hc->nh_key, 4, sizeof(hc->nh_key));
 609     nh_reset(hc);
 610 }
 611
 612 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 613
 614 static void nh_update(nh_ctx *hc, const UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 615 /* Incorporate nbytes of data into a nh_ctx, buffer whatever is not an    */
 616 /* even multiple of HASH_BUF_BYTES.                                       */
 617 {
 618     UINT32 i,j;
 619
 620     j = hc->next_data_empty;
 621     if ((j + nbytes) >= HASH_BUF_BYTES) {
 622         if (j) {
 623             i = HASH_BUF_BYTES - j;
 624             memcpy(hc->data+j, buf, i);
 625             nh_transform(hc,hc->data,HASH_BUF_BYTES);
 626             nbytes -= i;
 627             buf += i;
 628             hc->bytes_hashed += HASH_BUF_BYTES;
 629         }
 630         if (nbytes >= HASH_BUF_BYTES) {
 631             i = nbytes & ~(HASH_BUF_BYTES - 1);
 632             nh_transform(hc, buf, i);
 633             nbytes -= i;
 634             buf += i;
 635             hc->bytes_hashed += i;
 636         }
 637         j = 0;
 638     }
 639     memcpy(hc->data + j, buf, nbytes);
 640     hc->next_data_empty = j + nbytes;
 641 }
 642
 643 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 644
 645 static void zero_pad(UINT8 *p, int nbytes)
 646 {
 647 /* Write "nbytes" of zeroes, beginning at "p" */
 648     if (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 649         while ((ptrdiff_t)p % sizeof(UWORD)) {
 650             *p = 0;
 651             nbytes--;
 652             p++;
 653         }
 654         while (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 655             *(UWORD *)p = 0;
 656             nbytes -= sizeof(UWORD);
 657             p += sizeof(UWORD);
 658         }
 659     }
 660     while (nbytes) {
 661         *p = 0;
 662         nbytes--;
 663         p++;
 664     }
 665 }
 666
 667 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 668
 669 static void nh_final(nh_ctx *hc, UINT8 *result)
 670 /* After passing some number of data buffers to nh_update() for integration
 671  * into an NH context, nh_final is called to produce a hash result. If any
 672  * bytes are in the buffer hc->data, incorporate them into the
 673  * NH context. Finally, add into the NH accumulation "state" the total number
 674  * of bits hashed. The resulting numbers are written to the buffer "result".
 675  * If nh_update was never called, L1_PAD_BOUNDARY zeroes are incorporated.
 676  */
 677 {
 678     int nh_len, nbits;
 679
 680     if (hc->next_data_empty != 0) {
 681         nh_len = ((hc->next_data_empty + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) &
 682                                                 ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
 683         zero_pad(hc->data + hc->next_data_empty,
 684                                           nh_len - hc->next_data_empty);
 685         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 686         hc->bytes_hashed += hc->next_data_empty;
 687     } else if (hc->bytes_hashed == 0) {
 688         nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;
 689         zero_pad(hc->data, L1_PAD_BOUNDARY);
 690         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 691     }
 692
 693     nbits = (hc->bytes_hashed << 3);
 694     ((UINT64 *)result)[0] = ((UINT64 *)hc->state)[0] + nbits;
 695 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 696     ((UINT64 *)result)[1] = ((UINT64 *)hc->state)[1] + nbits;
 697 #endif
 698 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 699     ((UINT64 *)result)[2] = ((UINT64 *)hc->state)[2] + nbits;
 700 #endif
 701 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 702     ((UINT64 *)result)[3] = ((UINT64 *)hc->state)[3] + nbits;
 703 #endif
 704     nh_reset(hc);
 705 }
 706
 707 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 708
 709 static void nh(nh_ctx *hc, const UINT8 *buf, UINT32 padded_len,
 710                UINT32 unpadded_len, UINT8 *result)
 711 /* All-in-one nh_update() and nh_final() equivalent.
 712  * Assumes that padded_len is divisible by L1_PAD_BOUNDARY and result is
 713  * well aligned
 714  */
 715 {
 716     UINT32 nbits;
 717
 718     /* Initialize the hash state */
 719     nbits = (unpadded_len << 3);
 720
 721     ((UINT64 *)result)[0] = nbits;
 722 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 723     ((UINT64 *)result)[1] = nbits;
 724 #endif
 725 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 726     ((UINT64 *)result)[2] = nbits;
 727 #endif
 728 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 729     ((UINT64 *)result)[3] = nbits;
 730 #endif
 731
 732     nh_aux(hc->nh_key, buf, result, padded_len);
 733 }
 734
 735 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 736 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 737 /* ----- Begin UHASH Section -------------------------------------------- */
 738 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 739 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 740
 741 /* UHASH is a multi-layered algorithm. Data presented to UHASH is first
 742  * hashed by NH. The NH output is then hashed by a polynomial-hash layer
 743  * unless the initial data to be hashed is short. After the polynomial-
 744  * layer, an inner-product hash is used to produce the final UHASH output.
 745  *
 746  * UHASH provides two interfaces, one all-at-once and another where data
 747  * buffers are presented sequentially. In the sequential interface, the
 748  * UHASH client calls the routine uhash_update() as many times as necessary.
 749  * When there is no more data to be fed to UHASH, the client calls
 750  * uhash_final() which
 751  * calculates the UHASH output. Before beginning another UHASH calculation
 752  * the uhash_reset() routine must be called. The all-at-once UHASH routine,
 753  * uhash(), is equivalent to the sequence of calls uhash_update() and
 754  * uhash_final(); however it is optimized and should be
 755  * used whenever the sequential interface is not necessary.
 756  *
 757  * The routine uhash_init() initializes the uhash_ctx data structure and
 758  * must be called once, before any other UHASH routine.
 759  */
 760
 761 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 762 /* ----- Constants and uhash_ctx ---------------------------------------- */
 763 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 764
 765 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 766 /* ----- Poly hash and Inner-Product hash Constants --------------------- */
 767 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 768
 769 /* Primes and masks */
 770 #define p36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFBull)              /* 2^36 -  5 */
 771 #define p64    ((UINT64)0xFFFFFFFFFFFFFFC5ull)              /* 2^64 - 59 */
 772 #define m36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFFull)  /* The low 36 of 64 bits */
 773
 774
 775 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 776
 777 typedef struct uhash_ctx {
 778     nh_ctx hash;                          /* Hash context for L1 NH hash  */
 779     UINT64 poly_key_8[STREAMS];           /* p64 poly keys                */
 780     UINT64 poly_accum[STREAMS];           /* poly hash result             */
 781     UINT64 ip_keys[STREAMS*4];            /* Inner-product keys           */
 782     UINT32 ip_trans[STREAMS];             /* Inner-product translation    */
 783     UINT32 msg_len;                       /* Total length of data passed  */
 784                                           /* to uhash */
 785 } uhash_ctx;
 786 typedef struct uhash_ctx *uhash_ctx_t;
 787
 788 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 789
 790
 791 /* The polynomial hashes use Horner's rule to evaluate a polynomial one
 792  * word at a time. As described in the specification, poly32 and poly64
 793  * require keys from special domains. The following implementations exploit
 794  * the special domains to avoid overflow. The results are not guaranteed to
 795  * be within Z_p32 and Z_p64, but the Inner-Product hash implementation
 796  * patches any errant values.
 797  */
 798
 799 static UINT64 poly64(UINT64 cur, UINT64 key, UINT64 data)
 800 {
 801     UINT32 key_hi = (UINT32)(key >> 32),
 802            key_lo = (UINT32)key,
 803            cur_hi = (UINT32)(cur >> 32),
 804            cur_lo = (UINT32)cur,
 805            x_lo,
 806            x_hi;
 807     UINT64 X,T,res;
 808
 809     X =  MUL64(key_hi, cur_lo) + MUL64(cur_hi, key_lo);
 810     x_lo = (UINT32)X;
 811     x_hi = (UINT32)(X >> 32);
 812
 813     res = (MUL64(key_hi, cur_hi) + x_hi) * 59 + MUL64(key_lo, cur_lo);
 814
 815     T = ((UINT64)x_lo << 32);
 816     res += T;
 817     if (res < T)
 818         res += 59;
 819
 820     res += data;
 821     if (res < data)
 822         res += 59;
 823
 824     return res;
 825 }
 826
 827
 828 /* Although UMAC is specified to use a ramped polynomial hash scheme, this
 829  * implementation does not handle all ramp levels. Because we don't handle
 830  * the ramp up to p128 modulus in this implementation, we are limited to
 831  * 2^14 poly_hash() invocations per stream (for a total capacity of 2^24
 832  * bytes input to UMAC per tag, ie. 16MB).
 833  */
 834 static void poly_hash(uhash_ctx_t hc, UINT32 data_in[])
 835 {
 836     int i;
 837     UINT64 *data=(UINT64*)data_in;
 838
 839     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 840         if ((UINT32)(data[i] >> 32) == 0xfffffffful) {
 841             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 842                                        hc->poly_key_8[i], p64 - 1);
 843             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 844                                        hc->poly_key_8[i], (data[i] - 59));
 845         } else {
 846             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 847                                        hc->poly_key_8[i], data[i]);
 848         }
 849     }
 850 }
 851
 852
 853 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 854
 855
 856 /* The final step in UHASH is an inner-product hash. The poly hash
 857  * produces a result not neccesarily WORD_LEN bytes long. The inner-
 858  * product hash breaks the polyhash output into 16-bit chunks and
 859  * multiplies each with a 36 bit key.
 860  */
 861
 862 static UINT64 ip_aux(UINT64 t, UINT64 *ipkp, UINT64 data)
 863 {
 864     t = t + ipkp[0] * (UINT64)(UINT16)(data >> 48);
 865     t = t + ipkp[1] * (UINT64)(UINT16)(data >> 32);
 866     t = t + ipkp[2] * (UINT64)(UINT16)(data >> 16);
 867     t = t + ipkp[3] * (UINT64)(UINT16)(data);
 868
 869     return t;
 870 }
 871
 872 static UINT32 ip_reduce_p36(UINT64 t)
 873 {
 874 /* Divisionless modular reduction */
 875     UINT64 ret;
 876
 877     ret = (t & m36) + 5 * (t >> 36);
 878     if (ret >= p36)
 879         ret -= p36;
 880
 881     /* return least significant 32 bits */
 882     return (UINT32)(ret);
 883 }
 884
 885
 886 /* If the data being hashed by UHASH is no longer than L1_KEY_LEN, then
 887  * the polyhash stage is skipped and ip_short is applied directly to the
 888  * NH output.
 889  */
 890 static void ip_short(uhash_ctx_t ahc, UINT8 *nh_res, u_char *res)
 891 {
 892     UINT64 t;
 893     UINT64 *nhp = (UINT64 *)nh_res;
 894
 895     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys, nhp[0]);
 896     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+0, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[0]);
 897 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 898     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+4, nhp[1]);
 899     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+1, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[1]);
 900 #endif
 901 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 902     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+8, nhp[2]);
 903     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+2, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[2]);
 904 #endif
 905 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 906     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+12, nhp[3]);
 907     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+3, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[3]);
 908 #endif
 909 }
 910
 911 /* If the data being hashed by UHASH is longer than L1_KEY_LEN, then
 912  * the polyhash stage is not skipped and ip_long is applied to the
 913  * polyhash output.
 914  */
 915 static void ip_long(uhash_ctx_t ahc, u_char *res)
 916 {
 917     int i;
 918     UINT64 t;
 919
 920     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 921         /* fix polyhash output not in Z_p64 */
 922         if (ahc->poly_accum[i] >= p64)
 923             ahc->poly_accum[i] -= p64;
 924         t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+(i*4), ahc->poly_accum[i]);
 925         STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+i,
 926                          ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[i]);
 927     }
 928 }
 929
 930
 931 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 932
 933 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 934
 935 /* Reset uhash context for next hash session */
 936 static int uhash_reset(uhash_ctx_t pc)
 937 {
 938     nh_reset(&pc->hash);
 939     pc->msg_len = 0;
 940     pc->poly_accum[0] = 1;
 941 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 942     pc->poly_accum[1] = 1;
 943 #endif
 944 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 945     pc->poly_accum[2] = 1;
 946 #endif
 947 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 948     pc->poly_accum[3] = 1;
 949 #endif
 950     return 1;
 951 }
 952
 953 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 954
 955 /* Given a pointer to the internal key needed by kdf() and a uhash context,
 956  * initialize the NH context and generate keys needed for poly and inner-
 957  * product hashing. All keys are endian adjusted in memory so that native
 958  * loads cause correct keys to be in registers during calculation.
 959  */
 960 static void uhash_init(uhash_ctx_t ahc, aes_int_key prf_key)
 961 {
 962     int i;
 963     UINT8 buf[(8*STREAMS+4)*sizeof(UINT64)];
 964
 965     /* Zero the entire uhash context */
 966     memset(ahc, 0, sizeof(uhash_ctx));
 967
 968     /* Initialize the L1 hash */
 969     nh_init(&ahc->hash, prf_key);
 970
 971     /* Setup L2 hash variables */
 972     kdf(buf, prf_key, 2, sizeof(buf));    /* Fill buffer with index 1 key */
 973     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 974         /* Fill keys from the buffer, skipping bytes in the buffer not
 975          * used by this implementation. Endian reverse the keys if on a
 976          * little-endian computer.
 977          */
 978         memcpy(ahc->poly_key_8+i, buf+24*i, 8);
 979         endian_convert_if_le(ahc->poly_key_8+i, 8, 8);
 980         /* Mask the 64-bit keys to their special domain */
 981         ahc->poly_key_8[i] &= ((UINT64)0x01ffffffu << 32) + 0x01ffffffu;
 982         ahc->poly_accum[i] = 1;  /* Our polyhash prepends a non-zero word */
 983     }
 984
 985     /* Setup L3-1 hash variables */
 986     kdf(buf, prf_key, 3, sizeof(buf)); /* Fill buffer with index 2 key */
 987     for (i = 0; i < STREAMS; i++)
 988           memcpy(ahc->ip_keys+4*i, buf+(8*i+4)*sizeof(UINT64),
 989                                                  4*sizeof(UINT64));
 990     endian_convert_if_le(ahc->ip_keys, sizeof(UINT64),
 991                                                   sizeof(ahc->ip_keys));
 992     for (i = 0; i < STREAMS*4; i++)
 993         ahc->ip_keys[i] %= p36;  /* Bring into Z_p36 */
 994
 995     /* Setup L3-2 hash variables    */
 996     /* Fill buffer with index 4 key */
 997     kdf(ahc->ip_trans, prf_key, 4, STREAMS * sizeof(UINT32));
 998     endian_convert_if_le(ahc->ip_trans, sizeof(UINT32),
 999                          STREAMS * sizeof(UINT32));
1000 }
1001
1002 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1003
1004 #if 0
1005 static uhash_ctx_t uhash_alloc(u_char key[])
1006 {
1007 /* Allocate memory and force to a 16-byte boundary. */
1008     uhash_ctx_t ctx;
1009     u_char bytes_to_add;
1010     aes_int_key prf_key;
1011
1012     ctx = (uhash_ctx_t)malloc(sizeof(uhash_ctx)+ALLOC_BOUNDARY);
1013     if (ctx) {
1014         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1015             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1016                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY -1));
1017             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1018             *((u_char *)ctx - 1) = bytes_to_add;
1019         }
1020         aes_key_setup(key,prf_key);
1021         uhash_init(ctx, prf_key);
1022     }
1023     return (ctx);
1024 }
1025 #endif
1026
1027 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1028
1029 #if 0
1030 static int uhash_free(uhash_ctx_t ctx)
1031 {
1032 /* Free memory allocated by uhash_alloc */
1033     u_char bytes_to_sub;
1034
1035     if (ctx) {
1036         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1037             bytes_to_sub = *((u_char *)ctx - 1);
1038             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx - bytes_to_sub);
1039         }
1040         free(ctx);
1041     }
1042     return (1);
1043 }
1044 #endif
1045 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1046
1047 static int uhash_update(uhash_ctx_t ctx, const u_char *input, long len)
1048 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and
1049  * hash each one with NH, calling the polyhash on each NH output.
1050  */
1051 {
1052     UWORD bytes_hashed, bytes_remaining;
1053     UINT64 result_buf[STREAMS];
1054     UINT8 *nh_result = (UINT8 *)&result_buf;
1055
1056     if (ctx->msg_len + len <= L1_KEY_LEN) {
1057         nh_update(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, len);
1058         ctx->msg_len += len;
1059     } else {
1060
1061          bytes_hashed = ctx->msg_len % L1_KEY_LEN;
1062          if (ctx->msg_len == L1_KEY_LEN)
1063              bytes_hashed = L1_KEY_LEN;
1064
1065          if (bytes_hashed + len >= L1_KEY_LEN) {
1066
1067              /* If some bytes have been passed to the hash function      */
1068              /* then we want to pass at most (L1_KEY_LEN - bytes_hashed) */
1069              /* bytes to complete the current nh_block.                  */
1070              if (bytes_hashed) {
1071                  bytes_remaining = (L1_KEY_LEN - bytes_hashed);
1072                  nh_update(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, bytes_remaining);
1073                  nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1074                  ctx->msg_len += bytes_remaining;
1075                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1076                  len -= bytes_remaining;
1077                  input += bytes_remaining;
1078              }
1079
1080              /* Hash directly from input stream if enough bytes */
1081              while (len >= L1_KEY_LEN) {
1082                  nh(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, L1_KEY_LEN,
1083                                    L1_KEY_LEN, nh_result);
1084                  ctx->msg_len += L1_KEY_LEN;
1085                  len -= L1_KEY_LEN;
1086                  input += L1_KEY_LEN;
1087                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1088              }
1089          }
1090
1091          /* pass remaining < L1_KEY_LEN bytes of input data to NH */
1092          if (len) {
1093              nh_update(&ctx->hash, (const UINT8 *)input, len);
1094              ctx->msg_len += len;
1095          }
1096      }
1097
1098     return (1);
1099 }
1100
1101 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1102
1103 static int uhash_final(uhash_ctx_t ctx, u_char *res)
1104 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1105 {
1106     UINT64 result_buf[STREAMS];
1107     UINT8 *nh_result = (UINT8 *)&result_buf;
1108
1109     if (ctx->msg_len > L1_KEY_LEN) {
1110         if (ctx->msg_len % L1_KEY_LEN) {
1111             nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1112             poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1113         }
1114         ip_long(ctx, res);
1115     } else {
1116         nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1117         ip_short(ctx,nh_result, res);
1118     }
1119     uhash_reset(ctx);
1120     return (1);
1121 }
1122
1123 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1124
1125 #if 0
1126 static int uhash(uhash_ctx_t ahc, u_char *msg, long len, u_char *res)
1127 /* assumes that msg is in a writable buffer of length divisible by */
1128 /* L1_PAD_BOUNDARY. Bytes beyond msg[len] may be zeroed.           */
1129 {
1130     UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1131     UINT32 nh_len;
1132     int extra_zeroes_needed;
1133
1134     /* If the message to be hashed is no longer than L1_HASH_LEN, we skip
1135      * the polyhash.
1136      */
1137     if (len <= L1_KEY_LEN) {
1138         if (len == 0)                  /* If zero length messages will not */
1139                 nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;  /* be seen, comment out this case   */
1140         else
1141                 nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1142         extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1143         zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1144         nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1145         ip_short(ahc,nh_result, res);
1146     } else {
1147         /* Otherwise, we hash each L1_KEY_LEN chunk with NH, passing the NH
1148          * output to poly_hash().
1149          */
1150         do {
1151             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, L1_KEY_LEN, L1_KEY_LEN, nh_result);
1152             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1153             len -= L1_KEY_LEN;
1154             msg += L1_KEY_LEN;
1155         } while (len >= L1_KEY_LEN);
1156         if (len) {
1157             nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1158             extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1159             zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1160             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1161             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1162         }
1163
1164         ip_long(ahc, res);
1165     }
1166
1167     uhash_reset(ahc);
1168     return 1;
1169 }
1170 #endif
1171
1172 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1173 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1174 /* ----- Begin UMAC Section --------------------------------------------- */
1175 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1176 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1177
1178 /* The UMAC interface has two interfaces, an all-at-once interface where
1179  * the entire message to be authenticated is passed to UMAC in one buffer,
1180  * and a sequential interface where the message is presented a little at a
1181  * time. The all-at-once is more optimaized than the sequential version and
1182  * should be preferred when the sequential interface is not required.
1183  */
1184 struct umac_ctx {
1185     uhash_ctx hash;          /* Hash function for message compression    */
1186     pdf_ctx pdf;             /* PDF for hashed output                    */
1187     void *free_ptr;          /* Address to free this struct via          */
1188 } umac_ctx;
1189
1190 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1191
1192 #if 0
1193 int umac_reset(struct umac_ctx *ctx)
1194 /* Reset the hash function to begin a new authentication.        */
1195 {
1196     uhash_reset(&ctx->hash);
1197     return (1);
1198 }
1199 #endif
1200
1201 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1202
1203 int umac_delete(struct umac_ctx *ctx)
1204 /* Deallocate the ctx structure */
1205 {
1206     if (ctx) {
1207         if (ALLOC_BOUNDARY)
1208             ctx = (struct umac_ctx *)ctx->free_ptr;
1209         free(ctx);
1210     }
1211     return (1);
1212 }
1213
1214 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1215
1216 struct umac_ctx *umac_new(const u_char key[])
1217 /* Dynamically allocate a umac_ctx struct, initialize variables,
1218  * generate subkeys from key. Align to 16-byte boundary.
1219  */
1220 {
1221     struct umac_ctx *ctx, *octx;
1222     size_t bytes_to_add;
1223     aes_int_key prf_key;
1224
1225     octx = ctx = xcalloc(1, sizeof(*ctx) + ALLOC_BOUNDARY);
1226     if (ctx) {
1227         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1228             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1229                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY - 1));
1230             ctx = (struct umac_ctx *)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1231         }
1232         ctx->free_ptr = octx;
1233         aes_key_setup(key, prf_key);
1234         pdf_init(&ctx->pdf, prf_key);
1235         uhash_init(&ctx->hash, prf_key);
1236     }
1237
1238     return (ctx);
1239 }
1240
1241 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1242
1243 int umac_final(struct umac_ctx *ctx, u_char tag[], const u_char nonce[8])
1244 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1245 {
1246     uhash_final(&ctx->hash, (u_char *)tag);
1247     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (const UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1248
1249     return (1);
1250 }
1251
1252 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1253
1254 int umac_update(struct umac_ctx *ctx, const u_char *input, long len)
1255 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and   */
1256 /* hash each one, calling the PDF on the hashed output whenever the hash- */
1257 /* output buffer is full.                                                 */
1258 {
1259     uhash_update(&ctx->hash, input, len);
1260     return (1);
1261 }
1262
1263 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1264
1265 #if 0
1266 int umac(struct umac_ctx *ctx, u_char *input,
1267          long len, u_char tag[],
1268          u_char nonce[8])
1269 /* All-in-one version simply calls umac_update() and umac_final().        */
1270 {
1271     uhash(&ctx->hash, input, len, (u_char *)tag);
1272     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1273
1274     return (1);
1275 }
1276 #endif
1277
1278 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1279 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1280 /* ----- End UMAC Section ----------------------------------------------- */
1281 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1282 /* ---------------------------------------------------------------------- */