Coverage report: /home/ellis/comp/ext/ironclad/src/digests/sha256.lisp

KindCoveredAll%
expression242330 73.3
branch24 50.0
Key
Not instrumented
Conditionalized out
Executed
Not executed
 
Both branches taken
One branch taken
Neither branch taken
1
 ;;;; sha256.lisp -- implementation of SHA-2/256 from NIST
2
 (in-package :crypto)
3
 (in-ironclad-readtable)
4
 
5
 (define-digest-registers (sha224 :endian :big :digest-registers 7)
6
   (a #xc1059ed8)
7
   (b #x367cd507)
8
   (c #x3070dd17)
9
   (d #xf70e5939)
10
   (e #xffc00b31)
11
   (f #x68581511)
12
   (g #x64f98fa7)
13
   (h #xbefa4fa4))
14
 
15
 (defconst +pristine-sha224-registers+ (initial-sha224-regs))
16
 
17
 (define-digest-registers (sha256 :endian :big)
18
   (a #x6a09e667)
19
   (b #xbb67ae85)
20
   (c #x3c6ef372)
21
   (d #xa54ff53a)
22
   (e #x510e527f)
23
   (f #x9b05688c)
24
   (g #x1f83d9ab)
25
   (h #x5be0cd19))
26
 
27
 (defconst +pristine-sha256-registers+ (initial-sha256-regs))
28
 
29
 (defconst +sha256-round-constants+
30
 #32@(#x428A2F98 #x71374491 #xB5C0FBCF #xE9B5DBA5 #x3956C25B #x59F111F1
31
  #x923F82A4 #xAB1C5ED5 #xD807AA98 #x12835B01 #x243185BE #x550C7DC3
32
  #x72BE5D74 #x80DEB1FE #x9BDC06A7 #xC19BF174 #xE49B69C1 #xEFBE4786
33
  #x0FC19DC6 #x240CA1CC #x2DE92C6F #x4A7484AA #x5CB0A9DC #x76F988DA
34
  #x983E5152 #xA831C66D #xB00327C8 #xBF597FC7 #xC6E00BF3 #xD5A79147
35
  #x06CA6351 #x14292967 #x27B70A85 #x2E1B2138 #x4D2C6DFC #x53380D13
36
  #x650A7354 #x766A0ABB #x81C2C92E #x92722C85 #xA2BFE8A1 #xA81A664B
37
  #xC24B8B70 #xC76C51A3 #xD192E819 #xD6990624 #xF40E3585 #x106AA070
38
  #x19A4C116 #x1E376C08 #x2748774C #x34B0BCB5 #x391C0CB3 #x4ED8AA4A
39
  #x5B9CCA4F #x682E6FF3 #x748F82EE #x78A5636F #x84C87814 #x8CC70208
40
  #x90BEFFFA #xA4506CEB #xBEF9A3F7 #xC67178F2))
41
 
42
 (defun update-sha256-block (regs block)
43
   (declare (type sha256-regs regs))
44
   (declare (type (simple-array (unsigned-byte 32) (64)) block)
45
            #.(burn-baby-burn))
46
   (let ((a (sha256-regs-a regs)) (b (sha256-regs-b regs))
47
         (c (sha256-regs-c regs)) (d (sha256-regs-d regs))
48
         (e (sha256-regs-e regs)) (f (sha256-regs-f regs))
49
         (g (sha256-regs-g regs)) (h (sha256-regs-h regs)))
50
     (flet ((ch (x y z)
51
              #+cmu
52
              (kernel:32bit-logical-xor z
53
                                        (kernel:32bit-logical-and x
54
                                                                  (kernel:32bit-logical-xor y z)))
55
              #-cmu
56
              (logxor z (logand x (logxor y z))))
57
            (maj (x y z)
58
              (ldb (byte 32 0) (logxor (logand x y) (logand x z)
59
                                       (logand y z))))
60
            (sigma0 (x)
61
              (logxor (rol32 x 30) (rol32 x 19) (rol32 x 10)))
62
            (sigma1 (x)
63
              (logxor (rol32 x 26) (rol32 x 21) (rol32 x 7))))
64
       #+ironclad-fast-mod32-arithmetic
65
       (declare (inline ch maj sigma0 sigma1))
66
       (macrolet ((sha256-round (i a b c d e f g h)
67
                    `(let ((x (mod32+ (sigma1 ,e)
68
                                         (mod32+ (ch ,e ,f ,g)
69
                                                 (mod32+ ,h
70
                                                         (mod32+ (aref block ,i)
71
                                                                 (aref +sha256-round-constants+ ,i)))))))
72
                      (declare (type (unsigned-byte 32) x))
73
                      (setf ,d (mod32+ ,d x)
74
                       ,h (mod32+ (sigma0 ,a)
75
                           (mod32+ (maj ,a ,b ,c) x))))))
76
         ;; Yay for "implementation-dependent" behavior (6.1.1.4).
77
         #.(let ((xvars (make-circular-list 'a 'b 'c 'd 'e 'f 'g 'h)))
78
             (loop for i from 0 below 64
79
                   for vars on xvars by #'(lambda (x) (nthcdr 7 x))
80
                   collect `(sha256-round ,i ,@(circular-list-subseq vars 0 8)) into forms
81
                   finally (return `(progn ,@forms))))
82
         #.(loop for slot in '(a b c d e f g h)
83
                 collect (let ((regs-accessor (symbolicate '#:sha256-regs- slot)))
84
                           `(setf (,regs-accessor regs)
85
                             (mod32+ (,regs-accessor regs) ,slot))) into forms
86
                 finally (return `(progn ,@forms)))
87
         regs))))
88
 
89
 (defun sha256-expand-block (block)
90
   (declare (type (simple-array (unsigned-byte 32) (64)) block)
91
            #.(burn-baby-burn))
92
   (flet ((sigma0 (x)
93
            (declare (type (unsigned-byte 32) x))
94
            (logxor (rol32 x 25) (rol32 x 14) (mod32ash x -3)))
95
          (sigma1 (x)
96
            (declare (type (unsigned-byte 32) x))
97
            (logxor (rol32 x 15) (rol32 x 13) (mod32ash x -10))))
98
     #+ironclad-fast-mod32-arithmetic
99
     (declare (inline sigma0 sigma1))
100
     (loop for i from 16 below 64 do
101
           (setf (aref block i)
102
                 (mod32+ (sigma1 (aref block (- i 2)))
103
                         (mod32+ (aref block (- i 7))
104
                                 (mod32+ (sigma0 (aref block (- i 15)))
105
                                         (aref block (- i 16)))))))
106
     (values)))
107
 
108
 ;;; mid-level
109
 (defstruct (sha256
110
              (:constructor %make-sha256-digest nil)
111
              (:copier nil)
112
              (:include mdx))
113
   (regs (initial-sha256-regs) :type sha256-regs :read-only t)
114
   (block (make-array 64 :element-type '(unsigned-byte 32))
115
     :type (simple-array (unsigned-byte 32) (64)) :read-only t))
116
 
117
 (defstruct (sha224
118
              (:include sha256)
119
              (:constructor %make-sha224-digest (&aux (regs (initial-sha224-regs))))
120
              (:copier nil)))
121
 
122
 (defmethod reinitialize-instance ((state sha256) &rest initargs)
123
   (declare (ignore initargs))
124
   (replace (sha256-regs state) +pristine-sha256-registers+)
125
   (setf (sha256-amount state) 0
126
         (sha256-buffer-index state) 0)
127
   state)
128
 
129
 (defmethod reinitialize-instance ((state sha224) &rest initargs)
130
   (declare (ignore initargs))
131
   (replace (sha224-regs state) +pristine-sha224-registers+)
132
   (setf (sha224-amount state) 0
133
         (sha224-buffer-index state) 0)
134
   state)
135
 
136
 (defmethod copy-digest ((state sha256) &optional copy)
137
   (check-type copy (or null sha256))
138
   (let ((copy (if copy
139
                   copy
140
                   (etypecase state
141
                     (sha224 (%make-sha224-digest))
142
                     (sha256 (%make-sha256-digest))))))
143
     (declare (type sha256 copy))
144
     (replace (sha256-regs copy) (sha256-regs state))
145
     (replace (sha256-buffer copy) (sha256-buffer state))
146
     (setf (sha256-amount copy) (sha256-amount state)
147
           (sha256-buffer-index copy) (sha256-buffer-index state))
148
     copy))
149
 
150
 (define-digest-updater sha256
151
   (flet ((compress (state sequence offset)
152
            (let ((block (sha256-block state)))
153
              (fill-block-ub8-be block sequence offset)
154
              (sha256-expand-block block)
155
              (update-sha256-block (sha256-regs state) block))))
156
     (declare (dynamic-extent #'compress))
157
     (declare (notinline mdx-updater))
158
     (mdx-updater state #'compress sequence start end)))
159
 
160
 (define-digest-finalizer ((sha256 32) (sha224 28))
161
   (let ((regs (sha256-regs state))
162
         (block (sha256-block state))
163
         (buffer (sha256-buffer state))
164
         (buffer-index (sha256-buffer-index state))
165
         (total-length (* 8 (sha256-amount state))))
166
     (declare (type sha256-regs regs)
167
              (type (integer 0 63) buffer-index)
168
              (type (simple-array (unsigned-byte 32) (64)) block)
169
              (type (simple-array (unsigned-byte 8) (64)) buffer))
170
     (setf (aref buffer buffer-index) #x80)
171
     (when (> buffer-index 55)
172
       (loop for index of-type (integer 0 64)
173
          from (1+ buffer-index) below 64
174
          do (setf (aref buffer index) #x00))
175
       (fill-block-ub8-be block buffer 0)
176
       (sha256-expand-block block)
177
       (update-sha256-block regs block)
178
       (loop for index of-type (integer 0 16)
179
          from 0 below 16
180
          do (setf (aref block index) #x00000000)))
181
     (when (<= buffer-index 55)
182
       (loop for index of-type (integer 0 64)
183
          from (1+ buffer-index) below 64
184
          do (setf (aref buffer index) #x00))
185
       ;; copy the data to BLOCK prematurely
186
       (fill-block-ub8-be block buffer 0))
187
     ;; fill in the remaining block data
188
     (store-data-length block total-length 14 t)
189
     (sha256-expand-block block)
190
     (update-sha256-block regs block)
191
     (finalize-registers state regs)))
192
 
193
 (defdigest sha256 :digest-length 32 :block-length 64)
194
 (defdigest sha224 :digest-length 28 :block-length 64)