lib/md5.c

   1 /* Functions to compute MD5 message digest of files or memory blocks.
   2    according to the definition of MD5 in RFC 1321 from April 1992.
   3    Copyright (C) 1995,1996,1997,1999,2000,2001,2005
   4         Free Software Foundation, Inc.
   5    This file is part of the GNU C Library.
   6
   7    This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8    under the terms of the GNU General Public License as published by the
   9    Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
  10    later version.
  11
  12    This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15    GNU General Public License for more details.
  16
  17    You should have received a copy of the GNU General Public License
  18    along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
  19    Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.  */
  20
  21 /* Written by Ulrich Drepper <drepper@gnu.ai.mit.edu>, 1995.  */
  22
  23 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  24 # include <config.h>
  25 #endif
  26
  27 #include "md5.h"
  28
  29 #include <stddef.h>
  30 #include <stdlib.h>
  31 #include <string.h>
  32 #include <sys/types.h>
  33
  34 #if USE_UNLOCKED_IO
  35 # include "unlocked-io.h"
  36 #endif
  37
  38 #ifdef _LIBC
  39 # include <endian.h>
  40 # if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
  41 #  define WORDS_BIGENDIAN 1
  42 # endif
  43 /* We need to keep the namespace clean so define the MD5 function
  44    protected using leading __ .  */
  45 # define md5_init_ctx __md5_init_ctx
  46 # define md5_process_block __md5_process_block
  47 # define md5_process_bytes __md5_process_bytes
  48 # define md5_finish_ctx __md5_finish_ctx
  49 # define md5_read_ctx __md5_read_ctx
  50 # define md5_stream __md5_stream
  51 # define md5_buffer __md5_buffer
  52 #endif
  53
  54 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  55 # define SWAP(n)                                                        \
  56     (((n) << 24) | (((n) & 0xff00) << 8) | (((n) >> 8) & 0xff00) | ((n) >> 24))
  57 #else
  58 # define SWAP(n) (n)
  59 #endif
  60
  61 #define BLOCKSIZE 4096
  62 #if BLOCKSIZE % 64 != 0
  63 # error "invalid BLOCKSIZE"
  64 #endif
  65
  66 /* This array contains the bytes used to pad the buffer to the next
  67    64-byte boundary.  (RFC 1321, 3.1: Step 1)  */
  68 static const unsigned char fillbuf[64] = { 0x80, 0 /* , 0, 0, ...  */ };
  69
  70
  71 /* Initialize structure containing state of computation.
  72    (RFC 1321, 3.3: Step 3)  */
  73 void
  74 md5_init_ctx (struct md5_ctx *ctx)
  75 {
  76   ctx->A = 0x67452301;
  77   ctx->B = 0xefcdab89;
  78   ctx->C = 0x98badcfe;
  79   ctx->D = 0x10325476;
  80
  81   ctx->total[0] = ctx->total[1] = 0;
  82   ctx->buflen = 0;
  83 }
  84
  85 /* Put result from CTX in first 16 bytes following RESBUF.  The result
  86    must be in little endian byte order.
  87
  88    IMPORTANT: On some systems it is required that RESBUF is correctly
  89    aligned for a 32 bits value.  */
  90 void *
  91 md5_read_ctx (const struct md5_ctx *ctx, void *resbuf)
  92 {
  93   ((uint32_t *) resbuf)[0] = SWAP (ctx->A);
  94   ((uint32_t *) resbuf)[1] = SWAP (ctx->B);
  95   ((uint32_t *) resbuf)[2] = SWAP (ctx->C);
  96   ((uint32_t *) resbuf)[3] = SWAP (ctx->D);
  97
  98   return resbuf;
  99 }
 100
 101 /* Process the remaining bytes in the internal buffer and the usual
 102    prolog according to the standard and write the result to RESBUF.
 103
 104    IMPORTANT: On some systems it is required that RESBUF is correctly
 105    aligned for a 32 bits value.  */
 106 void *
 107 md5_finish_ctx (struct md5_ctx *ctx, void *resbuf)
 108 {
 109   /* Take yet unprocessed bytes into account.  */
 110   uint32_t bytes = ctx->buflen;
 111   size_t pad;
 112
 113   /* Now count remaining bytes.  */
 114   ctx->total[0] += bytes;
 115   if (ctx->total[0] < bytes)
 116     ++ctx->total[1];
 117
 118   pad = bytes >= 56 ? 64 + 56 - bytes : 56 - bytes;
 119   memcpy (&ctx->buffer[bytes], fillbuf, pad);
 120
 121   /* Put the 64-bit file length in *bits* at the end of the buffer.  */
 122   *(uint32_t *) &ctx->buffer[bytes + pad] = SWAP (ctx->total[0] << 3);
 123   *(uint32_t *) &ctx->buffer[bytes + pad + 4] = SWAP ((ctx->total[1] << 3) |
 124                                                         (ctx->total[0] >> 29));
 125
 126   /* Process last bytes.  */
 127   md5_process_block (ctx->buffer, bytes + pad + 8, ctx);
 128
 129   return md5_read_ctx (ctx, resbuf);
 130 }
 131
 132 /* Compute MD5 message digest for bytes read from STREAM.  The
 133    resulting message digest number will be written into the 16 bytes
 134    beginning at RESBLOCK.  */
 135 int
 136 md5_stream (FILE *stream, void *resblock)
 137 {
 138   struct md5_ctx ctx;
 139   char buffer[BLOCKSIZE + 72];
 140   size_t sum;
 141
 142   /* Initialize the computation context.  */
 143   md5_init_ctx (&ctx);
 144
 145   /* Iterate over full file contents.  */
 146   while (1)
 147     {
 148       /* We read the file in blocks of BLOCKSIZE bytes.  One call of the
 149          computation function processes the whole buffer so that with the
 150          next round of the loop another block can be read.  */
 151       size_t n;
 152       sum = 0;
 153
 154       /* Read block.  Take care for partial reads.  */
 155       while (1)
 156         {
 157           n = fread (buffer + sum, 1, BLOCKSIZE - sum, stream);
 158
 159           sum += n;
 160
 161           if (sum == BLOCKSIZE)
 162             break;
 163
 164           if (n == 0)
 165             {
 166               /* Check for the error flag IFF N == 0, so that we don't
 167                  exit the loop after a partial read due to e.g., EAGAIN
 168                  or EWOULDBLOCK.  */
 169               if (ferror (stream))
 170                 return 1;
 171               goto process_partial_block;
 172             }
 173
 174           /* We've read at least one byte, so ignore errors.  But always
 175              check for EOF, since feof may be true even though N > 0.
 176              Otherwise, we could end up calling fread after EOF.  */
 177           if (feof (stream))
 178             goto process_partial_block;
 179         }
 180
 181       /* Process buffer with BLOCKSIZE bytes.  Note that
 182                         BLOCKSIZE % 64 == 0
 183        */
 184       md5_process_block (buffer, BLOCKSIZE, &ctx);
 185     }
 186
 187  process_partial_block:;
 188
 189   /* Process any remaining bytes.  */
 190   if (sum > 0)
 191     md5_process_bytes (buffer, sum, &ctx);
 192
 193   /* Construct result in desired memory.  */
 194   md5_finish_ctx (&ctx, resblock);
 195   return 0;
 196 }
 197
 198 /* Compute MD5 message digest for LEN bytes beginning at BUFFER.  The
 199    result is always in little endian byte order, so that a byte-wise
 200    output yields to the wanted ASCII representation of the message
 201    digest.  */
 202 void *
 203 md5_buffer (const char *buffer, size_t len, void *resblock)
 204 {
 205   struct md5_ctx ctx;
 206
 207   /* Initialize the computation context.  */
 208   md5_init_ctx (&ctx);
 209
 210   /* Process whole buffer but last len % 64 bytes.  */
 211   md5_process_bytes (buffer, len, &ctx);
 212
 213   /* Put result in desired memory area.  */
 214   return md5_finish_ctx (&ctx, resblock);
 215 }
 216
 217
 218 void
 219 md5_process_bytes (const void *buffer, size_t len, struct md5_ctx *ctx)
 220 {
 221   /* When we already have some bits in our internal buffer concatenate
 222      both inputs first.  */
 223   if (ctx->buflen != 0)
 224     {
 225       size_t left_over = ctx->buflen;
 226       size_t add = 128 - left_over > len ? len : 128 - left_over;
 227
 228       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, add);
 229       ctx->buflen += add;
 230
 231       if (ctx->buflen > 64)
 232         {
 233           md5_process_block (ctx->buffer, ctx->buflen & ~63, ctx);
 234
 235           ctx->buflen &= 63;
 236           /* The regions in the following copy operation cannot overlap.  */
 237           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[(left_over + add) & ~63],
 238                   ctx->buflen);
 239         }
 240
 241       buffer = (const char *) buffer + add;
 242       len -= add;
 243     }
 244
 245   /* Process available complete blocks.  */
 246   if (len >= 64)
 247     {
 248 #if !_STRING_ARCH_unaligned
 249 /* To check alignment gcc has an appropriate operator.  Other
 250    compilers don't.  */
 251 # if __GNUC__ >= 2
 252 #  define UNALIGNED_P(p) (((uintptr_t) p) % __alignof__ (uint32_t) != 0)
 253 # else
 254 #  define alignof(type) offsetof (struct { char c; type x; }, x)
 255 #  define UNALIGNED_P(p) (((size_t) p) % alignof (uint32_t) != 0)
 256 # endif
 257       if (UNALIGNED_P (buffer))
 258         while (len > 64)
 259           {
 260             md5_process_block (memcpy (ctx->buffer, buffer, 64), 64, ctx);
 261             buffer = (const char *) buffer + 64;
 262             len -= 64;
 263           }
 264       else
 265 #endif
 266         {
 267           md5_process_block (buffer, len & ~63, ctx);
 268           buffer = (const char *) buffer + (len & ~63);
 269           len &= 63;
 270         }
 271     }
 272
 273   /* Move remaining bytes in internal buffer.  */
 274   if (len > 0)
 275     {
 276       size_t left_over = ctx->buflen;
 277
 278       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, len);
 279       left_over += len;
 280       if (left_over >= 64)
 281         {
 282           md5_process_block (ctx->buffer, 64, ctx);
 283           left_over -= 64;
 284           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[64], left_over);
 285         }
 286       ctx->buflen = left_over;
 287     }
 288 }
 289
 290
 291 /* These are the four functions used in the four steps of the MD5 algorithm
 292    and defined in the RFC 1321.  The first function is a little bit optimized
 293    (as found in Colin Plumbs public domain implementation).  */
 294 /* #define FF(b, c, d) ((b & c) | (~b & d)) */
 295 #define FF(b, c, d) (d ^ (b & (c ^ d)))
 296 #define FG(b, c, d) FF (d, b, c)
 297 #define FH(b, c, d) (b ^ c ^ d)
 298 #define FI(b, c, d) (c ^ (b | ~d))
 299
 300 /* Process LEN bytes of BUFFER, accumulating context into CTX.
 301    It is assumed that LEN % 64 == 0.  */
 302
 303 void
 304 md5_process_block (const void *buffer, size_t len, struct md5_ctx *ctx)
 305 {
 306   uint32_t correct_words[16];
 307   const uint32_t *words = buffer;
 308   size_t nwords = len / sizeof (uint32_t);
 309   const uint32_t *endp = words + nwords;
 310   uint32_t A = ctx->A;
 311   uint32_t B = ctx->B;
 312   uint32_t C = ctx->C;
 313   uint32_t D = ctx->D;
 314
 315   /* First increment the byte count.  RFC 1321 specifies the possible
 316      length of the file up to 2^64 bits.  Here we only compute the
 317      number of bytes.  Do a double word increment.  */
 318   ctx->total[0] += len;
 319   if (ctx->total[0] < len)
 320     ++ctx->total[1];
 321
 322   /* Process all bytes in the buffer with 64 bytes in each round of
 323      the loop.  */
 324   while (words < endp)
 325     {
 326       uint32_t *cwp = correct_words;
 327       uint32_t A_save = A;
 328       uint32_t B_save = B;
 329       uint32_t C_save = C;
 330       uint32_t D_save = D;
 331
 332       /* First round: using the given function, the context and a constant
 333          the next context is computed.  Because the algorithms processing
 334          unit is a 32-bit word and it is determined to work on words in
 335          little endian byte order we perhaps have to change the byte order
 336          before the computation.  To reduce the work for the next steps
 337          we store the swapped words in the array CORRECT_WORDS.  */
 338
 339 #define OP(a, b, c, d, s, T)                                            \
 340       do                                                                \
 341         {                                                               \
 342           a += FF (b, c, d) + (*cwp++ = SWAP (*words)) + T;             \
 343           ++words;                                                      \
 344           CYCLIC (a, s);                                                \
 345           a += b;                                                       \
 346         }                                                               \
 347       while (0)
 348
 349       /* It is unfortunate that C does not provide an operator for
 350          cyclic rotation.  Hope the C compiler is smart enough.  */
 351 #define CYCLIC(w, s) (w = (w << s) | (w >> (32 - s)))
 352
 353       /* Before we start, one word to the strange constants.
 354          They are defined in RFC 1321 as
 355
 356          T[i] = (int) (4294967296.0 * fabs (sin (i))), i=1..64
 357
 358          Here is an equivalent invocation using Perl:
 359
 360          perl -e 'foreach(1..64){printf "0x%08x\n", int (4294967296 * abs (sin $_))}'
 361        */
 362
 363       /* Round 1.  */
 364       OP (A, B, C, D,  7, 0xd76aa478);
 365       OP (D, A, B, C, 12, 0xe8c7b756);
 366       OP (C, D, A, B, 17, 0x242070db);
 367       OP (B, C, D, A, 22, 0xc1bdceee);
 368       OP (A, B, C, D,  7, 0xf57c0faf);
 369       OP (D, A, B, C, 12, 0x4787c62a);
 370       OP (C, D, A, B, 17, 0xa8304613);
 371       OP (B, C, D, A, 22, 0xfd469501);
 372       OP (A, B, C, D,  7, 0x698098d8);
 373       OP (D, A, B, C, 12, 0x8b44f7af);
 374       OP (C, D, A, B, 17, 0xffff5bb1);
 375       OP (B, C, D, A, 22, 0x895cd7be);
 376       OP (A, B, C, D,  7, 0x6b901122);
 377       OP (D, A, B, C, 12, 0xfd987193);
 378       OP (C, D, A, B, 17, 0xa679438e);
 379       OP (B, C, D, A, 22, 0x49b40821);
 380
 381       /* For the second to fourth round we have the possibly swapped words
 382          in CORRECT_WORDS.  Redefine the macro to take an additional first
 383          argument specifying the function to use.  */
 384 #undef OP
 385 #define OP(f, a, b, c, d, k, s, T)                                      \
 386       do                                                                \
 387         {                                                               \
 388           a += f (b, c, d) + correct_words[k] + T;                      \
 389           CYCLIC (a, s);                                                \
 390           a += b;                                                       \
 391         }                                                               \
 392       while (0)
 393
 394       /* Round 2.  */
 395       OP (FG, A, B, C, D,  1,  5, 0xf61e2562);
 396       OP (FG, D, A, B, C,  6,  9, 0xc040b340);
 397       OP (FG, C, D, A, B, 11, 14, 0x265e5a51);
 398       OP (FG, B, C, D, A,  0, 20, 0xe9b6c7aa);
 399       OP (FG, A, B, C, D,  5,  5, 0xd62f105d);
 400       OP (FG, D, A, B, C, 10,  9, 0x02441453);
 401       OP (FG, C, D, A, B, 15, 14, 0xd8a1e681);
 402       OP (FG, B, C, D, A,  4, 20, 0xe7d3fbc8);
 403       OP (FG, A, B, C, D,  9,  5, 0x21e1cde6);
 404       OP (FG, D, A, B, C, 14,  9, 0xc33707d6);
 405       OP (FG, C, D, A, B,  3, 14, 0xf4d50d87);
 406       OP (FG, B, C, D, A,  8, 20, 0x455a14ed);
 407       OP (FG, A, B, C, D, 13,  5, 0xa9e3e905);
 408       OP (FG, D, A, B, C,  2,  9, 0xfcefa3f8);
 409       OP (FG, C, D, A, B,  7, 14, 0x676f02d9);
 410       OP (FG, B, C, D, A, 12, 20, 0x8d2a4c8a);
 411
 412       /* Round 3.  */
 413       OP (FH, A, B, C, D,  5,  4, 0xfffa3942);
 414       OP (FH, D, A, B, C,  8, 11, 0x8771f681);
 415       OP (FH, C, D, A, B, 11, 16, 0x6d9d6122);
 416       OP (FH, B, C, D, A, 14, 23, 0xfde5380c);
 417       OP (FH, A, B, C, D,  1,  4, 0xa4beea44);
 418       OP (FH, D, A, B, C,  4, 11, 0x4bdecfa9);
 419       OP (FH, C, D, A, B,  7, 16, 0xf6bb4b60);
 420       OP (FH, B, C, D, A, 10, 23, 0xbebfbc70);
 421       OP (FH, A, B, C, D, 13,  4, 0x289b7ec6);
 422       OP (FH, D, A, B, C,  0, 11, 0xeaa127fa);
 423       OP (FH, C, D, A, B,  3, 16, 0xd4ef3085);
 424       OP (FH, B, C, D, A,  6, 23, 0x04881d05);
 425       OP (FH, A, B, C, D,  9,  4, 0xd9d4d039);
 426       OP (FH, D, A, B, C, 12, 11, 0xe6db99e5);
 427       OP (FH, C, D, A, B, 15, 16, 0x1fa27cf8);
 428       OP (FH, B, C, D, A,  2, 23, 0xc4ac5665);
 429
 430       /* Round 4.  */
 431       OP (FI, A, B, C, D,  0,  6, 0xf4292244);
 432       OP (FI, D, A, B, C,  7, 10, 0x432aff97);
 433       OP (FI, C, D, A, B, 14, 15, 0xab9423a7);
 434       OP (FI, B, C, D, A,  5, 21, 0xfc93a039);
 435       OP (FI, A, B, C, D, 12,  6, 0x655b59c3);
 436       OP (FI, D, A, B, C,  3, 10, 0x8f0ccc92);
 437       OP (FI, C, D, A, B, 10, 15, 0xffeff47d);
 438       OP (FI, B, C, D, A,  1, 21, 0x85845dd1);
 439       OP (FI, A, B, C, D,  8,  6, 0x6fa87e4f);
 440       OP (FI, D, A, B, C, 15, 10, 0xfe2ce6e0);
 441       OP (FI, C, D, A, B,  6, 15, 0xa3014314);
 442       OP (FI, B, C, D, A, 13, 21, 0x4e0811a1);
 443       OP (FI, A, B, C, D,  4,  6, 0xf7537e82);
 444       OP (FI, D, A, B, C, 11, 10, 0xbd3af235);
 445       OP (FI, C, D, A, B,  2, 15, 0x2ad7d2bb);
 446       OP (FI, B, C, D, A,  9, 21, 0xeb86d391);
 447
 448       /* Add the starting values of the context.  */
 449       A += A_save;
 450       B += B_save;
 451       C += C_save;
 452       D += D_save;
 453     }
 454
 455   /* Put checksum in context given as argument.  */
 456   ctx->A = A;
 457   ctx->B = B;
 458   ctx->C = C;
 459   ctx->D = D;
 460 }