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) 1995-1997, 1999-2001, 2005-2006, 2008-2011 Free Software
   4    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 #include <config.h>
  24
  25 #include "md5.h"
  26
  27 #include <stdalign.h>
  28 #include <stdint.h>
  29 #include <stdlib.h>
  30 #include <string.h>
  31 #include <sys/types.h>
  32
  33 #if USE_UNLOCKED_IO
  34 # include "unlocked-io.h"
  35 #endif
  36
  37 #ifdef _LIBC
  38 # include <endian.h>
  39 # if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
  40 #  define WORDS_BIGENDIAN 1
  41 # endif
  42 /* We need to keep the namespace clean so define the MD5 function
  43    protected using leading __ .  */
  44 # define md5_init_ctx __md5_init_ctx
  45 # define md5_process_block __md5_process_block
  46 # define md5_process_bytes __md5_process_bytes
  47 # define md5_finish_ctx __md5_finish_ctx
  48 # define md5_read_ctx __md5_read_ctx
  49 # define md5_stream __md5_stream
  50 # define md5_buffer __md5_buffer
  51 #endif
  52
  53 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  54 # define SWAP(n)                                                        \
  55     (((n) << 24) | (((n) & 0xff00) << 8) | (((n) >> 8) & 0xff00) | ((n) >> 24))
  56 #else
  57 # define SWAP(n) (n)
  58 #endif
  59
  60 #define BLOCKSIZE 32768
  61 #if BLOCKSIZE % 64 != 0
  62 # error "invalid BLOCKSIZE"
  63 #endif
  64
  65 /* This array contains the bytes used to pad the buffer to the next
  66    64-byte boundary.  (RFC 1321, 3.1: Step 1)  */
  67 static const unsigned char fillbuf[64] = { 0x80, 0 /* , 0, 0, ...  */ };
  68
  69
  70 /* Initialize structure containing state of computation.
  71    (RFC 1321, 3.3: Step 3)  */
  72 void
  73 md5_init_ctx (struct md5_ctx *ctx)
  74 {
  75   ctx->A = 0x67452301;
  76   ctx->B = 0xefcdab89;
  77   ctx->C = 0x98badcfe;
  78   ctx->D = 0x10325476;
  79
  80   ctx->total[0] = ctx->total[1] = 0;
  81   ctx->buflen = 0;
  82 }
  83
  84 /* Copy the 4 byte value from v into the memory location pointed to by *cp,
  85    If your architecture allows unaligned access this is equivalent to
  86    * (uint32_t *) cp = v  */
  87 static inline void
  88 set_uint32 (char *cp, uint32_t v)
  89 {
  90   memcpy (cp, &v, sizeof v);
  91 }
  92
  93 /* Put result from CTX in first 16 bytes following RESBUF.  The result
  94    must be in little endian byte order.  */
  95 void *
  96 md5_read_ctx (const struct md5_ctx *ctx, void *resbuf)
  97 {
  98   char *r = resbuf;
  99   set_uint32 (r + 0 * sizeof ctx->A, SWAP (ctx->A));
 100   set_uint32 (r + 1 * sizeof ctx->B, SWAP (ctx->B));
 101   set_uint32 (r + 2 * sizeof ctx->C, SWAP (ctx->C));
 102   set_uint32 (r + 3 * sizeof ctx->D, SWAP (ctx->D));
 103
 104   return resbuf;
 105 }
 106
 107 /* Process the remaining bytes in the internal buffer and the usual
 108    prolog according to the standard and write the result to RESBUF.  */
 109 void *
 110 md5_finish_ctx (struct md5_ctx *ctx, void *resbuf)
 111 {
 112   /* Take yet unprocessed bytes into account.  */
 113   uint32_t bytes = ctx->buflen;
 114   size_t size = (bytes < 56) ? 64 / 4 : 64 * 2 / 4;
 115
 116   /* Now count remaining bytes.  */
 117   ctx->total[0] += bytes;
 118   if (ctx->total[0] < bytes)
 119     ++ctx->total[1];
 120
 121   /* Put the 64-bit file length in *bits* at the end of the buffer.  */
 122   ctx->buffer[size - 2] = SWAP (ctx->total[0] << 3);
 123   ctx->buffer[size - 1] = SWAP ((ctx->total[1] << 3) | (ctx->total[0] >> 29));
 124
 125   memcpy (&((char *) ctx->buffer)[bytes], fillbuf, (size - 2) * 4 - bytes);
 126
 127   /* Process last bytes.  */
 128   md5_process_block (ctx->buffer, size * 4, ctx);
 129
 130   return md5_read_ctx (ctx, resbuf);
 131 }
 132
 133 /* Compute MD5 message digest for bytes read from STREAM.  The
 134    resulting message digest number will be written into the 16 bytes
 135    beginning at RESBLOCK.  */
 136 int
 137 md5_stream (FILE *stream, void *resblock)
 138 {
 139   struct md5_ctx ctx;
 140   size_t sum;
 141
 142   char *buffer = malloc (BLOCKSIZE + 72);
 143   if (!buffer)
 144     return 1;
 145
 146   /* Initialize the computation context.  */
 147   md5_init_ctx (&ctx);
 148
 149   /* Iterate over full file contents.  */
 150   while (1)
 151     {
 152       /* We read the file in blocks of BLOCKSIZE bytes.  One call of the
 153          computation function processes the whole buffer so that with the
 154          next round of the loop another block can be read.  */
 155       size_t n;
 156       sum = 0;
 157
 158       /* Read block.  Take care for partial reads.  */
 159       while (1)
 160         {
 161           n = fread (buffer + sum, 1, BLOCKSIZE - sum, stream);
 162
 163           sum += n;
 164
 165           if (sum == BLOCKSIZE)
 166             break;
 167
 168           if (n == 0)
 169             {
 170               /* Check for the error flag IFF N == 0, so that we don't
 171                  exit the loop after a partial read due to e.g., EAGAIN
 172                  or EWOULDBLOCK.  */
 173               if (ferror (stream))
 174                 {
 175                   free (buffer);
 176                   return 1;
 177                 }
 178               goto process_partial_block;
 179             }
 180
 181           /* We've read at least one byte, so ignore errors.  But always
 182              check for EOF, since feof may be true even though N > 0.
 183              Otherwise, we could end up calling fread after EOF.  */
 184           if (feof (stream))
 185             goto process_partial_block;
 186         }
 187
 188       /* Process buffer with BLOCKSIZE bytes.  Note that
 189          BLOCKSIZE % 64 == 0
 190        */
 191       md5_process_block (buffer, BLOCKSIZE, &ctx);
 192     }
 193
 194 process_partial_block:
 195
 196   /* Process any remaining bytes.  */
 197   if (sum > 0)
 198     md5_process_bytes (buffer, sum, &ctx);
 199
 200   /* Construct result in desired memory.  */
 201   md5_finish_ctx (&ctx, resblock);
 202   free (buffer);
 203   return 0;
 204 }
 205
 206 /* Compute MD5 message digest for LEN bytes beginning at BUFFER.  The
 207    result is always in little endian byte order, so that a byte-wise
 208    output yields to the wanted ASCII representation of the message
 209    digest.  */
 210 void *
 211 md5_buffer (const char *buffer, size_t len, void *resblock)
 212 {
 213   struct md5_ctx ctx;
 214
 215   /* Initialize the computation context.  */
 216   md5_init_ctx (&ctx);
 217
 218   /* Process whole buffer but last len % 64 bytes.  */
 219   md5_process_bytes (buffer, len, &ctx);
 220
 221   /* Put result in desired memory area.  */
 222   return md5_finish_ctx (&ctx, resblock);
 223 }
 224
 225
 226 void
 227 md5_process_bytes (const void *buffer, size_t len, struct md5_ctx *ctx)
 228 {
 229   /* When we already have some bits in our internal buffer concatenate
 230      both inputs first.  */
 231   if (ctx->buflen != 0)
 232     {
 233       size_t left_over = ctx->buflen;
 234       size_t add = 128 - left_over > len ? len : 128 - left_over;
 235
 236       memcpy (&((char *) ctx->buffer)[left_over], buffer, add);
 237       ctx->buflen += add;
 238
 239       if (ctx->buflen > 64)
 240         {
 241           md5_process_block (ctx->buffer, ctx->buflen & ~63, ctx);
 242
 243           ctx->buflen &= 63;
 244           /* The regions in the following copy operation cannot overlap.  */
 245           memcpy (ctx->buffer,
 246                   &((char *) ctx->buffer)[(left_over + add) & ~63],
 247                   ctx->buflen);
 248         }
 249
 250       buffer = (const char *) buffer + add;
 251       len -= add;
 252     }
 253
 254   /* Process available complete blocks.  */
 255   if (len >= 64)
 256     {
 257 #if !_STRING_ARCH_unaligned
 258 # define UNALIGNED_P(p) ((uintptr_t) (p) % alignof (uint32_t) != 0)
 259       if (UNALIGNED_P (buffer))
 260         while (len > 64)
 261           {
 262             md5_process_block (memcpy (ctx->buffer, buffer, 64), 64, ctx);
 263             buffer = (const char *) buffer + 64;
 264             len -= 64;
 265           }
 266       else
 267 #endif
 268         {
 269           md5_process_block (buffer, len & ~63, ctx);
 270           buffer = (const char *) buffer + (len & ~63);
 271           len &= 63;
 272         }
 273     }
 274
 275   /* Move remaining bytes in internal buffer.  */
 276   if (len > 0)
 277     {
 278       size_t left_over = ctx->buflen;
 279
 280       memcpy (&((char *) ctx->buffer)[left_over], buffer, len);
 281       left_over += len;
 282       if (left_over >= 64)
 283         {
 284           md5_process_block (ctx->buffer, 64, ctx);
 285           left_over -= 64;
 286           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[16], left_over);
 287         }
 288       ctx->buflen = left_over;
 289     }
 290 }
 291
 292
 293 /* These are the four functions used in the four steps of the MD5 algorithm
 294    and defined in the RFC 1321.  The first function is a little bit optimized
 295    (as found in Colin Plumbs public domain implementation).  */
 296 /* #define FF(b, c, d) ((b & c) | (~b & d)) */
 297 #define FF(b, c, d) (d ^ (b & (c ^ d)))
 298 #define FG(b, c, d) FF (d, b, c)
 299 #define FH(b, c, d) (b ^ c ^ d)
 300 #define FI(b, c, d) (c ^ (b | ~d))
 301
 302 /* Process LEN bytes of BUFFER, accumulating context into CTX.
 303    It is assumed that LEN % 64 == 0.  */
 304
 305 void
 306 md5_process_block (const void *buffer, size_t len, struct md5_ctx *ctx)
 307 {
 308   uint32_t correct_words[16];
 309   const uint32_t *words = buffer;
 310   size_t nwords = len / sizeof (uint32_t);
 311   const uint32_t *endp = words + nwords;
 312   uint32_t A = ctx->A;
 313   uint32_t B = ctx->B;
 314   uint32_t C = ctx->C;
 315   uint32_t D = ctx->D;
 316
 317   /* First increment the byte count.  RFC 1321 specifies the possible
 318      length of the file up to 2^64 bits.  Here we only compute the
 319      number of bytes.  Do a double word increment.  */
 320   ctx->total[0] += len;
 321   if (ctx->total[0] < len)
 322     ++ctx->total[1];
 323
 324   /* Process all bytes in the buffer with 64 bytes in each round of
 325      the loop.  */
 326   while (words < endp)
 327     {
 328       uint32_t *cwp = correct_words;
 329       uint32_t A_save = A;
 330       uint32_t B_save = B;
 331       uint32_t C_save = C;
 332       uint32_t D_save = D;
 333
 334       /* First round: using the given function, the context and a constant
 335          the next context is computed.  Because the algorithms processing
 336          unit is a 32-bit word and it is determined to work on words in
 337          little endian byte order we perhaps have to change the byte order
 338          before the computation.  To reduce the work for the next steps
 339          we store the swapped words in the array CORRECT_WORDS.  */
 340
 341 #define OP(a, b, c, d, s, T)                                            \
 342       do                                                                \
 343         {                                                               \
 344           a += FF (b, c, d) + (*cwp++ = SWAP (*words)) + T;             \
 345           ++words;                                                      \
 346           CYCLIC (a, s);                                                \
 347           a += b;                                                       \
 348         }                                                               \
 349       while (0)
 350
 351       /* It is unfortunate that C does not provide an operator for
 352          cyclic rotation.  Hope the C compiler is smart enough.  */
 353 #define CYCLIC(w, s) (w = (w << s) | (w >> (32 - s)))
 354
 355       /* Before we start, one word to the strange constants.
 356          They are defined in RFC 1321 as
 357
 358          T[i] = (int) (4294967296.0 * fabs (sin (i))), i=1..64
 359
 360          Here is an equivalent invocation using Perl:
 361
 362          perl -e 'foreach(1..64){printf "0x%08x\n", int (4294967296 * abs (sin $_))}'
 363        */
 364
 365       /* Round 1.  */
 366       OP (A, B, C, D, 7, 0xd76aa478);
 367       OP (D, A, B, C, 12, 0xe8c7b756);
 368       OP (C, D, A, B, 17, 0x242070db);
 369       OP (B, C, D, A, 22, 0xc1bdceee);
 370       OP (A, B, C, D, 7, 0xf57c0faf);
 371       OP (D, A, B, C, 12, 0x4787c62a);
 372       OP (C, D, A, B, 17, 0xa8304613);
 373       OP (B, C, D, A, 22, 0xfd469501);
 374       OP (A, B, C, D, 7, 0x698098d8);
 375       OP (D, A, B, C, 12, 0x8b44f7af);
 376       OP (C, D, A, B, 17, 0xffff5bb1);
 377       OP (B, C, D, A, 22, 0x895cd7be);
 378       OP (A, B, C, D, 7, 0x6b901122);
 379       OP (D, A, B, C, 12, 0xfd987193);
 380       OP (C, D, A, B, 17, 0xa679438e);
 381       OP (B, C, D, A, 22, 0x49b40821);
 382
 383       /* For the second to fourth round we have the possibly swapped words
 384          in CORRECT_WORDS.  Redefine the macro to take an additional first
 385          argument specifying the function to use.  */
 386 #undef OP
 387 #define OP(f, a, b, c, d, k, s, T)                                      \
 388       do                                                                \
 389         {                                                               \
 390           a += f (b, c, d) + correct_words[k] + T;                      \
 391           CYCLIC (a, s);                                                \
 392           a += b;                                                       \
 393         }                                                               \
 394       while (0)
 395
 396       /* Round 2.  */
 397       OP (FG, A, B, C, D, 1, 5, 0xf61e2562);
 398       OP (FG, D, A, B, C, 6, 9, 0xc040b340);
 399       OP (FG, C, D, A, B, 11, 14, 0x265e5a51);
 400       OP (FG, B, C, D, A, 0, 20, 0xe9b6c7aa);
 401       OP (FG, A, B, C, D, 5, 5, 0xd62f105d);
 402       OP (FG, D, A, B, C, 10, 9, 0x02441453);
 403       OP (FG, C, D, A, B, 15, 14, 0xd8a1e681);
 404       OP (FG, B, C, D, A, 4, 20, 0xe7d3fbc8);
 405       OP (FG, A, B, C, D, 9, 5, 0x21e1cde6);
 406       OP (FG, D, A, B, C, 14, 9, 0xc33707d6);
 407       OP (FG, C, D, A, B, 3, 14, 0xf4d50d87);
 408       OP (FG, B, C, D, A, 8, 20, 0x455a14ed);
 409       OP (FG, A, B, C, D, 13, 5, 0xa9e3e905);
 410       OP (FG, D, A, B, C, 2, 9, 0xfcefa3f8);
 411       OP (FG, C, D, A, B, 7, 14, 0x676f02d9);
 412       OP (FG, B, C, D, A, 12, 20, 0x8d2a4c8a);
 413
 414       /* Round 3.  */
 415       OP (FH, A, B, C, D, 5, 4, 0xfffa3942);
 416       OP (FH, D, A, B, C, 8, 11, 0x8771f681);
 417       OP (FH, C, D, A, B, 11, 16, 0x6d9d6122);
 418       OP (FH, B, C, D, A, 14, 23, 0xfde5380c);
 419       OP (FH, A, B, C, D, 1, 4, 0xa4beea44);
 420       OP (FH, D, A, B, C, 4, 11, 0x4bdecfa9);
 421       OP (FH, C, D, A, B, 7, 16, 0xf6bb4b60);
 422       OP (FH, B, C, D, A, 10, 23, 0xbebfbc70);
 423       OP (FH, A, B, C, D, 13, 4, 0x289b7ec6);
 424       OP (FH, D, A, B, C, 0, 11, 0xeaa127fa);
 425       OP (FH, C, D, A, B, 3, 16, 0xd4ef3085);
 426       OP (FH, B, C, D, A, 6, 23, 0x04881d05);
 427       OP (FH, A, B, C, D, 9, 4, 0xd9d4d039);
 428       OP (FH, D, A, B, C, 12, 11, 0xe6db99e5);
 429       OP (FH, C, D, A, B, 15, 16, 0x1fa27cf8);
 430       OP (FH, B, C, D, A, 2, 23, 0xc4ac5665);
 431
 432       /* Round 4.  */
 433       OP (FI, A, B, C, D, 0, 6, 0xf4292244);
 434       OP (FI, D, A, B, C, 7, 10, 0x432aff97);
 435       OP (FI, C, D, A, B, 14, 15, 0xab9423a7);
 436       OP (FI, B, C, D, A, 5, 21, 0xfc93a039);
 437       OP (FI, A, B, C, D, 12, 6, 0x655b59c3);
 438       OP (FI, D, A, B, C, 3, 10, 0x8f0ccc92);
 439       OP (FI, C, D, A, B, 10, 15, 0xffeff47d);
 440       OP (FI, B, C, D, A, 1, 21, 0x85845dd1);
 441       OP (FI, A, B, C, D, 8, 6, 0x6fa87e4f);
 442       OP (FI, D, A, B, C, 15, 10, 0xfe2ce6e0);
 443       OP (FI, C, D, A, B, 6, 15, 0xa3014314);
 444       OP (FI, B, C, D, A, 13, 21, 0x4e0811a1);
 445       OP (FI, A, B, C, D, 4, 6, 0xf7537e82);
 446       OP (FI, D, A, B, C, 11, 10, 0xbd3af235);
 447       OP (FI, C, D, A, B, 2, 15, 0x2ad7d2bb);
 448       OP (FI, B, C, D, A, 9, 21, 0xeb86d391);
 449
 450       /* Add the starting values of the context.  */
 451       A += A_save;
 452       B += B_save;
 453       C += C_save;
 454       D += D_save;
 455     }
 456
 457   /* Put checksum in context given as argument.  */
 458   ctx->A = A;
 459   ctx->B = B;
 460   ctx->C = C;
 461   ctx->D = D;
 462 }