umac.c

   1 /* $OpenBSD: umac.c,v 1.1 2007/06/07 19:37:34 pvalchev 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 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  52 /* --- User Switches ---------------------------------------------------- */
  53 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  54
  55 #define UMAC_OUTPUT_LEN     8  /* Alowable: 4, 8, 12, 16                  */
  56 /* #define FORCE_C_ONLY        1  ANSI C and 64-bit integers req'd        */
  57 /* #define AES_IMPLEMENTAION   1  1 = OpenSSL, 2 = Barreto, 3 = Gladman   */
  58 /* #define SSE2                0  Is SSE2 is available?                   */
  59 /* #define RUN_TESTS           0  Run basic correctness/speed tests       */
  60 /* #define UMAC_AE_SUPPORT     0  Enable auhthenticated encrytion         */
  61
  62 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  63 /* -- Global Includes --------------------------------------------------- */
  64 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  65
  66 #include "includes.h"
  67 #include <sys/types.h>
  68
  69 #include "umac.h"
  70 #include <string.h>
  71 #include <stdlib.h>
  72 #include <stddef.h>
  73
  74 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  75 /* --- Primitive Data Types ---                                           */
  76 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  77
  78 /* The following assumptions may need change on your system */
  79 typedef u_int8_t        UINT8;  /* 1 byte   */
  80 typedef u_int16_t       UINT16; /* 2 byte   */
  81 typedef u_int32_t       UINT32; /* 4 byte   */
  82 typedef u_int64_t       UINT64; /* 8 bytes  */
  83 typedef unsigned int    UWORD;  /* Register */
  84
  85 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  86 /* --- Constants -------------------------------------------------------- */
  87 /* ---------------------------------------------------------------------- */
  88
  89 #define UMAC_KEY_LEN           16  /* UMAC takes 16 bytes of external key */
  90
  91 /* Message "words" are read from memory in an endian-specific manner.     */
  92 /* For this implementation to behave correctly, __LITTLE_ENDIAN__ must    */
  93 /* be set true if the host computer is little-endian.                     */
  94
  95 #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
  96 #define __LITTLE_ENDIAN__ 1
  97 #else
  98 #define __LITTLE_ENDIAN__ 0
  99 #endif
 100
 101 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 102 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 103 /* ----- Architecture Specific ------------------------------------------ */
 104 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 105 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 106
 107
 108 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 109 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 110 /* ----- Primitive Routines --------------------------------------------- */
 111 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 112 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 113
 114
 115 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 116 /* --- 32-bit by 32-bit to 64-bit Multiplication ------------------------ */
 117 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 118
 119 #define MUL64(a,b) ((UINT64)((UINT64)(UINT32)(a) * (UINT64)(UINT32)(b)))
 120
 121 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 122 /* --- Endian Conversion --- Forcing assembly on some platforms           */
 123 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 124
 125 #if HAVE_SWAP32
 126 #define LOAD_UINT32_REVERSED(p)         (swap32(*(UINT32 *)(p)))
 127 #define STORE_UINT32_REVERSED(p,v)      (*(UINT32 *)(p) = swap32(v))
 128 #else /* HAVE_SWAP32 */
 129
 130 static UINT32 LOAD_UINT32_REVERSED(void *ptr)
 131 {
 132     UINT32 temp = *(UINT32 *)ptr;
 133     temp = (temp >> 24) | ((temp & 0x00FF0000) >> 8 )
 134          | ((temp & 0x0000FF00) << 8 ) | (temp << 24);
 135     return (UINT32)temp;
 136 }
 137
 138 static void STORE_UINT32_REVERSED(void *ptr, UINT32 x)
 139 {
 140     UINT32 i = (UINT32)x;
 141     *(UINT32 *)ptr = (i >> 24) | ((i & 0x00FF0000) >> 8 )
 142                    | ((i & 0x0000FF00) << 8 ) | (i << 24);
 143 }
 144 #endif /* HAVE_SWAP32 */
 145
 146 /* The following definitions use the above reversal-primitives to do the right
 147  * thing on endian specific load and stores.
 148  */
 149
 150 #if (__LITTLE_ENDIAN__)
 151 #define LOAD_UINT32_LITTLE(ptr)     (*(UINT32 *)(ptr))
 152 #define STORE_UINT32_BIG(ptr,x)     STORE_UINT32_REVERSED(ptr,x)
 153 #else
 154 #define LOAD_UINT32_LITTLE(ptr)     LOAD_UINT32_REVERSED(ptr)
 155 #define STORE_UINT32_BIG(ptr,x)     (*(UINT32 *)(ptr) = (UINT32)(x))
 156 #endif
 157
 158 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 159 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 160 /* ----- Begin KDF & PDF Section ---------------------------------------- */
 161 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 162 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 163
 164 /* UMAC uses AES with 16 byte block and key lengths */
 165 #define AES_BLOCK_LEN  16
 166
 167 /* OpenSSL's AES */
 168 #include <openssl/aes.h>
 169 typedef AES_KEY aes_int_key[1];
 170 #define aes_encryption(in,out,int_key)                  \
 171   AES_encrypt((u_char *)(in),(u_char *)(out),(AES_KEY *)int_key)
 172 #define aes_key_setup(key,int_key)                      \
 173   AES_set_encrypt_key((u_char *)(key),UMAC_KEY_LEN*8,int_key)
 174
 175 /* The user-supplied UMAC key is stretched using AES in a counter
 176  * mode to supply all random bits needed by UMAC. The kdf function takes
 177  * an AES internal key representation 'key' and writes a stream of
 178  * 'nbytes' bytes to the memory pointed at by 'buffer_ptr'. Each distinct
 179  * 'ndx' causes a distinct byte stream.
 180  */
 181 static void kdf(void *buffer_ptr, aes_int_key key, UINT8 ndx, int nbytes)
 182 {
 183     UINT8 in_buf[AES_BLOCK_LEN] = {0};
 184     UINT8 out_buf[AES_BLOCK_LEN];
 185     UINT8 *dst_buf = (UINT8 *)buffer_ptr;
 186     int i;
 187
 188     /* Setup the initial value */
 189     in_buf[AES_BLOCK_LEN-9] = ndx;
 190     in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = i = 1;
 191
 192     while (nbytes >= AES_BLOCK_LEN) {
 193         aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
 194         memcpy(dst_buf,out_buf,AES_BLOCK_LEN);
 195         in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = ++i;
 196         nbytes -= AES_BLOCK_LEN;
 197         dst_buf += AES_BLOCK_LEN;
 198     }
 199     if (nbytes) {
 200         aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
 201         memcpy(dst_buf,out_buf,nbytes);
 202     }
 203 }
 204
 205 /* The final UHASH result is XOR'd with the output of a pseudorandom
 206  * function. Here, we use AES to generate random output and
 207  * xor the appropriate bytes depending on the last bits of nonce.
 208  * This scheme is optimized for sequential, increasing big-endian nonces.
 209  */
 210
 211 typedef struct {
 212     UINT8 cache[AES_BLOCK_LEN];  /* Previous AES output is saved      */
 213     UINT8 nonce[AES_BLOCK_LEN];  /* The AES input making above cache  */
 214     aes_int_key prf_key;         /* Expanded AES key for PDF          */
 215 } pdf_ctx;
 216
 217 static void pdf_init(pdf_ctx *pc, aes_int_key prf_key)
 218 {
 219     UINT8 buf[UMAC_KEY_LEN];
 220
 221     kdf(buf, prf_key, 0, UMAC_KEY_LEN);
 222     aes_key_setup(buf, pc->prf_key);
 223
 224     /* Initialize pdf and cache */
 225     memset(pc->nonce, 0, sizeof(pc->nonce));
 226     aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
 227 }
 228
 229 static void pdf_gen_xor(pdf_ctx *pc, UINT8 nonce[8], UINT8 buf[8])
 230 {
 231     /* 'ndx' indicates that we'll be using the 0th or 1st eight bytes
 232      * of the AES output. If last time around we returned the ndx-1st
 233      * element, then we may have the result in the cache already.
 234      */
 235
 236 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 237 #define LOW_BIT_MASK 3
 238 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 239 #define LOW_BIT_MASK 1
 240 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN > 8)
 241 #define LOW_BIT_MASK 0
 242 #endif
 243
 244     UINT8 tmp_nonce_lo[4];
 245 #if LOW_BIT_MASK != 0
 246     int ndx = nonce[7] & LOW_BIT_MASK;
 247 #endif
 248     *(UINT32 *)tmp_nonce_lo = ((UINT32 *)nonce)[1];
 249     tmp_nonce_lo[3] &= ~LOW_BIT_MASK; /* zero last bit */
 250
 251     if ( (((UINT32 *)tmp_nonce_lo)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[1]) ||
 252          (((UINT32 *)nonce)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[0]) )
 253     {
 254         ((UINT32 *)pc->nonce)[0] = ((UINT32 *)nonce)[0];
 255         ((UINT32 *)pc->nonce)[1] = ((UINT32 *)tmp_nonce_lo)[0];
 256         aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
 257     }
 258
 259 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 260     *((UINT32 *)buf) ^= ((UINT32 *)pc->cache)[ndx];
 261 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 262     *((UINT64 *)buf) ^= ((UINT64 *)pc->cache)[ndx];
 263 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 264     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 265     ((UINT32 *)buf)[2] ^= ((UINT32 *)pc->cache)[2];
 266 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 267     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 268     ((UINT64 *)buf)[1] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[1];
 269 #endif
 270 }
 271
 272 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 273 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 274 /* ----- Begin NH Hash Section ------------------------------------------ */
 275 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 276 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 277
 278 /* The NH-based hash functions used in UMAC are described in the UMAC paper
 279  * and specification, both of which can be found at the UMAC website.
 280  * The interface to this implementation has two
 281  * versions, one expects the entire message being hashed to be passed
 282  * in a single buffer and returns the hash result immediately. The second
 283  * allows the message to be passed in a sequence of buffers. In the
 284  * muliple-buffer interface, the client calls the routine nh_update() as
 285  * many times as necessary. When there is no more data to be fed to the
 286  * hash, the client calls nh_final() which calculates the hash output.
 287  * Before beginning another hash calculation the nh_reset() routine
 288  * must be called. The single-buffer routine, nh(), is equivalent to
 289  * the sequence of calls nh_update() and nh_final(); however it is
 290  * optimized and should be prefered whenever the multiple-buffer interface
 291  * is not necessary. When using either interface, it is the client's
 292  * responsability to pass no more than L1_KEY_LEN bytes per hash result.
 293  *
 294  * The routine nh_init() initializes the nh_ctx data structure and
 295  * must be called once, before any other PDF routine.
 296  */
 297
 298  /* The "nh_aux" routines do the actual NH hashing work. They
 299   * expect buffers to be multiples of L1_PAD_BOUNDARY. These routines
 300   * produce output for all STREAMS NH iterations in one call,
 301   * allowing the parallel implementation of the streams.
 302   */
 303
 304 #define STREAMS (UMAC_OUTPUT_LEN / 4) /* Number of times hash is applied  */
 305 #define L1_KEY_LEN         1024     /* Internal key bytes                 */
 306 #define L1_KEY_SHIFT         16     /* Toeplitz key shift between streams */
 307 #define L1_PAD_BOUNDARY      32     /* pad message to boundary multiple   */
 308 #define ALLOC_BOUNDARY       16     /* Keep buffers aligned to this       */
 309 #define HASH_BUF_BYTES       64     /* nh_aux_hb buffer multiple          */
 310
 311 typedef struct {
 312     UINT8  nh_key [L1_KEY_LEN + L1_KEY_SHIFT * (STREAMS - 1)]; /* NH Key */
 313     UINT8  data   [HASH_BUF_BYTES];    /* Incomming data buffer           */
 314     int next_data_empty;    /* Bookeeping variable for data buffer.       */
 315     int bytes_hashed;        /* Bytes (out of L1_KEY_LEN) incorperated.   */
 316     UINT64 state[STREAMS];               /* on-line state     */
 317 } nh_ctx;
 318
 319
 320 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 321
 322 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 323 /* NH hashing primitive. Previous (partial) hash result is loaded and
 324 * then stored via hp pointer. The length of the data pointed at by "dp",
 325 * "dlen", is guaranteed to be divisible by L1_PAD_BOUNDARY (32).  Key
 326 * is expected to be endian compensated in memory at key setup.
 327 */
 328 {
 329     UINT64 h;
 330     UWORD c = dlen / 32;
 331     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 332     UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 333     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 334     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7;
 335
 336     h = *((UINT64 *)hp);
 337     do {
 338         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 339         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 340         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 341         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 342         k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 343         k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 344         h += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 345         h += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 346         h += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 347         h += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 348
 349         d += 8;
 350         k += 8;
 351     } while (--c);
 352   *((UINT64 *)hp) = h;
 353 }
 354
 355 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 356
 357 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 358 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 359  * reading and writing 16 bytes of hash-state per call.
 360  */
 361 {
 362   UINT64 h1,h2;
 363   UWORD c = dlen / 32;
 364   UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 365   UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 366   UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 367   UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 368         k8,k9,k10,k11;
 369
 370   h1 = *((UINT64 *)hp);
 371   h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 372   k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 373   do {
 374     d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 375     d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 376     d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 377     d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 378     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 379     k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 380
 381     h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 382     h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 383
 384     h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 385     h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 386
 387     h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 388     h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 389
 390     h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 391     h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 392
 393     k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 394
 395     d += 8;
 396     k += 8;
 397   } while (--c);
 398   ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 399   ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 400 }
 401
 402 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 403
 404 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 405 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 406  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 407 */
 408 {
 409     UINT64 h1,h2,h3;
 410     UWORD c = dlen / 32;
 411     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 412     UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 413     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 414     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 415         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15;
 416
 417     h1 = *((UINT64 *)hp);
 418     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 419     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 420     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 421     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 422     do {
 423         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 424         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 425         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 426         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 427         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 428         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 429
 430         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 431         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 432         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 433
 434         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 435         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 436         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 437
 438         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 439         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 440         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 441
 442         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 443         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 444         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 445
 446         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 447         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 448
 449         d += 8;
 450         k += 8;
 451     } while (--c);
 452     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 453     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 454     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 455 }
 456
 457 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 458
 459 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 460 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 461  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 462 */
 463 {
 464     UINT64 h1,h2,h3,h4;
 465     UWORD c = dlen / 32;
 466     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 467     UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 468     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 469     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 470         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15,
 471         k16,k17,k18,k19;
 472
 473     h1 = *((UINT64 *)hp);
 474     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 475     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 476     h4 = *((UINT64 *)hp + 3);
 477     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 478     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 479     do {
 480         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 481         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 482         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 483         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 484         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 485         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 486         k16 = *(k+16); k17 = *(k+17); k18 = *(k+18); k19 = *(k+19);
 487
 488         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 489         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 490         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 491         h4 += MUL64((k12 + d0), (k16 + d4));
 492
 493         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 494         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 495         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 496         h4 += MUL64((k13 + d1), (k17 + d5));
 497
 498         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 499         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 500         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 501         h4 += MUL64((k14 + d2), (k18 + d6));
 502
 503         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 504         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 505         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 506         h4 += MUL64((k15 + d3), (k19 + d7));
 507
 508         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 509         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 510         k8 = k16; k9 = k17; k10 = k18; k11 = k19;
 511
 512         d += 8;
 513         k += 8;
 514     } while (--c);
 515     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 516     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 517     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 518     ((UINT64 *)hp)[3] = h4;
 519 }
 520
 521 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 522 #endif  /* UMAC_OUTPUT_LENGTH */
 523 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 524
 525
 526 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 527
 528 static void nh_transform(nh_ctx *hc, UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 529 /* This function is a wrapper for the primitive NH hash functions. It takes
 530  * as argument "hc" the current hash context and a buffer which must be a
 531  * multiple of L1_PAD_BOUNDARY. The key passed to nh_aux is offset
 532  * appropriately according to how much message has been hashed already.
 533  */
 534 {
 535     UINT8 *key;
 536
 537     key = hc->nh_key + hc->bytes_hashed;
 538     nh_aux(key, buf, hc->state, nbytes);
 539 }
 540
 541 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 542
 543 static void endian_convert(void *buf, UWORD bpw, UINT32 num_bytes)
 544 /* We endian convert the keys on little-endian computers to               */
 545 /* compensate for the lack of big-endian memory reads during hashing.     */
 546 {
 547     UWORD iters = num_bytes / bpw;
 548     if (bpw == 4) {
 549         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 550         do {
 551             *p = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 552             p++;
 553         } while (--iters);
 554     } else if (bpw == 8) {
 555         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 556         UINT32 t;
 557         do {
 558             t = LOAD_UINT32_REVERSED(p+1);
 559             p[1] = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 560             p[0] = t;
 561             p += 2;
 562         } while (--iters);
 563     }
 564 }
 565 #if (__LITTLE_ENDIAN__)
 566 #define endian_convert_if_le(x,y,z) endian_convert((x),(y),(z))
 567 #else
 568 #define endian_convert_if_le(x,y,z) do{}while(0)  /* Do nothing */
 569 #endif
 570
 571 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 572
 573 static void nh_reset(nh_ctx *hc)
 574 /* Reset nh_ctx to ready for hashing of new data */
 575 {
 576     hc->bytes_hashed = 0;
 577     hc->next_data_empty = 0;
 578     hc->state[0] = 0;
 579 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 580     hc->state[1] = 0;
 581 #endif
 582 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 583     hc->state[2] = 0;
 584 #endif
 585 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 586     hc->state[3] = 0;
 587 #endif
 588
 589 }
 590
 591 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 592
 593 static void nh_init(nh_ctx *hc, aes_int_key prf_key)
 594 /* Generate nh_key, endian convert and reset to be ready for hashing.   */
 595 {
 596     kdf(hc->nh_key, prf_key, 1, sizeof(hc->nh_key));
 597     endian_convert_if_le(hc->nh_key, 4, sizeof(hc->nh_key));
 598     nh_reset(hc);
 599 }
 600
 601 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 602
 603 static void nh_update(nh_ctx *hc, UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 604 /* Incorporate nbytes of data into a nh_ctx, buffer whatever is not an    */
 605 /* even multiple of HASH_BUF_BYTES.                                       */
 606 {
 607     UINT32 i,j;
 608
 609     j = hc->next_data_empty;
 610     if ((j + nbytes) >= HASH_BUF_BYTES) {
 611         if (j) {
 612             i = HASH_BUF_BYTES - j;
 613             memcpy(hc->data+j, buf, i);
 614             nh_transform(hc,hc->data,HASH_BUF_BYTES);
 615             nbytes -= i;
 616             buf += i;
 617             hc->bytes_hashed += HASH_BUF_BYTES;
 618         }
 619         if (nbytes >= HASH_BUF_BYTES) {
 620             i = nbytes & ~(HASH_BUF_BYTES - 1);
 621             nh_transform(hc, buf, i);
 622             nbytes -= i;
 623             buf += i;
 624             hc->bytes_hashed += i;
 625         }
 626         j = 0;
 627     }
 628     memcpy(hc->data + j, buf, nbytes);
 629     hc->next_data_empty = j + nbytes;
 630 }
 631
 632 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 633
 634 static void zero_pad(UINT8 *p, int nbytes)
 635 {
 636 /* Write "nbytes" of zeroes, beginning at "p" */
 637     if (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 638         while ((ptrdiff_t)p % sizeof(UWORD)) {
 639             *p = 0;
 640             nbytes--;
 641             p++;
 642         }
 643         while (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 644             *(UWORD *)p = 0;
 645             nbytes -= sizeof(UWORD);
 646             p += sizeof(UWORD);
 647         }
 648     }
 649     while (nbytes) {
 650         *p = 0;
 651         nbytes--;
 652         p++;
 653     }
 654 }
 655
 656 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 657
 658 static void nh_final(nh_ctx *hc, UINT8 *result)
 659 /* After passing some number of data buffers to nh_update() for integration
 660  * into an NH context, nh_final is called to produce a hash result. If any
 661  * bytes are in the buffer hc->data, incorporate them into the
 662  * NH context. Finally, add into the NH accumulation "state" the total number
 663  * of bits hashed. The resulting numbers are written to the buffer "result".
 664  * If nh_update was never called, L1_PAD_BOUNDARY zeroes are incorporated.
 665  */
 666 {
 667     int nh_len, nbits;
 668
 669     if (hc->next_data_empty != 0) {
 670         nh_len = ((hc->next_data_empty + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) &
 671                                                 ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
 672         zero_pad(hc->data + hc->next_data_empty,
 673                                           nh_len - hc->next_data_empty);
 674         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 675         hc->bytes_hashed += hc->next_data_empty;
 676     } else if (hc->bytes_hashed == 0) {
 677         nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;
 678         zero_pad(hc->data, L1_PAD_BOUNDARY);
 679         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 680     }
 681
 682     nbits = (hc->bytes_hashed << 3);
 683     ((UINT64 *)result)[0] = ((UINT64 *)hc->state)[0] + nbits;
 684 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 685     ((UINT64 *)result)[1] = ((UINT64 *)hc->state)[1] + nbits;
 686 #endif
 687 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 688     ((UINT64 *)result)[2] = ((UINT64 *)hc->state)[2] + nbits;
 689 #endif
 690 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 691     ((UINT64 *)result)[3] = ((UINT64 *)hc->state)[3] + nbits;
 692 #endif
 693     nh_reset(hc);
 694 }
 695
 696 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 697
 698 static void nh(nh_ctx *hc, UINT8 *buf, UINT32 padded_len,
 699                UINT32 unpadded_len, UINT8 *result)
 700 /* All-in-one nh_update() and nh_final() equivalent.
 701  * Assumes that padded_len is divisible by L1_PAD_BOUNDARY and result is
 702  * well aligned
 703  */
 704 {
 705     UINT32 nbits;
 706
 707     /* Initialize the hash state */
 708     nbits = (unpadded_len << 3);
 709
 710     ((UINT64 *)result)[0] = nbits;
 711 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 712     ((UINT64 *)result)[1] = nbits;
 713 #endif
 714 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 715     ((UINT64 *)result)[2] = nbits;
 716 #endif
 717 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 718     ((UINT64 *)result)[3] = nbits;
 719 #endif
 720
 721     nh_aux(hc->nh_key, buf, result, padded_len);
 722 }
 723
 724 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 725 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 726 /* ----- Begin UHASH Section -------------------------------------------- */
 727 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 728 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 729
 730 /* UHASH is a multi-layered algorithm. Data presented to UHASH is first
 731  * hashed by NH. The NH output is then hashed by a polynomial-hash layer
 732  * unless the initial data to be hashed is short. After the polynomial-
 733  * layer, an inner-product hash is used to produce the final UHASH output.
 734  *
 735  * UHASH provides two interfaces, one all-at-once and another where data
 736  * buffers are presented sequentially. In the sequential interface, the
 737  * UHASH client calls the routine uhash_update() as many times as necessary.
 738  * When there is no more data to be fed to UHASH, the client calls
 739  * uhash_final() which
 740  * calculates the UHASH output. Before beginning another UHASH calculation
 741  * the uhash_reset() routine must be called. The all-at-once UHASH routine,
 742  * uhash(), is equivalent to the sequence of calls uhash_update() and
 743  * uhash_final(); however it is optimized and should be
 744  * used whenever the sequential interface is not necessary.
 745  *
 746  * The routine uhash_init() initializes the uhash_ctx data structure and
 747  * must be called once, before any other UHASH routine.
 748  */
 749
 750 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 751 /* ----- Constants and uhash_ctx ---------------------------------------- */
 752 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 753
 754 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 755 /* ----- Poly hash and Inner-Product hash Constants --------------------- */
 756 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 757
 758 /* Primes and masks */
 759 #define p36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFBull)              /* 2^36 -  5 */
 760 #define p64    ((UINT64)0xFFFFFFFFFFFFFFC5ull)              /* 2^64 - 59 */
 761 #define m36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFFull)  /* The low 36 of 64 bits */
 762
 763
 764 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 765
 766 typedef struct uhash_ctx {
 767     nh_ctx hash;                          /* Hash context for L1 NH hash  */
 768     UINT64 poly_key_8[STREAMS];           /* p64 poly keys                */
 769     UINT64 poly_accum[STREAMS];           /* poly hash result             */
 770     UINT64 ip_keys[STREAMS*4];            /* Inner-product keys           */
 771     UINT32 ip_trans[STREAMS];             /* Inner-product translation    */
 772     UINT32 msg_len;                       /* Total length of data passed  */
 773                                           /* to uhash */
 774 } uhash_ctx;
 775 typedef struct uhash_ctx *uhash_ctx_t;
 776
 777 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 778
 779
 780 /* The polynomial hashes use Horner's rule to evaluate a polynomial one
 781  * word at a time. As described in the specification, poly32 and poly64
 782  * require keys from special domains. The following implementations exploit
 783  * the special domains to avoid overflow. The results are not guaranteed to
 784  * be within Z_p32 and Z_p64, but the Inner-Product hash implementation
 785  * patches any errant values.
 786  */
 787
 788 static UINT64 poly64(UINT64 cur, UINT64 key, UINT64 data)
 789 {
 790     UINT32 key_hi = (UINT32)(key >> 32),
 791            key_lo = (UINT32)key,
 792            cur_hi = (UINT32)(cur >> 32),
 793            cur_lo = (UINT32)cur,
 794            x_lo,
 795            x_hi;
 796     UINT64 X,T,res;
 797
 798     X =  MUL64(key_hi, cur_lo) + MUL64(cur_hi, key_lo);
 799     x_lo = (UINT32)X;
 800     x_hi = (UINT32)(X >> 32);
 801
 802     res = (MUL64(key_hi, cur_hi) + x_hi) * 59 + MUL64(key_lo, cur_lo);
 803
 804     T = ((UINT64)x_lo << 32);
 805     res += T;
 806     if (res < T)
 807         res += 59;
 808
 809     res += data;
 810     if (res < data)
 811         res += 59;
 812
 813     return res;
 814 }
 815
 816
 817 /* Although UMAC is specified to use a ramped polynomial hash scheme, this
 818  * implementation does not handle all ramp levels. Because we don't handle
 819  * the ramp up to p128 modulus in this implementation, we are limited to
 820  * 2^14 poly_hash() invocations per stream (for a total capacity of 2^24
 821  * bytes input to UMAC per tag, ie. 16MB).
 822  */
 823 static void poly_hash(uhash_ctx_t hc, UINT32 data_in[])
 824 {
 825     int i;
 826     UINT64 *data=(UINT64*)data_in;
 827
 828     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 829         if ((UINT32)(data[i] >> 32) == 0xfffffffful) {
 830             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 831                                        hc->poly_key_8[i], p64 - 1);
 832             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 833                                        hc->poly_key_8[i], (data[i] - 59));
 834         } else {
 835             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 836                                        hc->poly_key_8[i], data[i]);
 837         }
 838     }
 839 }
 840
 841
 842 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 843
 844
 845 /* The final step in UHASH is an inner-product hash. The poly hash
 846  * produces a result not neccesarily WORD_LEN bytes long. The inner-
 847  * product hash breaks the polyhash output into 16-bit chunks and
 848  * multiplies each with a 36 bit key.
 849  */
 850
 851 static UINT64 ip_aux(UINT64 t, UINT64 *ipkp, UINT64 data)
 852 {
 853     t = t + ipkp[0] * (UINT64)(UINT16)(data >> 48);
 854     t = t + ipkp[1] * (UINT64)(UINT16)(data >> 32);
 855     t = t + ipkp[2] * (UINT64)(UINT16)(data >> 16);
 856     t = t + ipkp[3] * (UINT64)(UINT16)(data);
 857
 858     return t;
 859 }
 860
 861 static UINT32 ip_reduce_p36(UINT64 t)
 862 {
 863 /* Divisionless modular reduction */
 864     UINT64 ret;
 865
 866     ret = (t & m36) + 5 * (t >> 36);
 867     if (ret >= p36)
 868         ret -= p36;
 869
 870     /* return least significant 32 bits */
 871     return (UINT32)(ret);
 872 }
 873
 874
 875 /* If the data being hashed by UHASH is no longer than L1_KEY_LEN, then
 876  * the polyhash stage is skipped and ip_short is applied directly to the
 877  * NH output.
 878  */
 879 static void ip_short(uhash_ctx_t ahc, UINT8 *nh_res, u_char *res)
 880 {
 881     UINT64 t;
 882     UINT64 *nhp = (UINT64 *)nh_res;
 883
 884     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys, nhp[0]);
 885     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+0, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[0]);
 886 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 887     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+4, nhp[1]);
 888     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+1, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[1]);
 889 #endif
 890 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 891     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+8, nhp[2]);
 892     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+2, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[2]);
 893 #endif
 894 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 895     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+12, nhp[3]);
 896     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+3, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[3]);
 897 #endif
 898 }
 899
 900 /* If the data being hashed by UHASH is longer than L1_KEY_LEN, then
 901  * the polyhash stage is not skipped and ip_long is applied to the
 902  * polyhash output.
 903  */
 904 static void ip_long(uhash_ctx_t ahc, u_char *res)
 905 {
 906     int i;
 907     UINT64 t;
 908
 909     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 910         /* fix polyhash output not in Z_p64 */
 911         if (ahc->poly_accum[i] >= p64)
 912             ahc->poly_accum[i] -= p64;
 913         t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+(i*4), ahc->poly_accum[i]);
 914         STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+i,
 915                          ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[i]);
 916     }
 917 }
 918
 919
 920 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 921
 922 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 923
 924 /* Reset uhash context for next hash session */
 925 static int uhash_reset(uhash_ctx_t pc)
 926 {
 927     nh_reset(&pc->hash);
 928     pc->msg_len = 0;
 929     pc->poly_accum[0] = 1;
 930 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 931     pc->poly_accum[1] = 1;
 932 #endif
 933 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 934     pc->poly_accum[2] = 1;
 935 #endif
 936 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 937     pc->poly_accum[3] = 1;
 938 #endif
 939     return 1;
 940 }
 941
 942 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 943
 944 /* Given a pointer to the internal key needed by kdf() and a uhash context,
 945  * initialize the NH context and generate keys needed for poly and inner-
 946  * product hashing. All keys are endian adjusted in memory so that native
 947  * loads cause correct keys to be in registers during calculation.
 948  */
 949 static void uhash_init(uhash_ctx_t ahc, aes_int_key prf_key)
 950 {
 951     int i;
 952     UINT8 buf[(8*STREAMS+4)*sizeof(UINT64)];
 953
 954     /* Zero the entire uhash context */
 955     memset(ahc, 0, sizeof(uhash_ctx));
 956
 957     /* Initialize the L1 hash */
 958     nh_init(&ahc->hash, prf_key);
 959
 960     /* Setup L2 hash variables */
 961     kdf(buf, prf_key, 2, sizeof(buf));    /* Fill buffer with index 1 key */
 962     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 963         /* Fill keys from the buffer, skipping bytes in the buffer not
 964          * used by this implementation. Endian reverse the keys if on a
 965          * little-endian computer.
 966          */
 967         memcpy(ahc->poly_key_8+i, buf+24*i, 8);
 968         endian_convert_if_le(ahc->poly_key_8+i, 8, 8);
 969         /* Mask the 64-bit keys to their special domain */
 970         ahc->poly_key_8[i] &= ((UINT64)0x01ffffffu << 32) + 0x01ffffffu;
 971         ahc->poly_accum[i] = 1;  /* Our polyhash prepends a non-zero word */
 972     }
 973
 974     /* Setup L3-1 hash variables */
 975     kdf(buf, prf_key, 3, sizeof(buf)); /* Fill buffer with index 2 key */
 976     for (i = 0; i < STREAMS; i++)
 977           memcpy(ahc->ip_keys+4*i, buf+(8*i+4)*sizeof(UINT64),
 978                                                  4*sizeof(UINT64));
 979     endian_convert_if_le(ahc->ip_keys, sizeof(UINT64),
 980                                                   sizeof(ahc->ip_keys));
 981     for (i = 0; i < STREAMS*4; i++)
 982         ahc->ip_keys[i] %= p36;  /* Bring into Z_p36 */
 983
 984     /* Setup L3-2 hash variables    */
 985     /* Fill buffer with index 4 key */
 986     kdf(ahc->ip_trans, prf_key, 4, STREAMS * sizeof(UINT32));
 987     endian_convert_if_le(ahc->ip_trans, sizeof(UINT32),
 988                          STREAMS * sizeof(UINT32));
 989 }
 990
 991 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 992
 993 #if 0
 994 static uhash_ctx_t uhash_alloc(u_char key[])
 995 {
 996 /* Allocate memory and force to a 16-byte boundary. */
 997     uhash_ctx_t ctx;
 998     u_char bytes_to_add;
 999     aes_int_key prf_key;
1000
1001     ctx = (uhash_ctx_t)malloc(sizeof(uhash_ctx)+ALLOC_BOUNDARY);
1002     if (ctx) {
1003         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1004             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1005                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY -1));
1006             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1007             *((u_char *)ctx - 1) = bytes_to_add;
1008         }
1009         aes_key_setup(key,prf_key);
1010         uhash_init(ctx, prf_key);
1011     }
1012     return (ctx);
1013 }
1014 #endif
1015
1016 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1017
1018 #if 0
1019 static int uhash_free(uhash_ctx_t ctx)
1020 {
1021 /* Free memory allocated by uhash_alloc */
1022     u_char bytes_to_sub;
1023
1024     if (ctx) {
1025         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1026             bytes_to_sub = *((u_char *)ctx - 1);
1027             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx - bytes_to_sub);
1028         }
1029         free(ctx);
1030     }
1031     return (1);
1032 }
1033 #endif
1034 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1035
1036 static int uhash_update(uhash_ctx_t ctx, u_char *input, long len)
1037 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and
1038  * hash each one with NH, calling the polyhash on each NH output.
1039  */
1040 {
1041     UWORD bytes_hashed, bytes_remaining;
1042     UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1043
1044     if (ctx->msg_len + len <= L1_KEY_LEN) {
1045         nh_update(&ctx->hash, (UINT8 *)input, len);
1046         ctx->msg_len += len;
1047     } else {
1048
1049          bytes_hashed = ctx->msg_len % L1_KEY_LEN;
1050          if (ctx->msg_len == L1_KEY_LEN)
1051              bytes_hashed = L1_KEY_LEN;
1052
1053          if (bytes_hashed + len >= L1_KEY_LEN) {
1054
1055              /* If some bytes have been passed to the hash function      */
1056              /* then we want to pass at most (L1_KEY_LEN - bytes_hashed) */
1057              /* bytes to complete the current nh_block.                  */
1058              if (bytes_hashed) {
1059                  bytes_remaining = (L1_KEY_LEN - bytes_hashed);
1060                  nh_update(&ctx->hash, (UINT8 *)input, bytes_remaining);
1061                  nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1062                  ctx->msg_len += bytes_remaining;
1063                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1064                  len -= bytes_remaining;
1065                  input += bytes_remaining;
1066              }
1067
1068              /* Hash directly from input stream if enough bytes */
1069              while (len >= L1_KEY_LEN) {
1070                  nh(&ctx->hash, (UINT8 *)input, L1_KEY_LEN,
1071                                    L1_KEY_LEN, nh_result);
1072                  ctx->msg_len += L1_KEY_LEN;
1073                  len -= L1_KEY_LEN;
1074                  input += L1_KEY_LEN;
1075                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1076              }
1077          }
1078
1079          /* pass remaining < L1_KEY_LEN bytes of input data to NH */
1080          if (len) {
1081              nh_update(&ctx->hash, (UINT8 *)input, len);
1082              ctx->msg_len += len;
1083          }
1084      }
1085
1086     return (1);
1087 }
1088
1089 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1090
1091 static int uhash_final(uhash_ctx_t ctx, u_char *res)
1092 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1093 {
1094     UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1095
1096     if (ctx->msg_len > L1_KEY_LEN) {
1097         if (ctx->msg_len % L1_KEY_LEN) {
1098             nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1099             poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1100         }
1101         ip_long(ctx, res);
1102     } else {
1103         nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1104         ip_short(ctx,nh_result, res);
1105     }
1106     uhash_reset(ctx);
1107     return (1);
1108 }
1109
1110 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1111
1112 #if 0
1113 static int uhash(uhash_ctx_t ahc, u_char *msg, long len, u_char *res)
1114 /* assumes that msg is in a writable buffer of length divisible by */
1115 /* L1_PAD_BOUNDARY. Bytes beyond msg[len] may be zeroed.           */
1116 {
1117     UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1118     UINT32 nh_len;
1119     int extra_zeroes_needed;
1120
1121     /* If the message to be hashed is no longer than L1_HASH_LEN, we skip
1122      * the polyhash.
1123      */
1124     if (len <= L1_KEY_LEN) {
1125         if (len == 0)                  /* If zero length messages will not */
1126                 nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;  /* be seen, comment out this case   */
1127         else
1128                 nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1129         extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1130         zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1131         nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1132         ip_short(ahc,nh_result, res);
1133     } else {
1134         /* Otherwise, we hash each L1_KEY_LEN chunk with NH, passing the NH
1135          * output to poly_hash().
1136          */
1137         do {
1138             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, L1_KEY_LEN, L1_KEY_LEN, nh_result);
1139             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1140             len -= L1_KEY_LEN;
1141             msg += L1_KEY_LEN;
1142         } while (len >= L1_KEY_LEN);
1143         if (len) {
1144             nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1145             extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1146             zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1147             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1148             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1149         }
1150
1151         ip_long(ahc, res);
1152     }
1153
1154     uhash_reset(ahc);
1155     return 1;
1156 }
1157 #endif
1158
1159 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1160 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1161 /* ----- Begin UMAC Section --------------------------------------------- */
1162 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1163 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1164
1165 /* The UMAC interface has two interfaces, an all-at-once interface where
1166  * the entire message to be authenticated is passed to UMAC in one buffer,
1167  * and a sequential interface where the message is presented a little at a
1168  * time. The all-at-once is more optimaized than the sequential version and
1169  * should be preferred when the sequential interface is not required.
1170  */
1171 struct umac_ctx {
1172     uhash_ctx hash;          /* Hash function for message compression    */
1173     pdf_ctx pdf;             /* PDF for hashed output                    */
1174     void *free_ptr;          /* Address to free this struct via          */
1175 } umac_ctx;
1176
1177 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1178
1179 #if 0
1180 int umac_reset(struct umac_ctx *ctx)
1181 /* Reset the hash function to begin a new authentication.        */
1182 {
1183     uhash_reset(&ctx->hash);
1184     return (1);
1185 }
1186 #endif
1187
1188 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1189
1190 int umac_delete(struct umac_ctx *ctx)
1191 /* Deallocate the ctx structure */
1192 {
1193     if (ctx) {
1194         if (ALLOC_BOUNDARY)
1195             ctx = (struct umac_ctx *)ctx->free_ptr;
1196         free(ctx);
1197     }
1198     return (1);
1199 }
1200
1201 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1202
1203 struct umac_ctx *umac_new(u_char key[])
1204 /* Dynamically allocate a umac_ctx struct, initialize variables,
1205  * generate subkeys from key. Align to 16-byte boundary.
1206  */
1207 {
1208     struct umac_ctx *ctx, *octx;
1209     size_t bytes_to_add;
1210     aes_int_key prf_key;
1211
1212     octx = ctx = malloc(sizeof(*ctx) + ALLOC_BOUNDARY);
1213     if (ctx) {
1214         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1215             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1216                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY - 1));
1217             ctx = (struct umac_ctx *)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1218         }
1219         ctx->free_ptr = octx;
1220         aes_key_setup(key,prf_key);
1221         pdf_init(&ctx->pdf, prf_key);
1222         uhash_init(&ctx->hash, prf_key);
1223     }
1224
1225     return (ctx);
1226 }
1227
1228 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1229
1230 int umac_final(struct umac_ctx *ctx, u_char tag[], u_char nonce[8])
1231 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1232 {
1233     uhash_final(&ctx->hash, (u_char *)tag);
1234     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1235
1236     return (1);
1237 }
1238
1239 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1240
1241 int umac_update(struct umac_ctx *ctx, u_char *input, long len)
1242 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and   */
1243 /* hash each one, calling the PDF on the hashed output whenever the hash- */
1244 /* output buffer is full.                                                 */
1245 {
1246     uhash_update(&ctx->hash, input, len);
1247     return (1);
1248 }
1249
1250 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1251
1252 #if 0
1253 int umac(struct umac_ctx *ctx, u_char *input,
1254          long len, u_char tag[],
1255          u_char nonce[8])
1256 /* All-in-one version simply calls umac_update() and umac_final().        */
1257 {
1258     uhash(&ctx->hash, input, len, (u_char *)tag);
1259     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1260
1261     return (1);
1262 }
1263 #endif
1264
1265 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1266 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1267 /* ----- End UMAC Section ----------------------------------------------- */
1268 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1269 /* ---------------------------------------------------------------------- */