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 0
 126 static UINT32 LOAD_UINT32_REVERSED(void *ptr)
 127 {
 128     UINT32 temp = *(UINT32 *)ptr;
 129     temp = (temp >> 24) | ((temp & 0x00FF0000) >> 8 )
 130          | ((temp & 0x0000FF00) << 8 ) | (temp << 24);
 131     return (UINT32)temp;
 132 }
 133
 134 static void STORE_UINT32_REVERSED(void *ptr, UINT32 x)
 135 {
 136     UINT32 i = (UINT32)x;
 137     *(UINT32 *)ptr = (i >> 24) | ((i & 0x00FF0000) >> 8 )
 138                    | ((i & 0x0000FF00) << 8 ) | (i << 24);
 139 }
 140 #endif
 141
 142 /* The following definitions use the above reversal-primitives to do the right
 143  * thing on endian specific load and stores.
 144  */
 145
 146 #define LOAD_UINT32_REVERSED(p)         (swap32(*(UINT32 *)(p)))
 147 #define STORE_UINT32_REVERSED(p,v)      (*(UINT32 *)(p) = swap32(v))
 148
 149 #if (__LITTLE_ENDIAN__)
 150 #define LOAD_UINT32_LITTLE(ptr)     (*(UINT32 *)(ptr))
 151 #define STORE_UINT32_BIG(ptr,x)     STORE_UINT32_REVERSED(ptr,x)
 152 #else
 153 #define LOAD_UINT32_LITTLE(ptr)     LOAD_UINT32_REVERSED(ptr)
 154 #define STORE_UINT32_BIG(ptr,x)     (*(UINT32 *)(ptr) = (UINT32)(x))
 155 #endif
 156
 157
 158
 159 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 160 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 161 /* ----- Begin KDF & PDF Section ---------------------------------------- */
 162 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 163 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 164
 165 /* UMAC uses AES with 16 byte block and key lengths */
 166 #define AES_BLOCK_LEN  16
 167
 168 /* OpenSSL's AES */
 169 #include <openssl/aes.h>
 170 typedef AES_KEY aes_int_key[1];
 171 #define aes_encryption(in,out,int_key)                  \
 172   AES_encrypt((u_char *)(in),(u_char *)(out),(AES_KEY *)int_key)
 173 #define aes_key_setup(key,int_key)                      \
 174   AES_set_encrypt_key((u_char *)(key),UMAC_KEY_LEN*8,int_key)
 175
 176 /* The user-supplied UMAC key is stretched using AES in a counter
 177  * mode to supply all random bits needed by UMAC. The kdf function takes
 178  * an AES internal key representation 'key' and writes a stream of
 179  * 'nbytes' bytes to the memory pointed at by 'buffer_ptr'. Each distinct
 180  * 'ndx' causes a distinct byte stream.
 181  */
 182 static void kdf(void *buffer_ptr, aes_int_key key, UINT8 ndx, int nbytes)
 183 {
 184     UINT8 in_buf[AES_BLOCK_LEN] = {0};
 185     UINT8 out_buf[AES_BLOCK_LEN];
 186     UINT8 *dst_buf = (UINT8 *)buffer_ptr;
 187     int i;
 188
 189     /* Setup the initial value */
 190     in_buf[AES_BLOCK_LEN-9] = ndx;
 191     in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = i = 1;
 192
 193     while (nbytes >= AES_BLOCK_LEN) {
 194         aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
 195         memcpy(dst_buf,out_buf,AES_BLOCK_LEN);
 196         in_buf[AES_BLOCK_LEN-1] = ++i;
 197         nbytes -= AES_BLOCK_LEN;
 198         dst_buf += AES_BLOCK_LEN;
 199     }
 200     if (nbytes) {
 201         aes_encryption(in_buf, out_buf, key);
 202         memcpy(dst_buf,out_buf,nbytes);
 203     }
 204 }
 205
 206 /* The final UHASH result is XOR'd with the output of a pseudorandom
 207  * function. Here, we use AES to generate random output and
 208  * xor the appropriate bytes depending on the last bits of nonce.
 209  * This scheme is optimized for sequential, increasing big-endian nonces.
 210  */
 211
 212 typedef struct {
 213     UINT8 cache[AES_BLOCK_LEN];  /* Previous AES output is saved      */
 214     UINT8 nonce[AES_BLOCK_LEN];  /* The AES input making above cache  */
 215     aes_int_key prf_key;         /* Expanded AES key for PDF          */
 216 } pdf_ctx;
 217
 218 static void pdf_init(pdf_ctx *pc, aes_int_key prf_key)
 219 {
 220     UINT8 buf[UMAC_KEY_LEN];
 221
 222     kdf(buf, prf_key, 0, UMAC_KEY_LEN);
 223     aes_key_setup(buf, pc->prf_key);
 224
 225     /* Initialize pdf and cache */
 226     memset(pc->nonce, 0, sizeof(pc->nonce));
 227     aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
 228 }
 229
 230 static void pdf_gen_xor(pdf_ctx *pc, UINT8 nonce[8], UINT8 buf[8])
 231 {
 232     /* 'ndx' indicates that we'll be using the 0th or 1st eight bytes
 233      * of the AES output. If last time around we returned the ndx-1st
 234      * element, then we may have the result in the cache already.
 235      */
 236
 237 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 238 #define LOW_BIT_MASK 3
 239 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 240 #define LOW_BIT_MASK 1
 241 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN > 8)
 242 #define LOW_BIT_MASK 0
 243 #endif
 244
 245     UINT8 tmp_nonce_lo[4];
 246 #if LOW_BIT_MASK != 0
 247     int ndx = nonce[7] & LOW_BIT_MASK;
 248 #endif
 249     *(UINT32 *)tmp_nonce_lo = ((UINT32 *)nonce)[1];
 250     tmp_nonce_lo[3] &= ~LOW_BIT_MASK; /* zero last bit */
 251
 252     if ( (((UINT32 *)tmp_nonce_lo)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[1]) ||
 253          (((UINT32 *)nonce)[0] != ((UINT32 *)pc->nonce)[0]) )
 254     {
 255         ((UINT32 *)pc->nonce)[0] = ((UINT32 *)nonce)[0];
 256         ((UINT32 *)pc->nonce)[1] = ((UINT32 *)tmp_nonce_lo)[0];
 257         aes_encryption(pc->nonce, pc->cache, pc->prf_key);
 258     }
 259
 260 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 261     *((UINT32 *)buf) ^= ((UINT32 *)pc->cache)[ndx];
 262 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 263     *((UINT64 *)buf) ^= ((UINT64 *)pc->cache)[ndx];
 264 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 265     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 266     ((UINT32 *)buf)[2] ^= ((UINT32 *)pc->cache)[2];
 267 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 268     ((UINT64 *)buf)[0] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[0];
 269     ((UINT64 *)buf)[1] ^= ((UINT64 *)pc->cache)[1];
 270 #endif
 271 }
 272
 273 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 274 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 275 /* ----- Begin NH Hash Section ------------------------------------------ */
 276 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 277 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 278
 279 /* The NH-based hash functions used in UMAC are described in the UMAC paper
 280  * and specification, both of which can be found at the UMAC website.
 281  * The interface to this implementation has two
 282  * versions, one expects the entire message being hashed to be passed
 283  * in a single buffer and returns the hash result immediately. The second
 284  * allows the message to be passed in a sequence of buffers. In the
 285  * muliple-buffer interface, the client calls the routine nh_update() as
 286  * many times as necessary. When there is no more data to be fed to the
 287  * hash, the client calls nh_final() which calculates the hash output.
 288  * Before beginning another hash calculation the nh_reset() routine
 289  * must be called. The single-buffer routine, nh(), is equivalent to
 290  * the sequence of calls nh_update() and nh_final(); however it is
 291  * optimized and should be prefered whenever the multiple-buffer interface
 292  * is not necessary. When using either interface, it is the client's
 293  * responsability to pass no more than L1_KEY_LEN bytes per hash result.
 294  *
 295  * The routine nh_init() initializes the nh_ctx data structure and
 296  * must be called once, before any other PDF routine.
 297  */
 298
 299  /* The "nh_aux" routines do the actual NH hashing work. They
 300   * expect buffers to be multiples of L1_PAD_BOUNDARY. These routines
 301   * produce output for all STREAMS NH iterations in one call,
 302   * allowing the parallel implementation of the streams.
 303   */
 304
 305 #define STREAMS (UMAC_OUTPUT_LEN / 4) /* Number of times hash is applied  */
 306 #define L1_KEY_LEN         1024     /* Internal key bytes                 */
 307 #define L1_KEY_SHIFT         16     /* Toeplitz key shift between streams */
 308 #define L1_PAD_BOUNDARY      32     /* pad message to boundary multiple   */
 309 #define ALLOC_BOUNDARY       16     /* Keep buffers aligned to this       */
 310 #define HASH_BUF_BYTES       64     /* nh_aux_hb buffer multiple          */
 311
 312 typedef struct {
 313     UINT8  nh_key [L1_KEY_LEN + L1_KEY_SHIFT * (STREAMS - 1)]; /* NH Key */
 314     UINT8  data   [HASH_BUF_BYTES];    /* Incomming data buffer           */
 315     int next_data_empty;    /* Bookeeping variable for data buffer.       */
 316     int bytes_hashed;        /* Bytes (out of L1_KEY_LEN) incorperated.   */
 317     UINT64 state[STREAMS];               /* on-line state     */
 318 } nh_ctx;
 319
 320
 321 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 4)
 322
 323 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 324 /* NH hashing primitive. Previous (partial) hash result is loaded and
 325 * then stored via hp pointer. The length of the data pointed at by "dp",
 326 * "dlen", is guaranteed to be divisible by L1_PAD_BOUNDARY (32).  Key
 327 * is expected to be endian compensated in memory at key setup.
 328 */
 329 {
 330     UINT64 h;
 331     UWORD c = dlen / 32;
 332     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 333     UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 334     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 335     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7;
 336
 337     h = *((UINT64 *)hp);
 338     do {
 339         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 340         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 341         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 342         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 343         k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 344         k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 345         h += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 346         h += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 347         h += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 348         h += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 349
 350         d += 8;
 351         k += 8;
 352     } while (--c);
 353   *((UINT64 *)hp) = h;
 354 }
 355
 356 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 8)
 357
 358 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 359 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 360  * reading and writing 16 bytes of hash-state per call.
 361  */
 362 {
 363   UINT64 h1,h2;
 364   UWORD c = dlen / 32;
 365   UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 366   UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 367   UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 368   UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 369         k8,k9,k10,k11;
 370
 371   h1 = *((UINT64 *)hp);
 372   h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 373   k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 374   do {
 375     d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 376     d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 377     d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 378     d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 379     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 380     k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 381
 382     h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 383     h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 384
 385     h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 386     h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 387
 388     h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 389     h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 390
 391     h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 392     h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 393
 394     k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 395
 396     d += 8;
 397     k += 8;
 398   } while (--c);
 399   ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 400   ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 401 }
 402
 403 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 12)
 404
 405 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 406 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 407  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 408 */
 409 {
 410     UINT64 h1,h2,h3;
 411     UWORD c = dlen / 32;
 412     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 413     UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 414     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 415     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 416         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15;
 417
 418     h1 = *((UINT64 *)hp);
 419     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 420     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 421     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 422     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 423     do {
 424         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 425         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 426         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 427         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 428         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 429         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 430
 431         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 432         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 433         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 434
 435         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 436         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 437         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 438
 439         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 440         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 441         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 442
 443         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 444         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 445         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 446
 447         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 448         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 449
 450         d += 8;
 451         k += 8;
 452     } while (--c);
 453     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 454     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 455     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 456 }
 457
 458 #elif (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 459
 460 static void nh_aux(void *kp, void *dp, void *hp, UINT32 dlen)
 461 /* Same as previous nh_aux, but two streams are handled in one pass,
 462  * reading and writing 24 bytes of hash-state per call.
 463 */
 464 {
 465     UINT64 h1,h2,h3,h4;
 466     UWORD c = dlen / 32;
 467     UINT32 *k = (UINT32 *)kp;
 468     UINT32 *d = (UINT32 *)dp;
 469     UINT32 d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;
 470     UINT32 k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,
 471         k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15,
 472         k16,k17,k18,k19;
 473
 474     h1 = *((UINT64 *)hp);
 475     h2 = *((UINT64 *)hp + 1);
 476     h3 = *((UINT64 *)hp + 2);
 477     h4 = *((UINT64 *)hp + 3);
 478     k0 = *(k+0); k1 = *(k+1); k2 = *(k+2); k3 = *(k+3);
 479     k4 = *(k+4); k5 = *(k+5); k6 = *(k+6); k7 = *(k+7);
 480     do {
 481         d0 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+0); d1 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+1);
 482         d2 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+2); d3 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+3);
 483         d4 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+4); d5 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+5);
 484         d6 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+6); d7 = LOAD_UINT32_LITTLE(d+7);
 485         k8 = *(k+8); k9 = *(k+9); k10 = *(k+10); k11 = *(k+11);
 486         k12 = *(k+12); k13 = *(k+13); k14 = *(k+14); k15 = *(k+15);
 487         k16 = *(k+16); k17 = *(k+17); k18 = *(k+18); k19 = *(k+19);
 488
 489         h1 += MUL64((k0 + d0), (k4 + d4));
 490         h2 += MUL64((k4 + d0), (k8 + d4));
 491         h3 += MUL64((k8 + d0), (k12 + d4));
 492         h4 += MUL64((k12 + d0), (k16 + d4));
 493
 494         h1 += MUL64((k1 + d1), (k5 + d5));
 495         h2 += MUL64((k5 + d1), (k9 + d5));
 496         h3 += MUL64((k9 + d1), (k13 + d5));
 497         h4 += MUL64((k13 + d1), (k17 + d5));
 498
 499         h1 += MUL64((k2 + d2), (k6 + d6));
 500         h2 += MUL64((k6 + d2), (k10 + d6));
 501         h3 += MUL64((k10 + d2), (k14 + d6));
 502         h4 += MUL64((k14 + d2), (k18 + d6));
 503
 504         h1 += MUL64((k3 + d3), (k7 + d7));
 505         h2 += MUL64((k7 + d3), (k11 + d7));
 506         h3 += MUL64((k11 + d3), (k15 + d7));
 507         h4 += MUL64((k15 + d3), (k19 + d7));
 508
 509         k0 = k8; k1 = k9; k2 = k10; k3 = k11;
 510         k4 = k12; k5 = k13; k6 = k14; k7 = k15;
 511         k8 = k16; k9 = k17; k10 = k18; k11 = k19;
 512
 513         d += 8;
 514         k += 8;
 515     } while (--c);
 516     ((UINT64 *)hp)[0] = h1;
 517     ((UINT64 *)hp)[1] = h2;
 518     ((UINT64 *)hp)[2] = h3;
 519     ((UINT64 *)hp)[3] = h4;
 520 }
 521
 522 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 523 #endif  /* UMAC_OUTPUT_LENGTH */
 524 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 525
 526
 527 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 528
 529 static void nh_transform(nh_ctx *hc, UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 530 /* This function is a wrapper for the primitive NH hash functions. It takes
 531  * as argument "hc" the current hash context and a buffer which must be a
 532  * multiple of L1_PAD_BOUNDARY. The key passed to nh_aux is offset
 533  * appropriately according to how much message has been hashed already.
 534  */
 535 {
 536     UINT8 *key;
 537
 538     key = hc->nh_key + hc->bytes_hashed;
 539     nh_aux(key, buf, hc->state, nbytes);
 540 }
 541
 542 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 543
 544 static void endian_convert(void *buf, UWORD bpw, UINT32 num_bytes)
 545 /* We endian convert the keys on little-endian computers to               */
 546 /* compensate for the lack of big-endian memory reads during hashing.     */
 547 {
 548     UWORD iters = num_bytes / bpw;
 549     if (bpw == 4) {
 550         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 551         do {
 552             *p = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 553             p++;
 554         } while (--iters);
 555     } else if (bpw == 8) {
 556         UINT32 *p = (UINT32 *)buf;
 557         UINT32 t;
 558         do {
 559             t = LOAD_UINT32_REVERSED(p+1);
 560             p[1] = LOAD_UINT32_REVERSED(p);
 561             p[0] = t;
 562             p += 2;
 563         } while (--iters);
 564     }
 565 }
 566 #if (__LITTLE_ENDIAN__)
 567 #define endian_convert_if_le(x,y,z) endian_convert((x),(y),(z))
 568 #else
 569 #define endian_convert_if_le(x,y,z) do{}while(0)  /* Do nothing */
 570 #endif
 571
 572 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 573
 574 static void nh_reset(nh_ctx *hc)
 575 /* Reset nh_ctx to ready for hashing of new data */
 576 {
 577     hc->bytes_hashed = 0;
 578     hc->next_data_empty = 0;
 579     hc->state[0] = 0;
 580 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 581     hc->state[1] = 0;
 582 #endif
 583 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 584     hc->state[2] = 0;
 585 #endif
 586 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 587     hc->state[3] = 0;
 588 #endif
 589
 590 }
 591
 592 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 593
 594 static void nh_init(nh_ctx *hc, aes_int_key prf_key)
 595 /* Generate nh_key, endian convert and reset to be ready for hashing.   */
 596 {
 597     kdf(hc->nh_key, prf_key, 1, sizeof(hc->nh_key));
 598     endian_convert_if_le(hc->nh_key, 4, sizeof(hc->nh_key));
 599     nh_reset(hc);
 600 }
 601
 602 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 603
 604 static void nh_update(nh_ctx *hc, UINT8 *buf, UINT32 nbytes)
 605 /* Incorporate nbytes of data into a nh_ctx, buffer whatever is not an    */
 606 /* even multiple of HASH_BUF_BYTES.                                       */
 607 {
 608     UINT32 i,j;
 609
 610     j = hc->next_data_empty;
 611     if ((j + nbytes) >= HASH_BUF_BYTES) {
 612         if (j) {
 613             i = HASH_BUF_BYTES - j;
 614             memcpy(hc->data+j, buf, i);
 615             nh_transform(hc,hc->data,HASH_BUF_BYTES);
 616             nbytes -= i;
 617             buf += i;
 618             hc->bytes_hashed += HASH_BUF_BYTES;
 619         }
 620         if (nbytes >= HASH_BUF_BYTES) {
 621             i = nbytes & ~(HASH_BUF_BYTES - 1);
 622             nh_transform(hc, buf, i);
 623             nbytes -= i;
 624             buf += i;
 625             hc->bytes_hashed += i;
 626         }
 627         j = 0;
 628     }
 629     memcpy(hc->data + j, buf, nbytes);
 630     hc->next_data_empty = j + nbytes;
 631 }
 632
 633 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 634
 635 static void zero_pad(UINT8 *p, int nbytes)
 636 {
 637 /* Write "nbytes" of zeroes, beginning at "p" */
 638     if (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 639         while ((ptrdiff_t)p % sizeof(UWORD)) {
 640             *p = 0;
 641             nbytes--;
 642             p++;
 643         }
 644         while (nbytes >= (int)sizeof(UWORD)) {
 645             *(UWORD *)p = 0;
 646             nbytes -= sizeof(UWORD);
 647             p += sizeof(UWORD);
 648         }
 649     }
 650     while (nbytes) {
 651         *p = 0;
 652         nbytes--;
 653         p++;
 654     }
 655 }
 656
 657 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 658
 659 static void nh_final(nh_ctx *hc, UINT8 *result)
 660 /* After passing some number of data buffers to nh_update() for integration
 661  * into an NH context, nh_final is called to produce a hash result. If any
 662  * bytes are in the buffer hc->data, incorporate them into the
 663  * NH context. Finally, add into the NH accumulation "state" the total number
 664  * of bits hashed. The resulting numbers are written to the buffer "result".
 665  * If nh_update was never called, L1_PAD_BOUNDARY zeroes are incorporated.
 666  */
 667 {
 668     int nh_len, nbits;
 669
 670     if (hc->next_data_empty != 0) {
 671         nh_len = ((hc->next_data_empty + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) &
 672                                                 ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
 673         zero_pad(hc->data + hc->next_data_empty,
 674                                           nh_len - hc->next_data_empty);
 675         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 676         hc->bytes_hashed += hc->next_data_empty;
 677     } else if (hc->bytes_hashed == 0) {
 678         nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;
 679         zero_pad(hc->data, L1_PAD_BOUNDARY);
 680         nh_transform(hc, hc->data, nh_len);
 681     }
 682
 683     nbits = (hc->bytes_hashed << 3);
 684     ((UINT64 *)result)[0] = ((UINT64 *)hc->state)[0] + nbits;
 685 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 686     ((UINT64 *)result)[1] = ((UINT64 *)hc->state)[1] + nbits;
 687 #endif
 688 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 689     ((UINT64 *)result)[2] = ((UINT64 *)hc->state)[2] + nbits;
 690 #endif
 691 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 692     ((UINT64 *)result)[3] = ((UINT64 *)hc->state)[3] + nbits;
 693 #endif
 694     nh_reset(hc);
 695 }
 696
 697 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 698
 699 static void nh(nh_ctx *hc, UINT8 *buf, UINT32 padded_len,
 700                UINT32 unpadded_len, UINT8 *result)
 701 /* All-in-one nh_update() and nh_final() equivalent.
 702  * Assumes that padded_len is divisible by L1_PAD_BOUNDARY and result is
 703  * well aligned
 704  */
 705 {
 706     UINT32 nbits;
 707
 708     /* Initialize the hash state */
 709     nbits = (unpadded_len << 3);
 710
 711     ((UINT64 *)result)[0] = nbits;
 712 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 713     ((UINT64 *)result)[1] = nbits;
 714 #endif
 715 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 716     ((UINT64 *)result)[2] = nbits;
 717 #endif
 718 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 719     ((UINT64 *)result)[3] = nbits;
 720 #endif
 721
 722     nh_aux(hc->nh_key, buf, result, padded_len);
 723 }
 724
 725 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 726 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 727 /* ----- Begin UHASH Section -------------------------------------------- */
 728 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 729 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 730
 731 /* UHASH is a multi-layered algorithm. Data presented to UHASH is first
 732  * hashed by NH. The NH output is then hashed by a polynomial-hash layer
 733  * unless the initial data to be hashed is short. After the polynomial-
 734  * layer, an inner-product hash is used to produce the final UHASH output.
 735  *
 736  * UHASH provides two interfaces, one all-at-once and another where data
 737  * buffers are presented sequentially. In the sequential interface, the
 738  * UHASH client calls the routine uhash_update() as many times as necessary.
 739  * When there is no more data to be fed to UHASH, the client calls
 740  * uhash_final() which
 741  * calculates the UHASH output. Before beginning another UHASH calculation
 742  * the uhash_reset() routine must be called. The all-at-once UHASH routine,
 743  * uhash(), is equivalent to the sequence of calls uhash_update() and
 744  * uhash_final(); however it is optimized and should be
 745  * used whenever the sequential interface is not necessary.
 746  *
 747  * The routine uhash_init() initializes the uhash_ctx data structure and
 748  * must be called once, before any other UHASH routine.
 749  */
 750
 751 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 752 /* ----- Constants and uhash_ctx ---------------------------------------- */
 753 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 754
 755 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 756 /* ----- Poly hash and Inner-Product hash Constants --------------------- */
 757 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 758
 759 /* Primes and masks */
 760 #define p36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFBull)              /* 2^36 -  5 */
 761 #define p64    ((UINT64)0xFFFFFFFFFFFFFFC5ull)              /* 2^64 - 59 */
 762 #define m36    ((UINT64)0x0000000FFFFFFFFFull)  /* The low 36 of 64 bits */
 763
 764
 765 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 766
 767 typedef struct uhash_ctx {
 768     nh_ctx hash;                          /* Hash context for L1 NH hash  */
 769     UINT64 poly_key_8[STREAMS];           /* p64 poly keys                */
 770     UINT64 poly_accum[STREAMS];           /* poly hash result             */
 771     UINT64 ip_keys[STREAMS*4];            /* Inner-product keys           */
 772     UINT32 ip_trans[STREAMS];             /* Inner-product translation    */
 773     UINT32 msg_len;                       /* Total length of data passed  */
 774                                           /* to uhash */
 775 } uhash_ctx;
 776 typedef struct uhash_ctx *uhash_ctx_t;
 777
 778 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 779
 780
 781 /* The polynomial hashes use Horner's rule to evaluate a polynomial one
 782  * word at a time. As described in the specification, poly32 and poly64
 783  * require keys from special domains. The following implementations exploit
 784  * the special domains to avoid overflow. The results are not guaranteed to
 785  * be within Z_p32 and Z_p64, but the Inner-Product hash implementation
 786  * patches any errant values.
 787  */
 788
 789 static UINT64 poly64(UINT64 cur, UINT64 key, UINT64 data)
 790 {
 791     UINT32 key_hi = (UINT32)(key >> 32),
 792            key_lo = (UINT32)key,
 793            cur_hi = (UINT32)(cur >> 32),
 794            cur_lo = (UINT32)cur,
 795            x_lo,
 796            x_hi;
 797     UINT64 X,T,res;
 798
 799     X =  MUL64(key_hi, cur_lo) + MUL64(cur_hi, key_lo);
 800     x_lo = (UINT32)X;
 801     x_hi = (UINT32)(X >> 32);
 802
 803     res = (MUL64(key_hi, cur_hi) + x_hi) * 59 + MUL64(key_lo, cur_lo);
 804
 805     T = ((UINT64)x_lo << 32);
 806     res += T;
 807     if (res < T)
 808         res += 59;
 809
 810     res += data;
 811     if (res < data)
 812         res += 59;
 813
 814     return res;
 815 }
 816
 817
 818 /* Although UMAC is specified to use a ramped polynomial hash scheme, this
 819  * implementation does not handle all ramp levels. Because we don't handle
 820  * the ramp up to p128 modulus in this implementation, we are limited to
 821  * 2^14 poly_hash() invocations per stream (for a total capacity of 2^24
 822  * bytes input to UMAC per tag, ie. 16MB).
 823  */
 824 static void poly_hash(uhash_ctx_t hc, UINT32 data_in[])
 825 {
 826     int i;
 827     UINT64 *data=(UINT64*)data_in;
 828
 829     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 830         if ((UINT32)(data[i] >> 32) == 0xfffffffful) {
 831             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 832                                        hc->poly_key_8[i], p64 - 1);
 833             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 834                                        hc->poly_key_8[i], (data[i] - 59));
 835         } else {
 836             hc->poly_accum[i] = poly64(hc->poly_accum[i],
 837                                        hc->poly_key_8[i], data[i]);
 838         }
 839     }
 840 }
 841
 842
 843 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 844
 845
 846 /* The final step in UHASH is an inner-product hash. The poly hash
 847  * produces a result not neccesarily WORD_LEN bytes long. The inner-
 848  * product hash breaks the polyhash output into 16-bit chunks and
 849  * multiplies each with a 36 bit key.
 850  */
 851
 852 static UINT64 ip_aux(UINT64 t, UINT64 *ipkp, UINT64 data)
 853 {
 854     t = t + ipkp[0] * (UINT64)(UINT16)(data >> 48);
 855     t = t + ipkp[1] * (UINT64)(UINT16)(data >> 32);
 856     t = t + ipkp[2] * (UINT64)(UINT16)(data >> 16);
 857     t = t + ipkp[3] * (UINT64)(UINT16)(data);
 858
 859     return t;
 860 }
 861
 862 static UINT32 ip_reduce_p36(UINT64 t)
 863 {
 864 /* Divisionless modular reduction */
 865     UINT64 ret;
 866
 867     ret = (t & m36) + 5 * (t >> 36);
 868     if (ret >= p36)
 869         ret -= p36;
 870
 871     /* return least significant 32 bits */
 872     return (UINT32)(ret);
 873 }
 874
 875
 876 /* If the data being hashed by UHASH is no longer than L1_KEY_LEN, then
 877  * the polyhash stage is skipped and ip_short is applied directly to the
 878  * NH output.
 879  */
 880 static void ip_short(uhash_ctx_t ahc, UINT8 *nh_res, u_char *res)
 881 {
 882     UINT64 t;
 883     UINT64 *nhp = (UINT64 *)nh_res;
 884
 885     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys, nhp[0]);
 886     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+0, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[0]);
 887 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 888     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+4, nhp[1]);
 889     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+1, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[1]);
 890 #endif
 891 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 892     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+8, nhp[2]);
 893     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+2, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[2]);
 894 #endif
 895 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 896     t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+12, nhp[3]);
 897     STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+3, ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[3]);
 898 #endif
 899 }
 900
 901 /* If the data being hashed by UHASH is longer than L1_KEY_LEN, then
 902  * the polyhash stage is not skipped and ip_long is applied to the
 903  * polyhash output.
 904  */
 905 static void ip_long(uhash_ctx_t ahc, u_char *res)
 906 {
 907     int i;
 908     UINT64 t;
 909
 910     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 911         /* fix polyhash output not in Z_p64 */
 912         if (ahc->poly_accum[i] >= p64)
 913             ahc->poly_accum[i] -= p64;
 914         t  = ip_aux(0,ahc->ip_keys+(i*4), ahc->poly_accum[i]);
 915         STORE_UINT32_BIG((UINT32 *)res+i,
 916                          ip_reduce_p36(t) ^ ahc->ip_trans[i]);
 917     }
 918 }
 919
 920
 921 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 922
 923 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 924
 925 /* Reset uhash context for next hash session */
 926 static int uhash_reset(uhash_ctx_t pc)
 927 {
 928     nh_reset(&pc->hash);
 929     pc->msg_len = 0;
 930     pc->poly_accum[0] = 1;
 931 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 8)
 932     pc->poly_accum[1] = 1;
 933 #endif
 934 #if (UMAC_OUTPUT_LEN >= 12)
 935     pc->poly_accum[2] = 1;
 936 #endif
 937 #if (UMAC_OUTPUT_LEN == 16)
 938     pc->poly_accum[3] = 1;
 939 #endif
 940     return 1;
 941 }
 942
 943 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 944
 945 /* Given a pointer to the internal key needed by kdf() and a uhash context,
 946  * initialize the NH context and generate keys needed for poly and inner-
 947  * product hashing. All keys are endian adjusted in memory so that native
 948  * loads cause correct keys to be in registers during calculation.
 949  */
 950 static void uhash_init(uhash_ctx_t ahc, aes_int_key prf_key)
 951 {
 952     int i;
 953     UINT8 buf[(8*STREAMS+4)*sizeof(UINT64)];
 954
 955     /* Zero the entire uhash context */
 956     memset(ahc, 0, sizeof(uhash_ctx));
 957
 958     /* Initialize the L1 hash */
 959     nh_init(&ahc->hash, prf_key);
 960
 961     /* Setup L2 hash variables */
 962     kdf(buf, prf_key, 2, sizeof(buf));    /* Fill buffer with index 1 key */
 963     for (i = 0; i < STREAMS; i++) {
 964         /* Fill keys from the buffer, skipping bytes in the buffer not
 965          * used by this implementation. Endian reverse the keys if on a
 966          * little-endian computer.
 967          */
 968         memcpy(ahc->poly_key_8+i, buf+24*i, 8);
 969         endian_convert_if_le(ahc->poly_key_8+i, 8, 8);
 970         /* Mask the 64-bit keys to their special domain */
 971         ahc->poly_key_8[i] &= ((UINT64)0x01ffffffu << 32) + 0x01ffffffu;
 972         ahc->poly_accum[i] = 1;  /* Our polyhash prepends a non-zero word */
 973     }
 974
 975     /* Setup L3-1 hash variables */
 976     kdf(buf, prf_key, 3, sizeof(buf)); /* Fill buffer with index 2 key */
 977     for (i = 0; i < STREAMS; i++)
 978           memcpy(ahc->ip_keys+4*i, buf+(8*i+4)*sizeof(UINT64),
 979                                                  4*sizeof(UINT64));
 980     endian_convert_if_le(ahc->ip_keys, sizeof(UINT64),
 981                                                   sizeof(ahc->ip_keys));
 982     for (i = 0; i < STREAMS*4; i++)
 983         ahc->ip_keys[i] %= p36;  /* Bring into Z_p36 */
 984
 985     /* Setup L3-2 hash variables    */
 986     /* Fill buffer with index 4 key */
 987     kdf(ahc->ip_trans, prf_key, 4, STREAMS * sizeof(UINT32));
 988     endian_convert_if_le(ahc->ip_trans, sizeof(UINT32),
 989                          STREAMS * sizeof(UINT32));
 990 }
 991
 992 /* ---------------------------------------------------------------------- */
 993
 994 #if 0
 995 static uhash_ctx_t uhash_alloc(u_char key[])
 996 {
 997 /* Allocate memory and force to a 16-byte boundary. */
 998     uhash_ctx_t ctx;
 999     u_char bytes_to_add;
1000     aes_int_key prf_key;
1001
1002     ctx = (uhash_ctx_t)malloc(sizeof(uhash_ctx)+ALLOC_BOUNDARY);
1003     if (ctx) {
1004         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1005             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1006                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY -1));
1007             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1008             *((u_char *)ctx - 1) = bytes_to_add;
1009         }
1010         aes_key_setup(key,prf_key);
1011         uhash_init(ctx, prf_key);
1012     }
1013     return (ctx);
1014 }
1015 #endif
1016
1017 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1018
1019 #if 0
1020 static int uhash_free(uhash_ctx_t ctx)
1021 {
1022 /* Free memory allocated by uhash_alloc */
1023     u_char bytes_to_sub;
1024
1025     if (ctx) {
1026         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1027             bytes_to_sub = *((u_char *)ctx - 1);
1028             ctx = (uhash_ctx_t)((u_char *)ctx - bytes_to_sub);
1029         }
1030         free(ctx);
1031     }
1032     return (1);
1033 }
1034 #endif
1035 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1036
1037 static int uhash_update(uhash_ctx_t ctx, u_char *input, long len)
1038 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and
1039  * hash each one with NH, calling the polyhash on each NH output.
1040  */
1041 {
1042     UWORD bytes_hashed, bytes_remaining;
1043     UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1044
1045     if (ctx->msg_len + len <= L1_KEY_LEN) {
1046         nh_update(&ctx->hash, (UINT8 *)input, len);
1047         ctx->msg_len += len;
1048     } else {
1049
1050          bytes_hashed = ctx->msg_len % L1_KEY_LEN;
1051          if (ctx->msg_len == L1_KEY_LEN)
1052              bytes_hashed = L1_KEY_LEN;
1053
1054          if (bytes_hashed + len >= L1_KEY_LEN) {
1055
1056              /* If some bytes have been passed to the hash function      */
1057              /* then we want to pass at most (L1_KEY_LEN - bytes_hashed) */
1058              /* bytes to complete the current nh_block.                  */
1059              if (bytes_hashed) {
1060                  bytes_remaining = (L1_KEY_LEN - bytes_hashed);
1061                  nh_update(&ctx->hash, (UINT8 *)input, bytes_remaining);
1062                  nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1063                  ctx->msg_len += bytes_remaining;
1064                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1065                  len -= bytes_remaining;
1066                  input += bytes_remaining;
1067              }
1068
1069              /* Hash directly from input stream if enough bytes */
1070              while (len >= L1_KEY_LEN) {
1071                  nh(&ctx->hash, (UINT8 *)input, L1_KEY_LEN,
1072                                    L1_KEY_LEN, nh_result);
1073                  ctx->msg_len += L1_KEY_LEN;
1074                  len -= L1_KEY_LEN;
1075                  input += L1_KEY_LEN;
1076                  poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1077              }
1078          }
1079
1080          /* pass remaining < L1_KEY_LEN bytes of input data to NH */
1081          if (len) {
1082              nh_update(&ctx->hash, (UINT8 *)input, len);
1083              ctx->msg_len += len;
1084          }
1085      }
1086
1087     return (1);
1088 }
1089
1090 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1091
1092 static int uhash_final(uhash_ctx_t ctx, u_char *res)
1093 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1094 {
1095     UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1096
1097     if (ctx->msg_len > L1_KEY_LEN) {
1098         if (ctx->msg_len % L1_KEY_LEN) {
1099             nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1100             poly_hash(ctx,(UINT32 *)nh_result);
1101         }
1102         ip_long(ctx, res);
1103     } else {
1104         nh_final(&ctx->hash, nh_result);
1105         ip_short(ctx,nh_result, res);
1106     }
1107     uhash_reset(ctx);
1108     return (1);
1109 }
1110
1111 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1112
1113 #if 0
1114 static int uhash(uhash_ctx_t ahc, u_char *msg, long len, u_char *res)
1115 /* assumes that msg is in a writable buffer of length divisible by */
1116 /* L1_PAD_BOUNDARY. Bytes beyond msg[len] may be zeroed.           */
1117 {
1118     UINT8 nh_result[STREAMS*sizeof(UINT64)];
1119     UINT32 nh_len;
1120     int extra_zeroes_needed;
1121
1122     /* If the message to be hashed is no longer than L1_HASH_LEN, we skip
1123      * the polyhash.
1124      */
1125     if (len <= L1_KEY_LEN) {
1126         if (len == 0)                  /* If zero length messages will not */
1127                 nh_len = L1_PAD_BOUNDARY;  /* be seen, comment out this case   */
1128         else
1129                 nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1130         extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1131         zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1132         nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1133         ip_short(ahc,nh_result, res);
1134     } else {
1135         /* Otherwise, we hash each L1_KEY_LEN chunk with NH, passing the NH
1136          * output to poly_hash().
1137          */
1138         do {
1139             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, L1_KEY_LEN, L1_KEY_LEN, nh_result);
1140             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1141             len -= L1_KEY_LEN;
1142             msg += L1_KEY_LEN;
1143         } while (len >= L1_KEY_LEN);
1144         if (len) {
1145             nh_len = ((len + (L1_PAD_BOUNDARY - 1)) & ~(L1_PAD_BOUNDARY - 1));
1146             extra_zeroes_needed = nh_len - len;
1147             zero_pad((UINT8 *)msg + len, extra_zeroes_needed);
1148             nh(&ahc->hash, (UINT8 *)msg, nh_len, len, nh_result);
1149             poly_hash(ahc,(UINT32 *)nh_result);
1150         }
1151
1152         ip_long(ahc, res);
1153     }
1154
1155     uhash_reset(ahc);
1156     return 1;
1157 }
1158 #endif
1159
1160 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1161 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1162 /* ----- Begin UMAC Section --------------------------------------------- */
1163 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1164 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1165
1166 /* The UMAC interface has two interfaces, an all-at-once interface where
1167  * the entire message to be authenticated is passed to UMAC in one buffer,
1168  * and a sequential interface where the message is presented a little at a
1169  * time. The all-at-once is more optimaized than the sequential version and
1170  * should be preferred when the sequential interface is not required.
1171  */
1172 struct umac_ctx {
1173     uhash_ctx hash;          /* Hash function for message compression    */
1174     pdf_ctx pdf;             /* PDF for hashed output                    */
1175     void *free_ptr;          /* Address to free this struct via          */
1176 } umac_ctx;
1177
1178 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1179
1180 #if 0
1181 int umac_reset(struct umac_ctx *ctx)
1182 /* Reset the hash function to begin a new authentication.        */
1183 {
1184     uhash_reset(&ctx->hash);
1185     return (1);
1186 }
1187 #endif
1188
1189 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1190
1191 int umac_delete(struct umac_ctx *ctx)
1192 /* Deallocate the ctx structure */
1193 {
1194     if (ctx) {
1195         if (ALLOC_BOUNDARY)
1196             ctx = (struct umac_ctx *)ctx->free_ptr;
1197         free(ctx);
1198     }
1199     return (1);
1200 }
1201
1202 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1203
1204 struct umac_ctx *umac_new(u_char key[])
1205 /* Dynamically allocate a umac_ctx struct, initialize variables,
1206  * generate subkeys from key. Align to 16-byte boundary.
1207  */
1208 {
1209     struct umac_ctx *ctx, *octx;
1210     size_t bytes_to_add;
1211     aes_int_key prf_key;
1212
1213     octx = ctx = malloc(sizeof(*ctx) + ALLOC_BOUNDARY);
1214     if (ctx) {
1215         if (ALLOC_BOUNDARY) {
1216             bytes_to_add = ALLOC_BOUNDARY -
1217                               ((ptrdiff_t)ctx & (ALLOC_BOUNDARY - 1));
1218             ctx = (struct umac_ctx *)((u_char *)ctx + bytes_to_add);
1219         }
1220         ctx->free_ptr = octx;
1221         aes_key_setup(key,prf_key);
1222         pdf_init(&ctx->pdf, prf_key);
1223         uhash_init(&ctx->hash, prf_key);
1224     }
1225
1226     return (ctx);
1227 }
1228
1229 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1230
1231 int umac_final(struct umac_ctx *ctx, u_char tag[], u_char nonce[8])
1232 /* Incorporate any pending data, pad, and generate tag */
1233 {
1234     uhash_final(&ctx->hash, (u_char *)tag);
1235     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1236
1237     return (1);
1238 }
1239
1240 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1241
1242 int umac_update(struct umac_ctx *ctx, u_char *input, long len)
1243 /* Given len bytes of data, we parse it into L1_KEY_LEN chunks and   */
1244 /* hash each one, calling the PDF on the hashed output whenever the hash- */
1245 /* output buffer is full.                                                 */
1246 {
1247     uhash_update(&ctx->hash, input, len);
1248     return (1);
1249 }
1250
1251 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1252
1253 #if 0
1254 int umac(struct umac_ctx *ctx, u_char *input,
1255          long len, u_char tag[],
1256          u_char nonce[8])
1257 /* All-in-one version simply calls umac_update() and umac_final().        */
1258 {
1259     uhash(&ctx->hash, input, len, (u_char *)tag);
1260     pdf_gen_xor(&ctx->pdf, (UINT8 *)nonce, (UINT8 *)tag);
1261
1262     return (1);
1263 }
1264 #endif
1265
1266 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1267 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1268 /* ----- End UMAC Section ----------------------------------------------- */
1269 /* ---------------------------------------------------------------------- */
1270 /* ---------------------------------------------------------------------- */