md5.c

   1 /* md5.c - Functions to compute MD5 message digest of files or memory blocks
   2    according to the definition of MD5 in RFC 1321 from April 1992.
   3    Copyright (C) 1995, 1996, 2001, 2003, 2004, 2005 Free Software Foundation, Inc.
   4    NOTE: The canonical source of this file is maintained with the GNU C
   5    Library.  Bugs can be reported to bug-glibc@prep.ai.mit.edu.
   6
   7    This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8    under the terms of the GNU General Public License as published by the
   9    Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
  10    later version.
  11
  12    This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15    GNU General Public License for more details.
  16
  17    You should have received a copy of the GNU General Public License
  18    along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
  19    Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.  */
  20
  21 /* Written by Ulrich Drepper <drepper@gnu.ai.mit.edu>, 1995.  */
  22
  23 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  24 # include <config.h>
  25 #endif
  26
  27 #include "md5.h"
  28
  29 #include <stddef.h>
  30 #include <string.h>
  31
  32 #if USE_UNLOCKED_IO
  33 # include "unlocked-io.h"
  34 #endif
  35
  36 #ifdef _LIBC
  37 # include <endian.h>
  38 # if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
  39 #  define WORDS_BIGENDIAN 1
  40 # endif
  41 /* We need to keep the namespace clean so define the MD5 function
  42    protected using leading __ .  */
  43 # define md5_init_ctx __md5_init_ctx
  44 # define md5_process_block __md5_process_block
  45 # define md5_process_bytes __md5_process_bytes
  46 # define md5_finish_ctx __md5_finish_ctx
  47 # define md5_read_ctx __md5_read_ctx
  48 # define md5_stream __md5_stream
  49 # define md5_buffer __md5_buffer
  50 #endif
  51
  52 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  53 # define SWAP(n)                                                        \
  54     (((n) << 24) | (((n) & 0xff00) << 8) | (((n) >> 8) & 0xff00) | ((n) >> 24))
  55 #else
  56 # define SWAP(n) (n)
  57 #endif
  58
  59 #define BLOCKSIZE 4096
  60 #if BLOCKSIZE % 64 != 0
  61 # error "invalid BLOCKSIZE"
  62 #endif
  63
  64 /* This array contains the bytes used to pad the buffer to the next
  65    64-byte boundary.  (RFC 1321, 3.1: Step 1)  */
  66 static const unsigned char fillbuf[64] = { 0x80, 0 /* , 0, 0, ...  */ };
  67
  68
  69 /* Initialize structure containing state of computation.
  70    (RFC 1321, 3.3: Step 3)  */
  71 void
  72 md5_init_ctx (struct md5_ctx *ctx)
  73 {
  74   ctx->A = 0x67452301;
  75   ctx->B = 0xefcdab89;
  76   ctx->C = 0x98badcfe;
  77   ctx->D = 0x10325476;
  78
  79   ctx->total[0] = ctx->total[1] = 0;
  80   ctx->buflen = 0;
  81 }
  82
  83 /* Put result from CTX in first 16 bytes following RESBUF.  The result
  84    must be in little endian byte order.
  85
  86    IMPORTANT: On some systems it is required that RESBUF is correctly
  87    aligned for a 32 bits value.  */
  88 void *
  89 md5_read_ctx (const struct md5_ctx *ctx, void *resbuf)
  90 {
  91   ((md5_uint32 *) resbuf)[0] = SWAP (ctx->A);
  92   ((md5_uint32 *) resbuf)[1] = SWAP (ctx->B);
  93   ((md5_uint32 *) resbuf)[2] = SWAP (ctx->C);
  94   ((md5_uint32 *) resbuf)[3] = SWAP (ctx->D);
  95
  96   return resbuf;
  97 }
  98
  99 /* Process the remaining bytes in the internal buffer and the usual
 100    prolog according to the standard and write the result to RESBUF.
 101
 102    IMPORTANT: On some systems it is required that RESBUF is correctly
 103    aligned for a 32 bits value.  */
 104 void *
 105 md5_finish_ctx (struct md5_ctx *ctx, void *resbuf)
 106 {
 107   /* Take yet unprocessed bytes into account.  */
 108   md5_uint32 bytes = ctx->buflen;
 109   size_t pad;
 110
 111   /* Now count remaining bytes.  */
 112   ctx->total[0] += bytes;
 113   if (ctx->total[0] < bytes)
 114     ++ctx->total[1];
 115
 116   pad = bytes >= 56 ? 64 + 56 - bytes : 56 - bytes;
 117   memcpy (&ctx->buffer[bytes], fillbuf, pad);
 118
 119   /* Put the 64-bit file length in *bits* at the end of the buffer.  */
 120   *(md5_uint32 *) &ctx->buffer[bytes + pad] = SWAP (ctx->total[0] << 3);
 121   *(md5_uint32 *) &ctx->buffer[bytes + pad + 4] = SWAP ((ctx->total[1] << 3) |
 122                                                         (ctx->total[0] >> 29));
 123
 124   /* Process last bytes.  */
 125   md5_process_block (ctx->buffer, bytes + pad + 8, ctx);
 126
 127   return md5_read_ctx (ctx, resbuf);
 128 }
 129
 130 /* Compute MD5 message digest for bytes read from STREAM.  The
 131    resulting message digest number will be written into the 16 bytes
 132    beginning at RESBLOCK.  */
 133 int
 134 md5_stream (FILE *stream, void *resblock)
 135 {
 136   struct md5_ctx ctx;
 137   char buffer[BLOCKSIZE + 72];
 138   size_t sum;
 139
 140   /* Initialize the computation context.  */
 141   md5_init_ctx (&ctx);
 142
 143   /* Iterate over full file contents.  */
 144   while (1)
 145     {
 146       /* We read the file in blocks of BLOCKSIZE bytes.  One call of the
 147          computation function processes the whole buffer so that with the
 148          next round of the loop another block can be read.  */
 149       size_t n;
 150       sum = 0;
 151
 152       /* Read block.  Take care for partial reads.  */
 153       while (1)
 154         {
 155           n = fread (buffer + sum, 1, BLOCKSIZE - sum, stream);
 156
 157           sum += n;
 158
 159           if (sum == BLOCKSIZE)
 160             break;
 161
 162           if (n == 0)
 163             {
 164               /* Check for the error flag IFF N == 0, so that we don't
 165                  exit the loop after a partial read due to e.g., EAGAIN
 166                  or EWOULDBLOCK.  */
 167               if (ferror (stream))
 168                 return 1;
 169               goto process_partial_block;
 170             }
 171
 172           /* We've read at least one byte, so ignore errors.  But always
 173              check for EOF, since feof may be true even though N > 0.
 174              Otherwise, we could end up calling fread after EOF.  */
 175           if (feof (stream))
 176             goto process_partial_block;
 177         }
 178
 179       /* Process buffer with BLOCKSIZE bytes.  Note that
 180                         BLOCKSIZE % 64 == 0
 181        */
 182       md5_process_block (buffer, BLOCKSIZE, &ctx);
 183     }
 184
 185  process_partial_block:;
 186
 187   /* Process any remaining bytes.  */
 188   if (sum > 0)
 189     md5_process_bytes (buffer, sum, &ctx);
 190
 191   /* Construct result in desired memory.  */
 192   md5_finish_ctx (&ctx, resblock);
 193   return 0;
 194 }
 195
 196 /* Compute MD5 message digest for LEN bytes beginning at BUFFER.  The
 197    result is always in little endian byte order, so that a byte-wise
 198    output yields to the wanted ASCII representation of the message
 199    digest.  */
 200 void *
 201 md5_buffer (const char *buffer, size_t len, void *resblock)
 202 {
 203   struct md5_ctx ctx;
 204
 205   /* Initialize the computation context.  */
 206   md5_init_ctx (&ctx);
 207
 208   /* Process whole buffer but last len % 64 bytes.  */
 209   md5_process_bytes (buffer, len, &ctx);
 210
 211   /* Put result in desired memory area.  */
 212   return md5_finish_ctx (&ctx, resblock);
 213 }
 214
 215
 216 void
 217 md5_process_bytes (const void *buffer, size_t len, struct md5_ctx *ctx)
 218 {
 219   /* When we already have some bits in our internal buffer concatenate
 220      both inputs first.  */
 221   if (ctx->buflen != 0)
 222     {
 223       size_t left_over = ctx->buflen;
 224       size_t add = 128 - left_over > len ? len : 128 - left_over;
 225
 226       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, add);
 227       ctx->buflen += add;
 228
 229       if (ctx->buflen > 64)
 230         {
 231           md5_process_block (ctx->buffer, ctx->buflen & ~63, ctx);
 232
 233           ctx->buflen &= 63;
 234           /* The regions in the following copy operation cannot overlap.  */
 235           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[(left_over + add) & ~63],
 236                   ctx->buflen);
 237         }
 238
 239       buffer = (const char *) buffer + add;
 240       len -= add;
 241     }
 242
 243   /* Process available complete blocks.  */
 244   if (len >= 64)
 245     {
 246 #if !_STRING_ARCH_unaligned
 247 # define alignof(type) offsetof (struct { char c; type x; }, x)
 248 # define UNALIGNED_P(p) (((size_t) p) % alignof (md5_uint32) != 0)
 249       if (UNALIGNED_P (buffer))
 250         while (len > 64)
 251           {
 252             md5_process_block (memcpy (ctx->buffer, buffer, 64), 64, ctx);
 253             buffer = (const char *) buffer + 64;
 254             len -= 64;
 255           }
 256       else
 257 #endif
 258         {
 259           md5_process_block (buffer, len & ~63, ctx);
 260           buffer = (const char *) buffer + (len & ~63);
 261           len &= 63;
 262         }
 263     }
 264
 265   /* Move remaining bytes in internal buffer.  */
 266   if (len > 0)
 267     {
 268       size_t left_over = ctx->buflen;
 269
 270       memcpy (&ctx->buffer[left_over], buffer, len);
 271       left_over += len;
 272       if (left_over >= 64)
 273         {
 274           md5_process_block (ctx->buffer, 64, ctx);
 275           left_over -= 64;
 276           memcpy (ctx->buffer, &ctx->buffer[64], left_over);
 277         }
 278       ctx->buflen = left_over;
 279     }
 280 }
 281
 282
 283 /* These are the four functions used in the four steps of the MD5 algorithm
 284    and defined in the RFC 1321.  The first function is a little bit optimized
 285    (as found in Colin Plumbs public domain implementation).  */
 286 /* #define FF(b, c, d) ((b & c) | (~b & d)) */
 287 #define FF(b, c, d) (d ^ (b & (c ^ d)))
 288 #define FG(b, c, d) FF (d, b, c)
 289 #define FH(b, c, d) (b ^ c ^ d)
 290 #define FI(b, c, d) (c ^ (b | ~d))
 291
 292 /* Process LEN bytes of BUFFER, accumulating context into CTX.
 293    It is assumed that LEN % 64 == 0.  */
 294
 295 void
 296 md5_process_block (const void *buffer, size_t len, struct md5_ctx *ctx)
 297 {
 298   md5_uint32 correct_words[16];
 299   const md5_uint32 *words = buffer;
 300   size_t nwords = len / sizeof (md5_uint32);
 301   const md5_uint32 *endp = words + nwords;
 302   md5_uint32 A = ctx->A;
 303   md5_uint32 B = ctx->B;
 304   md5_uint32 C = ctx->C;
 305   md5_uint32 D = ctx->D;
 306
 307   /* First increment the byte count.  RFC 1321 specifies the possible
 308      length of the file up to 2^64 bits.  Here we only compute the
 309      number of bytes.  Do a double word increment.  */
 310   ctx->total[0] += len;
 311   if (ctx->total[0] < len)
 312     ++ctx->total[1];
 313
 314   /* Process all bytes in the buffer with 64 bytes in each round of
 315      the loop.  */
 316   while (words < endp)
 317     {
 318       md5_uint32 *cwp = correct_words;
 319       md5_uint32 A_save = A;
 320       md5_uint32 B_save = B;
 321       md5_uint32 C_save = C;
 322       md5_uint32 D_save = D;
 323
 324       /* First round: using the given function, the context and a constant
 325          the next context is computed.  Because the algorithms processing
 326          unit is a 32-bit word and it is determined to work on words in
 327          little endian byte order we perhaps have to change the byte order
 328          before the computation.  To reduce the work for the next steps
 329          we store the swapped words in the array CORRECT_WORDS.  */
 330
 331 #define OP(a, b, c, d, s, T)                                            \
 332       do                                                                \
 333         {                                                               \
 334           a += FF (b, c, d) + (*cwp++ = SWAP (*words)) + T;             \
 335           ++words;                                                      \
 336           CYCLIC (a, s);                                                \
 337           a += b;                                                       \
 338         }                                                               \
 339       while (0)
 340
 341       /* It is unfortunate that C does not provide an operator for
 342          cyclic rotation.  Hope the C compiler is smart enough.  */
 343 #define CYCLIC(w, s) (w = (w << s) | (w >> (32 - s)))
 344
 345       /* Before we start, one word to the strange constants.
 346          They are defined in RFC 1321 as
 347
 348          T[i] = (int) (4294967296.0 * fabs (sin (i))), i=1..64
 349
 350          Here is an equivalent invocation using Perl:
 351
 352          perl -e 'foreach(1..64){printf "0x%08x\n", int (4294967296 * abs (sin $_))}'
 353        */
 354
 355       /* Round 1.  */
 356       OP (A, B, C, D,  7, 0xd76aa478);
 357       OP (D, A, B, C, 12, 0xe8c7b756);
 358       OP (C, D, A, B, 17, 0x242070db);
 359       OP (B, C, D, A, 22, 0xc1bdceee);
 360       OP (A, B, C, D,  7, 0xf57c0faf);
 361       OP (D, A, B, C, 12, 0x4787c62a);
 362       OP (C, D, A, B, 17, 0xa8304613);
 363       OP (B, C, D, A, 22, 0xfd469501);
 364       OP (A, B, C, D,  7, 0x698098d8);
 365       OP (D, A, B, C, 12, 0x8b44f7af);
 366       OP (C, D, A, B, 17, 0xffff5bb1);
 367       OP (B, C, D, A, 22, 0x895cd7be);
 368       OP (A, B, C, D,  7, 0x6b901122);
 369       OP (D, A, B, C, 12, 0xfd987193);
 370       OP (C, D, A, B, 17, 0xa679438e);
 371       OP (B, C, D, A, 22, 0x49b40821);
 372
 373       /* For the second to fourth round we have the possibly swapped words
 374          in CORRECT_WORDS.  Redefine the macro to take an additional first
 375          argument specifying the function to use.  */
 376 #undef OP
 377 #define OP(f, a, b, c, d, k, s, T)                                      \
 378       do                                                                \
 379         {                                                               \
 380           a += f (b, c, d) + correct_words[k] + T;                      \
 381           CYCLIC (a, s);                                                \
 382           a += b;                                                       \
 383         }                                                               \
 384       while (0)
 385
 386       /* Round 2.  */
 387       OP (FG, A, B, C, D,  1,  5, 0xf61e2562);
 388       OP (FG, D, A, B, C,  6,  9, 0xc040b340);
 389       OP (FG, C, D, A, B, 11, 14, 0x265e5a51);
 390       OP (FG, B, C, D, A,  0, 20, 0xe9b6c7aa);
 391       OP (FG, A, B, C, D,  5,  5, 0xd62f105d);
 392       OP (FG, D, A, B, C, 10,  9, 0x02441453);
 393       OP (FG, C, D, A, B, 15, 14, 0xd8a1e681);
 394       OP (FG, B, C, D, A,  4, 20, 0xe7d3fbc8);
 395       OP (FG, A, B, C, D,  9,  5, 0x21e1cde6);
 396       OP (FG, D, A, B, C, 14,  9, 0xc33707d6);
 397       OP (FG, C, D, A, B,  3, 14, 0xf4d50d87);
 398       OP (FG, B, C, D, A,  8, 20, 0x455a14ed);
 399       OP (FG, A, B, C, D, 13,  5, 0xa9e3e905);
 400       OP (FG, D, A, B, C,  2,  9, 0xfcefa3f8);
 401       OP (FG, C, D, A, B,  7, 14, 0x676f02d9);
 402       OP (FG, B, C, D, A, 12, 20, 0x8d2a4c8a);
 403
 404       /* Round 3.  */
 405       OP (FH, A, B, C, D,  5,  4, 0xfffa3942);
 406       OP (FH, D, A, B, C,  8, 11, 0x8771f681);
 407       OP (FH, C, D, A, B, 11, 16, 0x6d9d6122);
 408       OP (FH, B, C, D, A, 14, 23, 0xfde5380c);
 409       OP (FH, A, B, C, D,  1,  4, 0xa4beea44);
 410       OP (FH, D, A, B, C,  4, 11, 0x4bdecfa9);
 411       OP (FH, C, D, A, B,  7, 16, 0xf6bb4b60);
 412       OP (FH, B, C, D, A, 10, 23, 0xbebfbc70);
 413       OP (FH, A, B, C, D, 13,  4, 0x289b7ec6);
 414       OP (FH, D, A, B, C,  0, 11, 0xeaa127fa);
 415       OP (FH, C, D, A, B,  3, 16, 0xd4ef3085);
 416       OP (FH, B, C, D, A,  6, 23, 0x04881d05);
 417       OP (FH, A, B, C, D,  9,  4, 0xd9d4d039);
 418       OP (FH, D, A, B, C, 12, 11, 0xe6db99e5);
 419       OP (FH, C, D, A, B, 15, 16, 0x1fa27cf8);
 420       OP (FH, B, C, D, A,  2, 23, 0xc4ac5665);
 421
 422       /* Round 4.  */
 423       OP (FI, A, B, C, D,  0,  6, 0xf4292244);
 424       OP (FI, D, A, B, C,  7, 10, 0x432aff97);
 425       OP (FI, C, D, A, B, 14, 15, 0xab9423a7);
 426       OP (FI, B, C, D, A,  5, 21, 0xfc93a039);
 427       OP (FI, A, B, C, D, 12,  6, 0x655b59c3);
 428       OP (FI, D, A, B, C,  3, 10, 0x8f0ccc92);
 429       OP (FI, C, D, A, B, 10, 15, 0xffeff47d);
 430       OP (FI, B, C, D, A,  1, 21, 0x85845dd1);
 431       OP (FI, A, B, C, D,  8,  6, 0x6fa87e4f);
 432       OP (FI, D, A, B, C, 15, 10, 0xfe2ce6e0);
 433       OP (FI, C, D, A, B,  6, 15, 0xa3014314);
 434       OP (FI, B, C, D, A, 13, 21, 0x4e0811a1);
 435       OP (FI, A, B, C, D,  4,  6, 0xf7537e82);
 436       OP (FI, D, A, B, C, 11, 10, 0xbd3af235);
 437       OP (FI, C, D, A, B,  2, 15, 0x2ad7d2bb);
 438       OP (FI, B, C, D, A,  9, 21, 0xeb86d391);
 439
 440       /* Add the starting values of the context.  */
 441       A += A_save;
 442       B += B_save;
 443       C += C_save;
 444       D += D_save;
 445     }
 446
 447   /* Put checksum in context given as argument.  */
 448   ctx->A = A;
 449   ctx->B = B;
 450   ctx->C = C;
 451   ctx->D = D;
 452 }