1 /*
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16  *
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20  *
21  * Please contact Oracle, 500 Oracle Parkway, Redwood Shores, CA 94065 USA
22  * or visit www.oracle.com if you need additional information or have any
23  * questions.
24  */

25
26 package java.security;
27
28 import java.util.*;
29 import java.io.ByteArrayOutputStream;
30 import java.io.PrintStream;
31 import java.nio.ByteBuffer;
32
33 import sun.security.util.Debug;
34 import sun.security.util.MessageDigestSpi2;
35
36 import javax.crypto.SecretKey;
37
38 /**
39  * This MessageDigest class provides applications the functionality of a
40  * message digest algorithm, such as SHA-1 or SHA-256.
41  * Message digests are secure one-way hash functions that take arbitrary-sized
42  * data and output a fixed-length hash value.
43  *
44  * <p>A MessageDigest object starts out initialized. The data is
45  * processed through it using the {@link #update(byte) update}
46  * methods. At any point {@link #reset() reset} can be called
47  * to reset the digest. Once all the data to be updated has been
48  * updated, one of the {@link #digest() digest} methods should
49  * be called to complete the hash computation.
50  *
51  * <p>The {@code digest} method can be called once for a given number
52  * of updates. After {@code digest} has been called, the MessageDigest
53  * object is reset to its initialized state.
54  *
55  * <p>Implementations are free to implement the Cloneable interface.
56  * Client applications can test cloneability by attempting cloning
57  * and catching the CloneNotSupportedException:
58  *
59  * <pre>{@code
60  * MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
61  *
62  * try {
63  *     md.update(toChapter1);
64  *     MessageDigest tc1 = md.clone();
65  *     byte[] toChapter1Digest = tc1.digest();
66  *     md.update(toChapter2);
67  *     ...etc.
68  * } catch (CloneNotSupportedException cnse) {
69  *     throw new DigestException("couldn't make digest of partial content");
70  * }
71  * }</pre>
72  *
73  * <p>Note that if a given implementation is not cloneable, it is
74  * still possible to compute intermediate digests by instantiating
75  * several instances, if the number of digests is known in advance.
76  *
77  * <p>Note that this class is abstract and extends from
78  * {@code MessageDigestSpi} for historical reasons.
79  * Application developers should only take notice of the methods defined in
80  * this {@code MessageDigest} class; all the methods in
81  * the superclass are intended for cryptographic service providers who wish to
82  * supply their own implementations of message digest algorithms.
83  *
84  * <p> Every implementation of the Java platform is required to support
85  * the following standard {@code MessageDigest} algorithms:
86  * <ul>
87  * <li>{@code MD5}</li>
88  * <li>{@code SHA-1}</li>
89  * <li>{@code SHA-256}</li>
90  * </ul>
91  * These algorithms are described in the <a href=
92  * "{@docRoot}/../specs/security/standard-names.html#messagedigest-algorithms">
93  * MessageDigest section</a> of the
94  * Java Security Standard Algorithm Names Specification.
95  * Consult the release documentation for your implementation to see if any
96  * other algorithms are supported.
97  *
98  * @author Benjamin Renaud
99  * @since 1.1
100  *
101  * @see DigestInputStream
102  * @see DigestOutputStream
103  */

104
105 public abstract class MessageDigest extends MessageDigestSpi {
106
107     private static final Debug pdebug =
108                         Debug.getInstance("provider""Provider");
109     private static final boolean skipDebug =
110         Debug.isOn("engine=") && !Debug.isOn("messagedigest");
111
112     private String algorithm;
113
114     // The state of this digest
115     private static final int INITIAL = 0;
116     private static final int IN_PROGRESS = 1;
117     private int state = INITIAL;
118
119     // The provider
120     private Provider provider;
121
122     /**
123      * Creates a message digest with the specified algorithm name.
124      *
125      * @param algorithm the standard name of the digest algorithm.
126      * See the MessageDigest section in the <a href=
127      * "{@docRoot}/../specs/security/standard-names.html#messagedigest-algorithms">
128      * Java Security Standard Algorithm Names Specification</a>
129      * for information about standard algorithm names.
130      */

131     protected MessageDigest(String algorithm) {
132         this.algorithm = algorithm;
133     }
134
135     /**
136      * Returns a MessageDigest object that implements the specified digest
137      * algorithm.
138      *
139      * <p> This method traverses the list of registered security Providers,
140      * starting with the most preferred Provider.
141      * A new MessageDigest object encapsulating the
142      * MessageDigestSpi implementation from the first
143      * Provider that supports the specified algorithm is returned.
144      *
145      * <p> Note that the list of registered providers may be retrieved via
146      * the {@link Security#getProviders() Security.getProviders()} method.
147      *
148      * @implNote
149      * The JDK Reference Implementation additionally uses the
150      * {@code jdk.security.provider.preferred}
151      * {@link Security#getProperty(String) Security} property to determine
152      * the preferred provider order for the specified algorithm. This
153      * may be different than the order of providers returned by
154      * {@link Security#getProviders() Security.getProviders()}.
155      *
156      * @param algorithm the name of the algorithm requested.
157      * See the MessageDigest section in the <a href=
158      * "{@docRoot}/../specs/security/standard-names.html#messagedigest-algorithms">
159      * Java Security Standard Algorithm Names Specification</a>
160      * for information about standard algorithm names.
161      *
162      * @return a {@code MessageDigest} object that implements the
163      *         specified algorithm
164      *
165      * @throws NoSuchAlgorithmException if no {@code Provider} supports a
166      *         {@code MessageDigestSpi} implementation for the
167      *         specified algorithm
168      *
169      * @throws NullPointerException if {@code algorithm} is {@code null}
170      *
171      * @see Provider
172      */

173     public static MessageDigest getInstance(String algorithm)
174     throws NoSuchAlgorithmException {
175         Objects.requireNonNull(algorithm, "null algorithm name");
176         try {
177             MessageDigest md;
178             Object[] objs = Security.getImpl(algorithm, "MessageDigest",
179                                              (String)null);
180             if (objs[0] instanceof MessageDigest) {
181                 md = (MessageDigest)objs[0];
182             } else {
183                 md = new Delegate((MessageDigestSpi)objs[0], algorithm);
184             }
185             md.provider = (Provider)objs[1];
186
187             if (!skipDebug && pdebug != null) {
188                 pdebug.println("MessageDigest." + algorithm +
189                     " algorithm from: " + md.provider.getName());
190             }
191
192             return md;
193
194         } catch(NoSuchProviderException e) {
195             throw new NoSuchAlgorithmException(algorithm + " not found");
196         }
197     }
198
199     /**
200      * Returns a MessageDigest object that implements the specified digest
201      * algorithm.
202      *
203      * <p> A new MessageDigest object encapsulating the
204      * MessageDigestSpi implementation from the specified provider
205      * is returned.  The specified provider must be registered
206      * in the security provider list.
207      *
208      * <p> Note that the list of registered providers may be retrieved via
209      * the {@link Security#getProviders() Security.getProviders()} method.
210      *
211      * @param algorithm the name of the algorithm requested.
212      * See the MessageDigest section in the <a href=
213      * "{@docRoot}/../specs/security/standard-names.html#messagedigest-algorithms">
214      * Java Security Standard Algorithm Names Specification</a>
215      * for information about standard algorithm names.
216      *
217      * @param provider the name of the provider.
218      *
219      * @return a {@code MessageDigest} object that implements the
220      *         specified algorithm
221      *
222      * @throws IllegalArgumentException if the provider name is {@code null}
223      *         or empty
224      *
225      * @throws NoSuchAlgorithmException if a {@code MessageDigestSpi}
226      *         implementation for the specified algorithm is not
227      *         available from the specified provider
228      *
229      * @throws NoSuchProviderException if the specified provider is not
230      *         registered in the security provider list
231      *
232      * @throws NullPointerException if {@code algorithm} is {@code null}
233      *
234      * @see Provider
235      */

236     public static MessageDigest getInstance(String algorithm, String provider)
237         throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchProviderException
238     {
239         Objects.requireNonNull(algorithm, "null algorithm name");
240         if (provider == null || provider.isEmpty())
241             throw new IllegalArgumentException("missing provider");
242         Object[] objs = Security.getImpl(algorithm, "MessageDigest", provider);
243         if (objs[0] instanceof MessageDigest) {
244             MessageDigest md = (MessageDigest)objs[0];
245             md.provider = (Provider)objs[1];
246             return md;
247         } else {
248             MessageDigest delegate =
249                 new Delegate((MessageDigestSpi)objs[0], algorithm);
250             delegate.provider = (Provider)objs[1];
251             return delegate;
252         }
253     }
254
255     /**
256      * Returns a MessageDigest object that implements the specified digest
257      * algorithm.
258      *
259      * <p> A new MessageDigest object encapsulating the
260      * MessageDigestSpi implementation from the specified Provider
261      * object is returned.  Note that the specified Provider object
262      * does not have to be registered in the provider list.
263      *
264      * @param algorithm the name of the algorithm requested.
265      * See the MessageDigest section in the <a href=
266      * "{@docRoot}/../specs/security/standard-names.html#messagedigest-algorithms">
267      * Java Security Standard Algorithm Names Specification</a>
268      * for information about standard algorithm names.
269      *
270      * @param provider the provider.
271      *
272      * @return a {@code MessageDigest} object that implements the
273      *         specified algorithm
274      *
275      * @throws IllegalArgumentException if the specified provider is
276      *         {@code null}
277      *
278      * @throws NoSuchAlgorithmException if a {@code MessageDigestSpi}
279      *         implementation for the specified algorithm is not available
280      *         from the specified {@code Provider} object
281      *
282      * @throws NullPointerException if {@code algorithm} is {@code null}
283      *
284      * @see Provider
285      *
286      * @since 1.4
287      */

288     public static MessageDigest getInstance(String algorithm,
289                                             Provider provider)
290         throws NoSuchAlgorithmException
291     {
292         Objects.requireNonNull(algorithm, "null algorithm name");
293         if (provider == null)
294             throw new IllegalArgumentException("missing provider");
295         Object[] objs = Security.getImpl(algorithm, "MessageDigest", provider);
296         if (objs[0] instanceof MessageDigest) {
297             MessageDigest md = (MessageDigest)objs[0];
298             md.provider = (Provider)objs[1];
299             return md;
300         } else {
301             MessageDigest delegate =
302                 new Delegate((MessageDigestSpi)objs[0], algorithm);
303             delegate.provider = (Provider)objs[1];
304             return delegate;
305         }
306     }
307
308     /**
309      * Returns the provider of this message digest object.
310      *
311      * @return the provider of this message digest object
312      */

313     public final Provider getProvider() {
314         return this.provider;
315     }
316
317     /**
318      * Updates the digest using the specified byte.
319      *
320      * @param input the byte with which to update the digest.
321      */

322     public void update(byte input) {
323         engineUpdate(input);
324         state = IN_PROGRESS;
325     }
326
327     /**
328      * Updates the digest using the specified array of bytes, starting
329      * at the specified offset.
330      *
331      * @param input the array of bytes.
332      *
333      * @param offset the offset to start from in the array of bytes.
334      *
335      * @param len the number of bytes to use, starting at
336      * {@code offset}.
337      */

338     public void update(byte[] input, int offset, int len) {
339         if (input == null) {
340             throw new IllegalArgumentException("No input buffer given");
341         }
342         if (input.length - offset < len) {
343             throw new IllegalArgumentException("Input buffer too short");
344         }
345         engineUpdate(input, offset, len);
346         state = IN_PROGRESS;
347     }
348
349     /**
350      * Updates the digest using the specified array of bytes.
351      *
352      * @param input the array of bytes.
353      */

354     public void update(byte[] input) {
355         engineUpdate(input, 0, input.length);
356         state = IN_PROGRESS;
357     }
358
359     /**
360      * Update the digest using the specified ByteBuffer. The digest is
361      * updated using the {@code input.remaining()} bytes starting
362      * at {@code input.position()}.
363      * Upon return, the buffer's position will be equal to its limit;
364      * its limit will not have changed.
365      *
366      * @param input the ByteBuffer
367      * @since 1.5
368      */

369     public final void update(ByteBuffer input) {
370         if (input == null) {
371             throw new NullPointerException();
372         }
373         engineUpdate(input);
374         state = IN_PROGRESS;
375     }
376
377     /**
378      * Completes the hash computation by performing final operations
379      * such as padding. The digest is reset after this call is made.
380      *
381      * @return the array of bytes for the resulting hash value.
382      */

383     public byte[] digest() {
384         /* Resetting is the responsibility of implementors. */
385         byte[] result = engineDigest();
386         state = INITIAL;
387         return result;
388     }
389
390     /**
391      * Completes the hash computation by performing final operations
392      * such as padding. The digest is reset after this call is made.
393      *
394      * @param buf output buffer for the computed digest
395      *
396      * @param offset offset into the output buffer to begin storing the digest
397      *
398      * @param len number of bytes within buf allotted for the digest
399      *
400      * @return the number of bytes placed into {@code buf}
401      *
402      * @exception DigestException if an error occurs.
403      */

404     public int digest(byte[] buf, int offset, int len) throws DigestException {
405         if (buf == null) {
406             throw new IllegalArgumentException("No output buffer given");
407         }
408         if (buf.length - offset < len) {
409             throw new IllegalArgumentException
410                 ("Output buffer too small for specified offset and length");
411         }
412         int numBytes = engineDigest(buf, offset, len);
413         state = INITIAL;
414         return numBytes;
415     }
416
417     /**
418      * Performs a final update on the digest using the specified array
419      * of bytes, then completes the digest computation. That is, this
420      * method first calls {@link #update(byte[]) update(input)},
421      * passing the <i>input</i> array to the {@code update} method,
422      * then calls {@link #digest() digest()}.
423      *
424      * @param input the input to be updated before the digest is
425      * completed.
426      *
427      * @return the array of bytes for the resulting hash value.
428      */

429     public byte[] digest(byte[] input) {
430         update(input);
431         return digest();
432     }
433
434     private String getProviderName() {
435         return (provider == null) ? "(no provider)" : provider.getName();
436     }
437
438     /**
439      * Returns a string representation of this message digest object.
440      */

441     public String toString() {
442         ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
443         PrintStream p = new PrintStream(baos);
444         p.print(algorithm+" Message Digest from "+getProviderName()+", ");
445         switch (state) {
446         case INITIAL:
447             p.print("<initialized>");
448             break;
449         case IN_PROGRESS:
450             p.print("<in progress>");
451             break;
452         }
453         p.println();
454         return (baos.toString());
455     }
456
457     /**
458      * Compares two digests for equality. Two digests are equal if they have
459      * the same length and all bytes at corresponding positions are equal.
460      *
461      * @implNote
462      * If the digests are the same length, all bytes are examined to
463      * determine equality.
464      *
465      * @param digesta one of the digests to compare.
466      *
467      * @param digestb the other digest to compare.
468      *
469      * @return true if the digests are equal, false otherwise.
470      */

471     public static boolean isEqual(byte[] digesta, byte[] digestb) {
472         if (digesta == digestb) return true;
473         if (digesta == null || digestb == null) {
474             return false;
475         }
476         if (digesta.length != digestb.length) {
477             return false;
478         }
479
480         int result = 0;
481         // time-constant comparison
482         for (int i = 0; i < digesta.length; i++) {
483             result |= digesta[i] ^ digestb[i];
484         }
485         return result == 0;
486     }
487
488     /**
489      * Resets the digest for further use.
490      */

491     public void reset() {
492         engineReset();
493         state = INITIAL;
494     }
495
496     /**
497      * Returns a string that identifies the algorithm, independent of
498      * implementation details. The name should be a standard
499      * Java Security name (such as "SHA-256").
500      * See the MessageDigest section in the <a href=
501      * "{@docRoot}/../specs/security/standard-names.html#messagedigest-algorithms">
502      * Java Security Standard Algorithm Names Specification</a>
503      * for information about standard algorithm names.
504      *
505      * @return the name of the algorithm
506      */

507     public final String getAlgorithm() {
508         return this.algorithm;
509     }
510
511     /**
512      * Returns the length of the digest in bytes, or 0 if this operation is
513      * not supported by the provider and the implementation is not cloneable.
514      *
515      * @return the digest length in bytes, or 0 if this operation is not
516      * supported by the provider and the implementation is not cloneable.
517      *
518      * @since 1.2
519      */

520     public final int getDigestLength() {
521         int digestLen = engineGetDigestLength();
522         if (digestLen == 0) {
523             try {
524                 MessageDigest md = (MessageDigest)clone();
525                 byte[] digest = md.digest();
526                 return digest.length;
527             } catch (CloneNotSupportedException e) {
528                 return digestLen;
529             }
530         }
531         return digestLen;
532     }
533
534     /**
535      * Returns a clone if the implementation is cloneable.
536      *
537      * @return a clone if the implementation is cloneable.
538      *
539      * @exception CloneNotSupportedException if this is called on an
540      * implementation that does not support {@code Cloneable}.
541      */

542     public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
543         if (this instanceof Cloneable) {
544             return super.clone();
545         } else {
546             throw new CloneNotSupportedException();
547         }
548     }
549
550
551
552
553     /*
554      * The following class allows providers to extend from MessageDigestSpi
555      * rather than from MessageDigest. It represents a MessageDigest with an
556      * encapsulated, provider-supplied SPI object (of type MessageDigestSpi).
557      * If the provider implementation is an instance of MessageDigestSpi,
558      * the getInstance() methods above return an instance of this class, with
559      * the SPI object encapsulated.
560      *
561      * Note: All SPI methods from the original MessageDigest class have been
562      * moved up the hierarchy into a new class (MessageDigestSpi), which has
563      * been interposed in the hierarchy between the API (MessageDigest)
564      * and its original parent (Object).
565      */

566
567     static class Delegate extends MessageDigest implements MessageDigestSpi2 {
568
569         // The provider implementation (delegate)
570         private MessageDigestSpi digestSpi;
571
572         // constructor
573         public Delegate(MessageDigestSpi digestSpi, String algorithm) {
574             super(algorithm);
575             this.digestSpi = digestSpi;
576         }
577
578         /**
579          * Returns a clone if the delegate is cloneable.
580          *
581          * @return a clone if the delegate is cloneable.
582          *
583          * @exception CloneNotSupportedException if this is called on a
584          * delegate that does not support {@code Cloneable}.
585          */

586         public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
587             if (digestSpi instanceof Cloneable) {
588                 MessageDigestSpi digestSpiClone =
589                     (MessageDigestSpi)digestSpi.clone();
590                 // Because 'algorithm', 'provider', and 'state' are private
591                 // members of our supertype, we must perform a cast to
592                 // access them.
593                 MessageDigest that =
594                     new Delegate(digestSpiClone,
595                                  ((MessageDigest)this).algorithm);
596                 that.provider = ((MessageDigest)this).provider;
597                 that.state = ((MessageDigest)this).state;
598                 return that;
599             } else {
600                 throw new CloneNotSupportedException();
601             }
602         }
603
604         protected int engineGetDigestLength() {
605             return digestSpi.engineGetDigestLength();
606         }
607
608         protected void engineUpdate(byte input) {
609             digestSpi.engineUpdate(input);
610         }
611
612         protected void engineUpdate(byte[] input, int offset, int len) {
613             digestSpi.engineUpdate(input, offset, len);
614         }
615
616         protected void engineUpdate(ByteBuffer input) {
617             digestSpi.engineUpdate(input);
618         }
619
620         public void engineUpdate(SecretKey key) throws InvalidKeyException {
621             if (digestSpi instanceof MessageDigestSpi2) {
622                 ((MessageDigestSpi2)digestSpi).engineUpdate(key);
623             } else {
624                 throw new UnsupportedOperationException
625                 ("Digest does not support update of SecretKey object");
626             }
627         }
628         protected byte[] engineDigest() {
629             return digestSpi.engineDigest();
630         }
631
632         protected int engineDigest(byte[] buf, int offset, int len)
633             throws DigestException {
634                 return digestSpi.engineDigest(buf, offset, len);
635         }
636
637         protected void engineReset() {
638             digestSpi.engineReset();
639         }
640     }
641 }
642