mirror of
https://git.tartarus.org/simon/putty.git
synced 2025-01-09 17:38:00 +00:00
343 lines
12 KiB
C
343 lines
12 KiB
C
|
/*
|
||
|
|
* Hardware-accelerated implementation of SHA-256 using x86 SHA-NI.
|
||
|
|
*/
|
||
|
|
|
||
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|
#include "ssh.h"
|
||
|
|
#include "sha256.h"
|
||
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||
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#include <wmmintrin.h>
|
||
|
|
#include <smmintrin.h>
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||
|
|
#include <immintrin.h>
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||
|
|
#if HAVE_SHAINTRIN_H
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|
|
#include <shaintrin.h>
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||
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#endif
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#if defined(__clang__) || defined(__GNUC__)
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||
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#include <cpuid.h>
|
||
|
|
#define GET_CPU_ID_0(out) \
|
||
|
|
__cpuid(0, (out)[0], (out)[1], (out)[2], (out)[3])
|
||
|
|
#define GET_CPU_ID_7(out) \
|
||
|
|
__cpuid_count(7, 0, (out)[0], (out)[1], (out)[2], (out)[3])
|
||
|
|
#else
|
||
|
|
#define GET_CPU_ID_0(out) __cpuid(out, 0)
|
||
|
|
#define GET_CPU_ID_7(out) __cpuidex(out, 7, 0)
|
||
|
|
#endif
|
||
|
|
|
||
|
|
static bool sha256_ni_available(void)
|
||
|
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{
|
||
|
|
unsigned int CPUInfo[4];
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||
|
|
GET_CPU_ID_0(CPUInfo);
|
||
|
|
if (CPUInfo[0] < 7)
|
||
|
|
return false;
|
||
|
|
|
||
|
|
GET_CPU_ID_7(CPUInfo);
|
||
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|
return CPUInfo[1] & (1 << 29); /* Check SHA */
|
||
|
|
}
|
||
|
|
|
||
|
|
/* SHA256 implementation using new instructions
|
||
|
|
The code is based on Jeffrey Walton's SHA256 implementation:
|
||
|
|
https://github.com/noloader/SHA-Intrinsics
|
||
|
|
*/
|
||
|
|
static inline void sha256_ni_block(__m128i *core, const uint8_t *p)
|
||
|
|
{
|
||
|
|
__m128i STATE0, STATE1;
|
||
|
|
__m128i MSG, TMP;
|
||
|
|
__m128i MSG0, MSG1, MSG2, MSG3;
|
||
|
|
const __m128i *block = (const __m128i *)p;
|
||
|
|
const __m128i MASK = _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x0c0d0e0f08090a0bULL, 0x0405060700010203ULL);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Load initial values */
|
||
|
|
STATE0 = core[0];
|
||
|
|
STATE1 = core[1];
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 0-3 */
|
||
|
|
MSG = _mm_loadu_si128(block);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_shuffle_epi8(MSG, MASK);
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG0, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0xE9B5DBA5B5C0FBCFULL, 0x71374491428A2F98ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 4-7 */
|
||
|
|
MSG1 = _mm_loadu_si128(block + 1);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_shuffle_epi8(MSG1, MASK);
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG1, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0xAB1C5ED5923F82A4ULL, 0x59F111F13956C25BULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 8-11 */
|
||
|
|
MSG2 = _mm_loadu_si128(block + 2);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_shuffle_epi8(MSG2, MASK);
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG2, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x550C7DC3243185BEULL, 0x12835B01D807AA98ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG1, MSG2);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 12-15 */
|
||
|
|
MSG3 = _mm_loadu_si128(block + 3);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_shuffle_epi8(MSG3, MASK);
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG3, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0xC19BF1749BDC06A7ULL, 0x80DEB1FE72BE5D74ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG3, MSG2, 4);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_add_epi32(MSG0, TMP);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 16-19 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG0, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x240CA1CC0FC19DC6ULL, 0xEFBE4786E49B69C1ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG0, MSG3, 4);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_add_epi32(MSG1, TMP);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 20-23 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG1, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x76F988DA5CB0A9DCULL, 0x4A7484AA2DE92C6FULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG1, MSG0, 4);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_add_epi32(MSG2, TMP);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 24-27 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG2, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0xBF597FC7B00327C8ULL, 0xA831C66D983E5152ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG2, MSG1, 4);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_add_epi32(MSG3, TMP);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG1, MSG2);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 28-31 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG3, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x1429296706CA6351ULL, 0xD5A79147C6E00BF3ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG3, MSG2, 4);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_add_epi32(MSG0, TMP);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 32-35 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG0, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x53380D134D2C6DFCULL, 0x2E1B213827B70A85ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG0, MSG3, 4);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_add_epi32(MSG1, TMP);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 36-39 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG1, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x92722C8581C2C92EULL, 0x766A0ABB650A7354ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG1, MSG0, 4);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_add_epi32(MSG2, TMP);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 40-43 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG2, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0xC76C51A3C24B8B70ULL, 0xA81A664BA2BFE8A1ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG2, MSG1, 4);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_add_epi32(MSG3, TMP);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG1, MSG2);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 44-47 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG3, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x106AA070F40E3585ULL, 0xD6990624D192E819ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG3, MSG2, 4);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_add_epi32(MSG0, TMP);
|
||
|
|
MSG0 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 48-51 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG0, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x34B0BCB52748774CULL, 0x1E376C0819A4C116ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG0, MSG3, 4);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_add_epi32(MSG1, TMP);
|
||
|
|
MSG1 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 52-55 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG1, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x682E6FF35B9CCA4FULL, 0x4ED8AA4A391C0CB3ULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG1, MSG0, 4);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_add_epi32(MSG2, TMP);
|
||
|
|
MSG2 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 56-59 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG2, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x8CC7020884C87814ULL, 0x78A5636F748F82EEULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG2, MSG1, 4);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_add_epi32(MSG3, TMP);
|
||
|
|
MSG3 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Rounds 60-63 */
|
||
|
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG3, _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0xC67178F2BEF9A3F7ULL, 0xA4506CEB90BEFFFAULL));
|
||
|
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||
|
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||
|
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Combine state */
|
||
|
|
core[0] = _mm_add_epi32(STATE0, core[0]);
|
||
|
|
core[1] = _mm_add_epi32(STATE1, core[1]);
|
||
|
|
}
|
||
|
|
|
||
|
|
typedef struct sha256_ni {
|
||
|
|
/*
|
||
|
|
* These two vectors store the 8 words of the SHA-256 state, but
|
||
|
|
* not in the same order they appear in the spec: the first word
|
||
|
|
* holds A,B,E,F and the second word C,D,G,H.
|
||
|
|
*/
|
||
|
|
__m128i core[2];
|
||
|
|
sha256_block blk;
|
||
|
|
void *pointer_to_free;
|
||
|
|
BinarySink_IMPLEMENTATION;
|
||
|
|
ssh_hash hash;
|
||
|
|
} sha256_ni;
|
||
|
|
|
||
|
|
static void sha256_ni_write(BinarySink *bs, const void *vp, size_t len);
|
||
|
|
|
||
|
|
static sha256_ni *sha256_ni_alloc(void)
|
||
|
|
{
|
||
|
|
/*
|
||
|
|
* The __m128i variables in the context structure need to be
|
||
|
|
* 16-byte aligned, but not all malloc implementations that this
|
||
|
|
* code has to work with will guarantee to return a 16-byte
|
||
|
|
* aligned pointer. So we over-allocate, manually realign the
|
||
|
|
* pointer ourselves, and store the original one inside the
|
||
|
|
* context so we know how to free it later.
|
||
|
|
*/
|
||
|
|
void *allocation = smalloc(sizeof(sha256_ni) + 15);
|
||
|
|
uintptr_t alloc_address = (uintptr_t)allocation;
|
||
|
|
uintptr_t aligned_address = (alloc_address + 15) & ~15;
|
||
|
|
sha256_ni *s = (sha256_ni *)aligned_address;
|
||
|
|
s->pointer_to_free = allocation;
|
||
|
|
return s;
|
||
|
|
}
|
||
|
|
|
||
|
|
static ssh_hash *sha256_ni_new(const ssh_hashalg *alg)
|
||
|
|
{
|
||
|
|
const struct sha256_extra *extra = (const struct sha256_extra *)alg->extra;
|
||
|
|
if (!check_availability(extra))
|
||
|
|
return NULL;
|
||
|
|
|
||
|
|
sha256_ni *s = sha256_ni_alloc();
|
||
|
|
|
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s->hash.vt = alg;
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BinarySink_INIT(s, sha256_ni_write);
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BinarySink_DELEGATE_INIT(&s->hash, s);
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return &s->hash;
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}
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static void sha256_ni_reset(ssh_hash *hash)
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{
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sha256_ni *s = container_of(hash, sha256_ni, hash);
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/* Initialise the core vectors in their storage order */
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|
s->core[0] = _mm_set_epi64x(
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0x6a09e667bb67ae85ULL, 0x510e527f9b05688cULL);
|
||
|
|
s->core[1] = _mm_set_epi64x(
|
||
|
|
0x3c6ef372a54ff53aULL, 0x1f83d9ab5be0cd19ULL);
|
||
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|
sha256_block_setup(&s->blk);
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||
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|
}
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static void sha256_ni_copyfrom(ssh_hash *hcopy, ssh_hash *horig)
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{
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sha256_ni *copy = container_of(hcopy, sha256_ni, hash);
|
||
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|
sha256_ni *orig = container_of(horig, sha256_ni, hash);
|
||
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|
void *ptf_save = copy->pointer_to_free;
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*copy = *orig; /* structure copy */
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|
copy->pointer_to_free = ptf_save;
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||
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|
BinarySink_COPIED(copy);
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|
BinarySink_DELEGATE_INIT(©->hash, copy);
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|
}
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static void sha256_ni_free(ssh_hash *hash)
|
||
|
|
{
|
||
|
|
sha256_ni *s = container_of(hash, sha256_ni, hash);
|
||
|
|
|
||
|
|
void *ptf = s->pointer_to_free;
|
||
|
|
smemclr(s, sizeof(*s));
|
||
|
|
sfree(ptf);
|
||
|
|
}
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static void sha256_ni_write(BinarySink *bs, const void *vp, size_t len)
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{
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|
sha256_ni *s = BinarySink_DOWNCAST(bs, sha256_ni);
|
||
|
|
|
||
|
|
while (len > 0)
|
||
|
|
if (sha256_block_write(&s->blk, &vp, &len))
|
||
|
|
sha256_ni_block(s->core, s->blk.block);
|
||
|
|
}
|
||
|
|
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||
|
|
static void sha256_ni_digest(ssh_hash *hash, uint8_t *digest)
|
||
|
|
{
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||
|
|
sha256_ni *s = container_of(hash, sha256_ni, hash);
|
||
|
|
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||
|
|
sha256_block_pad(&s->blk, BinarySink_UPCAST(s));
|
||
|
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||
|
|
/* Rearrange the words into the output order */
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||
|
|
__m128i feba = _mm_shuffle_epi32(s->core[0], 0x1B);
|
||
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|
__m128i dchg = _mm_shuffle_epi32(s->core[1], 0xB1);
|
||
|
|
__m128i dcba = _mm_blend_epi16(feba, dchg, 0xF0);
|
||
|
|
__m128i hgfe = _mm_alignr_epi8(dchg, feba, 8);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* Byte-swap them into the output endianness */
|
||
|
|
const __m128i mask = _mm_setr_epi8(3,2,1,0,7,6,5,4,11,10,9,8,15,14,13,12);
|
||
|
|
dcba = _mm_shuffle_epi8(dcba, mask);
|
||
|
|
hgfe = _mm_shuffle_epi8(hgfe, mask);
|
||
|
|
|
||
|
|
/* And store them */
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|
|
__m128i *output = (__m128i *)digest;
|
||
|
|
_mm_storeu_si128(output, dcba);
|
||
|
|
_mm_storeu_si128(output+1, hgfe);
|
||
|
|
}
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||
|
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||
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|
SHA256_VTABLE(ni, "SHA-NI accelerated");
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