mirror of
https://git.tartarus.org/simon/putty.git
synced 2025-01-09 17:38:00 +00:00
326 lines
9.3 KiB
C
326 lines
9.3 KiB
C
|
/*
|
||
|
* Hardware-accelerated implementation of SHA-1 using x86 SHA-NI.
|
||
|
*/
|
||
|
|
||
|
#include "ssh.h"
|
||
|
#include "sha1.h"
|
||
|
|
||
|
#include <wmmintrin.h>
|
||
|
#include <smmintrin.h>
|
||
|
#include <immintrin.h>
|
||
|
#if HAVE_SHAINTRIN_H
|
||
|
#include <shaintrin.h>
|
||
|
#endif
|
||
|
|
||
|
#if defined(__clang__) || defined(__GNUC__)
|
||
|
#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 sha1_ni_available(void)
|
||
|
{
|
||
|
unsigned int CPUInfo[4];
|
||
|
GET_CPU_ID_0(CPUInfo);
|
||
|
if (CPUInfo[0] < 7)
|
||
|
return false;
|
||
|
|
||
|
GET_CPU_ID_7(CPUInfo);
|
||
|
return CPUInfo[1] & (1 << 29); /* Check SHA */
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
/* SHA1 implementation using new instructions
|
||
|
The code is based on Jeffrey Walton's SHA1 implementation:
|
||
|
https://github.com/noloader/SHA-Intrinsics
|
||
|
*/
|
||
|
static inline void sha1_ni_block(__m128i *core, const uint8_t *p)
|
||
|
{
|
||
|
__m128i ABCD, E0, E1, MSG0, MSG1, MSG2, MSG3;
|
||
|
const __m128i MASK = _mm_set_epi64x(
|
||
|
0x0001020304050607ULL, 0x08090a0b0c0d0e0fULL);
|
||
|
|
||
|
const __m128i *block = (const __m128i *)p;
|
||
|
|
||
|
/* Load initial values */
|
||
|
ABCD = core[0];
|
||
|
E0 = core[1];
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 0-3 */
|
||
|
MSG0 = _mm_loadu_si128(block);
|
||
|
MSG0 = _mm_shuffle_epi8(MSG0, MASK);
|
||
|
E0 = _mm_add_epi32(E0, MSG0);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 0);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 4-7 */
|
||
|
MSG1 = _mm_loadu_si128(block + 1);
|
||
|
MSG1 = _mm_shuffle_epi8(MSG1, MASK);
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 0);
|
||
|
MSG0 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 8-11 */
|
||
|
MSG2 = _mm_loadu_si128(block + 2);
|
||
|
MSG2 = _mm_shuffle_epi8(MSG2, MASK);
|
||
|
E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 0);
|
||
|
MSG1 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG1, MSG2);
|
||
|
MSG0 = _mm_xor_si128(MSG0, MSG2);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 12-15 */
|
||
|
MSG3 = _mm_loadu_si128(block + 3);
|
||
|
MSG3 = _mm_shuffle_epi8(MSG3, MASK);
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
MSG0 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 0);
|
||
|
MSG2 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||
|
MSG1 = _mm_xor_si128(MSG1, MSG3);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 16-19 */
|
||
|
E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG0);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
MSG1 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 0);
|
||
|
MSG3 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||
|
MSG2 = _mm_xor_si128(MSG2, MSG0);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 20-23 */
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
MSG2 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 1);
|
||
|
MSG0 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||
|
MSG3 = _mm_xor_si128(MSG3, MSG1);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 24-27 */
|
||
|
E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
MSG3 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 1);
|
||
|
MSG1 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG1, MSG2);
|
||
|
MSG0 = _mm_xor_si128(MSG0, MSG2);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 28-31 */
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
MSG0 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 1);
|
||
|
MSG2 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||
|
MSG1 = _mm_xor_si128(MSG1, MSG3);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 32-35 */
|
||
|
E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG0);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
MSG1 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 1);
|
||
|
MSG3 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||
|
MSG2 = _mm_xor_si128(MSG2, MSG0);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 36-39 */
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
MSG2 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 1);
|
||
|
MSG0 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||
|
MSG3 = _mm_xor_si128(MSG3, MSG1);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 40-43 */
|
||
|
E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
MSG3 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 2);
|
||
|
MSG1 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG1, MSG2);
|
||
|
MSG0 = _mm_xor_si128(MSG0, MSG2);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 44-47 */
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
MSG0 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 2);
|
||
|
MSG2 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||
|
MSG1 = _mm_xor_si128(MSG1, MSG3);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 48-51 */
|
||
|
E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG0);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
MSG1 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 2);
|
||
|
MSG3 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||
|
MSG2 = _mm_xor_si128(MSG2, MSG0);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 52-55 */
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
MSG2 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 2);
|
||
|
MSG0 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||
|
MSG3 = _mm_xor_si128(MSG3, MSG1);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 56-59 */
|
||
|
E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
MSG3 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 2);
|
||
|
MSG1 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG1, MSG2);
|
||
|
MSG0 = _mm_xor_si128(MSG0, MSG2);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 60-63 */
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
MSG0 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 3);
|
||
|
MSG2 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||
|
MSG1 = _mm_xor_si128(MSG1, MSG3);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 64-67 */
|
||
|
E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG0);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
MSG1 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 3);
|
||
|
MSG3 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||
|
MSG2 = _mm_xor_si128(MSG2, MSG0);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 68-71 */
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
MSG2 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 3);
|
||
|
MSG3 = _mm_xor_si128(MSG3, MSG1);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 72-75 */
|
||
|
E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);
|
||
|
E1 = ABCD;
|
||
|
MSG3 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 3);
|
||
|
|
||
|
/* Rounds 76-79 */
|
||
|
E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);
|
||
|
E0 = ABCD;
|
||
|
ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 3);
|
||
|
|
||
|
/* Combine state */
|
||
|
core[0] = _mm_add_epi32(ABCD, core[0]);
|
||
|
core[1] = _mm_sha1nexte_epu32(E0, core[1]);
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
typedef struct sha1_ni {
|
||
|
/*
|
||
|
* core[0] stores the first four words of the SHA-1 state. core[1]
|
||
|
* stores just the fifth word, in the vector lane at the highest
|
||
|
* address.
|
||
|
*/
|
||
|
__m128i core[2];
|
||
|
sha1_block blk;
|
||
|
void *pointer_to_free;
|
||
|
BinarySink_IMPLEMENTATION;
|
||
|
ssh_hash hash;
|
||
|
} sha1_ni;
|
||
|
|
||
|
static void sha1_ni_write(BinarySink *bs, const void *vp, size_t len);
|
||
|
|
||
|
static sha1_ni *sha1_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(sha1_ni) + 15);
|
||
|
uintptr_t alloc_address = (uintptr_t)allocation;
|
||
|
uintptr_t aligned_address = (alloc_address + 15) & ~15;
|
||
|
sha1_ni *s = (sha1_ni *)aligned_address;
|
||
|
s->pointer_to_free = allocation;
|
||
|
return s;
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
static ssh_hash *sha1_ni_new(const ssh_hashalg *alg)
|
||
|
{
|
||
|
const struct sha1_extra *extra = (const struct sha1_extra *)alg->extra;
|
||
|
if (!check_availability(extra))
|
||
|
return NULL;
|
||
|
|
||
|
sha1_ni *s = sha1_ni_alloc();
|
||
|
|
||
|
s->hash.vt = alg;
|
||
|
BinarySink_INIT(s, sha1_ni_write);
|
||
|
BinarySink_DELEGATE_INIT(&s->hash, s);
|
||
|
return &s->hash;
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
static void sha1_ni_reset(ssh_hash *hash)
|
||
|
{
|
||
|
sha1_ni *s = container_of(hash, sha1_ni, hash);
|
||
|
|
||
|
/* Initialise the core vectors in their storage order */
|
||
|
s->core[0] = _mm_set_epi64x(
|
||
|
0x67452301efcdab89ULL, 0x98badcfe10325476ULL);
|
||
|
s->core[1] = _mm_set_epi32(0xc3d2e1f0, 0, 0, 0);
|
||
|
|
||
|
sha1_block_setup(&s->blk);
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
static void sha1_ni_copyfrom(ssh_hash *hcopy, ssh_hash *horig)
|
||
|
{
|
||
|
sha1_ni *copy = container_of(hcopy, sha1_ni, hash);
|
||
|
sha1_ni *orig = container_of(horig, sha1_ni, hash);
|
||
|
|
||
|
void *ptf_save = copy->pointer_to_free;
|
||
|
*copy = *orig; /* structure copy */
|
||
|
copy->pointer_to_free = ptf_save;
|
||
|
|
||
|
BinarySink_COPIED(copy);
|
||
|
BinarySink_DELEGATE_INIT(©->hash, copy);
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
static void sha1_ni_free(ssh_hash *hash)
|
||
|
{
|
||
|
sha1_ni *s = container_of(hash, sha1_ni, hash);
|
||
|
|
||
|
void *ptf = s->pointer_to_free;
|
||
|
smemclr(s, sizeof(*s));
|
||
|
sfree(ptf);
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
static void sha1_ni_write(BinarySink *bs, const void *vp, size_t len)
|
||
|
{
|
||
|
sha1_ni *s = BinarySink_DOWNCAST(bs, sha1_ni);
|
||
|
|
||
|
while (len > 0)
|
||
|
if (sha1_block_write(&s->blk, &vp, &len))
|
||
|
sha1_ni_block(s->core, s->blk.block);
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
static void sha1_ni_digest(ssh_hash *hash, uint8_t *digest)
|
||
|
{
|
||
|
sha1_ni *s = container_of(hash, sha1_ni, hash);
|
||
|
|
||
|
sha1_block_pad(&s->blk, BinarySink_UPCAST(s));
|
||
|
|
||
|
/* Rearrange the first vector into its output order */
|
||
|
__m128i abcd = _mm_shuffle_epi32(s->core[0], 0x1B);
|
||
|
|
||
|
/* Byte-swap it 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);
|
||
|
abcd = _mm_shuffle_epi8(abcd, mask);
|
||
|
|
||
|
/* And store it */
|
||
|
_mm_storeu_si128((__m128i *)digest, abcd);
|
||
|
|
||
|
/* Finally, store the leftover word */
|
||
|
uint32_t e = _mm_extract_epi32(s->core[1], 3);
|
||
|
PUT_32BIT_MSB_FIRST(digest + 16, e);
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
SHA1_VTABLE(ni, "SHA-NI accelerated");
|