hwf-x86: add detection for Intel CPUs with fast SHLD instruction
[libgcrypt.git] / cipher / sha512.c
1 /* sha512.c - SHA384 and SHA512 hash functions
2  * Copyright (C) 2003, 2008, 2009 Free Software Foundation, Inc.
3  *
4  * This file is part of Libgcrypt.
5  *
6  * Libgcrypt is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU Lesser general Public License as
8  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
9  * the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * Libgcrypt is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18  */
19
20
21 /*  Test vectors from FIPS-180-2:
22  *
23  *  "abc"
24  * 384:
25  *  CB00753F 45A35E8B B5A03D69 9AC65007 272C32AB 0EDED163
26  *  1A8B605A 43FF5BED 8086072B A1E7CC23 58BAECA1 34C825A7
27  * 512:
28  *  DDAF35A1 93617ABA CC417349 AE204131 12E6FA4E 89A97EA2 0A9EEEE6 4B55D39A
29  *  2192992A 274FC1A8 36BA3C23 A3FEEBBD 454D4423 643CE80E 2A9AC94F A54CA49F
30  *
31  *  "abcdefghbcdefghicdefghijdefghijkefghijklfghijklmghijklmnhijklmnoijklmnopjklmnopqklmnopqrlmnopqrsmnopqrstnopqrstu"
32  * 384:
33  *  09330C33 F71147E8 3D192FC7 82CD1B47 53111B17 3B3B05D2
34  *  2FA08086 E3B0F712 FCC7C71A 557E2DB9 66C3E9FA 91746039
35  * 512:
36  *  8E959B75 DAE313DA 8CF4F728 14FC143F 8F7779C6 EB9F7FA1 7299AEAD B6889018
37  *  501D289E 4900F7E4 331B99DE C4B5433A C7D329EE B6DD2654 5E96E55B 874BE909
38  *
39  *  "a" x 1000000
40  * 384:
41  *  9D0E1809 716474CB 086E834E 310A4A1C ED149E9C 00F24852
42  *  7972CEC5 704C2A5B 07B8B3DC 38ECC4EB AE97DDD8 7F3D8985
43  * 512:
44  *  E718483D 0CE76964 4E2E42C7 BC15B463 8E1F98B1 3B204428 5632A803 AFA973EB
45  *  DE0FF244 877EA60A 4CB0432C E577C31B EB009C5C 2C49AA2E 4EADB217 AD8CC09B
46  */
47
48
49 #include <config.h>
50 #include <string.h>
51 #include "g10lib.h"
52 #include "bithelp.h"
53 #include "bufhelp.h"
54 #include "cipher.h"
55 #include "hash-common.h"
56
57
58 /* USE_ARM_NEON_ASM indicates whether to enable ARM NEON assembly code. */
59 #undef USE_ARM_NEON_ASM
60 #ifdef ENABLE_NEON_SUPPORT
61 # if defined(HAVE_ARM_ARCH_V6) && defined(__ARMEL__) \
62      && defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_ARM_PLATFORM_AS) \
63      && defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_NEON)
64 #  define USE_ARM_NEON_ASM 1
65 # endif
66 #endif /*ENABLE_NEON_SUPPORT*/
67
68
69 /* USE_SSSE3 indicates whether to compile with Intel SSSE3 code. */
70 #undef USE_SSSE3
71 #if defined(__x86_64__) && defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_SSSE3) && \
72     defined(HAVE_INTEL_SYNTAX_PLATFORM_AS) && \
73     (defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_AMD64_PLATFORM_AS) || \
74      defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_WIN64_PLATFORM_AS))
75 # define USE_SSSE3 1
76 #endif
77
78
79 /* USE_AVX indicates whether to compile with Intel AVX code. */
80 #undef USE_AVX
81 #if defined(__x86_64__) && defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_AVX) && \
82     defined(HAVE_INTEL_SYNTAX_PLATFORM_AS) && \
83     (defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_AMD64_PLATFORM_AS) || \
84      defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_WIN64_PLATFORM_AS))
85 # define USE_AVX 1
86 #endif
87
88
89 /* USE_AVX2 indicates whether to compile with Intel AVX2/rorx code. */
90 #undef USE_AVX2
91 #if defined(__x86_64__) && defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_AVX2) && \
92     defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_BMI2) && \
93     defined(HAVE_INTEL_SYNTAX_PLATFORM_AS) && \
94     (defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_AMD64_PLATFORM_AS) || \
95      defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_WIN64_PLATFORM_AS))
96 # define USE_AVX2 1
97 #endif
98
99
100 typedef struct
101 {
102   u64 h0, h1, h2, h3, h4, h5, h6, h7;
103 } SHA512_STATE;
104
105 typedef struct
106 {
107   gcry_md_block_ctx_t bctx;
108   SHA512_STATE state;
109 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
110   unsigned int use_neon:1;
111 #endif
112 #ifdef USE_SSSE3
113   unsigned int use_ssse3:1;
114 #endif
115 #ifdef USE_AVX
116   unsigned int use_avx:1;
117 #endif
118 #ifdef USE_AVX2
119   unsigned int use_avx2:1;
120 #endif
121 } SHA512_CONTEXT;
122
123 static unsigned int
124 transform (void *context, const unsigned char *data, size_t nblks);
125
126 static void
127 sha512_init (void *context, unsigned int flags)
128 {
129   SHA512_CONTEXT *ctx = context;
130   SHA512_STATE *hd = &ctx->state;
131   unsigned int features = _gcry_get_hw_features ();
132
133   (void)flags;
134
135   hd->h0 = U64_C(0x6a09e667f3bcc908);
136   hd->h1 = U64_C(0xbb67ae8584caa73b);
137   hd->h2 = U64_C(0x3c6ef372fe94f82b);
138   hd->h3 = U64_C(0xa54ff53a5f1d36f1);
139   hd->h4 = U64_C(0x510e527fade682d1);
140   hd->h5 = U64_C(0x9b05688c2b3e6c1f);
141   hd->h6 = U64_C(0x1f83d9abfb41bd6b);
142   hd->h7 = U64_C(0x5be0cd19137e2179);
143
144   ctx->bctx.nblocks = 0;
145   ctx->bctx.nblocks_high = 0;
146   ctx->bctx.count = 0;
147   ctx->bctx.blocksize = 128;
148   ctx->bctx.bwrite = transform;
149
150 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
151   ctx->use_neon = (features & HWF_ARM_NEON) != 0;
152 #endif
153 #ifdef USE_SSSE3
154   ctx->use_ssse3 = (features & HWF_INTEL_SSSE3) != 0;
155 #endif
156 #ifdef USE_AVX
157   ctx->use_avx = (features & HWF_INTEL_AVX) && (features & HWF_INTEL_FAST_SHLD);
158 #endif
159 #ifdef USE_AVX2
160   ctx->use_avx2 = (features & HWF_INTEL_AVX2) && (features & HWF_INTEL_BMI2);
161 #endif
162
163   (void)features;
164 }
165
166 static void
167 sha384_init (void *context, unsigned int flags)
168 {
169   SHA512_CONTEXT *ctx = context;
170   SHA512_STATE *hd = &ctx->state;
171   unsigned int features = _gcry_get_hw_features ();
172
173   (void)flags;
174
175   hd->h0 = U64_C(0xcbbb9d5dc1059ed8);
176   hd->h1 = U64_C(0x629a292a367cd507);
177   hd->h2 = U64_C(0x9159015a3070dd17);
178   hd->h3 = U64_C(0x152fecd8f70e5939);
179   hd->h4 = U64_C(0x67332667ffc00b31);
180   hd->h5 = U64_C(0x8eb44a8768581511);
181   hd->h6 = U64_C(0xdb0c2e0d64f98fa7);
182   hd->h7 = U64_C(0x47b5481dbefa4fa4);
183
184   ctx->bctx.nblocks = 0;
185   ctx->bctx.nblocks_high = 0;
186   ctx->bctx.count = 0;
187   ctx->bctx.blocksize = 128;
188   ctx->bctx.bwrite = transform;
189
190 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
191   ctx->use_neon = (features & HWF_ARM_NEON) != 0;
192 #endif
193 #ifdef USE_SSSE3
194   ctx->use_ssse3 = (features & HWF_INTEL_SSSE3) != 0;
195 #endif
196 #ifdef USE_AVX
197   ctx->use_avx = (features & HWF_INTEL_AVX) && (features & HWF_INTEL_FAST_SHLD);
198 #endif
199 #ifdef USE_AVX2
200   ctx->use_avx2 = (features & HWF_INTEL_AVX2) && (features & HWF_INTEL_BMI2);
201 #endif
202
203   (void)features;
204 }
205
206
207 static inline u64
208 ROTR (u64 x, u64 n)
209 {
210   return ((x >> n) | (x << (64 - n)));
211 }
212
213 static inline u64
214 Ch (u64 x, u64 y, u64 z)
215 {
216   return ((x & y) ^ ( ~x & z));
217 }
218
219 static inline u64
220 Maj (u64 x, u64 y, u64 z)
221 {
222   return ((x & y) ^ (x & z) ^ (y & z));
223 }
224
225 static inline u64
226 Sum0 (u64 x)
227 {
228   return (ROTR (x, 28) ^ ROTR (x, 34) ^ ROTR (x, 39));
229 }
230
231 static inline u64
232 Sum1 (u64 x)
233 {
234   return (ROTR (x, 14) ^ ROTR (x, 18) ^ ROTR (x, 41));
235 }
236
237 static const u64 k[] =
238   {
239     U64_C(0x428a2f98d728ae22), U64_C(0x7137449123ef65cd),
240     U64_C(0xb5c0fbcfec4d3b2f), U64_C(0xe9b5dba58189dbbc),
241     U64_C(0x3956c25bf348b538), U64_C(0x59f111f1b605d019),
242     U64_C(0x923f82a4af194f9b), U64_C(0xab1c5ed5da6d8118),
243     U64_C(0xd807aa98a3030242), U64_C(0x12835b0145706fbe),
244     U64_C(0x243185be4ee4b28c), U64_C(0x550c7dc3d5ffb4e2),
245     U64_C(0x72be5d74f27b896f), U64_C(0x80deb1fe3b1696b1),
246     U64_C(0x9bdc06a725c71235), U64_C(0xc19bf174cf692694),
247     U64_C(0xe49b69c19ef14ad2), U64_C(0xefbe4786384f25e3),
248     U64_C(0x0fc19dc68b8cd5b5), U64_C(0x240ca1cc77ac9c65),
249     U64_C(0x2de92c6f592b0275), U64_C(0x4a7484aa6ea6e483),
250     U64_C(0x5cb0a9dcbd41fbd4), U64_C(0x76f988da831153b5),
251     U64_C(0x983e5152ee66dfab), U64_C(0xa831c66d2db43210),
252     U64_C(0xb00327c898fb213f), U64_C(0xbf597fc7beef0ee4),
253     U64_C(0xc6e00bf33da88fc2), U64_C(0xd5a79147930aa725),
254     U64_C(0x06ca6351e003826f), U64_C(0x142929670a0e6e70),
255     U64_C(0x27b70a8546d22ffc), U64_C(0x2e1b21385c26c926),
256     U64_C(0x4d2c6dfc5ac42aed), U64_C(0x53380d139d95b3df),
257     U64_C(0x650a73548baf63de), U64_C(0x766a0abb3c77b2a8),
258     U64_C(0x81c2c92e47edaee6), U64_C(0x92722c851482353b),
259     U64_C(0xa2bfe8a14cf10364), U64_C(0xa81a664bbc423001),
260     U64_C(0xc24b8b70d0f89791), U64_C(0xc76c51a30654be30),
261     U64_C(0xd192e819d6ef5218), U64_C(0xd69906245565a910),
262     U64_C(0xf40e35855771202a), U64_C(0x106aa07032bbd1b8),
263     U64_C(0x19a4c116b8d2d0c8), U64_C(0x1e376c085141ab53),
264     U64_C(0x2748774cdf8eeb99), U64_C(0x34b0bcb5e19b48a8),
265     U64_C(0x391c0cb3c5c95a63), U64_C(0x4ed8aa4ae3418acb),
266     U64_C(0x5b9cca4f7763e373), U64_C(0x682e6ff3d6b2b8a3),
267     U64_C(0x748f82ee5defb2fc), U64_C(0x78a5636f43172f60),
268     U64_C(0x84c87814a1f0ab72), U64_C(0x8cc702081a6439ec),
269     U64_C(0x90befffa23631e28), U64_C(0xa4506cebde82bde9),
270     U64_C(0xbef9a3f7b2c67915), U64_C(0xc67178f2e372532b),
271     U64_C(0xca273eceea26619c), U64_C(0xd186b8c721c0c207),
272     U64_C(0xeada7dd6cde0eb1e), U64_C(0xf57d4f7fee6ed178),
273     U64_C(0x06f067aa72176fba), U64_C(0x0a637dc5a2c898a6),
274     U64_C(0x113f9804bef90dae), U64_C(0x1b710b35131c471b),
275     U64_C(0x28db77f523047d84), U64_C(0x32caab7b40c72493),
276     U64_C(0x3c9ebe0a15c9bebc), U64_C(0x431d67c49c100d4c),
277     U64_C(0x4cc5d4becb3e42b6), U64_C(0x597f299cfc657e2a),
278     U64_C(0x5fcb6fab3ad6faec), U64_C(0x6c44198c4a475817)
279   };
280
281 /****************
282  * Transform the message W which consists of 16 64-bit-words
283  */
284 static unsigned int
285 transform_blk (SHA512_STATE *hd, const unsigned char *data)
286 {
287   u64 a, b, c, d, e, f, g, h;
288   u64 w[16];
289   int t;
290
291   /* get values from the chaining vars */
292   a = hd->h0;
293   b = hd->h1;
294   c = hd->h2;
295   d = hd->h3;
296   e = hd->h4;
297   f = hd->h5;
298   g = hd->h6;
299   h = hd->h7;
300
301   for ( t = 0; t < 16; t++ )
302     w[t] = buf_get_be64(data + t * 8);
303
304 #define S0(x) (ROTR((x),1) ^ ROTR((x),8) ^ ((x)>>7))
305 #define S1(x) (ROTR((x),19) ^ ROTR((x),61) ^ ((x)>>6))
306
307
308   for (t = 0; t < 80 - 16; )
309     {
310       u64 t1, t2;
311
312       /* Performance on a AMD Athlon(tm) Dual Core Processor 4050e
313          with gcc 4.3.3 using gcry_md_hash_buffer of each 10000 bytes
314          initialized to 0,1,2,3...255,0,... and 1000 iterations:
315
316          Not unrolled with macros:  440ms
317          Unrolled with macros:      350ms
318          Unrolled with inline:      330ms
319       */
320 #if 0 /* Not unrolled.  */
321       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t] + w[t%16];
322       w[t%16] += S1 (w[(t - 2)%16]) + w[(t - 7)%16] + S0 (w[(t - 15)%16]);
323       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
324       h = g;
325       g = f;
326       f = e;
327       e = d + t1;
328       d = c;
329       c = b;
330       b = a;
331       a = t1 + t2;
332       t++;
333 #else /* Unrolled to interweave the chain variables.  */
334       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t] + w[0];
335       w[0] += S1 (w[14]) + w[9] + S0 (w[1]);
336       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
337       d += t1;
338       h = t1 + t2;
339
340       t1 = g + Sum1 (d) + Ch (d, e, f) + k[t+1] + w[1];
341       w[1] += S1 (w[15]) + w[10] + S0 (w[2]);
342       t2 = Sum0 (h) + Maj (h, a, b);
343       c += t1;
344       g  = t1 + t2;
345
346       t1 = f + Sum1 (c) + Ch (c, d, e) + k[t+2] + w[2];
347       w[2] += S1 (w[0]) + w[11] + S0 (w[3]);
348       t2 = Sum0 (g) + Maj (g, h, a);
349       b += t1;
350       f  = t1 + t2;
351
352       t1 = e + Sum1 (b) + Ch (b, c, d) + k[t+3] + w[3];
353       w[3] += S1 (w[1]) + w[12] + S0 (w[4]);
354       t2 = Sum0 (f) + Maj (f, g, h);
355       a += t1;
356       e  = t1 + t2;
357
358       t1 = d + Sum1 (a) + Ch (a, b, c) + k[t+4] + w[4];
359       w[4] += S1 (w[2]) + w[13] + S0 (w[5]);
360       t2 = Sum0 (e) + Maj (e, f, g);
361       h += t1;
362       d  = t1 + t2;
363
364       t1 = c + Sum1 (h) + Ch (h, a, b) + k[t+5] + w[5];
365       w[5] += S1 (w[3]) + w[14] + S0 (w[6]);
366       t2 = Sum0 (d) + Maj (d, e, f);
367       g += t1;
368       c  = t1 + t2;
369
370       t1 = b + Sum1 (g) + Ch (g, h, a) + k[t+6] + w[6];
371       w[6] += S1 (w[4]) + w[15] + S0 (w[7]);
372       t2 = Sum0 (c) + Maj (c, d, e);
373       f += t1;
374       b  = t1 + t2;
375
376       t1 = a + Sum1 (f) + Ch (f, g, h) + k[t+7] + w[7];
377       w[7] += S1 (w[5]) + w[0] + S0 (w[8]);
378       t2 = Sum0 (b) + Maj (b, c, d);
379       e += t1;
380       a  = t1 + t2;
381
382       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t+8] + w[8];
383       w[8] += S1 (w[6]) + w[1] + S0 (w[9]);
384       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
385       d += t1;
386       h  = t1 + t2;
387
388       t1 = g + Sum1 (d) + Ch (d, e, f) + k[t+9] + w[9];
389       w[9] += S1 (w[7]) + w[2] + S0 (w[10]);
390       t2 = Sum0 (h) + Maj (h, a, b);
391       c += t1;
392       g  = t1 + t2;
393
394       t1 = f + Sum1 (c) + Ch (c, d, e) + k[t+10] + w[10];
395       w[10] += S1 (w[8]) + w[3] + S0 (w[11]);
396       t2 = Sum0 (g) + Maj (g, h, a);
397       b += t1;
398       f  = t1 + t2;
399
400       t1 = e + Sum1 (b) + Ch (b, c, d) + k[t+11] + w[11];
401       w[11] += S1 (w[9]) + w[4] + S0 (w[12]);
402       t2 = Sum0 (f) + Maj (f, g, h);
403       a += t1;
404       e  = t1 + t2;
405
406       t1 = d + Sum1 (a) + Ch (a, b, c) + k[t+12] + w[12];
407       w[12] += S1 (w[10]) + w[5] + S0 (w[13]);
408       t2 = Sum0 (e) + Maj (e, f, g);
409       h += t1;
410       d  = t1 + t2;
411
412       t1 = c + Sum1 (h) + Ch (h, a, b) + k[t+13] + w[13];
413       w[13] += S1 (w[11]) + w[6] + S0 (w[14]);
414       t2 = Sum0 (d) + Maj (d, e, f);
415       g += t1;
416       c  = t1 + t2;
417
418       t1 = b + Sum1 (g) + Ch (g, h, a) + k[t+14] + w[14];
419       w[14] += S1 (w[12]) + w[7] + S0 (w[15]);
420       t2 = Sum0 (c) + Maj (c, d, e);
421       f += t1;
422       b  = t1 + t2;
423
424       t1 = a + Sum1 (f) + Ch (f, g, h) + k[t+15] + w[15];
425       w[15] += S1 (w[13]) + w[8] + S0 (w[0]);
426       t2 = Sum0 (b) + Maj (b, c, d);
427       e += t1;
428       a  = t1 + t2;
429
430       t += 16;
431 #endif
432     }
433
434   for (; t < 80; )
435     {
436       u64 t1, t2;
437
438 #if 0 /* Not unrolled.  */
439       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t] + w[t%16];
440       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
441       h = g;
442       g = f;
443       f = e;
444       e = d + t1;
445       d = c;
446       c = b;
447       b = a;
448       a = t1 + t2;
449       t++;
450 #else /* Unrolled to interweave the chain variables.  */
451       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t] + w[0];
452       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
453       d += t1;
454       h  = t1 + t2;
455
456       t1 = g + Sum1 (d) + Ch (d, e, f) + k[t+1] + w[1];
457       t2 = Sum0 (h) + Maj (h, a, b);
458       c += t1;
459       g  = t1 + t2;
460
461       t1 = f + Sum1 (c) + Ch (c, d, e) + k[t+2] + w[2];
462       t2 = Sum0 (g) + Maj (g, h, a);
463       b += t1;
464       f  = t1 + t2;
465
466       t1 = e + Sum1 (b) + Ch (b, c, d) + k[t+3] + w[3];
467       t2 = Sum0 (f) + Maj (f, g, h);
468       a += t1;
469       e  = t1 + t2;
470
471       t1 = d + Sum1 (a) + Ch (a, b, c) + k[t+4] + w[4];
472       t2 = Sum0 (e) + Maj (e, f, g);
473       h += t1;
474       d  = t1 + t2;
475
476       t1 = c + Sum1 (h) + Ch (h, a, b) + k[t+5] + w[5];
477       t2 = Sum0 (d) + Maj (d, e, f);
478       g += t1;
479       c  = t1 + t2;
480
481       t1 = b + Sum1 (g) + Ch (g, h, a) + k[t+6] + w[6];
482       t2 = Sum0 (c) + Maj (c, d, e);
483       f += t1;
484       b  = t1 + t2;
485
486       t1 = a + Sum1 (f) + Ch (f, g, h) + k[t+7] + w[7];
487       t2 = Sum0 (b) + Maj (b, c, d);
488       e += t1;
489       a  = t1 + t2;
490
491       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t+8] + w[8];
492       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
493       d += t1;
494       h  = t1 + t2;
495
496       t1 = g + Sum1 (d) + Ch (d, e, f) + k[t+9] + w[9];
497       t2 = Sum0 (h) + Maj (h, a, b);
498       c += t1;
499       g  = t1 + t2;
500
501       t1 = f + Sum1 (c) + Ch (c, d, e) + k[t+10] + w[10];
502       t2 = Sum0 (g) + Maj (g, h, a);
503       b += t1;
504       f  = t1 + t2;
505
506       t1 = e + Sum1 (b) + Ch (b, c, d) + k[t+11] + w[11];
507       t2 = Sum0 (f) + Maj (f, g, h);
508       a += t1;
509       e  = t1 + t2;
510
511       t1 = d + Sum1 (a) + Ch (a, b, c) + k[t+12] + w[12];
512       t2 = Sum0 (e) + Maj (e, f, g);
513       h += t1;
514       d  = t1 + t2;
515
516       t1 = c + Sum1 (h) + Ch (h, a, b) + k[t+13] + w[13];
517       t2 = Sum0 (d) + Maj (d, e, f);
518       g += t1;
519       c  = t1 + t2;
520
521       t1 = b + Sum1 (g) + Ch (g, h, a) + k[t+14] + w[14];
522       t2 = Sum0 (c) + Maj (c, d, e);
523       f += t1;
524       b  = t1 + t2;
525
526       t1 = a + Sum1 (f) + Ch (f, g, h) + k[t+15] + w[15];
527       t2 = Sum0 (b) + Maj (b, c, d);
528       e += t1;
529       a  = t1 + t2;
530
531       t += 16;
532 #endif
533     }
534
535   /* Update chaining vars.  */
536   hd->h0 += a;
537   hd->h1 += b;
538   hd->h2 += c;
539   hd->h3 += d;
540   hd->h4 += e;
541   hd->h5 += f;
542   hd->h6 += g;
543   hd->h7 += h;
544
545   return /* burn_stack */ (8 + 16) * sizeof(u64) + sizeof(u32) +
546                           3 * sizeof(void*);
547 }
548
549
550 /* AMD64 assembly implementations use SystemV ABI, ABI conversion and additional
551  * stack to store XMM6-XMM15 needed on Win64. */
552 #undef ASM_FUNC_ABI
553 #undef ASM_EXTRA_STACK
554 #if defined(USE_SSSE3) || defined(USE_AVX) || defined(USE_AVX2)
555 # ifdef HAVE_COMPATIBLE_GCC_WIN64_PLATFORM_AS
556 #  define ASM_FUNC_ABI __attribute__((sysv_abi))
557 #  define ASM_EXTRA_STACK (10 * 16)
558 # else
559 #  define ASM_FUNC_ABI
560 #  define ASM_EXTRA_STACK 0
561 # endif
562 #endif
563
564
565 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
566 void _gcry_sha512_transform_armv7_neon (SHA512_STATE *hd,
567                                         const unsigned char *data,
568                                         const u64 k[], size_t num_blks);
569 #endif
570
571 #ifdef USE_SSSE3
572 unsigned int _gcry_sha512_transform_amd64_ssse3(const void *input_data,
573                                                 void *state,
574                                                 size_t num_blks) ASM_FUNC_ABI;
575 #endif
576
577 #ifdef USE_AVX
578 unsigned int _gcry_sha512_transform_amd64_avx(const void *input_data,
579                                               void *state,
580                                               size_t num_blks) ASM_FUNC_ABI;
581 #endif
582
583 #ifdef USE_AVX2
584 unsigned int _gcry_sha512_transform_amd64_avx2(const void *input_data,
585                                                void *state,
586                                                size_t num_blks) ASM_FUNC_ABI;
587 #endif
588
589
590 static unsigned int
591 transform (void *context, const unsigned char *data, size_t nblks)
592 {
593   SHA512_CONTEXT *ctx = context;
594   unsigned int burn;
595
596 #ifdef USE_AVX2
597   if (ctx->use_avx2)
598     return _gcry_sha512_transform_amd64_avx2 (data, &ctx->state, nblks)
599            + 4 * sizeof(void*) + ASM_EXTRA_STACK;
600 #endif
601
602 #ifdef USE_AVX
603   if (ctx->use_avx)
604     return _gcry_sha512_transform_amd64_avx (data, &ctx->state, nblks)
605            + 4 * sizeof(void*) + ASM_EXTRA_STACK;
606 #endif
607
608 #ifdef USE_SSSE3
609   if (ctx->use_ssse3)
610     return _gcry_sha512_transform_amd64_ssse3 (data, &ctx->state, nblks)
611            + 4 * sizeof(void*) + ASM_EXTRA_STACK;
612 #endif
613
614 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
615   if (ctx->use_neon)
616     {
617       _gcry_sha512_transform_armv7_neon (&ctx->state, data, k, nblks);
618
619       /* _gcry_sha512_transform_armv7_neon does not store sensitive data
620        * to stack.  */
621       return /* no burn_stack */ 0;
622     }
623 #endif
624
625   do
626     {
627       burn = transform_blk (&ctx->state, data) + 3 * sizeof(void*);
628       data += 128;
629     }
630   while (--nblks);
631
632 #ifdef ASM_EXTRA_STACK
633   /* 'transform_blk' is typically inlined and XMM6-XMM15 are stored at
634    *  the prologue of this function. Therefore need to add ASM_EXTRA_STACK to
635    *  here too.
636    */
637   burn += ASM_EXTRA_STACK;
638 #endif
639
640   return burn;
641 }
642
643
644 /* The routine final terminates the computation and
645  * returns the digest.
646  * The handle is prepared for a new cycle, but adding bytes to the
647  * handle will the destroy the returned buffer.
648  * Returns: 64 bytes representing the digest.  When used for sha384,
649  * we take the leftmost 48 of those bytes.
650  */
651
652 static void
653 sha512_final (void *context)
654 {
655   SHA512_CONTEXT *hd = context;
656   unsigned int stack_burn_depth;
657   u64 t, th, msb, lsb;
658   byte *p;
659
660   _gcry_md_block_write (context, NULL, 0); /* flush */ ;
661
662   t = hd->bctx.nblocks;
663   /* if (sizeof t == sizeof hd->bctx.nblocks) */
664   th = hd->bctx.nblocks_high;
665   /* else */
666   /*   th = hd->bctx.nblocks >> 64; In case we ever use u128  */
667
668   /* multiply by 128 to make a byte count */
669   lsb = t << 7;
670   msb = (th << 7) | (t >> 57);
671   /* add the count */
672   t = lsb;
673   if ((lsb += hd->bctx.count) < t)
674     msb++;
675   /* multiply by 8 to make a bit count */
676   t = lsb;
677   lsb <<= 3;
678   msb <<= 3;
679   msb |= t >> 61;
680
681   if (hd->bctx.count < 112)
682     {                           /* enough room */
683       hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0x80;    /* pad */
684       while (hd->bctx.count < 112)
685         hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0;     /* pad */
686     }
687   else
688     {                           /* need one extra block */
689       hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0x80;    /* pad character */
690       while (hd->bctx.count < 128)
691         hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0;
692       _gcry_md_block_write (context, NULL, 0); /* flush */ ;
693       memset (hd->bctx.buf, 0, 112);    /* fill next block with zeroes */
694     }
695   /* append the 128 bit count */
696   buf_put_be64(hd->bctx.buf + 112, msb);
697   buf_put_be64(hd->bctx.buf + 120, lsb);
698   stack_burn_depth = transform (hd, hd->bctx.buf, 1);
699   _gcry_burn_stack (stack_burn_depth);
700
701   p = hd->bctx.buf;
702 #define X(a) do { buf_put_be64(p, hd->state.h##a); p += 8; } while (0)
703   X (0);
704   X (1);
705   X (2);
706   X (3);
707   X (4);
708   X (5);
709   /* Note that these last two chunks are included even for SHA384.
710      We just ignore them. */
711   X (6);
712   X (7);
713 #undef X
714 }
715
716 static byte *
717 sha512_read (void *context)
718 {
719   SHA512_CONTEXT *hd = (SHA512_CONTEXT *) context;
720   return hd->bctx.buf;
721 }
722
723
724 \f
725 /*
726      Self-test section.
727  */
728
729
730 static gpg_err_code_t
731 selftests_sha384 (int extended, selftest_report_func_t report)
732 {
733   const char *what;
734   const char *errtxt;
735
736   what = "short string";
737   errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
738     (GCRY_MD_SHA384, 0,
739      "abc", 3,
740      "\xcb\x00\x75\x3f\x45\xa3\x5e\x8b\xb5\xa0\x3d\x69\x9a\xc6\x50\x07"
741      "\x27\x2c\x32\xab\x0e\xde\xd1\x63\x1a\x8b\x60\x5a\x43\xff\x5b\xed"
742      "\x80\x86\x07\x2b\xa1\xe7\xcc\x23\x58\xba\xec\xa1\x34\xc8\x25\xa7", 48);
743   if (errtxt)
744     goto failed;
745
746   if (extended)
747     {
748       what = "long string";
749       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
750         (GCRY_MD_SHA384, 0,
751          "abcdefghbcdefghicdefghijdefghijkefghijklfghijklmghijklmn"
752          "hijklmnoijklmnopjklmnopqklmnopqrlmnopqrsmnopqrstnopqrstu", 112,
753          "\x09\x33\x0C\x33\xF7\x11\x47\xE8\x3D\x19\x2F\xC7\x82\xCD\x1B\x47"
754          "\x53\x11\x1B\x17\x3B\x3B\x05\xD2\x2F\xA0\x80\x86\xE3\xB0\xF7\x12"
755          "\xFC\xC7\xC7\x1A\x55\x7E\x2D\xB9\x66\xC3\xE9\xFA\x91\x74\x60\x39",
756          48);
757       if (errtxt)
758         goto failed;
759
760       what = "one million \"a\"";
761       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
762         (GCRY_MD_SHA384, 1,
763          NULL, 0,
764          "\x9D\x0E\x18\x09\x71\x64\x74\xCB\x08\x6E\x83\x4E\x31\x0A\x4A\x1C"
765          "\xED\x14\x9E\x9C\x00\xF2\x48\x52\x79\x72\xCE\xC5\x70\x4C\x2A\x5B"
766          "\x07\xB8\xB3\xDC\x38\xEC\xC4\xEB\xAE\x97\xDD\xD8\x7F\x3D\x89\x85",
767          48);
768       if (errtxt)
769         goto failed;
770     }
771
772   return 0; /* Succeeded. */
773
774  failed:
775   if (report)
776     report ("digest", GCRY_MD_SHA384, what, errtxt);
777   return GPG_ERR_SELFTEST_FAILED;
778 }
779
780 static gpg_err_code_t
781 selftests_sha512 (int extended, selftest_report_func_t report)
782 {
783   const char *what;
784   const char *errtxt;
785
786   what = "short string";
787   errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
788     (GCRY_MD_SHA512, 0,
789      "abc", 3,
790      "\xDD\xAF\x35\xA1\x93\x61\x7A\xBA\xCC\x41\x73\x49\xAE\x20\x41\x31"
791      "\x12\xE6\xFA\x4E\x89\xA9\x7E\xA2\x0A\x9E\xEE\xE6\x4B\x55\xD3\x9A"
792      "\x21\x92\x99\x2A\x27\x4F\xC1\xA8\x36\xBA\x3C\x23\xA3\xFE\xEB\xBD"
793      "\x45\x4D\x44\x23\x64\x3C\xE8\x0E\x2A\x9A\xC9\x4F\xA5\x4C\xA4\x9F", 64);
794   if (errtxt)
795     goto failed;
796
797   if (extended)
798     {
799       what = "long string";
800       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
801         (GCRY_MD_SHA512, 0,
802          "abcdefghbcdefghicdefghijdefghijkefghijklfghijklmghijklmn"
803          "hijklmnoijklmnopjklmnopqklmnopqrlmnopqrsmnopqrstnopqrstu", 112,
804          "\x8E\x95\x9B\x75\xDA\xE3\x13\xDA\x8C\xF4\xF7\x28\x14\xFC\x14\x3F"
805          "\x8F\x77\x79\xC6\xEB\x9F\x7F\xA1\x72\x99\xAE\xAD\xB6\x88\x90\x18"
806          "\x50\x1D\x28\x9E\x49\x00\xF7\xE4\x33\x1B\x99\xDE\xC4\xB5\x43\x3A"
807          "\xC7\xD3\x29\xEE\xB6\xDD\x26\x54\x5E\x96\xE5\x5B\x87\x4B\xE9\x09",
808          64);
809       if (errtxt)
810         goto failed;
811
812       what = "one million \"a\"";
813       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
814         (GCRY_MD_SHA512, 1,
815          NULL, 0,
816          "\xE7\x18\x48\x3D\x0C\xE7\x69\x64\x4E\x2E\x42\xC7\xBC\x15\xB4\x63"
817          "\x8E\x1F\x98\xB1\x3B\x20\x44\x28\x56\x32\xA8\x03\xAF\xA9\x73\xEB"
818          "\xDE\x0F\xF2\x44\x87\x7E\xA6\x0A\x4C\xB0\x43\x2C\xE5\x77\xC3\x1B"
819          "\xEB\x00\x9C\x5C\x2C\x49\xAA\x2E\x4E\xAD\xB2\x17\xAD\x8C\xC0\x9B",
820          64);
821       if (errtxt)
822         goto failed;
823     }
824
825   return 0; /* Succeeded. */
826
827  failed:
828   if (report)
829     report ("digest", GCRY_MD_SHA512, what, errtxt);
830   return GPG_ERR_SELFTEST_FAILED;
831 }
832
833
834 /* Run a full self-test for ALGO and return 0 on success.  */
835 static gpg_err_code_t
836 run_selftests (int algo, int extended, selftest_report_func_t report)
837 {
838   gpg_err_code_t ec;
839
840   switch (algo)
841     {
842     case GCRY_MD_SHA384:
843       ec = selftests_sha384 (extended, report);
844       break;
845     case GCRY_MD_SHA512:
846       ec = selftests_sha512 (extended, report);
847       break;
848     default:
849       ec = GPG_ERR_DIGEST_ALGO;
850       break;
851
852     }
853   return ec;
854 }
855
856
857
858 \f
859 static byte sha512_asn[] =      /* Object ID is 2.16.840.1.101.3.4.2.3 */
860   {
861     0x30, 0x51, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09, 0x60, 0x86,
862     0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x03, 0x05,
863     0x00, 0x04, 0x40
864   };
865
866 static gcry_md_oid_spec_t oid_spec_sha512[] =
867   {
868     { "2.16.840.1.101.3.4.2.3" },
869
870     /* PKCS#1 sha512WithRSAEncryption */
871     { "1.2.840.113549.1.1.13" },
872
873     { NULL }
874   };
875
876 gcry_md_spec_t _gcry_digest_spec_sha512 =
877   {
878     GCRY_MD_SHA512, {0, 1},
879     "SHA512", sha512_asn, DIM (sha512_asn), oid_spec_sha512, 64,
880     sha512_init, _gcry_md_block_write, sha512_final, sha512_read,
881     sizeof (SHA512_CONTEXT),
882     run_selftests
883   };
884
885 static byte sha384_asn[] =      /* Object ID is 2.16.840.1.101.3.4.2.2 */
886   {
887     0x30, 0x41, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09, 0x60, 0x86,
888     0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x02, 0x05,
889     0x00, 0x04, 0x30
890   };
891
892 static gcry_md_oid_spec_t oid_spec_sha384[] =
893   {
894     { "2.16.840.1.101.3.4.2.2" },
895
896     /* PKCS#1 sha384WithRSAEncryption */
897     { "1.2.840.113549.1.1.12" },
898
899     { NULL },
900   };
901
902 gcry_md_spec_t _gcry_digest_spec_sha384 =
903   {
904     GCRY_MD_SHA384, {0, 1},
905     "SHA384", sha384_asn, DIM (sha384_asn), oid_spec_sha384, 48,
906     sha384_init, _gcry_md_block_write, sha512_final, sha512_read,
907     sizeof (SHA512_CONTEXT),
908     run_selftests
909   };