SHA-512: Add AVX and AVX2 implementations for x86-64
[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 #if defined(HAVE_ARM_ARCH_V6) && defined(__ARMEL__)
61 # if defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_ARM_PLATFORM_AS) && \
62      defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_NEON)
63 #  define USE_ARM_NEON_ASM 1
64 # endif
65 #endif
66
67
68 /* USE_SSSE3 indicates whether to compile with Intel SSSE3 code. */
69 #undef USE_SSSE3
70 #if defined(__x86_64__) && defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_AMD64_PLATFORM_AS) && \
71     defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_SSSE3) && \
72     defined(HAVE_INTEL_SYNTAX_PLATFORM_AS)
73 # define USE_SSSE3 1
74 #endif
75
76
77 /* USE_AVX indicates whether to compile with Intel AVX code. */
78 #undef USE_AVX
79 #if defined(__x86_64__) && defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_AMD64_PLATFORM_AS) && \
80     defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_AVX) && \
81     defined(HAVE_INTEL_SYNTAX_PLATFORM_AS)
82 # define USE_AVX 1
83 #endif
84
85
86 /* USE_AVX2 indicates whether to compile with Intel AVX2/rorx code. */
87 #undef USE_AVX2
88 #if defined(__x86_64__) && defined(HAVE_COMPATIBLE_GCC_AMD64_PLATFORM_AS) && \
89     defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_AVX2) && defined(HAVE_GCC_INLINE_ASM_BMI2) && \
90     defined(HAVE_INTEL_SYNTAX_PLATFORM_AS)
91 # define USE_AVX2 1
92 #endif
93
94
95 typedef struct
96 {
97   u64 h0, h1, h2, h3, h4, h5, h6, h7;
98 } SHA512_STATE;
99
100 typedef struct
101 {
102   gcry_md_block_ctx_t bctx;
103   SHA512_STATE state;
104 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
105   unsigned int use_neon:1;
106 #endif
107 #ifdef USE_SSSE3
108   unsigned int use_ssse3:1;
109 #endif
110 #ifdef USE_AVX
111   unsigned int use_avx:1;
112 #endif
113 #ifdef USE_AVX2
114   unsigned int use_avx2:1;
115 #endif
116 } SHA512_CONTEXT;
117
118 static unsigned int
119 transform (void *context, const unsigned char *data);
120
121 static void
122 sha512_init (void *context)
123 {
124   SHA512_CONTEXT *ctx = context;
125   SHA512_STATE *hd = &ctx->state;
126   unsigned int features = _gcry_get_hw_features ();
127
128   hd->h0 = U64_C(0x6a09e667f3bcc908);
129   hd->h1 = U64_C(0xbb67ae8584caa73b);
130   hd->h2 = U64_C(0x3c6ef372fe94f82b);
131   hd->h3 = U64_C(0xa54ff53a5f1d36f1);
132   hd->h4 = U64_C(0x510e527fade682d1);
133   hd->h5 = U64_C(0x9b05688c2b3e6c1f);
134   hd->h6 = U64_C(0x1f83d9abfb41bd6b);
135   hd->h7 = U64_C(0x5be0cd19137e2179);
136
137   ctx->bctx.nblocks = 0;
138   ctx->bctx.nblocks_high = 0;
139   ctx->bctx.count = 0;
140   ctx->bctx.blocksize = 128;
141   ctx->bctx.bwrite = transform;
142
143 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
144   ctx->use_neon = (features & HWF_ARM_NEON) != 0;
145 #endif
146 #ifdef USE_SSSE3
147   ctx->use_ssse3 = (features & HWF_INTEL_SSSE3) != 0;
148 #endif
149 #ifdef USE_AVX
150   ctx->use_avx = (features & HWF_INTEL_AVX) && (features & HWF_INTEL_CPU);
151 #endif
152 #ifdef USE_AVX2
153   ctx->use_avx2 = (features & HWF_INTEL_AVX2) && (features & HWF_INTEL_BMI2);
154 #endif
155
156   (void)features;
157 }
158
159 static void
160 sha384_init (void *context)
161 {
162   SHA512_CONTEXT *ctx = context;
163   SHA512_STATE *hd = &ctx->state;
164   unsigned int features = _gcry_get_hw_features ();
165
166   hd->h0 = U64_C(0xcbbb9d5dc1059ed8);
167   hd->h1 = U64_C(0x629a292a367cd507);
168   hd->h2 = U64_C(0x9159015a3070dd17);
169   hd->h3 = U64_C(0x152fecd8f70e5939);
170   hd->h4 = U64_C(0x67332667ffc00b31);
171   hd->h5 = U64_C(0x8eb44a8768581511);
172   hd->h6 = U64_C(0xdb0c2e0d64f98fa7);
173   hd->h7 = U64_C(0x47b5481dbefa4fa4);
174
175   ctx->bctx.nblocks = 0;
176   ctx->bctx.nblocks_high = 0;
177   ctx->bctx.count = 0;
178   ctx->bctx.blocksize = 128;
179   ctx->bctx.bwrite = transform;
180
181 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
182   ctx->use_neon = (features & HWF_ARM_NEON) != 0;
183 #endif
184 #ifdef USE_SSSE3
185   ctx->use_ssse3 = (features & HWF_INTEL_SSSE3) != 0;
186 #endif
187 #ifdef USE_AVX
188   ctx->use_avx = (features & HWF_INTEL_AVX) && (features & HWF_INTEL_CPU);
189 #endif
190 #ifdef USE_AVX2
191   ctx->use_avx2 = (features & HWF_INTEL_AVX2) && (features & HWF_INTEL_BMI2);
192 #endif
193
194   (void)features;
195 }
196
197
198 static inline u64
199 ROTR (u64 x, u64 n)
200 {
201   return ((x >> n) | (x << (64 - n)));
202 }
203
204 static inline u64
205 Ch (u64 x, u64 y, u64 z)
206 {
207   return ((x & y) ^ ( ~x & z));
208 }
209
210 static inline u64
211 Maj (u64 x, u64 y, u64 z)
212 {
213   return ((x & y) ^ (x & z) ^ (y & z));
214 }
215
216 static inline u64
217 Sum0 (u64 x)
218 {
219   return (ROTR (x, 28) ^ ROTR (x, 34) ^ ROTR (x, 39));
220 }
221
222 static inline u64
223 Sum1 (u64 x)
224 {
225   return (ROTR (x, 14) ^ ROTR (x, 18) ^ ROTR (x, 41));
226 }
227
228 static const u64 k[] =
229   {
230     U64_C(0x428a2f98d728ae22), U64_C(0x7137449123ef65cd),
231     U64_C(0xb5c0fbcfec4d3b2f), U64_C(0xe9b5dba58189dbbc),
232     U64_C(0x3956c25bf348b538), U64_C(0x59f111f1b605d019),
233     U64_C(0x923f82a4af194f9b), U64_C(0xab1c5ed5da6d8118),
234     U64_C(0xd807aa98a3030242), U64_C(0x12835b0145706fbe),
235     U64_C(0x243185be4ee4b28c), U64_C(0x550c7dc3d5ffb4e2),
236     U64_C(0x72be5d74f27b896f), U64_C(0x80deb1fe3b1696b1),
237     U64_C(0x9bdc06a725c71235), U64_C(0xc19bf174cf692694),
238     U64_C(0xe49b69c19ef14ad2), U64_C(0xefbe4786384f25e3),
239     U64_C(0x0fc19dc68b8cd5b5), U64_C(0x240ca1cc77ac9c65),
240     U64_C(0x2de92c6f592b0275), U64_C(0x4a7484aa6ea6e483),
241     U64_C(0x5cb0a9dcbd41fbd4), U64_C(0x76f988da831153b5),
242     U64_C(0x983e5152ee66dfab), U64_C(0xa831c66d2db43210),
243     U64_C(0xb00327c898fb213f), U64_C(0xbf597fc7beef0ee4),
244     U64_C(0xc6e00bf33da88fc2), U64_C(0xd5a79147930aa725),
245     U64_C(0x06ca6351e003826f), U64_C(0x142929670a0e6e70),
246     U64_C(0x27b70a8546d22ffc), U64_C(0x2e1b21385c26c926),
247     U64_C(0x4d2c6dfc5ac42aed), U64_C(0x53380d139d95b3df),
248     U64_C(0x650a73548baf63de), U64_C(0x766a0abb3c77b2a8),
249     U64_C(0x81c2c92e47edaee6), U64_C(0x92722c851482353b),
250     U64_C(0xa2bfe8a14cf10364), U64_C(0xa81a664bbc423001),
251     U64_C(0xc24b8b70d0f89791), U64_C(0xc76c51a30654be30),
252     U64_C(0xd192e819d6ef5218), U64_C(0xd69906245565a910),
253     U64_C(0xf40e35855771202a), U64_C(0x106aa07032bbd1b8),
254     U64_C(0x19a4c116b8d2d0c8), U64_C(0x1e376c085141ab53),
255     U64_C(0x2748774cdf8eeb99), U64_C(0x34b0bcb5e19b48a8),
256     U64_C(0x391c0cb3c5c95a63), U64_C(0x4ed8aa4ae3418acb),
257     U64_C(0x5b9cca4f7763e373), U64_C(0x682e6ff3d6b2b8a3),
258     U64_C(0x748f82ee5defb2fc), U64_C(0x78a5636f43172f60),
259     U64_C(0x84c87814a1f0ab72), U64_C(0x8cc702081a6439ec),
260     U64_C(0x90befffa23631e28), U64_C(0xa4506cebde82bde9),
261     U64_C(0xbef9a3f7b2c67915), U64_C(0xc67178f2e372532b),
262     U64_C(0xca273eceea26619c), U64_C(0xd186b8c721c0c207),
263     U64_C(0xeada7dd6cde0eb1e), U64_C(0xf57d4f7fee6ed178),
264     U64_C(0x06f067aa72176fba), U64_C(0x0a637dc5a2c898a6),
265     U64_C(0x113f9804bef90dae), U64_C(0x1b710b35131c471b),
266     U64_C(0x28db77f523047d84), U64_C(0x32caab7b40c72493),
267     U64_C(0x3c9ebe0a15c9bebc), U64_C(0x431d67c49c100d4c),
268     U64_C(0x4cc5d4becb3e42b6), U64_C(0x597f299cfc657e2a),
269     U64_C(0x5fcb6fab3ad6faec), U64_C(0x6c44198c4a475817)
270   };
271
272 /****************
273  * Transform the message W which consists of 16 64-bit-words
274  */
275 static unsigned int
276 __transform (SHA512_STATE *hd, const unsigned char *data)
277 {
278   u64 a, b, c, d, e, f, g, h;
279   u64 w[16];
280   int t;
281
282   /* get values from the chaining vars */
283   a = hd->h0;
284   b = hd->h1;
285   c = hd->h2;
286   d = hd->h3;
287   e = hd->h4;
288   f = hd->h5;
289   g = hd->h6;
290   h = hd->h7;
291
292   for ( t = 0; t < 16; t++ )
293     w[t] = buf_get_be64(data + t * 8);
294
295 #define S0(x) (ROTR((x),1) ^ ROTR((x),8) ^ ((x)>>7))
296 #define S1(x) (ROTR((x),19) ^ ROTR((x),61) ^ ((x)>>6))
297
298
299   for (t = 0; t < 80 - 16; )
300     {
301       u64 t1, t2;
302
303       /* Performance on a AMD Athlon(tm) Dual Core Processor 4050e
304          with gcc 4.3.3 using gcry_md_hash_buffer of each 10000 bytes
305          initialized to 0,1,2,3...255,0,... and 1000 iterations:
306
307          Not unrolled with macros:  440ms
308          Unrolled with macros:      350ms
309          Unrolled with inline:      330ms
310       */
311 #if 0 /* Not unrolled.  */
312       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t] + w[t%16];
313       w[t%16] += S1 (w[(t - 2)%16]) + w[(t - 7)%16] + S0 (w[(t - 15)%16]);
314       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
315       h = g;
316       g = f;
317       f = e;
318       e = d + t1;
319       d = c;
320       c = b;
321       b = a;
322       a = t1 + t2;
323       t++;
324 #else /* Unrolled to interweave the chain variables.  */
325       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t] + w[0];
326       w[0] += S1 (w[14]) + w[9] + S0 (w[1]);
327       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
328       d += t1;
329       h = t1 + t2;
330
331       t1 = g + Sum1 (d) + Ch (d, e, f) + k[t+1] + w[1];
332       w[1] += S1 (w[15]) + w[10] + S0 (w[2]);
333       t2 = Sum0 (h) + Maj (h, a, b);
334       c += t1;
335       g  = t1 + t2;
336
337       t1 = f + Sum1 (c) + Ch (c, d, e) + k[t+2] + w[2];
338       w[2] += S1 (w[0]) + w[11] + S0 (w[3]);
339       t2 = Sum0 (g) + Maj (g, h, a);
340       b += t1;
341       f  = t1 + t2;
342
343       t1 = e + Sum1 (b) + Ch (b, c, d) + k[t+3] + w[3];
344       w[3] += S1 (w[1]) + w[12] + S0 (w[4]);
345       t2 = Sum0 (f) + Maj (f, g, h);
346       a += t1;
347       e  = t1 + t2;
348
349       t1 = d + Sum1 (a) + Ch (a, b, c) + k[t+4] + w[4];
350       w[4] += S1 (w[2]) + w[13] + S0 (w[5]);
351       t2 = Sum0 (e) + Maj (e, f, g);
352       h += t1;
353       d  = t1 + t2;
354
355       t1 = c + Sum1 (h) + Ch (h, a, b) + k[t+5] + w[5];
356       w[5] += S1 (w[3]) + w[14] + S0 (w[6]);
357       t2 = Sum0 (d) + Maj (d, e, f);
358       g += t1;
359       c  = t1 + t2;
360
361       t1 = b + Sum1 (g) + Ch (g, h, a) + k[t+6] + w[6];
362       w[6] += S1 (w[4]) + w[15] + S0 (w[7]);
363       t2 = Sum0 (c) + Maj (c, d, e);
364       f += t1;
365       b  = t1 + t2;
366
367       t1 = a + Sum1 (f) + Ch (f, g, h) + k[t+7] + w[7];
368       w[7] += S1 (w[5]) + w[0] + S0 (w[8]);
369       t2 = Sum0 (b) + Maj (b, c, d);
370       e += t1;
371       a  = t1 + t2;
372
373       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t+8] + w[8];
374       w[8] += S1 (w[6]) + w[1] + S0 (w[9]);
375       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
376       d += t1;
377       h  = t1 + t2;
378
379       t1 = g + Sum1 (d) + Ch (d, e, f) + k[t+9] + w[9];
380       w[9] += S1 (w[7]) + w[2] + S0 (w[10]);
381       t2 = Sum0 (h) + Maj (h, a, b);
382       c += t1;
383       g  = t1 + t2;
384
385       t1 = f + Sum1 (c) + Ch (c, d, e) + k[t+10] + w[10];
386       w[10] += S1 (w[8]) + w[3] + S0 (w[11]);
387       t2 = Sum0 (g) + Maj (g, h, a);
388       b += t1;
389       f  = t1 + t2;
390
391       t1 = e + Sum1 (b) + Ch (b, c, d) + k[t+11] + w[11];
392       w[11] += S1 (w[9]) + w[4] + S0 (w[12]);
393       t2 = Sum0 (f) + Maj (f, g, h);
394       a += t1;
395       e  = t1 + t2;
396
397       t1 = d + Sum1 (a) + Ch (a, b, c) + k[t+12] + w[12];
398       w[12] += S1 (w[10]) + w[5] + S0 (w[13]);
399       t2 = Sum0 (e) + Maj (e, f, g);
400       h += t1;
401       d  = t1 + t2;
402
403       t1 = c + Sum1 (h) + Ch (h, a, b) + k[t+13] + w[13];
404       w[13] += S1 (w[11]) + w[6] + S0 (w[14]);
405       t2 = Sum0 (d) + Maj (d, e, f);
406       g += t1;
407       c  = t1 + t2;
408
409       t1 = b + Sum1 (g) + Ch (g, h, a) + k[t+14] + w[14];
410       w[14] += S1 (w[12]) + w[7] + S0 (w[15]);
411       t2 = Sum0 (c) + Maj (c, d, e);
412       f += t1;
413       b  = t1 + t2;
414
415       t1 = a + Sum1 (f) + Ch (f, g, h) + k[t+15] + w[15];
416       w[15] += S1 (w[13]) + w[8] + S0 (w[0]);
417       t2 = Sum0 (b) + Maj (b, c, d);
418       e += t1;
419       a  = t1 + t2;
420
421       t += 16;
422 #endif
423     }
424
425   for (; t < 80; )
426     {
427       u64 t1, t2;
428
429 #if 0 /* Not unrolled.  */
430       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t] + w[t%16];
431       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
432       h = g;
433       g = f;
434       f = e;
435       e = d + t1;
436       d = c;
437       c = b;
438       b = a;
439       a = t1 + t2;
440       t++;
441 #else /* Unrolled to interweave the chain variables.  */
442       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t] + w[0];
443       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
444       d += t1;
445       h  = t1 + t2;
446
447       t1 = g + Sum1 (d) + Ch (d, e, f) + k[t+1] + w[1];
448       t2 = Sum0 (h) + Maj (h, a, b);
449       c += t1;
450       g  = t1 + t2;
451
452       t1 = f + Sum1 (c) + Ch (c, d, e) + k[t+2] + w[2];
453       t2 = Sum0 (g) + Maj (g, h, a);
454       b += t1;
455       f  = t1 + t2;
456
457       t1 = e + Sum1 (b) + Ch (b, c, d) + k[t+3] + w[3];
458       t2 = Sum0 (f) + Maj (f, g, h);
459       a += t1;
460       e  = t1 + t2;
461
462       t1 = d + Sum1 (a) + Ch (a, b, c) + k[t+4] + w[4];
463       t2 = Sum0 (e) + Maj (e, f, g);
464       h += t1;
465       d  = t1 + t2;
466
467       t1 = c + Sum1 (h) + Ch (h, a, b) + k[t+5] + w[5];
468       t2 = Sum0 (d) + Maj (d, e, f);
469       g += t1;
470       c  = t1 + t2;
471
472       t1 = b + Sum1 (g) + Ch (g, h, a) + k[t+6] + w[6];
473       t2 = Sum0 (c) + Maj (c, d, e);
474       f += t1;
475       b  = t1 + t2;
476
477       t1 = a + Sum1 (f) + Ch (f, g, h) + k[t+7] + w[7];
478       t2 = Sum0 (b) + Maj (b, c, d);
479       e += t1;
480       a  = t1 + t2;
481
482       t1 = h + Sum1 (e) + Ch (e, f, g) + k[t+8] + w[8];
483       t2 = Sum0 (a) + Maj (a, b, c);
484       d += t1;
485       h  = t1 + t2;
486
487       t1 = g + Sum1 (d) + Ch (d, e, f) + k[t+9] + w[9];
488       t2 = Sum0 (h) + Maj (h, a, b);
489       c += t1;
490       g  = t1 + t2;
491
492       t1 = f + Sum1 (c) + Ch (c, d, e) + k[t+10] + w[10];
493       t2 = Sum0 (g) + Maj (g, h, a);
494       b += t1;
495       f  = t1 + t2;
496
497       t1 = e + Sum1 (b) + Ch (b, c, d) + k[t+11] + w[11];
498       t2 = Sum0 (f) + Maj (f, g, h);
499       a += t1;
500       e  = t1 + t2;
501
502       t1 = d + Sum1 (a) + Ch (a, b, c) + k[t+12] + w[12];
503       t2 = Sum0 (e) + Maj (e, f, g);
504       h += t1;
505       d  = t1 + t2;
506
507       t1 = c + Sum1 (h) + Ch (h, a, b) + k[t+13] + w[13];
508       t2 = Sum0 (d) + Maj (d, e, f);
509       g += t1;
510       c  = t1 + t2;
511
512       t1 = b + Sum1 (g) + Ch (g, h, a) + k[t+14] + w[14];
513       t2 = Sum0 (c) + Maj (c, d, e);
514       f += t1;
515       b  = t1 + t2;
516
517       t1 = a + Sum1 (f) + Ch (f, g, h) + k[t+15] + w[15];
518       t2 = Sum0 (b) + Maj (b, c, d);
519       e += t1;
520       a  = t1 + t2;
521
522       t += 16;
523 #endif
524     }
525
526   /* Update chaining vars.  */
527   hd->h0 += a;
528   hd->h1 += b;
529   hd->h2 += c;
530   hd->h3 += d;
531   hd->h4 += e;
532   hd->h5 += f;
533   hd->h6 += g;
534   hd->h7 += h;
535
536   return /* burn_stack */ (8 + 16) * sizeof(u64) + sizeof(u32) +
537                           3 * sizeof(void*);
538 }
539
540
541 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
542 void _gcry_sha512_transform_armv7_neon (SHA512_STATE *hd,
543                                         const unsigned char *data,
544                                         const u64 k[]);
545 #endif
546
547 #ifdef USE_SSSE3
548 unsigned int _gcry_sha512_transform_amd64_ssse3(const void *input_data,
549                                                 void *state, size_t num_blks);
550 #endif
551
552 #ifdef USE_AVX
553 unsigned int _gcry_sha512_transform_amd64_avx(const void *input_data,
554                                               void *state, size_t num_blks);
555 #endif
556
557 #ifdef USE_AVX2
558 unsigned int _gcry_sha512_transform_amd64_avx2(const void *input_data,
559                                                void *state, size_t num_blks);
560 #endif
561
562
563 static unsigned int
564 transform (void *context, const unsigned char *data)
565 {
566   SHA512_CONTEXT *ctx = context;
567
568 #ifdef USE_AVX2
569   if (ctx->use_avx2)
570     return _gcry_sha512_transform_amd64_avx2 (data, &ctx->state, 1)
571            + 4 * sizeof(void*);
572 #endif
573
574 #ifdef USE_AVX
575   if (ctx->use_avx)
576     return _gcry_sha512_transform_amd64_avx (data, &ctx->state, 1)
577            + 4 * sizeof(void*);
578 #endif
579
580 #ifdef USE_SSSE3
581   if (ctx->use_ssse3)
582     return _gcry_sha512_transform_amd64_ssse3 (data, &ctx->state, 1)
583            + 4 * sizeof(void*);
584 #endif
585
586 #ifdef USE_ARM_NEON_ASM
587   if (ctx->use_neon)
588     {
589       _gcry_sha512_transform_armv7_neon (&ctx->state, data, k);
590
591       /* _gcry_sha512_transform_armv7_neon does not store sensitive data
592        * to stack.  */
593       return /* no burn_stack */ 0;
594     }
595 #endif
596
597   return __transform (&ctx->state, data) + 3 * sizeof(void*);
598 }
599
600
601 /* The routine final terminates the computation and
602  * returns the digest.
603  * The handle is prepared for a new cycle, but adding bytes to the
604  * handle will the destroy the returned buffer.
605  * Returns: 64 bytes representing the digest.  When used for sha384,
606  * we take the leftmost 48 of those bytes.
607  */
608
609 static void
610 sha512_final (void *context)
611 {
612   SHA512_CONTEXT *hd = context;
613   unsigned int stack_burn_depth;
614   u64 t, th, msb, lsb;
615   byte *p;
616
617   _gcry_md_block_write (context, NULL, 0); /* flush */ ;
618
619   t = hd->bctx.nblocks;
620   /* if (sizeof t == sizeof hd->bctx.nblocks) */
621   th = hd->bctx.nblocks_high;
622   /* else */
623   /*   th = hd->bctx.nblocks >> 64; In case we ever use u128  */
624
625   /* multiply by 128 to make a byte count */
626   lsb = t << 7;
627   msb = (th << 7) | (t >> 57);
628   /* add the count */
629   t = lsb;
630   if ((lsb += hd->bctx.count) < t)
631     msb++;
632   /* multiply by 8 to make a bit count */
633   t = lsb;
634   lsb <<= 3;
635   msb <<= 3;
636   msb |= t >> 61;
637
638   if (hd->bctx.count < 112)
639     {                           /* enough room */
640       hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0x80;    /* pad */
641       while (hd->bctx.count < 112)
642         hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0;     /* pad */
643     }
644   else
645     {                           /* need one extra block */
646       hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0x80;    /* pad character */
647       while (hd->bctx.count < 128)
648         hd->bctx.buf[hd->bctx.count++] = 0;
649       _gcry_md_block_write (context, NULL, 0); /* flush */ ;
650       memset (hd->bctx.buf, 0, 112);    /* fill next block with zeroes */
651     }
652   /* append the 128 bit count */
653   buf_put_be64(hd->bctx.buf + 112, msb);
654   buf_put_be64(hd->bctx.buf + 120, lsb);
655   stack_burn_depth = transform (hd, hd->bctx.buf);
656   _gcry_burn_stack (stack_burn_depth);
657
658   p = hd->bctx.buf;
659 #define X(a) do { *(u64*)p = be_bswap64(hd->state.h##a) ; p += 8; } while (0)
660   X (0);
661   X (1);
662   X (2);
663   X (3);
664   X (4);
665   X (5);
666   /* Note that these last two chunks are included even for SHA384.
667      We just ignore them. */
668   X (6);
669   X (7);
670 #undef X
671 }
672
673 static byte *
674 sha512_read (void *context)
675 {
676   SHA512_CONTEXT *hd = (SHA512_CONTEXT *) context;
677   return hd->bctx.buf;
678 }
679
680
681 \f
682 /*
683      Self-test section.
684  */
685
686
687 static gpg_err_code_t
688 selftests_sha384 (int extended, selftest_report_func_t report)
689 {
690   const char *what;
691   const char *errtxt;
692
693   what = "short string";
694   errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
695     (GCRY_MD_SHA384, 0,
696      "abc", 3,
697      "\xcb\x00\x75\x3f\x45\xa3\x5e\x8b\xb5\xa0\x3d\x69\x9a\xc6\x50\x07"
698      "\x27\x2c\x32\xab\x0e\xde\xd1\x63\x1a\x8b\x60\x5a\x43\xff\x5b\xed"
699      "\x80\x86\x07\x2b\xa1\xe7\xcc\x23\x58\xba\xec\xa1\x34\xc8\x25\xa7", 48);
700   if (errtxt)
701     goto failed;
702
703   if (extended)
704     {
705       what = "long string";
706       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
707         (GCRY_MD_SHA384, 0,
708          "abcdefghbcdefghicdefghijdefghijkefghijklfghijklmghijklmn"
709          "hijklmnoijklmnopjklmnopqklmnopqrlmnopqrsmnopqrstnopqrstu", 112,
710          "\x09\x33\x0C\x33\xF7\x11\x47\xE8\x3D\x19\x2F\xC7\x82\xCD\x1B\x47"
711          "\x53\x11\x1B\x17\x3B\x3B\x05\xD2\x2F\xA0\x80\x86\xE3\xB0\xF7\x12"
712          "\xFC\xC7\xC7\x1A\x55\x7E\x2D\xB9\x66\xC3\xE9\xFA\x91\x74\x60\x39",
713          48);
714       if (errtxt)
715         goto failed;
716
717       what = "one million \"a\"";
718       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
719         (GCRY_MD_SHA384, 1,
720          NULL, 0,
721          "\x9D\x0E\x18\x09\x71\x64\x74\xCB\x08\x6E\x83\x4E\x31\x0A\x4A\x1C"
722          "\xED\x14\x9E\x9C\x00\xF2\x48\x52\x79\x72\xCE\xC5\x70\x4C\x2A\x5B"
723          "\x07\xB8\xB3\xDC\x38\xEC\xC4\xEB\xAE\x97\xDD\xD8\x7F\x3D\x89\x85",
724          48);
725       if (errtxt)
726         goto failed;
727     }
728
729   return 0; /* Succeeded. */
730
731  failed:
732   if (report)
733     report ("digest", GCRY_MD_SHA384, what, errtxt);
734   return GPG_ERR_SELFTEST_FAILED;
735 }
736
737 static gpg_err_code_t
738 selftests_sha512 (int extended, selftest_report_func_t report)
739 {
740   const char *what;
741   const char *errtxt;
742
743   what = "short string";
744   errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
745     (GCRY_MD_SHA512, 0,
746      "abc", 3,
747      "\xDD\xAF\x35\xA1\x93\x61\x7A\xBA\xCC\x41\x73\x49\xAE\x20\x41\x31"
748      "\x12\xE6\xFA\x4E\x89\xA9\x7E\xA2\x0A\x9E\xEE\xE6\x4B\x55\xD3\x9A"
749      "\x21\x92\x99\x2A\x27\x4F\xC1\xA8\x36\xBA\x3C\x23\xA3\xFE\xEB\xBD"
750      "\x45\x4D\x44\x23\x64\x3C\xE8\x0E\x2A\x9A\xC9\x4F\xA5\x4C\xA4\x9F", 64);
751   if (errtxt)
752     goto failed;
753
754   if (extended)
755     {
756       what = "long string";
757       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
758         (GCRY_MD_SHA512, 0,
759          "abcdefghbcdefghicdefghijdefghijkefghijklfghijklmghijklmn"
760          "hijklmnoijklmnopjklmnopqklmnopqrlmnopqrsmnopqrstnopqrstu", 112,
761          "\x8E\x95\x9B\x75\xDA\xE3\x13\xDA\x8C\xF4\xF7\x28\x14\xFC\x14\x3F"
762          "\x8F\x77\x79\xC6\xEB\x9F\x7F\xA1\x72\x99\xAE\xAD\xB6\x88\x90\x18"
763          "\x50\x1D\x28\x9E\x49\x00\xF7\xE4\x33\x1B\x99\xDE\xC4\xB5\x43\x3A"
764          "\xC7\xD3\x29\xEE\xB6\xDD\x26\x54\x5E\x96\xE5\x5B\x87\x4B\xE9\x09",
765          64);
766       if (errtxt)
767         goto failed;
768
769       what = "one million \"a\"";
770       errtxt = _gcry_hash_selftest_check_one
771         (GCRY_MD_SHA512, 1,
772          NULL, 0,
773          "\xE7\x18\x48\x3D\x0C\xE7\x69\x64\x4E\x2E\x42\xC7\xBC\x15\xB4\x63"
774          "\x8E\x1F\x98\xB1\x3B\x20\x44\x28\x56\x32\xA8\x03\xAF\xA9\x73\xEB"
775          "\xDE\x0F\xF2\x44\x87\x7E\xA6\x0A\x4C\xB0\x43\x2C\xE5\x77\xC3\x1B"
776          "\xEB\x00\x9C\x5C\x2C\x49\xAA\x2E\x4E\xAD\xB2\x17\xAD\x8C\xC0\x9B",
777          64);
778       if (errtxt)
779         goto failed;
780     }
781
782   return 0; /* Succeeded. */
783
784  failed:
785   if (report)
786     report ("digest", GCRY_MD_SHA512, what, errtxt);
787   return GPG_ERR_SELFTEST_FAILED;
788 }
789
790
791 /* Run a full self-test for ALGO and return 0 on success.  */
792 static gpg_err_code_t
793 run_selftests (int algo, int extended, selftest_report_func_t report)
794 {
795   gpg_err_code_t ec;
796
797   switch (algo)
798     {
799     case GCRY_MD_SHA384:
800       ec = selftests_sha384 (extended, report);
801       break;
802     case GCRY_MD_SHA512:
803       ec = selftests_sha512 (extended, report);
804       break;
805     default:
806       ec = GPG_ERR_DIGEST_ALGO;
807       break;
808
809     }
810   return ec;
811 }
812
813
814
815 \f
816 static byte sha512_asn[] =      /* Object ID is 2.16.840.1.101.3.4.2.3 */
817   {
818     0x30, 0x51, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09, 0x60, 0x86,
819     0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x03, 0x05,
820     0x00, 0x04, 0x40
821   };
822
823 static gcry_md_oid_spec_t oid_spec_sha512[] =
824   {
825     { "2.16.840.1.101.3.4.2.3" },
826
827     /* PKCS#1 sha512WithRSAEncryption */
828     { "1.2.840.113549.1.1.13" },
829
830     { NULL }
831   };
832
833 gcry_md_spec_t _gcry_digest_spec_sha512 =
834   {
835     GCRY_MD_SHA512, {0, 1},
836     "SHA512", sha512_asn, DIM (sha512_asn), oid_spec_sha512, 64,
837     sha512_init, _gcry_md_block_write, sha512_final, sha512_read,
838     sizeof (SHA512_CONTEXT),
839     run_selftests
840   };
841
842 static byte sha384_asn[] =      /* Object ID is 2.16.840.1.101.3.4.2.2 */
843   {
844     0x30, 0x41, 0x30, 0x0d, 0x06, 0x09, 0x60, 0x86,
845     0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x02, 0x05,
846     0x00, 0x04, 0x30
847   };
848
849 static gcry_md_oid_spec_t oid_spec_sha384[] =
850   {
851     { "2.16.840.1.101.3.4.2.2" },
852
853     /* PKCS#1 sha384WithRSAEncryption */
854     { "1.2.840.113549.1.1.12" },
855
856     { NULL },
857   };
858
859 gcry_md_spec_t _gcry_digest_spec_sha384 =
860   {
861     GCRY_MD_SHA384, {0, 1},
862     "SHA384", sha384_asn, DIM (sha384_asn), oid_spec_sha384, 48,
863     sha384_init, _gcry_md_block_write, sha512_final, sha512_read,
864     sizeof (SHA512_CONTEXT),
865     run_selftests
866   };