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sys/crypto/aesni/intel_sha256.c
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/******************************************************************************* | |||||
* Copyright (c) 2013, Intel Corporation | |||||
* | |||||
* All rights reserved. | |||||
* | |||||
* Redistribution and use in source and binary forms, with or without | |||||
* modification, are permitted provided that the following conditions are | |||||
* met: | |||||
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* this software without specific prior written permission. | |||||
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* THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY INTEL CORPORATION ""AS IS"" AND ANY | |||||
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* NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS | |||||
* SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE. | |||||
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* | |||||
* Intel SHA Extensions optimized implementation of a SHA-256 update function | |||||
* | |||||
* The function takes a pointer to the current hash values, a pointer to the | |||||
* input data, and a number of 64 byte blocks to process. Once all blocks have | |||||
* been processed, the digest pointer is updated with the resulting hash value. | |||||
* The function only processes complete blocks, there is no functionality to | |||||
* store partial blocks. All message padding and hash value initialization must | |||||
* be done outside the update function. | |||||
* | |||||
* The indented lines in the loop are instructions related to rounds processing. | |||||
* The non-indented lines are instructions related to the message schedule. | |||||
* | |||||
* Author: Sean Gulley <sean.m.gulley@intel.com> | |||||
* Date: July 2013 | |||||
* | |||||
******************************************************************************** | |||||
* | |||||
* Example complier command line: | |||||
* icc intel_sha_extensions_sha256_intrinsic.c | |||||
* gcc -msha -msse4 intel_sha_extensions_sha256_intrinsic.c | |||||
* | |||||
*******************************************************************************/ | |||||
#include <stdint.h> | |||||
#include <immintrin.h> | |||||
#include <crypto/aesni/sha_sse.h> | |||||
void intel_sha256_step(uint32_t *digest, const char *data, uint32_t num_blks) { | |||||
__m128i state0, state1; | |||||
__m128i msg; | |||||
__m128i msgtmp0, msgtmp1, msgtmp2, msgtmp3; | |||||
__m128i tmp; | |||||
__m128i shuf_mask; | |||||
__m128i abef_save, cdgh_save; | |||||
// Load initial hash values | |||||
// Need to reorder these appropriately | |||||
// DCBA, HGFE -> ABEF, CDGH | |||||
tmp = _mm_loadu_si128((__m128i*) digest); | |||||
state1 = _mm_loadu_si128((__m128i*) (digest+4)); | |||||
tmp = _mm_shuffle_epi32(tmp, 0xB1); // CDAB | |||||
state1 = _mm_shuffle_epi32(state1, 0x1B); // EFGH | |||||
state0 = _mm_alignr_epi8(tmp, state1, 8); // ABEF | |||||
state1 = _mm_blend_epi16(state1, tmp, 0xF0); // CDGH | |||||
shuf_mask = _mm_set_epi64x(0x0c0d0e0f08090a0bull, 0x0405060700010203ull); | |||||
while (num_blks > 0) { | |||||
// Save hash values for addition after rounds | |||||
abef_save = state0; | |||||
cdgh_save = state1; | |||||
// Rounds 0-3 | |||||
msg = _mm_loadu_si128((const __m128i*) data); | |||||
msgtmp0 = _mm_shuffle_epi8(msg, shuf_mask); | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp0, | |||||
_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 | |||||
msgtmp1 = _mm_loadu_si128((const __m128i*) (data+16)); | |||||
msgtmp1 = _mm_shuffle_epi8(msgtmp1, shuf_mask); | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp1, | |||||
_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); | |||||
msgtmp0 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp0, msgtmp1); | |||||
// Rounds 8-11 | |||||
msgtmp2 = _mm_loadu_si128((const __m128i*) (data+32)); | |||||
msgtmp2 = _mm_shuffle_epi8(msgtmp2, shuf_mask); | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp2, | |||||
_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); | |||||
msgtmp1 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp1, msgtmp2); | |||||
// Rounds 12-15 | |||||
msgtmp3 = _mm_loadu_si128((const __m128i*) (data+48)); | |||||
msgtmp3 = _mm_shuffle_epi8(msgtmp3, shuf_mask); | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp3, | |||||
_mm_set_epi64x(0xC19BF1749BDC06A7ull, 0x80DEB1FE72BE5D74ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp3, msgtmp2, 4); | |||||
msgtmp0 = _mm_add_epi32(msgtmp0, tmp); | |||||
msgtmp0 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp0, msgtmp3); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp2 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp2, msgtmp3); | |||||
// Rounds 16-19 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp0, | |||||
_mm_set_epi64x(0x240CA1CC0FC19DC6ull, 0xEFBE4786E49B69C1ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp0, msgtmp3, 4); | |||||
msgtmp1 = _mm_add_epi32(msgtmp1, tmp); | |||||
msgtmp1 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp1, msgtmp0); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp3 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp3, msgtmp0); | |||||
// Rounds 20-23 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp1, | |||||
_mm_set_epi64x(0x76F988DA5CB0A9DCull, 0x4A7484AA2DE92C6Full)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp1, msgtmp0, 4); | |||||
msgtmp2 = _mm_add_epi32(msgtmp2, tmp); | |||||
msgtmp2 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp2, msgtmp1); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp0 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp0, msgtmp1); | |||||
// Rounds 24-27 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp2, | |||||
_mm_set_epi64x(0xBF597FC7B00327C8ull, 0xA831C66D983E5152ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp2, msgtmp1, 4); | |||||
msgtmp3 = _mm_add_epi32(msgtmp3, tmp); | |||||
msgtmp3 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp3, msgtmp2); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp1 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp1, msgtmp2); | |||||
// Rounds 28-31 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp3, | |||||
_mm_set_epi64x(0x1429296706CA6351ull, 0xD5A79147C6E00BF3ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp3, msgtmp2, 4); | |||||
msgtmp0 = _mm_add_epi32(msgtmp0, tmp); | |||||
msgtmp0 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp0, msgtmp3); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp2 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp2, msgtmp3); | |||||
// Rounds 32-35 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp0, | |||||
_mm_set_epi64x(0x53380D134D2C6DFCull, 0x2E1B213827B70A85ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp0, msgtmp3, 4); | |||||
msgtmp1 = _mm_add_epi32(msgtmp1, tmp); | |||||
msgtmp1 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp1, msgtmp0); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp3 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp3, msgtmp0); | |||||
// Rounds 36-39 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp1, | |||||
_mm_set_epi64x(0x92722C8581C2C92Eull, 0x766A0ABB650A7354ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp1, msgtmp0, 4); | |||||
msgtmp2 = _mm_add_epi32(msgtmp2, tmp); | |||||
msgtmp2 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp2, msgtmp1); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp0 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp0, msgtmp1); | |||||
// Rounds 40-43 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp2, | |||||
_mm_set_epi64x(0xC76C51A3C24B8B70ull, 0xA81A664BA2BFE8A1ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp2, msgtmp1, 4); | |||||
msgtmp3 = _mm_add_epi32(msgtmp3, tmp); | |||||
msgtmp3 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp3, msgtmp2); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp1 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp1, msgtmp2); | |||||
// Rounds 44-47 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp3, | |||||
_mm_set_epi64x(0x106AA070F40E3585ull, 0xD6990624D192E819ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp3, msgtmp2, 4); | |||||
msgtmp0 = _mm_add_epi32(msgtmp0, tmp); | |||||
msgtmp0 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp0, msgtmp3); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp2 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp2, msgtmp3); | |||||
// Rounds 48-51 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp0, | |||||
_mm_set_epi64x(0x34B0BCB52748774Cull, 0x1E376C0819A4C116ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp0, msgtmp3, 4); | |||||
msgtmp1 = _mm_add_epi32(msgtmp1, tmp); | |||||
msgtmp1 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp1, msgtmp0); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
msgtmp3 = _mm_sha256msg1_epu32(msgtmp3, msgtmp0); | |||||
// Rounds 52-55 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp1, | |||||
_mm_set_epi64x(0x682E6FF35B9CCA4Full, 0x4ED8AA4A391C0CB3ull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp1, msgtmp0, 4); | |||||
msgtmp2 = _mm_add_epi32(msgtmp2, tmp); | |||||
msgtmp2 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp2, msgtmp1); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
// Rounds 56-59 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp2, | |||||
_mm_set_epi64x(0x8CC7020884C87814ull, 0x78A5636F748F82EEull)); | |||||
state1 = _mm_sha256rnds2_epu32(state1, state0, msg); | |||||
tmp = _mm_alignr_epi8(msgtmp2, msgtmp1, 4); | |||||
msgtmp3 = _mm_add_epi32(msgtmp3, tmp); | |||||
msgtmp3 = _mm_sha256msg2_epu32(msgtmp3, msgtmp2); | |||||
msg = _mm_shuffle_epi32(msg, 0x0E); | |||||
state0 = _mm_sha256rnds2_epu32(state0, state1, msg); | |||||
// Rounds 60-63 | |||||
msg = _mm_add_epi32(msgtmp3, | |||||
_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); | |||||
// Add current hash values with previously saved | |||||
state0 = _mm_add_epi32(state0, abef_save); | |||||
state1 = _mm_add_epi32(state1, cdgh_save); | |||||
data += 64; | |||||
num_blks--; | |||||
} | |||||
// Write hash values back in the correct order | |||||
tmp = _mm_shuffle_epi32(state0, 0x1B); // FEBA | |||||
state1 = _mm_shuffle_epi32(state1, 0xB1); // DCHG | |||||
state0 = _mm_blend_epi16(tmp, state1, 0xF0); // DCBA | |||||
state1 = _mm_alignr_epi8(state1, tmp, 8); // ABEF | |||||
_mm_store_si128((__m128i*) digest, state0); | |||||
_mm_store_si128((__m128i*) (digest+4), state1); | |||||
} | |||||