crc: add support for sha3 variants
authorJens Axboe <axboe@fb.com>
Wed, 8 Mar 2017 16:10:03 +0000 (09:10 -0700)
committerJens Axboe <axboe@fb.com>
Wed, 8 Mar 2017 16:10:03 +0000 (09:10 -0700)
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@fb.com>
crc/sha3.c [new file with mode: 0644]
crc/sha3.h [new file with mode: 0644]
crc/test.c

diff --git a/crc/sha3.c b/crc/sha3.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..2685dce
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,173 @@
+/*
+ * Cryptographic API.
+ *
+ * SHA-3, as specified in
+ * http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/FIPS/NIST.FIPS.202.pdf
+ *
+ * SHA-3 code by Jeff Garzik <jeff@garzik.org>
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
+ * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
+ * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)•
+ * any later version.
+ *
+ */
+#include <string.h>
+#include <inttypes.h>
+
+#include "../os/os.h"
+
+#include "sha3.h"
+
+#define KECCAK_ROUNDS 24
+
+#define ROTL64(x, y) (((x) << (y)) | ((x) >> (64 - (y))))
+
+static const uint64_t keccakf_rndc[24] = {
+       0x0000000000000001ULL, 0x0000000000008082ULL, 0x800000000000808aULL,
+       0x8000000080008000ULL, 0x000000000000808bULL, 0x0000000080000001ULL,
+       0x8000000080008081ULL, 0x8000000000008009ULL, 0x000000000000008aULL,
+       0x0000000000000088ULL, 0x0000000080008009ULL, 0x000000008000000aULL,
+       0x000000008000808bULL, 0x800000000000008bULL, 0x8000000000008089ULL,
+       0x8000000000008003ULL, 0x8000000000008002ULL, 0x8000000000000080ULL,
+       0x000000000000800aULL, 0x800000008000000aULL, 0x8000000080008081ULL,
+       0x8000000000008080ULL, 0x0000000080000001ULL, 0x8000000080008008ULL
+};
+
+static const int keccakf_rotc[24] = {
+       1,  3,  6,  10, 15, 21, 28, 36, 45, 55, 2,  14,
+       27, 41, 56, 8,  25, 43, 62, 18, 39, 61, 20, 44
+};
+
+static const int keccakf_piln[24] = {
+       10, 7,  11, 17, 18, 3, 5,  16, 8,  21, 24, 4,
+       15, 23, 19, 13, 12, 2, 20, 14, 22, 9,  6,  1
+};
+
+/* update the state with given number of rounds */
+
+static void keccakf(uint64_t st[25])
+{
+       int i, j, round;
+       uint64_t t, bc[5];
+
+       for (round = 0; round < KECCAK_ROUNDS; round++) {
+
+               /* Theta */
+               for (i = 0; i < 5; i++)
+                       bc[i] = st[i] ^ st[i + 5] ^ st[i + 10] ^ st[i + 15]
+                               ^ st[i + 20];
+
+               for (i = 0; i < 5; i++) {
+                       t = bc[(i + 4) % 5] ^ ROTL64(bc[(i + 1) % 5], 1);
+                       for (j = 0; j < 25; j += 5)
+                               st[j + i] ^= t;
+               }
+
+               /* Rho Pi */
+               t = st[1];
+               for (i = 0; i < 24; i++) {
+                       j = keccakf_piln[i];
+                       bc[0] = st[j];
+                       st[j] = ROTL64(t, keccakf_rotc[i]);
+                       t = bc[0];
+               }
+
+               /* Chi */
+               for (j = 0; j < 25; j += 5) {
+                       for (i = 0; i < 5; i++)
+                               bc[i] = st[j + i];
+                       for (i = 0; i < 5; i++)
+                               st[j + i] ^= (~bc[(i + 1) % 5]) &
+                                            bc[(i + 2) % 5];
+               }
+
+               /* Iota */
+               st[0] ^= keccakf_rndc[round];
+       }
+}
+
+static void fio_sha3_init(struct fio_sha3_ctx *sctx, unsigned int digest_sz)
+{
+       memset(sctx->st, 0, sizeof(sctx->st));
+       sctx->md_len = digest_sz;
+       sctx->rsiz = 200 - 2 * digest_sz;
+       sctx->rsizw = sctx->rsiz / 8;
+       sctx->partial = 0;
+       memset(sctx->buf, 0, sizeof(sctx->buf));
+}
+
+void fio_sha3_224_init(struct fio_sha3_ctx *sctx)
+{
+       fio_sha3_init(sctx, SHA3_224_DIGEST_SIZE);
+}
+
+void fio_sha3_256_init(struct fio_sha3_ctx *sctx)
+{
+       fio_sha3_init(sctx, SHA3_256_DIGEST_SIZE);
+}
+
+void fio_sha3_384_init(struct fio_sha3_ctx *sctx)
+{
+       fio_sha3_init(sctx, SHA3_384_DIGEST_SIZE);
+}
+
+void fio_sha3_512_init(struct fio_sha3_ctx *sctx)
+{
+       fio_sha3_init(sctx, SHA3_512_DIGEST_SIZE);
+}
+
+int fio_sha3_update(struct fio_sha3_ctx *sctx, const uint8_t *data,
+                   unsigned int len)
+{
+       unsigned int done;
+       const uint8_t *src;
+
+       done = 0;
+       src = data;
+
+       if ((sctx->partial + len) > (sctx->rsiz - 1)) {
+               if (sctx->partial) {
+                       done = -sctx->partial;
+                       memcpy(sctx->buf + sctx->partial, data,
+                              done + sctx->rsiz);
+                       src = sctx->buf;
+               }
+
+               do {
+                       unsigned int i;
+
+                       for (i = 0; i < sctx->rsizw; i++)
+                               sctx->st[i] ^= ((uint64_t *) src)[i];
+                       keccakf(sctx->st);
+
+                       done += sctx->rsiz;
+                       src = data + done;
+               } while (done + (sctx->rsiz - 1) < len);
+
+               sctx->partial = 0;
+       }
+       memcpy(sctx->buf + sctx->partial, src, len - done);
+       sctx->partial += (len - done);
+
+       return 0;
+}
+
+void fio_sha3_final(struct fio_sha3_ctx *sctx)
+{
+       unsigned int i, inlen = sctx->partial;
+
+       sctx->buf[inlen++] = 0x06;
+       memset(sctx->buf + inlen, 0, sctx->rsiz - inlen);
+       sctx->buf[sctx->rsiz - 1] |= 0x80;
+
+       for (i = 0; i < sctx->rsizw; i++)
+               sctx->st[i] ^= ((uint64_t *) sctx->buf)[i];
+
+       keccakf(sctx->st);
+
+       for (i = 0; i < sctx->rsizw; i++)
+               sctx->st[i] = cpu_to_le64(sctx->st[i]);
+
+       memcpy(sctx->sha, sctx->st, sctx->md_len);
+}
diff --git a/crc/sha3.h b/crc/sha3.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9f1970a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,42 @@
+/*
+ * Common values for SHA-3 algorithms
+ */
+#ifndef __CRYPTO_SHA3_H__
+#define __CRYPTO_SHA3_H__
+
+#include <inttypes.h>
+
+#define SHA3_224_DIGEST_SIZE   (224 / 8)
+#define SHA3_224_BLOCK_SIZE    (200 - 2 * SHA3_224_DIGEST_SIZE)
+
+#define SHA3_256_DIGEST_SIZE   (256 / 8)
+#define SHA3_256_BLOCK_SIZE    (200 - 2 * SHA3_256_DIGEST_SIZE)
+
+#define SHA3_384_DIGEST_SIZE   (384 / 8)
+#define SHA3_384_BLOCK_SIZE    (200 - 2 * SHA3_384_DIGEST_SIZE)
+
+#define SHA3_512_DIGEST_SIZE   (512 / 8)
+#define SHA3_512_BLOCK_SIZE    (200 - 2 * SHA3_512_DIGEST_SIZE)
+
+struct fio_sha3_ctx {
+       uint64_t        st[25];
+       unsigned int    md_len;
+       unsigned int    rsiz;
+       unsigned int    rsizw;
+
+       unsigned int    partial;
+       uint8_t         buf[SHA3_224_BLOCK_SIZE];
+
+       uint8_t         *sha;
+};
+
+void fio_sha3_224_init(struct fio_sha3_ctx *sctx);
+void fio_sha3_256_init(struct fio_sha3_ctx *sctx);
+void fio_sha3_384_init(struct fio_sha3_ctx *sctx);
+void fio_sha3_512_init(struct fio_sha3_ctx *sctx);
+
+int fio_sha3_update(struct fio_sha3_ctx *sctx, const uint8_t *data,
+                   unsigned int len);
+void fio_sha3_final(struct fio_sha3_ctx *sctx);
+
+#endif
index 78f19ac5867d561b1eb9a9aa4a6cd9ff5aa7a18d..368229e736bec8d9ef38c745c66bdd534363f66b 100644 (file)
@@ -16,6 +16,7 @@
 #include "../crc/sha1.h"
 #include "../crc/sha256.h"
 #include "../crc/sha512.h"
+#include "../crc/sha3.h"
 #include "../crc/xxhash.h"
 #include "../crc/murmur3.h"
 #include "../crc/fnv.h"
@@ -47,6 +48,10 @@ enum {
        T_MURMUR3       = 1U << 10,
        T_JHASH         = 1U << 11,
        T_FNV           = 1U << 12,
+       T_SHA3_224      = 1U << 13,
+       T_SHA3_256      = 1U << 14,
+       T_SHA3_384      = 1U << 15,
+       T_SHA3_512      = 1U << 16,
 };
 
 static void t_md5(struct test_type *t, void *buf, size_t size)
@@ -143,6 +148,62 @@ static void t_sha512(struct test_type *t, void *buf, size_t size)
                fio_sha512_update(&ctx, buf, size);
 }
 
+static void t_sha3_224(struct test_type *t, void *buf, size_t size)
+{
+       uint8_t sha[SHA3_224_DIGEST_SIZE];
+       struct fio_sha3_ctx ctx = { .sha = sha };
+       int i;
+
+       fio_sha3_224_init(&ctx);
+
+       for (i = 0; i < NR_CHUNKS; i++) {
+               fio_sha3_update(&ctx, buf, size);
+               fio_sha3_final(&ctx);
+       }
+}
+
+static void t_sha3_256(struct test_type *t, void *buf, size_t size)
+{
+       uint8_t sha[SHA3_256_DIGEST_SIZE];
+       struct fio_sha3_ctx ctx = { .sha = sha };
+       int i;
+
+       fio_sha3_256_init(&ctx);
+
+       for (i = 0; i < NR_CHUNKS; i++) {
+               fio_sha3_update(&ctx, buf, size);
+               fio_sha3_final(&ctx);
+       }
+}
+
+static void t_sha3_384(struct test_type *t, void *buf, size_t size)
+{
+       uint8_t sha[SHA3_384_DIGEST_SIZE];
+       struct fio_sha3_ctx ctx = { .sha = sha };
+       int i;
+
+       fio_sha3_384_init(&ctx);
+
+       for (i = 0; i < NR_CHUNKS; i++) {
+               fio_sha3_update(&ctx, buf, size);
+               fio_sha3_final(&ctx);
+       }
+}
+
+static void t_sha3_512(struct test_type *t, void *buf, size_t size)
+{
+       uint8_t sha[SHA3_512_DIGEST_SIZE];
+       struct fio_sha3_ctx ctx = { .sha = sha };
+       int i;
+
+       fio_sha3_512_init(&ctx);
+
+       for (i = 0; i < NR_CHUNKS; i++) {
+               fio_sha3_update(&ctx, buf, size);
+               fio_sha3_final(&ctx);
+       }
+}
+
 static void t_murmur3(struct test_type *t, void *buf, size_t size)
 {
        int i;
@@ -246,6 +307,26 @@ static struct test_type t[] = {
                .mask = T_FNV,
                .fn = t_fnv,
        },
+       {
+               .name = "sha3-224",
+               .mask = T_SHA3_224,
+               .fn = t_sha3_224,
+       },
+       {
+               .name = "sha3-256",
+               .mask = T_SHA3_256,
+               .fn = t_sha3_256,
+       },
+       {
+               .name = "sha3-384",
+               .mask = T_SHA3_384,
+               .fn = t_sha3_384,
+       },
+       {
+               .name = "sha3-512",
+               .mask = T_SHA3_512,
+               .fn = t_sha3_512,
+       },
        {
                .name = NULL,
        },