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Add SHA256 implementation with new instructions
SHA256-NI code is conditionally enabled if CPU supports SHA extensions. The procedure is based on Jeffrey Walton's SHA256 implementation: https://github.com/noloader/SHA-Intrinsics
This commit is contained in:
Pavel I. Kryukov
Simon Tatham
Родитель
cf875a0f56
Коммит
5d9d075aac
252
sshsh256.c
252
sshsh256.c
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@ -5,6 +5,7 @@
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*/
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*/
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#include "ssh.h"
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#include "ssh.h"
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#include <assert.h>
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/* ----------------------------------------------------------------------
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/* ----------------------------------------------------------------------
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* Core SHA256 algorithm: processes 16-word blocks into a message digest.
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* Core SHA256 algorithm: processes 16-word blocks into a message digest.
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@ -20,6 +21,7 @@
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#define smallsigma1(x) ( ror((x),17) ^ ror((x),19) ^ shr((x),10) )
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#define smallsigma1(x) ( ror((x),17) ^ ror((x),19) ^ shr((x),10) )
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static void SHA256_sw(SHA256_State *s, const unsigned char *q, int len);
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static void SHA256_sw(SHA256_State *s, const unsigned char *q, int len);
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static void SHA256_ni(SHA256_State * s, const unsigned char *q, int len);
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void SHA256_Core_Init(SHA256_State *s) {
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void SHA256_Core_Init(SHA256_State *s) {
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s->h[0] = 0x6a09e667;
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s->h[0] = 0x6a09e667;
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@ -99,7 +101,10 @@ void SHA256_Init(SHA256_State *s) {
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SHA256_Core_Init(s);
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SHA256_Core_Init(s);
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||||||
s->blkused = 0;
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s->blkused = 0;
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s->lenhi = s->lenlo = 0;
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s->lenhi = s->lenlo = 0;
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s->sha256 = &SHA256_sw;
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if (supports_sha_ni())
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s->sha256 = &SHA256_ni;
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else
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s->sha256 = &SHA256_sw;
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}
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}
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void SHA256_Bytes(SHA256_State *s, const void *p, int len) {
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void SHA256_Bytes(SHA256_State *s, const void *p, int len) {
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@ -405,3 +410,248 @@ int main(void) {
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}
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}
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#endif
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#endif
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#ifdef COMPILER_SUPPORTS_SHA_NI
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/*
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* Set target architecture for Clang and GCC
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*/
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#if !defined(__clang__) && defined(__GNUC__)
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# pragma GCC target("sha")
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# pragma GCC target("sse4.1")
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#endif
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#if defined(__clang__) || (defined(__GNUC__) && (__GNUC__ >= 5))
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# define FUNC_ISA __attribute__ ((target("sse4.1,sha")))
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#else
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# define FUNC_ISA
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#endif
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#include <wmmintrin.h>
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#include <smmintrin.h>
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#include <immintrin.h>
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#if defined(__clang__) || defined(__GNUC__)
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#include <shaintrin.h>
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|
#endif
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/* SHA256 implementation using new instructions
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The code is based on Jeffrey Walton's SHA256 implementation:
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https://github.com/noloader/SHA-Intrinsics
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*/
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FUNC_ISA
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|
static void SHA256_ni(SHA256_State * s, const unsigned char *q, int len) {
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|
if (s->blkused && s->blkused+len < BLKSIZE) {
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/*
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* Trivial case: just add to the block.
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*/
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memcpy(s->block + s->blkused, q, len);
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s->blkused += len;
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} else {
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__m128i STATE0, STATE1;
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__m128i MSG, TMP;
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__m128i MSG0, MSG1, MSG2, MSG3;
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||||||
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__m128i ABEF_SAVE, CDGH_SAVE;
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const __m128i MASK = _mm_set_epi64x(0x0c0d0e0f08090a0bULL, 0x0405060700010203ULL);
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/* Load initial values */
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TMP = _mm_loadu_si128((const __m128i*) &s->h[0]);
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STATE1 = _mm_loadu_si128((const __m128i*) &s->h[4]);
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||||||
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TMP = _mm_shuffle_epi32(TMP, 0xB1); /* CDAB */
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STATE1 = _mm_shuffle_epi32(STATE1, 0x1B); /* EFGH */
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STATE0 = _mm_alignr_epi8(TMP, STATE1, 8); /* ABEF */
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STATE1 = _mm_blend_epi16(STATE1, TMP, 0xF0); /* CDGH */
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/*
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* We must complete and process at least one block.
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*/
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while (s->blkused + len >= BLKSIZE) {
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memcpy(s->block + s->blkused, q, BLKSIZE - s->blkused);
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q += BLKSIZE - s->blkused;
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|
len -= BLKSIZE - s->blkused;
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/* Save current state */
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ABEF_SAVE = STATE0;
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CDGH_SAVE = STATE1;
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/* Rounds 0-3 */
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MSG = _mm_loadu_si128((const __m128i*) (s->block + 0));
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|
MSG0 = _mm_shuffle_epi8(MSG, MASK);
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||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG0, _mm_set_epi64x(0xE9B5DBA5B5C0FBCFULL, 0x71374491428A2F98ULL));
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||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
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||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
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||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
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||||||
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/* Rounds 4-7 */
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|
MSG1 = _mm_loadu_si128((const __m128i*) (s->block + 16));
|
||||||
|
MSG1 = _mm_shuffle_epi8(MSG1, MASK);
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG1, _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);
|
||||||
|
MSG0 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||||||
|
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|
/* Rounds 8-11 */
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|
MSG2 = _mm_loadu_si128((const __m128i*) (s->block + 32));
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||||||
|
MSG2 = _mm_shuffle_epi8(MSG2, MASK);
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG2, _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);
|
||||||
|
MSG1 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG1, MSG2);
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||||||
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/* Rounds 12-15 */
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|
MSG3 = _mm_loadu_si128((const __m128i*) (s->block + 48));
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MSG3 = _mm_shuffle_epi8(MSG3, MASK);
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||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG3, _mm_set_epi64x(0xC19BF1749BDC06A7ULL, 0x80DEB1FE72BE5D74ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG3, MSG2, 4);
|
||||||
|
MSG0 = _mm_add_epi32(MSG0, TMP);
|
||||||
|
MSG0 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG2 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||||||
|
|
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/* Rounds 16-19 */
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|
MSG = _mm_add_epi32(MSG0, _mm_set_epi64x(0x240CA1CC0FC19DC6ULL, 0xEFBE4786E49B69C1ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG0, MSG3, 4);
|
||||||
|
MSG1 = _mm_add_epi32(MSG1, TMP);
|
||||||
|
MSG1 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG3 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||||||
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/* Rounds 20-23 */
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MSG = _mm_add_epi32(MSG1, _mm_set_epi64x(0x76F988DA5CB0A9DCULL, 0x4A7484AA2DE92C6FULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG1, MSG0, 4);
|
||||||
|
MSG2 = _mm_add_epi32(MSG2, TMP);
|
||||||
|
MSG2 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG0 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||||||
|
|
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|
/* Rounds 24-27 */
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|
MSG = _mm_add_epi32(MSG2, _mm_set_epi64x(0xBF597FC7B00327C8ULL, 0xA831C66D983E5152ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG2, MSG1, 4);
|
||||||
|
MSG3 = _mm_add_epi32(MSG3, TMP);
|
||||||
|
MSG3 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG1 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG1, MSG2);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Rounds 28-31 */
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG3, _mm_set_epi64x(0x1429296706CA6351ULL, 0xD5A79147C6E00BF3ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG3, MSG2, 4);
|
||||||
|
MSG0 = _mm_add_epi32(MSG0, TMP);
|
||||||
|
MSG0 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG2 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Rounds 32-35 */
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG0, _mm_set_epi64x(0x53380D134D2C6DFCULL, 0x2E1B213827B70A85ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG0, MSG3, 4);
|
||||||
|
MSG1 = _mm_add_epi32(MSG1, TMP);
|
||||||
|
MSG1 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG3 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Rounds 36-39 */
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||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG1, _mm_set_epi64x(0x92722C8581C2C92EULL, 0x766A0ABB650A7354ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG1, MSG0, 4);
|
||||||
|
MSG2 = _mm_add_epi32(MSG2, TMP);
|
||||||
|
MSG2 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG0 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG0, MSG1);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Rounds 40-43 */
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG2, _mm_set_epi64x(0xC76C51A3C24B8B70ULL, 0xA81A664BA2BFE8A1ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG2, MSG1, 4);
|
||||||
|
MSG3 = _mm_add_epi32(MSG3, TMP);
|
||||||
|
MSG3 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG1 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG1, MSG2);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Rounds 44-47 */
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG3, _mm_set_epi64x(0x106AA070F40E3585ULL, 0xD6990624D192E819ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG3, MSG2, 4);
|
||||||
|
MSG0 = _mm_add_epi32(MSG0, TMP);
|
||||||
|
MSG0 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG0, MSG3);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG2 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG2, MSG3);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Rounds 48-51 */
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG0, _mm_set_epi64x(0x34B0BCB52748774CULL, 0x1E376C0819A4C116ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG0, MSG3, 4);
|
||||||
|
MSG1 = _mm_add_epi32(MSG1, TMP);
|
||||||
|
MSG1 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG1, MSG0);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
MSG3 = _mm_sha256msg1_epu32(MSG3, MSG0);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Rounds 52-55 */
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG1, _mm_set_epi64x(0x682E6FF35B9CCA4FULL, 0x4ED8AA4A391C0CB3ULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG1, MSG0, 4);
|
||||||
|
MSG2 = _mm_add_epi32(MSG2, TMP);
|
||||||
|
MSG2 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG2, MSG1);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Rounds 56-59 */
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG2, _mm_set_epi64x(0x8CC7020884C87814ULL, 0x78A5636F748F82EEULL));
|
||||||
|
STATE1 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE1, STATE0, MSG);
|
||||||
|
TMP = _mm_alignr_epi8(MSG2, MSG1, 4);
|
||||||
|
MSG3 = _mm_add_epi32(MSG3, TMP);
|
||||||
|
MSG3 = _mm_sha256msg2_epu32(MSG3, MSG2);
|
||||||
|
MSG = _mm_shuffle_epi32(MSG, 0x0E);
|
||||||
|
STATE0 = _mm_sha256rnds2_epu32(STATE0, STATE1, MSG);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Rounds 60-63 */
|
||||||
|
MSG = _mm_add_epi32(MSG3, _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);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Combine state */
|
||||||
|
STATE0 = _mm_add_epi32(STATE0, ABEF_SAVE);
|
||||||
|
STATE1 = _mm_add_epi32(STATE1, CDGH_SAVE);
|
||||||
|
|
||||||
|
s->blkused = 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
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 */
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Save state */
|
||||||
|
_mm_storeu_si128((__m128i*) &s->h[0], STATE0);
|
||||||
|
_mm_storeu_si128((__m128i*) &s->h[4], STATE1);
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memcpy(s->block, q, len);
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s->blkused = len;
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}
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}
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#else /* COMPILER_SUPPORTS_AES_NI */
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static void SHA256_ni(SHA256_State * s, const unsigned char *q, int len)
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{
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assert(0);
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}
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#endif /* COMPILER_SUPPORTS_AES_NI */
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