src/basic/siphash24.c

   1 /*
   2    SipHash reference C implementation
   3
   4    Written in 2012 by
   5    Jean-Philippe Aumasson <jeanphilippe.aumasson@gmail.com>
   6    Daniel J. Bernstein <djb@cr.yp.to>
   7
   8    To the extent possible under law, the author(s) have dedicated all copyright
   9    and related and neighboring rights to this software to the public domain
  10    worldwide. This software is distributed without any warranty.
  11
  12    You should have received a copy of the CC0 Public Domain Dedication along with
  13    this software. If not, see <http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/>.
  14
  15    (Minimal changes made by Lennart Poettering, to make clean for inclusion in systemd)
  16 */
  17 #include <stdint.h>
  18 #include <stdio.h>
  19 #include <string.h>
  20
  21 #include "siphash24.h"
  22
  23 typedef uint64_t u64;
  24 typedef uint32_t u32;
  25 typedef uint8_t u8;
  26
  27 #define ROTL(x,b) (u64)( ((x) << (b)) | ( (x) >> (64 - (b))) )
  28
  29 #define U32TO8_LE(p, v)         \
  30     (p)[0] = (u8)((v)      ); (p)[1] = (u8)((v) >>  8); \
  31     (p)[2] = (u8)((v) >> 16); (p)[3] = (u8)((v) >> 24);
  32
  33 #define U64TO8_LE(p, v)         \
  34   U32TO8_LE((p),     (u32)((v)      ));   \
  35   U32TO8_LE((p) + 4, (u32)((v) >> 32));
  36
  37 #define U8TO64_LE(p) \
  38   (((u64)((p)[0])      ) | \
  39    ((u64)((p)[1]) <<  8) | \
  40    ((u64)((p)[2]) << 16) | \
  41    ((u64)((p)[3]) << 24) | \
  42    ((u64)((p)[4]) << 32) | \
  43    ((u64)((p)[5]) << 40) | \
  44    ((u64)((p)[6]) << 48) | \
  45    ((u64)((p)[7]) << 56))
  46
  47 #define SIPROUND(state)         \
  48   do {              \
  49     (state)->v0 += (state)->v1; (state)->v1=ROTL((state)->v1,13); (state)->v1 ^= (state)->v0; (state)->v0=ROTL((state)->v0,32); \
  50     (state)->v2 += (state)->v3; (state)->v3=ROTL((state)->v3,16); (state)->v3 ^= (state)->v2;     \
  51     (state)->v0 += (state)->v3; (state)->v3=ROTL((state)->v3,21); (state)->v3 ^= (state)->v0;     \
  52     (state)->v2 += (state)->v1; (state)->v1=ROTL((state)->v1,17); (state)->v1 ^= (state)->v2; (state)->v2=ROTL((state)->v2,32); \
  53   } while(0)
  54
  55 struct siphash {
  56   u64 v0;
  57   u64 v1;
  58   u64 v2;
  59   u64 v3;
  60   u64 padding;
  61   size_t inlen;
  62 };
  63
  64 static void siphash_init(struct siphash *state, const uint8_t k[16]) {
  65   u64 k0, k1;
  66
  67   k0 = U8TO64_LE( k );
  68   k1 = U8TO64_LE( k + 8 );
  69
  70   /* "somepseudorandomlygeneratedbytes" */
  71   state->v0 = 0x736f6d6570736575ULL ^ k0;
  72   state->v1 = 0x646f72616e646f6dULL ^ k1;
  73   state->v2 = 0x6c7967656e657261ULL ^ k0;
  74   state->v3 = 0x7465646279746573ULL ^ k1;
  75   state->padding = 0;
  76   state->inlen = 0;
  77 }
  78
  79 static void siphash24_compress(const void *_in, size_t inlen, struct siphash *state) {
  80   u64 m;
  81   const u8 *in = _in;
  82   const u8 *end = in + inlen;
  83   int left = state->inlen & 7;
  84
  85   /* update total length */
  86   state->inlen += inlen;
  87
  88   /* if padding exists, fill it out */
  89   if (left > 0) {
  90     for ( ; in < end && left < 8; in ++, left ++ )
  91       state->padding |= ( ( u64 )*in ) << (left * 8);
  92
  93     if (in == end && left < 8)
  94       /* we did not have enough input to fill out the padding completely */
  95       return;
  96
  97 #ifdef DEBUG
  98     printf( "(%3d) v0 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v0 >> 32 ), ( u32 )state->v0 );
  99     printf( "(%3d) v1 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v1 >> 32 ), ( u32 )state->v1 );
 100     printf( "(%3d) v2 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v2 >> 32 ), ( u32 )state->v2 );
 101     printf( "(%3d) v3 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v3 >> 32 ), ( u32 )state->v3 );
 102     printf( "(%3d) compress padding %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->padding >> 32 ), ( u32 )state->padding );
 103 #endif
 104     state->v3 ^= state->padding;
 105     SIPROUND(state);
 106     SIPROUND(state);
 107     state->v0 ^= state->padding;
 108
 109     state->padding = 0;
 110   }
 111
 112   end -= ( state->inlen % sizeof (u64) );
 113
 114   for ( ; in < end; in += 8 )
 115   {
 116     m = U8TO64_LE( in );
 117 #ifdef DEBUG
 118     printf( "(%3d) v0 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v0 >> 32 ), ( u32 )state->v0 );
 119     printf( "(%3d) v1 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v1 >> 32 ), ( u32 )state->v1 );
 120     printf( "(%3d) v2 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v2 >> 32 ), ( u32 )state->v2 );
 121     printf( "(%3d) v3 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v3 >> 32 ), ( u32 )state->v3 );
 122     printf( "(%3d) compress %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( m >> 32 ), ( u32 )m );
 123 #endif
 124     state->v3 ^= m;
 125     SIPROUND(state);
 126     SIPROUND(state);
 127     state->v0 ^= m;
 128   }
 129
 130   left = state->inlen & 7;
 131
 132   switch( left )
 133   {
 134   case 7: state->padding |= ( ( u64 )in[ 6] )  << 48;
 135
 136   case 6: state->padding |= ( ( u64 )in[ 5] )  << 40;
 137
 138   case 5: state->padding |= ( ( u64 )in[ 4] )  << 32;
 139
 140   case 4: state->padding |= ( ( u64 )in[ 3] )  << 24;
 141
 142   case 3: state->padding |= ( ( u64 )in[ 2] )  << 16;
 143
 144   case 2: state->padding |= ( ( u64 )in[ 1] )  <<  8;
 145
 146   case 1: state->padding |= ( ( u64 )in[ 0] ); break;
 147
 148   case 0: break;
 149   }
 150 }
 151
 152 static u64 siphash24_finalize(struct siphash *state) {
 153   u64 b;
 154
 155   b = state->padding | (( ( u64 )state->inlen ) << 56);
 156 #ifdef DEBUG
 157   printf( "(%3d) v0 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v0 >> 32 ), ( u32 )state->v0 );
 158   printf( "(%3d) v1 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v1 >> 32 ), ( u32 )state->v1 );
 159   printf( "(%3d) v2 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v2 >> 32 ), ( u32 )state->v2 );
 160   printf( "(%3d) v3 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v3 >> 32 ), ( u32 )state->v3 );
 161   printf( "(%3d) padding   %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->padding >> 32 ), ( u32 )state->padding );
 162 #endif
 163   state->v3 ^= b;
 164   SIPROUND(state);
 165   SIPROUND(state);
 166   state->v0 ^= b;
 167
 168 #ifdef DEBUG
 169   printf( "(%3d) v0 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v0 >> 32 ), ( u32 )state->v0 );
 170   printf( "(%3d) v1 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v1 >> 32 ), ( u32 )state->v1 );
 171   printf( "(%3d) v2 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v2 >> 32 ), ( u32 )state->v2 );
 172   printf( "(%3d) v3 %08x %08x\n", ( int )state->inlen, ( u32 )( state->v3 >> 32 ), ( u32 )state->v3 );
 173 #endif
 174   state->v2 ^= 0xff;
 175   SIPROUND(state);
 176   SIPROUND(state);
 177   SIPROUND(state);
 178   SIPROUND(state);
 179
 180   return state->v0 ^ state->v1 ^ state->v2  ^ state->v3;
 181 }
 182
 183 /* SipHash-2-4 */
 184 void siphash24(uint8_t out[8], const void *_in, size_t inlen, const uint8_t k[16])
 185 {
 186   struct siphash state;
 187   u64 b;
 188
 189   siphash_init(&state, k);
 190
 191   siphash24_compress(_in, inlen, &state);
 192
 193   b = siphash24_finalize(&state);
 194
 195   U64TO8_LE( out, b );
 196 }