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 };
  61
  62 static void siphash_init(struct siphash *state, const uint8_t k[16]) {
  63   u64 k0, k1;
  64
  65   k0 = U8TO64_LE( k );
  66   k1 = U8TO64_LE( k + 8 );
  67
  68   /* "somepseudorandomlygeneratedbytes" */
  69   state->v0 = 0x736f6d6570736575ULL ^ k0;
  70   state->v1 = 0x646f72616e646f6dULL ^ k1;
  71   state->v2 = 0x6c7967656e657261ULL ^ k0;
  72   state->v3 = 0x7465646279746573ULL ^ k1;
  73 }
  74
  75 static void siphash24_compress(const void *_in, size_t inlen, struct siphash *state) {
  76   u64 b;
  77   u64 m;
  78   const u8 *in = _in;
  79   const u8 *end = in + inlen - ( inlen % sizeof( u64 ) );
  80   const int left = inlen & 7;
  81
  82   b = ( ( u64 )inlen ) << 56;
  83
  84   for ( ; in != end; in += 8 )
  85   {
  86     m = U8TO64_LE( in );
  87 #ifdef DEBUG
  88     printf( "(%3d) v0 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v0 >> 32 ), ( u32 )state->v0 );
  89     printf( "(%3d) v1 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v1 >> 32 ), ( u32 )state->v1 );
  90     printf( "(%3d) v2 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v2 >> 32 ), ( u32 )state->v2 );
  91     printf( "(%3d) v3 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v3 >> 32 ), ( u32 )state->v3 );
  92     printf( "(%3d) compress %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( m >> 32 ), ( u32 )m );
  93 #endif
  94     state->v3 ^= m;
  95     SIPROUND(state);
  96     SIPROUND(state);
  97     state->v0 ^= m;
  98   }
  99
 100   switch( left )
 101   {
 102   case 7: b |= ( ( u64 )in[ 6] )  << 48;
 103
 104   case 6: b |= ( ( u64 )in[ 5] )  << 40;
 105
 106   case 5: b |= ( ( u64 )in[ 4] )  << 32;
 107
 108   case 4: b |= ( ( u64 )in[ 3] )  << 24;
 109
 110   case 3: b |= ( ( u64 )in[ 2] )  << 16;
 111
 112   case 2: b |= ( ( u64 )in[ 1] )  <<  8;
 113
 114   case 1: b |= ( ( u64 )in[ 0] ); break;
 115
 116   case 0: break;
 117   }
 118
 119 #ifdef DEBUG
 120   printf( "(%3d) v0 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v0 >> 32 ), ( u32 )state->v0 );
 121   printf( "(%3d) v1 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v1 >> 32 ), ( u32 )state->v1 );
 122   printf( "(%3d) v2 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v2 >> 32 ), ( u32 )state->v2 );
 123   printf( "(%3d) v3 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v3 >> 32 ), ( u32 )state->v3 );
 124   printf( "(%3d) padding   %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( b >> 32 ), ( u32 )b );
 125 #endif
 126   state->v3 ^= b;
 127   SIPROUND(state);
 128   SIPROUND(state);
 129   state->v0 ^= b;
 130 #ifdef DEBUG
 131   printf( "(%3d) v0 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v0 >> 32 ), ( u32 )state->v0 );
 132   printf( "(%3d) v1 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v1 >> 32 ), ( u32 )state->v1 );
 133   printf( "(%3d) v2 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v2 >> 32 ), ( u32 )state->v2 );
 134   printf( "(%3d) v3 %08x %08x\n", ( int )inlen, ( u32 )( state->v3 >> 32 ), ( u32 )state->v3 );
 135 #endif
 136 }
 137
 138 static u64 siphash24_finalize(struct siphash *state) {
 139   state->v2 ^= 0xff;
 140   SIPROUND(state);
 141   SIPROUND(state);
 142   SIPROUND(state);
 143   SIPROUND(state);
 144
 145   return state->v0 ^ state->v1 ^ state->v2  ^ state->v3;
 146 }
 147
 148 /* SipHash-2-4 */
 149 void siphash24(uint8_t out[8], const void *_in, size_t inlen, const uint8_t k[16])
 150 {
 151   struct siphash state;
 152   u64 b;
 153
 154   siphash_init(&state, k);
 155
 156   siphash24_compress(_in, inlen, &state);
 157
 158   b = siphash24_finalize(&state);
 159
 160   U64TO8_LE( out, b );
 161 }