src/crypto/scrypt/intrin/scrypt-intrin.cpp

   1 /*
   2  * Copyright 2009 Colin Percival, 2011 ArtForz, 2012-2013 pooler
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * This file was originally written by Colin Percival as part of the Tarsnap
  27  * online backup system.
  28  */
  29
  30 #ifdef __ARM_NEON
  31 #include <sse2neon.h>
  32 #else
  33 #include <emmintrin.h>
  34 #endif
  35
  36 #include "scrypt.h"
  37
  38 static inline uint32_t le32dec(const void *pp)
  39 {
  40     const uint8_t *p = (uint8_t const *)pp;
  41     return ((uint32_t)(p[0]) + ((uint32_t)(p[1]) << 8) +
  42     ((uint32_t)(p[2]) << 16) + ((uint32_t)(p[3]) << 24));
  43 }
  44
  45 static inline void le32enc(void *pp, uint32_t x)
  46 {
  47     uint8_t *p = (uint8_t *)pp;
  48     p[0] = x & 0xff;
  49     p[1] = (x >> 8) & 0xff;
  50     p[2] = (x >> 16) & 0xff;
  51     p[3] = (x >> 24) & 0xff;
  52 }
  53
  54 static inline void xor_salsa8_sse2(__m128i B[4], const __m128i Bx[4])
  55 {
  56     __m128i X0 = B[0] = _mm_xor_si128(B[0], Bx[0]);
  57     __m128i X1 = B[1] = _mm_xor_si128(B[1], Bx[1]);
  58     __m128i X2 = B[2] = _mm_xor_si128(B[2], Bx[2]);
  59     __m128i X3 = B[3] = _mm_xor_si128(B[3], Bx[3]);
  60
  61     for (uint32_t i = 0; i < 8; i += 2) {
  62         /* Operate on "columns". */
  63         __m128i T = _mm_add_epi32(X0, X3);
  64         X1 = _mm_xor_si128(X1, _mm_slli_epi32(T, 7));
  65         X1 = _mm_xor_si128(X1, _mm_srli_epi32(T, 25));
  66         T = _mm_add_epi32(X1, X0);
  67         X2 = _mm_xor_si128(X2, _mm_slli_epi32(T, 9));
  68         X2 = _mm_xor_si128(X2, _mm_srli_epi32(T, 23));
  69         T = _mm_add_epi32(X2, X1);
  70         X3 = _mm_xor_si128(X3, _mm_slli_epi32(T, 13));
  71         X3 = _mm_xor_si128(X3, _mm_srli_epi32(T, 19));
  72         T = _mm_add_epi32(X3, X2);
  73         X0 = _mm_xor_si128(X0, _mm_slli_epi32(T, 18));
  74         X0 = _mm_xor_si128(X0, _mm_srli_epi32(T, 14));
  75
  76         /* Rearrange data. */
  77         X1 = _mm_shuffle_epi32(X1, 0x93);
  78         X2 = _mm_shuffle_epi32(X2, 0x4E);
  79         X3 = _mm_shuffle_epi32(X3, 0x39);
  80
  81         /* Operate on "rows". */
  82         T = _mm_add_epi32(X0, X1);
  83         X3 = _mm_xor_si128(X3, _mm_slli_epi32(T, 7));
  84         X3 = _mm_xor_si128(X3, _mm_srli_epi32(T, 25));
  85         T = _mm_add_epi32(X3, X0);
  86         X2 = _mm_xor_si128(X2, _mm_slli_epi32(T, 9));
  87         X2 = _mm_xor_si128(X2, _mm_srli_epi32(T, 23));
  88         T = _mm_add_epi32(X2, X3);
  89         X1 = _mm_xor_si128(X1, _mm_slli_epi32(T, 13));
  90         X1 = _mm_xor_si128(X1, _mm_srli_epi32(T, 19));
  91         T = _mm_add_epi32(X1, X2);
  92         X0 = _mm_xor_si128(X0, _mm_slli_epi32(T, 18));
  93         X0 = _mm_xor_si128(X0, _mm_srli_epi32(T, 14));
  94
  95         /* Rearrange data. */
  96         X1 = _mm_shuffle_epi32(X1, 0x39);
  97         X2 = _mm_shuffle_epi32(X2, 0x4E);
  98         X3 = _mm_shuffle_epi32(X3, 0x93);
  99     }
 100
 101     B[0] = _mm_add_epi32(B[0], X0);
 102     B[1] = _mm_add_epi32(B[1], X1);
 103     B[2] = _mm_add_epi32(B[2], X2);
 104     B[3] = _mm_add_epi32(B[3], X3);
 105 }
 106
 107 uint256 scrypt_blockhash(const uint8_t* input)
 108 {
 109     uint8_t scratchpad[SCRYPT_BUFFER_SIZE];
 110     __m128i *V = (__m128i *)(((uintptr_t)(scratchpad) + 63) & ~ (uintptr_t)(63));
 111
 112     uint8_t B[128];
 113     void *const tmp = const_cast<uint8_t*>(input);
 114     PKCS5_PBKDF2_HMAC(static_cast<const char*>(tmp), 80, input, 80, 1, EVP_sha256(), 128, B);
 115
 116     union {
 117         __m128i i128[8];
 118         uint32_t u32[32];
 119     } X;
 120     uint32_t i, k;
 121     for (k = 0; k < 2; k++) {
 122         for (i = 0; i < 16; i++) {
 123             X.u32[k * 16 + i] = le32dec(&B[(k * 16 + (i * 5 % 16)) * 4]);
 124         }
 125     }
 126
 127     for (i = 0; i < 1024; i++) {
 128         for (k = 0; k < 8; k++)
 129             V[i * 8 + k] = X.i128[k];
 130         xor_salsa8_sse2(&X.i128[0], &X.i128[4]);
 131         xor_salsa8_sse2(&X.i128[4], &X.i128[0]);
 132     }
 133     for (i = 0; i < 1024; i++) {
 134         uint32_t j = 8 * (X.u32[16] & 1023);
 135         for (k = 0; k < 8; k++)
 136             X.i128[k] = _mm_xor_si128(X.i128[k], V[j + k]);
 137         xor_salsa8_sse2(&X.i128[0], &X.i128[4]);
 138         xor_salsa8_sse2(&X.i128[4], &X.i128[0]);
 139     }
 140
 141     for (k = 0; k < 2; k++) {
 142         for (i = 0; i < 16; i++) {
 143             le32enc(&B[(k * 16 + (i * 5 % 16)) * 4], X.u32[k * 16 + i]);
 144         }
 145     }
 146
 147     uint256 result = 0;
 148     PKCS5_PBKDF2_HMAC(static_cast<const char*>(tmp), 80, B, 128, 1, EVP_sha256(), 32, (unsigned char*)&result);
 149
 150     return result;
 151 }