src/scrypt-intrin/scrypt-sse2.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 #include "scrypt.h"
  31 #include <stdlib.h>
  32 #include <stdint.h>
  33 #include <string.h>
  34 #include <openssl/evp.h>
  35
  36 #include <emmintrin.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, X1, X2, X3;
  57     __m128i T;
  58     int i;
  59
  60     X0 = B[0] = _mm_xor_si128(B[0], Bx[0]);
  61     X1 = B[1] = _mm_xor_si128(B[1], Bx[1]);
  62     X2 = B[2] = _mm_xor_si128(B[2], Bx[2]);
  63     X3 = B[3] = _mm_xor_si128(B[3], Bx[3]);
  64
  65     for (i = 0; i < 8; i += 2) {
  66         /* Operate on "columns". */
  67         T = _mm_add_epi32(X0, X3);
  68         X1 = _mm_xor_si128(X1, _mm_slli_epi32(T, 7));
  69         X1 = _mm_xor_si128(X1, _mm_srli_epi32(T, 25));
  70         T = _mm_add_epi32(X1, X0);
  71         X2 = _mm_xor_si128(X2, _mm_slli_epi32(T, 9));
  72         X2 = _mm_xor_si128(X2, _mm_srli_epi32(T, 23));
  73         T = _mm_add_epi32(X2, X1);
  74         X3 = _mm_xor_si128(X3, _mm_slli_epi32(T, 13));
  75         X3 = _mm_xor_si128(X3, _mm_srli_epi32(T, 19));
  76         T = _mm_add_epi32(X3, X2);
  77         X0 = _mm_xor_si128(X0, _mm_slli_epi32(T, 18));
  78         X0 = _mm_xor_si128(X0, _mm_srli_epi32(T, 14));
  79
  80         /* Rearrange data. */
  81         X1 = _mm_shuffle_epi32(X1, 0x93);
  82         X2 = _mm_shuffle_epi32(X2, 0x4E);
  83         X3 = _mm_shuffle_epi32(X3, 0x39);
  84
  85         /* Operate on "rows". */
  86         T = _mm_add_epi32(X0, X1);
  87         X3 = _mm_xor_si128(X3, _mm_slli_epi32(T, 7));
  88         X3 = _mm_xor_si128(X3, _mm_srli_epi32(T, 25));
  89         T = _mm_add_epi32(X3, X0);
  90         X2 = _mm_xor_si128(X2, _mm_slli_epi32(T, 9));
  91         X2 = _mm_xor_si128(X2, _mm_srli_epi32(T, 23));
  92         T = _mm_add_epi32(X2, X3);
  93         X1 = _mm_xor_si128(X1, _mm_slli_epi32(T, 13));
  94         X1 = _mm_xor_si128(X1, _mm_srli_epi32(T, 19));
  95         T = _mm_add_epi32(X1, X2);
  96         X0 = _mm_xor_si128(X0, _mm_slli_epi32(T, 18));
  97         X0 = _mm_xor_si128(X0, _mm_srli_epi32(T, 14));
  98
  99         /* Rearrange data. */
 100         X1 = _mm_shuffle_epi32(X1, 0x39);
 101         X2 = _mm_shuffle_epi32(X2, 0x4E);
 102         X3 = _mm_shuffle_epi32(X3, 0x93);
 103     }
 104
 105     B[0] = _mm_add_epi32(B[0], X0);
 106     B[1] = _mm_add_epi32(B[1], X1);
 107     B[2] = _mm_add_epi32(B[2], X2);
 108     B[3] = _mm_add_epi32(B[3], X3);
 109 }
 110
 111 uint256 scrypt_blockhash(const uint8_t* input)
 112 {
 113     uint256 result = 0;
 114     uint8_t scratchpad[SCRYPT_BUFFER_SIZE];
 115     uint8_t B[128];
 116     union {
 117         __m128i i128[8];
 118         uint32_t u32[32];
 119     } X;
 120     __m128i *V;
 121     uint32_t i, j, k;
 122
 123     V = (__m128i *)(((uintptr_t)(scratchpad) + 63) & ~ (uintptr_t)(63));
 124
 125     void *const tmp = const_cast<uint8_t*>(input);
 126     PKCS5_PBKDF2_HMAC(static_cast<const char*>(tmp), 80, input, 80, 1, EVP_sha256(), 128, B);
 127
 128     for (k = 0; k < 2; k++) {
 129         for (i = 0; i < 16; i++) {
 130             X.u32[k * 16 + i] = le32dec(&B[(k * 16 + (i * 5 % 16)) * 4]);
 131         }
 132     }
 133
 134     for (i = 0; i < 1024; i++) {
 135         for (k = 0; k < 8; k++)
 136             V[i * 8 + k] = X.i128[k];
 137         xor_salsa8_sse2(&X.i128[0], &X.i128[4]);
 138         xor_salsa8_sse2(&X.i128[4], &X.i128[0]);
 139     }
 140     for (i = 0; i < 1024; i++) {
 141         j = 8 * (X.u32[16] & 1023);
 142         for (k = 0; k < 8; k++)
 143             X.i128[k] = _mm_xor_si128(X.i128[k], V[j + k]);
 144         xor_salsa8_sse2(&X.i128[0], &X.i128[4]);
 145         xor_salsa8_sse2(&X.i128[4], &X.i128[0]);
 146     }
 147
 148     for (k = 0; k < 2; k++) {
 149         for (i = 0; i < 16; i++) {
 150             le32enc(&B[(k * 16 + (i * 5 % 16)) * 4], X.u32[k * 16 + i]);
 151         }
 152     }
 153
 154     PKCS5_PBKDF2_HMAC(static_cast<const char*>(tmp), 80, B, 128, 1, EVP_sha256(), 32, (unsigned char*)&result);
 155
 156     return result;
 157 }