src/scrypt.cpp

   1 /*-
   2  * Copyright 2009 Colin Percival, 2011 ArtForz, 2011 pooler, 2013 Balthazar
   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 <stdlib.h>
  31 #include <stdint.h>
  32
  33 #include "scrypt.h"
  34 #include "pbkdf2.h"
  35
  36 #include "util.h"
  37 #include "net.h"
  38
  39 #define SCRYPT_BUFFER_SIZE (131072 + 63)
  40
  41 #if defined (OPTIMIZED_SALSA) && ( defined (__x86_64__) || defined (__i386__) || defined(__arm__) )
  42 extern "C" void scrypt_core(unsigned int *X, unsigned int *V);
  43 #else
  44 // Generic scrypt_core implementation
  45
  46 static inline void xor_salsa8(unsigned int B[16], const unsigned int Bx[16])
  47 {
  48     unsigned int x00,x01,x02,x03,x04,x05,x06,x07,x08,x09,x10,x11,x12,x13,x14,x15;
  49     int i;
  50
  51     x00 = (B[0] ^= Bx[0]);
  52     x01 = (B[1] ^= Bx[1]);
  53     x02 = (B[2] ^= Bx[2]);
  54     x03 = (B[3] ^= Bx[3]);
  55     x04 = (B[4] ^= Bx[4]);
  56     x05 = (B[5] ^= Bx[5]);
  57     x06 = (B[6] ^= Bx[6]);
  58     x07 = (B[7] ^= Bx[7]);
  59     x08 = (B[8] ^= Bx[8]);
  60     x09 = (B[9] ^= Bx[9]);
  61     x10 = (B[10] ^= Bx[10]);
  62     x11 = (B[11] ^= Bx[11]);
  63     x12 = (B[12] ^= Bx[12]);
  64     x13 = (B[13] ^= Bx[13]);
  65     x14 = (B[14] ^= Bx[14]);
  66     x15 = (B[15] ^= Bx[15]);
  67     for (i = 0; i < 8; i += 2) {
  68 #define R(a, b) (((a) << (b)) | ((a) >> (32 - (b))))
  69         /* Operate on columns. */
  70         x04 ^= R(x00+x12, 7); x09 ^= R(x05+x01, 7);
  71         x14 ^= R(x10+x06, 7); x03 ^= R(x15+x11, 7);
  72
  73         x08 ^= R(x04+x00, 9); x13 ^= R(x09+x05, 9);
  74         x02 ^= R(x14+x10, 9); x07 ^= R(x03+x15, 9);
  75
  76         x12 ^= R(x08+x04,13); x01 ^= R(x13+x09,13);
  77         x06 ^= R(x02+x14,13); x11 ^= R(x07+x03,13);
  78
  79         x00 ^= R(x12+x08,18); x05 ^= R(x01+x13,18);
  80         x10 ^= R(x06+x02,18); x15 ^= R(x11+x07,18);
  81
  82         /* Operate on rows. */
  83         x01 ^= R(x00+x03, 7); x06 ^= R(x05+x04, 7);
  84         x11 ^= R(x10+x09, 7); x12 ^= R(x15+x14, 7);
  85
  86         x02 ^= R(x01+x00, 9); x07 ^= R(x06+x05, 9);
  87         x08 ^= R(x11+x10, 9); x13 ^= R(x12+x15, 9);
  88
  89         x03 ^= R(x02+x01,13); x04 ^= R(x07+x06,13);
  90         x09 ^= R(x08+x11,13); x14 ^= R(x13+x12,13);
  91
  92         x00 ^= R(x03+x02,18); x05 ^= R(x04+x07,18);
  93         x10 ^= R(x09+x08,18); x15 ^= R(x14+x13,18);
  94 #undef R
  95     }
  96     B[0] += x00;
  97     B[1] += x01;
  98     B[2] += x02;
  99     B[3] += x03;
 100     B[4] += x04;
 101     B[5] += x05;
 102     B[6] += x06;
 103     B[7] += x07;
 104     B[8] += x08;
 105     B[9] += x09;
 106     B[10] += x10;
 107     B[11] += x11;
 108     B[12] += x12;
 109     B[13] += x13;
 110     B[14] += x14;
 111     B[15] += x15;
 112 }
 113
 114 static inline void scrypt_core(unsigned int *X, unsigned int *V)
 115 {
 116     unsigned int i, j, k;
 117
 118     for (i = 0; i < 1024; i++) {
 119         memcpy(&V[i * 32], X, 128);
 120         xor_salsa8(&X[0], &X[16]);
 121         xor_salsa8(&X[16], &X[0]);
 122     }
 123     for (i = 0; i < 1024; i++) {
 124         j = 32 * (X[16] & 1023);
 125         for (k = 0; k < 32; k++)
 126             X[k] ^= V[j + k];
 127         xor_salsa8(&X[0], &X[16]);
 128         xor_salsa8(&X[16], &X[0]);
 129     }
 130 }
 131
 132 #endif
 133
 134 /* cpu and memory intensive function to transform a 80 byte buffer into a 32 byte output
 135    scratchpad size needs to be at least 63 + (128 * r * p) + (256 * r + 64) + (128 * r * N) bytes
 136    r = 1, p = 1, N = 1024
 137  */
 138
 139 uint256 scrypt_nosalt(const void* input, size_t inputlen, void *scratchpad)
 140 {
 141     unsigned int *V;
 142     unsigned int X[32];
 143     uint256 result = 0;
 144     V = (unsigned int *)(((uintptr_t)(scratchpad) + 63) & ~ (uintptr_t)(63));
 145
 146     PBKDF2_SHA256((const uint8_t*)input, inputlen, (const uint8_t*)input, inputlen, 1, (uint8_t *)X, 128);
 147     scrypt_core(X, V);
 148     PBKDF2_SHA256((const uint8_t*)input, inputlen, (uint8_t *)X, 128, 1, (uint8_t*)&result, 32);
 149
 150     return result;
 151 }
 152
 153 uint256 scrypt(const void* data, size_t datalen, const void* salt, size_t saltlen, void *scratchpad)
 154 {
 155     unsigned int *V;
 156     unsigned int X[32];
 157     uint256 result = 0;
 158     V = (unsigned int *)(((uintptr_t)(scratchpad) + 63) & ~ (uintptr_t)(63));
 159
 160     PBKDF2_SHA256((const uint8_t*)data, datalen, (const uint8_t*)salt, saltlen, 1, (uint8_t *)X, 128);
 161     scrypt_core(X, V);
 162     PBKDF2_SHA256((const uint8_t*)data, datalen, (uint8_t *)X, 128, 1, (uint8_t*)&result, 32);
 163
 164     return result;
 165 }
 166
 167 uint256 scrypt_hash(const void* input, size_t inputlen)
 168 {
 169     unsigned char scratchpad[SCRYPT_BUFFER_SIZE];
 170     return scrypt_nosalt(input, inputlen, scratchpad);
 171 }
 172
 173 uint256 scrypt_salted_hash(const void* input, size_t inputlen, const void* salt, size_t saltlen)
 174 {
 175     unsigned char scratchpad[SCRYPT_BUFFER_SIZE];
 176     return scrypt(input, inputlen, salt, saltlen, scratchpad);
 177 }
 178
 179 uint256 scrypt_salted_multiround_hash(const void* input, size_t inputlen, const void* salt, size_t saltlen, const unsigned int nRounds)
 180 {
 181     uint256 resultHash = scrypt_salted_hash(input, inputlen, salt, saltlen);
 182     uint256 transitionalHash = resultHash;
 183
 184     for(unsigned int i = 1; i < nRounds; i++)
 185     {
 186         resultHash = scrypt_salted_hash(input, inputlen, (const void*)&transitionalHash, 32);
 187         transitionalHash = resultHash;
 188     }
 189
 190     return resultHash;
 191 }
 192
 193 uint256 scrypt_blockhash(const void* input)
 194 {
 195     unsigned char scratchpad[SCRYPT_BUFFER_SIZE];
 196     return scrypt_nosalt(input, 80, scratchpad);
 197 }
 198