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add gf128_avx, add sm3 sm4 speed
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234
src/gf128_avx.c
Normal file
234
src/gf128_avx.c
Normal file
@@ -0,0 +1,234 @@
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/*
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* Copyright 2014-2022 The GmSSL Project. All Rights Reserved.
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*
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* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the License); you may
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||||
* not use this file except in compliance with the License.
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*
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||||
* http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
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*/
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/* GF(2^128) defined by f(x) = x^128 + x^7 + x^2 + x + 1
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* A + B mod f(x) = a xor b
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* A * 2 mod f(x)
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*/
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#include <stdio.h>
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#include <string.h>
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#include <stdlib.h>
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||||
#include <stdint.h>
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||||
#include <gmssl/hex.h>
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||||
#include <gmssl/gf128.h>
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||||
#include <gmssl/endian.h>
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#include <gmssl/error.h>
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||||
#include <immintrin.h>
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gf128_t gf128_zero(void)
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{
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uint8_t zero[16] = {0};
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return gf128_from_bytes(zero);
|
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}
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gf128_t gf128_from_hex(const char *s)
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||||
{
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||||
uint8_t bin[16];
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||||
size_t len;
|
||||
hex_to_bytes(s, strlen(s), bin, &len);
|
||||
return gf128_from_bytes(bin);
|
||||
}
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||||
int gf128_equ_hex(gf128_t a, const char *s)
|
||||
{
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||||
uint8_t bin1[16];
|
||||
uint8_t bin2[16];
|
||||
size_t len;
|
||||
hex_to_bytes(s, strlen(s), bin1, &len);
|
||||
gf128_to_bytes(a, bin2);
|
||||
return memcmp(bin1, bin2, sizeof(bin1)) == 0;
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||||
}
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||||
void gf128_print_bits(gf128_t a)
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{
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int i;
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||||
for (i = 0; i < 64; i++) {
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||||
printf("%d", (int)(a.hi % 2));
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||||
a.hi >>= 1;
|
||||
}
|
||||
for (i = 0; i < 64; i++) {
|
||||
printf("%d", (int)(a.lo % 2));
|
||||
a.lo >>= 1;
|
||||
}
|
||||
printf("\n");
|
||||
}
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int gf128_print(FILE *fp, int fmt, int ind, const char *label, gf128_t a)
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{
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||||
uint8_t be[16];
|
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int i;
|
||||
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||||
printf("%s: ", label);
|
||||
gf128_to_bytes(a, be);
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||||
for (i = 0; i < 16; i++) {
|
||||
printf("%02x", be[i]);
|
||||
}
|
||||
printf("\n");
|
||||
return 1;
|
||||
}
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||||
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||||
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||||
static uint64_t reverse_bits(uint64_t a)
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||||
{
|
||||
uint64_t r = 0;
|
||||
int i;
|
||||
|
||||
for (i = 0; i < 63; i++) {
|
||||
r |= a & 1;
|
||||
r <<= 1;
|
||||
a >>= 1;
|
||||
}
|
||||
r |= a & 1;
|
||||
return r;
|
||||
}
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||||
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||||
gf128_t gf128_from_bytes(const uint8_t p[16])
|
||||
{
|
||||
gf128_t r;
|
||||
|
||||
r.lo = GETU64(p);
|
||||
r.hi = GETU64(p + 8);
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||||
|
||||
r.lo = reverse_bits(r.lo);
|
||||
r.hi = reverse_bits(r.hi);
|
||||
return r;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void gf128_to_bytes(gf128_t a, uint8_t p[16])
|
||||
{
|
||||
a.lo = reverse_bits(a.lo);
|
||||
a.hi = reverse_bits(a.hi);
|
||||
PUTU64(p, a.lo);
|
||||
PUTU64(p + 8, a.hi);
|
||||
}
|
||||
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||||
gf128_t gf128_add(gf128_t ga, gf128_t gb)
|
||||
{
|
||||
|
||||
uint8_t r[16], a[16], b[16];
|
||||
|
||||
gf128_to_bytes(ga, a);
|
||||
gf128_to_bytes(gb, b);
|
||||
|
||||
__m128i a1 = _mm_loadu_si128((const __m128i*)a);
|
||||
__m128i b1 = _mm_loadu_si128((const __m128i*)b);
|
||||
__m128i T0 = _mm_xor_si128(a1, b1);
|
||||
|
||||
_mm_storeu_si128((__m128i*)r, T0);
|
||||
|
||||
return gf128_from_bytes(r);
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
gf128_t gf128_mul(gf128_t ga, gf128_t gb)
|
||||
{
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||||
uint8_t r[16], a[16], b[16];
|
||||
|
||||
const __m128i MASK = _mm_set_epi8(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15);
|
||||
|
||||
gf128_to_bytes(ga, a);
|
||||
gf128_to_bytes(gb, b);
|
||||
|
||||
__m128i a1 = _mm_loadu_si128((const __m128i*)a);
|
||||
__m128i b1 = _mm_loadu_si128((const __m128i*)b);
|
||||
|
||||
a1 = _mm_shuffle_epi8(a1, MASK);
|
||||
b1 = _mm_shuffle_epi8(b1, MASK);
|
||||
|
||||
__m128i T0, T1, T2, T3, T4, T5;
|
||||
|
||||
T0 = _mm_clmulepi64_si128(a1, b1, 0x00);
|
||||
T1 = _mm_clmulepi64_si128(a1, b1, 0x01);
|
||||
T2 = _mm_clmulepi64_si128(a1, b1, 0x10);
|
||||
T3 = _mm_clmulepi64_si128(a1, b1, 0x11);
|
||||
|
||||
T1 = _mm_xor_si128(T1, T2);
|
||||
T2 = _mm_slli_si128(T1, 8);
|
||||
T1 = _mm_srli_si128(T1, 8);
|
||||
T0 = _mm_xor_si128(T0, T2);
|
||||
T3 = _mm_xor_si128(T3, T1);
|
||||
|
||||
T4 = _mm_srli_epi32(T0, 31);
|
||||
T0 = _mm_slli_epi32(T0, 1);
|
||||
|
||||
T5 = _mm_srli_epi32(T3, 31);
|
||||
T3 = _mm_slli_epi32(T3, 1);
|
||||
|
||||
T2 = _mm_srli_si128(T4, 12);
|
||||
T5 = _mm_slli_si128(T5, 4);
|
||||
T4 = _mm_slli_si128(T4, 4);
|
||||
T0 = _mm_or_si128(T0, T4);
|
||||
T3 = _mm_or_si128(T3, T5);
|
||||
T3 = _mm_or_si128(T3, T2);
|
||||
|
||||
T4 = _mm_slli_epi32(T0, 31);
|
||||
T5 = _mm_slli_epi32(T0, 30);
|
||||
T2 = _mm_slli_epi32(T0, 25);
|
||||
|
||||
T4 = _mm_xor_si128(T4, T5);
|
||||
T4 = _mm_xor_si128(T4, T2);
|
||||
T5 = _mm_srli_si128(T4, 4);
|
||||
T3 = _mm_xor_si128(T3, T5);
|
||||
T4 = _mm_slli_si128(T4, 12);
|
||||
T0 = _mm_xor_si128(T0, T4);
|
||||
T3 = _mm_xor_si128(T3, T0);
|
||||
|
||||
T4 = _mm_srli_epi32(T0, 1);
|
||||
T1 = _mm_srli_epi32(T0, 2);
|
||||
T2 = _mm_srli_epi32(T0, 7);
|
||||
T3 = _mm_xor_si128(T3, T1);
|
||||
T3 = _mm_xor_si128(T3, T2);
|
||||
T3 = _mm_xor_si128(T3, T4);
|
||||
|
||||
T3 = _mm_shuffle_epi8(T3, MASK);
|
||||
|
||||
_mm_storeu_si128((__m128i*)r, T3);
|
||||
|
||||
return gf128_from_bytes(r);
|
||||
}
|
||||
|
||||
gf128_t gf128_mul2(gf128_t ga)
|
||||
{
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||||
uint8_t r[16], a[16];
|
||||
|
||||
const __m128i MASK = _mm_set_epi8(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15);
|
||||
__m128i MASK1 = _mm_set_epi8(0xe1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);
|
||||
__m128i MASK2 = _mm_set_epi8(0x80,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);
|
||||
|
||||
__m128i T0, T1, T2, T3, T4, T5;
|
||||
|
||||
gf128_to_bytes(ga, a);
|
||||
|
||||
__m128i a1 = _mm_loadu_si128((const __m128i*)a);
|
||||
a1 = _mm_shuffle_epi8(a1, MASK);
|
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|
||||
T0 = _mm_srli_epi64(a1,1);
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||||
T1 = _mm_slli_epi64(a1,63);
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||||
T2 = _mm_shuffle_epi32(T1,0x0C);
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||||
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||||
T3 = _mm_shuffle_epi32(T1,0x40);
|
||||
T4 = _mm_cmpeq_epi8(T3,MASK2);
|
||||
T3 = _mm_and_si128(T4,MASK1);
|
||||
|
||||
T5 = _mm_xor_si128(T0,T2);
|
||||
T5 = _mm_xor_si128(T5,T3);
|
||||
|
||||
T5 = _mm_shuffle_epi8(T5, MASK);
|
||||
|
||||
_mm_storeu_si128((__m128i*)r, T5);
|
||||
|
||||
return gf128_from_bytes(r);
|
||||
}
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