xref: /linux/include/linux/siphash.h (revision e73aaae2fa9024832e1f42e30c787c7baf61d014)
12c956a60SJason A. Donenfeld /* Copyright (C) 2016 Jason A. Donenfeld <Jason@zx2c4.com>. All Rights Reserved.
22c956a60SJason A. Donenfeld  *
32c956a60SJason A. Donenfeld  * This file is provided under a dual BSD/GPLv2 license.
42c956a60SJason A. Donenfeld  *
52c956a60SJason A. Donenfeld  * SipHash: a fast short-input PRF
62c956a60SJason A. Donenfeld  * https://131002.net/siphash/
72c956a60SJason A. Donenfeld  *
81ae2324fSJason A. Donenfeld  * This implementation is specifically for SipHash2-4 for a secure PRF
91ae2324fSJason A. Donenfeld  * and HalfSipHash1-3/SipHash1-3 for an insecure PRF only suitable for
101ae2324fSJason A. Donenfeld  * hashtables.
112c956a60SJason A. Donenfeld  */
122c956a60SJason A. Donenfeld 
132c956a60SJason A. Donenfeld #ifndef _LINUX_SIPHASH_H
142c956a60SJason A. Donenfeld #define _LINUX_SIPHASH_H
152c956a60SJason A. Donenfeld 
162c956a60SJason A. Donenfeld #include <linux/types.h>
172c956a60SJason A. Donenfeld #include <linux/kernel.h>
182c956a60SJason A. Donenfeld 
192c956a60SJason A. Donenfeld #define SIPHASH_ALIGNMENT __alignof__(u64)
202c956a60SJason A. Donenfeld typedef struct {
212c956a60SJason A. Donenfeld 	u64 key[2];
222c956a60SJason A. Donenfeld } siphash_key_t;
232c956a60SJason A. Donenfeld 
2449ecc2e9SEric Dumazet #define siphash_aligned_key_t siphash_key_t __aligned(16)
2549ecc2e9SEric Dumazet 
26df453700SEric Dumazet static inline bool siphash_key_is_zero(const siphash_key_t *key)
27df453700SEric Dumazet {
28df453700SEric Dumazet 	return !(key->key[0] | key->key[1]);
29df453700SEric Dumazet }
30df453700SEric Dumazet 
312c956a60SJason A. Donenfeld u64 __siphash_aligned(const void *data, size_t len, const siphash_key_t *key);
322c956a60SJason A. Donenfeld u64 __siphash_unaligned(const void *data, size_t len, const siphash_key_t *key);
332c956a60SJason A. Donenfeld 
342c956a60SJason A. Donenfeld u64 siphash_1u64(const u64 a, const siphash_key_t *key);
352c956a60SJason A. Donenfeld u64 siphash_2u64(const u64 a, const u64 b, const siphash_key_t *key);
362c956a60SJason A. Donenfeld u64 siphash_3u64(const u64 a, const u64 b, const u64 c,
372c956a60SJason A. Donenfeld 		 const siphash_key_t *key);
382c956a60SJason A. Donenfeld u64 siphash_4u64(const u64 a, const u64 b, const u64 c, const u64 d,
392c956a60SJason A. Donenfeld 		 const siphash_key_t *key);
402c956a60SJason A. Donenfeld u64 siphash_1u32(const u32 a, const siphash_key_t *key);
412c956a60SJason A. Donenfeld u64 siphash_3u32(const u32 a, const u32 b, const u32 c,
422c956a60SJason A. Donenfeld 		 const siphash_key_t *key);
432c956a60SJason A. Donenfeld 
442c956a60SJason A. Donenfeld static inline u64 siphash_2u32(const u32 a, const u32 b,
452c956a60SJason A. Donenfeld 			       const siphash_key_t *key)
462c956a60SJason A. Donenfeld {
472c956a60SJason A. Donenfeld 	return siphash_1u64((u64)b << 32 | a, key);
482c956a60SJason A. Donenfeld }
492c956a60SJason A. Donenfeld static inline u64 siphash_4u32(const u32 a, const u32 b, const u32 c,
502c956a60SJason A. Donenfeld 			       const u32 d, const siphash_key_t *key)
512c956a60SJason A. Donenfeld {
522c956a60SJason A. Donenfeld 	return siphash_2u64((u64)b << 32 | a, (u64)d << 32 | c, key);
532c956a60SJason A. Donenfeld }
542c956a60SJason A. Donenfeld 
552c956a60SJason A. Donenfeld 
562c956a60SJason A. Donenfeld static inline u64 ___siphash_aligned(const __le64 *data, size_t len,
572c956a60SJason A. Donenfeld 				     const siphash_key_t *key)
582c956a60SJason A. Donenfeld {
592c956a60SJason A. Donenfeld 	if (__builtin_constant_p(len) && len == 4)
602c956a60SJason A. Donenfeld 		return siphash_1u32(le32_to_cpup((const __le32 *)data), key);
612c956a60SJason A. Donenfeld 	if (__builtin_constant_p(len) && len == 8)
622c956a60SJason A. Donenfeld 		return siphash_1u64(le64_to_cpu(data[0]), key);
632c956a60SJason A. Donenfeld 	if (__builtin_constant_p(len) && len == 16)
642c956a60SJason A. Donenfeld 		return siphash_2u64(le64_to_cpu(data[0]), le64_to_cpu(data[1]),
652c956a60SJason A. Donenfeld 				    key);
662c956a60SJason A. Donenfeld 	if (__builtin_constant_p(len) && len == 24)
672c956a60SJason A. Donenfeld 		return siphash_3u64(le64_to_cpu(data[0]), le64_to_cpu(data[1]),
682c956a60SJason A. Donenfeld 				    le64_to_cpu(data[2]), key);
692c956a60SJason A. Donenfeld 	if (__builtin_constant_p(len) && len == 32)
702c956a60SJason A. Donenfeld 		return siphash_4u64(le64_to_cpu(data[0]), le64_to_cpu(data[1]),
712c956a60SJason A. Donenfeld 				    le64_to_cpu(data[2]), le64_to_cpu(data[3]),
722c956a60SJason A. Donenfeld 				    key);
732c956a60SJason A. Donenfeld 	return __siphash_aligned(data, len, key);
742c956a60SJason A. Donenfeld }
752c956a60SJason A. Donenfeld 
762c956a60SJason A. Donenfeld /**
772c956a60SJason A. Donenfeld  * siphash - compute 64-bit siphash PRF value
782c956a60SJason A. Donenfeld  * @data: buffer to hash
792c956a60SJason A. Donenfeld  * @size: size of @data
802c956a60SJason A. Donenfeld  * @key: the siphash key
812c956a60SJason A. Donenfeld  */
822c956a60SJason A. Donenfeld static inline u64 siphash(const void *data, size_t len,
832c956a60SJason A. Donenfeld 			  const siphash_key_t *key)
842c956a60SJason A. Donenfeld {
85f7e5b9bfSArnd Bergmann 	if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
86f7e5b9bfSArnd Bergmann 	    !IS_ALIGNED((unsigned long)data, SIPHASH_ALIGNMENT))
872c956a60SJason A. Donenfeld 		return __siphash_unaligned(data, len, key);
882c956a60SJason A. Donenfeld 	return ___siphash_aligned(data, len, key);
892c956a60SJason A. Donenfeld }
902c956a60SJason A. Donenfeld 
911ae2324fSJason A. Donenfeld #define HSIPHASH_ALIGNMENT __alignof__(unsigned long)
921ae2324fSJason A. Donenfeld typedef struct {
931ae2324fSJason A. Donenfeld 	unsigned long key[2];
941ae2324fSJason A. Donenfeld } hsiphash_key_t;
951ae2324fSJason A. Donenfeld 
961ae2324fSJason A. Donenfeld u32 __hsiphash_aligned(const void *data, size_t len,
971ae2324fSJason A. Donenfeld 		       const hsiphash_key_t *key);
981ae2324fSJason A. Donenfeld u32 __hsiphash_unaligned(const void *data, size_t len,
991ae2324fSJason A. Donenfeld 			 const hsiphash_key_t *key);
1001ae2324fSJason A. Donenfeld 
1011ae2324fSJason A. Donenfeld u32 hsiphash_1u32(const u32 a, const hsiphash_key_t *key);
1021ae2324fSJason A. Donenfeld u32 hsiphash_2u32(const u32 a, const u32 b, const hsiphash_key_t *key);
1031ae2324fSJason A. Donenfeld u32 hsiphash_3u32(const u32 a, const u32 b, const u32 c,
1041ae2324fSJason A. Donenfeld 		  const hsiphash_key_t *key);
1051ae2324fSJason A. Donenfeld u32 hsiphash_4u32(const u32 a, const u32 b, const u32 c, const u32 d,
1061ae2324fSJason A. Donenfeld 		  const hsiphash_key_t *key);
1071ae2324fSJason A. Donenfeld 
1081ae2324fSJason A. Donenfeld static inline u32 ___hsiphash_aligned(const __le32 *data, size_t len,
1091ae2324fSJason A. Donenfeld 				      const hsiphash_key_t *key)
1101ae2324fSJason A. Donenfeld {
1111ae2324fSJason A. Donenfeld 	if (__builtin_constant_p(len) && len == 4)
1121ae2324fSJason A. Donenfeld 		return hsiphash_1u32(le32_to_cpu(data[0]), key);
1131ae2324fSJason A. Donenfeld 	if (__builtin_constant_p(len) && len == 8)
1141ae2324fSJason A. Donenfeld 		return hsiphash_2u32(le32_to_cpu(data[0]), le32_to_cpu(data[1]),
1151ae2324fSJason A. Donenfeld 				     key);
1161ae2324fSJason A. Donenfeld 	if (__builtin_constant_p(len) && len == 12)
1171ae2324fSJason A. Donenfeld 		return hsiphash_3u32(le32_to_cpu(data[0]), le32_to_cpu(data[1]),
1181ae2324fSJason A. Donenfeld 				     le32_to_cpu(data[2]), key);
1191ae2324fSJason A. Donenfeld 	if (__builtin_constant_p(len) && len == 16)
1201ae2324fSJason A. Donenfeld 		return hsiphash_4u32(le32_to_cpu(data[0]), le32_to_cpu(data[1]),
1211ae2324fSJason A. Donenfeld 				     le32_to_cpu(data[2]), le32_to_cpu(data[3]),
1221ae2324fSJason A. Donenfeld 				     key);
1231ae2324fSJason A. Donenfeld 	return __hsiphash_aligned(data, len, key);
1241ae2324fSJason A. Donenfeld }
1251ae2324fSJason A. Donenfeld 
1261ae2324fSJason A. Donenfeld /**
1271ae2324fSJason A. Donenfeld  * hsiphash - compute 32-bit hsiphash PRF value
1281ae2324fSJason A. Donenfeld  * @data: buffer to hash
1291ae2324fSJason A. Donenfeld  * @size: size of @data
1301ae2324fSJason A. Donenfeld  * @key: the hsiphash key
1311ae2324fSJason A. Donenfeld  */
1321ae2324fSJason A. Donenfeld static inline u32 hsiphash(const void *data, size_t len,
1331ae2324fSJason A. Donenfeld 			   const hsiphash_key_t *key)
1341ae2324fSJason A. Donenfeld {
135f7e5b9bfSArnd Bergmann 	if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
136f7e5b9bfSArnd Bergmann 	    !IS_ALIGNED((unsigned long)data, HSIPHASH_ALIGNMENT))
1371ae2324fSJason A. Donenfeld 		return __hsiphash_unaligned(data, len, key);
1381ae2324fSJason A. Donenfeld 	return ___hsiphash_aligned(data, len, key);
1391ae2324fSJason A. Donenfeld }
1401ae2324fSJason A. Donenfeld 
141*e73aaae2SJason A. Donenfeld /*
142*e73aaae2SJason A. Donenfeld  * These macros expose the raw SipHash and HalfSipHash permutations.
143*e73aaae2SJason A. Donenfeld  * Do not use them directly! If you think you have a use for them,
144*e73aaae2SJason A. Donenfeld  * be sure to CC the maintainer of this file explaining why.
145*e73aaae2SJason A. Donenfeld  */
146*e73aaae2SJason A. Donenfeld 
147*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define SIPHASH_PERMUTATION(a, b, c, d) ( \
148*e73aaae2SJason A. Donenfeld 	(a) += (b), (b) = rol64((b), 13), (b) ^= (a), (a) = rol64((a), 32), \
149*e73aaae2SJason A. Donenfeld 	(c) += (d), (d) = rol64((d), 16), (d) ^= (c), \
150*e73aaae2SJason A. Donenfeld 	(a) += (d), (d) = rol64((d), 21), (d) ^= (a), \
151*e73aaae2SJason A. Donenfeld 	(c) += (b), (b) = rol64((b), 17), (b) ^= (c), (c) = rol64((c), 32))
152*e73aaae2SJason A. Donenfeld 
153*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define SIPHASH_CONST_0 0x736f6d6570736575ULL
154*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define SIPHASH_CONST_1 0x646f72616e646f6dULL
155*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define SIPHASH_CONST_2 0x6c7967656e657261ULL
156*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define SIPHASH_CONST_3 0x7465646279746573ULL
157*e73aaae2SJason A. Donenfeld 
158*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define HSIPHASH_PERMUTATION(a, b, c, d) ( \
159*e73aaae2SJason A. Donenfeld 	(a) += (b), (b) = rol32((b), 5), (b) ^= (a), (a) = rol32((a), 16), \
160*e73aaae2SJason A. Donenfeld 	(c) += (d), (d) = rol32((d), 8), (d) ^= (c), \
161*e73aaae2SJason A. Donenfeld 	(a) += (d), (d) = rol32((d), 7), (d) ^= (a), \
162*e73aaae2SJason A. Donenfeld 	(c) += (b), (b) = rol32((b), 13), (b) ^= (c), (c) = rol32((c), 16))
163*e73aaae2SJason A. Donenfeld 
164*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define HSIPHASH_CONST_0 0U
165*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define HSIPHASH_CONST_1 0U
166*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define HSIPHASH_CONST_2 0x6c796765U
167*e73aaae2SJason A. Donenfeld #define HSIPHASH_CONST_3 0x74656462U
168*e73aaae2SJason A. Donenfeld 
1692c956a60SJason A. Donenfeld #endif /* _LINUX_SIPHASH_H */
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