/*

* SHA-1 using Intel SHA intrinsic

*

* Based on public domain code by Sean Gulley

* (https://github.com/mitls/hacl-star/tree/master/experimental/hash)

* Adapted to Botan by Jeffrey Walton.

*

* Further changes

*

* (C) 2017 Jack Lloyd

*

* Botan is released under the Simplified BSD License (see license.txt)

*/

#include <botan/internal/sha1.h>

#include <immintrin.h>

namespace Botan {

BOTAN_FUNC_ISA("sha,ssse3,sse4.1")

void SHA_1::sha1_compress_x86(secure_vector<uint32_t>& digest,

                                const uint8_t input[],

                                size_t blocks)

   {

   const __m128i MASK = _mm_set_epi64x(0x0001020304050607, 0x08090a0b0c0d0e0f);

   const __m128i* input_mm = reinterpret_cast<const __m128i*>(input);

   uint32_t* state = digest.data();

   // Load initial values

   __m128i ABCD = _mm_loadu_si128(reinterpret_cast<__m128i*>(state));

   __m128i E0 = _mm_set_epi32(state[4], 0, 0, 0);

   ABCD = _mm_shuffle_epi32(ABCD, 0x1B);

   while (blocks)

      {

      // Save current hash

      const __m128i ABCD_SAVE = ABCD;

      const __m128i E0_SAVE = E0;

      __m128i MSG0, MSG1, MSG2, MSG3;

      __m128i E1;

      // Rounds 0-3

      MSG0 = _mm_loadu_si128(input_mm+0);

      MSG0 = _mm_shuffle_epi8(MSG0, MASK);

      E0 = _mm_add_epi32(E0, MSG0);

      E1 = ABCD;

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 0);

      // Rounds 4-7

      MSG1 = _mm_loadu_si128(input_mm+1);

      MSG1 = _mm_shuffle_epi8(MSG1, MASK);

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);

      E0 = ABCD;

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 0);

      MSG0 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG0, MSG1);

      // Rounds 8-11

      MSG2 = _mm_loadu_si128(input_mm+2);

      MSG2 = _mm_shuffle_epi8(MSG2, MASK);

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);

      E1 = ABCD;

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 0);

      MSG1 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG1, MSG2);

      MSG0 = _mm_xor_si128(MSG0, MSG2);

      // Rounds 12-15

      MSG3 = _mm_loadu_si128(input_mm+3);

      MSG3 = _mm_shuffle_epi8(MSG3, MASK);

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);

      E0 = ABCD;

      MSG0 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG0, MSG3);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 0);

      MSG2 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG2, MSG3);

      MSG1 = _mm_xor_si128(MSG1, MSG3);

      // Rounds 16-19

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG0);

      E1 = ABCD;

      MSG1 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG1, MSG0);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 0);

      MSG3 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG3, MSG0);

      MSG2 = _mm_xor_si128(MSG2, MSG0);

      // Rounds 20-23

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);

      E0 = ABCD;

      MSG2 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG2, MSG1);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 1);

      MSG0 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG0, MSG1);

      MSG3 = _mm_xor_si128(MSG3, MSG1);

      // Rounds 24-27

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);

      E1 = ABCD;

      MSG3 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG3, MSG2);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 1);

      MSG1 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG1, MSG2);

      MSG0 = _mm_xor_si128(MSG0, MSG2);

      // Rounds 28-31

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);

      E0 = ABCD;

      MSG0 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG0, MSG3);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 1);

      MSG2 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG2, MSG3);

      MSG1 = _mm_xor_si128(MSG1, MSG3);

      // Rounds 32-35

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG0);

      E1 = ABCD;

      MSG1 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG1, MSG0);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 1);

      MSG3 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG3, MSG0);

      MSG2 = _mm_xor_si128(MSG2, MSG0);

      // Rounds 36-39

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);

      E0 = ABCD;

      MSG2 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG2, MSG1);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 1);

      MSG0 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG0, MSG1);

      MSG3 = _mm_xor_si128(MSG3, MSG1);

      // Rounds 40-43

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);

      E1 = ABCD;

      MSG3 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG3, MSG2);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 2);

      MSG1 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG1, MSG2);

      MSG0 = _mm_xor_si128(MSG0, MSG2);

      // Rounds 44-47

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);

      E0 = ABCD;

      MSG0 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG0, MSG3);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 2);

      MSG2 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG2, MSG3);

      MSG1 = _mm_xor_si128(MSG1, MSG3);

      // Rounds 48-51

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG0);

      E1 = ABCD;

      MSG1 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG1, MSG0);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 2);

      MSG3 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG3, MSG0);

      MSG2 = _mm_xor_si128(MSG2, MSG0);

      // Rounds 52-55

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);

      E0 = ABCD;

      MSG2 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG2, MSG1);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 2);

      MSG0 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG0, MSG1);

      MSG3 = _mm_xor_si128(MSG3, MSG1);

      // Rounds 56-59

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);

      E1 = ABCD;

      MSG3 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG3, MSG2);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 2);

      MSG1 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG1, MSG2);

      MSG0 = _mm_xor_si128(MSG0, MSG2);

      // Rounds 60-63

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);

      E0 = ABCD;

      MSG0 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG0, MSG3);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 3);

      MSG2 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG2, MSG3);

      MSG1 = _mm_xor_si128(MSG1, MSG3);

      // Rounds 64-67

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG0);

      E1 = ABCD;

      MSG1 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG1, MSG0);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 3);

      MSG3 = _mm_sha1msg1_epu32(MSG3, MSG0);

      MSG2 = _mm_xor_si128(MSG2, MSG0);

      // Rounds 68-71

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG1);

      E0 = ABCD;

      MSG2 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG2, MSG1);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 3);

      MSG3 = _mm_xor_si128(MSG3, MSG1);

      // Rounds 72-75

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, MSG2);

      E1 = ABCD;

      MSG3 = _mm_sha1msg2_epu32(MSG3, MSG2);

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E0, 3);

      // Rounds 76-79

      E1 = _mm_sha1nexte_epu32(E1, MSG3);

      E0 = ABCD;

      ABCD = _mm_sha1rnds4_epu32(ABCD, E1, 3);

      // Add values back to state

      E0 = _mm_sha1nexte_epu32(E0, E0_SAVE);

      ABCD = _mm_add_epi32(ABCD, ABCD_SAVE);

      input_mm += 4;

      blocks--;

      }

   // Save state

   ABCD = _mm_shuffle_epi32(ABCD, 0x1B);

   _mm_storeu_si128(reinterpret_cast<__m128i*>(state), ABCD);

   state[4] = _mm_extract_epi32(E0, 3);

   }

}