git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - tools/crypto_bench.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Nicolas George
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
   8  * as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
  17  * along with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /* Optional external libraries; can be enabled using:
  22  * make VERSUS=crypto+gcrypt+tomcrypt tools/crypto_bench */
  23 #define USE_crypto           0x01    /* OpenSSL's libcrypto */
  24 #define USE_gcrypt           0x02    /* GnuTLS's libgcrypt */
  25 #define USE_tomcrypt         0x04    /* LibTomCrypt */
  26
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <math.h>
  29
  30 #include "libavutil/avutil.h"
  31 #include "libavutil/avstring.h"
  32 #include "libavutil/crc.h"
  33 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  34 #include "libavutil/timer.h"
  35
  36 #if HAVE_UNISTD_H
  37 #include <unistd.h> /* for getopt */
  38 #endif
  39 #if !HAVE_GETOPT
  40 #include "compat/getopt.c"
  41 #endif
  42
  43 #define MAX_INPUT_SIZE 1048576
  44 #define MAX_OUTPUT_SIZE 128
  45
  46 static const char *enabled_libs;
  47 static const char *enabled_algos;
  48 static unsigned specified_runs;
  49
  50 static const uint8_t *hardcoded_key = "FFmpeg is the best program ever.";
  51
  52 static void fatal_error(const char *tag)
  53 {
  54     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Fatal error: %s\n", tag);
  55     exit(1);
  56 }
  57
  58 struct hash_impl {
  59     const char *lib;
  60     const char *name;
  61     void (*run)(uint8_t *output, const uint8_t *input, unsigned size);
  62     const char *output;
  63 };
  64
  65 /***************************************************************************
  66  * lavu: libavutil
  67  ***************************************************************************/
  68
  69 #include "libavutil/md5.h"
  70 #include "libavutil/sha.h"
  71 #include "libavutil/sha512.h"
  72 #include "libavutil/ripemd.h"
  73 #include "libavutil/aes.h"
  74
  75 #define IMPL_USE_lavu IMPL_USE
  76
  77 static void run_lavu_md5(uint8_t *output,
  78                          const uint8_t *input, unsigned size)
  79 {
  80     av_md5_sum(output, input, size);
  81 }
  82
  83 #define DEFINE_LAVU_MD(suffix, type, namespace, hsize)                       \
  84 static void run_lavu_ ## suffix(uint8_t *output,                             \
  85                                 const uint8_t *input, unsigned size)         \
  86 {                                                                            \
  87     static struct type *h;                                                   \
  88     if (!h && !(h = av_ ## namespace ## _alloc()))                           \
  89         fatal_error("out of memory");                                        \
  90     av_ ## namespace ## _init(h, hsize);                                     \
  91     av_ ## namespace ## _update(h, input, size);                             \
  92     av_ ## namespace ## _final(h, output);                                   \
  93 }
  94
  95 DEFINE_LAVU_MD(sha1,      AVSHA,    sha, 160);
  96 DEFINE_LAVU_MD(sha256,    AVSHA,    sha, 256);
  97 DEFINE_LAVU_MD(sha512,    AVSHA512, sha512, 512);
  98 DEFINE_LAVU_MD(ripemd160, AVRIPEMD, ripemd, 160);
  99
 100 static void run_lavu_aes128(uint8_t *output,
 101                             const uint8_t *input, unsigned size)
 102 {
 103     static struct AVAES *aes;
 104     if (!aes && !(aes = av_aes_alloc()))
 105         fatal_error("out of memory");
 106     av_aes_init(aes, hardcoded_key, 128, 0);
 107     av_aes_crypt(aes, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 108 }
 109
 110 /***************************************************************************
 111  * crypto: OpenSSL's libcrypto
 112  ***************************************************************************/
 113
 114 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_crypto
 115
 116 #include <openssl/md5.h>
 117 #include <openssl/sha.h>
 118 #include <openssl/ripemd.h>
 119 #include <openssl/aes.h>
 120
 121 #define DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(suffix, function)                              \
 122 static void run_crypto_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 123                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 124 {                                                                            \
 125     function(input, size, output);                                           \
 126 }
 127
 128 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(md5,       MD5)
 129 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 130 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 131 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 132 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(ripemd160, RIPEMD160)
 133
 134 static void run_crypto_aes128(uint8_t *output,
 135                               const uint8_t *input, unsigned size)
 136 {
 137     AES_KEY aes;
 138     unsigned i;
 139
 140     AES_set_encrypt_key(hardcoded_key, 128, &aes);
 141     size -= 15;
 142     for (i = 0; i < size; i += 16)
 143         AES_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 144 }
 145
 146 #define IMPL_USE_crypto(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 147 #else
 148 #define IMPL_USE_crypto(...) /* ignore */
 149 #endif
 150
 151 /***************************************************************************
 152  * gcrypt: GnuTLS's libgcrypt
 153  ***************************************************************************/
 154
 155 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt
 156
 157 #include <gcrypt.h>
 158
 159 #define DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(suffix, algo)                                  \
 160 static void run_gcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 161                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 162 {                                                                            \
 163     gcry_md_hash_buffer(GCRY_MD_ ## algo, output, input, size);              \
 164 }
 165
 166 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(md5,       MD5)
 167 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 168 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 169 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 170 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(ripemd160, RMD160)
 171
 172 static void run_gcrypt_aes128(uint8_t *output,
 173                               const uint8_t *input, unsigned size)
 174 {
 175     static gcry_cipher_hd_t aes;
 176     if (aes == NULL)
 177         gcry_cipher_open(&aes, GCRY_CIPHER_AES128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 178     gcry_cipher_setkey(aes, hardcoded_key, 16);
 179     gcry_cipher_encrypt(aes, output, size, input, size);
 180 }
 181
 182 #define IMPL_USE_gcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 183 #else
 184 #define IMPL_USE_gcrypt(...) /* ignore */
 185 #endif
 186
 187 /***************************************************************************
 188  * tomcrypt: LibTomCrypt
 189  ***************************************************************************/
 190
 191 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt
 192
 193 #include <tomcrypt.h>
 194
 195 #define DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(suffix, namespace, algo)                     \
 196 static void run_tomcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                         \
 197                                     const uint8_t *input, unsigned size)     \
 198 {                                                                            \
 199     hash_state md;                                                           \
 200     namespace ## _init(&md);                                                 \
 201     namespace ## _process(&md, input, size);                                 \
 202     namespace ## _done(&md, output);                                         \
 203 }
 204
 205 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(md5,       md5,    MD5)
 206 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha1,      sha1,   SHA1)
 207 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha256,    sha256, SHA256)
 208 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha512,    sha512, SHA512)
 209 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(ripemd160, rmd160, RIPEMD160)
 210
 211 static void run_tomcrypt_aes128(uint8_t *output,
 212                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 213 {
 214     symmetric_key aes;
 215     unsigned i;
 216
 217     aes_setup(hardcoded_key, 16, 0, &aes);
 218     size -= 15;
 219     for (i = 0; i < size; i += 16)
 220         aes_ecb_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 221 }
 222
 223 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 224 #else
 225 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) /* ignore */
 226 #endif
 227
 228 /***************************************************************************
 229  * Driver code
 230  ***************************************************************************/
 231
 232 static unsigned crc32(const uint8_t *data, unsigned size)
 233 {
 234     return av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0, data, size);
 235 }
 236
 237 static void run_implementation(const uint8_t *input, uint8_t *output,
 238                                struct hash_impl *impl, unsigned size)
 239 {
 240     uint64_t t0, t1;
 241     unsigned nruns = specified_runs ? specified_runs : (1 << 30) / size;
 242     unsigned outlen = 0, outcrc = 0;
 243     unsigned i, j, val;
 244     double mtime, ttime = 0, ttime2 = 0, stime;
 245     uint8_t outref[MAX_OUTPUT_SIZE];
 246
 247     if (enabled_libs  && !av_stristr(enabled_libs,  impl->lib) ||
 248         enabled_algos && !av_stristr(enabled_algos, impl->name))
 249         return;
 250     if (!sscanf(impl->output, "crc:%x", &outcrc)) {
 251         outlen = strlen(impl->output) / 2;
 252         for (i = 0; i < outlen; i++) {
 253             sscanf(impl->output + i * 2, "%02x", &val);
 254             outref[i] = val;
 255         }
 256     }
 257     for (i = 0; i < 8; i++) /* heat caches */
 258         impl->run(output, input, size);
 259     for (i = 0; i < nruns; i++) {
 260         memset(output, 0, size); /* avoid leftovers from previous runs */
 261         t0 = AV_READ_TIME();
 262         impl->run(output, input, size);
 263         t1 = AV_READ_TIME();
 264         if (outlen ? memcmp(output, outref, outlen) :
 265                      crc32(output, size) != outcrc) {
 266             fprintf(stderr, "Expected: ");
 267             if (outlen)
 268                 for (j = 0; j < outlen; j++)
 269                     fprintf(stderr, "%02x", output[j]);
 270             else
 271                 fprintf(stderr, "%08x", crc32(output, size));
 272             fprintf(stderr, "\n");
 273             fatal_error("output mismatch");
 274         }
 275         mtime = (double)(t1 - t0) / size;
 276         ttime  += mtime;
 277         ttime2 += mtime * mtime;
 278     }
 279
 280     ttime  /= nruns;
 281     ttime2 /= nruns;
 282     stime = sqrt(ttime2 - ttime * ttime);
 283     printf("%-10s %-12s size: %7d  runs: %6d  time: %8.3f +- %.3f\n",
 284            impl->lib, impl->name, size, nruns, ttime, stime);
 285     fflush(stdout);
 286 }
 287
 288 #define IMPL_USE(lib, name, symbol, output) \
 289     { #lib, name, run_ ## lib ## _ ## symbol, output },
 290 #define IMPL(lib, ...) IMPL_USE_ ## lib(lib, __VA_ARGS__)
 291 #define IMPL_ALL(...) \
 292     IMPL(lavu,       __VA_ARGS__) \
 293     IMPL(crypto,     __VA_ARGS__) \
 294     IMPL(gcrypt,     __VA_ARGS__) \
 295     IMPL(tomcrypt,   __VA_ARGS__)
 296
 297 struct hash_impl implementations[] = {
 298     IMPL_ALL("MD5",        md5,       "aa26ff5b895356bcffd9292ba9f89e66")
 299     IMPL_ALL("SHA-1",      sha1,      "1fd8bd1fa02f5b0fe916b0d71750726b096c5744")
 300     IMPL_ALL("SHA-256",    sha256,    "14028ac673b3087e51a1d407fbf0df4deeec8f217119e13b07bf2138f93db8c5")
 301     IMPL_ALL("SHA-512",    sha512,    "3afdd44a80d99af15c87bd724cb717243193767835ce866dd5d58c02d674bb57"
 302                                       "7c25b9e118c200a189fcd5a01ef106a4e200061f3e97dbf50ba065745fd46bef")
 303     IMPL_ALL("RIPEMD-160", ripemd160, "62a5321e4fc8784903bb43ab7752c75f8b25af00")
 304     IMPL_ALL("AES-128",    aes128,    "crc:ff6bc888")
 305 };
 306
 307 int main(int argc, char **argv)
 308 {
 309     uint8_t *input = av_malloc(MAX_INPUT_SIZE * 2);
 310     uint8_t *output = input + MAX_INPUT_SIZE;
 311     unsigned i, impl, size;
 312     int opt;
 313
 314     while ((opt = getopt(argc, argv, "hl:a:r:")) != -1) {
 315         switch (opt) {
 316         case 'l':
 317             enabled_libs = optarg;
 318             break;
 319         case 'a':
 320             enabled_algos = optarg;
 321             break;
 322         case 'r':
 323             specified_runs = strtol(optarg, NULL, 0);
 324             break;
 325         case 'h':
 326         default:
 327             fprintf(stderr, "Usage: %s [-l libs] [-a algos] [-r runs]\n",
 328                     argv[0]);
 329             if ((USE_EXT_LIBS)) {
 330                 char buf[1024];
 331                 snprintf(buf, sizeof(buf), "%s%s%s",
 332                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_crypto)   ? "+crypto"   : "",
 333                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt)   ? "+gcrypt"   : "",
 334                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt) ? "+tomcrypt" : "");
 335                 fprintf(stderr, "Built with the following external libraries:\n"
 336                         "make VERSUS=%s\n", buf + 1);
 337             } else {
 338                 fprintf(stderr, "Built without external libraries; use\n"
 339                         "make VERSUS=crypto+gcrypt+tomcrypt tools/crypto_bench\n"
 340                         "to enable them.\n");
 341             }
 342             exit(opt != 'h');
 343         }
 344     }
 345
 346     if (!input)
 347         fatal_error("out of memory");
 348     for (i = 0; i < MAX_INPUT_SIZE; i += 4)
 349         AV_WB32(input + i, i);
 350
 351     size = MAX_INPUT_SIZE;
 352     for (impl = 0; impl < FF_ARRAY_ELEMS(implementations); impl++)
 353         run_implementation(input, output, &implementations[impl], size);
 354
 355     av_free(input);
 356
 357     return 0;
 358 }