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 #ifndef AV_READ_TIME
  37 #define AV_READ_TIME(x) 0
  38 #endif
  39
  40 #if HAVE_UNISTD_H
  41 #include <unistd.h> /* for getopt */
  42 #endif
  43 #if !HAVE_GETOPT
  44 #include "compat/getopt.c"
  45 #endif
  46
  47 #define MAX_INPUT_SIZE 1048576
  48 #define MAX_OUTPUT_SIZE 128
  49
  50 static const char *enabled_libs;
  51 static const char *enabled_algos;
  52 static unsigned specified_runs;
  53
  54 static const uint8_t *hardcoded_key = "FFmpeg is the best program ever.";
  55
  56 static void fatal_error(const char *tag)
  57 {
  58     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Fatal error: %s\n", tag);
  59     exit(1);
  60 }
  61
  62 struct hash_impl {
  63     const char *lib;
  64     const char *name;
  65     void (*run)(uint8_t *output, const uint8_t *input, unsigned size);
  66     const char *output;
  67 };
  68
  69 /***************************************************************************
  70  * lavu: libavutil
  71  ***************************************************************************/
  72
  73 #include "libavutil/md5.h"
  74 #include "libavutil/sha.h"
  75 #include "libavutil/sha512.h"
  76 #include "libavutil/ripemd.h"
  77 #include "libavutil/aes.h"
  78 #include "libavutil/camellia.h"
  79 #include "libavutil/cast5.h"
  80
  81 #define IMPL_USE_lavu IMPL_USE
  82
  83 static void run_lavu_md5(uint8_t *output,
  84                          const uint8_t *input, unsigned size)
  85 {
  86     av_md5_sum(output, input, size);
  87 }
  88
  89 #define DEFINE_LAVU_MD(suffix, type, namespace, hsize)                       \
  90 static void run_lavu_ ## suffix(uint8_t *output,                             \
  91                                 const uint8_t *input, unsigned size)         \
  92 {                                                                            \
  93     static struct type *h;                                                   \
  94     if (!h && !(h = av_ ## namespace ## _alloc()))                           \
  95         fatal_error("out of memory");                                        \
  96     av_ ## namespace ## _init(h, hsize);                                     \
  97     av_ ## namespace ## _update(h, input, size);                             \
  98     av_ ## namespace ## _final(h, output);                                   \
  99 }
 100
 101 DEFINE_LAVU_MD(sha1,      AVSHA,    sha, 160);
 102 DEFINE_LAVU_MD(sha256,    AVSHA,    sha, 256);
 103 DEFINE_LAVU_MD(sha512,    AVSHA512, sha512, 512);
 104 DEFINE_LAVU_MD(ripemd160, AVRIPEMD, ripemd, 160);
 105
 106 static void run_lavu_aes128(uint8_t *output,
 107                             const uint8_t *input, unsigned size)
 108 {
 109     static struct AVAES *aes;
 110     if (!aes && !(aes = av_aes_alloc()))
 111         fatal_error("out of memory");
 112     av_aes_init(aes, hardcoded_key, 128, 0);
 113     av_aes_crypt(aes, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 114 }
 115
 116 static void run_lavu_camellia(uint8_t *output,
 117                               const uint8_t *input, unsigned size)
 118 {
 119     static struct AVCAMELLIA *camellia;
 120     if (!camellia && !(camellia = av_camellia_alloc()))
 121         fatal_error("out of memory");
 122     av_camellia_init(camellia, hardcoded_key, 128);
 123     av_camellia_crypt(camellia, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 124 }
 125
 126 static void run_lavu_cast128(uint8_t *output,
 127                              const uint8_t *input, unsigned size)
 128 {
 129     static struct AVCAST5 *cast;
 130     if (!cast && !(cast = av_cast5_alloc()))
 131         fatal_error("out of memory");
 132     av_cast5_init(cast, hardcoded_key, 128);
 133     av_cast5_crypt(cast, output, input, size >> 3, 0);
 134 }
 135
 136 /***************************************************************************
 137  * crypto: OpenSSL's libcrypto
 138  ***************************************************************************/
 139
 140 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_crypto
 141
 142 #include <openssl/md5.h>
 143 #include <openssl/sha.h>
 144 #include <openssl/ripemd.h>
 145 #include <openssl/aes.h>
 146 #include <openssl/camellia.h>
 147 #include <openssl/cast.h>
 148
 149 #define DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(suffix, function)                              \
 150 static void run_crypto_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 151                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 152 {                                                                            \
 153     function(input, size, output);                                           \
 154 }
 155
 156 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(md5,       MD5)
 157 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 158 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 159 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 160 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(ripemd160, RIPEMD160)
 161
 162 static void run_crypto_aes128(uint8_t *output,
 163                               const uint8_t *input, unsigned size)
 164 {
 165     AES_KEY aes;
 166     unsigned i;
 167
 168     AES_set_encrypt_key(hardcoded_key, 128, &aes);
 169     size -= 15;
 170     for (i = 0; i < size; i += 16)
 171         AES_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 172 }
 173
 174 static void run_crypto_camellia(uint8_t *output,
 175                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 176 {
 177     CAMELLIA_KEY camellia;
 178     unsigned i;
 179
 180     Camellia_set_key(hardcoded_key, 128, &camellia);
 181     size -= 15;
 182     for (i = 0; i < size; i += 16)
 183         Camellia_ecb_encrypt(input + i, output + i, &camellia, 1);
 184 }
 185
 186 static void run_crypto_cast128(uint8_t *output,
 187                                const uint8_t *input, unsigned size)
 188 {
 189     CAST_KEY cast;
 190     unsigned i;
 191
 192     CAST_set_key(&cast, 16, hardcoded_key);
 193     for (i = 0; i < size; i += 8)
 194         CAST_ecb_encrypt(input + i, output + i, &cast, 1);
 195 }
 196
 197 #define IMPL_USE_crypto(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 198 #else
 199 #define IMPL_USE_crypto(...) /* ignore */
 200 #endif
 201
 202 /***************************************************************************
 203  * gcrypt: GnuTLS's libgcrypt
 204  ***************************************************************************/
 205
 206 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt
 207
 208 #include <gcrypt.h>
 209
 210 #define DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(suffix, algo)                                  \
 211 static void run_gcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 212                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 213 {                                                                            \
 214     gcry_md_hash_buffer(GCRY_MD_ ## algo, output, input, size);              \
 215 }
 216
 217 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(md5,       MD5)
 218 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 219 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 220 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 221 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(ripemd160, RMD160)
 222
 223 static void run_gcrypt_aes128(uint8_t *output,
 224                               const uint8_t *input, unsigned size)
 225 {
 226     static gcry_cipher_hd_t aes;
 227     if (!aes)
 228         gcry_cipher_open(&aes, GCRY_CIPHER_AES128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 229     gcry_cipher_setkey(aes, hardcoded_key, 16);
 230     gcry_cipher_encrypt(aes, output, size, input, size);
 231 }
 232
 233 static void run_gcrypt_camellia(uint8_t *output,
 234                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 235 {
 236     static gcry_cipher_hd_t camellia;
 237     if (!camellia)
 238         gcry_cipher_open(&camellia, GCRY_CIPHER_CAMELLIA128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 239     gcry_cipher_setkey(camellia, hardcoded_key, 16);
 240     gcry_cipher_encrypt(camellia, output, size, input, size);
 241 }
 242
 243 static void run_gcrypt_cast128(uint8_t *output,
 244                               const uint8_t *input, unsigned size)
 245 {
 246     static gcry_cipher_hd_t cast;
 247     if (!cast)
 248         gcry_cipher_open(&cast, GCRY_CIPHER_CAST5, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 249     gcry_cipher_setkey(cast, hardcoded_key, 16);
 250     gcry_cipher_encrypt(cast, output, size, input, size);
 251 }
 252
 253 #define IMPL_USE_gcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 254 #else
 255 #define IMPL_USE_gcrypt(...) /* ignore */
 256 #endif
 257
 258 /***************************************************************************
 259  * tomcrypt: LibTomCrypt
 260  ***************************************************************************/
 261
 262 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt
 263
 264 #include <tomcrypt.h>
 265
 266 #define DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(suffix, namespace, algo)                     \
 267 static void run_tomcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                         \
 268                                     const uint8_t *input, unsigned size)     \
 269 {                                                                            \
 270     hash_state md;                                                           \
 271     namespace ## _init(&md);                                                 \
 272     namespace ## _process(&md, input, size);                                 \
 273     namespace ## _done(&md, output);                                         \
 274 }
 275
 276 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(md5,       md5,    MD5)
 277 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha1,      sha1,   SHA1)
 278 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha256,    sha256, SHA256)
 279 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha512,    sha512, SHA512)
 280 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(ripemd160, rmd160, RIPEMD160)
 281
 282 static void run_tomcrypt_aes128(uint8_t *output,
 283                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 284 {
 285     symmetric_key aes;
 286     unsigned i;
 287
 288     aes_setup(hardcoded_key, 16, 0, &aes);
 289     size -= 15;
 290     for (i = 0; i < size; i += 16)
 291         aes_ecb_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 292 }
 293
 294 static void run_tomcrypt_camellia(uint8_t *output,
 295                                   const uint8_t *input, unsigned size)
 296 {
 297     symmetric_key camellia;
 298     unsigned i;
 299
 300     camellia_setup(hardcoded_key, 16, 0, &camellia);
 301     size -= 15;
 302     for (i = 0; i < size; i += 16)
 303         camellia_ecb_encrypt(input + i, output + i, &camellia);
 304 }
 305
 306 static void run_tomcrypt_cast128(uint8_t *output,
 307                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 308 {
 309     symmetric_key cast;
 310     unsigned i;
 311
 312     cast5_setup(hardcoded_key, 16, 0, &cast);
 313     for (i = 0; i < size; i += 8)
 314         cast5_ecb_encrypt(input + i, output + i, &cast);
 315 }
 316
 317 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 318 #else
 319 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) /* ignore */
 320 #endif
 321
 322 /***************************************************************************
 323  * Driver code
 324  ***************************************************************************/
 325
 326 static unsigned crc32(const uint8_t *data, unsigned size)
 327 {
 328     return av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0, data, size);
 329 }
 330
 331 static void run_implementation(const uint8_t *input, uint8_t *output,
 332                                struct hash_impl *impl, unsigned size)
 333 {
 334     uint64_t t0, t1;
 335     unsigned nruns = specified_runs ? specified_runs : (1 << 30) / size;
 336     unsigned outlen = 0, outcrc = 0;
 337     unsigned i, j, val;
 338     double mtime, ttime = 0, ttime2 = 0, stime;
 339     uint8_t outref[MAX_OUTPUT_SIZE];
 340
 341     if (enabled_libs  && !av_stristr(enabled_libs,  impl->lib) ||
 342         enabled_algos && !av_stristr(enabled_algos, impl->name))
 343         return;
 344     if (!sscanf(impl->output, "crc:%x", &outcrc)) {
 345         outlen = strlen(impl->output) / 2;
 346         for (i = 0; i < outlen; i++) {
 347             sscanf(impl->output + i * 2, "%02x", &val);
 348             outref[i] = val;
 349         }
 350     }
 351     for (i = 0; i < 8; i++) /* heat caches */
 352         impl->run(output, input, size);
 353     for (i = 0; i < nruns; i++) {
 354         memset(output, 0, size); /* avoid leftovers from previous runs */
 355         t0 = AV_READ_TIME();
 356         impl->run(output, input, size);
 357         t1 = AV_READ_TIME();
 358         if (outlen ? memcmp(output, outref, outlen) :
 359                      crc32(output, size) != outcrc) {
 360             fprintf(stderr, "Expected: ");
 361             if (outlen)
 362                 for (j = 0; j < outlen; j++)
 363                     fprintf(stderr, "%02x", output[j]);
 364             else
 365                 fprintf(stderr, "%08x", crc32(output, size));
 366             fprintf(stderr, "\n");
 367             fatal_error("output mismatch");
 368         }
 369         mtime = (double)(t1 - t0) / size;
 370         ttime  += mtime;
 371         ttime2 += mtime * mtime;
 372     }
 373
 374     ttime  /= nruns;
 375     ttime2 /= nruns;
 376     stime = sqrt(ttime2 - ttime * ttime);
 377     printf("%-10s %-12s size: %7d  runs: %6d  time: %8.3f +- %.3f\n",
 378            impl->lib, impl->name, size, nruns, ttime, stime);
 379     fflush(stdout);
 380 }
 381
 382 #define IMPL_USE(lib, name, symbol, output) \
 383     { #lib, name, run_ ## lib ## _ ## symbol, output },
 384 #define IMPL(lib, ...) IMPL_USE_ ## lib(lib, __VA_ARGS__)
 385 #define IMPL_ALL(...) \
 386     IMPL(lavu,       __VA_ARGS__) \
 387     IMPL(crypto,     __VA_ARGS__) \
 388     IMPL(gcrypt,     __VA_ARGS__) \
 389     IMPL(tomcrypt,   __VA_ARGS__)
 390
 391 struct hash_impl implementations[] = {
 392     IMPL_ALL("MD5",        md5,       "aa26ff5b895356bcffd9292ba9f89e66")
 393     IMPL_ALL("SHA-1",      sha1,      "1fd8bd1fa02f5b0fe916b0d71750726b096c5744")
 394     IMPL_ALL("SHA-256",    sha256,    "14028ac673b3087e51a1d407fbf0df4deeec8f217119e13b07bf2138f93db8c5")
 395     IMPL_ALL("SHA-512",    sha512,    "3afdd44a80d99af15c87bd724cb717243193767835ce866dd5d58c02d674bb57"
 396                                       "7c25b9e118c200a189fcd5a01ef106a4e200061f3e97dbf50ba065745fd46bef")
 397     IMPL_ALL("RIPEMD-160", ripemd160, "62a5321e4fc8784903bb43ab7752c75f8b25af00")
 398     IMPL_ALL("AES-128",    aes128,    "crc:ff6bc888")
 399     IMPL_ALL("CAMELLIA",   camellia,  "crc:7abb59a7")
 400     IMPL_ALL("CAST-128",   cast128,   "crc:456aa584")
 401 };
 402
 403 int main(int argc, char **argv)
 404 {
 405     uint8_t *input = av_malloc(MAX_INPUT_SIZE * 2);
 406     uint8_t *output = input + MAX_INPUT_SIZE;
 407     unsigned i, impl, size;
 408     int opt;
 409
 410     while ((opt = getopt(argc, argv, "hl:a:r:")) != -1) {
 411         switch (opt) {
 412         case 'l':
 413             enabled_libs = optarg;
 414             break;
 415         case 'a':
 416             enabled_algos = optarg;
 417             break;
 418         case 'r':
 419             specified_runs = strtol(optarg, NULL, 0);
 420             break;
 421         case 'h':
 422         default:
 423             fprintf(stderr, "Usage: %s [-l libs] [-a algos] [-r runs]\n",
 424                     argv[0]);
 425             if ((USE_EXT_LIBS)) {
 426                 char buf[1024];
 427                 snprintf(buf, sizeof(buf), "%s%s%s",
 428                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_crypto)   ? "+crypto"   : "",
 429                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt)   ? "+gcrypt"   : "",
 430                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt) ? "+tomcrypt" : "");
 431                 fprintf(stderr, "Built with the following external libraries:\n"
 432                         "make VERSUS=%s\n", buf + 1);
 433             } else {
 434                 fprintf(stderr, "Built without external libraries; use\n"
 435                         "make VERSUS=crypto+gcrypt+tomcrypt tools/crypto_bench\n"
 436                         "to enable them.\n");
 437             }
 438             exit(opt != 'h');
 439         }
 440     }
 441
 442     if (!input)
 443         fatal_error("out of memory");
 444     for (i = 0; i < MAX_INPUT_SIZE; i += 4)
 445         AV_WB32(input + i, i);
 446
 447     size = MAX_INPUT_SIZE;
 448     for (impl = 0; impl < FF_ARRAY_ELEMS(implementations); impl++)
 449         run_implementation(input, output, &implementations[impl], size);
 450
 451     av_free(input);
 452
 453     return 0;
 454 }