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 #include "libavutil/twofish.h"
  81
  82 #define IMPL_USE_lavu IMPL_USE
  83
  84 static void run_lavu_md5(uint8_t *output,
  85                          const uint8_t *input, unsigned size)
  86 {
  87     av_md5_sum(output, input, size);
  88 }
  89
  90 #define DEFINE_LAVU_MD(suffix, type, namespace, hsize)                       \
  91 static void run_lavu_ ## suffix(uint8_t *output,                             \
  92                                 const uint8_t *input, unsigned size)         \
  93 {                                                                            \
  94     static struct type *h;                                                   \
  95     if (!h && !(h = av_ ## namespace ## _alloc()))                           \
  96         fatal_error("out of memory");                                        \
  97     av_ ## namespace ## _init(h, hsize);                                     \
  98     av_ ## namespace ## _update(h, input, size);                             \
  99     av_ ## namespace ## _final(h, output);                                   \
 100 }
 101
 102 DEFINE_LAVU_MD(sha1,      AVSHA,    sha, 160);
 103 DEFINE_LAVU_MD(sha256,    AVSHA,    sha, 256);
 104 DEFINE_LAVU_MD(sha512,    AVSHA512, sha512, 512);
 105 DEFINE_LAVU_MD(ripemd160, AVRIPEMD, ripemd, 160);
 106
 107 static void run_lavu_aes128(uint8_t *output,
 108                             const uint8_t *input, unsigned size)
 109 {
 110     static struct AVAES *aes;
 111     if (!aes && !(aes = av_aes_alloc()))
 112         fatal_error("out of memory");
 113     av_aes_init(aes, hardcoded_key, 128, 0);
 114     av_aes_crypt(aes, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 115 }
 116
 117 static void run_lavu_camellia(uint8_t *output,
 118                               const uint8_t *input, unsigned size)
 119 {
 120     static struct AVCAMELLIA *camellia;
 121     if (!camellia && !(camellia = av_camellia_alloc()))
 122         fatal_error("out of memory");
 123     av_camellia_init(camellia, hardcoded_key, 128);
 124     av_camellia_crypt(camellia, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 125 }
 126
 127 static void run_lavu_cast128(uint8_t *output,
 128                              const uint8_t *input, unsigned size)
 129 {
 130     static struct AVCAST5 *cast;
 131     if (!cast && !(cast = av_cast5_alloc()))
 132         fatal_error("out of memory");
 133     av_cast5_init(cast, hardcoded_key, 128);
 134     av_cast5_crypt(cast, output, input, size >> 3, 0);
 135 }
 136
 137 static void run_lavu_twofish(uint8_t *output,
 138                               const uint8_t *input, unsigned size)
 139 {
 140     static struct AVTWOFISH *twofish;
 141     if (!twofish && !(twofish = av_twofish_alloc()))
 142         fatal_error("out of memory");
 143     av_twofish_init(twofish, hardcoded_key, 128);
 144     av_twofish_crypt(twofish, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 145 }
 146 /***************************************************************************
 147  * crypto: OpenSSL's libcrypto
 148  ***************************************************************************/
 149
 150 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_crypto
 151
 152 #include <openssl/md5.h>
 153 #include <openssl/sha.h>
 154 #include <openssl/ripemd.h>
 155 #include <openssl/aes.h>
 156 #include <openssl/camellia.h>
 157 #include <openssl/cast.h>
 158
 159 #define DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(suffix, function)                              \
 160 static void run_crypto_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 161                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 162 {                                                                            \
 163     function(input, size, output);                                           \
 164 }
 165
 166 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(md5,       MD5)
 167 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 168 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 169 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 170 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(ripemd160, RIPEMD160)
 171
 172 static void run_crypto_aes128(uint8_t *output,
 173                               const uint8_t *input, unsigned size)
 174 {
 175     AES_KEY aes;
 176     unsigned i;
 177
 178     AES_set_encrypt_key(hardcoded_key, 128, &aes);
 179     size -= 15;
 180     for (i = 0; i < size; i += 16)
 181         AES_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 182 }
 183
 184 static void run_crypto_camellia(uint8_t *output,
 185                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 186 {
 187     CAMELLIA_KEY camellia;
 188     unsigned i;
 189
 190     Camellia_set_key(hardcoded_key, 128, &camellia);
 191     size -= 15;
 192     for (i = 0; i < size; i += 16)
 193         Camellia_ecb_encrypt(input + i, output + i, &camellia, 1);
 194 }
 195
 196 static void run_crypto_cast128(uint8_t *output,
 197                                const uint8_t *input, unsigned size)
 198 {
 199     CAST_KEY cast;
 200     unsigned i;
 201
 202     CAST_set_key(&cast, 16, hardcoded_key);
 203     for (i = 0; i < size; i += 8)
 204         CAST_ecb_encrypt(input + i, output + i, &cast, 1);
 205 }
 206
 207 #define IMPL_USE_crypto(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 208 #else
 209 #define IMPL_USE_crypto(...) /* ignore */
 210 #endif
 211
 212 /***************************************************************************
 213  * gcrypt: GnuTLS's libgcrypt
 214  ***************************************************************************/
 215
 216 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt
 217
 218 #include <gcrypt.h>
 219
 220 #define DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(suffix, algo)                                  \
 221 static void run_gcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 222                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 223 {                                                                            \
 224     gcry_md_hash_buffer(GCRY_MD_ ## algo, output, input, size);              \
 225 }
 226
 227 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(md5,       MD5)
 228 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 229 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 230 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 231 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(ripemd160, RMD160)
 232
 233 static void run_gcrypt_aes128(uint8_t *output,
 234                               const uint8_t *input, unsigned size)
 235 {
 236     static gcry_cipher_hd_t aes;
 237     if (!aes)
 238         gcry_cipher_open(&aes, GCRY_CIPHER_AES128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 239     gcry_cipher_setkey(aes, hardcoded_key, 16);
 240     gcry_cipher_encrypt(aes, output, size, input, size);
 241 }
 242
 243 static void run_gcrypt_camellia(uint8_t *output,
 244                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 245 {
 246     static gcry_cipher_hd_t camellia;
 247     if (!camellia)
 248         gcry_cipher_open(&camellia, GCRY_CIPHER_CAMELLIA128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 249     gcry_cipher_setkey(camellia, hardcoded_key, 16);
 250     gcry_cipher_encrypt(camellia, output, size, input, size);
 251 }
 252
 253 static void run_gcrypt_cast128(uint8_t *output,
 254                               const uint8_t *input, unsigned size)
 255 {
 256     static gcry_cipher_hd_t cast;
 257     if (!cast)
 258         gcry_cipher_open(&cast, GCRY_CIPHER_CAST5, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 259     gcry_cipher_setkey(cast, hardcoded_key, 16);
 260     gcry_cipher_encrypt(cast, output, size, input, size);
 261 }
 262
 263 static void run_gcrypt_twofish(uint8_t *output,
 264                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 265 {
 266     static gcry_cipher_hd_t twofish;
 267     if (!twofish)
 268         gcry_cipher_open(&twofish, GCRY_CIPHER_TWOFISH128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 269     gcry_cipher_setkey(twofish, hardcoded_key, 16);
 270     gcry_cipher_encrypt(twofish, output, size, input, size);
 271 }
 272
 273 #define IMPL_USE_gcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 274 #else
 275 #define IMPL_USE_gcrypt(...) /* ignore */
 276 #endif
 277
 278 /***************************************************************************
 279  * tomcrypt: LibTomCrypt
 280  ***************************************************************************/
 281
 282 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt
 283
 284 #include <tomcrypt.h>
 285
 286 #define DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(suffix, namespace, algo)                     \
 287 static void run_tomcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                         \
 288                                     const uint8_t *input, unsigned size)     \
 289 {                                                                            \
 290     hash_state md;                                                           \
 291     namespace ## _init(&md);                                                 \
 292     namespace ## _process(&md, input, size);                                 \
 293     namespace ## _done(&md, output);                                         \
 294 }
 295
 296 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(md5,       md5,    MD5)
 297 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha1,      sha1,   SHA1)
 298 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha256,    sha256, SHA256)
 299 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha512,    sha512, SHA512)
 300 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(ripemd160, rmd160, RIPEMD160)
 301
 302 static void run_tomcrypt_aes128(uint8_t *output,
 303                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 304 {
 305     symmetric_key aes;
 306     unsigned i;
 307
 308     aes_setup(hardcoded_key, 16, 0, &aes);
 309     size -= 15;
 310     for (i = 0; i < size; i += 16)
 311         aes_ecb_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 312 }
 313
 314 static void run_tomcrypt_camellia(uint8_t *output,
 315                                   const uint8_t *input, unsigned size)
 316 {
 317     symmetric_key camellia;
 318     unsigned i;
 319
 320     camellia_setup(hardcoded_key, 16, 0, &camellia);
 321     size -= 15;
 322     for (i = 0; i < size; i += 16)
 323         camellia_ecb_encrypt(input + i, output + i, &camellia);
 324 }
 325
 326 static void run_tomcrypt_cast128(uint8_t *output,
 327                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 328 {
 329     symmetric_key cast;
 330     unsigned i;
 331
 332     cast5_setup(hardcoded_key, 16, 0, &cast);
 333     for (i = 0; i < size; i += 8)
 334         cast5_ecb_encrypt(input + i, output + i, &cast);
 335 }
 336
 337 static void run_tomcrypt_twofish(uint8_t *output,
 338                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 339 {
 340     symmetric_key twofish;
 341     unsigned i;
 342
 343     twofish_setup(hardcoded_key, 16, 0, &twofish);
 344     size -= 15;
 345     for (i = 0; i < size; i += 16)
 346         twofish_ecb_encrypt(input + i, output + i, &twofish);
 347 }
 348
 349
 350 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 351 #else
 352 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) /* ignore */
 353 #endif
 354
 355 /***************************************************************************
 356  * Driver code
 357  ***************************************************************************/
 358
 359 static unsigned crc32(const uint8_t *data, unsigned size)
 360 {
 361     return av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0, data, size);
 362 }
 363
 364 static void run_implementation(const uint8_t *input, uint8_t *output,
 365                                struct hash_impl *impl, unsigned size)
 366 {
 367     uint64_t t0, t1;
 368     unsigned nruns = specified_runs ? specified_runs : (1 << 30) / size;
 369     unsigned outlen = 0, outcrc = 0;
 370     unsigned i, j, val;
 371     double mtime, ttime = 0, ttime2 = 0, stime;
 372     uint8_t outref[MAX_OUTPUT_SIZE];
 373
 374     if (enabled_libs  && !av_stristr(enabled_libs,  impl->lib) ||
 375         enabled_algos && !av_stristr(enabled_algos, impl->name))
 376         return;
 377     if (!sscanf(impl->output, "crc:%x", &outcrc)) {
 378         outlen = strlen(impl->output) / 2;
 379         for (i = 0; i < outlen; i++) {
 380             sscanf(impl->output + i * 2, "%02x", &val);
 381             outref[i] = val;
 382         }
 383     }
 384     for (i = 0; i < 8; i++) /* heat caches */
 385         impl->run(output, input, size);
 386     for (i = 0; i < nruns; i++) {
 387         memset(output, 0, size); /* avoid leftovers from previous runs */
 388         t0 = AV_READ_TIME();
 389         impl->run(output, input, size);
 390         t1 = AV_READ_TIME();
 391         if (outlen ? memcmp(output, outref, outlen) :
 392                      crc32(output, size) != outcrc) {
 393             fprintf(stderr, "Expected: ");
 394             if (outlen)
 395                 for (j = 0; j < outlen; j++)
 396                     fprintf(stderr, "%02x", output[j]);
 397             else
 398                 fprintf(stderr, "%08x", crc32(output, size));
 399             fprintf(stderr, "\n");
 400             fatal_error("output mismatch");
 401         }
 402         mtime = (double)(t1 - t0) / size;
 403         ttime  += mtime;
 404         ttime2 += mtime * mtime;
 405     }
 406
 407     ttime  /= nruns;
 408     ttime2 /= nruns;
 409     stime = sqrt(ttime2 - ttime * ttime);
 410     printf("%-10s %-12s size: %7d  runs: %6d  time: %8.3f +- %.3f\n",
 411            impl->lib, impl->name, size, nruns, ttime, stime);
 412     fflush(stdout);
 413 }
 414
 415 #define IMPL_USE(lib, name, symbol, output) \
 416     { #lib, name, run_ ## lib ## _ ## symbol, output },
 417 #define IMPL(lib, ...) IMPL_USE_ ## lib(lib, __VA_ARGS__)
 418 #define IMPL_ALL(...) \
 419     IMPL(lavu,       __VA_ARGS__) \
 420     IMPL(crypto,     __VA_ARGS__) \
 421     IMPL(gcrypt,     __VA_ARGS__) \
 422     IMPL(tomcrypt,   __VA_ARGS__)
 423
 424 struct hash_impl implementations[] = {
 425     IMPL_ALL("MD5",        md5,       "aa26ff5b895356bcffd9292ba9f89e66")
 426     IMPL_ALL("SHA-1",      sha1,      "1fd8bd1fa02f5b0fe916b0d71750726b096c5744")
 427     IMPL_ALL("SHA-256",    sha256,    "14028ac673b3087e51a1d407fbf0df4deeec8f217119e13b07bf2138f93db8c5")
 428     IMPL_ALL("SHA-512",    sha512,    "3afdd44a80d99af15c87bd724cb717243193767835ce866dd5d58c02d674bb57"
 429                                       "7c25b9e118c200a189fcd5a01ef106a4e200061f3e97dbf50ba065745fd46bef")
 430     IMPL_ALL("RIPEMD-160", ripemd160, "62a5321e4fc8784903bb43ab7752c75f8b25af00")
 431     IMPL_ALL("AES-128",    aes128,    "crc:ff6bc888")
 432     IMPL_ALL("CAMELLIA",   camellia,  "crc:7abb59a7")
 433     IMPL_ALL("CAST-128",   cast128,   "crc:456aa584")
 434     IMPL(lavu,     "TWOFISH", twofish, "crc:9edbd5c1")
 435     IMPL(gcrypt,   "TWOFISH", twofish, "crc:9edbd5c1")
 436     IMPL(tomcrypt, "TWOFISH", twofish, "crc:9edbd5c1")
 437 };
 438
 439 int main(int argc, char **argv)
 440 {
 441     uint8_t *input = av_malloc(MAX_INPUT_SIZE * 2);
 442     uint8_t *output = input + MAX_INPUT_SIZE;
 443     unsigned i, impl, size;
 444     int opt;
 445
 446     while ((opt = getopt(argc, argv, "hl:a:r:")) != -1) {
 447         switch (opt) {
 448         case 'l':
 449             enabled_libs = optarg;
 450             break;
 451         case 'a':
 452             enabled_algos = optarg;
 453             break;
 454         case 'r':
 455             specified_runs = strtol(optarg, NULL, 0);
 456             break;
 457         case 'h':
 458         default:
 459             fprintf(stderr, "Usage: %s [-l libs] [-a algos] [-r runs]\n",
 460                     argv[0]);
 461             if ((USE_EXT_LIBS)) {
 462                 char buf[1024];
 463                 snprintf(buf, sizeof(buf), "%s%s%s",
 464                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_crypto)   ? "+crypto"   : "",
 465                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt)   ? "+gcrypt"   : "",
 466                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt) ? "+tomcrypt" : "");
 467                 fprintf(stderr, "Built with the following external libraries:\n"
 468                         "make VERSUS=%s\n", buf + 1);
 469             } else {
 470                 fprintf(stderr, "Built without external libraries; use\n"
 471                         "make VERSUS=crypto+gcrypt+tomcrypt tools/crypto_bench\n"
 472                         "to enable them.\n");
 473             }
 474             exit(opt != 'h');
 475         }
 476     }
 477
 478     if (!input)
 479         fatal_error("out of memory");
 480     for (i = 0; i < MAX_INPUT_SIZE; i += 4)
 481         AV_WB32(input + i, i);
 482
 483     size = MAX_INPUT_SIZE;
 484     for (impl = 0; impl < FF_ARRAY_ELEMS(implementations); impl++)
 485         run_implementation(input, output, &implementations[impl], size);
 486
 487     av_free(input);
 488
 489     return 0;
 490 }