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
  79 #define IMPL_USE_lavu IMPL_USE
  80
  81 static void run_lavu_md5(uint8_t *output,
  82                          const uint8_t *input, unsigned size)
  83 {
  84     av_md5_sum(output, input, size);
  85 }
  86
  87 #define DEFINE_LAVU_MD(suffix, type, namespace, hsize)                       \
  88 static void run_lavu_ ## suffix(uint8_t *output,                             \
  89                                 const uint8_t *input, unsigned size)         \
  90 {                                                                            \
  91     static struct type *h;                                                   \
  92     if (!h && !(h = av_ ## namespace ## _alloc()))                           \
  93         fatal_error("out of memory");                                        \
  94     av_ ## namespace ## _init(h, hsize);                                     \
  95     av_ ## namespace ## _update(h, input, size);                             \
  96     av_ ## namespace ## _final(h, output);                                   \
  97 }
  98
  99 DEFINE_LAVU_MD(sha1,      AVSHA,    sha, 160);
 100 DEFINE_LAVU_MD(sha256,    AVSHA,    sha, 256);
 101 DEFINE_LAVU_MD(sha512,    AVSHA512, sha512, 512);
 102 DEFINE_LAVU_MD(ripemd160, AVRIPEMD, ripemd, 160);
 103
 104 static void run_lavu_aes128(uint8_t *output,
 105                             const uint8_t *input, unsigned size)
 106 {
 107     static struct AVAES *aes;
 108     if (!aes && !(aes = av_aes_alloc()))
 109         fatal_error("out of memory");
 110     av_aes_init(aes, hardcoded_key, 128, 0);
 111     av_aes_crypt(aes, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 112 }
 113
 114 /***************************************************************************
 115  * crypto: OpenSSL's libcrypto
 116  ***************************************************************************/
 117
 118 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_crypto
 119
 120 #include <openssl/md5.h>
 121 #include <openssl/sha.h>
 122 #include <openssl/ripemd.h>
 123 #include <openssl/aes.h>
 124
 125 #define DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(suffix, function)                              \
 126 static void run_crypto_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 127                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 128 {                                                                            \
 129     function(input, size, output);                                           \
 130 }
 131
 132 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(md5,       MD5)
 133 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 134 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 135 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 136 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(ripemd160, RIPEMD160)
 137
 138 static void run_crypto_aes128(uint8_t *output,
 139                               const uint8_t *input, unsigned size)
 140 {
 141     AES_KEY aes;
 142     unsigned i;
 143
 144     AES_set_encrypt_key(hardcoded_key, 128, &aes);
 145     size -= 15;
 146     for (i = 0; i < size; i += 16)
 147         AES_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 148 }
 149
 150 #define IMPL_USE_crypto(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 151 #else
 152 #define IMPL_USE_crypto(...) /* ignore */
 153 #endif
 154
 155 /***************************************************************************
 156  * gcrypt: GnuTLS's libgcrypt
 157  ***************************************************************************/
 158
 159 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt
 160
 161 #include <gcrypt.h>
 162
 163 #define DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(suffix, algo)                                  \
 164 static void run_gcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 165                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 166 {                                                                            \
 167     gcry_md_hash_buffer(GCRY_MD_ ## algo, output, input, size);              \
 168 }
 169
 170 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(md5,       MD5)
 171 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 172 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 173 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 174 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(ripemd160, RMD160)
 175
 176 static void run_gcrypt_aes128(uint8_t *output,
 177                               const uint8_t *input, unsigned size)
 178 {
 179     static gcry_cipher_hd_t aes;
 180     if (!aes)
 181         gcry_cipher_open(&aes, GCRY_CIPHER_AES128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 182     gcry_cipher_setkey(aes, hardcoded_key, 16);
 183     gcry_cipher_encrypt(aes, output, size, input, size);
 184 }
 185
 186 #define IMPL_USE_gcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 187 #else
 188 #define IMPL_USE_gcrypt(...) /* ignore */
 189 #endif
 190
 191 /***************************************************************************
 192  * tomcrypt: LibTomCrypt
 193  ***************************************************************************/
 194
 195 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt
 196
 197 #include <tomcrypt.h>
 198
 199 #define DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(suffix, namespace, algo)                     \
 200 static void run_tomcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                         \
 201                                     const uint8_t *input, unsigned size)     \
 202 {                                                                            \
 203     hash_state md;                                                           \
 204     namespace ## _init(&md);                                                 \
 205     namespace ## _process(&md, input, size);                                 \
 206     namespace ## _done(&md, output);                                         \
 207 }
 208
 209 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(md5,       md5,    MD5)
 210 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha1,      sha1,   SHA1)
 211 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha256,    sha256, SHA256)
 212 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha512,    sha512, SHA512)
 213 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(ripemd160, rmd160, RIPEMD160)
 214
 215 static void run_tomcrypt_aes128(uint8_t *output,
 216                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 217 {
 218     symmetric_key aes;
 219     unsigned i;
 220
 221     aes_setup(hardcoded_key, 16, 0, &aes);
 222     size -= 15;
 223     for (i = 0; i < size; i += 16)
 224         aes_ecb_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 225 }
 226
 227 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 228 #else
 229 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) /* ignore */
 230 #endif
 231
 232 /***************************************************************************
 233  * Driver code
 234  ***************************************************************************/
 235
 236 static unsigned crc32(const uint8_t *data, unsigned size)
 237 {
 238     return av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0, data, size);
 239 }
 240
 241 static void run_implementation(const uint8_t *input, uint8_t *output,
 242                                struct hash_impl *impl, unsigned size)
 243 {
 244     uint64_t t0, t1;
 245     unsigned nruns = specified_runs ? specified_runs : (1 << 30) / size;
 246     unsigned outlen = 0, outcrc = 0;
 247     unsigned i, j, val;
 248     double mtime, ttime = 0, ttime2 = 0, stime;
 249     uint8_t outref[MAX_OUTPUT_SIZE];
 250
 251     if (enabled_libs  && !av_stristr(enabled_libs,  impl->lib) ||
 252         enabled_algos && !av_stristr(enabled_algos, impl->name))
 253         return;
 254     if (!sscanf(impl->output, "crc:%x", &outcrc)) {
 255         outlen = strlen(impl->output) / 2;
 256         for (i = 0; i < outlen; i++) {
 257             sscanf(impl->output + i * 2, "%02x", &val);
 258             outref[i] = val;
 259         }
 260     }
 261     for (i = 0; i < 8; i++) /* heat caches */
 262         impl->run(output, input, size);
 263     for (i = 0; i < nruns; i++) {
 264         memset(output, 0, size); /* avoid leftovers from previous runs */
 265         t0 = AV_READ_TIME();
 266         impl->run(output, input, size);
 267         t1 = AV_READ_TIME();
 268         if (outlen ? memcmp(output, outref, outlen) :
 269                      crc32(output, size) != outcrc) {
 270             fprintf(stderr, "Expected: ");
 271             if (outlen)
 272                 for (j = 0; j < outlen; j++)
 273                     fprintf(stderr, "%02x", output[j]);
 274             else
 275                 fprintf(stderr, "%08x", crc32(output, size));
 276             fprintf(stderr, "\n");
 277             fatal_error("output mismatch");
 278         }
 279         mtime = (double)(t1 - t0) / size;
 280         ttime  += mtime;
 281         ttime2 += mtime * mtime;
 282     }
 283
 284     ttime  /= nruns;
 285     ttime2 /= nruns;
 286     stime = sqrt(ttime2 - ttime * ttime);
 287     printf("%-10s %-12s size: %7d  runs: %6d  time: %8.3f +- %.3f\n",
 288            impl->lib, impl->name, size, nruns, ttime, stime);
 289     fflush(stdout);
 290 }
 291
 292 #define IMPL_USE(lib, name, symbol, output) \
 293     { #lib, name, run_ ## lib ## _ ## symbol, output },
 294 #define IMPL(lib, ...) IMPL_USE_ ## lib(lib, __VA_ARGS__)
 295 #define IMPL_ALL(...) \
 296     IMPL(lavu,       __VA_ARGS__) \
 297     IMPL(crypto,     __VA_ARGS__) \
 298     IMPL(gcrypt,     __VA_ARGS__) \
 299     IMPL(tomcrypt,   __VA_ARGS__)
 300
 301 struct hash_impl implementations[] = {
 302     IMPL_ALL("MD5",        md5,       "aa26ff5b895356bcffd9292ba9f89e66")
 303     IMPL_ALL("SHA-1",      sha1,      "1fd8bd1fa02f5b0fe916b0d71750726b096c5744")
 304     IMPL_ALL("SHA-256",    sha256,    "14028ac673b3087e51a1d407fbf0df4deeec8f217119e13b07bf2138f93db8c5")
 305     IMPL_ALL("SHA-512",    sha512,    "3afdd44a80d99af15c87bd724cb717243193767835ce866dd5d58c02d674bb57"
 306                                       "7c25b9e118c200a189fcd5a01ef106a4e200061f3e97dbf50ba065745fd46bef")
 307     IMPL_ALL("RIPEMD-160", ripemd160, "62a5321e4fc8784903bb43ab7752c75f8b25af00")
 308     IMPL_ALL("AES-128",    aes128,    "crc:ff6bc888")
 309 };
 310
 311 int main(int argc, char **argv)
 312 {
 313     uint8_t *input = av_malloc(MAX_INPUT_SIZE * 2);
 314     uint8_t *output = input + MAX_INPUT_SIZE;
 315     unsigned i, impl, size;
 316     int opt;
 317
 318     while ((opt = getopt(argc, argv, "hl:a:r:")) != -1) {
 319         switch (opt) {
 320         case 'l':
 321             enabled_libs = optarg;
 322             break;
 323         case 'a':
 324             enabled_algos = optarg;
 325             break;
 326         case 'r':
 327             specified_runs = strtol(optarg, NULL, 0);
 328             break;
 329         case 'h':
 330         default:
 331             fprintf(stderr, "Usage: %s [-l libs] [-a algos] [-r runs]\n",
 332                     argv[0]);
 333             if ((USE_EXT_LIBS)) {
 334                 char buf[1024];
 335                 snprintf(buf, sizeof(buf), "%s%s%s",
 336                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_crypto)   ? "+crypto"   : "",
 337                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt)   ? "+gcrypt"   : "",
 338                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt) ? "+tomcrypt" : "");
 339                 fprintf(stderr, "Built with the following external libraries:\n"
 340                         "make VERSUS=%s\n", buf + 1);
 341             } else {
 342                 fprintf(stderr, "Built without external libraries; use\n"
 343                         "make VERSUS=crypto+gcrypt+tomcrypt tools/crypto_bench\n"
 344                         "to enable them.\n");
 345             }
 346             exit(opt != 'h');
 347         }
 348     }
 349
 350     if (!input)
 351         fatal_error("out of memory");
 352     for (i = 0; i < MAX_INPUT_SIZE; i += 4)
 353         AV_WB32(input + i, i);
 354
 355     size = MAX_INPUT_SIZE;
 356     for (impl = 0; impl < FF_ARRAY_ELEMS(implementations); impl++)
 357         run_implementation(input, output, &implementations[impl], size);
 358
 359     av_free(input);
 360
 361     return 0;
 362 }