Merge commit '583a287f6f48f263859df142e6f90993e4217c72'
[ffmpeg.git] / 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 }