Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  sip128.rs   Sprache: unbekannt

 
// Copyright 2012-2015 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
// file at the top-level directory of this distribution and at
// http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
//
// Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
// http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
// <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
// option. This file may not be copied, modified, or distributed
// except according to those terms.

//! An implementation of SipHash with a 128-bit output.

use core::cmp;
use core::hash;
use core::marker::PhantomData;
use core::mem;
use core::ptr;
use core::u64;

/// A 128-bit (2x64) hash output
#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
#[cfg_attr(feature = "serde", derive(serde::Serialize, serde::Deserialize))]
pub struct Hash128 {
    pub h1: u64,
    pub h2: u64,
}

impl From<u128> for Hash128 {
    fn from(v: u128) -> Self {
        Hash128 {
            h1: v as u64,
            h2: (v >> 64) as u64,
        }
    }
}

impl From<Hash128> for u128 {
    fn from(h: Hash128) -> u128 {
        (h.h1 as u128) | ((h.h2 as u128) << 64)
    }
}

/// An implementation of SipHash128 1-3.
#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
#[cfg_attr(feature = "serde", derive(serde::Serialize, serde::Deserialize))]
pub struct SipHasher13 {
    hasher: Hasher<Sip13Rounds>,
}

/// An implementation of SipHash128 2-4.
#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
#[cfg_attr(feature = "serde", derive(serde::Serialize, serde::Deserialize))]
pub struct SipHasher24 {
    hasher: Hasher<Sip24Rounds>,
}

/// An implementation of SipHash128 2-4.
///
/// SipHash is a general-purpose hashing function: it runs at a good
/// speed (competitive with Spooky and City) and permits strong _keyed_
/// hashing. This lets you key your hashtables from a strong RNG, such as
/// [`rand::os::OsRng`](https://doc.rust-lang.org/rand/rand/os/struct.OsRng.html).
///
/// Although the SipHash algorithm is considered to be generally strong,
/// it is not intended for cryptographic purposes. As such, all
/// cryptographic uses of this implementation are _strongly discouraged_.
#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
pub struct SipHasher(SipHasher24);

#[derive(Debug, Copy)]
#[cfg_attr(feature = "serde", derive(serde::Serialize, serde::Deserialize))]
struct Hasher<S: Sip> {
    k0: u64,
    k1: u64,
    length: usize, // how many bytes we've processed
    state: State,  // hash State
    tail: u64,     // unprocessed bytes le
    ntail: usize,  // how many bytes in tail are valid
    _marker: PhantomData<S>,
}

#[derive(Debug, Clone, Copy)]
#[cfg_attr(feature = "serde", derive(serde::Serialize, serde::Deserialize))]
struct State {
    // v0, v2 and v1, v3 show up in pairs in the algorithm,
    // and simd implementations of SipHash will use vectors
    // of v02 and v13. By placing them in this order in the struct,
    // the compiler can pick up on just a few simd optimizations by itself.
    v0: u64,
    v2: u64,
    v1: u64,
    v3: u64,
}

macro_rules! compress {
    ($state:expr) => {{
        compress!($state.v0, $state.v1, $state.v2, $state.v3)
    }};
    ($v0:expr, $v1:expr, $v2:expr, $v3:expr) => {{
        $v0 = $v0.wrapping_add($v1);
        $v1 = $v1.rotate_left(13);
        $v1 ^= $v0;
        $v0 = $v0.rotate_left(32);
        $v2 = $v2.wrapping_add($v3);
        $v3 = $v3.rotate_left(16);
        $v3 ^= $v2;
        $v0 = $v0.wrapping_add($v3);
        $v3 = $v3.rotate_left(21);
        $v3 ^= $v0;
        $v2 = $v2.wrapping_add($v1);
        $v1 = $v1.rotate_left(17);
        $v1 ^= $v2;
        $v2 = $v2.rotate_left(32);
    }};
}

/// Loads an integer of the desired type from a byte stream, in LE order. Uses
/// `copy_nonoverlapping` to let the compiler generate the most efficient way
/// to load it from a possibly unaligned address.
///
/// Unsafe because: unchecked indexing at `i..i+size_of(int_ty)`
macro_rules! load_int_le {
    ($buf:expr, $i:expr, $int_ty:ident) => {{
        debug_assert!($i + mem::size_of::<$int_ty>() <= $buf.len());
        let mut data = 0 as $int_ty;
        ptr::copy_nonoverlapping(
            $buf.as_ptr().add($i),
            &mut data as *mut _ as *mut u8,
            mem::size_of::<$int_ty>(),
        );
        data.to_le()
    }};
}

/// Loads a u64 using up to 7 bytes of a byte slice. It looks clumsy but the
/// `copy_nonoverlapping` calls that occur (via `load_int_le!`) all have fixed
/// sizes and avoid calling `memcpy`, which is good for speed.
///
/// Unsafe because: unchecked indexing at start..start+len
#[inline]
unsafe fn u8to64_le(buf: &[u8], start: usize, len: usize) -> u64 {
    debug_assert!(len < 8);
    let mut i = 0; // current byte index (from LSB) in the output u64
    let mut out = 0;
    if i + 3 < len {
        out = load_int_le!(buf, start + i, u32) as u64;
        i += 4;
    }
    if i + 1 < len {
        out |= (load_int_le!(buf, start + i, u16) as u64) << (i * 8);
        i += 2
    }
    if i < len {
        out |= (*buf.get_unchecked(start + i) as u64) << (i * 8);
        i += 1;
    }
    debug_assert_eq!(i, len);
    out
}

pub trait Hasher128 {
    /// Return a 128-bit hash
    fn finish128(&self) -> Hash128;
}

impl SipHasher {
    /// Creates a new `SipHasher` with the two initial keys set to 0.
    #[inline]
    pub fn new() -> SipHasher {
        SipHasher::new_with_keys(0, 0)
    }

    /// Creates a `SipHasher` that is keyed off the provided keys.
    #[inline]
    pub fn new_with_keys(key0: u64, key1: u64) -> SipHasher {
        SipHasher(SipHasher24::new_with_keys(key0, key1))
    }

    /// Creates a `SipHasher` from a 16 byte key.
    pub fn new_with_key(key: &[u8; 16]) -> SipHasher {
        let mut b0 = [0u8; 8];
        let mut b1 = [0u8; 8];
        b0.copy_from_slice(&key[0..8]);
        b1.copy_from_slice(&key[8..16]);
        let key0 = u64::from_le_bytes(b0);
        let key1 = u64::from_le_bytes(b1);
        Self::new_with_keys(key0, key1)
    }

    /// Get the keys used by this hasher
    pub fn keys(&self) -> (u64, u64) {
        (self.0.hasher.k0, self.0.hasher.k1)
    }

    /// Get the key used by this hasher as a 16 byte vector
    pub fn key(&self) -> [u8; 16] {
        let mut bytes = [0u8; 16];
        bytes[0..8].copy_from_slice(&self.0.hasher.k0.to_le_bytes());
        bytes[8..16].copy_from_slice(&self.0.hasher.k1.to_le_bytes());
        bytes
    }
}

impl Hasher128 for SipHasher {
    /// Return a 128-bit hash
    #[inline]
    fn finish128(&self) -> Hash128 {
        self.0.finish128()
    }
}

impl SipHasher13 {
    /// Creates a new `SipHasher13` with the two initial keys set to 0.
    #[inline]
    pub fn new() -> SipHasher13 {
        SipHasher13::new_with_keys(0, 0)
    }

    /// Creates a `SipHasher13` that is keyed off the provided keys.
    #[inline]
    pub fn new_with_keys(key0: u64, key1: u64) -> SipHasher13 {
        SipHasher13 {
            hasher: Hasher::new_with_keys(key0, key1),
        }
    }

    /// Creates a `SipHasher13` from a 16 byte key.
    pub fn new_with_key(key: &[u8; 16]) -> SipHasher13 {
        let mut b0 = [0u8; 8];
        let mut b1 = [0u8; 8];
        b0.copy_from_slice(&key[0..8]);
        b1.copy_from_slice(&key[8..16]);
        let key0 = u64::from_le_bytes(b0);
        let key1 = u64::from_le_bytes(b1);
        Self::new_with_keys(key0, key1)
    }

    /// Get the keys used by this hasher
    pub fn keys(&self) -> (u64, u64) {
        (self.hasher.k0, self.hasher.k1)
    }

    /// Get the key used by this hasher as a 16 byte vector
    pub fn key(&self) -> [u8; 16] {
        let mut bytes = [0u8; 16];
        bytes[0..8].copy_from_slice(&self.hasher.k0.to_le_bytes());
        bytes[8..16].copy_from_slice(&self.hasher.k1.to_le_bytes());
        bytes
    }
}

impl Hasher128 for SipHasher13 {
    /// Return a 128-bit hash
    #[inline]
    fn finish128(&self) -> Hash128 {
        self.hasher.finish128()
    }
}

impl SipHasher24 {
    /// Creates a new `SipHasher24` with the two initial keys set to 0.
    #[inline]
    pub fn new() -> SipHasher24 {
        SipHasher24::new_with_keys(0, 0)
    }

    /// Creates a `SipHasher24` that is keyed off the provided keys.
    #[inline]
    pub fn new_with_keys(key0: u64, key1: u64) -> SipHasher24 {
        SipHasher24 {
            hasher: Hasher::new_with_keys(key0, key1),
        }
    }

    /// Creates a `SipHasher24` from a 16 byte key.
    pub fn new_with_key(key: &[u8; 16]) -> SipHasher24 {
        let mut b0 = [0u8; 8];
        let mut b1 = [0u8; 8];
        b0.copy_from_slice(&key[0..8]);
        b1.copy_from_slice(&key[8..16]);
        let key0 = u64::from_le_bytes(b0);
        let key1 = u64::from_le_bytes(b1);
        Self::new_with_keys(key0, key1)
    }

    /// Get the keys used by this hasher
    pub fn keys(&self) -> (u64, u64) {
        (self.hasher.k0, self.hasher.k1)
    }

    /// Get the key used by this hasher as a 16 byte vector
    pub fn key(&self) -> [u8; 16] {
        let mut bytes = [0u8; 16];
        bytes[0..8].copy_from_slice(&self.hasher.k0.to_le_bytes());
        bytes[8..16].copy_from_slice(&self.hasher.k1.to_le_bytes());
        bytes
    }
}

impl Hasher128 for SipHasher24 {
    /// Return a 128-bit hash
    #[inline]
    fn finish128(&self) -> Hash128 {
        self.hasher.finish128()
    }
}

impl<S: Sip> Hasher<S> {
    #[inline]
    fn new_with_keys(key0: u64, key1: u64) -> Hasher<S> {
        let mut state = Hasher {
            k0: key0,
            k1: key1,
            length: 0,
            state: State {
                v0: 0,
                v1: 0xee,
                v2: 0,
                v3: 0,
            },
            tail: 0,
            ntail: 0,
            _marker: PhantomData,
        };
        state.reset();
        state
    }

    #[inline]
    fn reset(&mut self) {
        self.length = 0;
        self.state.v0 = self.k0 ^ 0x736f6d6570736575;
        self.state.v1 = self.k1 ^ 0x646f72616e646f83;
        self.state.v2 = self.k0 ^ 0x6c7967656e657261;
        self.state.v3 = self.k1 ^ 0x7465646279746573;
        self.ntail = 0;
    }

    // A specialized write function for values with size <= 8.
    //
    // The hashing of multi-byte integers depends on endianness. E.g.:
    // - little-endian: `write_u32(0xDDCCBBAA)` == `write([0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD])`
    // - big-endian:    `write_u32(0xDDCCBBAA)` == `write([0xDD, 0xCC, 0xBB, 0xAA])`
    //
    // This function does the right thing for little-endian hardware. On
    // big-endian hardware `x` must be byte-swapped first to give the right
    // behaviour. After any byte-swapping, the input must be zero-extended to
    // 64-bits. The caller is responsible for the byte-swapping and
    // zero-extension.
    #[inline]
    fn short_write<T>(&mut self, _x: T, x: u64) {
        let size = mem::size_of::<T>();
        self.length += size;

        // The original number must be zero-extended, not sign-extended.
        debug_assert!(if size < 8 { x >> (8 * size) == 0 } else { true });

        // The number of bytes needed to fill `self.tail`.
        let needed = 8 - self.ntail;

        self.tail |= x << (8 * self.ntail);
        if size < needed {
            self.ntail += size;
            return;
        }

        // `self.tail` is full, process it.
        self.state.v3 ^= self.tail;
        S::c_rounds(&mut self.state);
        self.state.v0 ^= self.tail;

        self.ntail = size - needed;
        self.tail = if needed < 8 { x >> (8 * needed) } else { 0 };
    }
}

impl<S: Sip> Hasher<S> {
    #[inline]
    pub fn finish128(&self) -> Hash128 {
        let mut state = self.state;

        let b: u64 = ((self.length as u64 & 0xff) << 56) | self.tail;

        state.v3 ^= b;
        S::c_rounds(&mut state);
        state.v0 ^= b;

        state.v2 ^= 0xee;
        S::d_rounds(&mut state);
        let h1 = state.v0 ^ state.v1 ^ state.v2 ^ state.v3;

        state.v1 ^= 0xdd;
        S::d_rounds(&mut state);
        let h2 = state.v0 ^ state.v1 ^ state.v2 ^ state.v3;

        Hash128 { h1, h2 }
    }
}

impl hash::Hasher for SipHasher {
    #[inline]
    fn write(&mut self, msg: &[u8]) {
        self.0.write(msg)
    }

    #[inline]
    fn finish(&self) -> u64 {
        self.0.finish()
    }

    #[inline]
    fn write_usize(&mut self, i: usize) {
        self.0.write_usize(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u8(&mut self, i: u8) {
        self.0.write_u8(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u16(&mut self, i: u16) {
        self.0.write_u16(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u32(&mut self, i: u32) {
        self.0.write_u32(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u64(&mut self, i: u64) {
        self.0.write_u64(i);
    }
}

impl hash::Hasher for SipHasher13 {
    #[inline]
    fn write(&mut self, msg: &[u8]) {
        self.hasher.write(msg)
    }

    #[inline]
    fn finish(&self) -> u64 {
        self.hasher.finish()
    }

    #[inline]
    fn write_usize(&mut self, i: usize) {
        self.hasher.write_usize(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u8(&mut self, i: u8) {
        self.hasher.write_u8(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u16(&mut self, i: u16) {
        self.hasher.write_u16(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u32(&mut self, i: u32) {
        self.hasher.write_u32(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u64(&mut self, i: u64) {
        self.hasher.write_u64(i);
    }
}

impl hash::Hasher for SipHasher24 {
    #[inline]
    fn write(&mut self, msg: &[u8]) {
        self.hasher.write(msg)
    }

    #[inline]
    fn finish(&self) -> u64 {
        self.hasher.finish()
    }

    #[inline]
    fn write_usize(&mut self, i: usize) {
        self.hasher.write_usize(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u8(&mut self, i: u8) {
        self.hasher.write_u8(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u16(&mut self, i: u16) {
        self.hasher.write_u16(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u32(&mut self, i: u32) {
        self.hasher.write_u32(i);
    }

    #[inline]
    fn write_u64(&mut self, i: u64) {
        self.hasher.write_u64(i);
    }
}

impl<S: Sip> hash::Hasher for Hasher<S> {
    #[inline]
    fn write_usize(&mut self, i: usize) {
        self.short_write(i, i.to_le() as u64);
    }

    #[inline]
    fn write_u8(&mut self, i: u8) {
        self.short_write(i, i as u64);
    }

    #[inline]
    fn write_u32(&mut self, i: u32) {
        self.short_write(i, i.to_le() as u64);
    }

    #[inline]
    fn write_u64(&mut self, i: u64) {
        self.short_write(i, i.to_le() as u64);
    }

    #[inline]
    fn write(&mut self, msg: &[u8]) {
        let length = msg.len();
        self.length += length;

        let mut needed = 0;

        if self.ntail != 0 {
            needed = 8 - self.ntail;
            self.tail |= unsafe { u8to64_le(msg, 0, cmp::min(length, needed)) } << (8 * self.ntail);
            if length < needed {
                self.ntail += length;
                return;
            } else {
                self.state.v3 ^= self.tail;
                S::c_rounds(&mut self.state);
                self.state.v0 ^= self.tail;
                self.ntail = 0;
            }
        }

        // Buffered tail is now flushed, process new input.
        let len = length - needed;
        let left = len & 0x7;

        let mut i = needed;
        while i < len - left {
            let mi = unsafe { load_int_le!(msg, i, u64) };

            self.state.v3 ^= mi;
            S::c_rounds(&mut self.state);
            self.state.v0 ^= mi;

            i += 8;
        }

        self.tail = unsafe { u8to64_le(msg, i, left) };
        self.ntail = left;
    }

    #[inline]
    fn finish(&self) -> u64 {
        self.finish128().h2
    }
}

impl<S: Sip> Clone for Hasher<S> {
    #[inline]
    fn clone(&self) -> Hasher<S> {
        Hasher {
            k0: self.k0,
            k1: self.k1,
            length: self.length,
            state: self.state,
            tail: self.tail,
            ntail: self.ntail,
            _marker: self._marker,
        }
    }
}

impl<S: Sip> Default for Hasher<S> {
    /// Creates a `Hasher<S>` with the two initial keys set to 0.
    #[inline]
    fn default() -> Hasher<S> {
        Hasher::new_with_keys(0, 0)
    }
}

#[doc(hidden)]
trait Sip {
    fn c_rounds(_: &mut State);
    fn d_rounds(_: &mut State);
}

#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
struct Sip13Rounds;

impl Sip for Sip13Rounds {
    #[inline]
    fn c_rounds(state: &mut State) {
        compress!(state);
    }

    #[inline]
    fn d_rounds(state: &mut State) {
        compress!(state);
        compress!(state);
        compress!(state);
    }
}

#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
struct Sip24Rounds;

impl Sip for Sip24Rounds {
    #[inline]
    fn c_rounds(state: &mut State) {
        compress!(state);
        compress!(state);
    }

    #[inline]
    fn d_rounds(state: &mut State) {
        compress!(state);
        compress!(state);
        compress!(state);
        compress!(state);
    }
}

impl Hash128 {
    /// Convert into a 16-bytes vector
    pub fn as_bytes(&self) -> [u8; 16] {
        let mut bytes = [0u8; 16];
        let h1 = self.h1.to_le();
        let h2 = self.h2.to_le();
        unsafe {
            ptr::copy_nonoverlapping(&h1 as *const _ as *const u8, bytes.as_mut_ptr(), 8);
            ptr::copy_nonoverlapping(&h2 as *const _ as *const u8, bytes.as_mut_ptr().add(8), 8);
        }
        bytes
    }

    /// Convert into a `u128`
    #[inline]
    pub fn as_u128(&self) -> u128 {
        let h1 = self.h1.to_le();
        let h2 = self.h2.to_le();
        h1 as u128 | ((h2 as u128) << 64)
    }

    /// Convert into `(u64, u64)`
    #[inline]
    pub fn as_u64(&self) -> (u64, u64) {
        let h1 = self.h1.to_le();
        let h2 = self.h2.to_le();
        (h1, h2)
    }
}

[ Dauer der Verarbeitung: 0.33 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge