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       1                 :             : // Copyright (c) 2019-present The Bitcoin Core developers
       2                 :             : // Distributed under the MIT software license, see the accompanying
       3                 :             : // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
       4                 :             : 
       5                 :             : #ifndef BITCOIN_CRYPTO_POLY1305_H
       6                 :             : #define BITCOIN_CRYPTO_POLY1305_H
       7                 :             : 
       8                 :             : #include <span.h>
       9                 :             : 
      10                 :             : #include <cassert>
      11                 :             : #include <cstddef>
      12                 :             : #include <cstdint>
      13                 :             : #include <span>
      14                 :             : 
      15                 :             : #define POLY1305_BLOCK_SIZE 16
      16                 :             : 
      17                 :             : namespace poly1305_donna {
      18                 :             : 
      19                 :             : // Based on the public domain implementation by Andrew Moon
      20                 :             : // poly1305-donna-32.h from https://github.com/floodyberry/poly1305-donna
      21                 :             : 
      22                 :             : typedef struct {
      23                 :             :     uint32_t r[5];
      24                 :             :     uint32_t h[5];
      25                 :             :     uint32_t pad[4];
      26                 :             :     size_t leftover;
      27                 :             :     unsigned char buffer[POLY1305_BLOCK_SIZE];
      28                 :             :     unsigned char final;
      29                 :             : } poly1305_context;
      30                 :             : 
      31                 :             : void poly1305_init(poly1305_context *st, const unsigned char key[32]) noexcept;
      32                 :             : void poly1305_update(poly1305_context *st, const unsigned char *m, size_t bytes) noexcept;
      33                 :             : void poly1305_finish(poly1305_context *st, unsigned char mac[16]) noexcept;
      34                 :             : 
      35                 :             : }  // namespace poly1305_donna
      36                 :             : 
      37                 :             : /** C++ wrapper with std::byte span interface around poly1305_donna code. */
      38                 :             : class Poly1305
      39                 :             : {
      40                 :             :     poly1305_donna::poly1305_context m_ctx;
      41                 :             : 
      42                 :             : public:
      43                 :             :     /** Length of the output produced by Finalize(). */
      44                 :             :     static constexpr unsigned TAGLEN{16};
      45                 :             : 
      46                 :             :     /** Length of the keys expected by the constructor. */
      47                 :             :     static constexpr unsigned KEYLEN{32};
      48                 :             : 
      49                 :             :     /** Construct a Poly1305 object with a given 32-byte key. */
      50                 :    15179870 :     Poly1305(std::span<const std::byte> key) noexcept
      51                 :    15179870 :     {
      52         [ -  + ]:    15179870 :         assert(key.size() == KEYLEN);
      53                 :    15179870 :         poly1305_donna::poly1305_init(&m_ctx, UCharCast(key.data()));
      54                 :    15179870 :     }
      55                 :             : 
      56                 :             :     /** Process message bytes. */
      57                 :    75900276 :     Poly1305& Update(std::span<const std::byte> msg) noexcept
      58                 :             :     {
      59                 :    30361257 :         poly1305_donna::poly1305_update(&m_ctx, UCharCast(msg.data()), msg.size());
      60   [ +  -  -  + ]:    30361257 :         return *this;
      61                 :             :     }
      62                 :             : 
      63                 :             :     /** Write authentication tag to 16-byte out. */
      64                 :    15179870 :     void Finalize(std::span<std::byte> out) noexcept
      65                 :             :     {
      66         [ -  + ]:    15179870 :         assert(out.size() == TAGLEN);
      67                 :    15179870 :         poly1305_donna::poly1305_finish(&m_ctx, UCharCast(out.data()));
      68                 :    15179870 :     }
      69                 :             : };
      70                 :             : 
      71                 :             : #endif // BITCOIN_CRYPTO_POLY1305_H