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captcha/siprng.go

278 lines
4.6 KiB
Go

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//
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// under the License.
package captcha
import (
"crypto/rand"
"encoding/binary"
"io"
"sync"
)
// siprng is PRNG based on SipHash-2-4.
type siprng struct {
mu sync.Mutex
k0, k1, ctr uint64
}
// siphash implements SipHash-2-4, accepting a uint64 as a message.
func siphash(k0, k1, m uint64) uint64 {
// Initialization.
v0 := k0 ^ 0x736f6d6570736575
v1 := k1 ^ 0x646f72616e646f6d
v2 := k0 ^ 0x6c7967656e657261
v3 := k1 ^ 0x7465646279746573
t := uint64(8) << 56
// Compression.
v3 ^= m
// Round 1.
v0 += v1
v1 = v1<<13 | v1>>(64-13)
v1 ^= v0
v0 = v0<<32 | v0>>(64-32)
v2 += v3
v3 = v3<<16 | v3>>(64-16)
v3 ^= v2
v0 += v3
v3 = v3<<21 | v3>>(64-21)
v3 ^= v0
v2 += v1
v1 = v1<<17 | v1>>(64-17)
v1 ^= v2
v2 = v2<<32 | v2>>(64-32)
// Round 2.
v0 += v1
v1 = v1<<13 | v1>>(64-13)
v1 ^= v0
v0 = v0<<32 | v0>>(64-32)
v2 += v3
v3 = v3<<16 | v3>>(64-16)
v3 ^= v2
v0 += v3
v3 = v3<<21 | v3>>(64-21)
v3 ^= v0
v2 += v1
v1 = v1<<17 | v1>>(64-17)
v1 ^= v2
v2 = v2<<32 | v2>>(64-32)
v0 ^= m
// Compress last block.
v3 ^= t
// Round 1.
v0 += v1
v1 = v1<<13 | v1>>(64-13)
v1 ^= v0
v0 = v0<<32 | v0>>(64-32)
v2 += v3
v3 = v3<<16 | v3>>(64-16)
v3 ^= v2
v0 += v3
v3 = v3<<21 | v3>>(64-21)
v3 ^= v0
v2 += v1
v1 = v1<<17 | v1>>(64-17)
v1 ^= v2
v2 = v2<<32 | v2>>(64-32)
// Round 2.
v0 += v1
v1 = v1<<13 | v1>>(64-13)
v1 ^= v0
v0 = v0<<32 | v0>>(64-32)
v2 += v3
v3 = v3<<16 | v3>>(64-16)
v3 ^= v2
v0 += v3
v3 = v3<<21 | v3>>(64-21)
v3 ^= v0
v2 += v1
v1 = v1<<17 | v1>>(64-17)
v1 ^= v2
v2 = v2<<32 | v2>>(64-32)
v0 ^= t
// Finalization.
v2 ^= 0xff
// Round 1.
v0 += v1
v1 = v1<<13 | v1>>(64-13)
v1 ^= v0
v0 = v0<<32 | v0>>(64-32)
v2 += v3
v3 = v3<<16 | v3>>(64-16)
v3 ^= v2
v0 += v3
v3 = v3<<21 | v3>>(64-21)
v3 ^= v0
v2 += v1
v1 = v1<<17 | v1>>(64-17)
v1 ^= v2
v2 = v2<<32 | v2>>(64-32)
// Round 2.
v0 += v1
v1 = v1<<13 | v1>>(64-13)
v1 ^= v0
v0 = v0<<32 | v0>>(64-32)
v2 += v3
v3 = v3<<16 | v3>>(64-16)
v3 ^= v2
v0 += v3
v3 = v3<<21 | v3>>(64-21)
v3 ^= v0
v2 += v1
v1 = v1<<17 | v1>>(64-17)
v1 ^= v2
v2 = v2<<32 | v2>>(64-32)
// Round 3.
v0 += v1
v1 = v1<<13 | v1>>(64-13)
v1 ^= v0
v0 = v0<<32 | v0>>(64-32)
v2 += v3
v3 = v3<<16 | v3>>(64-16)
v3 ^= v2
v0 += v3
v3 = v3<<21 | v3>>(64-21)
v3 ^= v0
v2 += v1
v1 = v1<<17 | v1>>(64-17)
v1 ^= v2
v2 = v2<<32 | v2>>(64-32)
// Round 4.
v0 += v1
v1 = v1<<13 | v1>>(64-13)
v1 ^= v0
v0 = v0<<32 | v0>>(64-32)
v2 += v3
v3 = v3<<16 | v3>>(64-16)
v3 ^= v2
v0 += v3
v3 = v3<<21 | v3>>(64-21)
v3 ^= v0
v2 += v1
v1 = v1<<17 | v1>>(64-17)
v1 ^= v2
v2 = v2<<32 | v2>>(64-32)
return v0 ^ v1 ^ v2 ^ v3
}
// rekey sets a new PRNG key, which is read from crypto/rand.
func (p *siprng) rekey() {
var k [16]byte
if _, err := io.ReadFull(rand.Reader, k[:]); err != nil {
panic(err.Error())
}
p.k0 = binary.LittleEndian.Uint64(k[0:8])
p.k1 = binary.LittleEndian.Uint64(k[8:16])
p.ctr = 1
}
// Uint64 returns a new pseudorandom uint64.
// It rekeys PRNG on the first call and every 64 MB of generated data.
func (p *siprng) Uint64() uint64 {
p.mu.Lock()
if p.ctr == 0 || p.ctr > 8*1024*1024 {
p.rekey()
}
v := siphash(p.k0, p.k1, p.ctr)
p.ctr++
p.mu.Unlock()
return v
}
func (p *siprng) Int63() int64 {
return int64(p.Uint64() & 0x7fffffffffffffff)
}
func (p *siprng) Uint32() uint32 {
return uint32(p.Uint64())
}
func (p *siprng) Int31() int32 {
return int32(p.Uint32() & 0x7fffffff)
}
func (p *siprng) Intn(n int) int {
if n <= 0 {
panic("invalid argument to Intn")
}
if n <= 1<<31-1 {
return int(p.Int31n(int32(n)))
}
return int(p.Int63n(int64(n)))
}
func (p *siprng) Int63n(n int64) int64 {
if n <= 0 {
panic("invalid argument to Int63n")
}
max := int64((1 << 63) - 1 - (1<<63)%uint64(n))
v := p.Int63()
for v > max {
v = p.Int63()
}
return v % n
}
func (p *siprng) Int31n(n int32) int32 {
if n <= 0 {
panic("invalid argument to Int31n")
}
max := int32((1 << 31) - 1 - (1<<31)%uint32(n))
v := p.Int31()
for v > max {
v = p.Int31()
}
return v % n
}
func (p *siprng) Float64() float64 { return float64(p.Int63()) / (1 << 63) }