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       2                 :            : // Distributed under the MIT software license, see the accompanying
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       4                 :            : 
       5                 :            : #ifndef BITCOIN_CRYPTO_POLY1305_H
       6                 :            : #define BITCOIN_CRYPTO_POLY1305_H
       7                 :            : 
       8                 :            : #include <span.h>
       9                 :            : 
      10                 :            : #include <cassert>
      11                 :            : #include <cstdlib>
      12                 :            : #include <stdint.h>
      13                 :            : 
      14                 :            : #define POLY1305_BLOCK_SIZE 16
      15                 :            : 
      16                 :            : namespace poly1305_donna {
      17                 :            : 
      18                 :            : // Based on the public domain implementation by Andrew Moon
      19                 :            : // poly1305-donna-32.h from https://github.com/floodyberry/poly1305-donna
      20                 :            : 
      21                 :            : typedef struct {
      22                 :            :     uint32_t r[5];
      23                 :            :     uint32_t h[5];
      24                 :            :     uint32_t pad[4];
      25                 :            :     size_t leftover;
      26                 :            :     unsigned char buffer[POLY1305_BLOCK_SIZE];
      27                 :            :     unsigned char final;
      28                 :            : } poly1305_context;
      29                 :            : 
      30                 :            : void poly1305_init(poly1305_context *st, const unsigned char key[32]) noexcept;
      31                 :            : void poly1305_update(poly1305_context *st, const unsigned char *m, size_t bytes) noexcept;
      32                 :            : void poly1305_finish(poly1305_context *st, unsigned char mac[16]) noexcept;
      33                 :            : 
      34                 :            : }  // namespace poly1305_donna
      35                 :            : 
      36                 :            : /** C++ wrapper with std::byte Span interface around poly1305_donna code. */
      37                 :            : class Poly1305
      38                 :            : {
      39                 :            :     poly1305_donna::poly1305_context m_ctx;
      40                 :            : 
      41                 :            : public:
      42                 :            :     /** Length of the output produced by Finalize(). */
      43                 :            :     static constexpr unsigned TAGLEN{16};
      44                 :            : 
      45                 :            :     /** Length of the keys expected by the constructor. */
      46                 :            :     static constexpr unsigned KEYLEN{32};
      47                 :            : 
      48                 :            :     /** Construct a Poly1305 object with a given 32-byte key. */
      49                 :        360 :     Poly1305(Span<const std::byte> key) noexcept
      50                 :            :     {
      51         [ +  - ]:        360 :         assert(key.size() == KEYLEN);
      52         [ -  + ]:        360 :         poly1305_donna::poly1305_init(&m_ctx, UCharCast(key.data()));
      53                 :        360 :     }
      54                 :            : 
      55                 :            :     /** Process message bytes. */
      56                 :       1800 :     Poly1305& Update(Span<const std::byte> msg) noexcept
      57                 :            :     {
      58         [ #  # ]:       1800 :         poly1305_donna::poly1305_update(&m_ctx, UCharCast(msg.data()), msg.size());
      59                 :       1800 :         return *this;
      60                 :            :     }
      61                 :            : 
      62                 :            :     /** Write authentication tag to 16-byte out. */
      63                 :        360 :     void Finalize(Span<std::byte> out) noexcept
      64                 :            :     {
      65         [ +  - ]:        360 :         assert(out.size() == TAGLEN);
      66         [ -  + ]:        360 :         poly1305_donna::poly1305_finish(&m_ctx, UCharCast(out.data()));
      67                 :        360 :     }
      68                 :            : };
      69                 :            : 
      70                 :            : #endif // BITCOIN_CRYPTO_POLY1305_H