/* * test_slow_decompression.c * * Test how quickly libdeflate decompresses degenerate/malicious compressed data * streams that start new Huffman blocks extremely frequently. */ #include "test_util.h" /* * Generate a DEFLATE stream containing all empty "static Huffman" blocks. * * libdeflate used to decompress this very slowly (~1000x slower than typical * data), but now it's much faster (only ~2x slower than typical data) because * now it skips rebuilding the decode tables for the static Huffman codes when * they're already loaded into the decompressor. */ static void generate_empty_static_huffman_blocks(u8 *p, size_t len) { struct output_bitstream os = { .next = p, .end = p + len }; while (put_bits(&os, 0, 1) && /* BFINAL: 0 */ put_bits(&os, 1, 2) && /* BTYPE: STATIC_HUFFMAN */ put_bits(&os, 0, 7)) /* litlensym_256 (end-of-block) */ ; } static bool generate_empty_dynamic_huffman_block(struct output_bitstream *os) { int i; if (!put_bits(os, 0, 1)) /* BFINAL: 0 */ return false; if (!put_bits(os, 2, 2)) /* BTYPE: DYNAMIC_HUFFMAN */ return false; /* * Write a minimal Huffman code, then the end-of-block symbol. * * Litlen code: * litlensym_256 (end-of-block) freq=1 len=1 codeword=0 * Offset code: * offsetsym_0 (unused) freq=0 len=1 codeword=0 * * Litlen and offset codeword lengths: * [0..255] = 0 presym_{18,18} * [256] = 1 presym_1 * [257] = 1 presym_1 * * Precode: * presym_1 freq=2 len=1 codeword=0 * presym_18 freq=2 len=1 codeword=1 */ if (!put_bits(os, 0, 5)) /* num_litlen_syms: 0 + 257 */ return false; if (!put_bits(os, 0, 5)) /* num_offset_syms: 0 + 1 */ return false; if (!put_bits(os, 14, 4)) /* num_explicit_precode_lens: 14 + 4 */ return false; /* * Precode codeword lengths: order is * [16, 17, 18, 0, 8, 7, 9, 6, 10, 5, 11, 4, 12, 3, 13, 2, 14, 1, 15] */ for (i = 0; i < 2; i++) { /* presym_{16,17}: len=0 */ if (!put_bits(os, 0, 3)) return false; } if (!put_bits(os, 1, 3)) /* presym_18: len=1 */ return false; for (i = 0; i < 14; i++) { /* presym_{0,...,14}: len=0 */ if (!put_bits(os, 0, 3)) return false; } if (!put_bits(os, 1, 3)) /* presym_1: len=1 */ return false; /* Litlen and offset codeword lengths */ for (i = 0; i < 2; i++) { if (!put_bits(os, 1, 1) || /* presym_18, 128 zeroes */ !put_bits(os, 117, 7)) return false; } if (!put_bits(os, 0, 1)) /* presym_1 */ return false; if (!put_bits(os, 0, 1)) /* presym_1 */ return false; /* Done writing the Huffman codes */ return put_bits(os, 0, 1); /* litlensym_256 (end-of-block) */ } /* * Generate a DEFLATE stream containing all empty "dynamic Huffman" blocks. * * This is the worst known case currently, being ~100x slower to decompress than * typical data. */ static void generate_empty_dynamic_huffman_blocks(u8 *p, size_t len) { struct output_bitstream os = { .next = p, .end = p + len }; while (generate_empty_dynamic_huffman_block(&os)) ; } #define NUM_ITERATIONS 100 static u64 do_test_libdeflate(const char *input_type, const u8 *in, size_t in_nbytes, u8 *out, size_t out_nbytes_avail) { struct libdeflate_decompressor *d; enum libdeflate_result res; u64 t; int i; d = libdeflate_alloc_decompressor(); ASSERT(d != NULL); t = timer_ticks(); for (i = 0; i < NUM_ITERATIONS; i++) { res = libdeflate_deflate_decompress(d, in, in_nbytes, out, out_nbytes_avail, NULL); ASSERT(res == LIBDEFLATE_BAD_DATA || res == LIBDEFLATE_INSUFFICIENT_SPACE); } t = timer_ticks() - t; printf("[%s, libdeflate]: %"PRIu64" KB/s\n", input_type, timer_KB_per_s((u64)in_nbytes * NUM_ITERATIONS, t)); libdeflate_free_decompressor(d); return t; } static u64 do_test_zlib(const char *input_type, const u8 *in, size_t in_nbytes, u8 *out, size_t out_nbytes_avail) { z_stream z; int res; u64 t; int i; memset(&z, 0, sizeof(z)); res = inflateInit2(&z, -15); ASSERT(res == Z_OK); t = timer_ticks(); for (i = 0; i < NUM_ITERATIONS; i++) { inflateReset(&z); z.next_in = (void *)in; z.avail_in = in_nbytes; z.next_out = out; z.avail_out = out_nbytes_avail; res = inflate(&z, Z_FINISH); ASSERT(res == Z_BUF_ERROR || res == Z_DATA_ERROR); } t = timer_ticks() - t; printf("[%s, zlib ]: %"PRIu64" KB/s\n", input_type, timer_KB_per_s((u64)in_nbytes * NUM_ITERATIONS, t)); inflateEnd(&z); return t; } /* * Test case from https://github.com/ebiggers/libdeflate/issues/33 * with the gzip header and footer removed to leave just the DEFLATE stream */ static const u8 orig_repro[3962] = "\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x6a\x6a\x6a\x6a\x6a\x6a\x6a\x6a\x6a\x6a\x6a\x6a" "\x6a\x6a\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x00\xea\x04\x48\x00\x20" "\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x00\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28" "\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x00\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11" "\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x00\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x00\xea\x04\x48" "\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x00\xea\x04\x48\x00\x20\x80" "\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x00\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00" "\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x00\xea" "\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x00\xea" "\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x00\xea\x04\x48" "\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x00\xea\x04\x48\x00\x20" "\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x00\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00" "\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x00\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11" "\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x63" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92" "\x63\x00\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x00" "\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x00\xea\x04\x48" "\x00\x20\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x00\xea\x04\x48\x00\x20" "\x80\x28\x00\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x92\x63\x00\xea\x04\x48\x00\x20\x80\x28\x00" "\x00\x11\x00\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" "\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b\x1b" 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argc, tchar *argv[]) { u8 in[4096]; u8 out[10000]; u64 t, tz; begin_program(argv); begin_performance_test(); /* static huffman case */ generate_empty_static_huffman_blocks(in, sizeof(in)); t = do_test_libdeflate("static huffman", in, sizeof(in), out, sizeof(out)); tz = do_test_zlib("static huffman", in, sizeof(in), out, sizeof(out)); /* * libdeflate is faster than zlib in this case, e.g. * [static huffman, libdeflate]: 215861 KB/s * [static huffman, zlib ]: 73651 KB/s */ putchar('\n'); ASSERT(t < tz); /* dynamic huffman case */ generate_empty_dynamic_huffman_blocks(in, sizeof(in)); t = do_test_libdeflate("dynamic huffman", in, sizeof(in), out, sizeof(out)); tz = do_test_zlib("dynamic huffman", in, sizeof(in), out, sizeof(out)); /* * libdeflate is slower than zlib in this case, though not super bad. * [dynamic huffman, libdeflate]: 6277 KB/s * [dynamic huffman, zlib ]: 10419 KB/s * FIXME: make it faster. */ putchar('\n'); ASSERT(t < 4 * tz); /* original reproducer */ t = do_test_libdeflate("original repro", orig_repro, sizeof(orig_repro), out, sizeof(out)); tz = do_test_zlib("original repro", orig_repro, sizeof(orig_repro), out, sizeof(out)); ASSERT(t < tz); return 0; }