Quelle  aes-neonbs-glue.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Bit sliced AES using NEON instructions
 *
 * Copyright (C) 2017 Linaro Ltd <ard.biesheuvel@linaro.org>
 */

#include <asm/neon.h>
#include <asm/simd.h>
#include <crypto/aes.h>
#include <crypto/internal/skcipher.h>
#include <crypto/scatterwalk.h>
#include <crypto/xts.h>
#include <linux/module.h>
#include "aes-cipher.h"

MODULE_AUTHOR("Ard Biesheuvel ");
MODULE_DESCRIPTION("Bit sliced AES using NEON instructions");
MODULE_LICENSE("GPL v2");

MODULE_ALIAS_CRYPTO("ecb(aes)");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("cbc(aes)");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("ctr(aes)");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("xts(aes)");

asmlinkage void aesbs_convert_key(u8 out[], u32 const rk[], int rounds);

asmlinkage void aesbs_ecb_encrypt(u8 out[], u8 const in[], u8 const rk[],
      int rounds, int blocks);
asmlinkage void aesbs_ecb_decrypt(u8 out[], u8 const in[], u8 const rk[],
      int rounds, int blocks);

asmlinkage void aesbs_cbc_decrypt(u8 out[], u8 const in[], u8 const rk[],
      int rounds, int blocks, u8 iv[]);

asmlinkage void aesbs_ctr_encrypt(u8 out[], u8 const in[], u8 const rk[],
      int rounds, int blocks, u8 ctr[]);

asmlinkage void aesbs_xts_encrypt(u8 out[], u8 const in[], u8 const rk[],
      int rounds, int blocks, u8 iv[], int);
asmlinkage void aesbs_xts_decrypt(u8 out[], u8 const in[], u8 const rk[],
      int rounds, int blocks, u8 iv[], int);

struct aesbs_ctx {
 int rounds;
 u8 rk[13 * (8 * AES_BLOCK_SIZE) + 32] __aligned(AES_BLOCK_SIZE);
};

struct aesbs_cbc_ctx {
 struct aesbs_ctx key;
 struct crypto_aes_ctx fallback;
};

struct aesbs_xts_ctx {
 struct aesbs_ctx key;
 struct crypto_aes_ctx fallback;
 struct crypto_aes_ctx tweak_key;
};

static int aesbs_setkey(struct crypto_skcipher *tfm, const u8 *in_key,
   unsigned int key_len)
{
 struct aesbs_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 struct crypto_aes_ctx rk;
 int err;

 err = aes_expandkey(&rk, in_key, key_len);
 if (err)
  return err;

 ctx->rounds = 6 + key_len / 4;

 kernel_neon_begin();
 aesbs_convert_key(ctx->rk, rk.key_enc, ctx->rounds);
 kernel_neon_end();

 return 0;
}

static int __ecb_crypt(struct skcipher_request *req,
         void (*fn)(u8 out[], u8 const in[], u8 const rk[],
      int rounds, int blocks))
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 struct aesbs_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 struct skcipher_walk walk;
 int err;

 err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);

 while (walk.nbytes >= AES_BLOCK_SIZE) {
  unsigned int blocks = walk.nbytes / AES_BLOCK_SIZE;

  if (walk.nbytes < walk.total)
   blocks = round_down(blocks,
         walk.stride / AES_BLOCK_SIZE);

  kernel_neon_begin();
  fn(walk.dst.virt.addr, walk.src.virt.addr, ctx->rk,
     ctx->rounds, blocks);
  kernel_neon_end();
  err = skcipher_walk_done(&walk,
      walk.nbytes - blocks * AES_BLOCK_SIZE);
 }

 return err;
}

static int ecb_encrypt(struct skcipher_request *req)
{
 return __ecb_crypt(req, aesbs_ecb_encrypt);
}

static int ecb_decrypt(struct skcipher_request *req)
{
 return __ecb_crypt(req, aesbs_ecb_decrypt);
}

static int aesbs_cbc_setkey(struct crypto_skcipher *tfm, const u8 *in_key,
       unsigned int key_len)
{
 struct aesbs_cbc_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 int err;

 err = aes_expandkey(&ctx->fallback, in_key, key_len);
 if (err)
  return err;

 ctx->key.rounds = 6 + key_len / 4;

 kernel_neon_begin();
 aesbs_convert_key(ctx->key.rk, ctx->fallback.key_enc, ctx->key.rounds);
 kernel_neon_end();

 return 0;
}

static int cbc_encrypt(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 const struct aesbs_cbc_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 struct skcipher_walk walk;
 unsigned int nbytes;
 int err;

 err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);

 while ((nbytes = walk.nbytes) >= AES_BLOCK_SIZE) {
  const u8 *src = walk.src.virt.addr;
  u8 *dst = walk.dst.virt.addr;
  u8 *prev = walk.iv;

  do {
   crypto_xor_cpy(dst, src, prev, AES_BLOCK_SIZE);
   __aes_arm_encrypt(ctx->fallback.key_enc,
       ctx->key.rounds, dst, dst);
   prev = dst;
   src += AES_BLOCK_SIZE;
   dst += AES_BLOCK_SIZE;
   nbytes -= AES_BLOCK_SIZE;
  } while (nbytes >= AES_BLOCK_SIZE);
  memcpy(walk.iv, prev, AES_BLOCK_SIZE);
  err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes);
 }
 return err;
}

static int cbc_decrypt(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 struct aesbs_cbc_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 struct skcipher_walk walk;
 int err;

 err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);

 while (walk.nbytes >= AES_BLOCK_SIZE) {
  unsigned int blocks = walk.nbytes / AES_BLOCK_SIZE;

  if (walk.nbytes < walk.total)
   blocks = round_down(blocks,
         walk.stride / AES_BLOCK_SIZE);

  kernel_neon_begin();
  aesbs_cbc_decrypt(walk.dst.virt.addr, walk.src.virt.addr,
      ctx->key.rk, ctx->key.rounds, blocks,
      walk.iv);
  kernel_neon_end();
  err = skcipher_walk_done(&walk,
      walk.nbytes - blocks * AES_BLOCK_SIZE);
 }

 return err;
}

static int ctr_encrypt(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 struct aesbs_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 struct skcipher_walk walk;
 u8 buf[AES_BLOCK_SIZE];
 int err;

 err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);

 while (walk.nbytes > 0) {
  const u8 *src = walk.src.virt.addr;
  u8 *dst = walk.dst.virt.addr;
  unsigned int bytes = walk.nbytes;

  if (unlikely(bytes < AES_BLOCK_SIZE))
   src = dst = memcpy(buf + sizeof(buf) - bytes,
        src, bytes);
  else if (walk.nbytes < walk.total)
   bytes &= ~(8 * AES_BLOCK_SIZE - 1);

  kernel_neon_begin();
  aesbs_ctr_encrypt(dst, src, ctx->rk, ctx->rounds, bytes, walk.iv);
  kernel_neon_end();

  if (unlikely(bytes < AES_BLOCK_SIZE))
   memcpy(walk.dst.virt.addr,
          buf + sizeof(buf) - bytes, bytes);

  err = skcipher_walk_done(&walk, walk.nbytes - bytes);
 }

 return err;
}

static int aesbs_xts_setkey(struct crypto_skcipher *tfm, const u8 *in_key,
       unsigned int key_len)
{
 struct aesbs_xts_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 int err;

 err = xts_verify_key(tfm, in_key, key_len);
 if (err)
  return err;

 key_len /= 2;
 err = aes_expandkey(&ctx->fallback, in_key, key_len);
 if (err)
  return err;
 err = aes_expandkey(&ctx->tweak_key, in_key + key_len, key_len);
 if (err)
  return err;

 return aesbs_setkey(tfm, in_key, key_len);
}

static int __xts_crypt(struct skcipher_request *req, bool encrypt,
         void (*fn)(u8 out[], u8 const in[], u8 const rk[],
      int rounds, int blocks, u8 iv[], int))
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 struct aesbs_xts_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 const int rounds = ctx->key.rounds;
 int tail = req->cryptlen % AES_BLOCK_SIZE;
 struct skcipher_request subreq;
 u8 buf[2 * AES_BLOCK_SIZE];
 struct skcipher_walk walk;
 int err;

 if (req->cryptlen < AES_BLOCK_SIZE)
  return -EINVAL;

 if (unlikely(tail)) {
  skcipher_request_set_tfm(&subreq, tfm);
  skcipher_request_set_callback(&subreq,
           skcipher_request_flags(req),
           NULL, NULL);
  skcipher_request_set_crypt(&subreq, req->src, req->dst,
        req->cryptlen - tail, req->iv);
  req = &subreq;
 }

 err = skcipher_walk_virt(&walk, req, true);
 if (err)
  return err;

 __aes_arm_encrypt(ctx->tweak_key.key_enc, rounds, walk.iv, walk.iv);

 while (walk.nbytes >= AES_BLOCK_SIZE) {
  unsigned int blocks = walk.nbytes / AES_BLOCK_SIZE;
  int reorder_last_tweak = !encrypt && tail > 0;

  if (walk.nbytes < walk.total) {
   blocks = round_down(blocks,
         walk.stride / AES_BLOCK_SIZE);
   reorder_last_tweak = 0;
  }

  kernel_neon_begin();
  fn(walk.dst.virt.addr, walk.src.virt.addr, ctx->key.rk,
     rounds, blocks, walk.iv, reorder_last_tweak);
  kernel_neon_end();
  err = skcipher_walk_done(&walk,
      walk.nbytes - blocks * AES_BLOCK_SIZE);
 }

 if (err || likely(!tail))
  return err;

 /* handle ciphertext stealing */
 scatterwalk_map_and_copy(buf, req->dst, req->cryptlen - AES_BLOCK_SIZE,
     AES_BLOCK_SIZE, 0);
 memcpy(buf + AES_BLOCK_SIZE, buf, tail);
 scatterwalk_map_and_copy(buf, req->src, req->cryptlen, tail, 0);

 crypto_xor(buf, req->iv, AES_BLOCK_SIZE);

 if (encrypt)
  __aes_arm_encrypt(ctx->fallback.key_enc, rounds, buf, buf);
 else
  __aes_arm_decrypt(ctx->fallback.key_dec, rounds, buf, buf);

 crypto_xor(buf, req->iv, AES_BLOCK_SIZE);

 scatterwalk_map_and_copy(buf, req->dst, req->cryptlen - AES_BLOCK_SIZE,
     AES_BLOCK_SIZE + tail, 1);
 return 0;
}

static int xts_encrypt(struct skcipher_request *req)
{
 return __xts_crypt(req, true, aesbs_xts_encrypt);
}

static int xts_decrypt(struct skcipher_request *req)
{
 return __xts_crypt(req, false, aesbs_xts_decrypt);
}

static struct skcipher_alg aes_algs[] = { {
 .base.cra_name  = "ecb(aes)",
 .base.cra_driver_name = "ecb-aes-neonbs",
 .base.cra_priority = 250,
 .base.cra_blocksize = AES_BLOCK_SIZE,
 .base.cra_ctxsize = sizeof(struct aesbs_ctx),
 .base.cra_module = THIS_MODULE,

 .min_keysize  = AES_MIN_KEY_SIZE,
 .max_keysize  = AES_MAX_KEY_SIZE,
 .walksize  = 8 * AES_BLOCK_SIZE,
 .setkey   = aesbs_setkey,
 .encrypt  = ecb_encrypt,
 .decrypt  = ecb_decrypt,
}, {
 .base.cra_name  = "cbc(aes)",
 .base.cra_driver_name = "cbc-aes-neonbs",
 .base.cra_priority = 250,
 .base.cra_blocksize = AES_BLOCK_SIZE,
 .base.cra_ctxsize = sizeof(struct aesbs_cbc_ctx),
 .base.cra_module = THIS_MODULE,

 .min_keysize  = AES_MIN_KEY_SIZE,
 .max_keysize  = AES_MAX_KEY_SIZE,
 .walksize  = 8 * AES_BLOCK_SIZE,
 .ivsize   = AES_BLOCK_SIZE,
 .setkey   = aesbs_cbc_setkey,
 .encrypt  = cbc_encrypt,
 .decrypt  = cbc_decrypt,
}, {
 .base.cra_name  = "ctr(aes)",
 .base.cra_driver_name = "ctr-aes-neonbs",
 .base.cra_priority = 250,
 .base.cra_blocksize = 1,
 .base.cra_ctxsize = sizeof(struct aesbs_ctx),
 .base.cra_module = THIS_MODULE,

 .min_keysize  = AES_MIN_KEY_SIZE,
 .max_keysize  = AES_MAX_KEY_SIZE,
 .chunksize  = AES_BLOCK_SIZE,
 .walksize  = 8 * AES_BLOCK_SIZE,
 .ivsize   = AES_BLOCK_SIZE,
 .setkey   = aesbs_setkey,
 .encrypt  = ctr_encrypt,
 .decrypt  = ctr_encrypt,
}, {
 .base.cra_name  = "xts(aes)",
 .base.cra_driver_name = "xts-aes-neonbs",
 .base.cra_priority = 250,
 .base.cra_blocksize = AES_BLOCK_SIZE,
 .base.cra_ctxsize = sizeof(struct aesbs_xts_ctx),
 .base.cra_module = THIS_MODULE,

 .min_keysize  = 2 * AES_MIN_KEY_SIZE,
 .max_keysize  = 2 * AES_MAX_KEY_SIZE,
 .walksize  = 8 * AES_BLOCK_SIZE,
 .ivsize   = AES_BLOCK_SIZE,
 .setkey   = aesbs_xts_setkey,
 .encrypt  = xts_encrypt,
 .decrypt  = xts_decrypt,
} };

static void aes_exit(void)
{
 crypto_unregister_skciphers(aes_algs, ARRAY_SIZE(aes_algs));
}

static int __init aes_init(void)
{
 if (!(elf_hwcap & HWCAP_NEON))
  return -ENODEV;

 return crypto_register_skciphers(aes_algs, ARRAY_SIZE(aes_algs));
}

module_init(aes_init);
module_exit(aes_exit);