Quelle  chacha.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*
 * Crypto API wrappers for the ChaCha20, XChaCha20, and XChaCha12 stream ciphers
 *
 * Copyright (C) 2015 Martin Willi
 * Copyright (C) 2018 Google LLC
 */

#include <linux/unaligned.h>
#include <crypto/algapi.h>
#include <crypto/chacha.h>
#include <crypto/internal/skcipher.h>
#include <linux/module.h>

struct chacha_ctx {
 u32 key[8];
 int nrounds;
};

static int chacha_setkey(struct crypto_skcipher *tfm,
    const u8 *key, unsigned int keysize, int nrounds)
{
 struct chacha_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 int i;

 if (keysize != CHACHA_KEY_SIZE)
  return -EINVAL;

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ctx->key); i++)
  ctx->key[i] = get_unaligned_le32(key + i * sizeof(u32));

 ctx->nrounds = nrounds;
 return 0;
}

static int chacha20_setkey(struct crypto_skcipher *tfm,
      const u8 *key, unsigned int keysize)
{
 return chacha_setkey(tfm, key, keysize, 20);
}

static int chacha12_setkey(struct crypto_skcipher *tfm,
      const u8 *key, unsigned int keysize)
{
 return chacha_setkey(tfm, key, keysize, 12);
}

static int chacha_stream_xor(struct skcipher_request *req,
        const struct chacha_ctx *ctx,
        const u8 iv[CHACHA_IV_SIZE], bool arch)
{
 struct skcipher_walk walk;
 struct chacha_state state;
 int err;

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

 chacha_init(&state, ctx->key, iv);

 while (walk.nbytes > 0) {
  unsigned int nbytes = walk.nbytes;

  if (nbytes < walk.total)
   nbytes = round_down(nbytes, CHACHA_BLOCK_SIZE);

  if (arch)
   chacha_crypt(&state, walk.dst.virt.addr,
         walk.src.virt.addr, nbytes, ctx->nrounds);
  else
   chacha_crypt_generic(&state, walk.dst.virt.addr,
          walk.src.virt.addr, nbytes,
          ctx->nrounds);
  err = skcipher_walk_done(&walk, walk.nbytes - nbytes);
 }

 return err;
}

static int crypto_chacha_crypt_generic(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 const struct chacha_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);

 return chacha_stream_xor(req, ctx, req->iv, false);
}

static int crypto_chacha_crypt_arch(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 const struct chacha_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);

 return chacha_stream_xor(req, ctx, req->iv, true);
}

static int crypto_xchacha_crypt(struct skcipher_request *req, bool arch)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 const struct chacha_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 struct chacha_ctx subctx;
 struct chacha_state state;
 u8 real_iv[16];

 /* Compute the subkey given the original key and first 128 nonce bits */
 chacha_init(&state, ctx->key, req->iv);
 if (arch)
  hchacha_block(&state, subctx.key, ctx->nrounds);
 else
  hchacha_block_generic(&state, subctx.key, ctx->nrounds);
 subctx.nrounds = ctx->nrounds;

 /* Build the real IV */
 memcpy(&real_iv[0], req->iv + 24, 8); /* stream position */
 memcpy(&real_iv[8], req->iv + 16, 8); /* remaining 64 nonce bits */

 /* Generate the stream and XOR it with the data */
 return chacha_stream_xor(req, &subctx, real_iv, arch);
}

static int crypto_xchacha_crypt_generic(struct skcipher_request *req)
{
 return crypto_xchacha_crypt(req, false);
}

static int crypto_xchacha_crypt_arch(struct skcipher_request *req)
{
 return crypto_xchacha_crypt(req, true);
}

static struct skcipher_alg algs[] = {
 {
  .base.cra_name  = "chacha20",
  .base.cra_driver_name = "chacha20-generic",
  .base.cra_priority = 100,
  .base.cra_blocksize = 1,
  .base.cra_ctxsize = sizeof(struct chacha_ctx),
  .base.cra_module = THIS_MODULE,

  .min_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .max_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .ivsize   = CHACHA_IV_SIZE,
  .chunksize  = CHACHA_BLOCK_SIZE,
  .setkey   = chacha20_setkey,
  .encrypt  = crypto_chacha_crypt_generic,
  .decrypt  = crypto_chacha_crypt_generic,
 },
 {
  .base.cra_name  = "xchacha20",
  .base.cra_driver_name = "xchacha20-generic",
  .base.cra_priority = 100,
  .base.cra_blocksize = 1,
  .base.cra_ctxsize = sizeof(struct chacha_ctx),
  .base.cra_module = THIS_MODULE,

  .min_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .max_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .ivsize   = XCHACHA_IV_SIZE,
  .chunksize  = CHACHA_BLOCK_SIZE,
  .setkey   = chacha20_setkey,
  .encrypt  = crypto_xchacha_crypt_generic,
  .decrypt  = crypto_xchacha_crypt_generic,
 },
 {
  .base.cra_name  = "xchacha12",
  .base.cra_driver_name = "xchacha12-generic",
  .base.cra_priority = 100,
  .base.cra_blocksize = 1,
  .base.cra_ctxsize = sizeof(struct chacha_ctx),
  .base.cra_module = THIS_MODULE,

  .min_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .max_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .ivsize   = XCHACHA_IV_SIZE,
  .chunksize  = CHACHA_BLOCK_SIZE,
  .setkey   = chacha12_setkey,
  .encrypt  = crypto_xchacha_crypt_generic,
  .decrypt  = crypto_xchacha_crypt_generic,
 },
 {
  .base.cra_name  = "chacha20",
  .base.cra_driver_name = "chacha20-" __stringify(ARCH),
  .base.cra_priority = 300,
  .base.cra_blocksize = 1,
  .base.cra_ctxsize = sizeof(struct chacha_ctx),
  .base.cra_module = THIS_MODULE,

  .min_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .max_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .ivsize   = CHACHA_IV_SIZE,
  .chunksize  = CHACHA_BLOCK_SIZE,
  .setkey   = chacha20_setkey,
  .encrypt  = crypto_chacha_crypt_arch,
  .decrypt  = crypto_chacha_crypt_arch,
 },
 {
  .base.cra_name  = "xchacha20",
  .base.cra_driver_name = "xchacha20-" __stringify(ARCH),
  .base.cra_priority = 300,
  .base.cra_blocksize = 1,
  .base.cra_ctxsize = sizeof(struct chacha_ctx),
  .base.cra_module = THIS_MODULE,

  .min_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .max_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .ivsize   = XCHACHA_IV_SIZE,
  .chunksize  = CHACHA_BLOCK_SIZE,
  .setkey   = chacha20_setkey,
  .encrypt  = crypto_xchacha_crypt_arch,
  .decrypt  = crypto_xchacha_crypt_arch,
 },
 {
  .base.cra_name  = "xchacha12",
  .base.cra_driver_name = "xchacha12-" __stringify(ARCH),
  .base.cra_priority = 300,
  .base.cra_blocksize = 1,
  .base.cra_ctxsize = sizeof(struct chacha_ctx),
  .base.cra_module = THIS_MODULE,

  .min_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .max_keysize  = CHACHA_KEY_SIZE,
  .ivsize   = XCHACHA_IV_SIZE,
  .chunksize  = CHACHA_BLOCK_SIZE,
  .setkey   = chacha12_setkey,
  .encrypt  = crypto_xchacha_crypt_arch,
  .decrypt  = crypto_xchacha_crypt_arch,
 }
};

static unsigned int num_algs;

static int __init crypto_chacha_mod_init(void)
{
 /* register the arch flavours only if they differ from generic */
 num_algs = ARRAY_SIZE(algs);
 BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(algs) % 2 != 0);
 if (!chacha_is_arch_optimized())
  num_algs /= 2;

 return crypto_register_skciphers(algs, num_algs);
}

static void __exit crypto_chacha_mod_fini(void)
{
 crypto_unregister_skciphers(algs, num_algs);
}

module_init(crypto_chacha_mod_init);
module_exit(crypto_chacha_mod_fini);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Martin Willi ");
MODULE_DESCRIPTION("Crypto API wrappers for the ChaCha20, XChaCha20, and XChaCha12 stream ciphers");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("chacha20");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("chacha20-generic");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("chacha20-"  __stringify(ARCH));
MODULE_ALIAS_CRYPTO("xchacha20");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("xchacha20-generic");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("xchacha20-"  __stringify(ARCH));
MODULE_ALIAS_CRYPTO("xchacha12");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("xchacha12-generic");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("xchacha12-"  __stringify(ARCH));