arch/arm64/crypto/aes-ce-ccm-glue.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * aes-ccm-glue.c - AES-CCM transform for ARMv8 with Crypto Extensions
   4  *
   5  * Copyright (C) 2013 - 2017 Linaro Ltd <ard.biesheuvel@linaro.org>
   6  */
   7
   8 #include <asm/neon.h>
   9 #include <asm/unaligned.h>
  10 #include <crypto/aes.h>
  11 #include <crypto/scatterwalk.h>
  12 #include <crypto/internal/aead.h>
  13 #include <crypto/internal/skcipher.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15
  16 #include "aes-ce-setkey.h"
  17
  18 static int num_rounds(struct crypto_aes_ctx *ctx)
  19 {
  20         /*
  21          * # of rounds specified by AES:
  22          * 128 bit key          10 rounds
  23          * 192 bit key          12 rounds
  24          * 256 bit key          14 rounds
  25          * => n byte key        => 6 + (n/4) rounds
  26          */
  27         return 6 + ctx->key_length / 4;
  28 }
  29
  30 asmlinkage u32 ce_aes_ccm_auth_data(u8 mac[], u8 const in[], u32 abytes,
  31                                     u32 macp, u32 const rk[], u32 rounds);
  32
  33 asmlinkage void ce_aes_ccm_encrypt(u8 out[], u8 const in[], u32 cbytes,
  34                                    u32 const rk[], u32 rounds, u8 mac[],
  35                                    u8 ctr[]);
  36
  37 asmlinkage void ce_aes_ccm_decrypt(u8 out[], u8 const in[], u32 cbytes,
  38                                    u32 const rk[], u32 rounds, u8 mac[],
  39                                    u8 ctr[]);
  40
  41 asmlinkage void ce_aes_ccm_final(u8 mac[], u8 const ctr[], u32 const rk[],
  42                                  u32 rounds);
  43
  44 static int ccm_setkey(struct crypto_aead *tfm, const u8 *in_key,
  45                       unsigned int key_len)
  46 {
  47         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
  48
  49         return ce_aes_expandkey(ctx, in_key, key_len);
  50 }
  51
  52 static int ccm_setauthsize(struct crypto_aead *tfm, unsigned int authsize)
  53 {
  54         if ((authsize & 1) || authsize < 4)
  55                 return -EINVAL;
  56         return 0;
  57 }
  58
  59 static int ccm_init_mac(struct aead_request *req, u8 maciv[], u32 msglen)
  60 {
  61         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
  62         __be32 *n = (__be32 *)&maciv[AES_BLOCK_SIZE - 8];
  63         u32 l = req->iv[0] + 1;
  64
  65         /* verify that CCM dimension 'L' is set correctly in the IV */
  66         if (l < 2 || l > 8)
  67                 return -EINVAL;
  68
  69         /* verify that msglen can in fact be represented in L bytes */
  70         if (l < 4 && msglen >> (8 * l))
  71                 return -EOVERFLOW;
  72
  73         /*
  74          * Even if the CCM spec allows L values of up to 8, the Linux cryptoapi
  75          * uses a u32 type to represent msglen so the top 4 bytes are always 0.
  76          */
  77         n[0] = 0;
  78         n[1] = cpu_to_be32(msglen);
  79
  80         memcpy(maciv, req->iv, AES_BLOCK_SIZE - l);
  81
  82         /*
  83          * Meaning of byte 0 according to CCM spec (RFC 3610/NIST 800-38C)
  84          * - bits 0..2  : max # of bytes required to represent msglen, minus 1
  85          *                (already set by caller)
  86          * - bits 3..5  : size of auth tag (1 => 4 bytes, 2 => 6 bytes, etc)
  87          * - bit 6      : indicates presence of authenticate-only data
  88          */
  89         maciv[0] |= (crypto_aead_authsize(aead) - 2) << 2;
  90         if (req->assoclen)
  91                 maciv[0] |= 0x40;
  92
  93         memset(&req->iv[AES_BLOCK_SIZE - l], 0, l);
  94         return 0;
  95 }
  96
  97 static void ccm_calculate_auth_mac(struct aead_request *req, u8 mac[])
  98 {
  99         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 100         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 101         struct __packed { __be16 l; __be32 h; u16 len; } ltag;
 102         struct scatter_walk walk;
 103         u32 len = req->assoclen;
 104         u32 macp = 0;
 105
 106         /* prepend the AAD with a length tag */
 107         if (len < 0xff00) {
 108                 ltag.l = cpu_to_be16(len);
 109                 ltag.len = 2;
 110         } else  {
 111                 ltag.l = cpu_to_be16(0xfffe);
 112                 put_unaligned_be32(len, &ltag.h);
 113                 ltag.len = 6;
 114         }
 115
 116         macp = ce_aes_ccm_auth_data(mac, (u8 *)&ltag, ltag.len, macp,
 117                                     ctx->key_enc, num_rounds(ctx));
 118         scatterwalk_start(&walk, req->src);
 119
 120         do {
 121                 u32 n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
 122                 u8 *p;
 123
 124                 if (!n) {
 125                         scatterwalk_start(&walk, sg_next(walk.sg));
 126                         n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
 127                 }
 128                 n = min_t(u32, n, SZ_4K); /* yield NEON at least every 4k */
 129                 p = scatterwalk_map(&walk);
 130
 131                 macp = ce_aes_ccm_auth_data(mac, p, n, macp, ctx->key_enc,
 132                                             num_rounds(ctx));
 133
 134                 if (len / SZ_4K > (len - n) / SZ_4K) {
 135                         kernel_neon_end();
 136                         kernel_neon_begin();
 137                 }
 138                 len -= n;
 139
 140                 scatterwalk_unmap(p);
 141                 scatterwalk_advance(&walk, n);
 142                 scatterwalk_done(&walk, 0, len);
 143         } while (len);
 144 }
 145
 146 static int ccm_encrypt(struct aead_request *req)
 147 {
 148         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 149         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 150         struct skcipher_walk walk;
 151         u8 __aligned(8) mac[AES_BLOCK_SIZE];
 152         u8 buf[AES_BLOCK_SIZE];
 153         u32 len = req->cryptlen;
 154         int err;
 155
 156         err = ccm_init_mac(req, mac, len);
 157         if (err)
 158                 return err;
 159
 160         /* preserve the original iv for the final round */
 161         memcpy(buf, req->iv, AES_BLOCK_SIZE);
 162
 163         err = skcipher_walk_aead_encrypt(&walk, req, false);
 164
 165         kernel_neon_begin();
 166
 167         if (req->assoclen)
 168                 ccm_calculate_auth_mac(req, mac);
 169
 170         while (walk.nbytes) {
 171                 u32 tail = walk.nbytes % AES_BLOCK_SIZE;
 172                 bool final = walk.nbytes == walk.total;
 173
 174                 if (final)
 175                         tail = 0;
 176
 177                 ce_aes_ccm_encrypt(walk.dst.virt.addr, walk.src.virt.addr,
 178                                    walk.nbytes - tail, ctx->key_enc,
 179                                    num_rounds(ctx), mac, walk.iv);
 180
 181                 if (!final)
 182                         kernel_neon_end();
 183                 err = skcipher_walk_done(&walk, tail);
 184                 if (!final)
 185                         kernel_neon_begin();
 186         }
 187
 188         ce_aes_ccm_final(mac, buf, ctx->key_enc, num_rounds(ctx));
 189
 190         kernel_neon_end();
 191
 192         /* copy authtag to end of dst */
 193         scatterwalk_map_and_copy(mac, req->dst, req->assoclen + req->cryptlen,
 194                                  crypto_aead_authsize(aead), 1);
 195
 196         return err;
 197 }
 198
 199 static int ccm_decrypt(struct aead_request *req)
 200 {
 201         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 202         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 203         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(aead);
 204         struct skcipher_walk walk;
 205         u8 __aligned(8) mac[AES_BLOCK_SIZE];
 206         u8 buf[AES_BLOCK_SIZE];
 207         u32 len = req->cryptlen - authsize;
 208         int err;
 209
 210         err = ccm_init_mac(req, mac, len);
 211         if (err)
 212                 return err;
 213
 214         /* preserve the original iv for the final round */
 215         memcpy(buf, req->iv, AES_BLOCK_SIZE);
 216
 217         err = skcipher_walk_aead_decrypt(&walk, req, false);
 218
 219         kernel_neon_begin();
 220
 221         if (req->assoclen)
 222                 ccm_calculate_auth_mac(req, mac);
 223
 224         while (walk.nbytes) {
 225                 u32 tail = walk.nbytes % AES_BLOCK_SIZE;
 226                 bool final = walk.nbytes == walk.total;
 227
 228                 if (final)
 229                         tail = 0;
 230
 231                 ce_aes_ccm_decrypt(walk.dst.virt.addr, walk.src.virt.addr,
 232                                    walk.nbytes - tail, ctx->key_enc,
 233                                    num_rounds(ctx), mac, walk.iv);
 234
 235                 if (!final)
 236                         kernel_neon_end();
 237                 err = skcipher_walk_done(&walk, tail);
 238                 if (!final)
 239                         kernel_neon_begin();
 240         }
 241
 242         ce_aes_ccm_final(mac, buf, ctx->key_enc, num_rounds(ctx));
 243
 244         kernel_neon_end();
 245
 246         if (unlikely(err))
 247                 return err;
 248
 249         /* compare calculated auth tag with the stored one */
 250         scatterwalk_map_and_copy(buf, req->src,
 251                                  req->assoclen + req->cryptlen - authsize,
 252                                  authsize, 0);
 253
 254         if (crypto_memneq(mac, buf, authsize))
 255                 return -EBADMSG;
 256         return 0;
 257 }
 258
 259 static struct aead_alg ccm_aes_alg = {
 260         .base = {
 261                 .cra_name               = "ccm(aes)",
 262                 .cra_driver_name        = "ccm-aes-ce",
 263                 .cra_priority           = 300,
 264                 .cra_blocksize          = 1,
 265                 .cra_ctxsize            = sizeof(struct crypto_aes_ctx),
 266                 .cra_module             = THIS_MODULE,
 267         },
 268         .ivsize         = AES_BLOCK_SIZE,
 269         .chunksize      = AES_BLOCK_SIZE,
 270         .maxauthsize    = AES_BLOCK_SIZE,
 271         .setkey         = ccm_setkey,
 272         .setauthsize    = ccm_setauthsize,
 273         .encrypt        = ccm_encrypt,
 274         .decrypt        = ccm_decrypt,
 275 };
 276
 277 static int __init aes_mod_init(void)
 278 {
 279         if (!cpu_have_named_feature(AES))
 280                 return -ENODEV;
 281         return crypto_register_aead(&ccm_aes_alg);
 282 }
 283
 284 static void __exit aes_mod_exit(void)
 285 {
 286         crypto_unregister_aead(&ccm_aes_alg);
 287 }
 288
 289 module_init(aes_mod_init);
 290 module_exit(aes_mod_exit);
 291
 292 MODULE_DESCRIPTION("Synchronous AES in CCM mode using ARMv8 Crypto Extensions");
 293 MODULE_AUTHOR("Ard Biesheuvel <ard.biesheuvel@linaro.org>");
 294 MODULE_LICENSE("GPL v2");
 295 MODULE_ALIAS_CRYPTO("ccm(aes)");