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

   1 /*
   2  * aes-ce-cipher.c - core AES cipher using ARMv8 Crypto Extensions
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013 - 2017 Linaro Ltd <ard.biesheuvel@linaro.org>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  */
  10
  11 #include <asm/neon.h>
  12 #include <asm/simd.h>
  13 #include <asm/unaligned.h>
  14 #include <crypto/aes.h>
  15 #include <crypto/internal/simd.h>
  16 #include <linux/cpufeature.h>
  17 #include <linux/crypto.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19
  20 #include "aes-ce-setkey.h"
  21
  22 MODULE_DESCRIPTION("Synchronous AES cipher using ARMv8 Crypto Extensions");
  23 MODULE_AUTHOR("Ard Biesheuvel <ard.biesheuvel@linaro.org>");
  24 MODULE_LICENSE("GPL v2");
  25
  26 asmlinkage void __aes_arm64_encrypt(u32 *rk, u8 *out, const u8 *in, int rounds);
  27 asmlinkage void __aes_arm64_decrypt(u32 *rk, u8 *out, const u8 *in, int rounds);
  28
  29 struct aes_block {
  30         u8 b[AES_BLOCK_SIZE];
  31 };
  32
  33 asmlinkage void __aes_ce_encrypt(u32 *rk, u8 *out, const u8 *in, int rounds);
  34 asmlinkage void __aes_ce_decrypt(u32 *rk, u8 *out, const u8 *in, int rounds);
  35
  36 asmlinkage u32 __aes_ce_sub(u32 l);
  37 asmlinkage void __aes_ce_invert(struct aes_block *out,
  38                                 const struct aes_block *in);
  39
  40 static int num_rounds(struct crypto_aes_ctx *ctx)
  41 {
  42         /*
  43          * # of rounds specified by AES:
  44          * 128 bit key          10 rounds
  45          * 192 bit key          12 rounds
  46          * 256 bit key          14 rounds
  47          * => n byte key        => 6 + (n/4) rounds
  48          */
  49         return 6 + ctx->key_length / 4;
  50 }
  51
  52 static void aes_cipher_encrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 dst[], u8 const src[])
  53 {
  54         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
  55
  56         if (!crypto_simd_usable()) {
  57                 __aes_arm64_encrypt(ctx->key_enc, dst, src, num_rounds(ctx));
  58                 return;
  59         }
  60
  61         kernel_neon_begin();
  62         __aes_ce_encrypt(ctx->key_enc, dst, src, num_rounds(ctx));
  63         kernel_neon_end();
  64 }
  65
  66 static void aes_cipher_decrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 dst[], u8 const src[])
  67 {
  68         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
  69
  70         if (!crypto_simd_usable()) {
  71                 __aes_arm64_decrypt(ctx->key_dec, dst, src, num_rounds(ctx));
  72                 return;
  73         }
  74
  75         kernel_neon_begin();
  76         __aes_ce_decrypt(ctx->key_dec, dst, src, num_rounds(ctx));
  77         kernel_neon_end();
  78 }
  79
  80 int ce_aes_expandkey(struct crypto_aes_ctx *ctx, const u8 *in_key,
  81                      unsigned int key_len)
  82 {
  83         /*
  84          * The AES key schedule round constants
  85          */
  86         static u8 const rcon[] = {
  87                 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1b, 0x36,
  88         };
  89
  90         u32 kwords = key_len / sizeof(u32);
  91         struct aes_block *key_enc, *key_dec;
  92         int i, j;
  93
  94         if (key_len != AES_KEYSIZE_128 &&
  95             key_len != AES_KEYSIZE_192 &&
  96             key_len != AES_KEYSIZE_256)
  97                 return -EINVAL;
  98
  99         ctx->key_length = key_len;
 100         for (i = 0; i < kwords; i++)
 101                 ctx->key_enc[i] = get_unaligned_le32(in_key + i * sizeof(u32));
 102
 103         kernel_neon_begin();
 104         for (i = 0; i < sizeof(rcon); i++) {
 105                 u32 *rki = ctx->key_enc + (i * kwords);
 106                 u32 *rko = rki + kwords;
 107
 108                 rko[0] = ror32(__aes_ce_sub(rki[kwords - 1]), 8) ^ rcon[i] ^ rki[0];
 109                 rko[1] = rko[0] ^ rki[1];
 110                 rko[2] = rko[1] ^ rki[2];
 111                 rko[3] = rko[2] ^ rki[3];
 112
 113                 if (key_len == AES_KEYSIZE_192) {
 114                         if (i >= 7)
 115                                 break;
 116                         rko[4] = rko[3] ^ rki[4];
 117                         rko[5] = rko[4] ^ rki[5];
 118                 } else if (key_len == AES_KEYSIZE_256) {
 119                         if (i >= 6)
 120                                 break;
 121                         rko[4] = __aes_ce_sub(rko[3]) ^ rki[4];
 122                         rko[5] = rko[4] ^ rki[5];
 123                         rko[6] = rko[5] ^ rki[6];
 124                         rko[7] = rko[6] ^ rki[7];
 125                 }
 126         }
 127
 128         /*
 129          * Generate the decryption keys for the Equivalent Inverse Cipher.
 130          * This involves reversing the order of the round keys, and applying
 131          * the Inverse Mix Columns transformation on all but the first and
 132          * the last one.
 133          */
 134         key_enc = (struct aes_block *)ctx->key_enc;
 135         key_dec = (struct aes_block *)ctx->key_dec;
 136         j = num_rounds(ctx);
 137
 138         key_dec[0] = key_enc[j];
 139         for (i = 1, j--; j > 0; i++, j--)
 140                 __aes_ce_invert(key_dec + i, key_enc + j);
 141         key_dec[i] = key_enc[0];
 142
 143         kernel_neon_end();
 144         return 0;
 145 }
 146 EXPORT_SYMBOL(ce_aes_expandkey);
 147
 148 int ce_aes_setkey(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *in_key,
 149                   unsigned int key_len)
 150 {
 151         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 152         int ret;
 153
 154         ret = ce_aes_expandkey(ctx, in_key, key_len);
 155         if (!ret)
 156                 return 0;
 157
 158         tfm->crt_flags |= CRYPTO_TFM_RES_BAD_KEY_LEN;
 159         return -EINVAL;
 160 }
 161 EXPORT_SYMBOL(ce_aes_setkey);
 162
 163 static struct crypto_alg aes_alg = {
 164         .cra_name               = "aes",
 165         .cra_driver_name        = "aes-ce",
 166         .cra_priority           = 250,
 167         .cra_flags              = CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
 168         .cra_blocksize          = AES_BLOCK_SIZE,
 169         .cra_ctxsize            = sizeof(struct crypto_aes_ctx),
 170         .cra_module             = THIS_MODULE,
 171         .cra_cipher = {
 172                 .cia_min_keysize        = AES_MIN_KEY_SIZE,
 173                 .cia_max_keysize        = AES_MAX_KEY_SIZE,
 174                 .cia_setkey             = ce_aes_setkey,
 175                 .cia_encrypt            = aes_cipher_encrypt,
 176                 .cia_decrypt            = aes_cipher_decrypt
 177         }
 178 };
 179
 180 static int __init aes_mod_init(void)
 181 {
 182         return crypto_register_alg(&aes_alg);
 183 }
 184
 185 static void __exit aes_mod_exit(void)
 186 {
 187         crypto_unregister_alg(&aes_alg);
 188 }
 189
 190 module_cpu_feature_match(AES, aes_mod_init);
 191 module_exit(aes_mod_exit);