sys/crypto/via/padlock_cipher.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2005-2006 Pawel Jakub Dawidek <pjd@FreeBSD.org>
   3  * Copyright (c) 2004 Mark R V Murray
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  *
  15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHORS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  25  * SUCH DAMAGE.
  26  */
  27
  28 /*      $OpenBSD: via.c,v 1.3 2004/06/15 23:36:55 deraadt Exp $ */
  29 /*-
  30  * Copyright (c) 2003 Jason Wright
  31  * Copyright (c) 2003, 2004 Theo de Raadt
  32  * All rights reserved.
  33  *
  34  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
  35  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
  36  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
  37  *
  38  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
  39  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
  40  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
  41  * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
  42  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
  43  * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
  44  * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
  45  */
  46
  47 #include <sys/cdefs.h>
  48 #include <sys/param.h>
  49 #include <sys/systm.h>
  50 #include <sys/kernel.h>
  51 #include <sys/module.h>
  52 #include <sys/malloc.h>
  53 #include <sys/libkern.h>
  54 #include <sys/pcpu.h>
  55 #include <sys/uio.h>
  56 #include <machine/fpu.h>
  57
  58 #include <opencrypto/cryptodev.h>
  59 #include <crypto/rijndael/rijndael.h>
  60
  61 #include <crypto/via/padlock.h>
  62
  63 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES128      10
  64 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES192      12
  65 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES256      14
  66
  67 #define PADLOCK_ALGORITHM_TYPE_AES      0
  68
  69 #define PADLOCK_KEY_GENERATION_HW       0
  70 #define PADLOCK_KEY_GENERATION_SW       1
  71
  72 #define PADLOCK_DIRECTION_ENCRYPT       0
  73 #define PADLOCK_DIRECTION_DECRYPT       1
  74
  75 #define PADLOCK_KEY_SIZE_128    0
  76 #define PADLOCK_KEY_SIZE_192    1
  77 #define PADLOCK_KEY_SIZE_256    2
  78
  79 MALLOC_DECLARE(M_PADLOCK);
  80
  81 static __inline void
  82 padlock_cbc(void *in, void *out, size_t count, void *key, union padlock_cw *cw,
  83     void *iv)
  84 {
  85         /* The .byte line is really VIA C3 "xcrypt-cbc" instruction */
  86         __asm __volatile(
  87                 "pushf                          \n\t"
  88                 "popf                           \n\t"
  89                 "rep                            \n\t"
  90                 ".byte  0x0f, 0xa7, 0xd0"
  91                         : "+a" (iv), "+c" (count), "+D" (out), "+S" (in)
  92                         : "b" (key), "d" (cw)
  93                         : "cc", "memory"
  94                 );
  95 }
  96
  97 static void
  98 padlock_cipher_key_setup(struct padlock_session *ses, const void *key, int klen)
  99 {
 100         union padlock_cw *cw;
 101         int i;
 102
 103         cw = &ses->ses_cw;
 104         if (cw->cw_key_generation == PADLOCK_KEY_GENERATION_SW) {
 105                 /* Build expanded keys for both directions */
 106                 rijndaelKeySetupEnc(ses->ses_ekey, key, klen * 8);
 107                 rijndaelKeySetupDec(ses->ses_dkey, key, klen * 8);
 108                 for (i = 0; i < 4 * (RIJNDAEL_MAXNR + 1); i++) {
 109                         ses->ses_ekey[i] = ntohl(ses->ses_ekey[i]);
 110                         ses->ses_dkey[i] = ntohl(ses->ses_dkey[i]);
 111                 }
 112         } else {
 113                 bcopy(key, ses->ses_ekey, klen);
 114                 bcopy(key, ses->ses_dkey, klen);
 115         }
 116 }
 117
 118 int
 119 padlock_cipher_setup(struct padlock_session *ses,
 120     const struct crypto_session_params *csp)
 121 {
 122         union padlock_cw *cw;
 123
 124         if (csp->csp_cipher_klen != 16 && csp->csp_cipher_klen != 24 &&
 125             csp->csp_cipher_klen != 32) {
 126                 return (EINVAL);
 127         }
 128
 129         cw = &ses->ses_cw;
 130         bzero(cw, sizeof(*cw));
 131         cw->cw_algorithm_type = PADLOCK_ALGORITHM_TYPE_AES;
 132         cw->cw_key_generation = PADLOCK_KEY_GENERATION_SW;
 133         cw->cw_intermediate = 0;
 134         switch (csp->csp_cipher_klen * 8) {
 135         case 128:
 136                 cw->cw_round_count = PADLOCK_ROUND_COUNT_AES128;
 137                 cw->cw_key_size = PADLOCK_KEY_SIZE_128;
 138 #ifdef HW_KEY_GENERATION
 139                 /* This doesn't buy us much, that's why it is commented out. */
 140                 cw->cw_key_generation = PADLOCK_KEY_GENERATION_HW;
 141 #endif
 142                 break;
 143         case 192:
 144                 cw->cw_round_count = PADLOCK_ROUND_COUNT_AES192;
 145                 cw->cw_key_size = PADLOCK_KEY_SIZE_192;
 146                 break;
 147         case 256:
 148                 cw->cw_round_count = PADLOCK_ROUND_COUNT_AES256;
 149                 cw->cw_key_size = PADLOCK_KEY_SIZE_256;
 150                 break;
 151         }
 152         if (csp->csp_cipher_key != NULL) {
 153                 padlock_cipher_key_setup(ses, csp->csp_cipher_key,
 154                     csp->csp_cipher_klen);
 155         }
 156         return (0);
 157 }
 158
 159 /*
 160  * Function checks if the given buffer is already 16 bytes aligned.
 161  * If it is there is no need to allocate new buffer.
 162  * If it isn't, new buffer is allocated.
 163  */
 164 static u_char *
 165 padlock_cipher_alloc(struct cryptop *crp, int *allocated)
 166 {
 167         u_char *addr;
 168
 169         addr = crypto_contiguous_subsegment(crp, crp->crp_payload_start,
 170             crp->crp_payload_length);
 171         if (((uintptr_t)addr & 0xf) == 0) { /* 16 bytes aligned? */
 172                 *allocated = 0;
 173                 return (addr);
 174         }
 175
 176         *allocated = 1;
 177         addr = malloc(crp->crp_payload_length + 16, M_PADLOCK, M_NOWAIT);
 178         return (addr);
 179 }
 180
 181 int
 182 padlock_cipher_process(struct padlock_session *ses, struct cryptop *crp,
 183     const struct crypto_session_params *csp)
 184 {
 185         union padlock_cw *cw;
 186         struct thread *td;
 187         u_char *buf, *abuf;
 188         uint32_t *key;
 189         uint8_t iv[AES_BLOCK_LEN] __aligned(16);
 190         int allocated;
 191
 192         buf = padlock_cipher_alloc(crp, &allocated);
 193         if (buf == NULL)
 194                 return (ENOMEM);
 195         /* Buffer has to be 16 bytes aligned. */
 196         abuf = PADLOCK_ALIGN(buf);
 197
 198         if (crp->crp_cipher_key != NULL) {
 199                 padlock_cipher_key_setup(ses, crp->crp_cipher_key,
 200                     csp->csp_cipher_klen);
 201         }
 202
 203         cw = &ses->ses_cw;
 204         cw->cw_filler0 = 0;
 205         cw->cw_filler1 = 0;
 206         cw->cw_filler2 = 0;
 207         cw->cw_filler3 = 0;
 208
 209         crypto_read_iv(crp, iv);
 210
 211         if (CRYPTO_OP_IS_ENCRYPT(crp->crp_op)) {
 212                 cw->cw_direction = PADLOCK_DIRECTION_ENCRYPT;
 213                 key = ses->ses_ekey;
 214         } else {
 215                 cw->cw_direction = PADLOCK_DIRECTION_DECRYPT;
 216                 key = ses->ses_dkey;
 217         }
 218
 219         if (allocated) {
 220                 crypto_copydata(crp, crp->crp_payload_start,
 221                     crp->crp_payload_length, abuf);
 222         }
 223
 224         td = curthread;
 225         fpu_kern_enter(td, NULL, FPU_KERN_NORMAL | FPU_KERN_NOCTX);
 226         padlock_cbc(abuf, abuf, crp->crp_payload_length / AES_BLOCK_LEN, key,
 227             cw, iv);
 228         fpu_kern_leave(td, NULL);
 229
 230         if (allocated) {
 231                 crypto_copyback(crp, crp->crp_payload_start,
 232                     crp->crp_payload_length, abuf);
 233
 234                 zfree(buf, M_PADLOCK);
 235         }
 236         return (0);
 237 }