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 __FBSDID("$FreeBSD$");
  49
  50 #include <sys/param.h>
  51 #include <sys/systm.h>
  52 #include <sys/kernel.h>
  53 #include <sys/module.h>
  54 #include <sys/malloc.h>
  55 #include <sys/libkern.h>
  56 #include <sys/pcpu.h>
  57 #include <sys/uio.h>
  58
  59 #include <opencrypto/cryptodev.h>
  60 #include <crypto/rijndael/rijndael.h>
  61
  62 #include <crypto/via/padlock.h>
  63
  64 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES128      10
  65 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES192      12
  66 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES256      14
  67
  68 #define PADLOCK_ALGORITHM_TYPE_AES      0
  69
  70 #define PADLOCK_KEY_GENERATION_HW       0
  71 #define PADLOCK_KEY_GENERATION_SW       1
  72
  73 #define PADLOCK_DIRECTION_ENCRYPT       0
  74 #define PADLOCK_DIRECTION_DECRYPT       1
  75
  76 #define PADLOCK_KEY_SIZE_128    0
  77 #define PADLOCK_KEY_SIZE_192    1
  78 #define PADLOCK_KEY_SIZE_256    2
  79
  80 MALLOC_DECLARE(M_PADLOCK);
  81
  82 static __inline void
  83 padlock_cbc(void *in, void *out, size_t count, void *key, union padlock_cw *cw,
  84     void *iv)
  85 {
  86         /* The .byte line is really VIA C3 "xcrypt-cbc" instruction */
  87         __asm __volatile(
  88                 "pushf                          \n\t"
  89                 "popf                           \n\t"
  90                 "rep                            \n\t"
  91                 ".byte  0x0f, 0xa7, 0xd0"
  92                         : "+a" (iv), "+c" (count), "+D" (out), "+S" (in)
  93                         : "b" (key), "d" (cw)
  94                         : "cc", "memory"
  95                 );
  96 }
  97
  98 static void
  99 padlock_cipher_key_setup(struct padlock_session *ses, const void *key, int klen)
 100 {
 101         union padlock_cw *cw;
 102         int i;
 103
 104         cw = &ses->ses_cw;
 105         if (cw->cw_key_generation == PADLOCK_KEY_GENERATION_SW) {
 106                 /* Build expanded keys for both directions */
 107                 rijndaelKeySetupEnc(ses->ses_ekey, key, klen * 8);
 108                 rijndaelKeySetupDec(ses->ses_dkey, key, klen * 8);
 109                 for (i = 0; i < 4 * (RIJNDAEL_MAXNR + 1); i++) {
 110                         ses->ses_ekey[i] = ntohl(ses->ses_ekey[i]);
 111                         ses->ses_dkey[i] = ntohl(ses->ses_dkey[i]);
 112                 }
 113         } else {
 114                 bcopy(key, ses->ses_ekey, klen);
 115                 bcopy(key, ses->ses_dkey, klen);
 116         }
 117 }
 118
 119 int
 120 padlock_cipher_setup(struct padlock_session *ses,
 121     const struct crypto_session_params *csp)
 122 {
 123         union padlock_cw *cw;
 124
 125         if (csp->csp_cipher_klen != 16 && csp->csp_cipher_klen != 24 &&
 126             csp->csp_cipher_klen != 32) {
 127                 return (EINVAL);
 128         }
 129
 130         cw = &ses->ses_cw;
 131         bzero(cw, sizeof(*cw));
 132         cw->cw_algorithm_type = PADLOCK_ALGORITHM_TYPE_AES;
 133         cw->cw_key_generation = PADLOCK_KEY_GENERATION_SW;
 134         cw->cw_intermediate = 0;
 135         switch (csp->csp_cipher_klen * 8) {
 136         case 128:
 137                 cw->cw_round_count = PADLOCK_ROUND_COUNT_AES128;
 138                 cw->cw_key_size = PADLOCK_KEY_SIZE_128;
 139 #ifdef HW_KEY_GENERATION
 140                 /* This doesn't buy us much, that's why it is commented out. */
 141                 cw->cw_key_generation = PADLOCK_KEY_GENERATION_HW;
 142 #endif
 143                 break;
 144         case 192:
 145                 cw->cw_round_count = PADLOCK_ROUND_COUNT_AES192;
 146                 cw->cw_key_size = PADLOCK_KEY_SIZE_192;
 147                 break;
 148         case 256:
 149                 cw->cw_round_count = PADLOCK_ROUND_COUNT_AES256;
 150                 cw->cw_key_size = PADLOCK_KEY_SIZE_256;
 151                 break;
 152         }
 153         if (csp->csp_cipher_key != NULL) {
 154                 padlock_cipher_key_setup(ses, csp->csp_cipher_key,
 155                     csp->csp_cipher_klen);
 156         }
 157         return (0);
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Function checks if the given buffer is already 16 bytes aligned.
 162  * If it is there is no need to allocate new buffer.
 163  * If it isn't, new buffer is allocated.
 164  */
 165 static u_char *
 166 padlock_cipher_alloc(struct cryptop *crp, int *allocated)
 167 {
 168         u_char *addr;
 169
 170         addr = crypto_contiguous_subsegment(crp, crp->crp_payload_start,
 171             crp->crp_payload_length);
 172         if (((uintptr_t)addr & 0xf) == 0) { /* 16 bytes aligned? */
 173                 *allocated = 0;
 174                 return (addr);
 175         }
 176
 177         *allocated = 1;
 178         addr = malloc(crp->crp_payload_length + 16, M_PADLOCK, M_NOWAIT);
 179         return (addr);
 180 }
 181
 182 int
 183 padlock_cipher_process(struct padlock_session *ses, struct cryptop *crp,
 184     const struct crypto_session_params *csp)
 185 {
 186         union padlock_cw *cw;
 187         struct thread *td;
 188         u_char *buf, *abuf;
 189         uint32_t *key;
 190         uint8_t iv[AES_BLOCK_LEN] __aligned(16);
 191         int allocated;
 192
 193         buf = padlock_cipher_alloc(crp, &allocated);
 194         if (buf == NULL)
 195                 return (ENOMEM);
 196         /* Buffer has to be 16 bytes aligned. */
 197         abuf = PADLOCK_ALIGN(buf);
 198
 199         if (crp->crp_cipher_key != NULL) {
 200                 padlock_cipher_key_setup(ses, crp->crp_cipher_key,
 201                     csp->csp_cipher_klen);
 202         }
 203
 204         cw = &ses->ses_cw;
 205         cw->cw_filler0 = 0;
 206         cw->cw_filler1 = 0;
 207         cw->cw_filler2 = 0;
 208         cw->cw_filler3 = 0;
 209
 210         crypto_read_iv(crp, iv);
 211
 212         if (CRYPTO_OP_IS_ENCRYPT(crp->crp_op)) {
 213                 cw->cw_direction = PADLOCK_DIRECTION_ENCRYPT;
 214                 key = ses->ses_ekey;
 215         } else {
 216                 cw->cw_direction = PADLOCK_DIRECTION_DECRYPT;
 217                 key = ses->ses_dkey;
 218         }
 219
 220         if (allocated) {
 221                 crypto_copydata(crp, crp->crp_payload_start,
 222                     crp->crp_payload_length, abuf);
 223         }
 224
 225         td = curthread;
 226         fpu_kern_enter(td, ses->ses_fpu_ctx, FPU_KERN_NORMAL | FPU_KERN_KTHR);
 227         padlock_cbc(abuf, abuf, crp->crp_payload_length / AES_BLOCK_LEN, key,
 228             cw, iv);
 229         fpu_kern_leave(td, ses->ses_fpu_ctx);
 230
 231         if (allocated) {
 232                 crypto_copyback(crp, crp->crp_payload_start,
 233                     crp->crp_payload_length, abuf);
 234
 235                 zfree(buf, M_PADLOCK);
 236         }
 237         return (0);
 238 }