sys/opencrypto/xform_aes_xts.c

   1 /*      $OpenBSD: xform.c,v 1.16 2001/08/28 12:20:43 ben Exp $  */
   2 /*-
   3  * The authors of this code are John Ioannidis (ji@tla.org),
   4  * Angelos D. Keromytis (kermit@csd.uch.gr),
   5  * Niels Provos (provos@physnet.uni-hamburg.de) and
   6  * Damien Miller (djm@mindrot.org).
   7  *
   8  * This code was written by John Ioannidis for BSD/OS in Athens, Greece,
   9  * in November 1995.
  10  *
  11  * Ported to OpenBSD and NetBSD, with additional transforms, in December 1996,
  12  * by Angelos D. Keromytis.
  13  *
  14  * Additional transforms and features in 1997 and 1998 by Angelos D. Keromytis
  15  * and Niels Provos.
  16  *
  17  * Additional features in 1999 by Angelos D. Keromytis.
  18  *
  19  * AES XTS implementation in 2008 by Damien Miller
  20  *
  21  * Copyright (C) 1995, 1996, 1997, 1998, 1999 by John Ioannidis,
  22  * Angelos D. Keromytis and Niels Provos.
  23  *
  24  * Copyright (C) 2001, Angelos D. Keromytis.
  25  *
  26  * Copyright (C) 2008, Damien Miller
  27  * Copyright (c) 2014 The FreeBSD Foundation
  28  * All rights reserved.
  29  *
  30  * Portions of this software were developed by John-Mark Gurney
  31  * under sponsorship of the FreeBSD Foundation and
  32  * Rubicon Communications, LLC (Netgate).
  33  *
  34  * Permission to use, copy, and modify this software with or without fee
  35  * is hereby granted, provided that this entire notice is included in
  36  * all copies of any software which is or includes a copy or
  37  * modification of this software.
  38  * You may use this code under the GNU public license if you so wish. Please
  39  * contribute changes back to the authors under this freer than GPL license
  40  * so that we may further the use of strong encryption without limitations to
  41  * all.
  42  *
  43  * THIS SOFTWARE IS BEING PROVIDED "AS IS", WITHOUT ANY EXPRESS OR
  44  * IMPLIED WARRANTY. IN PARTICULAR, NONE OF THE AUTHORS MAKES ANY
  45  * REPRESENTATION OR WARRANTY OF ANY KIND CONCERNING THE
  46  * MERCHANTABILITY OF THIS SOFTWARE OR ITS FITNESS FOR ANY PARTICULAR
  47  * PURPOSE.
  48  */
  49
  50 #include <sys/cdefs.h>
  51 __FBSDID("$FreeBSD$");
  52
  53 #include <opencrypto/xform_enc.h>
  54
  55 static  int aes_xts_setkey(void *, const uint8_t *, int);
  56 static  void aes_xts_encrypt(void *, const uint8_t *, uint8_t *);
  57 static  void aes_xts_decrypt(void *, const uint8_t *, uint8_t *);
  58 static  void aes_xts_reinit(void *, const uint8_t *);
  59
  60 /* Encryption instances */
  61 struct enc_xform enc_xform_aes_xts = {
  62         .type = CRYPTO_AES_XTS,
  63         .name = "AES-XTS",
  64         .ctxsize = sizeof(struct aes_xts_ctx),
  65         .blocksize = AES_BLOCK_LEN,
  66         .ivsize = AES_XTS_IV_LEN,
  67         .minkey = AES_XTS_MIN_KEY,
  68         .maxkey = AES_XTS_MAX_KEY,
  69         .encrypt = aes_xts_encrypt,
  70         .decrypt = aes_xts_decrypt,
  71         .setkey = aes_xts_setkey,
  72         .reinit = aes_xts_reinit
  73 };
  74
  75 /*
  76  * Encryption wrapper routines.
  77  */
  78 static void
  79 aes_xts_reinit(void *key, const uint8_t *iv)
  80 {
  81         struct aes_xts_ctx *ctx = key;
  82         uint64_t blocknum;
  83         u_int i;
  84
  85         /*
  86          * Prepare tweak as E_k2(IV). IV is specified as LE representation
  87          * of a 64-bit block number which we allow to be passed in directly.
  88          */
  89         bcopy(iv, &blocknum, AES_XTS_IVSIZE);
  90         for (i = 0; i < AES_XTS_IVSIZE; i++) {
  91                 ctx->tweak[i] = blocknum & 0xff;
  92                 blocknum >>= 8;
  93         }
  94         /* Last 64 bits of IV are always zero */
  95         bzero(ctx->tweak + AES_XTS_IVSIZE, AES_XTS_IVSIZE);
  96
  97         rijndael_encrypt(&ctx->key2, ctx->tweak, ctx->tweak);
  98 }
  99
 100 static void
 101 aes_xts_crypt(struct aes_xts_ctx *ctx, const uint8_t *in, uint8_t *out,
 102     u_int do_encrypt)
 103 {
 104         uint8_t block[AES_XTS_BLOCKSIZE];
 105         u_int i, carry_in, carry_out;
 106
 107         for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++)
 108                 block[i] = in[i] ^ ctx->tweak[i];
 109
 110         if (do_encrypt)
 111                 rijndael_encrypt(&ctx->key1, block, out);
 112         else
 113                 rijndael_decrypt(&ctx->key1, block, out);
 114
 115         for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++)
 116                 out[i] ^= ctx->tweak[i];
 117
 118         /* Exponentiate tweak */
 119         carry_in = 0;
 120         for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++) {
 121                 carry_out = ctx->tweak[i] & 0x80;
 122                 ctx->tweak[i] = (ctx->tweak[i] << 1) | (carry_in ? 1 : 0);
 123                 carry_in = carry_out;
 124         }
 125         if (carry_in)
 126                 ctx->tweak[0] ^= AES_XTS_ALPHA;
 127         explicit_bzero(block, sizeof(block));
 128 }
 129
 130 static void
 131 aes_xts_encrypt(void *key, const uint8_t *in, uint8_t *out)
 132 {
 133         aes_xts_crypt(key, in, out, 1);
 134 }
 135
 136 static void
 137 aes_xts_decrypt(void *key, const uint8_t *in, uint8_t *out)
 138 {
 139         aes_xts_crypt(key, in, out, 0);
 140 }
 141
 142 static int
 143 aes_xts_setkey(void *sched, const uint8_t *key, int len)
 144 {
 145         struct aes_xts_ctx *ctx;
 146
 147         if (len != 32 && len != 64)
 148                 return (EINVAL);
 149
 150         ctx = sched;
 151
 152         rijndael_set_key(&ctx->key1, key, len * 4);
 153         rijndael_set_key(&ctx->key2, key + (len / 2), len * 4);
 154
 155         return (0);
 156 }