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 #include <sys/types.h>
  52 #include <sys/systm.h>
  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_encrypt_multi(void *, const uint8_t *, uint8_t *, size_t);
  59 static  void aes_xts_decrypt_multi(void *, const uint8_t *, uint8_t *, size_t);
  60 static  void aes_xts_reinit(void *, const uint8_t *, size_t);
  61
  62 /* Encryption instances */
  63 const struct enc_xform enc_xform_aes_xts = {
  64         .type = CRYPTO_AES_XTS,
  65         .name = "AES-XTS",
  66         .ctxsize = sizeof(struct aes_xts_ctx),
  67         .blocksize = AES_BLOCK_LEN,
  68         .ivsize = AES_XTS_IV_LEN,
  69         .minkey = AES_XTS_MIN_KEY,
  70         .maxkey = AES_XTS_MAX_KEY,
  71         .setkey = aes_xts_setkey,
  72         .reinit = aes_xts_reinit,
  73         .encrypt = aes_xts_encrypt,
  74         .decrypt = aes_xts_decrypt,
  75         .encrypt_multi = aes_xts_encrypt_multi,
  76         .decrypt_multi = aes_xts_decrypt_multi,
  77 };
  78
  79 /*
  80  * Encryption wrapper routines.
  81  */
  82 static void
  83 aes_xts_reinit(void *key, const uint8_t *iv, size_t ivlen)
  84 {
  85         struct aes_xts_ctx *ctx = key;
  86         uint64_t blocknum;
  87         u_int i;
  88
  89         KASSERT(ivlen == sizeof(blocknum),
  90             ("%s: invalid IV length", __func__));
  91
  92         /*
  93          * Prepare tweak as E_k2(IV). IV is specified as LE representation
  94          * of a 64-bit block number which we allow to be passed in directly.
  95          */
  96         bcopy(iv, &blocknum, AES_XTS_IVSIZE);
  97         for (i = 0; i < AES_XTS_IVSIZE; i++) {
  98                 ctx->tweak[i] = blocknum & 0xff;
  99                 blocknum >>= 8;
 100         }
 101         /* Last 64 bits of IV are always zero */
 102         bzero(ctx->tweak + AES_XTS_IVSIZE, AES_XTS_IVSIZE);
 103
 104         rijndael_encrypt(&ctx->key2, ctx->tweak, ctx->tweak);
 105 }
 106
 107 static void
 108 aes_xts_crypt(struct aes_xts_ctx *ctx, const uint8_t *in, uint8_t *out,
 109     size_t len, bool do_encrypt)
 110 {
 111         uint8_t block[AES_XTS_BLOCKSIZE];
 112         u_int i, carry_in, carry_out;
 113
 114         KASSERT(len % AES_XTS_BLOCKSIZE == 0, ("%s: invalid length", __func__));
 115         while (len > 0) {
 116                 for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++)
 117                         block[i] = in[i] ^ ctx->tweak[i];
 118
 119                 if (do_encrypt)
 120                         rijndael_encrypt(&ctx->key1, block, out);
 121                 else
 122                         rijndael_decrypt(&ctx->key1, block, out);
 123
 124                 for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++)
 125                         out[i] ^= ctx->tweak[i];
 126
 127                 /* Exponentiate tweak */
 128                 carry_in = 0;
 129                 for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++) {
 130                         carry_out = ctx->tweak[i] & 0x80;
 131                         ctx->tweak[i] = (ctx->tweak[i] << 1) | (carry_in ? 1 : 0);
 132                         carry_in = carry_out;
 133                 }
 134                 if (carry_in)
 135                         ctx->tweak[0] ^= AES_XTS_ALPHA;
 136
 137                 in += AES_XTS_BLOCKSIZE;
 138                 out += AES_XTS_BLOCKSIZE;
 139                 len -= AES_XTS_BLOCKSIZE;
 140         }
 141         explicit_bzero(block, sizeof(block));
 142 }
 143
 144 static void
 145 aes_xts_encrypt(void *key, const uint8_t *in, uint8_t *out)
 146 {
 147         aes_xts_crypt(key, in, out, AES_XTS_BLOCKSIZE, true);
 148 }
 149
 150 static void
 151 aes_xts_decrypt(void *key, const uint8_t *in, uint8_t *out)
 152 {
 153         aes_xts_crypt(key, in, out, AES_XTS_BLOCKSIZE, false);
 154 }
 155
 156 static void
 157 aes_xts_encrypt_multi(void *vctx, const uint8_t *in, uint8_t *out, size_t len)
 158 {
 159         aes_xts_crypt(vctx, in, out, len, true);
 160 }
 161
 162 static void
 163 aes_xts_decrypt_multi(void *vctx, const uint8_t *in, uint8_t *out, size_t len)
 164 {
 165         aes_xts_crypt(vctx, in, out, len, false);
 166 }
 167
 168 static int
 169 aes_xts_setkey(void *sched, const uint8_t *key, int len)
 170 {
 171         struct aes_xts_ctx *ctx;
 172
 173         if (len != 32 && len != 64)
 174                 return (EINVAL);
 175
 176         ctx = sched;
 177
 178         rijndael_set_key(&ctx->key1, key, len * 4);
 179         rijndael_set_key(&ctx->key2, key + (len / 2), len * 4);
 180
 181         return (0);
 182 }