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(u_int8_t **, u_int8_t *, int);
  56 static  void aes_xts_encrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  57 static  void aes_xts_decrypt(caddr_t, u_int8_t *);
  58 static  void aes_xts_zerokey(u_int8_t **);
  59 static  void aes_xts_reinit(caddr_t, u_int8_t *);
  60
  61 /* Encryption instances */
  62 struct enc_xform enc_xform_aes_xts = {
  63         CRYPTO_AES_XTS, "AES-XTS",
  64         AES_BLOCK_LEN, AES_XTS_IV_LEN, AES_XTS_MIN_KEY, AES_XTS_MAX_KEY,
  65         aes_xts_encrypt,
  66         aes_xts_decrypt,
  67         aes_xts_setkey,
  68         aes_xts_zerokey,
  69         aes_xts_reinit
  70 };
  71
  72 /*
  73  * Encryption wrapper routines.
  74  */
  75 static void
  76 aes_xts_reinit(caddr_t key, u_int8_t *iv)
  77 {
  78         struct aes_xts_ctx *ctx = (struct aes_xts_ctx *)key;
  79         u_int64_t blocknum;
  80         u_int i;
  81
  82         /*
  83          * Prepare tweak as E_k2(IV). IV is specified as LE representation
  84          * of a 64-bit block number which we allow to be passed in directly.
  85          */
  86         bcopy(iv, &blocknum, AES_XTS_IVSIZE);
  87         for (i = 0; i < AES_XTS_IVSIZE; i++) {
  88                 ctx->tweak[i] = blocknum & 0xff;
  89                 blocknum >>= 8;
  90         }
  91         /* Last 64 bits of IV are always zero */
  92         bzero(ctx->tweak + AES_XTS_IVSIZE, AES_XTS_IVSIZE);
  93
  94         rijndael_encrypt(&ctx->key2, ctx->tweak, ctx->tweak);
  95 }
  96
  97 static void
  98 aes_xts_crypt(struct aes_xts_ctx *ctx, u_int8_t *data, u_int do_encrypt)
  99 {
 100         u_int8_t block[AES_XTS_BLOCKSIZE];
 101         u_int i, carry_in, carry_out;
 102
 103         for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++)
 104                 block[i] = data[i] ^ ctx->tweak[i];
 105
 106         if (do_encrypt)
 107                 rijndael_encrypt(&ctx->key1, block, data);
 108         else
 109                 rijndael_decrypt(&ctx->key1, block, data);
 110
 111         for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++)
 112                 data[i] ^= ctx->tweak[i];
 113
 114         /* Exponentiate tweak */
 115         carry_in = 0;
 116         for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++) {
 117                 carry_out = ctx->tweak[i] & 0x80;
 118                 ctx->tweak[i] = (ctx->tweak[i] << 1) | (carry_in ? 1 : 0);
 119                 carry_in = carry_out;
 120         }
 121         if (carry_in)
 122                 ctx->tweak[0] ^= AES_XTS_ALPHA;
 123         bzero(block, sizeof(block));
 124 }
 125
 126 static void
 127 aes_xts_encrypt(caddr_t key, u_int8_t *data)
 128 {
 129         aes_xts_crypt((struct aes_xts_ctx *)key, data, 1);
 130 }
 131
 132 static void
 133 aes_xts_decrypt(caddr_t key, u_int8_t *data)
 134 {
 135         aes_xts_crypt((struct aes_xts_ctx *)key, data, 0);
 136 }
 137
 138 static int
 139 aes_xts_setkey(u_int8_t **sched, u_int8_t *key, int len)
 140 {
 141         struct aes_xts_ctx *ctx;
 142
 143         if (len != 32 && len != 64)
 144                 return EINVAL;
 145
 146         *sched = KMALLOC(sizeof(struct aes_xts_ctx), M_CRYPTO_DATA,
 147             M_NOWAIT | M_ZERO);
 148         if (*sched == NULL)
 149                 return ENOMEM;
 150         ctx = (struct aes_xts_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 }
 157
 158 static void
 159 aes_xts_zerokey(u_int8_t **sched)
 160 {
 161         bzero(*sched, sizeof(struct aes_xts_ctx));
 162         KFREE(*sched, M_CRYPTO_DATA);
 163         *sched = NULL;
 164 }