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 <sys/types.h>
  54 #include <sys/systm.h>
  55 #include <opencrypto/xform_enc.h>
  56
  57 static  int aes_xts_setkey(void *, const uint8_t *, int);
  58 static  void aes_xts_encrypt(void *, const uint8_t *, uint8_t *);
  59 static  void aes_xts_decrypt(void *, const uint8_t *, uint8_t *);
  60 static  void aes_xts_encrypt_multi(void *, const uint8_t *, uint8_t *, size_t);
  61 static  void aes_xts_decrypt_multi(void *, const uint8_t *, uint8_t *, size_t);
  62 static  void aes_xts_reinit(void *, const uint8_t *, size_t);
  63
  64 /* Encryption instances */
  65 const struct enc_xform enc_xform_aes_xts = {
  66         .type = CRYPTO_AES_XTS,
  67         .name = "AES-XTS",
  68         .ctxsize = sizeof(struct aes_xts_ctx),
  69         .blocksize = AES_BLOCK_LEN,
  70         .ivsize = AES_XTS_IV_LEN,
  71         .minkey = AES_XTS_MIN_KEY,
  72         .maxkey = AES_XTS_MAX_KEY,
  73         .setkey = aes_xts_setkey,
  74         .reinit = aes_xts_reinit,
  75         .encrypt = aes_xts_encrypt,
  76         .decrypt = aes_xts_decrypt,
  77         .encrypt_multi = aes_xts_encrypt_multi,
  78         .decrypt_multi = aes_xts_decrypt_multi,
  79 };
  80
  81 /*
  82  * Encryption wrapper routines.
  83  */
  84 static void
  85 aes_xts_reinit(void *key, const uint8_t *iv, size_t ivlen)
  86 {
  87         struct aes_xts_ctx *ctx = key;
  88         uint64_t blocknum;
  89         u_int i;
  90
  91         KASSERT(ivlen == sizeof(blocknum),
  92             ("%s: invalid IV length", __func__));
  93
  94         /*
  95          * Prepare tweak as E_k2(IV). IV is specified as LE representation
  96          * of a 64-bit block number which we allow to be passed in directly.
  97          */
  98         bcopy(iv, &blocknum, AES_XTS_IVSIZE);
  99         for (i = 0; i < AES_XTS_IVSIZE; i++) {
 100                 ctx->tweak[i] = blocknum & 0xff;
 101                 blocknum >>= 8;
 102         }
 103         /* Last 64 bits of IV are always zero */
 104         bzero(ctx->tweak + AES_XTS_IVSIZE, AES_XTS_IVSIZE);
 105
 106         rijndael_encrypt(&ctx->key2, ctx->tweak, ctx->tweak);
 107 }
 108
 109 static void
 110 aes_xts_crypt(struct aes_xts_ctx *ctx, const uint8_t *in, uint8_t *out,
 111     size_t len, bool do_encrypt)
 112 {
 113         uint8_t block[AES_XTS_BLOCKSIZE];
 114         u_int i, carry_in, carry_out;
 115
 116         KASSERT(len % AES_XTS_BLOCKSIZE == 0, ("%s: invalid length", __func__));
 117         while (len > 0) {
 118                 for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++)
 119                         block[i] = in[i] ^ ctx->tweak[i];
 120
 121                 if (do_encrypt)
 122                         rijndael_encrypt(&ctx->key1, block, out);
 123                 else
 124                         rijndael_decrypt(&ctx->key1, block, out);
 125
 126                 for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++)
 127                         out[i] ^= ctx->tweak[i];
 128
 129                 /* Exponentiate tweak */
 130                 carry_in = 0;
 131                 for (i = 0; i < AES_XTS_BLOCKSIZE; i++) {
 132                         carry_out = ctx->tweak[i] & 0x80;
 133                         ctx->tweak[i] = (ctx->tweak[i] << 1) | (carry_in ? 1 : 0);
 134                         carry_in = carry_out;
 135                 }
 136                 if (carry_in)
 137                         ctx->tweak[0] ^= AES_XTS_ALPHA;
 138
 139                 in += AES_XTS_BLOCKSIZE;
 140                 out += AES_XTS_BLOCKSIZE;
 141                 len -= AES_XTS_BLOCKSIZE;
 142         }
 143         explicit_bzero(block, sizeof(block));
 144 }
 145
 146 static void
 147 aes_xts_encrypt(void *key, const uint8_t *in, uint8_t *out)
 148 {
 149         aes_xts_crypt(key, in, out, AES_XTS_BLOCKSIZE, true);
 150 }
 151
 152 static void
 153 aes_xts_decrypt(void *key, const uint8_t *in, uint8_t *out)
 154 {
 155         aes_xts_crypt(key, in, out, AES_XTS_BLOCKSIZE, false);
 156 }
 157
 158 static void
 159 aes_xts_encrypt_multi(void *vctx, const uint8_t *in, uint8_t *out, size_t len)
 160 {
 161         aes_xts_crypt(vctx, in, out, len, true);
 162 }
 163
 164 static void
 165 aes_xts_decrypt_multi(void *vctx, const uint8_t *in, uint8_t *out, size_t len)
 166 {
 167         aes_xts_crypt(vctx, in, out, len, false);
 168 }
 169
 170 static int
 171 aes_xts_setkey(void *sched, const uint8_t *key, int len)
 172 {
 173         struct aes_xts_ctx *ctx;
 174
 175         if (len != 32 && len != 64)
 176                 return (EINVAL);
 177
 178         ctx = sched;
 179
 180         rijndael_set_key(&ctx->key1, key, len * 4);
 181         rijndael_set_key(&ctx->key2, key + (len / 2), len * 4);
 182
 183         return (0);
 184 }