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/uio.h>
  57
  58 #include <opencrypto/cryptodev.h>
  59 #include <crypto/rijndael/rijndael.h>
  60
  61 #include <crypto/via/padlock.h>
  62
  63 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES128      10
  64 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES192      12
  65 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES256      14
  66
  67 #define PADLOCK_ALGORITHM_TYPE_AES      0
  68
  69 #define PADLOCK_KEY_GENERATION_HW       0
  70 #define PADLOCK_KEY_GENERATION_SW       1
  71
  72 #define PADLOCK_DIRECTION_ENCRYPT       0
  73 #define PADLOCK_DIRECTION_DECRYPT       1
  74
  75 #define PADLOCK_KEY_SIZE_128    0
  76 #define PADLOCK_KEY_SIZE_192    1
  77 #define PADLOCK_KEY_SIZE_256    2
  78
  79 MALLOC_DECLARE(M_PADLOCK);
  80
  81 static __inline void
  82 padlock_cbc(void *in, void *out, size_t count, void *key, union padlock_cw *cw,
  83     void *iv)
  84 {
  85 #ifdef __GNUCLIKE_ASM
  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 #endif
  97 }
  98
  99 static void
 100 padlock_cipher_key_setup(struct padlock_session *ses, caddr_t key, int klen)
 101 {
 102         union padlock_cw *cw;
 103         int i;
 104
 105         cw = &ses->ses_cw;
 106         if (cw->cw_key_generation == PADLOCK_KEY_GENERATION_SW) {
 107                 /* Build expanded keys for both directions */
 108                 rijndaelKeySetupEnc(ses->ses_ekey, key, klen);
 109                 rijndaelKeySetupDec(ses->ses_dkey, key, klen);
 110                 for (i = 0; i < 4 * (RIJNDAEL_MAXNR + 1); i++) {
 111                         ses->ses_ekey[i] = ntohl(ses->ses_ekey[i]);
 112                         ses->ses_dkey[i] = ntohl(ses->ses_dkey[i]);
 113                 }
 114         } else {
 115                 bcopy(key, ses->ses_ekey, klen);
 116                 bcopy(key, ses->ses_dkey, klen);
 117         }
 118 }
 119
 120 int
 121 padlock_cipher_setup(struct padlock_session *ses, struct cryptoini *encini)
 122 {
 123         union padlock_cw *cw;
 124
 125         if (encini->cri_klen != 128 && encini->cri_klen != 192 &&
 126             encini->cri_klen != 256) {
 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 (encini->cri_klen) {
 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 (encini->cri_key != NULL) {
 154                 padlock_cipher_key_setup(ses, encini->cri_key,
 155                     encini->cri_klen);
 156         }
 157
 158         arc4rand(ses->ses_iv, sizeof(ses->ses_iv), 0);
 159         return (0);
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Function checks if the given buffer is already 16 bytes aligned.
 164  * If it is there is no need to allocate new buffer.
 165  * If it isn't, new buffer is allocated.
 166  */
 167 static u_char *
 168 padlock_cipher_alloc(struct cryptodesc *enccrd, struct cryptop *crp,
 169     int *allocated)
 170 {
 171         u_char *addr;
 172
 173         if (crp->crp_flags & CRYPTO_F_IMBUF)
 174                 goto alloc;
 175         else {
 176                 if (crp->crp_flags & CRYPTO_F_IOV) {
 177                         struct uio *uio;
 178                         struct iovec *iov;
 179
 180                         uio = (struct uio *)crp->crp_buf;
 181                         if (uio->uio_iovcnt != 1)
 182                                 goto alloc;
 183                         iov = uio->uio_iov;
 184                         addr = (u_char *)iov->iov_base + enccrd->crd_skip;
 185                 } else {
 186                         addr = (u_char *)crp->crp_buf;
 187                 }
 188                 if (((uintptr_t)addr & 0xf) != 0) /* 16 bytes aligned? */
 189                         goto alloc;
 190                 *allocated = 0;
 191                 return (addr);
 192         }
 193 alloc:
 194         *allocated = 1;
 195         addr = malloc(enccrd->crd_len + 16, M_PADLOCK, M_NOWAIT);
 196         return (addr);
 197 }
 198
 199 int
 200 padlock_cipher_process(struct padlock_session *ses, struct cryptodesc *enccrd,
 201     struct cryptop *crp)
 202 {
 203         union padlock_cw *cw;
 204         u_char *buf, *abuf;
 205         uint32_t *key;
 206         int allocated;
 207
 208         buf = padlock_cipher_alloc(enccrd, crp, &allocated);
 209         if (buf == NULL)
 210                 return (ENOMEM);
 211         /* Buffer has to be 16 bytes aligned. */
 212         abuf = PADLOCK_ALIGN(buf);
 213
 214         if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_KEY_EXPLICIT) != 0) {
 215                 padlock_cipher_key_setup(ses, enccrd->crd_key,
 216                     enccrd->crd_klen);
 217         }
 218
 219         cw = &ses->ses_cw;
 220         cw->cw_filler0 = 0;
 221         cw->cw_filler1 = 0;
 222         cw->cw_filler2 = 0;
 223         cw->cw_filler3 = 0;
 224         if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_ENCRYPT) != 0) {
 225                 cw->cw_direction = PADLOCK_DIRECTION_ENCRYPT;
 226                 key = ses->ses_ekey;
 227                 if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_IV_EXPLICIT) != 0)
 228                         bcopy(enccrd->crd_iv, ses->ses_iv, AES_BLOCK_LEN);
 229
 230                 if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_IV_PRESENT) == 0) {
 231                         crypto_copyback(crp->crp_flags, crp->crp_buf,
 232                             enccrd->crd_inject, AES_BLOCK_LEN, ses->ses_iv);
 233                 }
 234         } else {
 235                 cw->cw_direction = PADLOCK_DIRECTION_DECRYPT;
 236                 key = ses->ses_dkey;
 237                 if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_IV_EXPLICIT) != 0)
 238                         bcopy(enccrd->crd_iv, ses->ses_iv, AES_BLOCK_LEN);
 239                 else {
 240                         crypto_copydata(crp->crp_flags, crp->crp_buf,
 241                             enccrd->crd_inject, AES_BLOCK_LEN, ses->ses_iv);
 242                 }
 243         }
 244
 245         if (allocated) {
 246                 crypto_copydata(crp->crp_flags, crp->crp_buf, enccrd->crd_skip,
 247                     enccrd->crd_len, abuf);
 248         }
 249
 250         padlock_cbc(abuf, abuf, enccrd->crd_len / AES_BLOCK_LEN, key, cw,
 251             ses->ses_iv);
 252
 253         if (allocated) {
 254                 crypto_copyback(crp->crp_flags, crp->crp_buf, enccrd->crd_skip,
 255                     enccrd->crd_len, abuf);
 256         }
 257
 258         /* copy out last block for use as next session IV */
 259         if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_ENCRYPT) != 0) {
 260                 crypto_copydata(crp->crp_flags, crp->crp_buf,
 261                     enccrd->crd_skip + enccrd->crd_len - AES_BLOCK_LEN,
 262                     AES_BLOCK_LEN, ses->ses_iv);
 263         }
 264
 265         if (allocated) {
 266                 bzero(buf, enccrd->crd_len + 16);
 267                 free(buf, M_PADLOCK);
 268         }
 269         return (0);
 270 }