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/pcpu.h>
  57 #include <sys/uio.h>
  58
  59 #include <opencrypto/cryptodev.h>
  60 #include <crypto/rijndael/rijndael.h>
  61
  62 #include <crypto/via/padlock.h>
  63
  64 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES128      10
  65 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES192      12
  66 #define PADLOCK_ROUND_COUNT_AES256      14
  67
  68 #define PADLOCK_ALGORITHM_TYPE_AES      0
  69
  70 #define PADLOCK_KEY_GENERATION_HW       0
  71 #define PADLOCK_KEY_GENERATION_SW       1
  72
  73 #define PADLOCK_DIRECTION_ENCRYPT       0
  74 #define PADLOCK_DIRECTION_DECRYPT       1
  75
  76 #define PADLOCK_KEY_SIZE_128    0
  77 #define PADLOCK_KEY_SIZE_192    1
  78 #define PADLOCK_KEY_SIZE_256    2
  79
  80 MALLOC_DECLARE(M_PADLOCK);
  81
  82 static __inline void
  83 padlock_cbc(void *in, void *out, size_t count, void *key, union padlock_cw *cw,
  84     void *iv)
  85 {
  86 #ifdef __GNUCLIKE_ASM
  87         /* The .byte line is really VIA C3 "xcrypt-cbc" instruction */
  88         __asm __volatile(
  89                 "pushf                          \n\t"
  90                 "popf                           \n\t"
  91                 "rep                            \n\t"
  92                 ".byte  0x0f, 0xa7, 0xd0"
  93                         : "+a" (iv), "+c" (count), "+D" (out), "+S" (in)
  94                         : "b" (key), "d" (cw)
  95                         : "cc", "memory"
  96                 );
  97 #endif
  98 }
  99
 100 static void
 101 padlock_cipher_key_setup(struct padlock_session *ses, caddr_t key, int klen)
 102 {
 103         union padlock_cw *cw;
 104         int i;
 105
 106         cw = &ses->ses_cw;
 107         if (cw->cw_key_generation == PADLOCK_KEY_GENERATION_SW) {
 108                 /* Build expanded keys for both directions */
 109                 rijndaelKeySetupEnc(ses->ses_ekey, key, klen);
 110                 rijndaelKeySetupDec(ses->ses_dkey, key, klen);
 111                 for (i = 0; i < 4 * (RIJNDAEL_MAXNR + 1); i++) {
 112                         ses->ses_ekey[i] = ntohl(ses->ses_ekey[i]);
 113                         ses->ses_dkey[i] = ntohl(ses->ses_dkey[i]);
 114                 }
 115         } else {
 116                 bcopy(key, ses->ses_ekey, klen);
 117                 bcopy(key, ses->ses_dkey, klen);
 118         }
 119 }
 120
 121 int
 122 padlock_cipher_setup(struct padlock_session *ses, struct cryptoini *encini)
 123 {
 124         union padlock_cw *cw;
 125
 126         if (encini->cri_klen != 128 && encini->cri_klen != 192 &&
 127             encini->cri_klen != 256) {
 128                 return (EINVAL);
 129         }
 130
 131         cw = &ses->ses_cw;
 132         bzero(cw, sizeof(*cw));
 133         cw->cw_algorithm_type = PADLOCK_ALGORITHM_TYPE_AES;
 134         cw->cw_key_generation = PADLOCK_KEY_GENERATION_SW;
 135         cw->cw_intermediate = 0;
 136         switch (encini->cri_klen) {
 137         case 128:
 138                 cw->cw_round_count = PADLOCK_ROUND_COUNT_AES128;
 139                 cw->cw_key_size = PADLOCK_KEY_SIZE_128;
 140 #ifdef HW_KEY_GENERATION
 141                 /* This doesn't buy us much, that's why it is commented out. */
 142                 cw->cw_key_generation = PADLOCK_KEY_GENERATION_HW;
 143 #endif
 144                 break;
 145         case 192:
 146                 cw->cw_round_count = PADLOCK_ROUND_COUNT_AES192;
 147                 cw->cw_key_size = PADLOCK_KEY_SIZE_192;
 148                 break;
 149         case 256:
 150                 cw->cw_round_count = PADLOCK_ROUND_COUNT_AES256;
 151                 cw->cw_key_size = PADLOCK_KEY_SIZE_256;
 152                 break;
 153         }
 154         if (encini->cri_key != NULL) {
 155                 padlock_cipher_key_setup(ses, encini->cri_key,
 156                     encini->cri_klen);
 157         }
 158
 159         arc4rand(ses->ses_iv, sizeof(ses->ses_iv), 0);
 160         return (0);
 161 }
 162
 163 /*
 164  * Function checks if the given buffer is already 16 bytes aligned.
 165  * If it is there is no need to allocate new buffer.
 166  * If it isn't, new buffer is allocated.
 167  */
 168 static u_char *
 169 padlock_cipher_alloc(struct cryptodesc *enccrd, struct cryptop *crp,
 170     int *allocated)
 171 {
 172         u_char *addr;
 173
 174         if (crp->crp_flags & CRYPTO_F_IMBUF)
 175                 goto alloc;
 176         else {
 177                 if (crp->crp_flags & CRYPTO_F_IOV) {
 178                         struct uio *uio;
 179                         struct iovec *iov;
 180
 181                         uio = (struct uio *)crp->crp_buf;
 182                         if (uio->uio_iovcnt != 1)
 183                                 goto alloc;
 184                         iov = uio->uio_iov;
 185                         addr = (u_char *)iov->iov_base + enccrd->crd_skip;
 186                 } else {
 187                         addr = (u_char *)crp->crp_buf;
 188                 }
 189                 if (((uintptr_t)addr & 0xf) != 0) /* 16 bytes aligned? */
 190                         goto alloc;
 191                 *allocated = 0;
 192                 return (addr);
 193         }
 194 alloc:
 195         *allocated = 1;
 196         addr = malloc(enccrd->crd_len + 16, M_PADLOCK, M_NOWAIT);
 197         return (addr);
 198 }
 199
 200 int
 201 padlock_cipher_process(struct padlock_session *ses, struct cryptodesc *enccrd,
 202     struct cryptop *crp)
 203 {
 204         union padlock_cw *cw;
 205         struct thread *td;
 206         u_char *buf, *abuf;
 207         uint32_t *key;
 208         int allocated, error, saved_ctx;
 209
 210         buf = padlock_cipher_alloc(enccrd, crp, &allocated);
 211         if (buf == NULL)
 212                 return (ENOMEM);
 213         /* Buffer has to be 16 bytes aligned. */
 214         abuf = PADLOCK_ALIGN(buf);
 215
 216         if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_KEY_EXPLICIT) != 0) {
 217                 padlock_cipher_key_setup(ses, enccrd->crd_key,
 218                     enccrd->crd_klen);
 219         }
 220
 221         cw = &ses->ses_cw;
 222         cw->cw_filler0 = 0;
 223         cw->cw_filler1 = 0;
 224         cw->cw_filler2 = 0;
 225         cw->cw_filler3 = 0;
 226         if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_ENCRYPT) != 0) {
 227                 cw->cw_direction = PADLOCK_DIRECTION_ENCRYPT;
 228                 key = ses->ses_ekey;
 229                 if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_IV_EXPLICIT) != 0)
 230                         bcopy(enccrd->crd_iv, ses->ses_iv, AES_BLOCK_LEN);
 231
 232                 if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_IV_PRESENT) == 0) {
 233                         crypto_copyback(crp->crp_flags, crp->crp_buf,
 234                             enccrd->crd_inject, AES_BLOCK_LEN, ses->ses_iv);
 235                 }
 236         } else {
 237                 cw->cw_direction = PADLOCK_DIRECTION_DECRYPT;
 238                 key = ses->ses_dkey;
 239                 if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_IV_EXPLICIT) != 0)
 240                         bcopy(enccrd->crd_iv, ses->ses_iv, AES_BLOCK_LEN);
 241                 else {
 242                         crypto_copydata(crp->crp_flags, crp->crp_buf,
 243                             enccrd->crd_inject, AES_BLOCK_LEN, ses->ses_iv);
 244                 }
 245         }
 246
 247         if (allocated) {
 248                 crypto_copydata(crp->crp_flags, crp->crp_buf, enccrd->crd_skip,
 249                     enccrd->crd_len, abuf);
 250         }
 251
 252         td = curthread;
 253         if (!is_fpu_kern_thread(0)) {
 254                 error = fpu_kern_enter(td, ses->ses_fpu_ctx, FPU_KERN_NORMAL);
 255                 saved_ctx = 1;
 256         } else {
 257                 error = 0;
 258                 saved_ctx = 0;
 259         }
 260         if (error != 0)
 261                 goto out;
 262
 263         padlock_cbc(abuf, abuf, enccrd->crd_len / AES_BLOCK_LEN, key, cw,
 264             ses->ses_iv);
 265
 266         if (saved_ctx)
 267                 fpu_kern_leave(td, ses->ses_fpu_ctx);
 268
 269         if (allocated) {
 270                 crypto_copyback(crp->crp_flags, crp->crp_buf, enccrd->crd_skip,
 271                     enccrd->crd_len, abuf);
 272         }
 273
 274         /* copy out last block for use as next session IV */
 275         if ((enccrd->crd_flags & CRD_F_ENCRYPT) != 0) {
 276                 crypto_copydata(crp->crp_flags, crp->crp_buf,
 277                     enccrd->crd_skip + enccrd->crd_len - AES_BLOCK_LEN,
 278                     AES_BLOCK_LEN, ses->ses_iv);
 279         }
 280
 281  out:
 282         if (allocated) {
 283                 bzero(buf, enccrd->crd_len + 16);
 284                 free(buf, M_PADLOCK);
 285         }
 286         return (error);
 287 }