arch/arm64/crypto/aes-ce-ccm-glue.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * aes-ccm-glue.c - AES-CCM transform for ARMv8 with Crypto Extensions
   4  *
   5  * Copyright (C) 2013 - 2017 Linaro Ltd <ard.biesheuvel@linaro.org>
   6  */
   7
   8 #include <asm/neon.h>
   9 #include <asm/unaligned.h>
  10 #include <crypto/aes.h>
  11 #include <crypto/scatterwalk.h>
  12 #include <crypto/internal/aead.h>
  13 #include <crypto/internal/skcipher.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15
  16 #include "aes-ce-setkey.h"
  17
  18 static int num_rounds(struct crypto_aes_ctx *ctx)
  19 {
  20         /*
  21          * # of rounds specified by AES:
  22          * 128 bit key          10 rounds
  23          * 192 bit key          12 rounds
  24          * 256 bit key          14 rounds
  25          * => n byte key        => 6 + (n/4) rounds
  26          */
  27         return 6 + ctx->key_length / 4;
  28 }
  29
  30 asmlinkage u32 ce_aes_ccm_auth_data(u8 mac[], u8 const in[], u32 abytes,
  31                                     u32 macp, u32 const rk[], u32 rounds);
  32
  33 asmlinkage void ce_aes_ccm_encrypt(u8 out[], u8 const in[], u32 cbytes,
  34                                    u32 const rk[], u32 rounds, u8 mac[],
  35                                    u8 ctr[]);
  36
  37 asmlinkage void ce_aes_ccm_decrypt(u8 out[], u8 const in[], u32 cbytes,
  38                                    u32 const rk[], u32 rounds, u8 mac[],
  39                                    u8 ctr[]);
  40
  41 asmlinkage void ce_aes_ccm_final(u8 mac[], u8 const ctr[], u32 const rk[],
  42                                  u32 rounds);
  43
  44 static int ccm_setkey(struct crypto_aead *tfm, const u8 *in_key,
  45                       unsigned int key_len)
  46 {
  47         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
  48
  49         return ce_aes_expandkey(ctx, in_key, key_len);
  50 }
  51
  52 static int ccm_setauthsize(struct crypto_aead *tfm, unsigned int authsize)
  53 {
  54         if ((authsize & 1) || authsize < 4)
  55                 return -EINVAL;
  56         return 0;
  57 }
  58
  59 static int ccm_init_mac(struct aead_request *req, u8 maciv[], u32 msglen)
  60 {
  61         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
  62         __be32 *n = (__be32 *)&maciv[AES_BLOCK_SIZE - 8];
  63         u32 l = req->iv[0] + 1;
  64
  65         /* verify that CCM dimension 'L' is set correctly in the IV */
  66         if (l < 2 || l > 8)
  67                 return -EINVAL;
  68
  69         /* verify that msglen can in fact be represented in L bytes */
  70         if (l < 4 && msglen >> (8 * l))
  71                 return -EOVERFLOW;
  72
  73         /*
  74          * Even if the CCM spec allows L values of up to 8, the Linux cryptoapi
  75          * uses a u32 type to represent msglen so the top 4 bytes are always 0.
  76          */
  77         n[0] = 0;
  78         n[1] = cpu_to_be32(msglen);
  79
  80         memcpy(maciv, req->iv, AES_BLOCK_SIZE - l);
  81
  82         /*
  83          * Meaning of byte 0 according to CCM spec (RFC 3610/NIST 800-38C)
  84          * - bits 0..2  : max # of bytes required to represent msglen, minus 1
  85          *                (already set by caller)
  86          * - bits 3..5  : size of auth tag (1 => 4 bytes, 2 => 6 bytes, etc)
  87          * - bit 6      : indicates presence of authenticate-only data
  88          */
  89         maciv[0] |= (crypto_aead_authsize(aead) - 2) << 2;
  90         if (req->assoclen)
  91                 maciv[0] |= 0x40;
  92
  93         memset(&req->iv[AES_BLOCK_SIZE - l], 0, l);
  94         return 0;
  95 }
  96
  97 static void ccm_calculate_auth_mac(struct aead_request *req, u8 mac[])
  98 {
  99         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 100         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 101         struct __packed { __be16 l; __be32 h; u16 len; } ltag;
 102         struct scatter_walk walk;
 103         u32 len = req->assoclen;
 104         u32 macp = 0;
 105
 106         /* prepend the AAD with a length tag */
 107         if (len < 0xff00) {
 108                 ltag.l = cpu_to_be16(len);
 109                 ltag.len = 2;
 110         } else  {
 111                 ltag.l = cpu_to_be16(0xfffe);
 112                 put_unaligned_be32(len, &ltag.h);
 113                 ltag.len = 6;
 114         }
 115
 116         macp = ce_aes_ccm_auth_data(mac, (u8 *)&ltag, ltag.len, macp,
 117                                     ctx->key_enc, num_rounds(ctx));
 118         scatterwalk_start(&walk, req->src);
 119
 120         do {
 121                 u32 n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
 122                 u8 *p;
 123
 124                 if (!n) {
 125                         scatterwalk_start(&walk, sg_next(walk.sg));
 126                         n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
 127                 }
 128                 n = min_t(u32, n, SZ_4K); /* yield NEON at least every 4k */
 129                 p = scatterwalk_map(&walk);
 130
 131                 macp = ce_aes_ccm_auth_data(mac, p, n, macp, ctx->key_enc,
 132                                             num_rounds(ctx));
 133
 134                 if (len / SZ_4K > (len - n) / SZ_4K) {
 135                         kernel_neon_end();
 136                         kernel_neon_begin();
 137                 }
 138                 len -= n;
 139
 140                 scatterwalk_unmap(p);
 141                 scatterwalk_advance(&walk, n);
 142                 scatterwalk_done(&walk, 0, len);
 143         } while (len);
 144 }
 145
 146 static int ccm_encrypt(struct aead_request *req)
 147 {
 148         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 149         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 150         struct skcipher_walk walk;
 151         u8 __aligned(8) mac[AES_BLOCK_SIZE];
 152         u8 buf[AES_BLOCK_SIZE];
 153         u32 len = req->cryptlen;
 154         int err;
 155
 156         err = ccm_init_mac(req, mac, len);
 157         if (err)
 158                 return err;
 159
 160         /* preserve the original iv for the final round */
 161         memcpy(buf, req->iv, AES_BLOCK_SIZE);
 162
 163         err = skcipher_walk_aead_encrypt(&walk, req, false);
 164         if (unlikely(err))
 165                 return err;
 166
 167         kernel_neon_begin();
 168
 169         if (req->assoclen)
 170                 ccm_calculate_auth_mac(req, mac);
 171
 172         do {
 173                 u32 tail = walk.nbytes % AES_BLOCK_SIZE;
 174
 175                 if (walk.nbytes == walk.total)
 176                         tail = 0;
 177
 178                 ce_aes_ccm_encrypt(walk.dst.virt.addr, walk.src.virt.addr,
 179                                    walk.nbytes - tail, ctx->key_enc,
 180                                    num_rounds(ctx), mac, walk.iv);
 181
 182                 if (walk.nbytes == walk.total)
 183                         ce_aes_ccm_final(mac, buf, ctx->key_enc, num_rounds(ctx));
 184
 185                 kernel_neon_end();
 186
 187                 if (walk.nbytes) {
 188                         err = skcipher_walk_done(&walk, tail);
 189                         if (unlikely(err))
 190                                 return err;
 191                         if (unlikely(walk.nbytes))
 192                                 kernel_neon_begin();
 193                 }
 194         } while (walk.nbytes);
 195
 196         /* copy authtag to end of dst */
 197         scatterwalk_map_and_copy(mac, req->dst, req->assoclen + req->cryptlen,
 198                                  crypto_aead_authsize(aead), 1);
 199
 200         return 0;
 201 }
 202
 203 static int ccm_decrypt(struct aead_request *req)
 204 {
 205         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 206         struct crypto_aes_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 207         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(aead);
 208         struct skcipher_walk walk;
 209         u8 __aligned(8) mac[AES_BLOCK_SIZE];
 210         u8 buf[AES_BLOCK_SIZE];
 211         u32 len = req->cryptlen - authsize;
 212         int err;
 213
 214         err = ccm_init_mac(req, mac, len);
 215         if (err)
 216                 return err;
 217
 218         /* preserve the original iv for the final round */
 219         memcpy(buf, req->iv, AES_BLOCK_SIZE);
 220
 221         err = skcipher_walk_aead_decrypt(&walk, req, false);
 222         if (unlikely(err))
 223                 return err;
 224
 225         kernel_neon_begin();
 226
 227         if (req->assoclen)
 228                 ccm_calculate_auth_mac(req, mac);
 229
 230         do {
 231                 u32 tail = walk.nbytes % AES_BLOCK_SIZE;
 232
 233                 if (walk.nbytes == walk.total)
 234                         tail = 0;
 235
 236                 ce_aes_ccm_decrypt(walk.dst.virt.addr, walk.src.virt.addr,
 237                                    walk.nbytes - tail, ctx->key_enc,
 238                                    num_rounds(ctx), mac, walk.iv);
 239
 240                 if (walk.nbytes == walk.total)
 241                         ce_aes_ccm_final(mac, buf, ctx->key_enc, num_rounds(ctx));
 242
 243                 kernel_neon_end();
 244
 245                 if (walk.nbytes) {
 246                         err = skcipher_walk_done(&walk, tail);
 247                         if (unlikely(err))
 248                                 return err;
 249                         if (unlikely(walk.nbytes))
 250                                 kernel_neon_begin();
 251                 }
 252         } while (walk.nbytes);
 253
 254         /* compare calculated auth tag with the stored one */
 255         scatterwalk_map_and_copy(buf, req->src,
 256                                  req->assoclen + req->cryptlen - authsize,
 257                                  authsize, 0);
 258
 259         if (crypto_memneq(mac, buf, authsize))
 260                 return -EBADMSG;
 261         return 0;
 262 }
 263
 264 static struct aead_alg ccm_aes_alg = {
 265         .base = {
 266                 .cra_name               = "ccm(aes)",
 267                 .cra_driver_name        = "ccm-aes-ce",
 268                 .cra_priority           = 300,
 269                 .cra_blocksize          = 1,
 270                 .cra_ctxsize            = sizeof(struct crypto_aes_ctx),
 271                 .cra_module             = THIS_MODULE,
 272         },
 273         .ivsize         = AES_BLOCK_SIZE,
 274         .chunksize      = AES_BLOCK_SIZE,
 275         .maxauthsize    = AES_BLOCK_SIZE,
 276         .setkey         = ccm_setkey,
 277         .setauthsize    = ccm_setauthsize,
 278         .encrypt        = ccm_encrypt,
 279         .decrypt        = ccm_decrypt,
 280 };
 281
 282 static int __init aes_mod_init(void)
 283 {
 284         if (!cpu_have_named_feature(AES))
 285                 return -ENODEV;
 286         return crypto_register_aead(&ccm_aes_alg);
 287 }
 288
 289 static void __exit aes_mod_exit(void)
 290 {
 291         crypto_unregister_aead(&ccm_aes_alg);
 292 }
 293
 294 module_init(aes_mod_init);
 295 module_exit(aes_mod_exit);
 296
 297 MODULE_DESCRIPTION("Synchronous AES in CCM mode using ARMv8 Crypto Extensions");
 298 MODULE_AUTHOR("Ard Biesheuvel <ard.biesheuvel@linaro.org>");
 299 MODULE_LICENSE("GPL v2");
 300 MODULE_ALIAS_CRYPTO("ccm(aes)");