arch/powerpc/crypto/sha256-spe-glue.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Glue code for SHA-256 implementation for SPE instructions (PPC)
   4  *
   5  * Based on generic implementation. The assembler module takes care
   6  * about the SPE registers so it can run from interrupt context.
   7  *
   8  * Copyright (c) 2015 Markus Stockhausen <stockhausen@collogia.de>
   9  */
  10
  11 #include <crypto/internal/hash.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/types.h>
  16 #include <crypto/sha2.h>
  17 #include <crypto/sha256_base.h>
  18 #include <asm/byteorder.h>
  19 #include <asm/switch_to.h>
  20 #include <linux/hardirq.h>
  21
  22 /*
  23  * MAX_BYTES defines the number of bytes that are allowed to be processed
  24  * between preempt_disable() and preempt_enable(). SHA256 takes ~2,000
  25  * operations per 64 bytes. e500 cores can issue two arithmetic instructions
  26  * per clock cycle using one 32/64 bit unit (SU1) and one 32 bit unit (SU2).
  27  * Thus 1KB of input data will need an estimated maximum of 18,000 cycles.
  28  * Headroom for cache misses included. Even with the low end model clocked
  29  * at 667 MHz this equals to a critical time window of less than 27us.
  30  *
  31  */
  32 #define MAX_BYTES 1024
  33
  34 extern void ppc_spe_sha256_transform(u32 *state, const u8 *src, u32 blocks);
  35
  36 static void spe_begin(void)
  37 {
  38         /* We just start SPE operations and will save SPE registers later. */
  39         preempt_disable();
  40         enable_kernel_spe();
  41 }
  42
  43 static void spe_end(void)
  44 {
  45         disable_kernel_spe();
  46         /* reenable preemption */
  47         preempt_enable();
  48 }
  49
  50 static inline void ppc_sha256_clear_context(struct sha256_state *sctx)
  51 {
  52         int count = sizeof(struct sha256_state) >> 2;
  53         u32 *ptr = (u32 *)sctx;
  54
  55         /* make sure we can clear the fast way */
  56         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct sha256_state) % 4);
  57         do { *ptr++ = 0; } while (--count);
  58 }
  59
  60 static int ppc_spe_sha256_update(struct shash_desc *desc, const u8 *data,
  61                         unsigned int len)
  62 {
  63         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
  64         const unsigned int offset = sctx->count & 0x3f;
  65         const unsigned int avail = 64 - offset;
  66         unsigned int bytes;
  67         const u8 *src = data;
  68
  69         if (avail > len) {
  70                 sctx->count += len;
  71                 memcpy((char *)sctx->buf + offset, src, len);
  72                 return 0;
  73         }
  74
  75         sctx->count += len;
  76
  77         if (offset) {
  78                 memcpy((char *)sctx->buf + offset, src, avail);
  79
  80                 spe_begin();
  81                 ppc_spe_sha256_transform(sctx->state, (const u8 *)sctx->buf, 1);
  82                 spe_end();
  83
  84                 len -= avail;
  85                 src += avail;
  86         }
  87
  88         while (len > 63) {
  89                 /* cut input data into smaller blocks */
  90                 bytes = (len > MAX_BYTES) ? MAX_BYTES : len;
  91                 bytes = bytes & ~0x3f;
  92
  93                 spe_begin();
  94                 ppc_spe_sha256_transform(sctx->state, src, bytes >> 6);
  95                 spe_end();
  96
  97                 src += bytes;
  98                 len -= bytes;
  99         }
 100
 101         memcpy((char *)sctx->buf, src, len);
 102         return 0;
 103 }
 104
 105 static int ppc_spe_sha256_final(struct shash_desc *desc, u8 *out)
 106 {
 107         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 108         const unsigned int offset = sctx->count & 0x3f;
 109         char *p = (char *)sctx->buf + offset;
 110         int padlen;
 111         __be64 *pbits = (__be64 *)(((char *)&sctx->buf) + 56);
 112         __be32 *dst = (__be32 *)out;
 113
 114         padlen = 55 - offset;
 115         *p++ = 0x80;
 116
 117         spe_begin();
 118
 119         if (padlen < 0) {
 120                 memset(p, 0x00, padlen + sizeof (u64));
 121                 ppc_spe_sha256_transform(sctx->state, sctx->buf, 1);
 122                 p = (char *)sctx->buf;
 123                 padlen = 56;
 124         }
 125
 126         memset(p, 0, padlen);
 127         *pbits = cpu_to_be64(sctx->count << 3);
 128         ppc_spe_sha256_transform(sctx->state, sctx->buf, 1);
 129
 130         spe_end();
 131
 132         dst[0] = cpu_to_be32(sctx->state[0]);
 133         dst[1] = cpu_to_be32(sctx->state[1]);
 134         dst[2] = cpu_to_be32(sctx->state[2]);
 135         dst[3] = cpu_to_be32(sctx->state[3]);
 136         dst[4] = cpu_to_be32(sctx->state[4]);
 137         dst[5] = cpu_to_be32(sctx->state[5]);
 138         dst[6] = cpu_to_be32(sctx->state[6]);
 139         dst[7] = cpu_to_be32(sctx->state[7]);
 140
 141         ppc_sha256_clear_context(sctx);
 142         return 0;
 143 }
 144
 145 static int ppc_spe_sha224_final(struct shash_desc *desc, u8 *out)
 146 {
 147         __be32 D[SHA256_DIGEST_SIZE >> 2];
 148         __be32 *dst = (__be32 *)out;
 149
 150         ppc_spe_sha256_final(desc, (u8 *)D);
 151
 152         /* avoid bytewise memcpy */
 153         dst[0] = D[0];
 154         dst[1] = D[1];
 155         dst[2] = D[2];
 156         dst[3] = D[3];
 157         dst[4] = D[4];
 158         dst[5] = D[5];
 159         dst[6] = D[6];
 160
 161         /* clear sensitive data */
 162         memzero_explicit(D, SHA256_DIGEST_SIZE);
 163         return 0;
 164 }
 165
 166 static int ppc_spe_sha256_export(struct shash_desc *desc, void *out)
 167 {
 168         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 169
 170         memcpy(out, sctx, sizeof(*sctx));
 171         return 0;
 172 }
 173
 174 static int ppc_spe_sha256_import(struct shash_desc *desc, const void *in)
 175 {
 176         struct sha256_state *sctx = shash_desc_ctx(desc);
 177
 178         memcpy(sctx, in, sizeof(*sctx));
 179         return 0;
 180 }
 181
 182 static struct shash_alg algs[2] = { {
 183         .digestsize     =       SHA256_DIGEST_SIZE,
 184         .init           =       sha256_base_init,
 185         .update         =       ppc_spe_sha256_update,
 186         .final          =       ppc_spe_sha256_final,
 187         .export         =       ppc_spe_sha256_export,
 188         .import         =       ppc_spe_sha256_import,
 189         .descsize       =       sizeof(struct sha256_state),
 190         .statesize      =       sizeof(struct sha256_state),
 191         .base           =       {
 192                 .cra_name       =       "sha256",
 193                 .cra_driver_name=       "sha256-ppc-spe",
 194                 .cra_priority   =       300,
 195                 .cra_blocksize  =       SHA256_BLOCK_SIZE,
 196                 .cra_module     =       THIS_MODULE,
 197         }
 198 }, {
 199         .digestsize     =       SHA224_DIGEST_SIZE,
 200         .init           =       sha224_base_init,
 201         .update         =       ppc_spe_sha256_update,
 202         .final          =       ppc_spe_sha224_final,
 203         .export         =       ppc_spe_sha256_export,
 204         .import         =       ppc_spe_sha256_import,
 205         .descsize       =       sizeof(struct sha256_state),
 206         .statesize      =       sizeof(struct sha256_state),
 207         .base           =       {
 208                 .cra_name       =       "sha224",
 209                 .cra_driver_name=       "sha224-ppc-spe",
 210                 .cra_priority   =       300,
 211                 .cra_blocksize  =       SHA224_BLOCK_SIZE,
 212                 .cra_module     =       THIS_MODULE,
 213         }
 214 } };
 215
 216 static int __init ppc_spe_sha256_mod_init(void)
 217 {
 218         return crypto_register_shashes(algs, ARRAY_SIZE(algs));
 219 }
 220
 221 static void __exit ppc_spe_sha256_mod_fini(void)
 222 {
 223         crypto_unregister_shashes(algs, ARRAY_SIZE(algs));
 224 }
 225
 226 module_init(ppc_spe_sha256_mod_init);
 227 module_exit(ppc_spe_sha256_mod_fini);
 228
 229 MODULE_LICENSE("GPL");
 230 MODULE_DESCRIPTION("SHA-224 and SHA-256 Secure Hash Algorithm, SPE optimized");
 231
 232 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha224");
 233 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha224-ppc-spe");
 234 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha256");
 235 MODULE_ALIAS_CRYPTO("sha256-ppc-spe");