arch/x86/crypto/des3_ede_glue.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Glue Code for assembler optimized version of 3DES
   4  *
   5  * Copyright © 2014 Jussi Kivilinna <jussi.kivilinna@mbnet.fi>
   6  *
   7  * CBC & ECB parts based on code (crypto/cbc.c,ecb.c) by:
   8  *   Copyright (c) 2006 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
   9  */
  10
  11 #include <crypto/algapi.h>
  12 #include <crypto/des.h>
  13 #include <crypto/internal/skcipher.h>
  14 #include <linux/crypto.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/types.h>
  18
  19 struct des3_ede_x86_ctx {
  20         struct des3_ede_ctx enc;
  21         struct des3_ede_ctx dec;
  22 };
  23
  24 /* regular block cipher functions */
  25 asmlinkage void des3_ede_x86_64_crypt_blk(const u32 *expkey, u8 *dst,
  26                                           const u8 *src);
  27
  28 /* 3-way parallel cipher functions */
  29 asmlinkage void des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way(const u32 *expkey, u8 *dst,
  30                                                const u8 *src);
  31
  32 static inline void des3_ede_enc_blk(struct des3_ede_x86_ctx *ctx, u8 *dst,
  33                                     const u8 *src)
  34 {
  35         u32 *enc_ctx = ctx->enc.expkey;
  36
  37         des3_ede_x86_64_crypt_blk(enc_ctx, dst, src);
  38 }
  39
  40 static inline void des3_ede_dec_blk(struct des3_ede_x86_ctx *ctx, u8 *dst,
  41                                     const u8 *src)
  42 {
  43         u32 *dec_ctx = ctx->dec.expkey;
  44
  45         des3_ede_x86_64_crypt_blk(dec_ctx, dst, src);
  46 }
  47
  48 static inline void des3_ede_enc_blk_3way(struct des3_ede_x86_ctx *ctx, u8 *dst,
  49                                          const u8 *src)
  50 {
  51         u32 *enc_ctx = ctx->enc.expkey;
  52
  53         des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way(enc_ctx, dst, src);
  54 }
  55
  56 static inline void des3_ede_dec_blk_3way(struct des3_ede_x86_ctx *ctx, u8 *dst,
  57                                          const u8 *src)
  58 {
  59         u32 *dec_ctx = ctx->dec.expkey;
  60
  61         des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way(dec_ctx, dst, src);
  62 }
  63
  64 static void des3_ede_x86_encrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *dst, const u8 *src)
  65 {
  66         des3_ede_enc_blk(crypto_tfm_ctx(tfm), dst, src);
  67 }
  68
  69 static void des3_ede_x86_decrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *dst, const u8 *src)
  70 {
  71         des3_ede_dec_blk(crypto_tfm_ctx(tfm), dst, src);
  72 }
  73
  74 static int ecb_crypt(struct skcipher_request *req, const u32 *expkey)
  75 {
  76         const unsigned int bsize = DES3_EDE_BLOCK_SIZE;
  77         struct skcipher_walk walk;
  78         unsigned int nbytes;
  79         int err;
  80
  81         err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);
  82
  83         while ((nbytes = walk.nbytes)) {
  84                 u8 *wsrc = walk.src.virt.addr;
  85                 u8 *wdst = walk.dst.virt.addr;
  86
  87                 /* Process four block batch */
  88                 if (nbytes >= bsize * 3) {
  89                         do {
  90                                 des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way(expkey, wdst,
  91                                                                wsrc);
  92
  93                                 wsrc += bsize * 3;
  94                                 wdst += bsize * 3;
  95                                 nbytes -= bsize * 3;
  96                         } while (nbytes >= bsize * 3);
  97
  98                         if (nbytes < bsize)
  99                                 goto done;
 100                 }
 101
 102                 /* Handle leftovers */
 103                 do {
 104                         des3_ede_x86_64_crypt_blk(expkey, wdst, wsrc);
 105
 106                         wsrc += bsize;
 107                         wdst += bsize;
 108                         nbytes -= bsize;
 109                 } while (nbytes >= bsize);
 110
 111 done:
 112                 err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes);
 113         }
 114
 115         return err;
 116 }
 117
 118 static int ecb_encrypt(struct skcipher_request *req)
 119 {
 120         struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 121         struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 122
 123         return ecb_crypt(req, ctx->enc.expkey);
 124 }
 125
 126 static int ecb_decrypt(struct skcipher_request *req)
 127 {
 128         struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 129         struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 130
 131         return ecb_crypt(req, ctx->dec.expkey);
 132 }
 133
 134 static unsigned int __cbc_encrypt(struct des3_ede_x86_ctx *ctx,
 135                                   struct skcipher_walk *walk)
 136 {
 137         unsigned int bsize = DES3_EDE_BLOCK_SIZE;
 138         unsigned int nbytes = walk->nbytes;
 139         u64 *src = (u64 *)walk->src.virt.addr;
 140         u64 *dst = (u64 *)walk->dst.virt.addr;
 141         u64 *iv = (u64 *)walk->iv;
 142
 143         do {
 144                 *dst = *src ^ *iv;
 145                 des3_ede_enc_blk(ctx, (u8 *)dst, (u8 *)dst);
 146                 iv = dst;
 147
 148                 src += 1;
 149                 dst += 1;
 150                 nbytes -= bsize;
 151         } while (nbytes >= bsize);
 152
 153         *(u64 *)walk->iv = *iv;
 154         return nbytes;
 155 }
 156
 157 static int cbc_encrypt(struct skcipher_request *req)
 158 {
 159         struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 160         struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 161         struct skcipher_walk walk;
 162         unsigned int nbytes;
 163         int err;
 164
 165         err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);
 166
 167         while ((nbytes = walk.nbytes)) {
 168                 nbytes = __cbc_encrypt(ctx, &walk);
 169                 err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes);
 170         }
 171
 172         return err;
 173 }
 174
 175 static unsigned int __cbc_decrypt(struct des3_ede_x86_ctx *ctx,
 176                                   struct skcipher_walk *walk)
 177 {
 178         unsigned int bsize = DES3_EDE_BLOCK_SIZE;
 179         unsigned int nbytes = walk->nbytes;
 180         u64 *src = (u64 *)walk->src.virt.addr;
 181         u64 *dst = (u64 *)walk->dst.virt.addr;
 182         u64 ivs[3 - 1];
 183         u64 last_iv;
 184
 185         /* Start of the last block. */
 186         src += nbytes / bsize - 1;
 187         dst += nbytes / bsize - 1;
 188
 189         last_iv = *src;
 190
 191         /* Process four block batch */
 192         if (nbytes >= bsize * 3) {
 193                 do {
 194                         nbytes -= bsize * 3 - bsize;
 195                         src -= 3 - 1;
 196                         dst -= 3 - 1;
 197
 198                         ivs[0] = src[0];
 199                         ivs[1] = src[1];
 200
 201                         des3_ede_dec_blk_3way(ctx, (u8 *)dst, (u8 *)src);
 202
 203                         dst[1] ^= ivs[0];
 204                         dst[2] ^= ivs[1];
 205
 206                         nbytes -= bsize;
 207                         if (nbytes < bsize)
 208                                 goto done;
 209
 210                         *dst ^= *(src - 1);
 211                         src -= 1;
 212                         dst -= 1;
 213                 } while (nbytes >= bsize * 3);
 214         }
 215
 216         /* Handle leftovers */
 217         for (;;) {
 218                 des3_ede_dec_blk(ctx, (u8 *)dst, (u8 *)src);
 219
 220                 nbytes -= bsize;
 221                 if (nbytes < bsize)
 222                         break;
 223
 224                 *dst ^= *(src - 1);
 225                 src -= 1;
 226                 dst -= 1;
 227         }
 228
 229 done:
 230         *dst ^= *(u64 *)walk->iv;
 231         *(u64 *)walk->iv = last_iv;
 232
 233         return nbytes;
 234 }
 235
 236 static int cbc_decrypt(struct skcipher_request *req)
 237 {
 238         struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 239         struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 240         struct skcipher_walk walk;
 241         unsigned int nbytes;
 242         int err;
 243
 244         err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);
 245
 246         while ((nbytes = walk.nbytes)) {
 247                 nbytes = __cbc_decrypt(ctx, &walk);
 248                 err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes);
 249         }
 250
 251         return err;
 252 }
 253
 254 static int des3_ede_x86_setkey(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *key,
 255                                unsigned int keylen)
 256 {
 257         struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 258         u32 i, j, tmp;
 259         int err;
 260
 261         err = des3_ede_expand_key(&ctx->enc, key, keylen);
 262         if (err == -ENOKEY) {
 263                 if (crypto_tfm_get_flags(tfm) & CRYPTO_TFM_REQ_FORBID_WEAK_KEYS)
 264                         err = -EINVAL;
 265                 else
 266                         err = 0;
 267         }
 268
 269         if (err) {
 270                 memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 271                 return err;
 272         }
 273
 274         /* Fix encryption context for this implementation and form decryption
 275          * context. */
 276         j = DES3_EDE_EXPKEY_WORDS - 2;
 277         for (i = 0; i < DES3_EDE_EXPKEY_WORDS; i += 2, j -= 2) {
 278                 tmp = ror32(ctx->enc.expkey[i + 1], 4);
 279                 ctx->enc.expkey[i + 1] = tmp;
 280
 281                 ctx->dec.expkey[j + 0] = ctx->enc.expkey[i + 0];
 282                 ctx->dec.expkey[j + 1] = tmp;
 283         }
 284
 285         return 0;
 286 }
 287
 288 static int des3_ede_x86_setkey_skcipher(struct crypto_skcipher *tfm,
 289                                         const u8 *key,
 290                                         unsigned int keylen)
 291 {
 292         return des3_ede_x86_setkey(&tfm->base, key, keylen);
 293 }
 294
 295 static struct crypto_alg des3_ede_cipher = {
 296         .cra_name               = "des3_ede",
 297         .cra_driver_name        = "des3_ede-asm",
 298         .cra_priority           = 200,
 299         .cra_flags              = CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
 300         .cra_blocksize          = DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
 301         .cra_ctxsize            = sizeof(struct des3_ede_x86_ctx),
 302         .cra_alignmask          = 0,
 303         .cra_module             = THIS_MODULE,
 304         .cra_u = {
 305                 .cipher = {
 306                         .cia_min_keysize        = DES3_EDE_KEY_SIZE,
 307                         .cia_max_keysize        = DES3_EDE_KEY_SIZE,
 308                         .cia_setkey             = des3_ede_x86_setkey,
 309                         .cia_encrypt            = des3_ede_x86_encrypt,
 310                         .cia_decrypt            = des3_ede_x86_decrypt,
 311                 }
 312         }
 313 };
 314
 315 static struct skcipher_alg des3_ede_skciphers[] = {
 316         {
 317                 .base.cra_name          = "ecb(des3_ede)",
 318                 .base.cra_driver_name   = "ecb-des3_ede-asm",
 319                 .base.cra_priority      = 300,
 320                 .base.cra_blocksize     = DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
 321                 .base.cra_ctxsize       = sizeof(struct des3_ede_x86_ctx),
 322                 .base.cra_module        = THIS_MODULE,
 323                 .min_keysize            = DES3_EDE_KEY_SIZE,
 324                 .max_keysize            = DES3_EDE_KEY_SIZE,
 325                 .setkey                 = des3_ede_x86_setkey_skcipher,
 326                 .encrypt                = ecb_encrypt,
 327                 .decrypt                = ecb_decrypt,
 328         }, {
 329                 .base.cra_name          = "cbc(des3_ede)",
 330                 .base.cra_driver_name   = "cbc-des3_ede-asm",
 331                 .base.cra_priority      = 300,
 332                 .base.cra_blocksize     = DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
 333                 .base.cra_ctxsize       = sizeof(struct des3_ede_x86_ctx),
 334                 .base.cra_module        = THIS_MODULE,
 335                 .min_keysize            = DES3_EDE_KEY_SIZE,
 336                 .max_keysize            = DES3_EDE_KEY_SIZE,
 337                 .ivsize                 = DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
 338                 .setkey                 = des3_ede_x86_setkey_skcipher,
 339                 .encrypt                = cbc_encrypt,
 340                 .decrypt                = cbc_decrypt,
 341         }
 342 };
 343
 344 static bool is_blacklisted_cpu(void)
 345 {
 346         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
 347                 return false;
 348
 349         if (boot_cpu_data.x86 == 0x0f) {
 350                 /*
 351                  * On Pentium 4, des3_ede-x86_64 is slower than generic C
 352                  * implementation because use of 64bit rotates (which are really
 353                  * slow on P4). Therefore blacklist P4s.
 354                  */
 355                 return true;
 356         }
 357
 358         return false;
 359 }
 360
 361 static int force;
 362 module_param(force, int, 0);
 363 MODULE_PARM_DESC(force, "Force module load, ignore CPU blacklist");
 364
 365 static int __init des3_ede_x86_init(void)
 366 {
 367         int err;
 368
 369         if (!force && is_blacklisted_cpu()) {
 370                 pr_info("des3_ede-x86_64: performance on this CPU would be suboptimal: disabling des3_ede-x86_64.\n");
 371                 return -ENODEV;
 372         }
 373
 374         err = crypto_register_alg(&des3_ede_cipher);
 375         if (err)
 376                 return err;
 377
 378         err = crypto_register_skciphers(des3_ede_skciphers,
 379                                         ARRAY_SIZE(des3_ede_skciphers));
 380         if (err)
 381                 crypto_unregister_alg(&des3_ede_cipher);
 382
 383         return err;
 384 }
 385
 386 static void __exit des3_ede_x86_fini(void)
 387 {
 388         crypto_unregister_alg(&des3_ede_cipher);
 389         crypto_unregister_skciphers(des3_ede_skciphers,
 390                                     ARRAY_SIZE(des3_ede_skciphers));
 391 }
 392
 393 module_init(des3_ede_x86_init);
 394 module_exit(des3_ede_x86_fini);
 395
 396 MODULE_LICENSE("GPL");
 397 MODULE_DESCRIPTION("Triple DES EDE Cipher Algorithm, asm optimized");
 398 MODULE_ALIAS_CRYPTO("des3_ede");
 399 MODULE_ALIAS_CRYPTO("des3_ede-asm");
 400 MODULE_AUTHOR("Jussi Kivilinna <jussi.kivilinna@iki.fi>");