Merge tag 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/virt/kvm/kvm
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / s390 / crypto / zcrypt_msgtype50.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  *  Copyright IBM Corp. 2001, 2012
4  *  Author(s): Robert Burroughs
5  *             Eric Rossman (edrossma@us.ibm.com)
6  *
7  *  Hotplug & misc device support: Jochen Roehrig (roehrig@de.ibm.com)
8  *  Major cleanup & driver split: Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
9  *                                Ralph Wuerthner <rwuerthn@de.ibm.com>
10  *  MSGTYPE restruct:             Holger Dengler <hd@linux.vnet.ibm.com>
11  */
12
13 #define KMSG_COMPONENT "zcrypt"
14 #define pr_fmt(fmt) KMSG_COMPONENT ": " fmt
15
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/init.h>
19 #include <linux/err.h>
20 #include <linux/atomic.h>
21 #include <linux/uaccess.h>
22
23 #include "ap_bus.h"
24 #include "zcrypt_api.h"
25 #include "zcrypt_error.h"
26 #include "zcrypt_msgtype50.h"
27
28 /* >= CEX3A: 4096 bits */
29 #define CEX3A_MAX_MOD_SIZE 512
30
31 /* CEX2A: max outputdatalength + type80_hdr */
32 #define CEX2A_MAX_RESPONSE_SIZE 0x110
33
34 /* >= CEX3A: 512 bit modulus, (max outputdatalength) + type80_hdr */
35 #define CEX3A_MAX_RESPONSE_SIZE 0x210
36
37 MODULE_AUTHOR("IBM Corporation");
38 MODULE_DESCRIPTION("Cryptographic Accelerator (message type 50), " \
39                    "Copyright IBM Corp. 2001, 2012");
40 MODULE_LICENSE("GPL");
41
42 /**
43  * The type 50 message family is associated with a CEXxA cards.
44  *
45  * The four members of the family are described below.
46  *
47  * Note that all unsigned char arrays are right-justified and left-padded
48  * with zeroes.
49  *
50  * Note that all reserved fields must be zeroes.
51  */
52 struct type50_hdr {
53         unsigned char   reserved1;
54         unsigned char   msg_type_code;  /* 0x50 */
55         unsigned short  msg_len;
56         unsigned char   reserved2;
57         unsigned char   ignored;
58         unsigned short  reserved3;
59 } __packed;
60
61 #define TYPE50_TYPE_CODE        0x50
62
63 #define TYPE50_MEB1_FMT         0x0001
64 #define TYPE50_MEB2_FMT         0x0002
65 #define TYPE50_MEB3_FMT         0x0003
66 #define TYPE50_CRB1_FMT         0x0011
67 #define TYPE50_CRB2_FMT         0x0012
68 #define TYPE50_CRB3_FMT         0x0013
69
70 /* Mod-Exp, with a small modulus */
71 struct type50_meb1_msg {
72         struct type50_hdr header;
73         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0001 */
74         unsigned char   reserved[6];
75         unsigned char   exponent[128];
76         unsigned char   modulus[128];
77         unsigned char   message[128];
78 } __packed;
79
80 /* Mod-Exp, with a large modulus */
81 struct type50_meb2_msg {
82         struct type50_hdr header;
83         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0002 */
84         unsigned char   reserved[6];
85         unsigned char   exponent[256];
86         unsigned char   modulus[256];
87         unsigned char   message[256];
88 } __packed;
89
90 /* Mod-Exp, with a larger modulus */
91 struct type50_meb3_msg {
92         struct type50_hdr header;
93         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0003 */
94         unsigned char   reserved[6];
95         unsigned char   exponent[512];
96         unsigned char   modulus[512];
97         unsigned char   message[512];
98 } __packed;
99
100 /* CRT, with a small modulus */
101 struct type50_crb1_msg {
102         struct type50_hdr header;
103         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0011 */
104         unsigned char   reserved[6];
105         unsigned char   p[64];
106         unsigned char   q[64];
107         unsigned char   dp[64];
108         unsigned char   dq[64];
109         unsigned char   u[64];
110         unsigned char   message[128];
111 } __packed;
112
113 /* CRT, with a large modulus */
114 struct type50_crb2_msg {
115         struct type50_hdr header;
116         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0012 */
117         unsigned char   reserved[6];
118         unsigned char   p[128];
119         unsigned char   q[128];
120         unsigned char   dp[128];
121         unsigned char   dq[128];
122         unsigned char   u[128];
123         unsigned char   message[256];
124 } __packed;
125
126 /* CRT, with a larger modulus */
127 struct type50_crb3_msg {
128         struct type50_hdr header;
129         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0013 */
130         unsigned char   reserved[6];
131         unsigned char   p[256];
132         unsigned char   q[256];
133         unsigned char   dp[256];
134         unsigned char   dq[256];
135         unsigned char   u[256];
136         unsigned char   message[512];
137 } __packed;
138
139 /**
140  * The type 80 response family is associated with a CEXxA cards.
141  *
142  * Note that all unsigned char arrays are right-justified and left-padded
143  * with zeroes.
144  *
145  * Note that all reserved fields must be zeroes.
146  */
147
148 #define TYPE80_RSP_CODE 0x80
149
150 struct type80_hdr {
151         unsigned char   reserved1;
152         unsigned char   type;           /* 0x80 */
153         unsigned short  len;
154         unsigned char   code;           /* 0x00 */
155         unsigned char   reserved2[3];
156         unsigned char   reserved3[8];
157 } __packed;
158
159 unsigned int get_rsa_modex_fc(struct ica_rsa_modexpo *mex, int *fcode)
160 {
161
162         if (!mex->inputdatalength)
163                 return -EINVAL;
164
165         if (mex->inputdatalength <= 128)        /* 1024 bit */
166                 *fcode = MEX_1K;
167         else if (mex->inputdatalength <= 256)   /* 2048 bit */
168                 *fcode = MEX_2K;
169         else                                    /* 4096 bit */
170                 *fcode = MEX_4K;
171
172         return 0;
173 }
174
175 unsigned int get_rsa_crt_fc(struct ica_rsa_modexpo_crt *crt, int *fcode)
176 {
177
178         if (!crt->inputdatalength)
179                 return -EINVAL;
180
181         if (crt->inputdatalength <= 128)        /* 1024 bit */
182                 *fcode = CRT_1K;
183         else if (crt->inputdatalength <= 256)   /* 2048 bit */
184                 *fcode = CRT_2K;
185         else                                    /* 4096 bit */
186                 *fcode = CRT_4K;
187
188         return 0;
189 }
190
191 /**
192  * Convert a ICAMEX message to a type50 MEX message.
193  *
194  * @zq: crypto queue pointer
195  * @ap_msg: crypto request pointer
196  * @mex: pointer to user input data
197  *
198  * Returns 0 on success or -EFAULT.
199  */
200 static int ICAMEX_msg_to_type50MEX_msg(struct zcrypt_queue *zq,
201                                        struct ap_message *ap_msg,
202                                        struct ica_rsa_modexpo *mex)
203 {
204         unsigned char *mod, *exp, *inp;
205         int mod_len;
206
207         mod_len = mex->inputdatalength;
208
209         if (mod_len <= 128) {
210                 struct type50_meb1_msg *meb1 = ap_msg->msg;
211
212                 memset(meb1, 0, sizeof(*meb1));
213                 ap_msg->len = sizeof(*meb1);
214                 meb1->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
215                 meb1->header.msg_len = sizeof(*meb1);
216                 meb1->keyblock_type = TYPE50_MEB1_FMT;
217                 mod = meb1->modulus + sizeof(meb1->modulus) - mod_len;
218                 exp = meb1->exponent + sizeof(meb1->exponent) - mod_len;
219                 inp = meb1->message + sizeof(meb1->message) - mod_len;
220         } else if (mod_len <= 256) {
221                 struct type50_meb2_msg *meb2 = ap_msg->msg;
222
223                 memset(meb2, 0, sizeof(*meb2));
224                 ap_msg->len = sizeof(*meb2);
225                 meb2->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
226                 meb2->header.msg_len = sizeof(*meb2);
227                 meb2->keyblock_type = TYPE50_MEB2_FMT;
228                 mod = meb2->modulus + sizeof(meb2->modulus) - mod_len;
229                 exp = meb2->exponent + sizeof(meb2->exponent) - mod_len;
230                 inp = meb2->message + sizeof(meb2->message) - mod_len;
231         } else if (mod_len <= 512) {
232                 struct type50_meb3_msg *meb3 = ap_msg->msg;
233
234                 memset(meb3, 0, sizeof(*meb3));
235                 ap_msg->len = sizeof(*meb3);
236                 meb3->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
237                 meb3->header.msg_len = sizeof(*meb3);
238                 meb3->keyblock_type = TYPE50_MEB3_FMT;
239                 mod = meb3->modulus + sizeof(meb3->modulus) - mod_len;
240                 exp = meb3->exponent + sizeof(meb3->exponent) - mod_len;
241                 inp = meb3->message + sizeof(meb3->message) - mod_len;
242         } else
243                 return -EINVAL;
244
245         if (copy_from_user(mod, mex->n_modulus, mod_len) ||
246             copy_from_user(exp, mex->b_key, mod_len) ||
247             copy_from_user(inp, mex->inputdata, mod_len))
248                 return -EFAULT;
249
250 #ifdef CONFIG_ZCRYPT_DEBUG
251         if (ap_msg->fi.flags & AP_FI_FLAG_TOGGLE_SPECIAL)
252                 ap_msg->flags ^= AP_MSG_FLAG_SPECIAL;
253 #endif
254
255         return 0;
256 }
257
258 /**
259  * Convert a ICACRT message to a type50 CRT message.
260  *
261  * @zq: crypto queue pointer
262  * @ap_msg: crypto request pointer
263  * @crt: pointer to user input data
264  *
265  * Returns 0 on success or -EFAULT.
266  */
267 static int ICACRT_msg_to_type50CRT_msg(struct zcrypt_queue *zq,
268                                        struct ap_message *ap_msg,
269                                        struct ica_rsa_modexpo_crt *crt)
270 {
271         int mod_len, short_len;
272         unsigned char *p, *q, *dp, *dq, *u, *inp;
273
274         mod_len = crt->inputdatalength;
275         short_len = (mod_len + 1) / 2;
276
277         /*
278          * CEX2A and CEX3A w/o FW update can handle requests up to
279          * 256 byte modulus (2k keys).
280          * CEX3A with FW update and newer CEXxA cards are able to handle
281          * 512 byte modulus (4k keys).
282          */
283         if (mod_len <= 128) {           /* up to 1024 bit key size */
284                 struct type50_crb1_msg *crb1 = ap_msg->msg;
285
286                 memset(crb1, 0, sizeof(*crb1));
287                 ap_msg->len = sizeof(*crb1);
288                 crb1->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
289                 crb1->header.msg_len = sizeof(*crb1);
290                 crb1->keyblock_type = TYPE50_CRB1_FMT;
291                 p = crb1->p + sizeof(crb1->p) - short_len;
292                 q = crb1->q + sizeof(crb1->q) - short_len;
293                 dp = crb1->dp + sizeof(crb1->dp) - short_len;
294                 dq = crb1->dq + sizeof(crb1->dq) - short_len;
295                 u = crb1->u + sizeof(crb1->u) - short_len;
296                 inp = crb1->message + sizeof(crb1->message) - mod_len;
297         } else if (mod_len <= 256) {    /* up to 2048 bit key size */
298                 struct type50_crb2_msg *crb2 = ap_msg->msg;
299
300                 memset(crb2, 0, sizeof(*crb2));
301                 ap_msg->len = sizeof(*crb2);
302                 crb2->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
303                 crb2->header.msg_len = sizeof(*crb2);
304                 crb2->keyblock_type = TYPE50_CRB2_FMT;
305                 p = crb2->p + sizeof(crb2->p) - short_len;
306                 q = crb2->q + sizeof(crb2->q) - short_len;
307                 dp = crb2->dp + sizeof(crb2->dp) - short_len;
308                 dq = crb2->dq + sizeof(crb2->dq) - short_len;
309                 u = crb2->u + sizeof(crb2->u) - short_len;
310                 inp = crb2->message + sizeof(crb2->message) - mod_len;
311         } else if ((mod_len <= 512) &&  /* up to 4096 bit key size */
312                    (zq->zcard->max_mod_size == CEX3A_MAX_MOD_SIZE)) {
313                 struct type50_crb3_msg *crb3 = ap_msg->msg;
314
315                 memset(crb3, 0, sizeof(*crb3));
316                 ap_msg->len = sizeof(*crb3);
317                 crb3->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
318                 crb3->header.msg_len = sizeof(*crb3);
319                 crb3->keyblock_type = TYPE50_CRB3_FMT;
320                 p = crb3->p + sizeof(crb3->p) - short_len;
321                 q = crb3->q + sizeof(crb3->q) - short_len;
322                 dp = crb3->dp + sizeof(crb3->dp) - short_len;
323                 dq = crb3->dq + sizeof(crb3->dq) - short_len;
324                 u = crb3->u + sizeof(crb3->u) - short_len;
325                 inp = crb3->message + sizeof(crb3->message) - mod_len;
326         } else
327                 return -EINVAL;
328
329         /*
330          * correct the offset of p, bp and mult_inv according zcrypt.h
331          * block size right aligned (skip the first byte)
332          */
333         if (copy_from_user(p, crt->np_prime + MSGTYPE_ADJUSTMENT, short_len) ||
334             copy_from_user(q, crt->nq_prime, short_len) ||
335             copy_from_user(dp, crt->bp_key + MSGTYPE_ADJUSTMENT, short_len) ||
336             copy_from_user(dq, crt->bq_key, short_len) ||
337             copy_from_user(u, crt->u_mult_inv + MSGTYPE_ADJUSTMENT, short_len) ||
338             copy_from_user(inp, crt->inputdata, mod_len))
339                 return -EFAULT;
340
341 #ifdef CONFIG_ZCRYPT_DEBUG
342         if (ap_msg->fi.flags & AP_FI_FLAG_TOGGLE_SPECIAL)
343                 ap_msg->flags ^= AP_MSG_FLAG_SPECIAL;
344 #endif
345
346         return 0;
347 }
348
349 /**
350  * Copy results from a type 80 reply message back to user space.
351  *
352  * @zq: crypto device pointer
353  * @reply: reply AP message.
354  * @data: pointer to user output data
355  * @length: size of user output data
356  *
357  * Returns 0 on success or -EFAULT.
358  */
359 static int convert_type80(struct zcrypt_queue *zq,
360                           struct ap_message *reply,
361                           char __user *outputdata,
362                           unsigned int outputdatalength)
363 {
364         struct type80_hdr *t80h = reply->msg;
365         unsigned char *data;
366
367         if (t80h->len < sizeof(*t80h) + outputdatalength) {
368                 /* The result is too short, the CEXxA card may not do that.. */
369                 zq->online = 0;
370                 pr_err("Crypto dev=%02x.%04x code=0x%02x => online=0 rc=EAGAIN\n",
371                        AP_QID_CARD(zq->queue->qid),
372                        AP_QID_QUEUE(zq->queue->qid),
373                        t80h->code);
374                 ZCRYPT_DBF_ERR("dev=%02x.%04x code=0x%02x => online=0 rc=EAGAIN\n",
375                                AP_QID_CARD(zq->queue->qid),
376                                AP_QID_QUEUE(zq->queue->qid),
377                                t80h->code);
378                 return -EAGAIN;
379         }
380         if (zq->zcard->user_space_type == ZCRYPT_CEX2A)
381                 BUG_ON(t80h->len > CEX2A_MAX_RESPONSE_SIZE);
382         else
383                 BUG_ON(t80h->len > CEX3A_MAX_RESPONSE_SIZE);
384         data = reply->msg + t80h->len - outputdatalength;
385         if (copy_to_user(outputdata, data, outputdatalength))
386                 return -EFAULT;
387         return 0;
388 }
389
390 static int convert_response_cex2a(struct zcrypt_queue *zq,
391                                   struct ap_message *reply,
392                                   char __user *outputdata,
393                                   unsigned int outputdatalength)
394 {
395         /* Response type byte is the second byte in the response. */
396         unsigned char rtype = ((unsigned char *) reply->msg)[1];
397
398         switch (rtype) {
399         case TYPE82_RSP_CODE:
400         case TYPE88_RSP_CODE:
401                 return convert_error(zq, reply);
402         case TYPE80_RSP_CODE:
403                 return convert_type80(zq, reply,
404                                       outputdata, outputdatalength);
405         default: /* Unknown response type, this should NEVER EVER happen */
406                 zq->online = 0;
407                 pr_err("Crypto dev=%02x.%04x unknown response type 0x%02x => online=0 rc=EAGAIN\n",
408                        AP_QID_CARD(zq->queue->qid),
409                        AP_QID_QUEUE(zq->queue->qid),
410                        (int) rtype);
411                 ZCRYPT_DBF_ERR("dev=%02x.%04x unknown response type 0x%02x => online=0 rc=EAGAIN\n",
412                                AP_QID_CARD(zq->queue->qid),
413                                AP_QID_QUEUE(zq->queue->qid),
414                                (int) rtype);
415                 return -EAGAIN;
416         }
417 }
418
419 /**
420  * This function is called from the AP bus code after a crypto request
421  * "msg" has finished with the reply message "reply".
422  * It is called from tasklet context.
423  * @aq: pointer to the AP device
424  * @msg: pointer to the AP message
425  * @reply: pointer to the AP reply message
426  */
427 static void zcrypt_cex2a_receive(struct ap_queue *aq,
428                                  struct ap_message *msg,
429                                  struct ap_message *reply)
430 {
431         static struct error_hdr error_reply = {
432                 .type = TYPE82_RSP_CODE,
433                 .reply_code = REP82_ERROR_MACHINE_FAILURE,
434         };
435         struct type80_hdr *t80h;
436         int len;
437
438         /* Copy the reply message to the request message buffer. */
439         if (!reply)
440                 goto out;       /* ap_msg->rc indicates the error */
441         t80h = reply->msg;
442         if (t80h->type == TYPE80_RSP_CODE) {
443                 if (aq->ap_dev.device_type == AP_DEVICE_TYPE_CEX2A)
444                         len = min_t(int, CEX2A_MAX_RESPONSE_SIZE, t80h->len);
445                 else
446                         len = min_t(int, CEX3A_MAX_RESPONSE_SIZE, t80h->len);
447                 memcpy(msg->msg, reply->msg, len);
448         } else
449                 memcpy(msg->msg, reply->msg, sizeof(error_reply));
450 out:
451         complete((struct completion *) msg->private);
452 }
453
454 static atomic_t zcrypt_step = ATOMIC_INIT(0);
455
456 /**
457  * The request distributor calls this function if it picked the CEXxA
458  * device to handle a modexpo request.
459  * @zq: pointer to zcrypt_queue structure that identifies the
460  *      CEXxA device to the request distributor
461  * @mex: pointer to the modexpo request buffer
462  */
463 static long zcrypt_cex2a_modexpo(struct zcrypt_queue *zq,
464                                  struct ica_rsa_modexpo *mex,
465                                  struct ap_message *ap_msg)
466 {
467         struct completion work;
468         int rc;
469
470         if (zq->zcard->user_space_type == ZCRYPT_CEX2A)
471                 ap_msg->msg = kmalloc(MSGTYPE50_CRB2_MAX_MSG_SIZE, GFP_KERNEL);
472         else
473                 ap_msg->msg = kmalloc(MSGTYPE50_CRB3_MAX_MSG_SIZE, GFP_KERNEL);
474         if (!ap_msg->msg)
475                 return -ENOMEM;
476         ap_msg->receive = zcrypt_cex2a_receive;
477         ap_msg->psmid = (((unsigned long long) current->pid) << 32) +
478                 atomic_inc_return(&zcrypt_step);
479         ap_msg->private = &work;
480         rc = ICAMEX_msg_to_type50MEX_msg(zq, ap_msg, mex);
481         if (rc)
482                 goto out;
483         init_completion(&work);
484         rc = ap_queue_message(zq->queue, ap_msg);
485         if (rc)
486                 goto out;
487         rc = wait_for_completion_interruptible(&work);
488         if (rc == 0) {
489                 rc = ap_msg->rc;
490                 if (rc == 0)
491                         rc = convert_response_cex2a(zq, ap_msg,
492                                                     mex->outputdata,
493                                                     mex->outputdatalength);
494         } else
495                 /* Signal pending. */
496                 ap_cancel_message(zq->queue, ap_msg);
497 out:
498         ap_msg->private = NULL;
499         return rc;
500 }
501
502 /**
503  * The request distributor calls this function if it picked the CEXxA
504  * device to handle a modexpo_crt request.
505  * @zq: pointer to zcrypt_queue structure that identifies the
506  *      CEXxA device to the request distributor
507  * @crt: pointer to the modexpoc_crt request buffer
508  */
509 static long zcrypt_cex2a_modexpo_crt(struct zcrypt_queue *zq,
510                                      struct ica_rsa_modexpo_crt *crt,
511                                      struct ap_message *ap_msg)
512 {
513         struct completion work;
514         int rc;
515
516         if (zq->zcard->user_space_type == ZCRYPT_CEX2A)
517                 ap_msg->msg = kmalloc(MSGTYPE50_CRB2_MAX_MSG_SIZE, GFP_KERNEL);
518         else
519                 ap_msg->msg = kmalloc(MSGTYPE50_CRB3_MAX_MSG_SIZE, GFP_KERNEL);
520         if (!ap_msg->msg)
521                 return -ENOMEM;
522         ap_msg->receive = zcrypt_cex2a_receive;
523         ap_msg->psmid = (((unsigned long long) current->pid) << 32) +
524                 atomic_inc_return(&zcrypt_step);
525         ap_msg->private = &work;
526         rc = ICACRT_msg_to_type50CRT_msg(zq, ap_msg, crt);
527         if (rc)
528                 goto out;
529         init_completion(&work);
530         rc = ap_queue_message(zq->queue, ap_msg);
531         if (rc)
532                 goto out;
533         rc = wait_for_completion_interruptible(&work);
534         if (rc == 0) {
535                 rc = ap_msg->rc;
536                 if (rc == 0)
537                         rc = convert_response_cex2a(zq, ap_msg,
538                                                     crt->outputdata,
539                                                     crt->outputdatalength);
540         } else
541                 /* Signal pending. */
542                 ap_cancel_message(zq->queue, ap_msg);
543 out:
544         ap_msg->private = NULL;
545         return rc;
546 }
547
548 /**
549  * The crypto operations for message type 50.
550  */
551 static struct zcrypt_ops zcrypt_msgtype50_ops = {
552         .rsa_modexpo = zcrypt_cex2a_modexpo,
553         .rsa_modexpo_crt = zcrypt_cex2a_modexpo_crt,
554         .owner = THIS_MODULE,
555         .name = MSGTYPE50_NAME,
556         .variant = MSGTYPE50_VARIANT_DEFAULT,
557 };
558
559 void __init zcrypt_msgtype50_init(void)
560 {
561         zcrypt_msgtype_register(&zcrypt_msgtype50_ops);
562 }
563
564 void __exit zcrypt_msgtype50_exit(void)
565 {
566         zcrypt_msgtype_unregister(&zcrypt_msgtype50_ops);
567 }