[CRYPTO] aes-generic: Coding style cleanup
[linux-2.6.git] / crypto / aes_generic.c
1 /* 
2  * Cryptographic API.
3  *
4  * AES Cipher Algorithm.
5  *
6  * Based on Brian Gladman's code.
7  *
8  * Linux developers:
9  *  Alexander Kjeldaas <astor@fast.no>
10  *  Herbert Valerio Riedel <hvr@hvrlab.org>
11  *  Kyle McMartin <kyle@debian.org>
12  *  Adam J. Richter <adam@yggdrasil.com> (conversion to 2.5 API).
13  *
14  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
15  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
16  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
17  * (at your option) any later version.
18  *
19  * ---------------------------------------------------------------------------
20  * Copyright (c) 2002, Dr Brian Gladman <brg@gladman.me.uk>, Worcester, UK.
21  * All rights reserved.
22  *
23  * LICENSE TERMS
24  *
25  * The free distribution and use of this software in both source and binary
26  * form is allowed (with or without changes) provided that:
27  *
28  *   1. distributions of this source code include the above copyright
29  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer;
30  *
31  *   2. distributions in binary form include the above copyright
32  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer
33  *      in the documentation and/or other associated materials;
34  *
35  *   3. the copyright holder's name is not used to endorse products
36  *      built using this software without specific written permission.
37  *
38  * ALTERNATIVELY, provided that this notice is retained in full, this product
39  * may be distributed under the terms of the GNU General Public License (GPL),
40  * in which case the provisions of the GPL apply INSTEAD OF those given above.
41  *
42  * DISCLAIMER
43  *
44  * This software is provided 'as is' with no explicit or implied warranties
45  * in respect of its properties, including, but not limited to, correctness
46  * and/or fitness for purpose.
47  * ---------------------------------------------------------------------------
48  */
49
50 /* Some changes from the Gladman version:
51     s/RIJNDAEL(e_key)/E_KEY/g
52     s/RIJNDAEL(d_key)/D_KEY/g
53 */
54
55 #include <crypto/aes.h>
56 #include <linux/module.h>
57 #include <linux/init.h>
58 #include <linux/types.h>
59 #include <linux/errno.h>
60 #include <linux/crypto.h>
61 #include <asm/byteorder.h>
62
63 /*
64  * #define byte(x, nr) ((unsigned char)((x) >> (nr*8))) 
65  */
66 static inline u8 byte(const u32 x, const unsigned n)
67 {
68         return x >> (n << 3);
69 }
70
71 struct aes_ctx {
72         int key_length;
73         u32 buf[120];
74 };
75
76 #define E_KEY (&ctx->buf[0])
77 #define D_KEY (&ctx->buf[60])
78
79 static u8 pow_tab[256] __initdata;
80 static u8 log_tab[256] __initdata;
81 static u8 sbx_tab[256] __initdata;
82 static u8 isb_tab[256] __initdata;
83 static u32 rco_tab[10];
84 static u32 ft_tab[4][256];
85 static u32 it_tab[4][256];
86
87 static u32 fl_tab[4][256];
88 static u32 il_tab[4][256];
89
90 static inline u8 __init f_mult(u8 a, u8 b)
91 {
92         u8 aa = log_tab[a], cc = aa + log_tab[b];
93
94         return pow_tab[cc + (cc < aa ? 1 : 0)];
95 }
96
97 #define ff_mult(a, b)   (a && b ? f_mult(a, b) : 0)
98
99 static void __init gen_tabs(void)
100 {
101         u32 i, t;
102         u8 p, q;
103
104         /*
105          * log and power tables for GF(2**8) finite field with
106          * 0x011b as modular polynomial - the simplest primitive
107          * root is 0x03, used here to generate the tables
108          */
109
110         for (i = 0, p = 1; i < 256; ++i) {
111                 pow_tab[i] = (u8) p;
112                 log_tab[p] = (u8) i;
113
114                 p ^= (p << 1) ^ (p & 0x80 ? 0x01b : 0);
115         }
116
117         log_tab[1] = 0;
118
119         for (i = 0, p = 1; i < 10; ++i) {
120                 rco_tab[i] = p;
121
122                 p = (p << 1) ^ (p & 0x80 ? 0x01b : 0);
123         }
124
125         for (i = 0; i < 256; ++i) {
126                 p = (i ? pow_tab[255 - log_tab[i]] : 0);
127                 q = ((p >> 7) | (p << 1)) ^ ((p >> 6) | (p << 2));
128                 p ^= 0x63 ^ q ^ ((q >> 6) | (q << 2));
129                 sbx_tab[i] = p;
130                 isb_tab[p] = (u8) i;
131         }
132
133         for (i = 0; i < 256; ++i) {
134                 p = sbx_tab[i];
135
136                 t = p;
137                 fl_tab[0][i] = t;
138                 fl_tab[1][i] = rol32(t, 8);
139                 fl_tab[2][i] = rol32(t, 16);
140                 fl_tab[3][i] = rol32(t, 24);
141
142                 t = ((u32) ff_mult(2, p)) |
143                     ((u32) p << 8) |
144                     ((u32) p << 16) | ((u32) ff_mult(3, p) << 24);
145
146                 ft_tab[0][i] = t;
147                 ft_tab[1][i] = rol32(t, 8);
148                 ft_tab[2][i] = rol32(t, 16);
149                 ft_tab[3][i] = rol32(t, 24);
150
151                 p = isb_tab[i];
152
153                 t = p;
154                 il_tab[0][i] = t;
155                 il_tab[1][i] = rol32(t, 8);
156                 il_tab[2][i] = rol32(t, 16);
157                 il_tab[3][i] = rol32(t, 24);
158
159                 t = ((u32) ff_mult(14, p)) |
160                     ((u32) ff_mult(9, p) << 8) |
161                     ((u32) ff_mult(13, p) << 16) |
162                     ((u32) ff_mult(11, p) << 24);
163
164                 it_tab[0][i] = t;
165                 it_tab[1][i] = rol32(t, 8);
166                 it_tab[2][i] = rol32(t, 16);
167                 it_tab[3][i] = rol32(t, 24);
168         }
169 }
170
171 /* initialise the key schedule from the user supplied key */
172
173 #define star_x(x) (((x) & 0x7f7f7f7f) << 1) ^ ((((x) & 0x80808080) >> 7) * 0x1b)
174
175 #define imix_col(y,x)   do {            \
176         u       = star_x(x);            \
177         v       = star_x(u);            \
178         w       = star_x(v);            \
179         t       = w ^ (x);              \
180         (y)     = u ^ v ^ w;            \
181         (y)     ^= ror32(u ^ t, 8) ^    \
182                 ror32(v ^ t, 16) ^      \
183                 ror32(t, 24);           \
184 } while (0)
185
186 #define ls_box(x)               \
187         fl_tab[0][byte(x, 0)] ^ \
188         fl_tab[1][byte(x, 1)] ^ \
189         fl_tab[2][byte(x, 2)] ^ \
190         fl_tab[3][byte(x, 3)]
191
192 #define loop4(i)        do {            \
193         t = ror32(t, 8);                \
194         t = ls_box(t) ^ rco_tab[i];     \
195         t ^= E_KEY[4 * i];              \
196         E_KEY[4 * i + 4] = t;           \
197         t ^= E_KEY[4 * i + 1];          \
198         E_KEY[4 * i + 5] = t;           \
199         t ^= E_KEY[4 * i + 2];          \
200         E_KEY[4 * i + 6] = t;           \
201         t ^= E_KEY[4 * i + 3];          \
202         E_KEY[4 * i + 7] = t;           \
203 } while (0)
204
205 #define loop6(i)        do {            \
206         t = ror32(t, 8);                \
207         t = ls_box(t) ^ rco_tab[i];     \
208         t ^= E_KEY[6 * i];              \
209         E_KEY[6 * i + 6] = t;           \
210         t ^= E_KEY[6 * i + 1];          \
211         E_KEY[6 * i + 7] = t;           \
212         t ^= E_KEY[6 * i + 2];          \
213         E_KEY[6 * i + 8] = t;           \
214         t ^= E_KEY[6 * i + 3];          \
215         E_KEY[6 * i + 9] = t;           \
216         t ^= E_KEY[6 * i + 4];          \
217         E_KEY[6 * i + 10] = t;          \
218         t ^= E_KEY[6 * i + 5];          \
219         E_KEY[6 * i + 11] = t;          \
220 } while (0)
221
222 #define loop8(i)        do {                    \
223         t = ror32(t, 8);                        \
224         t = ls_box(t) ^ rco_tab[i];             \
225         t ^= E_KEY[8 * i];                      \
226         E_KEY[8 * i + 8] = t;                   \
227         t ^= E_KEY[8 * i + 1];                  \
228         E_KEY[8 * i + 9] = t;                   \
229         t ^= E_KEY[8 * i + 2];                  \
230         E_KEY[8 * i + 10] = t;                  \
231         t ^= E_KEY[8 * i + 3];                  \
232         E_KEY[8 * i + 11] = t;                  \
233         t  = E_KEY[8 * i + 4] ^ ls_box(t);      \
234         E_KEY[8 * i + 12] = t;                  \
235         t ^= E_KEY[8 * i + 5];                  \
236         E_KEY[8 * i + 13] = t;                  \
237         t ^= E_KEY[8 * i + 6];                  \
238         E_KEY[8 * i + 14] = t;                  \
239         t ^= E_KEY[8 * i + 7];                  \
240         E_KEY[8 * i + 15] = t;                  \
241 } while (0)
242
243 static int aes_set_key(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *in_key,
244                 unsigned int key_len)
245 {
246         struct aes_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
247         const __le32 *key = (const __le32 *)in_key;
248         u32 *flags = &tfm->crt_flags;
249         u32 i, t, u, v, w;
250
251         if (key_len % 8) {
252                 *flags |= CRYPTO_TFM_RES_BAD_KEY_LEN;
253                 return -EINVAL;
254         }
255
256         ctx->key_length = key_len;
257
258         E_KEY[0] = le32_to_cpu(key[0]);
259         E_KEY[1] = le32_to_cpu(key[1]);
260         E_KEY[2] = le32_to_cpu(key[2]);
261         E_KEY[3] = le32_to_cpu(key[3]);
262
263         switch (key_len) {
264         case 16:
265                 t = E_KEY[3];
266                 for (i = 0; i < 10; ++i)
267                         loop4(i);
268                 break;
269
270         case 24:
271                 E_KEY[4] = le32_to_cpu(key[4]);
272                 t = E_KEY[5] = le32_to_cpu(key[5]);
273                 for (i = 0; i < 8; ++i)
274                         loop6(i);
275                 break;
276
277         case 32:
278                 E_KEY[4] = le32_to_cpu(key[4]);
279                 E_KEY[5] = le32_to_cpu(key[5]);
280                 E_KEY[6] = le32_to_cpu(key[6]);
281                 t = E_KEY[7] = le32_to_cpu(key[7]);
282                 for (i = 0; i < 7; ++i)
283                         loop8(i);
284                 break;
285         }
286
287         D_KEY[0] = E_KEY[0];
288         D_KEY[1] = E_KEY[1];
289         D_KEY[2] = E_KEY[2];
290         D_KEY[3] = E_KEY[3];
291
292         for (i = 4; i < key_len + 24; ++i) {
293                 imix_col(D_KEY[i], E_KEY[i]);
294         }
295
296         return 0;
297 }
298
299 /* encrypt a block of text */
300
301 #define f_rn(bo, bi, n, k)      do {                            \
302         bo[n] = ft_tab[0][byte(bi[n], 0)] ^                     \
303                 ft_tab[1][byte(bi[(n + 1) & 3], 1)] ^           \
304                 ft_tab[2][byte(bi[(n + 2) & 3], 2)] ^           \
305                 ft_tab[3][byte(bi[(n + 3) & 3], 3)] ^ *(k + n); \
306 } while (0)
307
308 #define f_nround(bo, bi, k)     do {\
309         f_rn(bo, bi, 0, k);     \
310         f_rn(bo, bi, 1, k);     \
311         f_rn(bo, bi, 2, k);     \
312         f_rn(bo, bi, 3, k);     \
313         k += 4;                 \
314 } while (0)
315
316 #define f_rl(bo, bi, n, k)      do {                            \
317         bo[n] = fl_tab[0][byte(bi[n], 0)] ^                     \
318                 fl_tab[1][byte(bi[(n + 1) & 3], 1)] ^           \
319                 fl_tab[2][byte(bi[(n + 2) & 3], 2)] ^           \
320                 fl_tab[3][byte(bi[(n + 3) & 3], 3)] ^ *(k + n); \
321 } while (0)
322
323 #define f_lround(bo, bi, k)     do {\
324         f_rl(bo, bi, 0, k);     \
325         f_rl(bo, bi, 1, k);     \
326         f_rl(bo, bi, 2, k);     \
327         f_rl(bo, bi, 3, k);     \
328 } while (0)
329
330 static void aes_encrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out, const u8 *in)
331 {
332         const struct aes_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
333         const __le32 *src = (const __le32 *)in;
334         __le32 *dst = (__le32 *)out;
335         u32 b0[4], b1[4];
336         const u32 *kp = E_KEY + 4;
337
338         b0[0] = le32_to_cpu(src[0]) ^ E_KEY[0];
339         b0[1] = le32_to_cpu(src[1]) ^ E_KEY[1];
340         b0[2] = le32_to_cpu(src[2]) ^ E_KEY[2];
341         b0[3] = le32_to_cpu(src[3]) ^ E_KEY[3];
342
343         if (ctx->key_length > 24) {
344                 f_nround(b1, b0, kp);
345                 f_nround(b0, b1, kp);
346         }
347
348         if (ctx->key_length > 16) {
349                 f_nround(b1, b0, kp);
350                 f_nround(b0, b1, kp);
351         }
352
353         f_nround(b1, b0, kp);
354         f_nround(b0, b1, kp);
355         f_nround(b1, b0, kp);
356         f_nround(b0, b1, kp);
357         f_nround(b1, b0, kp);
358         f_nround(b0, b1, kp);
359         f_nround(b1, b0, kp);
360         f_nround(b0, b1, kp);
361         f_nround(b1, b0, kp);
362         f_lround(b0, b1, kp);
363
364         dst[0] = cpu_to_le32(b0[0]);
365         dst[1] = cpu_to_le32(b0[1]);
366         dst[2] = cpu_to_le32(b0[2]);
367         dst[3] = cpu_to_le32(b0[3]);
368 }
369
370 /* decrypt a block of text */
371
372 #define i_rn(bo, bi, n, k)      do {                            \
373         bo[n] = it_tab[0][byte(bi[n], 0)] ^                     \
374                 it_tab[1][byte(bi[(n + 3) & 3], 1)] ^           \
375                 it_tab[2][byte(bi[(n + 2) & 3], 2)] ^           \
376                 it_tab[3][byte(bi[(n + 1) & 3], 3)] ^ *(k + n); \
377 } while (0)
378
379 #define i_nround(bo, bi, k)     do {\
380         i_rn(bo, bi, 0, k);     \
381         i_rn(bo, bi, 1, k);     \
382         i_rn(bo, bi, 2, k);     \
383         i_rn(bo, bi, 3, k);     \
384         k -= 4;                 \
385 } while (0)
386
387 #define i_rl(bo, bi, n, k)      do {                    \
388         bo[n] = il_tab[0][byte(bi[n], 0)] ^             \
389         il_tab[1][byte(bi[(n + 3) & 3], 1)] ^           \
390         il_tab[2][byte(bi[(n + 2) & 3], 2)] ^           \
391         il_tab[3][byte(bi[(n + 1) & 3], 3)] ^ *(k + n); \
392 } while (0)
393
394 #define i_lround(bo, bi, k)     do {\
395         i_rl(bo, bi, 0, k);     \
396         i_rl(bo, bi, 1, k);     \
397         i_rl(bo, bi, 2, k);     \
398         i_rl(bo, bi, 3, k);     \
399 } while (0)
400
401 static void aes_decrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out, const u8 *in)
402 {
403         const struct aes_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
404         const __le32 *src = (const __le32 *)in;
405         __le32 *dst = (__le32 *)out;
406         u32 b0[4], b1[4];
407         const int key_len = ctx->key_length;
408         const u32 *kp = D_KEY + key_len + 20;
409
410         b0[0] = le32_to_cpu(src[0]) ^ E_KEY[key_len + 24];
411         b0[1] = le32_to_cpu(src[1]) ^ E_KEY[key_len + 25];
412         b0[2] = le32_to_cpu(src[2]) ^ E_KEY[key_len + 26];
413         b0[3] = le32_to_cpu(src[3]) ^ E_KEY[key_len + 27];
414
415         if (key_len > 24) {
416                 i_nround(b1, b0, kp);
417                 i_nround(b0, b1, kp);
418         }
419
420         if (key_len > 16) {
421                 i_nround(b1, b0, kp);
422                 i_nround(b0, b1, kp);
423         }
424
425         i_nround(b1, b0, kp);
426         i_nround(b0, b1, kp);
427         i_nround(b1, b0, kp);
428         i_nround(b0, b1, kp);
429         i_nround(b1, b0, kp);
430         i_nround(b0, b1, kp);
431         i_nround(b1, b0, kp);
432         i_nround(b0, b1, kp);
433         i_nround(b1, b0, kp);
434         i_lround(b0, b1, kp);
435
436         dst[0] = cpu_to_le32(b0[0]);
437         dst[1] = cpu_to_le32(b0[1]);
438         dst[2] = cpu_to_le32(b0[2]);
439         dst[3] = cpu_to_le32(b0[3]);
440 }
441
442 static struct crypto_alg aes_alg = {
443         .cra_name               =       "aes",
444         .cra_driver_name        =       "aes-generic",
445         .cra_priority           =       100,
446         .cra_flags              =       CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
447         .cra_blocksize          =       AES_BLOCK_SIZE,
448         .cra_ctxsize            =       sizeof(struct aes_ctx),
449         .cra_alignmask          =       3,
450         .cra_module             =       THIS_MODULE,
451         .cra_list               =       LIST_HEAD_INIT(aes_alg.cra_list),
452         .cra_u                  =       {
453                 .cipher = {
454                         .cia_min_keysize        =       AES_MIN_KEY_SIZE,
455                         .cia_max_keysize        =       AES_MAX_KEY_SIZE,
456                         .cia_setkey             =       aes_set_key,
457                         .cia_encrypt            =       aes_encrypt,
458                         .cia_decrypt            =       aes_decrypt
459                 }
460         }
461 };
462
463 static int __init aes_init(void)
464 {
465         gen_tabs();
466         return crypto_register_alg(&aes_alg);
467 }
468
469 static void __exit aes_fini(void)
470 {
471         crypto_unregister_alg(&aes_alg);
472 }
473
474 module_init(aes_init);
475 module_exit(aes_fini);
476
477 MODULE_DESCRIPTION("Rijndael (AES) Cipher Algorithm");
478 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
479 MODULE_ALIAS("aes");