Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/herbert/crypto-2.6
[linux-2.6.git] / crypto / cts.c
1 /*
2  * CTS: Cipher Text Stealing mode
3  *
4  * COPYRIGHT (c) 2008
5  * The Regents of the University of Michigan
6  * ALL RIGHTS RESERVED
7  *
8  * Permission is granted to use, copy, create derivative works
9  * and redistribute this software and such derivative works
10  * for any purpose, so long as the name of The University of
11  * Michigan is not used in any advertising or publicity
12  * pertaining to the use of distribution of this software
13  * without specific, written prior authorization.  If the
14  * above copyright notice or any other identification of the
15  * University of Michigan is included in any copy of any
16  * portion of this software, then the disclaimer below must
17  * also be included.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED AS IS, WITHOUT REPRESENTATION
20  * FROM THE UNIVERSITY OF MICHIGAN AS TO ITS FITNESS FOR ANY
21  * PURPOSE, AND WITHOUT WARRANTY BY THE UNIVERSITY OF
22  * MICHIGAN OF ANY KIND, EITHER EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING
23  * WITHOUT LIMITATION THE IMPLIED WARRANTIES OF
24  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. THE
25  * REGENTS OF THE UNIVERSITY OF MICHIGAN SHALL NOT BE LIABLE
26  * FOR ANY DAMAGES, INCLUDING SPECIAL, INDIRECT, INCIDENTAL, OR
27  * CONSEQUENTIAL DAMAGES, WITH RESPECT TO ANY CLAIM ARISING
28  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OF THE SOFTWARE, EVEN
29  * IF IT HAS BEEN OR IS HEREAFTER ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
30  * SUCH DAMAGES.
31  */
32
33 /* Derived from various:
34  *      Copyright (c) 2006 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
35  */
36
37 /*
38  * This is the Cipher Text Stealing mode as described by
39  * Section 8 of rfc2040 and referenced by rfc3962.
40  * rfc3962 includes errata information in its Appendix A.
41  */
42
43 #include <crypto/algapi.h>
44 #include <linux/err.h>
45 #include <linux/init.h>
46 #include <linux/kernel.h>
47 #include <linux/log2.h>
48 #include <linux/module.h>
49 #include <linux/scatterlist.h>
50 #include <crypto/scatterwalk.h>
51 #include <linux/slab.h>
52
53 struct crypto_cts_ctx {
54         struct crypto_blkcipher *child;
55 };
56
57 static int crypto_cts_setkey(struct crypto_tfm *parent, const u8 *key,
58                              unsigned int keylen)
59 {
60         struct crypto_cts_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(parent);
61         struct crypto_blkcipher *child = ctx->child;
62         int err;
63
64         crypto_blkcipher_clear_flags(child, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
65         crypto_blkcipher_set_flags(child, crypto_tfm_get_flags(parent) &
66                                        CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
67         err = crypto_blkcipher_setkey(child, key, keylen);
68         crypto_tfm_set_flags(parent, crypto_blkcipher_get_flags(child) &
69                                      CRYPTO_TFM_RES_MASK);
70         return err;
71 }
72
73 static int cts_cbc_encrypt(struct crypto_cts_ctx *ctx,
74                            struct blkcipher_desc *desc,
75                            struct scatterlist *dst,
76                            struct scatterlist *src,
77                            unsigned int offset,
78                            unsigned int nbytes)
79 {
80         int bsize = crypto_blkcipher_blocksize(desc->tfm);
81         u8 tmp[bsize], tmp2[bsize];
82         struct blkcipher_desc lcldesc;
83         struct scatterlist sgsrc[1], sgdst[1];
84         int lastn = nbytes - bsize;
85         u8 iv[bsize];
86         u8 s[bsize * 2], d[bsize * 2];
87         int err;
88
89         if (lastn < 0)
90                 return -EINVAL;
91
92         sg_init_table(sgsrc, 1);
93         sg_init_table(sgdst, 1);
94
95         memset(s, 0, sizeof(s));
96         scatterwalk_map_and_copy(s, src, offset, nbytes, 0);
97
98         memcpy(iv, desc->info, bsize);
99
100         lcldesc.tfm = ctx->child;
101         lcldesc.info = iv;
102         lcldesc.flags = desc->flags;
103
104         sg_set_buf(&sgsrc[0], s, bsize);
105         sg_set_buf(&sgdst[0], tmp, bsize);
106         err = crypto_blkcipher_encrypt_iv(&lcldesc, sgdst, sgsrc, bsize);
107
108         memcpy(d + bsize, tmp, lastn);
109
110         lcldesc.info = tmp;
111
112         sg_set_buf(&sgsrc[0], s + bsize, bsize);
113         sg_set_buf(&sgdst[0], tmp2, bsize);
114         err = crypto_blkcipher_encrypt_iv(&lcldesc, sgdst, sgsrc, bsize);
115
116         memcpy(d, tmp2, bsize);
117
118         scatterwalk_map_and_copy(d, dst, offset, nbytes, 1);
119
120         memcpy(desc->info, tmp2, bsize);
121
122         return err;
123 }
124
125 static int crypto_cts_encrypt(struct blkcipher_desc *desc,
126                               struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
127                               unsigned int nbytes)
128 {
129         struct crypto_cts_ctx *ctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
130         int bsize = crypto_blkcipher_blocksize(desc->tfm);
131         int tot_blocks = (nbytes + bsize - 1) / bsize;
132         int cbc_blocks = tot_blocks > 2 ? tot_blocks - 2 : 0;
133         struct blkcipher_desc lcldesc;
134         int err;
135
136         lcldesc.tfm = ctx->child;
137         lcldesc.info = desc->info;
138         lcldesc.flags = desc->flags;
139
140         if (tot_blocks == 1) {
141                 err = crypto_blkcipher_encrypt_iv(&lcldesc, dst, src, bsize);
142         } else if (nbytes <= bsize * 2) {
143                 err = cts_cbc_encrypt(ctx, desc, dst, src, 0, nbytes);
144         } else {
145                 /* do normal function for tot_blocks - 2 */
146                 err = crypto_blkcipher_encrypt_iv(&lcldesc, dst, src,
147                                                         cbc_blocks * bsize);
148                 if (err == 0) {
149                         /* do cts for final two blocks */
150                         err = cts_cbc_encrypt(ctx, desc, dst, src,
151                                                 cbc_blocks * bsize,
152                                                 nbytes - (cbc_blocks * bsize));
153                 }
154         }
155
156         return err;
157 }
158
159 static int cts_cbc_decrypt(struct crypto_cts_ctx *ctx,
160                            struct blkcipher_desc *desc,
161                            struct scatterlist *dst,
162                            struct scatterlist *src,
163                            unsigned int offset,
164                            unsigned int nbytes)
165 {
166         int bsize = crypto_blkcipher_blocksize(desc->tfm);
167         u8 tmp[bsize];
168         struct blkcipher_desc lcldesc;
169         struct scatterlist sgsrc[1], sgdst[1];
170         int lastn = nbytes - bsize;
171         u8 iv[bsize];
172         u8 s[bsize * 2], d[bsize * 2];
173         int err;
174
175         if (lastn < 0)
176                 return -EINVAL;
177
178         sg_init_table(sgsrc, 1);
179         sg_init_table(sgdst, 1);
180
181         scatterwalk_map_and_copy(s, src, offset, nbytes, 0);
182
183         lcldesc.tfm = ctx->child;
184         lcldesc.info = iv;
185         lcldesc.flags = desc->flags;
186
187         /* 1. Decrypt Cn-1 (s) to create Dn (tmp)*/
188         memset(iv, 0, sizeof(iv));
189         sg_set_buf(&sgsrc[0], s, bsize);
190         sg_set_buf(&sgdst[0], tmp, bsize);
191         err = crypto_blkcipher_decrypt_iv(&lcldesc, sgdst, sgsrc, bsize);
192         if (err)
193                 return err;
194         /* 2. Pad Cn with zeros at the end to create C of length BB */
195         memset(iv, 0, sizeof(iv));
196         memcpy(iv, s + bsize, lastn);
197         /* 3. Exclusive-or Dn (tmp) with C (iv) to create Xn (tmp) */
198         crypto_xor(tmp, iv, bsize);
199         /* 4. Select the first Ln bytes of Xn (tmp) to create Pn */
200         memcpy(d + bsize, tmp, lastn);
201
202         /* 5. Append the tail (BB - Ln) bytes of Xn (tmp) to Cn to create En */
203         memcpy(s + bsize + lastn, tmp + lastn, bsize - lastn);
204         /* 6. Decrypt En to create Pn-1 */
205         memset(iv, 0, sizeof(iv));
206         sg_set_buf(&sgsrc[0], s + bsize, bsize);
207         sg_set_buf(&sgdst[0], d, bsize);
208         err = crypto_blkcipher_decrypt_iv(&lcldesc, sgdst, sgsrc, bsize);
209
210         /* XOR with previous block */
211         crypto_xor(d, desc->info, bsize);
212
213         scatterwalk_map_and_copy(d, dst, offset, nbytes, 1);
214
215         memcpy(desc->info, s, bsize);
216         return err;
217 }
218
219 static int crypto_cts_decrypt(struct blkcipher_desc *desc,
220                               struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
221                               unsigned int nbytes)
222 {
223         struct crypto_cts_ctx *ctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
224         int bsize = crypto_blkcipher_blocksize(desc->tfm);
225         int tot_blocks = (nbytes + bsize - 1) / bsize;
226         int cbc_blocks = tot_blocks > 2 ? tot_blocks - 2 : 0;
227         struct blkcipher_desc lcldesc;
228         int err;
229
230         lcldesc.tfm = ctx->child;
231         lcldesc.info = desc->info;
232         lcldesc.flags = desc->flags;
233
234         if (tot_blocks == 1) {
235                 err = crypto_blkcipher_decrypt_iv(&lcldesc, dst, src, bsize);
236         } else if (nbytes <= bsize * 2) {
237                 err = cts_cbc_decrypt(ctx, desc, dst, src, 0, nbytes);
238         } else {
239                 /* do normal function for tot_blocks - 2 */
240                 err = crypto_blkcipher_decrypt_iv(&lcldesc, dst, src,
241                                                         cbc_blocks * bsize);
242                 if (err == 0) {
243                         /* do cts for final two blocks */
244                         err = cts_cbc_decrypt(ctx, desc, dst, src,
245                                                 cbc_blocks * bsize,
246                                                 nbytes - (cbc_blocks * bsize));
247                 }
248         }
249         return err;
250 }
251
252 static int crypto_cts_init_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
253 {
254         struct crypto_instance *inst = (void *)tfm->__crt_alg;
255         struct crypto_spawn *spawn = crypto_instance_ctx(inst);
256         struct crypto_cts_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
257         struct crypto_blkcipher *cipher;
258
259         cipher = crypto_spawn_blkcipher(spawn);
260         if (IS_ERR(cipher))
261                 return PTR_ERR(cipher);
262
263         ctx->child = cipher;
264         return 0;
265 }
266
267 static void crypto_cts_exit_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
268 {
269         struct crypto_cts_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
270         crypto_free_blkcipher(ctx->child);
271 }
272
273 static struct crypto_instance *crypto_cts_alloc(struct rtattr **tb)
274 {
275         struct crypto_instance *inst;
276         struct crypto_alg *alg;
277         int err;
278
279         err = crypto_check_attr_type(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER);
280         if (err)
281                 return ERR_PTR(err);
282
283         alg = crypto_attr_alg(tb[1], CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER,
284                                   CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
285         err = PTR_ERR(alg);
286         if (IS_ERR(alg))
287                 return ERR_PTR(err);
288
289         inst = ERR_PTR(-EINVAL);
290         if (!is_power_of_2(alg->cra_blocksize))
291                 goto out_put_alg;
292
293         inst = crypto_alloc_instance("cts", alg);
294         if (IS_ERR(inst))
295                 goto out_put_alg;
296
297         inst->alg.cra_flags = CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER;
298         inst->alg.cra_priority = alg->cra_priority;
299         inst->alg.cra_blocksize = alg->cra_blocksize;
300         inst->alg.cra_alignmask = alg->cra_alignmask;
301         inst->alg.cra_type = &crypto_blkcipher_type;
302
303         /* We access the data as u32s when xoring. */
304         inst->alg.cra_alignmask |= __alignof__(u32) - 1;
305
306         inst->alg.cra_blkcipher.ivsize = alg->cra_blocksize;
307         inst->alg.cra_blkcipher.min_keysize = alg->cra_blkcipher.min_keysize;
308         inst->alg.cra_blkcipher.max_keysize = alg->cra_blkcipher.max_keysize;
309
310         inst->alg.cra_blkcipher.geniv = "seqiv";
311
312         inst->alg.cra_ctxsize = sizeof(struct crypto_cts_ctx);
313
314         inst->alg.cra_init = crypto_cts_init_tfm;
315         inst->alg.cra_exit = crypto_cts_exit_tfm;
316
317         inst->alg.cra_blkcipher.setkey = crypto_cts_setkey;
318         inst->alg.cra_blkcipher.encrypt = crypto_cts_encrypt;
319         inst->alg.cra_blkcipher.decrypt = crypto_cts_decrypt;
320
321 out_put_alg:
322         crypto_mod_put(alg);
323         return inst;
324 }
325
326 static void crypto_cts_free(struct crypto_instance *inst)
327 {
328         crypto_drop_spawn(crypto_instance_ctx(inst));
329         kfree(inst);
330 }
331
332 static struct crypto_template crypto_cts_tmpl = {
333         .name = "cts",
334         .alloc = crypto_cts_alloc,
335         .free = crypto_cts_free,
336         .module = THIS_MODULE,
337 };
338
339 static int __init crypto_cts_module_init(void)
340 {
341         return crypto_register_template(&crypto_cts_tmpl);
342 }
343
344 static void __exit crypto_cts_module_exit(void)
345 {
346         crypto_unregister_template(&crypto_cts_tmpl);
347 }
348
349 module_init(crypto_cts_module_init);
350 module_exit(crypto_cts_module_exit);
351
352 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
353 MODULE_DESCRIPTION("CTS-CBC CipherText Stealing for CBC");