[CRYPTO] gcm: Put abreq in private context instead of on stack
[linux-2.6.git] / crypto / gcm.c
1 /*
2  * GCM: Galois/Counter Mode.
3  *
4  * Copyright (c) 2007 Nokia Siemens Networks - Mikko Herranen <mh1@iki.fi>
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
8  * by the Free Software Foundation.
9  */
10
11 #include <crypto/algapi.h>
12 #include <crypto/gf128mul.h>
13 #include <crypto/scatterwalk.h>
14 #include <linux/err.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/slab.h>
19
20 #include "internal.h"
21
22 struct gcm_instance_ctx {
23         struct crypto_spawn ctr;
24 };
25
26 struct crypto_gcm_ctx {
27         struct crypto_ablkcipher *ctr;
28         struct gf128mul_4k *gf128;
29 };
30
31 struct crypto_gcm_ghash_ctx {
32         u32 bytes;
33         u32 flags;
34         struct gf128mul_4k *gf128;
35         u8 buffer[16];
36 };
37
38 struct crypto_gcm_req_priv_ctx {
39         u8 auth_tag[16];
40         u8 iauth_tag[16];
41         u8 counter[16];
42         struct crypto_gcm_ghash_ctx ghash;
43         struct ablkcipher_request abreq;
44 };
45
46 static void crypto_gcm_ghash_init(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx, u32 flags,
47                                   struct gf128mul_4k *gf128)
48 {
49         ctx->bytes = 0;
50         ctx->flags = flags;
51         ctx->gf128 = gf128;
52         memset(ctx->buffer, 0, 16);
53 }
54
55 static void crypto_gcm_ghash_update(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx,
56                                     const u8 *src, unsigned int srclen)
57 {
58         u8 *dst = ctx->buffer;
59
60         if (ctx->bytes) {
61                 int n = min(srclen, ctx->bytes);
62                 u8 *pos = dst + (16 - ctx->bytes);
63
64                 ctx->bytes -= n;
65                 srclen -= n;
66
67                 while (n--)
68                         *pos++ ^= *src++;
69
70                 if (!ctx->bytes)
71                         gf128mul_4k_lle((be128 *)dst, ctx->gf128);
72         }
73
74         while (srclen >= 16) {
75                 crypto_xor(dst, src, 16);
76                 gf128mul_4k_lle((be128 *)dst, ctx->gf128);
77                 src += 16;
78                 srclen -= 16;
79         }
80
81         if (srclen) {
82                 ctx->bytes = 16 - srclen;
83                 while (srclen--)
84                         *dst++ ^= *src++;
85         }
86 }
87
88 static void crypto_gcm_ghash_update_sg(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx,
89                                        struct scatterlist *sg, int len)
90 {
91         struct scatter_walk walk;
92         u8 *src;
93         int n;
94
95         if (!len)
96                 return;
97
98         scatterwalk_start(&walk, sg);
99
100         while (len) {
101                 n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
102
103                 if (!n) {
104                         scatterwalk_start(&walk, scatterwalk_sg_next(walk.sg));
105                         n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
106                 }
107
108                 src = scatterwalk_map(&walk, 0);
109
110                 crypto_gcm_ghash_update(ctx, src, n);
111                 len -= n;
112
113                 scatterwalk_unmap(src, 0);
114                 scatterwalk_advance(&walk, n);
115                 scatterwalk_done(&walk, 0, len);
116                 if (len)
117                         crypto_yield(ctx->flags);
118         }
119 }
120
121 static void crypto_gcm_ghash_flush(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx)
122 {
123         u8 *dst = ctx->buffer;
124
125         if (ctx->bytes) {
126                 u8 *tmp = dst + (16 - ctx->bytes);
127
128                 while (ctx->bytes--)
129                         *tmp++ ^= 0;
130
131                 gf128mul_4k_lle((be128 *)dst, ctx->gf128);
132         }
133
134         ctx->bytes = 0;
135 }
136
137 static void crypto_gcm_ghash_final_xor(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx,
138                                        unsigned int authlen,
139                                        unsigned int cryptlen, u8 *dst)
140 {
141         u8 *buf = ctx->buffer;
142         u128 lengths;
143
144         lengths.a = cpu_to_be64(authlen * 8);
145         lengths.b = cpu_to_be64(cryptlen * 8);
146
147         crypto_gcm_ghash_flush(ctx);
148         crypto_xor(buf, (u8 *)&lengths, 16);
149         gf128mul_4k_lle((be128 *)buf, ctx->gf128);
150         crypto_xor(dst, buf, 16);
151 }
152
153 static inline void crypto_gcm_set_counter(u8 *counterblock, u32 value)
154 {
155         *((u32 *)&counterblock[12]) = cpu_to_be32(value);
156 }
157
158 static int crypto_gcm_encrypt_counter(struct crypto_aead *aead, u8 *block,
159                                        u32 value, const u8 *iv)
160 {
161         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
162         struct crypto_ablkcipher *ctr = ctx->ctr;
163         struct ablkcipher_request req;
164         struct scatterlist sg;
165         u8 counterblock[16];
166
167         if (iv == NULL)
168                 memset(counterblock, 0, 12);
169         else
170                 memcpy(counterblock, iv, 12);
171
172         crypto_gcm_set_counter(counterblock, value);
173
174         sg_init_one(&sg, block, 16);
175         ablkcipher_request_set_tfm(&req, ctr);
176         ablkcipher_request_set_crypt(&req, &sg, &sg, 16, counterblock);
177         ablkcipher_request_set_callback(&req, 0, NULL, NULL);
178         memset(block, 0, 16);
179         return crypto_ablkcipher_encrypt(&req);
180 }
181
182 static int crypto_gcm_setkey(struct crypto_aead *aead, const u8 *key,
183                              unsigned int keylen)
184 {
185         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
186         struct crypto_ablkcipher *ctr = ctx->ctr;
187         int alignmask = crypto_ablkcipher_alignmask(ctr);
188         u8 alignbuf[16+alignmask];
189         u8 *hash = (u8 *)ALIGN((unsigned long)alignbuf, alignmask+1);
190         int err = 0;
191
192         crypto_ablkcipher_clear_flags(ctr, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
193         crypto_ablkcipher_set_flags(ctr, crypto_aead_get_flags(aead) &
194                                    CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
195
196         err = crypto_ablkcipher_setkey(ctr, key, keylen);
197         if (err)
198                 goto out;
199
200         crypto_aead_set_flags(aead, crypto_ablkcipher_get_flags(ctr) &
201                                        CRYPTO_TFM_RES_MASK);
202
203         err = crypto_gcm_encrypt_counter(aead, hash, -1, NULL);
204         if (err)
205                 goto out;
206
207         if (ctx->gf128 != NULL)
208                 gf128mul_free_4k(ctx->gf128);
209
210         ctx->gf128 = gf128mul_init_4k_lle((be128 *)hash);
211
212         if (ctx->gf128 == NULL)
213                 err = -ENOMEM;
214
215  out:
216         return err;
217 }
218
219 static int crypto_gcm_init_crypt(struct ablkcipher_request *ablk_req,
220                                  struct aead_request *req,
221                                  unsigned int cryptlen,
222                                  void (*done)(struct crypto_async_request *,
223                                               int))
224 {
225         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
226         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
227         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = aead_request_ctx(req);
228         u32 flags = req->base.tfm->crt_flags;
229         u8 *auth_tag = pctx->auth_tag;
230         u8 *counter = pctx->counter;
231         struct crypto_gcm_ghash_ctx *ghash = &pctx->ghash;
232         int err = 0;
233
234         ablkcipher_request_set_tfm(ablk_req, ctx->ctr);
235         ablkcipher_request_set_callback(ablk_req, aead_request_flags(req),
236                                         done, req);
237         ablkcipher_request_set_crypt(ablk_req, req->src, req->dst,
238                                      cryptlen, counter);
239
240         err = crypto_gcm_encrypt_counter(aead, auth_tag, 0, req->iv);
241         if (err)
242                 goto out;
243
244         memcpy(counter, req->iv, 12);
245         crypto_gcm_set_counter(counter, 1);
246
247         crypto_gcm_ghash_init(ghash, flags, ctx->gf128);
248
249         crypto_gcm_ghash_update_sg(ghash, req->assoc, req->assoclen);
250         crypto_gcm_ghash_flush(ghash);
251
252  out:
253         return err;
254 }
255
256 static int crypto_gcm_hash(struct aead_request *req)
257 {
258         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
259         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = aead_request_ctx(req);
260         u8 *auth_tag = pctx->auth_tag;
261         struct crypto_gcm_ghash_ctx *ghash = &pctx->ghash;
262
263         crypto_gcm_ghash_update_sg(ghash, req->dst, req->cryptlen);
264         crypto_gcm_ghash_final_xor(ghash, req->assoclen, req->cryptlen,
265                                    auth_tag);
266
267         scatterwalk_map_and_copy(auth_tag, req->dst, req->cryptlen,
268                                  crypto_aead_authsize(aead), 1);
269         return 0;
270 }
271
272 static void crypto_gcm_encrypt_done(struct crypto_async_request *areq, int err)
273 {
274         struct aead_request *req = areq->data;
275
276         if (!err)
277                 err = crypto_gcm_hash(req);
278
279         aead_request_complete(req, err);
280 }
281
282 static int crypto_gcm_encrypt(struct aead_request *req)
283 {
284         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = aead_request_ctx(req);
285         struct ablkcipher_request *abreq = &pctx->abreq;
286         int err = 0;
287
288         err = crypto_gcm_init_crypt(abreq, req, req->cryptlen,
289                                     crypto_gcm_encrypt_done);
290         if (err)
291                 return err;
292
293         if (req->cryptlen) {
294                 err = crypto_ablkcipher_encrypt(abreq);
295                 if (err)
296                         return err;
297         }
298
299         return crypto_gcm_hash(req);
300 }
301
302 static void crypto_gcm_decrypt_done(struct crypto_async_request *areq, int err)
303 {
304         aead_request_complete(areq->data, err);
305 }
306
307 static int crypto_gcm_decrypt(struct aead_request *req)
308 {
309         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
310         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = aead_request_ctx(req);
311         struct ablkcipher_request *abreq = &pctx->abreq;
312         u8 *auth_tag = pctx->auth_tag;
313         u8 *iauth_tag = pctx->iauth_tag;
314         struct crypto_gcm_ghash_ctx *ghash = &pctx->ghash;
315         unsigned int cryptlen = req->cryptlen;
316         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(aead);
317         int err;
318
319         if (cryptlen < authsize)
320                 return -EINVAL;
321         cryptlen -= authsize;
322
323         err = crypto_gcm_init_crypt(abreq, req, cryptlen,
324                                     crypto_gcm_decrypt_done);
325         if (err)
326                 return err;
327
328         crypto_gcm_ghash_update_sg(ghash, req->src, cryptlen);
329         crypto_gcm_ghash_final_xor(ghash, req->assoclen, cryptlen, auth_tag);
330
331         scatterwalk_map_and_copy(iauth_tag, req->src, cryptlen, authsize, 0);
332         if (memcmp(iauth_tag, auth_tag, authsize))
333                 return -EBADMSG;
334
335         return crypto_ablkcipher_decrypt(abreq);
336 }
337
338 static int crypto_gcm_init_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
339 {
340         struct crypto_instance *inst = (void *)tfm->__crt_alg;
341         struct gcm_instance_ctx *ictx = crypto_instance_ctx(inst);
342         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
343         struct crypto_ablkcipher *ctr;
344         unsigned long align;
345         int err;
346
347         ctr = crypto_spawn_ablkcipher(&ictx->ctr);
348         err = PTR_ERR(ctr);
349         if (IS_ERR(ctr))
350                 return err;
351
352         ctx->ctr = ctr;
353         ctx->gf128 = NULL;
354
355         align = max_t(unsigned long, crypto_ablkcipher_alignmask(ctr),
356                       __alignof__(u32) - 1);
357         align &= ~(crypto_tfm_ctx_alignment() - 1);
358         tfm->crt_aead.reqsize = align +
359                                 sizeof(struct crypto_gcm_req_priv_ctx) +
360                                 crypto_ablkcipher_reqsize(ctr);
361
362         return 0;
363 }
364
365 static void crypto_gcm_exit_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
366 {
367         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
368
369         if (ctx->gf128 != NULL)
370                 gf128mul_free_4k(ctx->gf128);
371
372         crypto_free_ablkcipher(ctx->ctr);
373 }
374
375 static struct crypto_instance *crypto_gcm_alloc(struct rtattr **tb)
376 {
377         struct crypto_instance *inst;
378         struct crypto_alg *ctr;
379         struct crypto_alg *cipher;
380         struct gcm_instance_ctx *ctx;
381         int err;
382         char ctr_name[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
383
384         err = crypto_check_attr_type(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD);
385         if (err)
386                 return ERR_PTR(err);
387
388         cipher = crypto_attr_alg(tb[1], CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
389                               CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
390
391         inst = ERR_PTR(PTR_ERR(cipher));
392         if (IS_ERR(cipher))
393                 return inst;
394
395         inst = ERR_PTR(ENAMETOOLONG);
396         if (snprintf(
397                     ctr_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
398                     "ctr(%s,0,16,4)", cipher->cra_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
399                 return inst;
400
401         ctr = crypto_alg_mod_lookup(ctr_name, CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER,
402                                     CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
403
404         if (IS_ERR(ctr))
405                 return ERR_PTR(PTR_ERR(ctr));
406
407         if (cipher->cra_blocksize != 16)
408                 goto out_put_ctr;
409
410         inst = kzalloc(sizeof(*inst) + sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
411         err = -ENOMEM;
412         if (!inst)
413                 goto out_put_ctr;
414
415         err = -ENAMETOOLONG;
416         if (snprintf(inst->alg.cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
417                      "gcm(%s)", cipher->cra_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME ||
418             snprintf(inst->alg.cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
419                      "gcm(%s)", cipher->cra_driver_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
420                 goto err_free_inst;
421
422
423         ctx = crypto_instance_ctx(inst);
424         err = crypto_init_spawn(&ctx->ctr, ctr, inst, CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
425         if (err)
426                 goto err_free_inst;
427
428         inst->alg.cra_flags = CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD | CRYPTO_ALG_ASYNC;
429         inst->alg.cra_priority = ctr->cra_priority;
430         inst->alg.cra_blocksize = 16;
431         inst->alg.cra_alignmask = __alignof__(u32) - 1;
432         inst->alg.cra_type = &crypto_aead_type;
433         inst->alg.cra_aead.ivsize = 12;
434         inst->alg.cra_aead.maxauthsize = 16;
435         inst->alg.cra_ctxsize = sizeof(struct crypto_gcm_ctx);
436         inst->alg.cra_init = crypto_gcm_init_tfm;
437         inst->alg.cra_exit = crypto_gcm_exit_tfm;
438         inst->alg.cra_aead.setkey = crypto_gcm_setkey;
439         inst->alg.cra_aead.encrypt = crypto_gcm_encrypt;
440         inst->alg.cra_aead.decrypt = crypto_gcm_decrypt;
441
442 out:
443         crypto_mod_put(ctr);
444         return inst;
445 err_free_inst:
446         kfree(inst);
447 out_put_ctr:
448         inst = ERR_PTR(err);
449         goto out;
450 }
451
452 static void crypto_gcm_free(struct crypto_instance *inst)
453 {
454         struct gcm_instance_ctx *ctx = crypto_instance_ctx(inst);
455
456         crypto_drop_spawn(&ctx->ctr);
457         kfree(inst);
458 }
459
460 static struct crypto_template crypto_gcm_tmpl = {
461         .name = "gcm",
462         .alloc = crypto_gcm_alloc,
463         .free = crypto_gcm_free,
464         .module = THIS_MODULE,
465 };
466
467 static int __init crypto_gcm_module_init(void)
468 {
469         return crypto_register_template(&crypto_gcm_tmpl);
470 }
471
472 static void __exit crypto_gcm_module_exit(void)
473 {
474         crypto_unregister_template(&crypto_gcm_tmpl);
475 }
476
477 module_init(crypto_gcm_module_init);
478 module_exit(crypto_gcm_module_exit);
479
480 MODULE_LICENSE("GPL");
481 MODULE_DESCRIPTION("Galois/Counter Mode");
482 MODULE_AUTHOR("Mikko Herranen <mh1@iki.fi>");