crypto: crc32c - Switch to shash
[linux-2.6.git] / crypto / lrw.c
1 /* LRW: as defined by Cyril Guyot in
2  *      http://grouper.ieee.org/groups/1619/email/pdf00017.pdf
3  *
4  * Copyright (c) 2006 Rik Snel <rsnel@cube.dyndns.org>
5  *
6  * Based om ecb.c
7  * Copyright (c) 2006 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
10  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
11  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
12  * any later version.
13  */
14 /* This implementation is checked against the test vectors in the above
15  * document and by a test vector provided by Ken Buchanan at
16  * http://www.mail-archive.com/stds-p1619@listserv.ieee.org/msg00173.html
17  *
18  * The test vectors are included in the testing module tcrypt.[ch] */
19 #include <crypto/algapi.h>
20 #include <linux/err.h>
21 #include <linux/init.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/module.h>
24 #include <linux/scatterlist.h>
25 #include <linux/slab.h>
26
27 #include <crypto/b128ops.h>
28 #include <crypto/gf128mul.h>
29
30 struct priv {
31         struct crypto_cipher *child;
32         /* optimizes multiplying a random (non incrementing, as at the
33          * start of a new sector) value with key2, we could also have
34          * used 4k optimization tables or no optimization at all. In the
35          * latter case we would have to store key2 here */
36         struct gf128mul_64k *table;
37         /* stores:
38          *  key2*{ 0,0,...0,0,0,0,1 }, key2*{ 0,0,...0,0,0,1,1 },
39          *  key2*{ 0,0,...0,0,1,1,1 }, key2*{ 0,0,...0,1,1,1,1 }
40          *  key2*{ 0,0,...1,1,1,1,1 }, etc
41          * needed for optimized multiplication of incrementing values
42          * with key2 */
43         be128 mulinc[128];
44 };
45
46 static inline void setbit128_bbe(void *b, int bit)
47 {
48         __set_bit(bit ^ 0x78, b);
49 }
50
51 static int setkey(struct crypto_tfm *parent, const u8 *key,
52                   unsigned int keylen)
53 {
54         struct priv *ctx = crypto_tfm_ctx(parent);
55         struct crypto_cipher *child = ctx->child;
56         int err, i;
57         be128 tmp = { 0 };
58         int bsize = crypto_cipher_blocksize(child);
59
60         crypto_cipher_clear_flags(child, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
61         crypto_cipher_set_flags(child, crypto_tfm_get_flags(parent) &
62                                        CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
63         if ((err = crypto_cipher_setkey(child, key, keylen - bsize)))
64                 return err;
65         crypto_tfm_set_flags(parent, crypto_cipher_get_flags(child) &
66                                      CRYPTO_TFM_RES_MASK);
67
68         if (ctx->table)
69                 gf128mul_free_64k(ctx->table);
70
71         /* initialize multiplication table for Key2 */
72         ctx->table = gf128mul_init_64k_bbe((be128 *)(key + keylen - bsize));
73         if (!ctx->table)
74                 return -ENOMEM;
75
76         /* initialize optimization table */
77         for (i = 0; i < 128; i++) {
78                 setbit128_bbe(&tmp, i);
79                 ctx->mulinc[i] = tmp;
80                 gf128mul_64k_bbe(&ctx->mulinc[i], ctx->table);
81         }
82
83         return 0;
84 }
85
86 struct sinfo {
87         be128 t;
88         struct crypto_tfm *tfm;
89         void (*fn)(struct crypto_tfm *, u8 *, const u8 *);
90 };
91
92 static inline void inc(be128 *iv)
93 {
94         be64_add_cpu(&iv->b, 1);
95         if (!iv->b)
96                 be64_add_cpu(&iv->a, 1);
97 }
98
99 static inline void lrw_round(struct sinfo *s, void *dst, const void *src)
100 {
101         be128_xor(dst, &s->t, src);             /* PP <- T xor P */
102         s->fn(s->tfm, dst, dst);                /* CC <- E(Key2,PP) */
103         be128_xor(dst, dst, &s->t);             /* C <- T xor CC */
104 }
105
106 /* this returns the number of consequative 1 bits starting
107  * from the right, get_index128(00 00 00 00 00 00 ... 00 00 10 FB) = 2 */
108 static inline int get_index128(be128 *block)
109 {
110         int x;
111         __be32 *p = (__be32 *) block;
112
113         for (p += 3, x = 0; x < 128; p--, x += 32) {
114                 u32 val = be32_to_cpup(p);
115
116                 if (!~val)
117                         continue;
118
119                 return x + ffz(val);
120         }
121
122         return x;
123 }
124
125 static int crypt(struct blkcipher_desc *d,
126                  struct blkcipher_walk *w, struct priv *ctx,
127                  void (*fn)(struct crypto_tfm *, u8 *, const u8 *))
128 {
129         int err;
130         unsigned int avail;
131         const int bs = crypto_cipher_blocksize(ctx->child);
132         struct sinfo s = {
133                 .tfm = crypto_cipher_tfm(ctx->child),
134                 .fn = fn
135         };
136         be128 *iv;
137         u8 *wsrc;
138         u8 *wdst;
139
140         err = blkcipher_walk_virt(d, w);
141         if (!(avail = w->nbytes))
142                 return err;
143
144         wsrc = w->src.virt.addr;
145         wdst = w->dst.virt.addr;
146
147         /* calculate first value of T */
148         iv = (be128 *)w->iv;
149         s.t = *iv;
150
151         /* T <- I*Key2 */
152         gf128mul_64k_bbe(&s.t, ctx->table);
153
154         goto first;
155
156         for (;;) {
157                 do {
158                         /* T <- I*Key2, using the optimization
159                          * discussed in the specification */
160                         be128_xor(&s.t, &s.t, &ctx->mulinc[get_index128(iv)]);
161                         inc(iv);
162
163 first:
164                         lrw_round(&s, wdst, wsrc);
165
166                         wsrc += bs;
167                         wdst += bs;
168                 } while ((avail -= bs) >= bs);
169
170                 err = blkcipher_walk_done(d, w, avail);
171                 if (!(avail = w->nbytes))
172                         break;
173
174                 wsrc = w->src.virt.addr;
175                 wdst = w->dst.virt.addr;
176         }
177
178         return err;
179 }
180
181 static int encrypt(struct blkcipher_desc *desc, struct scatterlist *dst,
182                    struct scatterlist *src, unsigned int nbytes)
183 {
184         struct priv *ctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
185         struct blkcipher_walk w;
186
187         blkcipher_walk_init(&w, dst, src, nbytes);
188         return crypt(desc, &w, ctx,
189                      crypto_cipher_alg(ctx->child)->cia_encrypt);
190 }
191
192 static int decrypt(struct blkcipher_desc *desc, struct scatterlist *dst,
193                    struct scatterlist *src, unsigned int nbytes)
194 {
195         struct priv *ctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
196         struct blkcipher_walk w;
197
198         blkcipher_walk_init(&w, dst, src, nbytes);
199         return crypt(desc, &w, ctx,
200                      crypto_cipher_alg(ctx->child)->cia_decrypt);
201 }
202
203 static int init_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
204 {
205         struct crypto_cipher *cipher;
206         struct crypto_instance *inst = (void *)tfm->__crt_alg;
207         struct crypto_spawn *spawn = crypto_instance_ctx(inst);
208         struct priv *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
209         u32 *flags = &tfm->crt_flags;
210
211         cipher = crypto_spawn_cipher(spawn);
212         if (IS_ERR(cipher))
213                 return PTR_ERR(cipher);
214
215         if (crypto_cipher_blocksize(cipher) != 16) {
216                 *flags |= CRYPTO_TFM_RES_BAD_BLOCK_LEN;
217                 return -EINVAL;
218         }
219
220         ctx->child = cipher;
221         return 0;
222 }
223
224 static void exit_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
225 {
226         struct priv *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
227         if (ctx->table)
228                 gf128mul_free_64k(ctx->table);
229         crypto_free_cipher(ctx->child);
230 }
231
232 static struct crypto_instance *alloc(struct rtattr **tb)
233 {
234         struct crypto_instance *inst;
235         struct crypto_alg *alg;
236         int err;
237
238         err = crypto_check_attr_type(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER);
239         if (err)
240                 return ERR_PTR(err);
241
242         alg = crypto_get_attr_alg(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
243                                   CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
244         if (IS_ERR(alg))
245                 return ERR_CAST(alg);
246
247         inst = crypto_alloc_instance("lrw", alg);
248         if (IS_ERR(inst))
249                 goto out_put_alg;
250
251         inst->alg.cra_flags = CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER;
252         inst->alg.cra_priority = alg->cra_priority;
253         inst->alg.cra_blocksize = alg->cra_blocksize;
254
255         if (alg->cra_alignmask < 7) inst->alg.cra_alignmask = 7;
256         else inst->alg.cra_alignmask = alg->cra_alignmask;
257         inst->alg.cra_type = &crypto_blkcipher_type;
258
259         if (!(alg->cra_blocksize % 4))
260                 inst->alg.cra_alignmask |= 3;
261         inst->alg.cra_blkcipher.ivsize = alg->cra_blocksize;
262         inst->alg.cra_blkcipher.min_keysize =
263                 alg->cra_cipher.cia_min_keysize + alg->cra_blocksize;
264         inst->alg.cra_blkcipher.max_keysize =
265                 alg->cra_cipher.cia_max_keysize + alg->cra_blocksize;
266
267         inst->alg.cra_ctxsize = sizeof(struct priv);
268
269         inst->alg.cra_init = init_tfm;
270         inst->alg.cra_exit = exit_tfm;
271
272         inst->alg.cra_blkcipher.setkey = setkey;
273         inst->alg.cra_blkcipher.encrypt = encrypt;
274         inst->alg.cra_blkcipher.decrypt = decrypt;
275
276 out_put_alg:
277         crypto_mod_put(alg);
278         return inst;
279 }
280
281 static void free(struct crypto_instance *inst)
282 {
283         crypto_drop_spawn(crypto_instance_ctx(inst));
284         kfree(inst);
285 }
286
287 static struct crypto_template crypto_tmpl = {
288         .name = "lrw",
289         .alloc = alloc,
290         .free = free,
291         .module = THIS_MODULE,
292 };
293
294 static int __init crypto_module_init(void)
295 {
296         return crypto_register_template(&crypto_tmpl);
297 }
298
299 static void __exit crypto_module_exit(void)
300 {
301         crypto_unregister_template(&crypto_tmpl);
302 }
303
304 module_init(crypto_module_init);
305 module_exit(crypto_module_exit);
306
307 MODULE_LICENSE("GPL");
308 MODULE_DESCRIPTION("LRW block cipher mode");