[CRYPTO] scatterwalk: Restore custom sg chaining for now
[linux-3.10.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 };
44
45 static void crypto_gcm_ghash_init(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx, u32 flags,
46                                   struct gf128mul_4k *gf128)
47 {
48         ctx->bytes = 0;
49         ctx->flags = flags;
50         ctx->gf128 = gf128;
51         memset(ctx->buffer, 0, 16);
52 }
53
54 static void crypto_gcm_ghash_update(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx,
55                                     const u8 *src, unsigned int srclen)
56 {
57         u8 *dst = ctx->buffer;
58
59         if (ctx->bytes) {
60                 int n = min(srclen, ctx->bytes);
61                 u8 *pos = dst + (16 - ctx->bytes);
62
63                 ctx->bytes -= n;
64                 srclen -= n;
65
66                 while (n--)
67                         *pos++ ^= *src++;
68
69                 if (!ctx->bytes)
70                         gf128mul_4k_lle((be128 *)dst, ctx->gf128);
71         }
72
73         while (srclen >= 16) {
74                 crypto_xor(dst, src, 16);
75                 gf128mul_4k_lle((be128 *)dst, ctx->gf128);
76                 src += 16;
77                 srclen -= 16;
78         }
79
80         if (srclen) {
81                 ctx->bytes = 16 - srclen;
82                 while (srclen--)
83                         *dst++ ^= *src++;
84         }
85 }
86
87 static void crypto_gcm_ghash_update_sg(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx,
88                                        struct scatterlist *sg, int len)
89 {
90         struct scatter_walk walk;
91         u8 *src;
92         int n;
93
94         if (!len)
95                 return;
96
97         scatterwalk_start(&walk, sg);
98
99         while (len) {
100                 n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
101
102                 if (!n) {
103                         scatterwalk_start(&walk, scatterwalk_sg_next(walk.sg));
104                         n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
105                 }
106
107                 src = scatterwalk_map(&walk, 0);
108
109                 crypto_gcm_ghash_update(ctx, src, n);
110                 len -= n;
111
112                 scatterwalk_unmap(src, 0);
113                 scatterwalk_advance(&walk, n);
114                 scatterwalk_done(&walk, 0, len);
115                 if (len)
116                         crypto_yield(ctx->flags);
117         }
118 }
119
120 static void crypto_gcm_ghash_flush(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx)
121 {
122         u8 *dst = ctx->buffer;
123
124         if (ctx->bytes) {
125                 u8 *tmp = dst + (16 - ctx->bytes);
126
127                 while (ctx->bytes--)
128                         *tmp++ ^= 0;
129
130                 gf128mul_4k_lle((be128 *)dst, ctx->gf128);
131         }
132
133         ctx->bytes = 0;
134 }
135
136 static void crypto_gcm_ghash_final_xor(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx,
137                                        unsigned int authlen,
138                                        unsigned int cryptlen, u8 *dst)
139 {
140         u8 *buf = ctx->buffer;
141         u128 lengths;
142
143         lengths.a = cpu_to_be64(authlen * 8);
144         lengths.b = cpu_to_be64(cryptlen * 8);
145
146         crypto_gcm_ghash_flush(ctx);
147         crypto_xor(buf, (u8 *)&lengths, 16);
148         gf128mul_4k_lle((be128 *)buf, ctx->gf128);
149         crypto_xor(dst, buf, 16);
150 }
151
152 static inline void crypto_gcm_set_counter(u8 *counterblock, u32 value)
153 {
154         *((u32 *)&counterblock[12]) = cpu_to_be32(value);
155 }
156
157 static int crypto_gcm_encrypt_counter(struct crypto_aead *aead, u8 *block,
158                                        u32 value, const u8 *iv)
159 {
160         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
161         struct crypto_ablkcipher *ctr = ctx->ctr;
162         struct ablkcipher_request req;
163         struct scatterlist sg;
164         u8 counterblock[16];
165
166         if (iv == NULL)
167                 memset(counterblock, 0, 12);
168         else
169                 memcpy(counterblock, iv, 12);
170
171         crypto_gcm_set_counter(counterblock, value);
172
173         sg_init_one(&sg, block, 16);
174         ablkcipher_request_set_tfm(&req, ctr);
175         ablkcipher_request_set_crypt(&req, &sg, &sg, 16, counterblock);
176         ablkcipher_request_set_callback(&req, 0, NULL, NULL);
177         memset(block, 0, 16);
178         return crypto_ablkcipher_encrypt(&req);
179 }
180
181 static int crypto_gcm_setkey(struct crypto_aead *aead, const u8 *key,
182                              unsigned int keylen)
183 {
184         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
185         struct crypto_ablkcipher *ctr = ctx->ctr;
186         int alignmask = crypto_ablkcipher_alignmask(ctr);
187         u8 alignbuf[16+alignmask];
188         u8 *hash = (u8 *)ALIGN((unsigned long)alignbuf, alignmask+1);
189         int err = 0;
190
191         crypto_ablkcipher_clear_flags(ctr, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
192         crypto_ablkcipher_set_flags(ctr, crypto_aead_get_flags(aead) &
193                                    CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
194
195         err = crypto_ablkcipher_setkey(ctr, key, keylen);
196         if (err)
197                 goto out;
198
199         crypto_aead_set_flags(aead, crypto_ablkcipher_get_flags(ctr) &
200                                        CRYPTO_TFM_RES_MASK);
201
202         err = crypto_gcm_encrypt_counter(aead, hash, -1, NULL);
203         if (err)
204                 goto out;
205
206         if (ctx->gf128 != NULL)
207                 gf128mul_free_4k(ctx->gf128);
208
209         ctx->gf128 = gf128mul_init_4k_lle((be128 *)hash);
210
211         if (ctx->gf128 == NULL)
212                 err = -ENOMEM;
213
214  out:
215         return err;
216 }
217
218 static int crypto_gcm_init_crypt(struct ablkcipher_request *ablk_req,
219                                  struct aead_request *req,
220                                  unsigned int cryptlen,
221                                  void (*done)(struct crypto_async_request *,
222                                               int))
223 {
224         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
225         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
226         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = aead_request_ctx(req);
227         u32 flags = req->base.tfm->crt_flags;
228         u8 *auth_tag = pctx->auth_tag;
229         u8 *counter = pctx->counter;
230         struct crypto_gcm_ghash_ctx *ghash = &pctx->ghash;
231         int err = 0;
232
233         ablkcipher_request_set_tfm(ablk_req, ctx->ctr);
234         ablkcipher_request_set_callback(ablk_req, aead_request_flags(req),
235                                         done, req);
236         ablkcipher_request_set_crypt(ablk_req, req->src, req->dst,
237                                      cryptlen, counter);
238
239         err = crypto_gcm_encrypt_counter(aead, auth_tag, 0, req->iv);
240         if (err)
241                 goto out;
242
243         memcpy(counter, req->iv, 12);
244         crypto_gcm_set_counter(counter, 1);
245
246         crypto_gcm_ghash_init(ghash, flags, ctx->gf128);
247
248         crypto_gcm_ghash_update_sg(ghash, req->assoc, req->assoclen);
249         crypto_gcm_ghash_flush(ghash);
250
251  out:
252         return err;
253 }
254
255 static int crypto_gcm_hash(struct aead_request *req)
256 {
257         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
258         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = aead_request_ctx(req);
259         u8 *auth_tag = pctx->auth_tag;
260         struct crypto_gcm_ghash_ctx *ghash = &pctx->ghash;
261
262         crypto_gcm_ghash_update_sg(ghash, req->dst, req->cryptlen);
263         crypto_gcm_ghash_final_xor(ghash, req->assoclen, req->cryptlen,
264                                    auth_tag);
265
266         scatterwalk_map_and_copy(auth_tag, req->dst, req->cryptlen,
267                                  crypto_aead_authsize(aead), 1);
268         return 0;
269 }
270
271 static void crypto_gcm_encrypt_done(struct crypto_async_request *areq, int err)
272 {
273         struct aead_request *req = areq->data;
274
275         if (!err)
276                 err = crypto_gcm_hash(req);
277
278         aead_request_complete(req, err);
279 }
280
281 static int crypto_gcm_encrypt(struct aead_request *req)
282 {
283         struct ablkcipher_request abreq;
284         int err = 0;
285
286         err = crypto_gcm_init_crypt(&abreq, req, req->cryptlen,
287                                     crypto_gcm_encrypt_done);
288         if (err)
289                 return err;
290
291         if (req->cryptlen) {
292                 err = crypto_ablkcipher_encrypt(&abreq);
293                 if (err)
294                         return err;
295         }
296
297         return crypto_gcm_hash(req);
298 }
299
300 static void crypto_gcm_decrypt_done(struct crypto_async_request *areq, int err)
301 {
302         aead_request_complete(areq->data, err);
303 }
304
305 static int crypto_gcm_decrypt(struct aead_request *req)
306 {
307         struct ablkcipher_request abreq;
308         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
309         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = aead_request_ctx(req);
310         u8 *auth_tag = pctx->auth_tag;
311         u8 *iauth_tag = pctx->iauth_tag;
312         struct crypto_gcm_ghash_ctx *ghash = &pctx->ghash;
313         unsigned int cryptlen = req->cryptlen;
314         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(aead);
315         int err;
316
317         if (cryptlen < authsize)
318                 return -EINVAL;
319         cryptlen -= authsize;
320
321         err = crypto_gcm_init_crypt(&abreq, req, cryptlen,
322                                     crypto_gcm_decrypt_done);
323         if (err)
324                 return err;
325
326         crypto_gcm_ghash_update_sg(ghash, req->src, cryptlen);
327         crypto_gcm_ghash_final_xor(ghash, req->assoclen, cryptlen, auth_tag);
328
329         scatterwalk_map_and_copy(iauth_tag, req->src, cryptlen, authsize, 0);
330         if (memcmp(iauth_tag, auth_tag, authsize))
331                 return -EBADMSG;
332
333         return crypto_ablkcipher_decrypt(&abreq);
334 }
335
336 static int crypto_gcm_init_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
337 {
338         struct crypto_instance *inst = (void *)tfm->__crt_alg;
339         struct gcm_instance_ctx *ictx = crypto_instance_ctx(inst);
340         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
341         struct crypto_ablkcipher *ctr;
342         unsigned long align;
343         int err;
344
345         ctr = crypto_spawn_ablkcipher(&ictx->ctr);
346         err = PTR_ERR(ctr);
347         if (IS_ERR(ctr))
348                 return err;
349
350         ctx->ctr = ctr;
351         ctx->gf128 = NULL;
352
353         align = max_t(unsigned long, crypto_ablkcipher_alignmask(ctr),
354                       __alignof__(u32) - 1);
355         align &= ~(crypto_tfm_ctx_alignment() - 1);
356         tfm->crt_aead.reqsize = align + sizeof(struct crypto_gcm_req_priv_ctx);
357
358         return 0;
359 }
360
361 static void crypto_gcm_exit_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
362 {
363         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
364
365         if (ctx->gf128 != NULL)
366                 gf128mul_free_4k(ctx->gf128);
367
368         crypto_free_ablkcipher(ctx->ctr);
369 }
370
371 static struct crypto_instance *crypto_gcm_alloc(struct rtattr **tb)
372 {
373         struct crypto_instance *inst;
374         struct crypto_alg *ctr;
375         struct crypto_alg *cipher;
376         struct gcm_instance_ctx *ctx;
377         int err;
378         char ctr_name[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
379
380         err = crypto_check_attr_type(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD);
381         if (err)
382                 return ERR_PTR(err);
383
384         cipher = crypto_attr_alg(tb[1], CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
385                               CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
386
387         inst = ERR_PTR(PTR_ERR(cipher));
388         if (IS_ERR(cipher))
389                 return inst;
390
391         inst = ERR_PTR(ENAMETOOLONG);
392         if (snprintf(
393                     ctr_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
394                     "ctr(%s,0,16,4)", cipher->cra_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
395                 return inst;
396
397         ctr = crypto_alg_mod_lookup(ctr_name, CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER,
398                                     CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
399
400         if (IS_ERR(ctr))
401                 return ERR_PTR(PTR_ERR(ctr));
402
403         if (cipher->cra_blocksize != 16)
404                 goto out_put_ctr;
405
406         inst = kzalloc(sizeof(*inst) + sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
407         err = -ENOMEM;
408         if (!inst)
409                 goto out_put_ctr;
410
411         err = -ENAMETOOLONG;
412         if (snprintf(inst->alg.cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
413                      "gcm(%s)", cipher->cra_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME ||
414             snprintf(inst->alg.cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
415                      "gcm(%s)", cipher->cra_driver_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
416                 goto err_free_inst;
417
418
419         ctx = crypto_instance_ctx(inst);
420         err = crypto_init_spawn(&ctx->ctr, ctr, inst, CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
421         if (err)
422                 goto err_free_inst;
423
424         inst->alg.cra_flags = CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD | CRYPTO_ALG_ASYNC;
425         inst->alg.cra_priority = ctr->cra_priority;
426         inst->alg.cra_blocksize = 16;
427         inst->alg.cra_alignmask = __alignof__(u32) - 1;
428         inst->alg.cra_type = &crypto_aead_type;
429         inst->alg.cra_aead.ivsize = 12;
430         inst->alg.cra_aead.maxauthsize = 16;
431         inst->alg.cra_ctxsize = sizeof(struct crypto_gcm_ctx);
432         inst->alg.cra_init = crypto_gcm_init_tfm;
433         inst->alg.cra_exit = crypto_gcm_exit_tfm;
434         inst->alg.cra_aead.setkey = crypto_gcm_setkey;
435         inst->alg.cra_aead.encrypt = crypto_gcm_encrypt;
436         inst->alg.cra_aead.decrypt = crypto_gcm_decrypt;
437
438 out:
439         crypto_mod_put(ctr);
440         return inst;
441 err_free_inst:
442         kfree(inst);
443 out_put_ctr:
444         inst = ERR_PTR(err);
445         goto out;
446 }
447
448 static void crypto_gcm_free(struct crypto_instance *inst)
449 {
450         struct gcm_instance_ctx *ctx = crypto_instance_ctx(inst);
451
452         crypto_drop_spawn(&ctx->ctr);
453         kfree(inst);
454 }
455
456 static struct crypto_template crypto_gcm_tmpl = {
457         .name = "gcm",
458         .alloc = crypto_gcm_alloc,
459         .free = crypto_gcm_free,
460         .module = THIS_MODULE,
461 };
462
463 static int __init crypto_gcm_module_init(void)
464 {
465         return crypto_register_template(&crypto_gcm_tmpl);
466 }
467
468 static void __exit crypto_gcm_module_exit(void)
469 {
470         crypto_unregister_template(&crypto_gcm_tmpl);
471 }
472
473 module_init(crypto_gcm_module_init);
474 module_exit(crypto_gcm_module_exit);
475
476 MODULE_LICENSE("GPL");
477 MODULE_DESCRIPTION("Galois/Counter Mode");
478 MODULE_AUTHOR("Mikko Herranen <mh1@iki.fi>");