[IA64] more robust zx1/sx1000 machvec support
[linux-3.10.git] / arch / x86_64 / crypto / aes.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  *  Andreas Steinmetz <ast@domdv.de> (adapted to x86_64 assembler)
14  *
15  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
16  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
17  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
18  * (at your option) any later version.
19  *
20  * ---------------------------------------------------------------------------
21  * Copyright (c) 2002, Dr Brian Gladman <brg@gladman.me.uk>, Worcester, UK.
22  * All rights reserved.
23  *
24  * LICENSE TERMS
25  *
26  * The free distribution and use of this software in both source and binary
27  * form is allowed (with or without changes) provided that:
28  *
29  *   1. distributions of this source code include the above copyright
30  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer;
31  *
32  *   2. distributions in binary form include the above copyright
33  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer
34  *      in the documentation and/or other associated materials;
35  *
36  *   3. the copyright holder's name is not used to endorse products
37  *      built using this software without specific written permission.
38  *
39  * ALTERNATIVELY, provided that this notice is retained in full, this product
40  * may be distributed under the terms of the GNU General Public License (GPL),
41  * in which case the provisions of the GPL apply INSTEAD OF those given above.
42  *
43  * DISCLAIMER
44  *
45  * This software is provided 'as is' with no explicit or implied warranties
46  * in respect of its properties, including, but not limited to, correctness
47  * and/or fitness for purpose.
48  * ---------------------------------------------------------------------------
49  */
50
51 /* Some changes from the Gladman version:
52     s/RIJNDAEL(e_key)/E_KEY/g
53     s/RIJNDAEL(d_key)/D_KEY/g
54 */
55
56 #include <asm/byteorder.h>
57 #include <linux/bitops.h>
58 #include <linux/crypto.h>
59 #include <linux/errno.h>
60 #include <linux/init.h>
61 #include <linux/module.h>
62 #include <linux/types.h>
63
64 #define AES_MIN_KEY_SIZE        16
65 #define AES_MAX_KEY_SIZE        32
66
67 #define AES_BLOCK_SIZE          16
68
69 /*
70  * #define byte(x, nr) ((unsigned char)((x) >> (nr*8)))
71  */
72 static inline u8 byte(const u32 x, const unsigned n)
73 {
74         return x >> (n << 3);
75 }
76
77 #define u32_in(x) le32_to_cpu(*(const __le32 *)(x))
78
79 struct aes_ctx
80 {
81         u32 key_length;
82         u32 E[60];
83         u32 D[60];
84 };
85
86 #define E_KEY ctx->E
87 #define D_KEY ctx->D
88
89 static u8 pow_tab[256] __initdata;
90 static u8 log_tab[256] __initdata;
91 static u8 sbx_tab[256] __initdata;
92 static u8 isb_tab[256] __initdata;
93 static u32 rco_tab[10];
94 u32 aes_ft_tab[4][256];
95 u32 aes_it_tab[4][256];
96
97 u32 aes_fl_tab[4][256];
98 u32 aes_il_tab[4][256];
99
100 static inline u8 f_mult(u8 a, u8 b)
101 {
102         u8 aa = log_tab[a], cc = aa + log_tab[b];
103
104         return pow_tab[cc + (cc < aa ? 1 : 0)];
105 }
106
107 #define ff_mult(a, b) (a && b ? f_mult(a, b) : 0)
108
109 #define ls_box(x)                               \
110         (aes_fl_tab[0][byte(x, 0)] ^            \
111          aes_fl_tab[1][byte(x, 1)] ^            \
112          aes_fl_tab[2][byte(x, 2)] ^            \
113          aes_fl_tab[3][byte(x, 3)])
114
115 static void __init gen_tabs(void)
116 {
117         u32 i, t;
118         u8 p, q;
119
120         /* log and power tables for GF(2**8) finite field with
121            0x011b as modular polynomial - the simplest primitive
122            root is 0x03, used here to generate the tables */
123
124         for (i = 0, p = 1; i < 256; ++i) {
125                 pow_tab[i] = (u8)p;
126                 log_tab[p] = (u8)i;
127
128                 p ^= (p << 1) ^ (p & 0x80 ? 0x01b : 0);
129         }
130
131         log_tab[1] = 0;
132
133         for (i = 0, p = 1; i < 10; ++i) {
134                 rco_tab[i] = p;
135
136                 p = (p << 1) ^ (p & 0x80 ? 0x01b : 0);
137         }
138
139         for (i = 0; i < 256; ++i) {
140                 p = (i ? pow_tab[255 - log_tab[i]] : 0);
141                 q = ((p >> 7) | (p << 1)) ^ ((p >> 6) | (p << 2));
142                 p ^= 0x63 ^ q ^ ((q >> 6) | (q << 2));
143                 sbx_tab[i] = p;
144                 isb_tab[p] = (u8)i;
145         }
146
147         for (i = 0; i < 256; ++i) {
148                 p = sbx_tab[i];
149
150                 t = p;
151                 aes_fl_tab[0][i] = t;
152                 aes_fl_tab[1][i] = rol32(t, 8);
153                 aes_fl_tab[2][i] = rol32(t, 16);
154                 aes_fl_tab[3][i] = rol32(t, 24);
155
156                 t = ((u32)ff_mult(2, p)) |
157                     ((u32)p << 8) |
158                     ((u32)p << 16) | ((u32)ff_mult(3, p) << 24);
159
160                 aes_ft_tab[0][i] = t;
161                 aes_ft_tab[1][i] = rol32(t, 8);
162                 aes_ft_tab[2][i] = rol32(t, 16);
163                 aes_ft_tab[3][i] = rol32(t, 24);
164
165                 p = isb_tab[i];
166
167                 t = p;
168                 aes_il_tab[0][i] = t;
169                 aes_il_tab[1][i] = rol32(t, 8);
170                 aes_il_tab[2][i] = rol32(t, 16);
171                 aes_il_tab[3][i] = rol32(t, 24);
172
173                 t = ((u32)ff_mult(14, p)) |
174                     ((u32)ff_mult(9, p) << 8) |
175                     ((u32)ff_mult(13, p) << 16) |
176                     ((u32)ff_mult(11, p) << 24);
177
178                 aes_it_tab[0][i] = t;
179                 aes_it_tab[1][i] = rol32(t, 8);
180                 aes_it_tab[2][i] = rol32(t, 16);
181                 aes_it_tab[3][i] = rol32(t, 24);
182         }
183 }
184
185 #define star_x(x) (((x) & 0x7f7f7f7f) << 1) ^ ((((x) & 0x80808080) >> 7) * 0x1b)
186
187 #define imix_col(y, x)                  \
188         u    = star_x(x);               \
189         v    = star_x(u);               \
190         w    = star_x(v);               \
191         t    = w ^ (x);                 \
192         (y)  = u ^ v ^ w;               \
193         (y) ^= ror32(u ^ t,  8) ^       \
194                ror32(v ^ t, 16) ^       \
195                ror32(t, 24)
196
197 /* initialise the key schedule from the user supplied key */
198
199 #define loop4(i)                                        \
200 {                                                       \
201         t = ror32(t,  8); t = ls_box(t) ^ rco_tab[i];   \
202         t ^= E_KEY[4 * i];     E_KEY[4 * i + 4] = t;    \
203         t ^= E_KEY[4 * i + 1]; E_KEY[4 * i + 5] = t;    \
204         t ^= E_KEY[4 * i + 2]; E_KEY[4 * i + 6] = t;    \
205         t ^= E_KEY[4 * i + 3]; E_KEY[4 * i + 7] = t;    \
206 }
207
208 #define loop6(i)                                        \
209 {                                                       \
210         t = ror32(t,  8); t = ls_box(t) ^ rco_tab[i];   \
211         t ^= E_KEY[6 * i];     E_KEY[6 * i + 6] = t;    \
212         t ^= E_KEY[6 * i + 1]; E_KEY[6 * i + 7] = t;    \
213         t ^= E_KEY[6 * i + 2]; E_KEY[6 * i + 8] = t;    \
214         t ^= E_KEY[6 * i + 3]; E_KEY[6 * i + 9] = t;    \
215         t ^= E_KEY[6 * i + 4]; E_KEY[6 * i + 10] = t;   \
216         t ^= E_KEY[6 * i + 5]; E_KEY[6 * i + 11] = t;   \
217 }
218
219 #define loop8(i)                                        \
220 {                                                       \
221         t = ror32(t,  8); ; t = ls_box(t) ^ rco_tab[i]; \
222         t ^= E_KEY[8 * i];     E_KEY[8 * i + 8] = t;    \
223         t ^= E_KEY[8 * i + 1]; E_KEY[8 * i + 9] = t;    \
224         t ^= E_KEY[8 * i + 2]; E_KEY[8 * i + 10] = t;   \
225         t ^= E_KEY[8 * i + 3]; E_KEY[8 * i + 11] = t;   \
226         t  = E_KEY[8 * i + 4] ^ ls_box(t);              \
227         E_KEY[8 * i + 12] = t;                          \
228         t ^= E_KEY[8 * i + 5]; E_KEY[8 * i + 13] = t;   \
229         t ^= E_KEY[8 * i + 6]; E_KEY[8 * i + 14] = t;   \
230         t ^= E_KEY[8 * i + 7]; E_KEY[8 * i + 15] = t;   \
231 }
232
233 static int aes_set_key(void *ctx_arg, const u8 *in_key, unsigned int key_len,
234                        u32 *flags)
235 {
236         struct aes_ctx *ctx = ctx_arg;
237         u32 i, j, t, u, v, w;
238
239         if (key_len != 16 && key_len != 24 && key_len != 32) {
240                 *flags |= CRYPTO_TFM_RES_BAD_KEY_LEN;
241                 return -EINVAL;
242         }
243
244         ctx->key_length = key_len;
245
246         D_KEY[key_len + 24] = E_KEY[0] = u32_in(in_key);
247         D_KEY[key_len + 25] = E_KEY[1] = u32_in(in_key + 4);
248         D_KEY[key_len + 26] = E_KEY[2] = u32_in(in_key + 8);
249         D_KEY[key_len + 27] = E_KEY[3] = u32_in(in_key + 12);
250
251         switch (key_len) {
252         case 16:
253                 t = E_KEY[3];
254                 for (i = 0; i < 10; ++i)
255                         loop4(i);
256                 break;
257
258         case 24:
259                 E_KEY[4] = u32_in(in_key + 16);
260                 t = E_KEY[5] = u32_in(in_key + 20);
261                 for (i = 0; i < 8; ++i)
262                         loop6 (i);
263                 break;
264
265         case 32:
266                 E_KEY[4] = u32_in(in_key + 16);
267                 E_KEY[5] = u32_in(in_key + 20);
268                 E_KEY[6] = u32_in(in_key + 24);
269                 t = E_KEY[7] = u32_in(in_key + 28);
270                 for (i = 0; i < 7; ++i)
271                         loop8(i);
272                 break;
273         }
274
275         D_KEY[0] = E_KEY[key_len + 24];
276         D_KEY[1] = E_KEY[key_len + 25];
277         D_KEY[2] = E_KEY[key_len + 26];
278         D_KEY[3] = E_KEY[key_len + 27];
279
280         for (i = 4; i < key_len + 24; ++i) {
281                 j = key_len + 24 - (i & ~3) + (i & 3);
282                 imix_col(D_KEY[j], E_KEY[i]);
283         }
284
285         return 0;
286 }
287
288 extern void aes_encrypt(void *ctx_arg, u8 *out, const u8 *in);
289 extern void aes_decrypt(void *ctx_arg, u8 *out, const u8 *in);
290
291 static struct crypto_alg aes_alg = {
292         .cra_name               =       "aes",
293         .cra_flags              =       CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
294         .cra_blocksize          =       AES_BLOCK_SIZE,
295         .cra_ctxsize            =       sizeof(struct aes_ctx),
296         .cra_module             =       THIS_MODULE,
297         .cra_list               =       LIST_HEAD_INIT(aes_alg.cra_list),
298         .cra_u                  =       {
299                 .cipher = {
300                         .cia_min_keysize        =       AES_MIN_KEY_SIZE,
301                         .cia_max_keysize        =       AES_MAX_KEY_SIZE,
302                         .cia_setkey             =       aes_set_key,
303                         .cia_encrypt            =       aes_encrypt,
304                         .cia_decrypt            =       aes_decrypt
305                 }
306         }
307 };
308
309 static int __init aes_init(void)
310 {
311         gen_tabs();
312         return crypto_register_alg(&aes_alg);
313 }
314
315 static void __exit aes_fini(void)
316 {
317         crypto_unregister_alg(&aes_alg);
318 }
319
320 module_init(aes_init);
321 module_exit(aes_fini);
322
323 MODULE_DESCRIPTION("Rijndael (AES) Cipher Algorithm");
324 MODULE_LICENSE("GPL");
325 MODULE_ALIAS("aes");