SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - crypto/aes_generic.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  *
  14  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  15  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  16  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  17  * (at your option) any later version.
  18  *
  19  * ---------------------------------------------------------------------------
  20  * Copyright (c) 2002, Dr Brian Gladman <brg@gladman.me.uk>, Worcester, UK.
  21  * All rights reserved.
  22  *
  23  * LICENSE TERMS
  24  *
  25  * The free distribution and use of this software in both source and binary
  26  * form is allowed (with or without changes) provided that:
  27  *
  28  *   1. distributions of this source code include the above copyright
  29  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer;
  30  *
  31  *   2. distributions in binary form include the above copyright
  32  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer
  33  *      in the documentation and/or other associated materials;
  34  *
  35  *   3. the copyright holder's name is not used to endorse products
  36  *      built using this software without specific written permission.
  37  *
  38  * ALTERNATIVELY, provided that this notice is retained in full, this product
  39  * may be distributed under the terms of the GNU General Public License (GPL),
  40  * in which case the provisions of the GPL apply INSTEAD OF those given above.
  41  *
  42  * DISCLAIMER
  43  *
  44  * This software is provided 'as is' with no explicit or implied warranties
  45  * in respect of its properties, including, but not limited to, correctness
  46  * and/or fitness for purpose.
  47  * ---------------------------------------------------------------------------
  48  */
  49
  50 /* Some changes from the Gladman version:
  51     s/RIJNDAEL(e_key)/E_KEY/g
  52     s/RIJNDAEL(d_key)/D_KEY/g
  53 */
  54
  55 #include <crypto/aes.h>
  56 #include <linux/module.h>
  57 #include <linux/init.h>
  58 #include <linux/types.h>
  59 #include <linux/errno.h>
  60 #include <linux/crypto.h>
  61 #include <asm/byteorder.h>
  62
  63 /*
  64  * #define byte(x, nr) ((unsigned char)((x) >> (nr*8)))
  65  */
  66 static inline u8 byte(const u32 x, const unsigned n)
  67 {
  68         return x >> (n << 3);
  69 }
  70
  71 struct aes_ctx {
  72         int key_length;
  73         u32 buf[120];
  74 };
  75
  76 #define E_KEY (&ctx->buf[0])
  77 #define D_KEY (&ctx->buf[60])
  78
  79 static u8 pow_tab[256] __initdata;
  80 static u8 log_tab[256] __initdata;
  81 static u8 sbx_tab[256] __initdata;
  82 static u8 isb_tab[256] __initdata;
  83 static u32 rco_tab[10];
  84 static u32 ft_tab[4][256];
  85 static u32 it_tab[4][256];
  86
  87 static u32 fl_tab[4][256];
  88 static u32 il_tab[4][256];
  89
  90 static inline u8 __init f_mult(u8 a, u8 b)
  91 {
  92         u8 aa = log_tab[a], cc = aa + log_tab[b];
  93
  94         return pow_tab[cc + (cc < aa ? 1 : 0)];
  95 }
  96
  97 #define ff_mult(a, b)   (a && b ? f_mult(a, b) : 0)
  98
  99 static void __init gen_tabs(void)
 100 {
 101         u32 i, t;
 102         u8 p, q;
 103
 104         /*
 105          * log and power tables for GF(2**8) finite field with
 106          * 0x011b as modular polynomial - the simplest primitive
 107          * root is 0x03, used here to generate the tables
 108          */
 109
 110         for (i = 0, p = 1; i < 256; ++i) {
 111                 pow_tab[i] = (u8) p;
 112                 log_tab[p] = (u8) i;
 113
 114                 p ^= (p << 1) ^ (p & 0x80 ? 0x01b : 0);
 115         }
 116
 117         log_tab[1] = 0;
 118
 119         for (i = 0, p = 1; i < 10; ++i) {
 120                 rco_tab[i] = p;
 121
 122                 p = (p << 1) ^ (p & 0x80 ? 0x01b : 0);
 123         }
 124
 125         for (i = 0; i < 256; ++i) {
 126                 p = (i ? pow_tab[255 - log_tab[i]] : 0);
 127                 q = ((p >> 7) | (p << 1)) ^ ((p >> 6) | (p << 2));
 128                 p ^= 0x63 ^ q ^ ((q >> 6) | (q << 2));
 129                 sbx_tab[i] = p;
 130                 isb_tab[p] = (u8) i;
 131         }
 132
 133         for (i = 0; i < 256; ++i) {
 134                 p = sbx_tab[i];
 135
 136                 t = p;
 137                 fl_tab[0][i] = t;
 138                 fl_tab[1][i] = rol32(t, 8);
 139                 fl_tab[2][i] = rol32(t, 16);
 140                 fl_tab[3][i] = rol32(t, 24);
 141
 142                 t = ((u32) ff_mult(2, p)) |
 143                     ((u32) p << 8) |
 144                     ((u32) p << 16) | ((u32) ff_mult(3, p) << 24);
 145
 146                 ft_tab[0][i] = t;
 147                 ft_tab[1][i] = rol32(t, 8);
 148                 ft_tab[2][i] = rol32(t, 16);
 149                 ft_tab[3][i] = rol32(t, 24);
 150
 151                 p = isb_tab[i];
 152
 153                 t = p;
 154                 il_tab[0][i] = t;
 155                 il_tab[1][i] = rol32(t, 8);
 156                 il_tab[2][i] = rol32(t, 16);
 157                 il_tab[3][i] = rol32(t, 24);
 158
 159                 t = ((u32) ff_mult(14, p)) |
 160                     ((u32) ff_mult(9, p) << 8) |
 161                     ((u32) ff_mult(13, p) << 16) |
 162                     ((u32) ff_mult(11, p) << 24);
 163
 164                 it_tab[0][i] = t;
 165                 it_tab[1][i] = rol32(t, 8);
 166                 it_tab[2][i] = rol32(t, 16);
 167                 it_tab[3][i] = rol32(t, 24);
 168         }
 169 }
 170
 171 /* initialise the key schedule from the user supplied key */
 172
 173 #define star_x(x) (((x) & 0x7f7f7f7f) << 1) ^ ((((x) & 0x80808080) >> 7) * 0x1b)
 174
 175 #define imix_col(y,x)   do {            \
 176         u       = star_x(x);            \
 177         v       = star_x(u);            \
 178         w       = star_x(v);            \
 179         t       = w ^ (x);              \
 180         (y)     = u ^ v ^ w;            \
 181         (y)     ^= ror32(u ^ t, 8) ^    \
 182                 ror32(v ^ t, 16) ^      \
 183                 ror32(t, 24);           \
 184 } while (0)
 185
 186 #define ls_box(x)               \
 187         fl_tab[0][byte(x, 0)] ^ \
 188         fl_tab[1][byte(x, 1)] ^ \
 189         fl_tab[2][byte(x, 2)] ^ \
 190         fl_tab[3][byte(x, 3)]
 191
 192 #define loop4(i)        do {            \
 193         t = ror32(t, 8);                \
 194         t = ls_box(t) ^ rco_tab[i];     \
 195         t ^= E_KEY[4 * i];              \
 196         E_KEY[4 * i + 4] = t;           \
 197         t ^= E_KEY[4 * i + 1];          \
 198         E_KEY[4 * i + 5] = t;           \
 199         t ^= E_KEY[4 * i + 2];          \
 200         E_KEY[4 * i + 6] = t;           \
 201         t ^= E_KEY[4 * i + 3];          \
 202         E_KEY[4 * i + 7] = t;           \
 203 } while (0)
 204
 205 #define loop6(i)        do {            \
 206         t = ror32(t, 8);                \
 207         t = ls_box(t) ^ rco_tab[i];     \
 208         t ^= E_KEY[6 * i];              \
 209         E_KEY[6 * i + 6] = t;           \
 210         t ^= E_KEY[6 * i + 1];          \
 211         E_KEY[6 * i + 7] = t;           \
 212         t ^= E_KEY[6 * i + 2];          \
 213         E_KEY[6 * i + 8] = t;           \
 214         t ^= E_KEY[6 * i + 3];          \
 215         E_KEY[6 * i + 9] = t;           \
 216         t ^= E_KEY[6 * i + 4];          \
 217         E_KEY[6 * i + 10] = t;          \
 218         t ^= E_KEY[6 * i + 5];          \
 219         E_KEY[6 * i + 11] = t;          \
 220 } while (0)
 221
 222 #define loop8(i)        do {                    \
 223         t = ror32(t, 8);                        \
 224         t = ls_box(t) ^ rco_tab[i];             \
 225         t ^= E_KEY[8 * i];                      \
 226         E_KEY[8 * i + 8] = t;                   \
 227         t ^= E_KEY[8 * i + 1];                  \
 228         E_KEY[8 * i + 9] = t;                   \
 229         t ^= E_KEY[8 * i + 2];                  \
 230         E_KEY[8 * i + 10] = t;                  \
 231         t ^= E_KEY[8 * i + 3];                  \
 232         E_KEY[8 * i + 11] = t;                  \
 233         t  = E_KEY[8 * i + 4] ^ ls_box(t);      \
 234         E_KEY[8 * i + 12] = t;                  \
 235         t ^= E_KEY[8 * i + 5];                  \
 236         E_KEY[8 * i + 13] = t;                  \
 237         t ^= E_KEY[8 * i + 6];                  \
 238         E_KEY[8 * i + 14] = t;                  \
 239         t ^= E_KEY[8 * i + 7];                  \
 240         E_KEY[8 * i + 15] = t;                  \
 241 } while (0)
 242
 243 static int aes_set_key(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *in_key,
 244                 unsigned int key_len)
 245 {
 246         struct aes_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 247         const __le32 *key = (const __le32 *)in_key;
 248         u32 *flags = &tfm->crt_flags;
 249         u32 i, t, u, v, w;
 250
 251         if (key_len % 8) {
 252                 *flags |= CRYPTO_TFM_RES_BAD_KEY_LEN;
 253                 return -EINVAL;
 254         }
 255
 256         ctx->key_length = key_len;
 257
 258         E_KEY[0] = le32_to_cpu(key[0]);
 259         E_KEY[1] = le32_to_cpu(key[1]);
 260         E_KEY[2] = le32_to_cpu(key[2]);
 261         E_KEY[3] = le32_to_cpu(key[3]);
 262
 263         switch (key_len) {
 264         case 16:
 265                 t = E_KEY[3];
 266                 for (i = 0; i < 10; ++i)
 267                         loop4(i);
 268                 break;
 269
 270         case 24:
 271                 E_KEY[4] = le32_to_cpu(key[4]);
 272                 t = E_KEY[5] = le32_to_cpu(key[5]);
 273                 for (i = 0; i < 8; ++i)
 274                         loop6(i);
 275                 break;
 276
 277         case 32:
 278                 E_KEY[4] = le32_to_cpu(key[4]);
 279                 E_KEY[5] = le32_to_cpu(key[5]);
 280                 E_KEY[6] = le32_to_cpu(key[6]);
 281                 t = E_KEY[7] = le32_to_cpu(key[7]);
 282                 for (i = 0; i < 7; ++i)
 283                         loop8(i);
 284                 break;
 285         }
 286
 287         D_KEY[0] = E_KEY[0];
 288         D_KEY[1] = E_KEY[1];
 289         D_KEY[2] = E_KEY[2];
 290         D_KEY[3] = E_KEY[3];
 291
 292         for (i = 4; i < key_len + 24; ++i) {
 293                 imix_col(D_KEY[i], E_KEY[i]);
 294         }
 295
 296         return 0;
 297 }
 298
 299 /* encrypt a block of text */
 300
 301 #define f_rn(bo, bi, n, k)      do {                            \
 302         bo[n] = ft_tab[0][byte(bi[n], 0)] ^                     \
 303                 ft_tab[1][byte(bi[(n + 1) & 3], 1)] ^           \
 304                 ft_tab[2][byte(bi[(n + 2) & 3], 2)] ^           \
 305                 ft_tab[3][byte(bi[(n + 3) & 3], 3)] ^ *(k + n); \
 306 } while (0)
 307
 308 #define f_nround(bo, bi, k)     do {\
 309         f_rn(bo, bi, 0, k);     \
 310         f_rn(bo, bi, 1, k);     \
 311         f_rn(bo, bi, 2, k);     \
 312         f_rn(bo, bi, 3, k);     \
 313         k += 4;                 \
 314 } while (0)
 315
 316 #define f_rl(bo, bi, n, k)      do {                            \
 317         bo[n] = fl_tab[0][byte(bi[n], 0)] ^                     \
 318                 fl_tab[1][byte(bi[(n + 1) & 3], 1)] ^           \
 319                 fl_tab[2][byte(bi[(n + 2) & 3], 2)] ^           \
 320                 fl_tab[3][byte(bi[(n + 3) & 3], 3)] ^ *(k + n); \
 321 } while (0)
 322
 323 #define f_lround(bo, bi, k)     do {\
 324         f_rl(bo, bi, 0, k);     \
 325         f_rl(bo, bi, 1, k);     \
 326         f_rl(bo, bi, 2, k);     \
 327         f_rl(bo, bi, 3, k);     \
 328 } while (0)
 329
 330 static void aes_encrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out, const u8 *in)
 331 {
 332         const struct aes_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 333         const __le32 *src = (const __le32 *)in;
 334         __le32 *dst = (__le32 *)out;
 335         u32 b0[4], b1[4];
 336         const u32 *kp = E_KEY + 4;
 337
 338         b0[0] = le32_to_cpu(src[0]) ^ E_KEY[0];
 339         b0[1] = le32_to_cpu(src[1]) ^ E_KEY[1];
 340         b0[2] = le32_to_cpu(src[2]) ^ E_KEY[2];
 341         b0[3] = le32_to_cpu(src[3]) ^ E_KEY[3];
 342
 343         if (ctx->key_length > 24) {
 344                 f_nround(b1, b0, kp);
 345                 f_nround(b0, b1, kp);
 346         }
 347
 348         if (ctx->key_length > 16) {
 349                 f_nround(b1, b0, kp);
 350                 f_nround(b0, b1, kp);
 351         }
 352
 353         f_nround(b1, b0, kp);
 354         f_nround(b0, b1, kp);
 355         f_nround(b1, b0, kp);
 356         f_nround(b0, b1, kp);
 357         f_nround(b1, b0, kp);
 358         f_nround(b0, b1, kp);
 359         f_nround(b1, b0, kp);
 360         f_nround(b0, b1, kp);
 361         f_nround(b1, b0, kp);
 362         f_lround(b0, b1, kp);
 363
 364         dst[0] = cpu_to_le32(b0[0]);
 365         dst[1] = cpu_to_le32(b0[1]);
 366         dst[2] = cpu_to_le32(b0[2]);
 367         dst[3] = cpu_to_le32(b0[3]);
 368 }
 369
 370 /* decrypt a block of text */
 371
 372 #define i_rn(bo, bi, n, k)      do {                            \
 373         bo[n] = it_tab[0][byte(bi[n], 0)] ^                     \
 374                 it_tab[1][byte(bi[(n + 3) & 3], 1)] ^           \
 375                 it_tab[2][byte(bi[(n + 2) & 3], 2)] ^           \
 376                 it_tab[3][byte(bi[(n + 1) & 3], 3)] ^ *(k + n); \
 377 } while (0)
 378
 379 #define i_nround(bo, bi, k)     do {\
 380         i_rn(bo, bi, 0, k);     \
 381         i_rn(bo, bi, 1, k);     \
 382         i_rn(bo, bi, 2, k);     \
 383         i_rn(bo, bi, 3, k);     \
 384         k -= 4;                 \
 385 } while (0)
 386
 387 #define i_rl(bo, bi, n, k)      do {                    \
 388         bo[n] = il_tab[0][byte(bi[n], 0)] ^             \
 389         il_tab[1][byte(bi[(n + 3) & 3], 1)] ^           \
 390         il_tab[2][byte(bi[(n + 2) & 3], 2)] ^           \
 391         il_tab[3][byte(bi[(n + 1) & 3], 3)] ^ *(k + n); \
 392 } while (0)
 393
 394 #define i_lround(bo, bi, k)     do {\
 395         i_rl(bo, bi, 0, k);     \
 396         i_rl(bo, bi, 1, k);     \
 397         i_rl(bo, bi, 2, k);     \
 398         i_rl(bo, bi, 3, k);     \
 399 } while (0)
 400
 401 static void aes_decrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out, const u8 *in)
 402 {
 403         const struct aes_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 404         const __le32 *src = (const __le32 *)in;
 405         __le32 *dst = (__le32 *)out;
 406         u32 b0[4], b1[4];
 407         const int key_len = ctx->key_length;
 408         const u32 *kp = D_KEY + key_len + 20;
 409
 410         b0[0] = le32_to_cpu(src[0]) ^ E_KEY[key_len + 24];
 411         b0[1] = le32_to_cpu(src[1]) ^ E_KEY[key_len + 25];
 412         b0[2] = le32_to_cpu(src[2]) ^ E_KEY[key_len + 26];
 413         b0[3] = le32_to_cpu(src[3]) ^ E_KEY[key_len + 27];
 414
 415         if (key_len > 24) {
 416                 i_nround(b1, b0, kp);
 417                 i_nround(b0, b1, kp);
 418         }
 419
 420         if (key_len > 16) {
 421                 i_nround(b1, b0, kp);
 422                 i_nround(b0, b1, kp);
 423         }
 424
 425         i_nround(b1, b0, kp);
 426         i_nround(b0, b1, kp);
 427         i_nround(b1, b0, kp);
 428         i_nround(b0, b1, kp);
 429         i_nround(b1, b0, kp);
 430         i_nround(b0, b1, kp);
 431         i_nround(b1, b0, kp);
 432         i_nround(b0, b1, kp);
 433         i_nround(b1, b0, kp);
 434         i_lround(b0, b1, kp);
 435
 436         dst[0] = cpu_to_le32(b0[0]);
 437         dst[1] = cpu_to_le32(b0[1]);
 438         dst[2] = cpu_to_le32(b0[2]);
 439         dst[3] = cpu_to_le32(b0[3]);
 440 }
 441
 442 static struct crypto_alg aes_alg = {
 443         .cra_name               =       "aes",
 444         .cra_driver_name        =       "aes-generic",
 445         .cra_priority           =       100,
 446         .cra_flags              =       CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
 447         .cra_blocksize          =       AES_BLOCK_SIZE,
 448         .cra_ctxsize            =       sizeof(struct aes_ctx),
 449         .cra_alignmask          =       3,
 450         .cra_module             =       THIS_MODULE,
 451         .cra_list               =       LIST_HEAD_INIT(aes_alg.cra_list),
 452         .cra_u                  =       {
 453                 .cipher = {
 454                         .cia_min_keysize        =       AES_MIN_KEY_SIZE,
 455                         .cia_max_keysize        =       AES_MAX_KEY_SIZE,
 456                         .cia_setkey             =       aes_set_key,
 457                         .cia_encrypt            =       aes_encrypt,
 458                         .cia_decrypt            =       aes_decrypt
 459                 }
 460         }
 461 };
 462
 463 static int __init aes_init(void)
 464 {
 465         gen_tabs();
 466         return crypto_register_alg(&aes_alg);
 467 }
 468
 469 static void __exit aes_fini(void)
 470 {
 471         crypto_unregister_alg(&aes_alg);
 472 }
 473
 474 module_init(aes_init);
 475 module_exit(aes_fini);
 476
 477 MODULE_DESCRIPTION("Rijndael (AES) Cipher Algorithm");
 478 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
 479 MODULE_ALIAS("aes");