SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - 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 inline struct crypto_gcm_req_priv_ctx *crypto_gcm_reqctx(
  47         struct aead_request *req)
  48 {
  49         unsigned long align = crypto_aead_alignmask(crypto_aead_reqtfm(req));
  50
  51         return (void *)PTR_ALIGN((u8 *)aead_request_ctx(req), align + 1);
  52 }
  53
  54 static void crypto_gcm_ghash_init(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx, u32 flags,
  55                                   struct gf128mul_4k *gf128)
  56 {
  57         ctx->bytes = 0;
  58         ctx->flags = flags;
  59         ctx->gf128 = gf128;
  60         memset(ctx->buffer, 0, 16);
  61 }
  62
  63 static void crypto_gcm_ghash_update(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx,
  64                                     const u8 *src, unsigned int srclen)
  65 {
  66         u8 *dst = ctx->buffer;
  67
  68         if (ctx->bytes) {
  69                 int n = min(srclen, ctx->bytes);
  70                 u8 *pos = dst + (16 - ctx->bytes);
  71
  72                 ctx->bytes -= n;
  73                 srclen -= n;
  74
  75                 while (n--)
  76                         *pos++ ^= *src++;
  77
  78                 if (!ctx->bytes)
  79                         gf128mul_4k_lle((be128 *)dst, ctx->gf128);
  80         }
  81
  82         while (srclen >= 16) {
  83                 crypto_xor(dst, src, 16);
  84                 gf128mul_4k_lle((be128 *)dst, ctx->gf128);
  85                 src += 16;
  86                 srclen -= 16;
  87         }
  88
  89         if (srclen) {
  90                 ctx->bytes = 16 - srclen;
  91                 while (srclen--)
  92                         *dst++ ^= *src++;
  93         }
  94 }
  95
  96 static void crypto_gcm_ghash_update_sg(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx,
  97                                        struct scatterlist *sg, int len)
  98 {
  99         struct scatter_walk walk;
 100         u8 *src;
 101         int n;
 102
 103         if (!len)
 104                 return;
 105
 106         scatterwalk_start(&walk, sg);
 107
 108         while (len) {
 109                 n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
 110
 111                 if (!n) {
 112                         scatterwalk_start(&walk, scatterwalk_sg_next(walk.sg));
 113                         n = scatterwalk_clamp(&walk, len);
 114                 }
 115
 116                 src = scatterwalk_map(&walk, 0);
 117
 118                 crypto_gcm_ghash_update(ctx, src, n);
 119                 len -= n;
 120
 121                 scatterwalk_unmap(src, 0);
 122                 scatterwalk_advance(&walk, n);
 123                 scatterwalk_done(&walk, 0, len);
 124                 if (len)
 125                         crypto_yield(ctx->flags);
 126         }
 127 }
 128
 129 static void crypto_gcm_ghash_flush(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx)
 130 {
 131         u8 *dst = ctx->buffer;
 132
 133         if (ctx->bytes) {
 134                 u8 *tmp = dst + (16 - ctx->bytes);
 135
 136                 while (ctx->bytes--)
 137                         *tmp++ ^= 0;
 138
 139                 gf128mul_4k_lle((be128 *)dst, ctx->gf128);
 140         }
 141
 142         ctx->bytes = 0;
 143 }
 144
 145 static void crypto_gcm_ghash_final_xor(struct crypto_gcm_ghash_ctx *ctx,
 146                                        unsigned int authlen,
 147                                        unsigned int cryptlen, u8 *dst)
 148 {
 149         u8 *buf = ctx->buffer;
 150         u128 lengths;
 151
 152         lengths.a = cpu_to_be64(authlen * 8);
 153         lengths.b = cpu_to_be64(cryptlen * 8);
 154
 155         crypto_gcm_ghash_flush(ctx);
 156         crypto_xor(buf, (u8 *)&lengths, 16);
 157         gf128mul_4k_lle((be128 *)buf, ctx->gf128);
 158         crypto_xor(dst, buf, 16);
 159 }
 160
 161 static inline void crypto_gcm_set_counter(u8 *counterblock, u32 value)
 162 {
 163         *((u32 *)&counterblock[12]) = cpu_to_be32(value);
 164 }
 165
 166 static int crypto_gcm_encrypt_counter(struct crypto_aead *aead, u8 *block,
 167                                        u32 value, const u8 *iv)
 168 {
 169         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 170         struct crypto_ablkcipher *ctr = ctx->ctr;
 171         struct ablkcipher_request req;
 172         struct scatterlist sg;
 173         u8 counterblock[16];
 174
 175         if (iv == NULL)
 176                 memset(counterblock, 0, 12);
 177         else
 178                 memcpy(counterblock, iv, 12);
 179
 180         crypto_gcm_set_counter(counterblock, value);
 181
 182         sg_init_one(&sg, block, 16);
 183         ablkcipher_request_set_tfm(&req, ctr);
 184         ablkcipher_request_set_crypt(&req, &sg, &sg, 16, counterblock);
 185         ablkcipher_request_set_callback(&req, 0, NULL, NULL);
 186         memset(block, 0, 16);
 187         return crypto_ablkcipher_encrypt(&req);
 188 }
 189
 190 static int crypto_gcm_setkey(struct crypto_aead *aead, const u8 *key,
 191                              unsigned int keylen)
 192 {
 193         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 194         struct crypto_ablkcipher *ctr = ctx->ctr;
 195         int alignmask = crypto_ablkcipher_alignmask(ctr);
 196         u8 alignbuf[16+alignmask];
 197         u8 *hash = (u8 *)ALIGN((unsigned long)alignbuf, alignmask+1);
 198         int err = 0;
 199
 200         crypto_ablkcipher_clear_flags(ctr, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
 201         crypto_ablkcipher_set_flags(ctr, crypto_aead_get_flags(aead) &
 202                                    CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
 203
 204         err = crypto_ablkcipher_setkey(ctr, key, keylen);
 205         if (err)
 206                 goto out;
 207
 208         crypto_aead_set_flags(aead, crypto_ablkcipher_get_flags(ctr) &
 209                                        CRYPTO_TFM_RES_MASK);
 210
 211         err = crypto_gcm_encrypt_counter(aead, hash, -1, NULL);
 212         if (err)
 213                 goto out;
 214
 215         if (ctx->gf128 != NULL)
 216                 gf128mul_free_4k(ctx->gf128);
 217
 218         ctx->gf128 = gf128mul_init_4k_lle((be128 *)hash);
 219
 220         if (ctx->gf128 == NULL)
 221                 err = -ENOMEM;
 222
 223  out:
 224         return err;
 225 }
 226
 227 static int crypto_gcm_init_crypt(struct ablkcipher_request *ablk_req,
 228                                  struct aead_request *req,
 229                                  unsigned int cryptlen,
 230                                  void (*done)(struct crypto_async_request *,
 231                                               int))
 232 {
 233         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 234         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(aead);
 235         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = crypto_gcm_reqctx(req);
 236         u32 flags = req->base.tfm->crt_flags;
 237         u8 *auth_tag = pctx->auth_tag;
 238         u8 *counter = pctx->counter;
 239         struct crypto_gcm_ghash_ctx *ghash = &pctx->ghash;
 240         int err = 0;
 241
 242         ablkcipher_request_set_tfm(ablk_req, ctx->ctr);
 243         ablkcipher_request_set_callback(ablk_req, aead_request_flags(req),
 244                                         done, req);
 245         ablkcipher_request_set_crypt(ablk_req, req->src, req->dst,
 246                                      cryptlen, counter);
 247
 248         err = crypto_gcm_encrypt_counter(aead, auth_tag, 0, req->iv);
 249         if (err)
 250                 goto out;
 251
 252         memcpy(counter, req->iv, 12);
 253         crypto_gcm_set_counter(counter, 1);
 254
 255         crypto_gcm_ghash_init(ghash, flags, ctx->gf128);
 256
 257         crypto_gcm_ghash_update_sg(ghash, req->assoc, req->assoclen);
 258         crypto_gcm_ghash_flush(ghash);
 259
 260  out:
 261         return err;
 262 }
 263
 264 static int crypto_gcm_hash(struct aead_request *req)
 265 {
 266         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 267         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = crypto_gcm_reqctx(req);
 268         u8 *auth_tag = pctx->auth_tag;
 269         struct crypto_gcm_ghash_ctx *ghash = &pctx->ghash;
 270
 271         crypto_gcm_ghash_update_sg(ghash, req->dst, req->cryptlen);
 272         crypto_gcm_ghash_final_xor(ghash, req->assoclen, req->cryptlen,
 273                                    auth_tag);
 274
 275         scatterwalk_map_and_copy(auth_tag, req->dst, req->cryptlen,
 276                                  crypto_aead_authsize(aead), 1);
 277         return 0;
 278 }
 279
 280 static void crypto_gcm_encrypt_done(struct crypto_async_request *areq, int err)
 281 {
 282         struct aead_request *req = areq->data;
 283
 284         if (!err)
 285                 err = crypto_gcm_hash(req);
 286
 287         aead_request_complete(req, err);
 288 }
 289
 290 static int crypto_gcm_encrypt(struct aead_request *req)
 291 {
 292         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = crypto_gcm_reqctx(req);
 293         struct ablkcipher_request *abreq = &pctx->abreq;
 294         int err = 0;
 295
 296         err = crypto_gcm_init_crypt(abreq, req, req->cryptlen,
 297                                     crypto_gcm_encrypt_done);
 298         if (err)
 299                 return err;
 300
 301         if (req->cryptlen) {
 302                 err = crypto_ablkcipher_encrypt(abreq);
 303                 if (err)
 304                         return err;
 305         }
 306
 307         return crypto_gcm_hash(req);
 308 }
 309
 310 static void crypto_gcm_decrypt_done(struct crypto_async_request *areq, int err)
 311 {
 312         aead_request_complete(areq->data, err);
 313 }
 314
 315 static int crypto_gcm_decrypt(struct aead_request *req)
 316 {
 317         struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 318         struct crypto_gcm_req_priv_ctx *pctx = crypto_gcm_reqctx(req);
 319         struct ablkcipher_request *abreq = &pctx->abreq;
 320         u8 *auth_tag = pctx->auth_tag;
 321         u8 *iauth_tag = pctx->iauth_tag;
 322         struct crypto_gcm_ghash_ctx *ghash = &pctx->ghash;
 323         unsigned int cryptlen = req->cryptlen;
 324         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(aead);
 325         int err;
 326
 327         if (cryptlen < authsize)
 328                 return -EINVAL;
 329         cryptlen -= authsize;
 330
 331         err = crypto_gcm_init_crypt(abreq, req, cryptlen,
 332                                     crypto_gcm_decrypt_done);
 333         if (err)
 334                 return err;
 335
 336         crypto_gcm_ghash_update_sg(ghash, req->src, cryptlen);
 337         crypto_gcm_ghash_final_xor(ghash, req->assoclen, cryptlen, auth_tag);
 338
 339         scatterwalk_map_and_copy(iauth_tag, req->src, cryptlen, authsize, 0);
 340         if (memcmp(iauth_tag, auth_tag, authsize))
 341                 return -EBADMSG;
 342
 343         return crypto_ablkcipher_decrypt(abreq);
 344 }
 345
 346 static int crypto_gcm_init_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
 347 {
 348         struct crypto_instance *inst = (void *)tfm->__crt_alg;
 349         struct gcm_instance_ctx *ictx = crypto_instance_ctx(inst);
 350         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 351         struct crypto_ablkcipher *ctr;
 352         unsigned long align;
 353         int err;
 354
 355         ctr = crypto_spawn_ablkcipher(&ictx->ctr);
 356         err = PTR_ERR(ctr);
 357         if (IS_ERR(ctr))
 358                 return err;
 359
 360         ctx->ctr = ctr;
 361         ctx->gf128 = NULL;
 362
 363         align = crypto_tfm_alg_alignmask(tfm);
 364         align &= ~(crypto_tfm_ctx_alignment() - 1);
 365         tfm->crt_aead.reqsize = align +
 366                                 sizeof(struct crypto_gcm_req_priv_ctx) +
 367                                 crypto_ablkcipher_reqsize(ctr);
 368
 369         return 0;
 370 }
 371
 372 static void crypto_gcm_exit_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
 373 {
 374         struct crypto_gcm_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 375
 376         if (ctx->gf128 != NULL)
 377                 gf128mul_free_4k(ctx->gf128);
 378
 379         crypto_free_ablkcipher(ctx->ctr);
 380 }
 381
 382 static struct crypto_instance *crypto_gcm_alloc(struct rtattr **tb)
 383 {
 384         struct crypto_instance *inst;
 385         struct crypto_alg *ctr;
 386         struct crypto_alg *cipher;
 387         struct gcm_instance_ctx *ctx;
 388         int err;
 389         char ctr_name[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
 390
 391         err = crypto_check_attr_type(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD);
 392         if (err)
 393                 return ERR_PTR(err);
 394
 395         cipher = crypto_attr_alg(tb[1], CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
 396                               CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
 397
 398         inst = ERR_PTR(PTR_ERR(cipher));
 399         if (IS_ERR(cipher))
 400                 return inst;
 401
 402         inst = ERR_PTR(ENAMETOOLONG);
 403         if (snprintf(
 404                     ctr_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
 405                     "ctr(%s,0,16,4)", cipher->cra_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
 406                 return inst;
 407
 408         ctr = crypto_alg_mod_lookup(ctr_name, CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER,
 409                                     CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
 410
 411         if (IS_ERR(ctr))
 412                 return ERR_PTR(PTR_ERR(ctr));
 413
 414         if (cipher->cra_blocksize != 16)
 415                 goto out_put_ctr;
 416
 417         inst = kzalloc(sizeof(*inst) + sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
 418         err = -ENOMEM;
 419         if (!inst)
 420                 goto out_put_ctr;
 421
 422         err = -ENAMETOOLONG;
 423         if (snprintf(inst->alg.cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
 424                      "gcm(%s)", cipher->cra_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME ||
 425             snprintf(inst->alg.cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
 426                      "gcm(%s)", cipher->cra_driver_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
 427                 goto err_free_inst;
 428
 429
 430         ctx = crypto_instance_ctx(inst);
 431         err = crypto_init_spawn(&ctx->ctr, ctr, inst, CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
 432         if (err)
 433                 goto err_free_inst;
 434
 435         inst->alg.cra_flags = CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD | CRYPTO_ALG_ASYNC;
 436         inst->alg.cra_priority = ctr->cra_priority;
 437         inst->alg.cra_blocksize = 16;
 438         inst->alg.cra_alignmask = ctr->cra_alignmask | (__alignof__(u64) - 1);
 439         inst->alg.cra_type = &crypto_aead_type;
 440         inst->alg.cra_aead.ivsize = 12;
 441         inst->alg.cra_aead.maxauthsize = 16;
 442         inst->alg.cra_ctxsize = sizeof(struct crypto_gcm_ctx);
 443         inst->alg.cra_init = crypto_gcm_init_tfm;
 444         inst->alg.cra_exit = crypto_gcm_exit_tfm;
 445         inst->alg.cra_aead.setkey = crypto_gcm_setkey;
 446         inst->alg.cra_aead.encrypt = crypto_gcm_encrypt;
 447         inst->alg.cra_aead.decrypt = crypto_gcm_decrypt;
 448
 449 out:
 450         crypto_mod_put(ctr);
 451         return inst;
 452 err_free_inst:
 453         kfree(inst);
 454 out_put_ctr:
 455         inst = ERR_PTR(err);
 456         goto out;
 457 }
 458
 459 static void crypto_gcm_free(struct crypto_instance *inst)
 460 {
 461         struct gcm_instance_ctx *ctx = crypto_instance_ctx(inst);
 462
 463         crypto_drop_spawn(&ctx->ctr);
 464         kfree(inst);
 465 }
 466
 467 static struct crypto_template crypto_gcm_tmpl = {
 468         .name = "gcm",
 469         .alloc = crypto_gcm_alloc,
 470         .free = crypto_gcm_free,
 471         .module = THIS_MODULE,
 472 };
 473
 474 static int __init crypto_gcm_module_init(void)
 475 {
 476         return crypto_register_template(&crypto_gcm_tmpl);
 477 }
 478
 479 static void __exit crypto_gcm_module_exit(void)
 480 {
 481         crypto_unregister_template(&crypto_gcm_tmpl);
 482 }
 483
 484 module_init(crypto_gcm_module_init);
 485 module_exit(crypto_gcm_module_exit);
 486
 487 MODULE_LICENSE("GPL");
 488 MODULE_DESCRIPTION("Galois/Counter Mode");
 489 MODULE_AUTHOR("Mikko Herranen <mh1@iki.fi>");