drivers/crypto/nx/nx-aes-ccm.c

   1 /**
   2  * AES CCM routines supporting the Power 7+ Nest Accelerators driver
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 International Business Machines Inc.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; version 2 only.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  18  *
  19  * Author: Kent Yoder <yoder1@us.ibm.com>
  20  */
  21
  22 #include <crypto/internal/aead.h>
  23 #include <crypto/aes.h>
  24 #include <crypto/algapi.h>
  25 #include <crypto/scatterwalk.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/types.h>
  28 #include <linux/crypto.h>
  29 #include <asm/vio.h>
  30
  31 #include "nx_csbcpb.h"
  32 #include "nx.h"
  33
  34
  35 static int ccm_aes_nx_set_key(struct crypto_aead *tfm,
  36                               const u8           *in_key,
  37                               unsigned int        key_len)
  38 {
  39         struct nx_crypto_ctx *nx_ctx = crypto_tfm_ctx(&tfm->base);
  40         struct nx_csbcpb *csbcpb = nx_ctx->csbcpb;
  41         struct nx_csbcpb *csbcpb_aead = nx_ctx->csbcpb_aead;
  42
  43         nx_ctx_init(nx_ctx, HCOP_FC_AES);
  44
  45         switch (key_len) {
  46         case AES_KEYSIZE_128:
  47                 NX_CPB_SET_KEY_SIZE(csbcpb, NX_KS_AES_128);
  48                 NX_CPB_SET_KEY_SIZE(csbcpb_aead, NX_KS_AES_128);
  49                 nx_ctx->ap = &nx_ctx->props[NX_PROPS_AES_128];
  50                 break;
  51         default:
  52                 return -EINVAL;
  53         }
  54
  55         csbcpb->cpb.hdr.mode = NX_MODE_AES_CCM;
  56         memcpy(csbcpb->cpb.aes_ccm.key, in_key, key_len);
  57
  58         csbcpb_aead->cpb.hdr.mode = NX_MODE_AES_CCA;
  59         memcpy(csbcpb_aead->cpb.aes_cca.key, in_key, key_len);
  60
  61         return 0;
  62
  63 }
  64
  65 static int ccm4309_aes_nx_set_key(struct crypto_aead *tfm,
  66                                   const u8           *in_key,
  67                                   unsigned int        key_len)
  68 {
  69         struct nx_crypto_ctx *nx_ctx = crypto_tfm_ctx(&tfm->base);
  70
  71         if (key_len < 3)
  72                 return -EINVAL;
  73
  74         key_len -= 3;
  75
  76         memcpy(nx_ctx->priv.ccm.nonce, in_key + key_len, 3);
  77
  78         return ccm_aes_nx_set_key(tfm, in_key, key_len);
  79 }
  80
  81 static int ccm_aes_nx_setauthsize(struct crypto_aead *tfm,
  82                                   unsigned int authsize)
  83 {
  84         switch (authsize) {
  85         case 4:
  86         case 6:
  87         case 8:
  88         case 10:
  89         case 12:
  90         case 14:
  91         case 16:
  92                 break;
  93         default:
  94                 return -EINVAL;
  95         }
  96
  97         crypto_aead_crt(tfm)->authsize = authsize;
  98
  99         return 0;
 100 }
 101
 102 static int ccm4309_aes_nx_setauthsize(struct crypto_aead *tfm,
 103                                       unsigned int authsize)
 104 {
 105         switch (authsize) {
 106         case 8:
 107         case 12:
 108         case 16:
 109                 break;
 110         default:
 111                 return -EINVAL;
 112         }
 113
 114         crypto_aead_crt(tfm)->authsize = authsize;
 115
 116         return 0;
 117 }
 118
 119 /* taken from crypto/ccm.c */
 120 static int set_msg_len(u8 *block, unsigned int msglen, int csize)
 121 {
 122         __be32 data;
 123
 124         memset(block, 0, csize);
 125         block += csize;
 126
 127         if (csize >= 4)
 128                 csize = 4;
 129         else if (msglen > (unsigned int)(1 << (8 * csize)))
 130                 return -EOVERFLOW;
 131
 132         data = cpu_to_be32(msglen);
 133         memcpy(block - csize, (u8 *)&data + 4 - csize, csize);
 134
 135         return 0;
 136 }
 137
 138 /* taken from crypto/ccm.c */
 139 static inline int crypto_ccm_check_iv(const u8 *iv)
 140 {
 141         /* 2 <= L <= 8, so 1 <= L' <= 7. */
 142         if (1 > iv[0] || iv[0] > 7)
 143                 return -EINVAL;
 144
 145         return 0;
 146 }
 147
 148 /* based on code from crypto/ccm.c */
 149 static int generate_b0(u8 *iv, unsigned int assoclen, unsigned int authsize,
 150                        unsigned int cryptlen, u8 *b0)
 151 {
 152         unsigned int l, lp, m = authsize;
 153         int rc;
 154
 155         memcpy(b0, iv, 16);
 156
 157         lp = b0[0];
 158         l = lp + 1;
 159
 160         /* set m, bits 3-5 */
 161         *b0 |= (8 * ((m - 2) / 2));
 162
 163         /* set adata, bit 6, if associated data is used */
 164         if (assoclen)
 165                 *b0 |= 64;
 166
 167         rc = set_msg_len(b0 + 16 - l, cryptlen, l);
 168
 169         return rc;
 170 }
 171
 172 static int generate_pat(u8                   *iv,
 173                         struct aead_request  *req,
 174                         struct nx_crypto_ctx *nx_ctx,
 175                         unsigned int          authsize,
 176                         unsigned int          nbytes,
 177                         u8                   *out)
 178 {
 179         struct nx_sg *nx_insg = nx_ctx->in_sg;
 180         struct nx_sg *nx_outsg = nx_ctx->out_sg;
 181         unsigned int iauth_len = 0;
 182         struct vio_pfo_op *op = NULL;
 183         u8 tmp[16], *b1 = NULL, *b0 = NULL, *result = NULL;
 184         int rc;
 185
 186         /* zero the ctr value */
 187         memset(iv + 15 - iv[0], 0, iv[0] + 1);
 188
 189         if (!req->assoclen) {
 190                 b0 = nx_ctx->csbcpb->cpb.aes_ccm.in_pat_or_b0;
 191         } else if (req->assoclen <= 14) {
 192                 /* if associated data is 14 bytes or less, we do 1 GCM
 193                  * operation on 2 AES blocks, B0 (stored in the csbcpb) and B1,
 194                  * which is fed in through the source buffers here */
 195                 b0 = nx_ctx->csbcpb->cpb.aes_ccm.in_pat_or_b0;
 196                 b1 = nx_ctx->priv.ccm.iauth_tag;
 197                 iauth_len = req->assoclen;
 198
 199                 nx_insg = nx_build_sg_list(nx_insg, b1, 16, nx_ctx->ap->sglen);
 200                 nx_outsg = nx_build_sg_list(nx_outsg, tmp, 16,
 201                                             nx_ctx->ap->sglen);
 202
 203                 /* inlen should be negative, indicating to phyp that its a
 204                  * pointer to an sg list */
 205                 nx_ctx->op.inlen = (nx_ctx->in_sg - nx_insg) *
 206                                         sizeof(struct nx_sg);
 207                 nx_ctx->op.outlen = (nx_ctx->out_sg - nx_outsg) *
 208                                         sizeof(struct nx_sg);
 209
 210                 NX_CPB_FDM(nx_ctx->csbcpb) |= NX_FDM_ENDE_ENCRYPT;
 211                 NX_CPB_FDM(nx_ctx->csbcpb) |= NX_FDM_INTERMEDIATE;
 212
 213                 op = &nx_ctx->op;
 214                 result = nx_ctx->csbcpb->cpb.aes_ccm.out_pat_or_mac;
 215         } else if (req->assoclen <= 65280) {
 216                 /* if associated data is less than (2^16 - 2^8), we construct
 217                  * B1 differently and feed in the associated data to a CCA
 218                  * operation */
 219                 b0 = nx_ctx->csbcpb_aead->cpb.aes_cca.b0;
 220                 b1 = nx_ctx->csbcpb_aead->cpb.aes_cca.b1;
 221                 iauth_len = 14;
 222
 223                 /* remaining assoc data must have scatterlist built for it */
 224                 nx_insg = nx_walk_and_build(nx_insg, nx_ctx->ap->sglen,
 225                                             req->assoc, iauth_len,
 226                                             req->assoclen - iauth_len);
 227                 nx_ctx->op_aead.inlen = (nx_ctx->in_sg - nx_insg) *
 228                                                 sizeof(struct nx_sg);
 229
 230                 op = &nx_ctx->op_aead;
 231                 result = nx_ctx->csbcpb_aead->cpb.aes_cca.out_pat_or_b0;
 232         } else {
 233                 /* if associated data is less than (2^32), we construct B1
 234                  * differently yet again and feed in the associated data to a
 235                  * CCA operation */
 236                 pr_err("associated data len is %u bytes (returning -EINVAL)\n",
 237                        req->assoclen);
 238                 rc = -EINVAL;
 239         }
 240
 241         rc = generate_b0(iv, req->assoclen, authsize, nbytes, b0);
 242         if (rc)
 243                 goto done;
 244
 245         if (b1) {
 246                 memset(b1, 0, 16);
 247                 *(u16 *)b1 = (u16)req->assoclen;
 248
 249                 scatterwalk_map_and_copy(b1 + 2, req->assoc, 0,
 250                                          iauth_len, SCATTERWALK_FROM_SG);
 251
 252                 rc = nx_hcall_sync(nx_ctx, op,
 253                                    req->base.flags & CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP);
 254                 if (rc)
 255                         goto done;
 256
 257                 atomic_inc(&(nx_ctx->stats->aes_ops));
 258                 atomic64_add(req->assoclen, &(nx_ctx->stats->aes_bytes));
 259
 260                 memcpy(out, result, AES_BLOCK_SIZE);
 261         }
 262 done:
 263         return rc;
 264 }
 265
 266 static int ccm_nx_decrypt(struct aead_request   *req,
 267                           struct blkcipher_desc *desc)
 268 {
 269         struct nx_crypto_ctx *nx_ctx = crypto_tfm_ctx(req->base.tfm);
 270         struct nx_csbcpb *csbcpb = nx_ctx->csbcpb;
 271         unsigned int nbytes = req->cryptlen;
 272         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(crypto_aead_reqtfm(req));
 273         struct nx_ccm_priv *priv = &nx_ctx->priv.ccm;
 274         int rc = -1;
 275
 276         if (nbytes > nx_ctx->ap->databytelen)
 277                 return -EINVAL;
 278
 279         nbytes -= authsize;
 280
 281         /* copy out the auth tag to compare with later */
 282         scatterwalk_map_and_copy(priv->oauth_tag,
 283                                  req->src, nbytes, authsize,
 284                                  SCATTERWALK_FROM_SG);
 285
 286         rc = generate_pat(desc->info, req, nx_ctx, authsize, nbytes,
 287                           csbcpb->cpb.aes_ccm.in_pat_or_b0);
 288         if (rc)
 289                 goto out;
 290
 291         rc = nx_build_sg_lists(nx_ctx, desc, req->dst, req->src, nbytes,
 292                                csbcpb->cpb.aes_ccm.iv_or_ctr);
 293         if (rc)
 294                 goto out;
 295
 296         NX_CPB_FDM(nx_ctx->csbcpb) &= ~NX_FDM_ENDE_ENCRYPT;
 297         NX_CPB_FDM(nx_ctx->csbcpb) &= ~NX_FDM_INTERMEDIATE;
 298
 299         rc = nx_hcall_sync(nx_ctx, &nx_ctx->op,
 300                            req->base.flags & CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP);
 301         if (rc)
 302                 goto out;
 303
 304         atomic_inc(&(nx_ctx->stats->aes_ops));
 305         atomic64_add(csbcpb->csb.processed_byte_count,
 306                      &(nx_ctx->stats->aes_bytes));
 307
 308         rc = memcmp(csbcpb->cpb.aes_ccm.out_pat_or_mac, priv->oauth_tag,
 309                     authsize) ? -EBADMSG : 0;
 310 out:
 311         return rc;
 312 }
 313
 314 static int ccm_nx_encrypt(struct aead_request   *req,
 315                           struct blkcipher_desc *desc)
 316 {
 317         struct nx_crypto_ctx *nx_ctx = crypto_tfm_ctx(req->base.tfm);
 318         struct nx_csbcpb *csbcpb = nx_ctx->csbcpb;
 319         unsigned int nbytes = req->cryptlen;
 320         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(crypto_aead_reqtfm(req));
 321         int rc = -1;
 322
 323         if (nbytes > nx_ctx->ap->databytelen)
 324                 return -EINVAL;
 325
 326         rc = generate_pat(desc->info, req, nx_ctx, authsize, nbytes,
 327                           csbcpb->cpb.aes_ccm.in_pat_or_b0);
 328         if (rc)
 329                 goto out;
 330
 331         rc = nx_build_sg_lists(nx_ctx, desc, req->dst, req->src, nbytes,
 332                                csbcpb->cpb.aes_ccm.iv_or_ctr);
 333         if (rc)
 334                 goto out;
 335
 336         NX_CPB_FDM(csbcpb) |= NX_FDM_ENDE_ENCRYPT;
 337         NX_CPB_FDM(csbcpb) &= ~NX_FDM_INTERMEDIATE;
 338
 339         rc = nx_hcall_sync(nx_ctx, &nx_ctx->op,
 340                            req->base.flags & CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP);
 341         if (rc)
 342                 goto out;
 343
 344         atomic_inc(&(nx_ctx->stats->aes_ops));
 345         atomic64_add(csbcpb->csb.processed_byte_count,
 346                      &(nx_ctx->stats->aes_bytes));
 347
 348         /* copy out the auth tag */
 349         scatterwalk_map_and_copy(csbcpb->cpb.aes_ccm.out_pat_or_mac,
 350                                  req->dst, nbytes, authsize,
 351                                  SCATTERWALK_TO_SG);
 352 out:
 353         return rc;
 354 }
 355
 356 static int ccm4309_aes_nx_encrypt(struct aead_request *req)
 357 {
 358         struct nx_crypto_ctx *nx_ctx = crypto_tfm_ctx(req->base.tfm);
 359         struct blkcipher_desc desc;
 360         u8 *iv = nx_ctx->priv.ccm.iv;
 361
 362         iv[0] = 3;
 363         memcpy(iv + 1, nx_ctx->priv.ccm.nonce, 3);
 364         memcpy(iv + 4, req->iv, 8);
 365
 366         desc.info = iv;
 367         desc.tfm = (struct crypto_blkcipher *)req->base.tfm;
 368
 369         return ccm_nx_encrypt(req, &desc);
 370 }
 371
 372 static int ccm_aes_nx_encrypt(struct aead_request *req)
 373 {
 374         struct blkcipher_desc desc;
 375         int rc;
 376
 377         desc.info = req->iv;
 378         desc.tfm = (struct crypto_blkcipher *)req->base.tfm;
 379
 380         rc = crypto_ccm_check_iv(desc.info);
 381         if (rc)
 382                 return rc;
 383
 384         return ccm_nx_encrypt(req, &desc);
 385 }
 386
 387 static int ccm4309_aes_nx_decrypt(struct aead_request *req)
 388 {
 389         struct nx_crypto_ctx *nx_ctx = crypto_tfm_ctx(req->base.tfm);
 390         struct blkcipher_desc desc;
 391         u8 *iv = nx_ctx->priv.ccm.iv;
 392
 393         iv[0] = 3;
 394         memcpy(iv + 1, nx_ctx->priv.ccm.nonce, 3);
 395         memcpy(iv + 4, req->iv, 8);
 396
 397         desc.info = iv;
 398         desc.tfm = (struct crypto_blkcipher *)req->base.tfm;
 399
 400         return ccm_nx_decrypt(req, &desc);
 401 }
 402
 403 static int ccm_aes_nx_decrypt(struct aead_request *req)
 404 {
 405         struct blkcipher_desc desc;
 406         int rc;
 407
 408         desc.info = req->iv;
 409         desc.tfm = (struct crypto_blkcipher *)req->base.tfm;
 410
 411         rc = crypto_ccm_check_iv(desc.info);
 412         if (rc)
 413                 return rc;
 414
 415         return ccm_nx_decrypt(req, &desc);
 416 }
 417
 418 /* tell the block cipher walk routines that this is a stream cipher by
 419  * setting cra_blocksize to 1. Even using blkcipher_walk_virt_block
 420  * during encrypt/decrypt doesn't solve this problem, because it calls
 421  * blkcipher_walk_done under the covers, which doesn't use walk->blocksize,
 422  * but instead uses this tfm->blocksize. */
 423 struct crypto_alg nx_ccm_aes_alg = {
 424         .cra_name        = "ccm(aes)",
 425         .cra_driver_name = "ccm-aes-nx",
 426         .cra_priority    = 300,
 427         .cra_flags       = CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD |
 428                            CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK,
 429         .cra_blocksize   = 1,
 430         .cra_ctxsize     = sizeof(struct nx_crypto_ctx),
 431         .cra_type        = &crypto_aead_type,
 432         .cra_module      = THIS_MODULE,
 433         .cra_list        = LIST_HEAD_INIT(nx_ccm_aes_alg.cra_list),
 434         .cra_init        = nx_crypto_ctx_aes_ccm_init,
 435         .cra_exit        = nx_crypto_ctx_exit,
 436         .cra_aead = {
 437                 .ivsize      = AES_BLOCK_SIZE,
 438                 .maxauthsize = AES_BLOCK_SIZE,
 439                 .setkey      = ccm_aes_nx_set_key,
 440                 .setauthsize = ccm_aes_nx_setauthsize,
 441                 .encrypt     = ccm_aes_nx_encrypt,
 442                 .decrypt     = ccm_aes_nx_decrypt,
 443         }
 444 };
 445
 446 struct crypto_alg nx_ccm4309_aes_alg = {
 447         .cra_name        = "rfc4309(ccm(aes))",
 448         .cra_driver_name = "rfc4309-ccm-aes-nx",
 449         .cra_priority    = 300,
 450         .cra_flags       = CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD |
 451                            CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK,
 452         .cra_blocksize   = 1,
 453         .cra_ctxsize     = sizeof(struct nx_crypto_ctx),
 454         .cra_type        = &crypto_nivaead_type,
 455         .cra_module      = THIS_MODULE,
 456         .cra_list        = LIST_HEAD_INIT(nx_ccm4309_aes_alg.cra_list),
 457         .cra_init        = nx_crypto_ctx_aes_ccm_init,
 458         .cra_exit        = nx_crypto_ctx_exit,
 459         .cra_aead = {
 460                 .ivsize      = 8,
 461                 .maxauthsize = AES_BLOCK_SIZE,
 462                 .setkey      = ccm4309_aes_nx_set_key,
 463                 .setauthsize = ccm4309_aes_nx_setauthsize,
 464                 .encrypt     = ccm4309_aes_nx_encrypt,
 465                 .decrypt     = ccm4309_aes_nx_decrypt,
 466                 .geniv       = "seqiv",
 467         }
 468 };