xref: /openbmc/linux/arch/sparc/crypto/des_glue.c (revision 8dda2eac)
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /* Glue code for DES encryption optimized for sparc64 crypto opcodes.
3  *
4  * Copyright (C) 2012 David S. Miller <davem@davemloft.net>
5  */
6 
7 #define pr_fmt(fmt)	KBUILD_MODNAME ": " fmt
8 
9 #include <linux/crypto.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/module.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/types.h>
14 #include <crypto/algapi.h>
15 #include <crypto/internal/des.h>
16 #include <crypto/internal/skcipher.h>
17 
18 #include <asm/fpumacro.h>
19 #include <asm/pstate.h>
20 #include <asm/elf.h>
21 
22 #include "opcodes.h"
23 
24 struct des_sparc64_ctx {
25 	u64 encrypt_expkey[DES_EXPKEY_WORDS / 2];
26 	u64 decrypt_expkey[DES_EXPKEY_WORDS / 2];
27 };
28 
29 struct des3_ede_sparc64_ctx {
30 	u64 encrypt_expkey[DES3_EDE_EXPKEY_WORDS / 2];
31 	u64 decrypt_expkey[DES3_EDE_EXPKEY_WORDS / 2];
32 };
33 
34 static void encrypt_to_decrypt(u64 *d, const u64 *e)
35 {
36 	const u64 *s = e + (DES_EXPKEY_WORDS / 2) - 1;
37 	int i;
38 
39 	for (i = 0; i < DES_EXPKEY_WORDS / 2; i++)
40 		*d++ = *s--;
41 }
42 
43 extern void des_sparc64_key_expand(const u32 *input_key, u64 *key);
44 
45 static int des_set_key(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *key,
46 		       unsigned int keylen)
47 {
48 	struct des_sparc64_ctx *dctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
49 	int err;
50 
51 	/* Even though we have special instructions for key expansion,
52 	 * we call des_verify_key() so that we don't have to write our own
53 	 * weak key detection code.
54 	 */
55 	err = crypto_des_verify_key(tfm, key);
56 	if (err)
57 		return err;
58 
59 	des_sparc64_key_expand((const u32 *) key, &dctx->encrypt_expkey[0]);
60 	encrypt_to_decrypt(&dctx->decrypt_expkey[0], &dctx->encrypt_expkey[0]);
61 
62 	return 0;
63 }
64 
65 static int des_set_key_skcipher(struct crypto_skcipher *tfm, const u8 *key,
66 				unsigned int keylen)
67 {
68 	return des_set_key(crypto_skcipher_tfm(tfm), key, keylen);
69 }
70 
71 extern void des_sparc64_crypt(const u64 *key, const u64 *input,
72 			      u64 *output);
73 
74 static void sparc_des_encrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *dst, const u8 *src)
75 {
76 	struct des_sparc64_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
77 	const u64 *K = ctx->encrypt_expkey;
78 
79 	des_sparc64_crypt(K, (const u64 *) src, (u64 *) dst);
80 }
81 
82 static void sparc_des_decrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *dst, const u8 *src)
83 {
84 	struct des_sparc64_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
85 	const u64 *K = ctx->decrypt_expkey;
86 
87 	des_sparc64_crypt(K, (const u64 *) src, (u64 *) dst);
88 }
89 
90 extern void des_sparc64_load_keys(const u64 *key);
91 
92 extern void des_sparc64_ecb_crypt(const u64 *input, u64 *output,
93 				  unsigned int len);
94 
95 static int __ecb_crypt(struct skcipher_request *req, bool encrypt)
96 {
97 	struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
98 	const struct des_sparc64_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
99 	struct skcipher_walk walk;
100 	unsigned int nbytes;
101 	int err;
102 
103 	err = skcipher_walk_virt(&walk, req, true);
104 	if (err)
105 		return err;
106 
107 	if (encrypt)
108 		des_sparc64_load_keys(&ctx->encrypt_expkey[0]);
109 	else
110 		des_sparc64_load_keys(&ctx->decrypt_expkey[0]);
111 	while ((nbytes = walk.nbytes) != 0) {
112 		des_sparc64_ecb_crypt(walk.src.virt.addr, walk.dst.virt.addr,
113 				      round_down(nbytes, DES_BLOCK_SIZE));
114 		err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes % DES_BLOCK_SIZE);
115 	}
116 	fprs_write(0);
117 	return err;
118 }
119 
120 static int ecb_encrypt(struct skcipher_request *req)
121 {
122 	return __ecb_crypt(req, true);
123 }
124 
125 static int ecb_decrypt(struct skcipher_request *req)
126 {
127 	return __ecb_crypt(req, false);
128 }
129 
130 extern void des_sparc64_cbc_encrypt(const u64 *input, u64 *output,
131 				    unsigned int len, u64 *iv);
132 
133 extern void des_sparc64_cbc_decrypt(const u64 *input, u64 *output,
134 				    unsigned int len, u64 *iv);
135 
136 static int __cbc_crypt(struct skcipher_request *req, bool encrypt)
137 {
138 	struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
139 	const struct des_sparc64_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
140 	struct skcipher_walk walk;
141 	unsigned int nbytes;
142 	int err;
143 
144 	err = skcipher_walk_virt(&walk, req, true);
145 	if (err)
146 		return err;
147 
148 	if (encrypt)
149 		des_sparc64_load_keys(&ctx->encrypt_expkey[0]);
150 	else
151 		des_sparc64_load_keys(&ctx->decrypt_expkey[0]);
152 	while ((nbytes = walk.nbytes) != 0) {
153 		if (encrypt)
154 			des_sparc64_cbc_encrypt(walk.src.virt.addr,
155 						walk.dst.virt.addr,
156 						round_down(nbytes,
157 							   DES_BLOCK_SIZE),
158 						walk.iv);
159 		else
160 			des_sparc64_cbc_decrypt(walk.src.virt.addr,
161 						walk.dst.virt.addr,
162 						round_down(nbytes,
163 							   DES_BLOCK_SIZE),
164 						walk.iv);
165 		err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes % DES_BLOCK_SIZE);
166 	}
167 	fprs_write(0);
168 	return err;
169 }
170 
171 static int cbc_encrypt(struct skcipher_request *req)
172 {
173 	return __cbc_crypt(req, true);
174 }
175 
176 static int cbc_decrypt(struct skcipher_request *req)
177 {
178 	return __cbc_crypt(req, false);
179 }
180 
181 static int des3_ede_set_key(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *key,
182 			    unsigned int keylen)
183 {
184 	struct des3_ede_sparc64_ctx *dctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
185 	u64 k1[DES_EXPKEY_WORDS / 2];
186 	u64 k2[DES_EXPKEY_WORDS / 2];
187 	u64 k3[DES_EXPKEY_WORDS / 2];
188 	int err;
189 
190 	err = crypto_des3_ede_verify_key(tfm, key);
191 	if (err)
192 		return err;
193 
194 	des_sparc64_key_expand((const u32 *)key, k1);
195 	key += DES_KEY_SIZE;
196 	des_sparc64_key_expand((const u32 *)key, k2);
197 	key += DES_KEY_SIZE;
198 	des_sparc64_key_expand((const u32 *)key, k3);
199 
200 	memcpy(&dctx->encrypt_expkey[0], &k1[0], sizeof(k1));
201 	encrypt_to_decrypt(&dctx->encrypt_expkey[DES_EXPKEY_WORDS / 2], &k2[0]);
202 	memcpy(&dctx->encrypt_expkey[(DES_EXPKEY_WORDS / 2) * 2],
203 	       &k3[0], sizeof(k3));
204 
205 	encrypt_to_decrypt(&dctx->decrypt_expkey[0], &k3[0]);
206 	memcpy(&dctx->decrypt_expkey[DES_EXPKEY_WORDS / 2],
207 	       &k2[0], sizeof(k2));
208 	encrypt_to_decrypt(&dctx->decrypt_expkey[(DES_EXPKEY_WORDS / 2) * 2],
209 			   &k1[0]);
210 
211 	return 0;
212 }
213 
214 static int des3_ede_set_key_skcipher(struct crypto_skcipher *tfm, const u8 *key,
215 				     unsigned int keylen)
216 {
217 	return des3_ede_set_key(crypto_skcipher_tfm(tfm), key, keylen);
218 }
219 
220 extern void des3_ede_sparc64_crypt(const u64 *key, const u64 *input,
221 				   u64 *output);
222 
223 static void sparc_des3_ede_encrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *dst, const u8 *src)
224 {
225 	struct des3_ede_sparc64_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
226 	const u64 *K = ctx->encrypt_expkey;
227 
228 	des3_ede_sparc64_crypt(K, (const u64 *) src, (u64 *) dst);
229 }
230 
231 static void sparc_des3_ede_decrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *dst, const u8 *src)
232 {
233 	struct des3_ede_sparc64_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
234 	const u64 *K = ctx->decrypt_expkey;
235 
236 	des3_ede_sparc64_crypt(K, (const u64 *) src, (u64 *) dst);
237 }
238 
239 extern void des3_ede_sparc64_load_keys(const u64 *key);
240 
241 extern void des3_ede_sparc64_ecb_crypt(const u64 *expkey, const u64 *input,
242 				       u64 *output, unsigned int len);
243 
244 static int __ecb3_crypt(struct skcipher_request *req, bool encrypt)
245 {
246 	struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
247 	const struct des3_ede_sparc64_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
248 	struct skcipher_walk walk;
249 	const u64 *K;
250 	unsigned int nbytes;
251 	int err;
252 
253 	err = skcipher_walk_virt(&walk, req, true);
254 	if (err)
255 		return err;
256 
257 	if (encrypt)
258 		K = &ctx->encrypt_expkey[0];
259 	else
260 		K = &ctx->decrypt_expkey[0];
261 	des3_ede_sparc64_load_keys(K);
262 	while ((nbytes = walk.nbytes) != 0) {
263 		des3_ede_sparc64_ecb_crypt(K, walk.src.virt.addr,
264 					   walk.dst.virt.addr,
265 					   round_down(nbytes, DES_BLOCK_SIZE));
266 		err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes % DES_BLOCK_SIZE);
267 	}
268 	fprs_write(0);
269 	return err;
270 }
271 
272 static int ecb3_encrypt(struct skcipher_request *req)
273 {
274 	return __ecb3_crypt(req, true);
275 }
276 
277 static int ecb3_decrypt(struct skcipher_request *req)
278 {
279 	return __ecb3_crypt(req, false);
280 }
281 
282 extern void des3_ede_sparc64_cbc_encrypt(const u64 *expkey, const u64 *input,
283 					 u64 *output, unsigned int len,
284 					 u64 *iv);
285 
286 extern void des3_ede_sparc64_cbc_decrypt(const u64 *expkey, const u64 *input,
287 					 u64 *output, unsigned int len,
288 					 u64 *iv);
289 
290 static int __cbc3_crypt(struct skcipher_request *req, bool encrypt)
291 {
292 	struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
293 	const struct des3_ede_sparc64_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
294 	struct skcipher_walk walk;
295 	const u64 *K;
296 	unsigned int nbytes;
297 	int err;
298 
299 	err = skcipher_walk_virt(&walk, req, true);
300 	if (err)
301 		return err;
302 
303 	if (encrypt)
304 		K = &ctx->encrypt_expkey[0];
305 	else
306 		K = &ctx->decrypt_expkey[0];
307 	des3_ede_sparc64_load_keys(K);
308 	while ((nbytes = walk.nbytes) != 0) {
309 		if (encrypt)
310 			des3_ede_sparc64_cbc_encrypt(K, walk.src.virt.addr,
311 						     walk.dst.virt.addr,
312 						     round_down(nbytes,
313 								DES_BLOCK_SIZE),
314 						     walk.iv);
315 		else
316 			des3_ede_sparc64_cbc_decrypt(K, walk.src.virt.addr,
317 						     walk.dst.virt.addr,
318 						     round_down(nbytes,
319 								DES_BLOCK_SIZE),
320 						     walk.iv);
321 		err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes % DES_BLOCK_SIZE);
322 	}
323 	fprs_write(0);
324 	return err;
325 }
326 
327 static int cbc3_encrypt(struct skcipher_request *req)
328 {
329 	return __cbc3_crypt(req, true);
330 }
331 
332 static int cbc3_decrypt(struct skcipher_request *req)
333 {
334 	return __cbc3_crypt(req, false);
335 }
336 
337 static struct crypto_alg cipher_algs[] = {
338 	{
339 		.cra_name		= "des",
340 		.cra_driver_name	= "des-sparc64",
341 		.cra_priority		= SPARC_CR_OPCODE_PRIORITY,
342 		.cra_flags		= CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
343 		.cra_blocksize		= DES_BLOCK_SIZE,
344 		.cra_ctxsize		= sizeof(struct des_sparc64_ctx),
345 		.cra_alignmask		= 7,
346 		.cra_module		= THIS_MODULE,
347 		.cra_u	= {
348 			.cipher	= {
349 				.cia_min_keysize	= DES_KEY_SIZE,
350 				.cia_max_keysize	= DES_KEY_SIZE,
351 				.cia_setkey		= des_set_key,
352 				.cia_encrypt		= sparc_des_encrypt,
353 				.cia_decrypt		= sparc_des_decrypt
354 			}
355 		}
356 	}, {
357 		.cra_name		= "des3_ede",
358 		.cra_driver_name	= "des3_ede-sparc64",
359 		.cra_priority		= SPARC_CR_OPCODE_PRIORITY,
360 		.cra_flags		= CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
361 		.cra_blocksize		= DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
362 		.cra_ctxsize		= sizeof(struct des3_ede_sparc64_ctx),
363 		.cra_alignmask		= 7,
364 		.cra_module		= THIS_MODULE,
365 		.cra_u	= {
366 			.cipher	= {
367 				.cia_min_keysize	= DES3_EDE_KEY_SIZE,
368 				.cia_max_keysize	= DES3_EDE_KEY_SIZE,
369 				.cia_setkey		= des3_ede_set_key,
370 				.cia_encrypt		= sparc_des3_ede_encrypt,
371 				.cia_decrypt		= sparc_des3_ede_decrypt
372 			}
373 		}
374 	}
375 };
376 
377 static struct skcipher_alg skcipher_algs[] = {
378 	{
379 		.base.cra_name		= "ecb(des)",
380 		.base.cra_driver_name	= "ecb-des-sparc64",
381 		.base.cra_priority	= SPARC_CR_OPCODE_PRIORITY,
382 		.base.cra_blocksize	= DES_BLOCK_SIZE,
383 		.base.cra_ctxsize	= sizeof(struct des_sparc64_ctx),
384 		.base.cra_alignmask	= 7,
385 		.base.cra_module	= THIS_MODULE,
386 		.min_keysize		= DES_KEY_SIZE,
387 		.max_keysize		= DES_KEY_SIZE,
388 		.setkey			= des_set_key_skcipher,
389 		.encrypt		= ecb_encrypt,
390 		.decrypt		= ecb_decrypt,
391 	}, {
392 		.base.cra_name		= "cbc(des)",
393 		.base.cra_driver_name	= "cbc-des-sparc64",
394 		.base.cra_priority	= SPARC_CR_OPCODE_PRIORITY,
395 		.base.cra_blocksize	= DES_BLOCK_SIZE,
396 		.base.cra_ctxsize	= sizeof(struct des_sparc64_ctx),
397 		.base.cra_alignmask	= 7,
398 		.base.cra_module	= THIS_MODULE,
399 		.min_keysize		= DES_KEY_SIZE,
400 		.max_keysize		= DES_KEY_SIZE,
401 		.ivsize			= DES_BLOCK_SIZE,
402 		.setkey			= des_set_key_skcipher,
403 		.encrypt		= cbc_encrypt,
404 		.decrypt		= cbc_decrypt,
405 	}, {
406 		.base.cra_name		= "ecb(des3_ede)",
407 		.base.cra_driver_name	= "ecb-des3_ede-sparc64",
408 		.base.cra_priority	= SPARC_CR_OPCODE_PRIORITY,
409 		.base.cra_blocksize	= DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
410 		.base.cra_ctxsize	= sizeof(struct des3_ede_sparc64_ctx),
411 		.base.cra_alignmask	= 7,
412 		.base.cra_module	= THIS_MODULE,
413 		.min_keysize		= DES3_EDE_KEY_SIZE,
414 		.max_keysize		= DES3_EDE_KEY_SIZE,
415 		.setkey			= des3_ede_set_key_skcipher,
416 		.encrypt		= ecb3_encrypt,
417 		.decrypt		= ecb3_decrypt,
418 	}, {
419 		.base.cra_name		= "cbc(des3_ede)",
420 		.base.cra_driver_name	= "cbc-des3_ede-sparc64",
421 		.base.cra_priority	= SPARC_CR_OPCODE_PRIORITY,
422 		.base.cra_blocksize	= DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
423 		.base.cra_ctxsize	= sizeof(struct des3_ede_sparc64_ctx),
424 		.base.cra_alignmask	= 7,
425 		.base.cra_module	= THIS_MODULE,
426 		.min_keysize		= DES3_EDE_KEY_SIZE,
427 		.max_keysize		= DES3_EDE_KEY_SIZE,
428 		.ivsize			= DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
429 		.setkey			= des3_ede_set_key_skcipher,
430 		.encrypt		= cbc3_encrypt,
431 		.decrypt		= cbc3_decrypt,
432 	}
433 };
434 
435 static bool __init sparc64_has_des_opcode(void)
436 {
437 	unsigned long cfr;
438 
439 	if (!(sparc64_elf_hwcap & HWCAP_SPARC_CRYPTO))
440 		return false;
441 
442 	__asm__ __volatile__("rd %%asr26, %0" : "=r" (cfr));
443 	if (!(cfr & CFR_DES))
444 		return false;
445 
446 	return true;
447 }
448 
449 static int __init des_sparc64_mod_init(void)
450 {
451 	int err;
452 
453 	if (!sparc64_has_des_opcode()) {
454 		pr_info("sparc64 des opcodes not available.\n");
455 		return -ENODEV;
456 	}
457 	pr_info("Using sparc64 des opcodes optimized DES implementation\n");
458 	err = crypto_register_algs(cipher_algs, ARRAY_SIZE(cipher_algs));
459 	if (err)
460 		return err;
461 	err = crypto_register_skciphers(skcipher_algs,
462 					ARRAY_SIZE(skcipher_algs));
463 	if (err)
464 		crypto_unregister_algs(cipher_algs, ARRAY_SIZE(cipher_algs));
465 	return err;
466 }
467 
468 static void __exit des_sparc64_mod_fini(void)
469 {
470 	crypto_unregister_algs(cipher_algs, ARRAY_SIZE(cipher_algs));
471 	crypto_unregister_skciphers(skcipher_algs, ARRAY_SIZE(skcipher_algs));
472 }
473 
474 module_init(des_sparc64_mod_init);
475 module_exit(des_sparc64_mod_fini);
476 
477 MODULE_LICENSE("GPL");
478 MODULE_DESCRIPTION("DES & Triple DES EDE Cipher Algorithms, sparc64 des opcode accelerated");
479 
480 MODULE_ALIAS_CRYPTO("des");
481 MODULE_ALIAS_CRYPTO("des3_ede");
482 
483 #include "crop_devid.c"
484