xref: /openbmc/linux/arch/x86/crypto/des3_ede_glue.c (revision fc7a6209)
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  * Glue Code for assembler optimized version of 3DES
4  *
5  * Copyright © 2014 Jussi Kivilinna <jussi.kivilinna@mbnet.fi>
6  *
7  * CBC & ECB parts based on code (crypto/cbc.c,ecb.c) by:
8  *   Copyright (c) 2006 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
9  */
10 
11 #include <crypto/algapi.h>
12 #include <crypto/des.h>
13 #include <crypto/internal/skcipher.h>
14 #include <linux/crypto.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/types.h>
18 
19 struct des3_ede_x86_ctx {
20 	struct des3_ede_ctx enc;
21 	struct des3_ede_ctx dec;
22 };
23 
24 /* regular block cipher functions */
25 asmlinkage void des3_ede_x86_64_crypt_blk(const u32 *expkey, u8 *dst,
26 					  const u8 *src);
27 
28 /* 3-way parallel cipher functions */
29 asmlinkage void des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way(const u32 *expkey, u8 *dst,
30 					       const u8 *src);
31 
32 static inline void des3_ede_enc_blk(struct des3_ede_x86_ctx *ctx, u8 *dst,
33 				    const u8 *src)
34 {
35 	u32 *enc_ctx = ctx->enc.expkey;
36 
37 	des3_ede_x86_64_crypt_blk(enc_ctx, dst, src);
38 }
39 
40 static inline void des3_ede_dec_blk(struct des3_ede_x86_ctx *ctx, u8 *dst,
41 				    const u8 *src)
42 {
43 	u32 *dec_ctx = ctx->dec.expkey;
44 
45 	des3_ede_x86_64_crypt_blk(dec_ctx, dst, src);
46 }
47 
48 static inline void des3_ede_enc_blk_3way(struct des3_ede_x86_ctx *ctx, u8 *dst,
49 					 const u8 *src)
50 {
51 	u32 *enc_ctx = ctx->enc.expkey;
52 
53 	des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way(enc_ctx, dst, src);
54 }
55 
56 static inline void des3_ede_dec_blk_3way(struct des3_ede_x86_ctx *ctx, u8 *dst,
57 					 const u8 *src)
58 {
59 	u32 *dec_ctx = ctx->dec.expkey;
60 
61 	des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way(dec_ctx, dst, src);
62 }
63 
64 static void des3_ede_x86_encrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *dst, const u8 *src)
65 {
66 	des3_ede_enc_blk(crypto_tfm_ctx(tfm), dst, src);
67 }
68 
69 static void des3_ede_x86_decrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *dst, const u8 *src)
70 {
71 	des3_ede_dec_blk(crypto_tfm_ctx(tfm), dst, src);
72 }
73 
74 static int ecb_crypt(struct skcipher_request *req, const u32 *expkey)
75 {
76 	const unsigned int bsize = DES3_EDE_BLOCK_SIZE;
77 	struct skcipher_walk walk;
78 	unsigned int nbytes;
79 	int err;
80 
81 	err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);
82 
83 	while ((nbytes = walk.nbytes)) {
84 		u8 *wsrc = walk.src.virt.addr;
85 		u8 *wdst = walk.dst.virt.addr;
86 
87 		/* Process four block batch */
88 		if (nbytes >= bsize * 3) {
89 			do {
90 				des3_ede_x86_64_crypt_blk_3way(expkey, wdst,
91 							       wsrc);
92 
93 				wsrc += bsize * 3;
94 				wdst += bsize * 3;
95 				nbytes -= bsize * 3;
96 			} while (nbytes >= bsize * 3);
97 
98 			if (nbytes < bsize)
99 				goto done;
100 		}
101 
102 		/* Handle leftovers */
103 		do {
104 			des3_ede_x86_64_crypt_blk(expkey, wdst, wsrc);
105 
106 			wsrc += bsize;
107 			wdst += bsize;
108 			nbytes -= bsize;
109 		} while (nbytes >= bsize);
110 
111 done:
112 		err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes);
113 	}
114 
115 	return err;
116 }
117 
118 static int ecb_encrypt(struct skcipher_request *req)
119 {
120 	struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
121 	struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
122 
123 	return ecb_crypt(req, ctx->enc.expkey);
124 }
125 
126 static int ecb_decrypt(struct skcipher_request *req)
127 {
128 	struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
129 	struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
130 
131 	return ecb_crypt(req, ctx->dec.expkey);
132 }
133 
134 static unsigned int __cbc_encrypt(struct des3_ede_x86_ctx *ctx,
135 				  struct skcipher_walk *walk)
136 {
137 	unsigned int bsize = DES3_EDE_BLOCK_SIZE;
138 	unsigned int nbytes = walk->nbytes;
139 	u64 *src = (u64 *)walk->src.virt.addr;
140 	u64 *dst = (u64 *)walk->dst.virt.addr;
141 	u64 *iv = (u64 *)walk->iv;
142 
143 	do {
144 		*dst = *src ^ *iv;
145 		des3_ede_enc_blk(ctx, (u8 *)dst, (u8 *)dst);
146 		iv = dst;
147 
148 		src += 1;
149 		dst += 1;
150 		nbytes -= bsize;
151 	} while (nbytes >= bsize);
152 
153 	*(u64 *)walk->iv = *iv;
154 	return nbytes;
155 }
156 
157 static int cbc_encrypt(struct skcipher_request *req)
158 {
159 	struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
160 	struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
161 	struct skcipher_walk walk;
162 	unsigned int nbytes;
163 	int err;
164 
165 	err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);
166 
167 	while ((nbytes = walk.nbytes)) {
168 		nbytes = __cbc_encrypt(ctx, &walk);
169 		err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes);
170 	}
171 
172 	return err;
173 }
174 
175 static unsigned int __cbc_decrypt(struct des3_ede_x86_ctx *ctx,
176 				  struct skcipher_walk *walk)
177 {
178 	unsigned int bsize = DES3_EDE_BLOCK_SIZE;
179 	unsigned int nbytes = walk->nbytes;
180 	u64 *src = (u64 *)walk->src.virt.addr;
181 	u64 *dst = (u64 *)walk->dst.virt.addr;
182 	u64 ivs[3 - 1];
183 	u64 last_iv;
184 
185 	/* Start of the last block. */
186 	src += nbytes / bsize - 1;
187 	dst += nbytes / bsize - 1;
188 
189 	last_iv = *src;
190 
191 	/* Process four block batch */
192 	if (nbytes >= bsize * 3) {
193 		do {
194 			nbytes -= bsize * 3 - bsize;
195 			src -= 3 - 1;
196 			dst -= 3 - 1;
197 
198 			ivs[0] = src[0];
199 			ivs[1] = src[1];
200 
201 			des3_ede_dec_blk_3way(ctx, (u8 *)dst, (u8 *)src);
202 
203 			dst[1] ^= ivs[0];
204 			dst[2] ^= ivs[1];
205 
206 			nbytes -= bsize;
207 			if (nbytes < bsize)
208 				goto done;
209 
210 			*dst ^= *(src - 1);
211 			src -= 1;
212 			dst -= 1;
213 		} while (nbytes >= bsize * 3);
214 	}
215 
216 	/* Handle leftovers */
217 	for (;;) {
218 		des3_ede_dec_blk(ctx, (u8 *)dst, (u8 *)src);
219 
220 		nbytes -= bsize;
221 		if (nbytes < bsize)
222 			break;
223 
224 		*dst ^= *(src - 1);
225 		src -= 1;
226 		dst -= 1;
227 	}
228 
229 done:
230 	*dst ^= *(u64 *)walk->iv;
231 	*(u64 *)walk->iv = last_iv;
232 
233 	return nbytes;
234 }
235 
236 static int cbc_decrypt(struct skcipher_request *req)
237 {
238 	struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
239 	struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
240 	struct skcipher_walk walk;
241 	unsigned int nbytes;
242 	int err;
243 
244 	err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);
245 
246 	while ((nbytes = walk.nbytes)) {
247 		nbytes = __cbc_decrypt(ctx, &walk);
248 		err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes);
249 	}
250 
251 	return err;
252 }
253 
254 static int des3_ede_x86_setkey(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *key,
255 			       unsigned int keylen)
256 {
257 	struct des3_ede_x86_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
258 	u32 i, j, tmp;
259 	int err;
260 
261 	err = des3_ede_expand_key(&ctx->enc, key, keylen);
262 	if (err == -ENOKEY) {
263 		if (crypto_tfm_get_flags(tfm) & CRYPTO_TFM_REQ_FORBID_WEAK_KEYS)
264 			err = -EINVAL;
265 		else
266 			err = 0;
267 	}
268 
269 	if (err) {
270 		memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
271 		return err;
272 	}
273 
274 	/* Fix encryption context for this implementation and form decryption
275 	 * context. */
276 	j = DES3_EDE_EXPKEY_WORDS - 2;
277 	for (i = 0; i < DES3_EDE_EXPKEY_WORDS; i += 2, j -= 2) {
278 		tmp = ror32(ctx->enc.expkey[i + 1], 4);
279 		ctx->enc.expkey[i + 1] = tmp;
280 
281 		ctx->dec.expkey[j + 0] = ctx->enc.expkey[i + 0];
282 		ctx->dec.expkey[j + 1] = tmp;
283 	}
284 
285 	return 0;
286 }
287 
288 static int des3_ede_x86_setkey_skcipher(struct crypto_skcipher *tfm,
289 					const u8 *key,
290 					unsigned int keylen)
291 {
292 	return des3_ede_x86_setkey(&tfm->base, key, keylen);
293 }
294 
295 static struct crypto_alg des3_ede_cipher = {
296 	.cra_name		= "des3_ede",
297 	.cra_driver_name	= "des3_ede-asm",
298 	.cra_priority		= 200,
299 	.cra_flags		= CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
300 	.cra_blocksize		= DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
301 	.cra_ctxsize		= sizeof(struct des3_ede_x86_ctx),
302 	.cra_alignmask		= 0,
303 	.cra_module		= THIS_MODULE,
304 	.cra_u = {
305 		.cipher = {
306 			.cia_min_keysize	= DES3_EDE_KEY_SIZE,
307 			.cia_max_keysize	= DES3_EDE_KEY_SIZE,
308 			.cia_setkey		= des3_ede_x86_setkey,
309 			.cia_encrypt		= des3_ede_x86_encrypt,
310 			.cia_decrypt		= des3_ede_x86_decrypt,
311 		}
312 	}
313 };
314 
315 static struct skcipher_alg des3_ede_skciphers[] = {
316 	{
317 		.base.cra_name		= "ecb(des3_ede)",
318 		.base.cra_driver_name	= "ecb-des3_ede-asm",
319 		.base.cra_priority	= 300,
320 		.base.cra_blocksize	= DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
321 		.base.cra_ctxsize	= sizeof(struct des3_ede_x86_ctx),
322 		.base.cra_module	= THIS_MODULE,
323 		.min_keysize		= DES3_EDE_KEY_SIZE,
324 		.max_keysize		= DES3_EDE_KEY_SIZE,
325 		.setkey			= des3_ede_x86_setkey_skcipher,
326 		.encrypt		= ecb_encrypt,
327 		.decrypt		= ecb_decrypt,
328 	}, {
329 		.base.cra_name		= "cbc(des3_ede)",
330 		.base.cra_driver_name	= "cbc-des3_ede-asm",
331 		.base.cra_priority	= 300,
332 		.base.cra_blocksize	= DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
333 		.base.cra_ctxsize	= sizeof(struct des3_ede_x86_ctx),
334 		.base.cra_module	= THIS_MODULE,
335 		.min_keysize		= DES3_EDE_KEY_SIZE,
336 		.max_keysize		= DES3_EDE_KEY_SIZE,
337 		.ivsize			= DES3_EDE_BLOCK_SIZE,
338 		.setkey			= des3_ede_x86_setkey_skcipher,
339 		.encrypt		= cbc_encrypt,
340 		.decrypt		= cbc_decrypt,
341 	}
342 };
343 
344 static bool is_blacklisted_cpu(void)
345 {
346 	if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
347 		return false;
348 
349 	if (boot_cpu_data.x86 == 0x0f) {
350 		/*
351 		 * On Pentium 4, des3_ede-x86_64 is slower than generic C
352 		 * implementation because use of 64bit rotates (which are really
353 		 * slow on P4). Therefore blacklist P4s.
354 		 */
355 		return true;
356 	}
357 
358 	return false;
359 }
360 
361 static int force;
362 module_param(force, int, 0);
363 MODULE_PARM_DESC(force, "Force module load, ignore CPU blacklist");
364 
365 static int __init des3_ede_x86_init(void)
366 {
367 	int err;
368 
369 	if (!force && is_blacklisted_cpu()) {
370 		pr_info("des3_ede-x86_64: performance on this CPU would be suboptimal: disabling des3_ede-x86_64.\n");
371 		return -ENODEV;
372 	}
373 
374 	err = crypto_register_alg(&des3_ede_cipher);
375 	if (err)
376 		return err;
377 
378 	err = crypto_register_skciphers(des3_ede_skciphers,
379 					ARRAY_SIZE(des3_ede_skciphers));
380 	if (err)
381 		crypto_unregister_alg(&des3_ede_cipher);
382 
383 	return err;
384 }
385 
386 static void __exit des3_ede_x86_fini(void)
387 {
388 	crypto_unregister_alg(&des3_ede_cipher);
389 	crypto_unregister_skciphers(des3_ede_skciphers,
390 				    ARRAY_SIZE(des3_ede_skciphers));
391 }
392 
393 module_init(des3_ede_x86_init);
394 module_exit(des3_ede_x86_fini);
395 
396 MODULE_LICENSE("GPL");
397 MODULE_DESCRIPTION("Triple DES EDE Cipher Algorithm, asm optimized");
398 MODULE_ALIAS_CRYPTO("des3_ede");
399 MODULE_ALIAS_CRYPTO("des3_ede-asm");
400 MODULE_AUTHOR("Jussi Kivilinna <jussi.kivilinna@iki.fi>");
401