193b5e86aSJussi Kivilinna /* 293b5e86aSJussi Kivilinna * CMAC: Cipher Block Mode for Authentication 393b5e86aSJussi Kivilinna * 493b5e86aSJussi Kivilinna * Copyright © 2013 Jussi Kivilinna <jussi.kivilinna@iki.fi> 593b5e86aSJussi Kivilinna * 693b5e86aSJussi Kivilinna * Based on work by: 793b5e86aSJussi Kivilinna * Copyright © 2013 Tom St Denis <tstdenis@elliptictech.com> 893b5e86aSJussi Kivilinna * Based on crypto/xcbc.c: 993b5e86aSJussi Kivilinna * Copyright © 2006 USAGI/WIDE Project, 1093b5e86aSJussi Kivilinna * Author: Kazunori Miyazawa <miyazawa@linux-ipv6.org> 1193b5e86aSJussi Kivilinna * 1293b5e86aSJussi Kivilinna * This program is free software; you can redistribute it and/or modify 1393b5e86aSJussi Kivilinna * it under the terms of the GNU General Public License as published by 1493b5e86aSJussi Kivilinna * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or 1593b5e86aSJussi Kivilinna * (at your option) any later version. 1693b5e86aSJussi Kivilinna * 1793b5e86aSJussi Kivilinna */ 1893b5e86aSJussi Kivilinna 1993b5e86aSJussi Kivilinna #include <crypto/internal/hash.h> 2093b5e86aSJussi Kivilinna #include <linux/err.h> 2193b5e86aSJussi Kivilinna #include <linux/kernel.h> 2293b5e86aSJussi Kivilinna #include <linux/module.h> 2393b5e86aSJussi Kivilinna 2493b5e86aSJussi Kivilinna /* 2593b5e86aSJussi Kivilinna * +------------------------ 2693b5e86aSJussi Kivilinna * | <parent tfm> 2793b5e86aSJussi Kivilinna * +------------------------ 2893b5e86aSJussi Kivilinna * | cmac_tfm_ctx 2993b5e86aSJussi Kivilinna * +------------------------ 3093b5e86aSJussi Kivilinna * | consts (block size * 2) 3193b5e86aSJussi Kivilinna * +------------------------ 3293b5e86aSJussi Kivilinna */ 3393b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_tfm_ctx { 3493b5e86aSJussi Kivilinna struct crypto_cipher *child; 3593b5e86aSJussi Kivilinna u8 ctx[]; 3693b5e86aSJussi Kivilinna }; 3793b5e86aSJussi Kivilinna 3893b5e86aSJussi Kivilinna /* 3993b5e86aSJussi Kivilinna * +------------------------ 4093b5e86aSJussi Kivilinna * | <shash desc> 4193b5e86aSJussi Kivilinna * +------------------------ 4293b5e86aSJussi Kivilinna * | cmac_desc_ctx 4393b5e86aSJussi Kivilinna * +------------------------ 4493b5e86aSJussi Kivilinna * | odds (block size) 4593b5e86aSJussi Kivilinna * +------------------------ 4693b5e86aSJussi Kivilinna * | prev (block size) 4793b5e86aSJussi Kivilinna * +------------------------ 4893b5e86aSJussi Kivilinna */ 4993b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_desc_ctx { 5093b5e86aSJussi Kivilinna unsigned int len; 5193b5e86aSJussi Kivilinna u8 ctx[]; 5293b5e86aSJussi Kivilinna }; 5393b5e86aSJussi Kivilinna 5493b5e86aSJussi Kivilinna static int crypto_cmac_digest_setkey(struct crypto_shash *parent, 5593b5e86aSJussi Kivilinna const u8 *inkey, unsigned int keylen) 5693b5e86aSJussi Kivilinna { 5793b5e86aSJussi Kivilinna unsigned long alignmask = crypto_shash_alignmask(parent); 5893b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_tfm_ctx *ctx = crypto_shash_ctx(parent); 5993b5e86aSJussi Kivilinna unsigned int bs = crypto_shash_blocksize(parent); 60f16743e0SEric Biggers __be64 *consts = PTR_ALIGN((void *)ctx->ctx, 61f16743e0SEric Biggers (alignmask | (__alignof__(__be64) - 1)) + 1); 6293b5e86aSJussi Kivilinna u64 _const[2]; 6393b5e86aSJussi Kivilinna int i, err = 0; 6493b5e86aSJussi Kivilinna u8 msb_mask, gfmask; 6593b5e86aSJussi Kivilinna 6693b5e86aSJussi Kivilinna err = crypto_cipher_setkey(ctx->child, inkey, keylen); 6793b5e86aSJussi Kivilinna if (err) 6893b5e86aSJussi Kivilinna return err; 6993b5e86aSJussi Kivilinna 7093b5e86aSJussi Kivilinna /* encrypt the zero block */ 7193b5e86aSJussi Kivilinna memset(consts, 0, bs); 7293b5e86aSJussi Kivilinna crypto_cipher_encrypt_one(ctx->child, (u8 *)consts, (u8 *)consts); 7393b5e86aSJussi Kivilinna 7493b5e86aSJussi Kivilinna switch (bs) { 7593b5e86aSJussi Kivilinna case 16: 7693b5e86aSJussi Kivilinna gfmask = 0x87; 7793b5e86aSJussi Kivilinna _const[0] = be64_to_cpu(consts[1]); 7893b5e86aSJussi Kivilinna _const[1] = be64_to_cpu(consts[0]); 7993b5e86aSJussi Kivilinna 8093b5e86aSJussi Kivilinna /* gf(2^128) multiply zero-ciphertext with u and u^2 */ 8193b5e86aSJussi Kivilinna for (i = 0; i < 4; i += 2) { 8293b5e86aSJussi Kivilinna msb_mask = ((s64)_const[1] >> 63) & gfmask; 8393b5e86aSJussi Kivilinna _const[1] = (_const[1] << 1) | (_const[0] >> 63); 8493b5e86aSJussi Kivilinna _const[0] = (_const[0] << 1) ^ msb_mask; 8593b5e86aSJussi Kivilinna 8693b5e86aSJussi Kivilinna consts[i + 0] = cpu_to_be64(_const[1]); 8793b5e86aSJussi Kivilinna consts[i + 1] = cpu_to_be64(_const[0]); 8893b5e86aSJussi Kivilinna } 8993b5e86aSJussi Kivilinna 9093b5e86aSJussi Kivilinna break; 9193b5e86aSJussi Kivilinna case 8: 9293b5e86aSJussi Kivilinna gfmask = 0x1B; 9393b5e86aSJussi Kivilinna _const[0] = be64_to_cpu(consts[0]); 9493b5e86aSJussi Kivilinna 9593b5e86aSJussi Kivilinna /* gf(2^64) multiply zero-ciphertext with u and u^2 */ 9693b5e86aSJussi Kivilinna for (i = 0; i < 2; i++) { 9793b5e86aSJussi Kivilinna msb_mask = ((s64)_const[0] >> 63) & gfmask; 9893b5e86aSJussi Kivilinna _const[0] = (_const[0] << 1) ^ msb_mask; 9993b5e86aSJussi Kivilinna 10093b5e86aSJussi Kivilinna consts[i] = cpu_to_be64(_const[0]); 10193b5e86aSJussi Kivilinna } 10293b5e86aSJussi Kivilinna 10393b5e86aSJussi Kivilinna break; 10493b5e86aSJussi Kivilinna } 10593b5e86aSJussi Kivilinna 10693b5e86aSJussi Kivilinna return 0; 10793b5e86aSJussi Kivilinna } 10893b5e86aSJussi Kivilinna 10993b5e86aSJussi Kivilinna static int crypto_cmac_digest_init(struct shash_desc *pdesc) 11093b5e86aSJussi Kivilinna { 11193b5e86aSJussi Kivilinna unsigned long alignmask = crypto_shash_alignmask(pdesc->tfm); 11293b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_desc_ctx *ctx = shash_desc_ctx(pdesc); 11393b5e86aSJussi Kivilinna int bs = crypto_shash_blocksize(pdesc->tfm); 11493b5e86aSJussi Kivilinna u8 *prev = PTR_ALIGN((void *)ctx->ctx, alignmask + 1) + bs; 11593b5e86aSJussi Kivilinna 11693b5e86aSJussi Kivilinna ctx->len = 0; 11793b5e86aSJussi Kivilinna memset(prev, 0, bs); 11893b5e86aSJussi Kivilinna 11993b5e86aSJussi Kivilinna return 0; 12093b5e86aSJussi Kivilinna } 12193b5e86aSJussi Kivilinna 12293b5e86aSJussi Kivilinna static int crypto_cmac_digest_update(struct shash_desc *pdesc, const u8 *p, 12393b5e86aSJussi Kivilinna unsigned int len) 12493b5e86aSJussi Kivilinna { 12593b5e86aSJussi Kivilinna struct crypto_shash *parent = pdesc->tfm; 12693b5e86aSJussi Kivilinna unsigned long alignmask = crypto_shash_alignmask(parent); 12793b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_tfm_ctx *tctx = crypto_shash_ctx(parent); 12893b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_desc_ctx *ctx = shash_desc_ctx(pdesc); 12993b5e86aSJussi Kivilinna struct crypto_cipher *tfm = tctx->child; 13093b5e86aSJussi Kivilinna int bs = crypto_shash_blocksize(parent); 13193b5e86aSJussi Kivilinna u8 *odds = PTR_ALIGN((void *)ctx->ctx, alignmask + 1); 13293b5e86aSJussi Kivilinna u8 *prev = odds + bs; 13393b5e86aSJussi Kivilinna 13493b5e86aSJussi Kivilinna /* checking the data can fill the block */ 13593b5e86aSJussi Kivilinna if ((ctx->len + len) <= bs) { 13693b5e86aSJussi Kivilinna memcpy(odds + ctx->len, p, len); 13793b5e86aSJussi Kivilinna ctx->len += len; 13893b5e86aSJussi Kivilinna return 0; 13993b5e86aSJussi Kivilinna } 14093b5e86aSJussi Kivilinna 14193b5e86aSJussi Kivilinna /* filling odds with new data and encrypting it */ 14293b5e86aSJussi Kivilinna memcpy(odds + ctx->len, p, bs - ctx->len); 14393b5e86aSJussi Kivilinna len -= bs - ctx->len; 14493b5e86aSJussi Kivilinna p += bs - ctx->len; 14593b5e86aSJussi Kivilinna 14693b5e86aSJussi Kivilinna crypto_xor(prev, odds, bs); 14793b5e86aSJussi Kivilinna crypto_cipher_encrypt_one(tfm, prev, prev); 14893b5e86aSJussi Kivilinna 14993b5e86aSJussi Kivilinna /* clearing the length */ 15093b5e86aSJussi Kivilinna ctx->len = 0; 15193b5e86aSJussi Kivilinna 15293b5e86aSJussi Kivilinna /* encrypting the rest of data */ 15393b5e86aSJussi Kivilinna while (len > bs) { 15493b5e86aSJussi Kivilinna crypto_xor(prev, p, bs); 15593b5e86aSJussi Kivilinna crypto_cipher_encrypt_one(tfm, prev, prev); 15693b5e86aSJussi Kivilinna p += bs; 15793b5e86aSJussi Kivilinna len -= bs; 15893b5e86aSJussi Kivilinna } 15993b5e86aSJussi Kivilinna 16093b5e86aSJussi Kivilinna /* keeping the surplus of blocksize */ 16193b5e86aSJussi Kivilinna if (len) { 16293b5e86aSJussi Kivilinna memcpy(odds, p, len); 16393b5e86aSJussi Kivilinna ctx->len = len; 16493b5e86aSJussi Kivilinna } 16593b5e86aSJussi Kivilinna 16693b5e86aSJussi Kivilinna return 0; 16793b5e86aSJussi Kivilinna } 16893b5e86aSJussi Kivilinna 16993b5e86aSJussi Kivilinna static int crypto_cmac_digest_final(struct shash_desc *pdesc, u8 *out) 17093b5e86aSJussi Kivilinna { 17193b5e86aSJussi Kivilinna struct crypto_shash *parent = pdesc->tfm; 17293b5e86aSJussi Kivilinna unsigned long alignmask = crypto_shash_alignmask(parent); 17393b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_tfm_ctx *tctx = crypto_shash_ctx(parent); 17493b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_desc_ctx *ctx = shash_desc_ctx(pdesc); 17593b5e86aSJussi Kivilinna struct crypto_cipher *tfm = tctx->child; 17693b5e86aSJussi Kivilinna int bs = crypto_shash_blocksize(parent); 177f16743e0SEric Biggers u8 *consts = PTR_ALIGN((void *)tctx->ctx, 178f16743e0SEric Biggers (alignmask | (__alignof__(__be64) - 1)) + 1); 17993b5e86aSJussi Kivilinna u8 *odds = PTR_ALIGN((void *)ctx->ctx, alignmask + 1); 18093b5e86aSJussi Kivilinna u8 *prev = odds + bs; 18193b5e86aSJussi Kivilinna unsigned int offset = 0; 18293b5e86aSJussi Kivilinna 18393b5e86aSJussi Kivilinna if (ctx->len != bs) { 18493b5e86aSJussi Kivilinna unsigned int rlen; 18593b5e86aSJussi Kivilinna u8 *p = odds + ctx->len; 18693b5e86aSJussi Kivilinna 18793b5e86aSJussi Kivilinna *p = 0x80; 18893b5e86aSJussi Kivilinna p++; 18993b5e86aSJussi Kivilinna 19093b5e86aSJussi Kivilinna rlen = bs - ctx->len - 1; 19193b5e86aSJussi Kivilinna if (rlen) 19293b5e86aSJussi Kivilinna memset(p, 0, rlen); 19393b5e86aSJussi Kivilinna 19493b5e86aSJussi Kivilinna offset += bs; 19593b5e86aSJussi Kivilinna } 19693b5e86aSJussi Kivilinna 19793b5e86aSJussi Kivilinna crypto_xor(prev, odds, bs); 19893b5e86aSJussi Kivilinna crypto_xor(prev, consts + offset, bs); 19993b5e86aSJussi Kivilinna 20093b5e86aSJussi Kivilinna crypto_cipher_encrypt_one(tfm, out, prev); 20193b5e86aSJussi Kivilinna 20293b5e86aSJussi Kivilinna return 0; 20393b5e86aSJussi Kivilinna } 20493b5e86aSJussi Kivilinna 20593b5e86aSJussi Kivilinna static int cmac_init_tfm(struct crypto_tfm *tfm) 20693b5e86aSJussi Kivilinna { 20793b5e86aSJussi Kivilinna struct crypto_cipher *cipher; 20893b5e86aSJussi Kivilinna struct crypto_instance *inst = (void *)tfm->__crt_alg; 20993b5e86aSJussi Kivilinna struct crypto_spawn *spawn = crypto_instance_ctx(inst); 21093b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_tfm_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm); 21193b5e86aSJussi Kivilinna 21293b5e86aSJussi Kivilinna cipher = crypto_spawn_cipher(spawn); 21393b5e86aSJussi Kivilinna if (IS_ERR(cipher)) 21493b5e86aSJussi Kivilinna return PTR_ERR(cipher); 21593b5e86aSJussi Kivilinna 21693b5e86aSJussi Kivilinna ctx->child = cipher; 21793b5e86aSJussi Kivilinna 21893b5e86aSJussi Kivilinna return 0; 21993b5e86aSJussi Kivilinna }; 22093b5e86aSJussi Kivilinna 22193b5e86aSJussi Kivilinna static void cmac_exit_tfm(struct crypto_tfm *tfm) 22293b5e86aSJussi Kivilinna { 22393b5e86aSJussi Kivilinna struct cmac_tfm_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm); 22493b5e86aSJussi Kivilinna crypto_free_cipher(ctx->child); 22593b5e86aSJussi Kivilinna } 22693b5e86aSJussi Kivilinna 22793b5e86aSJussi Kivilinna static int cmac_create(struct crypto_template *tmpl, struct rtattr **tb) 22893b5e86aSJussi Kivilinna { 22993b5e86aSJussi Kivilinna struct shash_instance *inst; 23093b5e86aSJussi Kivilinna struct crypto_alg *alg; 23193b5e86aSJussi Kivilinna unsigned long alignmask; 23293b5e86aSJussi Kivilinna int err; 23393b5e86aSJussi Kivilinna 23493b5e86aSJussi Kivilinna err = crypto_check_attr_type(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_SHASH); 23593b5e86aSJussi Kivilinna if (err) 23693b5e86aSJussi Kivilinna return err; 23793b5e86aSJussi Kivilinna 23893b5e86aSJussi Kivilinna alg = crypto_get_attr_alg(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER, 23993b5e86aSJussi Kivilinna CRYPTO_ALG_TYPE_MASK); 24093b5e86aSJussi Kivilinna if (IS_ERR(alg)) 24193b5e86aSJussi Kivilinna return PTR_ERR(alg); 24293b5e86aSJussi Kivilinna 24393b5e86aSJussi Kivilinna switch (alg->cra_blocksize) { 24493b5e86aSJussi Kivilinna case 16: 24593b5e86aSJussi Kivilinna case 8: 24693b5e86aSJussi Kivilinna break; 24793b5e86aSJussi Kivilinna default: 24848ee41bfSEric Biggers err = -EINVAL; 24993b5e86aSJussi Kivilinna goto out_put_alg; 25093b5e86aSJussi Kivilinna } 25193b5e86aSJussi Kivilinna 25293b5e86aSJussi Kivilinna inst = shash_alloc_instance("cmac", alg); 25393b5e86aSJussi Kivilinna err = PTR_ERR(inst); 25493b5e86aSJussi Kivilinna if (IS_ERR(inst)) 25593b5e86aSJussi Kivilinna goto out_put_alg; 25693b5e86aSJussi Kivilinna 25793b5e86aSJussi Kivilinna err = crypto_init_spawn(shash_instance_ctx(inst), alg, 25893b5e86aSJussi Kivilinna shash_crypto_instance(inst), 25993b5e86aSJussi Kivilinna CRYPTO_ALG_TYPE_MASK); 26093b5e86aSJussi Kivilinna if (err) 26193b5e86aSJussi Kivilinna goto out_free_inst; 26293b5e86aSJussi Kivilinna 263f16743e0SEric Biggers /* We access the data as u32s when xoring. */ 264f16743e0SEric Biggers alignmask = alg->cra_alignmask | (__alignof__(u32) - 1); 26593b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.base.cra_alignmask = alignmask; 26693b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.base.cra_priority = alg->cra_priority; 26793b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.base.cra_blocksize = alg->cra_blocksize; 26893b5e86aSJussi Kivilinna 26993b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.digestsize = alg->cra_blocksize; 27093b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.descsize = 27193b5e86aSJussi Kivilinna ALIGN(sizeof(struct cmac_desc_ctx), crypto_tfm_ctx_alignment()) 27293b5e86aSJussi Kivilinna + (alignmask & ~(crypto_tfm_ctx_alignment() - 1)) 27393b5e86aSJussi Kivilinna + alg->cra_blocksize * 2; 27493b5e86aSJussi Kivilinna 27593b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.base.cra_ctxsize = 276f16743e0SEric Biggers ALIGN(sizeof(struct cmac_tfm_ctx), crypto_tfm_ctx_alignment()) 277f16743e0SEric Biggers + ((alignmask | (__alignof__(__be64) - 1)) & 278f16743e0SEric Biggers ~(crypto_tfm_ctx_alignment() - 1)) 27993b5e86aSJussi Kivilinna + alg->cra_blocksize * 2; 28093b5e86aSJussi Kivilinna 28193b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.base.cra_init = cmac_init_tfm; 28293b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.base.cra_exit = cmac_exit_tfm; 28393b5e86aSJussi Kivilinna 28493b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.init = crypto_cmac_digest_init; 28593b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.update = crypto_cmac_digest_update; 28693b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.final = crypto_cmac_digest_final; 28793b5e86aSJussi Kivilinna inst->alg.setkey = crypto_cmac_digest_setkey; 28893b5e86aSJussi Kivilinna 28993b5e86aSJussi Kivilinna err = shash_register_instance(tmpl, inst); 29093b5e86aSJussi Kivilinna if (err) { 29193b5e86aSJussi Kivilinna out_free_inst: 29293b5e86aSJussi Kivilinna shash_free_instance(shash_crypto_instance(inst)); 29393b5e86aSJussi Kivilinna } 29493b5e86aSJussi Kivilinna 29593b5e86aSJussi Kivilinna out_put_alg: 29693b5e86aSJussi Kivilinna crypto_mod_put(alg); 29793b5e86aSJussi Kivilinna return err; 29893b5e86aSJussi Kivilinna } 29993b5e86aSJussi Kivilinna 30093b5e86aSJussi Kivilinna static struct crypto_template crypto_cmac_tmpl = { 30193b5e86aSJussi Kivilinna .name = "cmac", 30293b5e86aSJussi Kivilinna .create = cmac_create, 30393b5e86aSJussi Kivilinna .free = shash_free_instance, 30493b5e86aSJussi Kivilinna .module = THIS_MODULE, 30593b5e86aSJussi Kivilinna }; 30693b5e86aSJussi Kivilinna 30793b5e86aSJussi Kivilinna static int __init crypto_cmac_module_init(void) 30893b5e86aSJussi Kivilinna { 30993b5e86aSJussi Kivilinna return crypto_register_template(&crypto_cmac_tmpl); 31093b5e86aSJussi Kivilinna } 31193b5e86aSJussi Kivilinna 31293b5e86aSJussi Kivilinna static void __exit crypto_cmac_module_exit(void) 31393b5e86aSJussi Kivilinna { 31493b5e86aSJussi Kivilinna crypto_unregister_template(&crypto_cmac_tmpl); 31593b5e86aSJussi Kivilinna } 31693b5e86aSJussi Kivilinna 31793b5e86aSJussi Kivilinna module_init(crypto_cmac_module_init); 31893b5e86aSJussi Kivilinna module_exit(crypto_cmac_module_exit); 31993b5e86aSJussi Kivilinna 32093b5e86aSJussi Kivilinna MODULE_LICENSE("GPL"); 32193b5e86aSJussi Kivilinna MODULE_DESCRIPTION("CMAC keyed hash algorithm"); 3224943ba16SKees Cook MODULE_ALIAS_CRYPTO("cmac"); 323