drivers/crypto/ccp/ccp-crypto-aes-cmac.c

   1 /*
   2  * AMD Cryptographic Coprocessor (CCP) AES CMAC crypto API support
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013 Advanced Micro Devices, Inc.
   5  *
   6  * Author: Tom Lendacky <thomas.lendacky@amd.com>
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  */
  12
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/delay.h>
  16 #include <linux/scatterlist.h>
  17 #include <linux/crypto.h>
  18 #include <crypto/algapi.h>
  19 #include <crypto/aes.h>
  20 #include <crypto/hash.h>
  21 #include <crypto/internal/hash.h>
  22 #include <crypto/scatterwalk.h>
  23
  24 #include "ccp-crypto.h"
  25
  26
  27 static int ccp_aes_cmac_complete(struct crypto_async_request *async_req,
  28                                  int ret)
  29 {
  30         struct ahash_request *req = ahash_request_cast(async_req);
  31         struct crypto_ahash *tfm = crypto_ahash_reqtfm(req);
  32         struct ccp_aes_cmac_req_ctx *rctx = ahash_request_ctx(req);
  33         unsigned int digest_size = crypto_ahash_digestsize(tfm);
  34
  35         if (ret)
  36                 goto e_free;
  37
  38         if (rctx->hash_rem) {
  39                 /* Save remaining data to buffer */
  40                 scatterwalk_map_and_copy(rctx->buf, rctx->cmd.u.aes.src,
  41                                          rctx->hash_cnt, rctx->hash_rem, 0);
  42                 rctx->buf_count = rctx->hash_rem;
  43         } else
  44                 rctx->buf_count = 0;
  45
  46         memcpy(req->result, rctx->iv, digest_size);
  47
  48 e_free:
  49         sg_free_table(&rctx->data_sg);
  50
  51         return ret;
  52 }
  53
  54 static int ccp_do_cmac_update(struct ahash_request *req, unsigned int nbytes,
  55                               unsigned int final)
  56 {
  57         struct crypto_ahash *tfm = crypto_ahash_reqtfm(req);
  58         struct ccp_ctx *ctx = crypto_ahash_ctx(tfm);
  59         struct ccp_aes_cmac_req_ctx *rctx = ahash_request_ctx(req);
  60         struct scatterlist *sg, *cmac_key_sg = NULL;
  61         unsigned int block_size =
  62                 crypto_tfm_alg_blocksize(crypto_ahash_tfm(tfm));
  63         unsigned int len, need_pad, sg_count;
  64         int ret;
  65
  66         if (!ctx->u.aes.key_len) {
  67                 pr_err("AES key not set\n");
  68                 return -EINVAL;
  69         }
  70
  71         if (nbytes)
  72                 rctx->null_msg = 0;
  73
  74         if (!final && ((nbytes + rctx->buf_count) <= block_size)) {
  75                 scatterwalk_map_and_copy(rctx->buf + rctx->buf_count, req->src,
  76                                          0, nbytes, 0);
  77                 rctx->buf_count += nbytes;
  78
  79                 return 0;
  80         }
  81
  82         len = rctx->buf_count + nbytes;
  83
  84         rctx->final = final;
  85         rctx->hash_cnt = final ? len : len & ~(block_size - 1);
  86         rctx->hash_rem = final ?   0 : len &  (block_size - 1);
  87         if (!final && (rctx->hash_cnt == len)) {
  88                 /* CCP can't do zero length final, so keep some data around */
  89                 rctx->hash_cnt -= block_size;
  90                 rctx->hash_rem = block_size;
  91         }
  92
  93         if (final && (rctx->null_msg || (len & (block_size - 1))))
  94                 need_pad = 1;
  95         else
  96                 need_pad = 0;
  97
  98         sg_init_one(&rctx->iv_sg, rctx->iv, sizeof(rctx->iv));
  99
 100         /* Build the data scatterlist table - allocate enough entries for all
 101          * possible data pieces (buffer, input data, padding)
 102          */
 103         sg_count = (nbytes) ? sg_nents(req->src) + 2 : 2;
 104         ret = sg_alloc_table(&rctx->data_sg, sg_count, GFP_KERNEL);
 105         if (ret)
 106                 return ret;
 107
 108         sg = NULL;
 109         if (rctx->buf_count) {
 110                 sg_init_one(&rctx->buf_sg, rctx->buf, rctx->buf_count);
 111                 sg = ccp_crypto_sg_table_add(&rctx->data_sg, &rctx->buf_sg);
 112         }
 113
 114         if (nbytes)
 115                 sg = ccp_crypto_sg_table_add(&rctx->data_sg, req->src);
 116
 117         if (need_pad) {
 118                 int pad_length = block_size - (len & (block_size - 1));
 119
 120                 rctx->hash_cnt += pad_length;
 121
 122                 memset(rctx->pad, 0, sizeof(rctx->pad));
 123                 rctx->pad[0] = 0x80;
 124                 sg_init_one(&rctx->pad_sg, rctx->pad, pad_length);
 125                 sg = ccp_crypto_sg_table_add(&rctx->data_sg, &rctx->pad_sg);
 126         }
 127         if (sg)
 128                 sg_mark_end(sg);
 129
 130         /* Initialize the K1/K2 scatterlist */
 131         if (final)
 132                 cmac_key_sg = (need_pad) ? &ctx->u.aes.k2_sg
 133                                          : &ctx->u.aes.k1_sg;
 134
 135         memset(&rctx->cmd, 0, sizeof(rctx->cmd));
 136         INIT_LIST_HEAD(&rctx->cmd.entry);
 137         rctx->cmd.engine = CCP_ENGINE_AES;
 138         rctx->cmd.u.aes.type = ctx->u.aes.type;
 139         rctx->cmd.u.aes.mode = ctx->u.aes.mode;
 140         rctx->cmd.u.aes.action = CCP_AES_ACTION_ENCRYPT;
 141         rctx->cmd.u.aes.key = &ctx->u.aes.key_sg;
 142         rctx->cmd.u.aes.key_len = ctx->u.aes.key_len;
 143         rctx->cmd.u.aes.iv = &rctx->iv_sg;
 144         rctx->cmd.u.aes.iv_len = AES_BLOCK_SIZE;
 145         rctx->cmd.u.aes.src = (sg) ? rctx->data_sg.sgl : NULL;
 146         rctx->cmd.u.aes.src_len = rctx->hash_cnt;
 147         rctx->cmd.u.aes.dst = NULL;
 148         rctx->cmd.u.aes.cmac_key = cmac_key_sg;
 149         rctx->cmd.u.aes.cmac_key_len = ctx->u.aes.kn_len;
 150         rctx->cmd.u.aes.cmac_final = final;
 151
 152         ret = ccp_crypto_enqueue_request(&req->base, &rctx->cmd);
 153
 154         return ret;
 155 }
 156
 157 static int ccp_aes_cmac_init(struct ahash_request *req)
 158 {
 159         struct ccp_aes_cmac_req_ctx *rctx = ahash_request_ctx(req);
 160
 161         memset(rctx, 0, sizeof(*rctx));
 162
 163         rctx->null_msg = 1;
 164
 165         return 0;
 166 }
 167
 168 static int ccp_aes_cmac_update(struct ahash_request *req)
 169 {
 170         return ccp_do_cmac_update(req, req->nbytes, 0);
 171 }
 172
 173 static int ccp_aes_cmac_final(struct ahash_request *req)
 174 {
 175         return ccp_do_cmac_update(req, 0, 1);
 176 }
 177
 178 static int ccp_aes_cmac_finup(struct ahash_request *req)
 179 {
 180         return ccp_do_cmac_update(req, req->nbytes, 1);
 181 }
 182
 183 static int ccp_aes_cmac_digest(struct ahash_request *req)
 184 {
 185         int ret;
 186
 187         ret = ccp_aes_cmac_init(req);
 188         if (ret)
 189                 return ret;
 190
 191         return ccp_do_cmac_update(req, req->nbytes, 1);
 192 }
 193
 194 static int ccp_aes_cmac_setkey(struct crypto_ahash *tfm, const u8 *key,
 195                            unsigned int key_len)
 196 {
 197         struct ccp_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(crypto_ahash_tfm(tfm));
 198         struct ccp_crypto_ahash_alg *alg =
 199                 ccp_crypto_ahash_alg(crypto_ahash_tfm(tfm));
 200         u64 k0_hi, k0_lo, k1_hi, k1_lo, k2_hi, k2_lo;
 201         u64 rb_hi = 0x00, rb_lo = 0x87;
 202         __be64 *gk;
 203         int ret;
 204
 205         switch (key_len) {
 206         case AES_KEYSIZE_128:
 207                 ctx->u.aes.type = CCP_AES_TYPE_128;
 208                 break;
 209         case AES_KEYSIZE_192:
 210                 ctx->u.aes.type = CCP_AES_TYPE_192;
 211                 break;
 212         case AES_KEYSIZE_256:
 213                 ctx->u.aes.type = CCP_AES_TYPE_256;
 214                 break;
 215         default:
 216                 crypto_ahash_set_flags(tfm, CRYPTO_TFM_RES_BAD_KEY_LEN);
 217                 return -EINVAL;
 218         }
 219         ctx->u.aes.mode = alg->mode;
 220
 221         /* Set to zero until complete */
 222         ctx->u.aes.key_len = 0;
 223
 224         /* Set the key for the AES cipher used to generate the keys */
 225         ret = crypto_cipher_setkey(ctx->u.aes.tfm_cipher, key, key_len);
 226         if (ret)
 227                 return ret;
 228
 229         /* Encrypt a block of zeroes - use key area in context */
 230         memset(ctx->u.aes.key, 0, sizeof(ctx->u.aes.key));
 231         crypto_cipher_encrypt_one(ctx->u.aes.tfm_cipher, ctx->u.aes.key,
 232                                   ctx->u.aes.key);
 233
 234         /* Generate K1 and K2 */
 235         k0_hi = be64_to_cpu(*((__be64 *)ctx->u.aes.key));
 236         k0_lo = be64_to_cpu(*((__be64 *)ctx->u.aes.key + 1));
 237
 238         k1_hi = (k0_hi << 1) | (k0_lo >> 63);
 239         k1_lo = k0_lo << 1;
 240         if (ctx->u.aes.key[0] & 0x80) {
 241                 k1_hi ^= rb_hi;
 242                 k1_lo ^= rb_lo;
 243         }
 244         gk = (__be64 *)ctx->u.aes.k1;
 245         *gk = cpu_to_be64(k1_hi);
 246         gk++;
 247         *gk = cpu_to_be64(k1_lo);
 248
 249         k2_hi = (k1_hi << 1) | (k1_lo >> 63);
 250         k2_lo = k1_lo << 1;
 251         if (ctx->u.aes.k1[0] & 0x80) {
 252                 k2_hi ^= rb_hi;
 253                 k2_lo ^= rb_lo;
 254         }
 255         gk = (__be64 *)ctx->u.aes.k2;
 256         *gk = cpu_to_be64(k2_hi);
 257         gk++;
 258         *gk = cpu_to_be64(k2_lo);
 259
 260         ctx->u.aes.kn_len = sizeof(ctx->u.aes.k1);
 261         sg_init_one(&ctx->u.aes.k1_sg, ctx->u.aes.k1, sizeof(ctx->u.aes.k1));
 262         sg_init_one(&ctx->u.aes.k2_sg, ctx->u.aes.k2, sizeof(ctx->u.aes.k2));
 263
 264         /* Save the supplied key */
 265         memset(ctx->u.aes.key, 0, sizeof(ctx->u.aes.key));
 266         memcpy(ctx->u.aes.key, key, key_len);
 267         ctx->u.aes.key_len = key_len;
 268         sg_init_one(&ctx->u.aes.key_sg, ctx->u.aes.key, key_len);
 269
 270         return ret;
 271 }
 272
 273 static int ccp_aes_cmac_cra_init(struct crypto_tfm *tfm)
 274 {
 275         struct ccp_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 276         struct crypto_ahash *ahash = __crypto_ahash_cast(tfm);
 277         struct crypto_cipher *cipher_tfm;
 278
 279         ctx->complete = ccp_aes_cmac_complete;
 280         ctx->u.aes.key_len = 0;
 281
 282         crypto_ahash_set_reqsize(ahash, sizeof(struct ccp_aes_cmac_req_ctx));
 283
 284         cipher_tfm = crypto_alloc_cipher("aes", 0,
 285                         CRYPTO_ALG_ASYNC | CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK);
 286         if (IS_ERR(cipher_tfm)) {
 287                 pr_warn("could not load aes cipher driver\n");
 288                 return PTR_ERR(cipher_tfm);
 289         }
 290         ctx->u.aes.tfm_cipher = cipher_tfm;
 291
 292         return 0;
 293 }
 294
 295 static void ccp_aes_cmac_cra_exit(struct crypto_tfm *tfm)
 296 {
 297         struct ccp_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 298
 299         if (ctx->u.aes.tfm_cipher)
 300                 crypto_free_cipher(ctx->u.aes.tfm_cipher);
 301         ctx->u.aes.tfm_cipher = NULL;
 302 }
 303
 304 int ccp_register_aes_cmac_algs(struct list_head *head)
 305 {
 306         struct ccp_crypto_ahash_alg *ccp_alg;
 307         struct ahash_alg *alg;
 308         struct hash_alg_common *halg;
 309         struct crypto_alg *base;
 310         int ret;
 311
 312         ccp_alg = kzalloc(sizeof(*ccp_alg), GFP_KERNEL);
 313         if (!ccp_alg)
 314                 return -ENOMEM;
 315
 316         INIT_LIST_HEAD(&ccp_alg->entry);
 317         ccp_alg->mode = CCP_AES_MODE_CMAC;
 318
 319         alg = &ccp_alg->alg;
 320         alg->init = ccp_aes_cmac_init;
 321         alg->update = ccp_aes_cmac_update;
 322         alg->final = ccp_aes_cmac_final;
 323         alg->finup = ccp_aes_cmac_finup;
 324         alg->digest = ccp_aes_cmac_digest;
 325         alg->setkey = ccp_aes_cmac_setkey;
 326
 327         halg = &alg->halg;
 328         halg->digestsize = AES_BLOCK_SIZE;
 329
 330         base = &halg->base;
 331         snprintf(base->cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "cmac(aes)");
 332         snprintf(base->cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "cmac-aes-ccp");
 333         base->cra_flags = CRYPTO_ALG_TYPE_AHASH | CRYPTO_ALG_ASYNC |
 334                           CRYPTO_ALG_KERN_DRIVER_ONLY |
 335                           CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK;
 336         base->cra_blocksize = AES_BLOCK_SIZE;
 337         base->cra_ctxsize = sizeof(struct ccp_ctx);
 338         base->cra_priority = CCP_CRA_PRIORITY;
 339         base->cra_type = &crypto_ahash_type;
 340         base->cra_init = ccp_aes_cmac_cra_init;
 341         base->cra_exit = ccp_aes_cmac_cra_exit;
 342         base->cra_module = THIS_MODULE;
 343
 344         ret = crypto_register_ahash(alg);
 345         if (ret) {
 346                 pr_err("%s ahash algorithm registration error (%d)\n",
 347                         base->cra_name, ret);
 348                 kfree(ccp_alg);
 349                 return ret;
 350         }
 351
 352         list_add(&ccp_alg->entry, head);
 353
 354         return 0;
 355 }