Quelle  sm4-neon-glue.c   Sprache: C

/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
/*
 * SM4 Cipher Algorithm, using ARMv8 NEON
 * as specified in
 * https://tools.ietf.org/id/draft-ribose-cfrg-sm4-10.html
 *
 * Copyright (C) 2022, Alibaba Group.
 * Copyright (C) 2022 Tianjia Zhang <tianjia.zhang@linux.alibaba.com>
 */

#include <linux/module.h>
#include <linux/crypto.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cpufeature.h>
#include <asm/neon.h>
#include <asm/simd.h>
#include <crypto/internal/simd.h>
#include <crypto/internal/skcipher.h>
#include <crypto/sm4.h>

asmlinkage void sm4_neon_crypt(const u32 *rkey, u8 *dst, const u8 *src,
          unsigned int nblocks);
asmlinkage void sm4_neon_cbc_dec(const u32 *rkey_dec, u8 *dst, const u8 *src,
     u8 *iv, unsigned int nblocks);
asmlinkage void sm4_neon_ctr_crypt(const u32 *rkey_enc, u8 *dst, const u8 *src,
       u8 *iv, unsigned int nblocks);

static int sm4_setkey(struct crypto_skcipher *tfm, const u8 *key,
        unsigned int key_len)
{
 struct sm4_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);

 return sm4_expandkey(ctx, key, key_len);
}

static int sm4_ecb_do_crypt(struct skcipher_request *req, const u32 *rkey)
{
 struct skcipher_walk walk;
 unsigned int nbytes;
 int err;

 err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);

 while ((nbytes = walk.nbytes) > 0) {
  const u8 *src = walk.src.virt.addr;
  u8 *dst = walk.dst.virt.addr;
  unsigned int nblocks;

  nblocks = nbytes / SM4_BLOCK_SIZE;
  if (nblocks) {
   kernel_neon_begin();

   sm4_neon_crypt(rkey, dst, src, nblocks);

   kernel_neon_end();
  }

  err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes % SM4_BLOCK_SIZE);
 }

 return err;
}

static int sm4_ecb_encrypt(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 struct sm4_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);

 return sm4_ecb_do_crypt(req, ctx->rkey_enc);
}

static int sm4_ecb_decrypt(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 struct sm4_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);

 return sm4_ecb_do_crypt(req, ctx->rkey_dec);
}

static int sm4_cbc_encrypt(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 struct sm4_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 struct skcipher_walk walk;
 unsigned int nbytes;
 int err;

 err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);

 while ((nbytes = walk.nbytes) > 0) {
  const u8 *iv = walk.iv;
  const u8 *src = walk.src.virt.addr;
  u8 *dst = walk.dst.virt.addr;

  while (nbytes >= SM4_BLOCK_SIZE) {
   crypto_xor_cpy(dst, src, iv, SM4_BLOCK_SIZE);
   sm4_crypt_block(ctx->rkey_enc, dst, dst);
   iv = dst;
   src += SM4_BLOCK_SIZE;
   dst += SM4_BLOCK_SIZE;
   nbytes -= SM4_BLOCK_SIZE;
  }
  if (iv != walk.iv)
   memcpy(walk.iv, iv, SM4_BLOCK_SIZE);

  err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes);
 }

 return err;
}

static int sm4_cbc_decrypt(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 struct sm4_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 struct skcipher_walk walk;
 unsigned int nbytes;
 int err;

 err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);

 while ((nbytes = walk.nbytes) > 0) {
  const u8 *src = walk.src.virt.addr;
  u8 *dst = walk.dst.virt.addr;
  unsigned int nblocks;

  nblocks = nbytes / SM4_BLOCK_SIZE;
  if (nblocks) {
   kernel_neon_begin();

   sm4_neon_cbc_dec(ctx->rkey_dec, dst, src,
      walk.iv, nblocks);

   kernel_neon_end();
  }

  err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes % SM4_BLOCK_SIZE);
 }

 return err;
}

static int sm4_ctr_crypt(struct skcipher_request *req)
{
 struct crypto_skcipher *tfm = crypto_skcipher_reqtfm(req);
 struct sm4_ctx *ctx = crypto_skcipher_ctx(tfm);
 struct skcipher_walk walk;
 unsigned int nbytes;
 int err;

 err = skcipher_walk_virt(&walk, req, false);

 while ((nbytes = walk.nbytes) > 0) {
  const u8 *src = walk.src.virt.addr;
  u8 *dst = walk.dst.virt.addr;
  unsigned int nblocks;

  nblocks = nbytes / SM4_BLOCK_SIZE;
  if (nblocks) {
   kernel_neon_begin();

   sm4_neon_ctr_crypt(ctx->rkey_enc, dst, src,
        walk.iv, nblocks);

   kernel_neon_end();

   dst += nblocks * SM4_BLOCK_SIZE;
   src += nblocks * SM4_BLOCK_SIZE;
   nbytes -= nblocks * SM4_BLOCK_SIZE;
  }

  /* tail */
  if (walk.nbytes == walk.total && nbytes > 0) {
   u8 keystream[SM4_BLOCK_SIZE];

   sm4_crypt_block(ctx->rkey_enc, keystream, walk.iv);
   crypto_inc(walk.iv, SM4_BLOCK_SIZE);
   crypto_xor_cpy(dst, src, keystream, nbytes);
   nbytes = 0;
  }

  err = skcipher_walk_done(&walk, nbytes);
 }

 return err;
}

static struct skcipher_alg sm4_algs[] = {
 {
  .base = {
   .cra_name  = "ecb(sm4)",
   .cra_driver_name = "ecb-sm4-neon",
   .cra_priority  = 200,
   .cra_blocksize  = SM4_BLOCK_SIZE,
   .cra_ctxsize  = sizeof(struct sm4_ctx),
   .cra_module  = THIS_MODULE,
  },
  .min_keysize = SM4_KEY_SIZE,
  .max_keysize = SM4_KEY_SIZE,
  .setkey  = sm4_setkey,
  .encrypt = sm4_ecb_encrypt,
  .decrypt = sm4_ecb_decrypt,
 }, {
  .base = {
   .cra_name  = "cbc(sm4)",
   .cra_driver_name = "cbc-sm4-neon",
   .cra_priority  = 200,
   .cra_blocksize  = SM4_BLOCK_SIZE,
   .cra_ctxsize  = sizeof(struct sm4_ctx),
   .cra_module  = THIS_MODULE,
  },
  .min_keysize = SM4_KEY_SIZE,
  .max_keysize = SM4_KEY_SIZE,
  .ivsize  = SM4_BLOCK_SIZE,
  .setkey  = sm4_setkey,
  .encrypt = sm4_cbc_encrypt,
  .decrypt = sm4_cbc_decrypt,
 }, {
  .base = {
   .cra_name  = "ctr(sm4)",
   .cra_driver_name = "ctr-sm4-neon",
   .cra_priority  = 200,
   .cra_blocksize  = 1,
   .cra_ctxsize  = sizeof(struct sm4_ctx),
   .cra_module  = THIS_MODULE,
  },
  .min_keysize = SM4_KEY_SIZE,
  .max_keysize = SM4_KEY_SIZE,
  .ivsize  = SM4_BLOCK_SIZE,
  .chunksize = SM4_BLOCK_SIZE,
  .setkey  = sm4_setkey,
  .encrypt = sm4_ctr_crypt,
  .decrypt = sm4_ctr_crypt,
 }
};

static int __init sm4_init(void)
{
 return crypto_register_skciphers(sm4_algs, ARRAY_SIZE(sm4_algs));
}

static void __exit sm4_exit(void)
{
 crypto_unregister_skciphers(sm4_algs, ARRAY_SIZE(sm4_algs));
}

module_init(sm4_init);
module_exit(sm4_exit);

MODULE_DESCRIPTION("SM4 ECB/CBC/CTR using ARMv8 NEON");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("sm4-neon");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("sm4");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("ecb(sm4)");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("cbc(sm4)");
MODULE_ALIAS_CRYPTO("ctr(sm4)");
MODULE_AUTHOR("Tianjia Zhang ");
MODULE_LICENSE("GPL v2");