Quelle  jh7110-rsa.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * StarFive Public Key Algo acceleration driver
 *
 * Copyright (c) 2022 StarFive Technology
 */

#include <linux/crypto.h>
#include <linux/iopoll.h>
#include <crypto/akcipher.h>
#include <crypto/algapi.h>
#include <crypto/internal/akcipher.h>
#include <crypto/internal/rsa.h>
#include <crypto/scatterwalk.h>

#include "jh7110-cryp.h"

#define STARFIVE_PKA_REGS_OFFSET 0x400
#define STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET (STARFIVE_PKA_REGS_OFFSET + 0x0)
#define STARFIVE_PKA_CASR_OFFSET (STARFIVE_PKA_REGS_OFFSET + 0x4)
#define STARFIVE_PKA_CAAR_OFFSET (STARFIVE_PKA_REGS_OFFSET + 0x8)
#define STARFIVE_PKA_CAER_OFFSET (STARFIVE_PKA_REGS_OFFSET + 0x108)
#define STARFIVE_PKA_CANR_OFFSET (STARFIVE_PKA_REGS_OFFSET + 0x208)

/* R ^ 2 mod N and N0' */
#define CRYPTO_CMD_PRE   0x0
/* A * R mod N   ==> A */
#define CRYPTO_CMD_ARN   0x5
/* A * E * R mod N ==> A */
#define CRYPTO_CMD_AERN   0x6
/* A * A * R mod N ==> A */
#define CRYPTO_CMD_AARN   0x7

#define STARFIVE_RSA_RESET  0x2

static inline int starfive_pka_wait_done(struct starfive_cryp_ctx *ctx)
{
 struct starfive_cryp_dev *cryp = ctx->cryp;
 u32 status;

 return readl_relaxed_poll_timeout(cryp->base + STARFIVE_PKA_CASR_OFFSET, status,
       status & STARFIVE_PKA_DONE, 10, 100000);
}

static void starfive_rsa_free_key(struct starfive_rsa_key *key)
{
 if (!key->key_sz)
  return;

 kfree_sensitive(key->d);
 kfree_sensitive(key->e);
 kfree_sensitive(key->n);
 memset(key, 0, sizeof(*key));
}

static unsigned int starfive_rsa_get_nbit(u8 *pa, u32 snum, int key_sz)
{
 u32 i;
 u8 value;

 i = snum >> 3;

 value = pa[key_sz - i - 1];
 value >>= snum & 0x7;
 value &= 0x1;

 return value;
}

static int starfive_rsa_montgomery_form(struct starfive_cryp_ctx *ctx,
     u32 *out, u32 *in, u8 mont,
     u32 *mod, int bit_len)
{
 struct starfive_cryp_dev *cryp = ctx->cryp;
 struct starfive_cryp_request_ctx *rctx = ctx->rctx;
 int count = (ALIGN(rctx->total, 4) / 4) - 1;
 int loop;
 u32 temp;
 u8 opsize;

 opsize = (bit_len - 1) >> 5;
 rctx->csr.pka.v = 0;

 writel(rctx->csr.pka.v, cryp->base + STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET);

 for (loop = 0; loop <= opsize; loop++)
  writel(mod[opsize - loop], cryp->base + STARFIVE_PKA_CANR_OFFSET + loop * 4);

 if (mont) {
  rctx->csr.pka.v = 0;
  rctx->csr.pka.cln_done = 1;
  rctx->csr.pka.opsize = opsize;
  rctx->csr.pka.exposize = opsize;
  rctx->csr.pka.cmd = CRYPTO_CMD_PRE;
  rctx->csr.pka.start = 1;
  rctx->csr.pka.not_r2 = 1;
  rctx->csr.pka.ie = 1;

  writel(rctx->csr.pka.v, cryp->base + STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET);

  if (starfive_pka_wait_done(ctx))
   return -ETIMEDOUT;

  for (loop = 0; loop <= opsize; loop++)
   writel(in[opsize - loop], cryp->base + STARFIVE_PKA_CAAR_OFFSET + loop * 4);

  writel(0x1000000, cryp->base + STARFIVE_PKA_CAER_OFFSET);

  for (loop = 1; loop <= opsize; loop++)
   writel(0, cryp->base + STARFIVE_PKA_CAER_OFFSET + loop * 4);

  rctx->csr.pka.v = 0;
  rctx->csr.pka.cln_done = 1;
  rctx->csr.pka.opsize = opsize;
  rctx->csr.pka.exposize = opsize;
  rctx->csr.pka.cmd = CRYPTO_CMD_AERN;
  rctx->csr.pka.start = 1;
  rctx->csr.pka.ie = 1;

  writel(rctx->csr.pka.v, cryp->base + STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET);

  if (starfive_pka_wait_done(ctx))
   return -ETIMEDOUT;
 } else {
  rctx->csr.pka.v = 0;
  rctx->csr.pka.cln_done = 1;
  rctx->csr.pka.opsize = opsize;
  rctx->csr.pka.exposize = opsize;
  rctx->csr.pka.cmd = CRYPTO_CMD_PRE;
  rctx->csr.pka.start = 1;
  rctx->csr.pka.pre_expf = 1;
  rctx->csr.pka.ie = 1;

  writel(rctx->csr.pka.v, cryp->base + STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET);

  if (starfive_pka_wait_done(ctx))
   return -ETIMEDOUT;

  for (loop = 0; loop <= count; loop++)
   writel(in[count - loop], cryp->base + STARFIVE_PKA_CAER_OFFSET + loop * 4);

  /*pad with 0 up to opsize*/
  for (loop = count + 1; loop <= opsize; loop++)
   writel(0, cryp->base + STARFIVE_PKA_CAER_OFFSET + loop * 4);

  rctx->csr.pka.v = 0;
  rctx->csr.pka.cln_done = 1;
  rctx->csr.pka.opsize = opsize;
  rctx->csr.pka.exposize = opsize;
  rctx->csr.pka.cmd = CRYPTO_CMD_ARN;
  rctx->csr.pka.start = 1;
  rctx->csr.pka.ie = 1;

  writel(rctx->csr.pka.v, cryp->base + STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET);

  if (starfive_pka_wait_done(ctx))
   return -ETIMEDOUT;
 }

 for (loop = 0; loop <= opsize; loop++) {
  temp = readl(cryp->base + STARFIVE_PKA_CAAR_OFFSET + 0x4 * loop);
  out[opsize - loop] = temp;
 }

 return 0;
}

static int starfive_rsa_cpu_start(struct starfive_cryp_ctx *ctx, u32 *result,
      u8 *de, u32 *n, int key_sz)
{
 struct starfive_cryp_dev *cryp = ctx->cryp;
 struct starfive_cryp_request_ctx *rctx = ctx->rctx;
 struct starfive_rsa_key *key = &ctx->rsa_key;
 u32 temp;
 int ret = 0;
 int opsize, mlen, loop;
 unsigned int *mta;

 opsize = (key_sz - 1) >> 2;

 mta = kmalloc(key_sz, GFP_KERNEL);
 if (!mta)
  return -ENOMEM;

 ret = starfive_rsa_montgomery_form(ctx, mta, (u32 *)rctx->rsa_data,
        0, n, key_sz << 3);
 if (ret) {
  dev_err_probe(cryp->dev, ret, "Conversion to Montgomery failed");
  goto rsa_err;
 }

 for (loop = 0; loop <= opsize; loop++)
  writel(mta[opsize - loop],
         cryp->base + STARFIVE_PKA_CAER_OFFSET + loop * 4);

 for (loop = key->bitlen - 1; loop > 0; loop--) {
  mlen = starfive_rsa_get_nbit(de, loop - 1, key_sz);

  rctx->csr.pka.v = 0;
  rctx->csr.pka.cln_done = 1;
  rctx->csr.pka.opsize = opsize;
  rctx->csr.pka.exposize = opsize;
  rctx->csr.pka.cmd = CRYPTO_CMD_AARN;
  rctx->csr.pka.start = 1;
  rctx->csr.pka.ie = 1;

  writel(rctx->csr.pka.v, cryp->base + STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET);

  ret = -ETIMEDOUT;
  if (starfive_pka_wait_done(ctx))
   goto rsa_err;

  if (mlen) {
   rctx->csr.pka.v = 0;
   rctx->csr.pka.cln_done = 1;
   rctx->csr.pka.opsize = opsize;
   rctx->csr.pka.exposize = opsize;
   rctx->csr.pka.cmd = CRYPTO_CMD_AERN;
   rctx->csr.pka.start = 1;
   rctx->csr.pka.ie = 1;

   writel(rctx->csr.pka.v, cryp->base + STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET);

   if (starfive_pka_wait_done(ctx))
    goto rsa_err;
  }
 }

 for (loop = 0; loop <= opsize; loop++) {
  temp = readl(cryp->base + STARFIVE_PKA_CAAR_OFFSET + 0x4 * loop);
  result[opsize - loop] = temp;
 }

 ret = starfive_rsa_montgomery_form(ctx, result, result, 1, n, key_sz << 3);
 if (ret)
  dev_err_probe(cryp->dev, ret, "Conversion from Montgomery failed");
rsa_err:
 kfree(mta);
 return ret;
}

static int starfive_rsa_start(struct starfive_cryp_ctx *ctx, u8 *result,
         u8 *de, u8 *n, int key_sz)
{
 return starfive_rsa_cpu_start(ctx, (u32 *)result, de, (u32 *)n, key_sz);
}

static int starfive_rsa_enc_core(struct starfive_cryp_ctx *ctx, int enc)
{
 struct starfive_cryp_dev *cryp = ctx->cryp;
 struct starfive_cryp_request_ctx *rctx = ctx->rctx;
 struct starfive_rsa_key *key = &ctx->rsa_key;
 int ret = 0, shift = 0;

 writel(STARFIVE_RSA_RESET, cryp->base + STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET);

 if (!IS_ALIGNED(rctx->total, sizeof(u32))) {
  shift = sizeof(u32) - (rctx->total & 0x3);
  memset(rctx->rsa_data, 0, shift);
 }

 rctx->total = sg_copy_to_buffer(rctx->in_sg, sg_nents(rctx->in_sg),
     rctx->rsa_data + shift, rctx->total);

 if (enc) {
  key->bitlen = key->e_bitlen;
  ret = starfive_rsa_start(ctx, rctx->rsa_data, key->e,
      key->n, key->key_sz);
 } else {
  key->bitlen = key->d_bitlen;
  ret = starfive_rsa_start(ctx, rctx->rsa_data, key->d,
      key->n, key->key_sz);
 }

 if (ret)
  goto err_rsa_crypt;

 sg_copy_buffer(rctx->out_sg, sg_nents(rctx->out_sg),
         rctx->rsa_data, key->key_sz, 0, 0);

err_rsa_crypt:
 writel(STARFIVE_RSA_RESET, cryp->base + STARFIVE_PKA_CACR_OFFSET);
 return ret;
}

static int starfive_rsa_enc(struct akcipher_request *req)
{
 struct crypto_akcipher *tfm = crypto_akcipher_reqtfm(req);
 struct starfive_cryp_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
 struct starfive_cryp_dev *cryp = ctx->cryp;
 struct starfive_rsa_key *key = &ctx->rsa_key;
 struct starfive_cryp_request_ctx *rctx = akcipher_request_ctx(req);
 int ret;

 if (!key->key_sz) {
  akcipher_request_set_tfm(req, ctx->akcipher_fbk);
  ret = crypto_akcipher_encrypt(req);
  akcipher_request_set_tfm(req, tfm);
  return ret;
 }

 if (unlikely(!key->n || !key->e))
  return -EINVAL;

 if (req->dst_len < key->key_sz)
  return dev_err_probe(cryp->dev, -EOVERFLOW,
         "Output buffer length less than parameter n\n");

 rctx->in_sg = req->src;
 rctx->out_sg = req->dst;
 rctx->total = req->src_len;
 ctx->rctx = rctx;

 return starfive_rsa_enc_core(ctx, 1);
}

static int starfive_rsa_dec(struct akcipher_request *req)
{
 struct crypto_akcipher *tfm = crypto_akcipher_reqtfm(req);
 struct starfive_cryp_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
 struct starfive_cryp_dev *cryp = ctx->cryp;
 struct starfive_rsa_key *key = &ctx->rsa_key;
 struct starfive_cryp_request_ctx *rctx = akcipher_request_ctx(req);
 int ret;

 if (!key->key_sz) {
  akcipher_request_set_tfm(req, ctx->akcipher_fbk);
  ret = crypto_akcipher_decrypt(req);
  akcipher_request_set_tfm(req, tfm);
  return ret;
 }

 if (unlikely(!key->n || !key->d))
  return -EINVAL;

 if (req->dst_len < key->key_sz)
  return dev_err_probe(cryp->dev, -EOVERFLOW,
         "Output buffer length less than parameter n\n");

 rctx->in_sg = req->src;
 rctx->out_sg = req->dst;
 ctx->rctx = rctx;
 rctx->total = req->src_len;

 return starfive_rsa_enc_core(ctx, 0);
}

static int starfive_rsa_set_n(struct starfive_rsa_key *rsa_key,
         const char *value, size_t vlen)
{
 const char *ptr = value;
 unsigned int bitslen;
 int ret;

 while (!*ptr && vlen) {
  ptr++;
  vlen--;
 }
 rsa_key->key_sz = vlen;
 bitslen = rsa_key->key_sz << 3;

 /* check valid key size */
 if (bitslen & 0x1f)
  return -EINVAL;

 ret = -ENOMEM;
 rsa_key->n = kmemdup(ptr, rsa_key->key_sz, GFP_KERNEL);
 if (!rsa_key->n)
  goto err;

 return 0;
 err:
 rsa_key->key_sz = 0;
 rsa_key->n = NULL;
 starfive_rsa_free_key(rsa_key);
 return ret;
}

static int starfive_rsa_set_e(struct starfive_rsa_key *rsa_key,
         const char *value, size_t vlen)
{
 const char *ptr = value;
 unsigned char pt;
 int loop;

 while (!*ptr && vlen) {
  ptr++;
  vlen--;
 }
 pt = *ptr;

 if (!rsa_key->key_sz || !vlen || vlen > rsa_key->key_sz) {
  rsa_key->e = NULL;
  return -EINVAL;
 }

 rsa_key->e = kzalloc(rsa_key->key_sz, GFP_KERNEL);
 if (!rsa_key->e)
  return -ENOMEM;

 for (loop = 8; loop > 0; loop--) {
  if (pt >> (loop - 1))
   break;
 }

 rsa_key->e_bitlen = (vlen - 1) * 8 + loop;

 memcpy(rsa_key->e + (rsa_key->key_sz - vlen), ptr, vlen);

 return 0;
}

static int starfive_rsa_set_d(struct starfive_rsa_key *rsa_key,
         const char *value, size_t vlen)
{
 const char *ptr = value;
 unsigned char pt;
 int loop;
 int ret;

 while (!*ptr && vlen) {
  ptr++;
  vlen--;
 }
 pt = *ptr;

 ret = -EINVAL;
 if (!rsa_key->key_sz || !vlen || vlen > rsa_key->key_sz)
  goto err;

 ret = -ENOMEM;
 rsa_key->d = kzalloc(rsa_key->key_sz, GFP_KERNEL);
 if (!rsa_key->d)
  goto err;

 for (loop = 8; loop > 0; loop--) {
  if (pt >> (loop - 1))
   break;
 }

 rsa_key->d_bitlen = (vlen - 1) * 8 + loop;

 memcpy(rsa_key->d + (rsa_key->key_sz - vlen), ptr, vlen);

 return 0;
 err:
 rsa_key->d = NULL;
 return ret;
}

static int starfive_rsa_setkey(struct crypto_akcipher *tfm, const void *key,
          unsigned int keylen, bool private)
{
 struct starfive_cryp_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
 struct rsa_key raw_key = {NULL};
 struct starfive_rsa_key *rsa_key = &ctx->rsa_key;
 int ret;

 if (private)
  ret = rsa_parse_priv_key(&raw_key, key, keylen);
 else
  ret = rsa_parse_pub_key(&raw_key, key, keylen);
 if (ret < 0)
  goto err;

 starfive_rsa_free_key(rsa_key);

 /* Use fallback for mod > 256 + 1 byte prefix */
 if (raw_key.n_sz > STARFIVE_RSA_MAX_KEYSZ + 1)
  return 0;

 ret = starfive_rsa_set_n(rsa_key, raw_key.n, raw_key.n_sz);
 if (ret)
  return ret;

 ret = starfive_rsa_set_e(rsa_key, raw_key.e, raw_key.e_sz);
 if (ret)
  goto err;

 if (private) {
  ret = starfive_rsa_set_d(rsa_key, raw_key.d, raw_key.d_sz);
  if (ret)
   goto err;
 }

 if (!rsa_key->n || !rsa_key->e) {
  ret = -EINVAL;
  goto err;
 }

 if (private && !rsa_key->d) {
  ret = -EINVAL;
  goto err;
 }

 return 0;
 err:
 starfive_rsa_free_key(rsa_key);
 return ret;
}

static int starfive_rsa_set_pub_key(struct crypto_akcipher *tfm, const void *key,
        unsigned int keylen)
{
 struct starfive_cryp_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
 int ret;

 ret = crypto_akcipher_set_pub_key(ctx->akcipher_fbk, key, keylen);
 if (ret)
  return ret;

 return starfive_rsa_setkey(tfm, key, keylen, false);
}

static int starfive_rsa_set_priv_key(struct crypto_akcipher *tfm, const void *key,
         unsigned int keylen)
{
 struct starfive_cryp_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
 int ret;

 ret = crypto_akcipher_set_priv_key(ctx->akcipher_fbk, key, keylen);
 if (ret)
  return ret;

 return starfive_rsa_setkey(tfm, key, keylen, true);
}

static unsigned int starfive_rsa_max_size(struct crypto_akcipher *tfm)
{
 struct starfive_cryp_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);

 if (ctx->rsa_key.key_sz)
  return ctx->rsa_key.key_sz;

 return crypto_akcipher_maxsize(ctx->akcipher_fbk);
}

static int starfive_rsa_init_tfm(struct crypto_akcipher *tfm)
{
 struct starfive_cryp_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);

 ctx->cryp = starfive_cryp_find_dev(ctx);
 if (!ctx->cryp)
  return -ENODEV;

 ctx->akcipher_fbk = crypto_alloc_akcipher("rsa-generic", 0, 0);
 if (IS_ERR(ctx->akcipher_fbk))
  return PTR_ERR(ctx->akcipher_fbk);

 akcipher_set_reqsize(tfm, sizeof(struct starfive_cryp_request_ctx) +
        sizeof(struct crypto_akcipher) + 32);

 return 0;
}

static void starfive_rsa_exit_tfm(struct crypto_akcipher *tfm)
{
 struct starfive_cryp_ctx *ctx = akcipher_tfm_ctx(tfm);
 struct starfive_rsa_key *key = (struct starfive_rsa_key *)&ctx->rsa_key;

 crypto_free_akcipher(ctx->akcipher_fbk);
 starfive_rsa_free_key(key);
}

static struct akcipher_alg starfive_rsa = {
 .encrypt = starfive_rsa_enc,
 .decrypt = starfive_rsa_dec,
 .set_pub_key = starfive_rsa_set_pub_key,
 .set_priv_key = starfive_rsa_set_priv_key,
 .max_size = starfive_rsa_max_size,
 .init = starfive_rsa_init_tfm,
 .exit = starfive_rsa_exit_tfm,
 .base = {
  .cra_name = "rsa",
  .cra_driver_name = "starfive-rsa",
  .cra_flags = CRYPTO_ALG_TYPE_AKCIPHER |
        CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK,
  .cra_priority = 3000,
  .cra_module = THIS_MODULE,
  .cra_ctxsize = sizeof(struct starfive_cryp_ctx),
 },
};

int starfive_rsa_register_algs(void)
{
 return crypto_register_akcipher(&starfive_rsa);
}

void starfive_rsa_unregister_algs(void)
{
 crypto_unregister_akcipher(&starfive_rsa);
}