xref: /linux/crypto/cbc.c (revision 4ba24fef3eb3b142197135223b90ced2f319cd53)
1db131ef9SHerbert Xu /*
2db131ef9SHerbert Xu  * CBC: Cipher Block Chaining mode
3db131ef9SHerbert Xu  *
4db131ef9SHerbert Xu  * Copyright (c) 2006 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
5db131ef9SHerbert Xu  *
6db131ef9SHerbert Xu  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7db131ef9SHerbert Xu  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
8db131ef9SHerbert Xu  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
9db131ef9SHerbert Xu  * any later version.
10db131ef9SHerbert Xu  *
11db131ef9SHerbert Xu  */
12db131ef9SHerbert Xu 
13db131ef9SHerbert Xu #include <crypto/algapi.h>
14db131ef9SHerbert Xu #include <linux/err.h>
15db131ef9SHerbert Xu #include <linux/init.h>
16db131ef9SHerbert Xu #include <linux/kernel.h>
1750b6544eSHerbert Xu #include <linux/log2.h>
18db131ef9SHerbert Xu #include <linux/module.h>
19db131ef9SHerbert Xu #include <linux/scatterlist.h>
20db131ef9SHerbert Xu #include <linux/slab.h>
21db131ef9SHerbert Xu 
22db131ef9SHerbert Xu struct crypto_cbc_ctx {
23db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_cipher *child;
24db131ef9SHerbert Xu };
25db131ef9SHerbert Xu 
26db131ef9SHerbert Xu static int crypto_cbc_setkey(struct crypto_tfm *parent, const u8 *key,
27db131ef9SHerbert Xu 			     unsigned int keylen)
28db131ef9SHerbert Xu {
29db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_cbc_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(parent);
30db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_cipher *child = ctx->child;
31db131ef9SHerbert Xu 	int err;
32db131ef9SHerbert Xu 
33db131ef9SHerbert Xu 	crypto_cipher_clear_flags(child, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
34db131ef9SHerbert Xu 	crypto_cipher_set_flags(child, crypto_tfm_get_flags(parent) &
35db131ef9SHerbert Xu 				       CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
36db131ef9SHerbert Xu 	err = crypto_cipher_setkey(child, key, keylen);
37db131ef9SHerbert Xu 	crypto_tfm_set_flags(parent, crypto_cipher_get_flags(child) &
38db131ef9SHerbert Xu 				     CRYPTO_TFM_RES_MASK);
39db131ef9SHerbert Xu 	return err;
40db131ef9SHerbert Xu }
41db131ef9SHerbert Xu 
42db131ef9SHerbert Xu static int crypto_cbc_encrypt_segment(struct blkcipher_desc *desc,
43db131ef9SHerbert Xu 				      struct blkcipher_walk *walk,
443c7f076dSHerbert Xu 				      struct crypto_cipher *tfm)
45db131ef9SHerbert Xu {
46db131ef9SHerbert Xu 	void (*fn)(struct crypto_tfm *, u8 *, const u8 *) =
47db131ef9SHerbert Xu 		crypto_cipher_alg(tfm)->cia_encrypt;
48db131ef9SHerbert Xu 	int bsize = crypto_cipher_blocksize(tfm);
49db131ef9SHerbert Xu 	unsigned int nbytes = walk->nbytes;
50db131ef9SHerbert Xu 	u8 *src = walk->src.virt.addr;
51db131ef9SHerbert Xu 	u8 *dst = walk->dst.virt.addr;
52db131ef9SHerbert Xu 	u8 *iv = walk->iv;
53db131ef9SHerbert Xu 
54db131ef9SHerbert Xu 	do {
553c7f076dSHerbert Xu 		crypto_xor(iv, src, bsize);
56db131ef9SHerbert Xu 		fn(crypto_cipher_tfm(tfm), dst, iv);
57db131ef9SHerbert Xu 		memcpy(iv, dst, bsize);
58db131ef9SHerbert Xu 
59db131ef9SHerbert Xu 		src += bsize;
60db131ef9SHerbert Xu 		dst += bsize;
61db131ef9SHerbert Xu 	} while ((nbytes -= bsize) >= bsize);
62db131ef9SHerbert Xu 
63db131ef9SHerbert Xu 	return nbytes;
64db131ef9SHerbert Xu }
65db131ef9SHerbert Xu 
66db131ef9SHerbert Xu static int crypto_cbc_encrypt_inplace(struct blkcipher_desc *desc,
67db131ef9SHerbert Xu 				      struct blkcipher_walk *walk,
683c7f076dSHerbert Xu 				      struct crypto_cipher *tfm)
69db131ef9SHerbert Xu {
70db131ef9SHerbert Xu 	void (*fn)(struct crypto_tfm *, u8 *, const u8 *) =
71db131ef9SHerbert Xu 		crypto_cipher_alg(tfm)->cia_encrypt;
72db131ef9SHerbert Xu 	int bsize = crypto_cipher_blocksize(tfm);
73db131ef9SHerbert Xu 	unsigned int nbytes = walk->nbytes;
74db131ef9SHerbert Xu 	u8 *src = walk->src.virt.addr;
75db131ef9SHerbert Xu 	u8 *iv = walk->iv;
76db131ef9SHerbert Xu 
77db131ef9SHerbert Xu 	do {
783c7f076dSHerbert Xu 		crypto_xor(src, iv, bsize);
79db131ef9SHerbert Xu 		fn(crypto_cipher_tfm(tfm), src, src);
80db131ef9SHerbert Xu 		iv = src;
81db131ef9SHerbert Xu 
82db131ef9SHerbert Xu 		src += bsize;
83db131ef9SHerbert Xu 	} while ((nbytes -= bsize) >= bsize);
84db131ef9SHerbert Xu 
85db131ef9SHerbert Xu 	memcpy(walk->iv, iv, bsize);
86db131ef9SHerbert Xu 
87db131ef9SHerbert Xu 	return nbytes;
88db131ef9SHerbert Xu }
89db131ef9SHerbert Xu 
90db131ef9SHerbert Xu static int crypto_cbc_encrypt(struct blkcipher_desc *desc,
91db131ef9SHerbert Xu 			      struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
92db131ef9SHerbert Xu 			      unsigned int nbytes)
93db131ef9SHerbert Xu {
94db131ef9SHerbert Xu 	struct blkcipher_walk walk;
95db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_blkcipher *tfm = desc->tfm;
96db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_cbc_ctx *ctx = crypto_blkcipher_ctx(tfm);
97db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_cipher *child = ctx->child;
98db131ef9SHerbert Xu 	int err;
99db131ef9SHerbert Xu 
100db131ef9SHerbert Xu 	blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
101db131ef9SHerbert Xu 	err = blkcipher_walk_virt(desc, &walk);
102db131ef9SHerbert Xu 
103db131ef9SHerbert Xu 	while ((nbytes = walk.nbytes)) {
104db131ef9SHerbert Xu 		if (walk.src.virt.addr == walk.dst.virt.addr)
1053c7f076dSHerbert Xu 			nbytes = crypto_cbc_encrypt_inplace(desc, &walk, child);
106db131ef9SHerbert Xu 		else
1073c7f076dSHerbert Xu 			nbytes = crypto_cbc_encrypt_segment(desc, &walk, child);
108db131ef9SHerbert Xu 		err = blkcipher_walk_done(desc, &walk, nbytes);
109db131ef9SHerbert Xu 	}
110db131ef9SHerbert Xu 
111db131ef9SHerbert Xu 	return err;
112db131ef9SHerbert Xu }
113db131ef9SHerbert Xu 
114db131ef9SHerbert Xu static int crypto_cbc_decrypt_segment(struct blkcipher_desc *desc,
115db131ef9SHerbert Xu 				      struct blkcipher_walk *walk,
1163c7f076dSHerbert Xu 				      struct crypto_cipher *tfm)
117db131ef9SHerbert Xu {
118db131ef9SHerbert Xu 	void (*fn)(struct crypto_tfm *, u8 *, const u8 *) =
119db131ef9SHerbert Xu 		crypto_cipher_alg(tfm)->cia_decrypt;
120db131ef9SHerbert Xu 	int bsize = crypto_cipher_blocksize(tfm);
121db131ef9SHerbert Xu 	unsigned int nbytes = walk->nbytes;
122db131ef9SHerbert Xu 	u8 *src = walk->src.virt.addr;
123db131ef9SHerbert Xu 	u8 *dst = walk->dst.virt.addr;
124db131ef9SHerbert Xu 	u8 *iv = walk->iv;
125db131ef9SHerbert Xu 
126db131ef9SHerbert Xu 	do {
127db131ef9SHerbert Xu 		fn(crypto_cipher_tfm(tfm), dst, src);
1283c7f076dSHerbert Xu 		crypto_xor(dst, iv, bsize);
129db131ef9SHerbert Xu 		iv = src;
130db131ef9SHerbert Xu 
131db131ef9SHerbert Xu 		src += bsize;
132db131ef9SHerbert Xu 		dst += bsize;
133db131ef9SHerbert Xu 	} while ((nbytes -= bsize) >= bsize);
134db131ef9SHerbert Xu 
135db131ef9SHerbert Xu 	memcpy(walk->iv, iv, bsize);
136db131ef9SHerbert Xu 
137db131ef9SHerbert Xu 	return nbytes;
138db131ef9SHerbert Xu }
139db131ef9SHerbert Xu 
140db131ef9SHerbert Xu static int crypto_cbc_decrypt_inplace(struct blkcipher_desc *desc,
141db131ef9SHerbert Xu 				      struct blkcipher_walk *walk,
1423c7f076dSHerbert Xu 				      struct crypto_cipher *tfm)
143db131ef9SHerbert Xu {
144db131ef9SHerbert Xu 	void (*fn)(struct crypto_tfm *, u8 *, const u8 *) =
145db131ef9SHerbert Xu 		crypto_cipher_alg(tfm)->cia_decrypt;
146db131ef9SHerbert Xu 	int bsize = crypto_cipher_blocksize(tfm);
147db131ef9SHerbert Xu 	unsigned int nbytes = walk->nbytes;
148db131ef9SHerbert Xu 	u8 *src = walk->src.virt.addr;
14950b6544eSHerbert Xu 	u8 last_iv[bsize];
150db131ef9SHerbert Xu 
151db131ef9SHerbert Xu 	/* Start of the last block. */
15250b6544eSHerbert Xu 	src += nbytes - (nbytes & (bsize - 1)) - bsize;
15350b6544eSHerbert Xu 	memcpy(last_iv, src, bsize);
154db131ef9SHerbert Xu 
155db131ef9SHerbert Xu 	for (;;) {
156db131ef9SHerbert Xu 		fn(crypto_cipher_tfm(tfm), src, src);
157db131ef9SHerbert Xu 		if ((nbytes -= bsize) < bsize)
158db131ef9SHerbert Xu 			break;
1593c7f076dSHerbert Xu 		crypto_xor(src, src - bsize, bsize);
160db131ef9SHerbert Xu 		src -= bsize;
161db131ef9SHerbert Xu 	}
162db131ef9SHerbert Xu 
16350b6544eSHerbert Xu 	crypto_xor(src, walk->iv, bsize);
16450b6544eSHerbert Xu 	memcpy(walk->iv, last_iv, bsize);
165db131ef9SHerbert Xu 
166db131ef9SHerbert Xu 	return nbytes;
167db131ef9SHerbert Xu }
168db131ef9SHerbert Xu 
169db131ef9SHerbert Xu static int crypto_cbc_decrypt(struct blkcipher_desc *desc,
170db131ef9SHerbert Xu 			      struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
171db131ef9SHerbert Xu 			      unsigned int nbytes)
172db131ef9SHerbert Xu {
173db131ef9SHerbert Xu 	struct blkcipher_walk walk;
174db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_blkcipher *tfm = desc->tfm;
175db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_cbc_ctx *ctx = crypto_blkcipher_ctx(tfm);
176db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_cipher *child = ctx->child;
177db131ef9SHerbert Xu 	int err;
178db131ef9SHerbert Xu 
179db131ef9SHerbert Xu 	blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
180db131ef9SHerbert Xu 	err = blkcipher_walk_virt(desc, &walk);
181db131ef9SHerbert Xu 
182db131ef9SHerbert Xu 	while ((nbytes = walk.nbytes)) {
183db131ef9SHerbert Xu 		if (walk.src.virt.addr == walk.dst.virt.addr)
1843c7f076dSHerbert Xu 			nbytes = crypto_cbc_decrypt_inplace(desc, &walk, child);
185db131ef9SHerbert Xu 		else
1863c7f076dSHerbert Xu 			nbytes = crypto_cbc_decrypt_segment(desc, &walk, child);
187db131ef9SHerbert Xu 		err = blkcipher_walk_done(desc, &walk, nbytes);
188db131ef9SHerbert Xu 	}
189db131ef9SHerbert Xu 
190db131ef9SHerbert Xu 	return err;
191db131ef9SHerbert Xu }
192db131ef9SHerbert Xu 
193db131ef9SHerbert Xu static int crypto_cbc_init_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
194db131ef9SHerbert Xu {
195db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_instance *inst = (void *)tfm->__crt_alg;
196db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_spawn *spawn = crypto_instance_ctx(inst);
197db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_cbc_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
1982e306ee0SHerbert Xu 	struct crypto_cipher *cipher;
199db131ef9SHerbert Xu 
2002e306ee0SHerbert Xu 	cipher = crypto_spawn_cipher(spawn);
2012e306ee0SHerbert Xu 	if (IS_ERR(cipher))
2022e306ee0SHerbert Xu 		return PTR_ERR(cipher);
203db131ef9SHerbert Xu 
2042e306ee0SHerbert Xu 	ctx->child = cipher;
205db131ef9SHerbert Xu 	return 0;
206db131ef9SHerbert Xu }
207db131ef9SHerbert Xu 
208db131ef9SHerbert Xu static void crypto_cbc_exit_tfm(struct crypto_tfm *tfm)
209db131ef9SHerbert Xu {
210db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_cbc_ctx *ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
211db131ef9SHerbert Xu 	crypto_free_cipher(ctx->child);
212db131ef9SHerbert Xu }
213db131ef9SHerbert Xu 
214ebc610e5SHerbert Xu static struct crypto_instance *crypto_cbc_alloc(struct rtattr **tb)
215db131ef9SHerbert Xu {
216db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_instance *inst;
217db131ef9SHerbert Xu 	struct crypto_alg *alg;
218ebc610e5SHerbert Xu 	int err;
219db131ef9SHerbert Xu 
220ebc610e5SHerbert Xu 	err = crypto_check_attr_type(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER);
221ebc610e5SHerbert Xu 	if (err)
222ebc610e5SHerbert Xu 		return ERR_PTR(err);
223ebc610e5SHerbert Xu 
224ebc610e5SHerbert Xu 	alg = crypto_get_attr_alg(tb, CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
225ebc610e5SHerbert Xu 				  CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
226db131ef9SHerbert Xu 	if (IS_ERR(alg))
227e231c2eeSDavid Howells 		return ERR_CAST(alg);
228db131ef9SHerbert Xu 
22950b6544eSHerbert Xu 	inst = ERR_PTR(-EINVAL);
23050b6544eSHerbert Xu 	if (!is_power_of_2(alg->cra_blocksize))
23150b6544eSHerbert Xu 		goto out_put_alg;
23250b6544eSHerbert Xu 
233db131ef9SHerbert Xu 	inst = crypto_alloc_instance("cbc", alg);
234db131ef9SHerbert Xu 	if (IS_ERR(inst))
235db131ef9SHerbert Xu 		goto out_put_alg;
236db131ef9SHerbert Xu 
237db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_flags = CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER;
238db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_priority = alg->cra_priority;
239db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_blocksize = alg->cra_blocksize;
240db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_alignmask = alg->cra_alignmask;
241db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_type = &crypto_blkcipher_type;
242db131ef9SHerbert Xu 
2433c7f076dSHerbert Xu 	/* We access the data as u32s when xoring. */
2443c7f076dSHerbert Xu 	inst->alg.cra_alignmask |= __alignof__(u32) - 1;
2453c7f076dSHerbert Xu 
246db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_blkcipher.ivsize = alg->cra_blocksize;
247db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_blkcipher.min_keysize = alg->cra_cipher.cia_min_keysize;
248db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_blkcipher.max_keysize = alg->cra_cipher.cia_max_keysize;
249db131ef9SHerbert Xu 
250db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_ctxsize = sizeof(struct crypto_cbc_ctx);
251db131ef9SHerbert Xu 
252db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_init = crypto_cbc_init_tfm;
253db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_exit = crypto_cbc_exit_tfm;
254db131ef9SHerbert Xu 
255db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_blkcipher.setkey = crypto_cbc_setkey;
256db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_blkcipher.encrypt = crypto_cbc_encrypt;
257db131ef9SHerbert Xu 	inst->alg.cra_blkcipher.decrypt = crypto_cbc_decrypt;
258db131ef9SHerbert Xu 
259db131ef9SHerbert Xu out_put_alg:
260db131ef9SHerbert Xu 	crypto_mod_put(alg);
261db131ef9SHerbert Xu 	return inst;
262db131ef9SHerbert Xu }
263db131ef9SHerbert Xu 
264db131ef9SHerbert Xu static void crypto_cbc_free(struct crypto_instance *inst)
265db131ef9SHerbert Xu {
266db131ef9SHerbert Xu 	crypto_drop_spawn(crypto_instance_ctx(inst));
267db131ef9SHerbert Xu 	kfree(inst);
268db131ef9SHerbert Xu }
269db131ef9SHerbert Xu 
270db131ef9SHerbert Xu static struct crypto_template crypto_cbc_tmpl = {
271db131ef9SHerbert Xu 	.name = "cbc",
272db131ef9SHerbert Xu 	.alloc = crypto_cbc_alloc,
273db131ef9SHerbert Xu 	.free = crypto_cbc_free,
274db131ef9SHerbert Xu 	.module = THIS_MODULE,
275db131ef9SHerbert Xu };
276db131ef9SHerbert Xu 
277db131ef9SHerbert Xu static int __init crypto_cbc_module_init(void)
278db131ef9SHerbert Xu {
279db131ef9SHerbert Xu 	return crypto_register_template(&crypto_cbc_tmpl);
280db131ef9SHerbert Xu }
281db131ef9SHerbert Xu 
282db131ef9SHerbert Xu static void __exit crypto_cbc_module_exit(void)
283db131ef9SHerbert Xu {
284db131ef9SHerbert Xu 	crypto_unregister_template(&crypto_cbc_tmpl);
285db131ef9SHerbert Xu }
286db131ef9SHerbert Xu 
287db131ef9SHerbert Xu module_init(crypto_cbc_module_init);
288db131ef9SHerbert Xu module_exit(crypto_cbc_module_exit);
289db131ef9SHerbert Xu 
290db131ef9SHerbert Xu MODULE_LICENSE("GPL");
291db131ef9SHerbert Xu MODULE_DESCRIPTION("CBC block cipher algorithm");
292*4943ba16SKees Cook MODULE_ALIAS_CRYPTO("cbc");
293