arch/s390/crypto/aes_s390.c

   1 /*
   2  * Cryptographic API.
   3  *
   4  * s390 implementation of the AES Cipher Algorithm.
   5  *
   6  * s390 Version:
   7  *   Copyright IBM Corp. 2005, 2007
   8  *   Author(s): Jan Glauber (jang@de.ibm.com)
   9  *              Sebastian Siewior (sebastian@breakpoint.cc> SW-Fallback
  10  *
  11  * Derived from "crypto/aes_generic.c"
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  14  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  15  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
  16  * any later version.
  17  *
  18  */
  19
  20 #define KMSG_COMPONENT "aes_s390"
  21 #define pr_fmt(fmt) KMSG_COMPONENT ": " fmt
  22
  23 #include <crypto/aes.h>
  24 #include <crypto/algapi.h>
  25 #include <linux/err.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include "crypt_s390.h"
  29
  30 #define AES_KEYLEN_128          1
  31 #define AES_KEYLEN_192          2
  32 #define AES_KEYLEN_256          4
  33
  34 static u8 *ctrblk;
  35 static char keylen_flag;
  36
  37 struct s390_aes_ctx {
  38         u8 key[AES_MAX_KEY_SIZE];
  39         long enc;
  40         long dec;
  41         int key_len;
  42         union {
  43                 struct crypto_blkcipher *blk;
  44                 struct crypto_cipher *cip;
  45         } fallback;
  46 };
  47
  48 struct pcc_param {
  49         u8 key[32];
  50         u8 tweak[16];
  51         u8 block[16];
  52         u8 bit[16];
  53         u8 xts[16];
  54 };
  55
  56 struct s390_xts_ctx {
  57         u8 key[32];
  58         u8 xts_param[16];
  59         struct pcc_param pcc;
  60         long enc;
  61         long dec;
  62         int key_len;
  63         struct crypto_blkcipher *fallback;
  64 };
  65
  66 /*
  67  * Check if the key_len is supported by the HW.
  68  * Returns 0 if it is, a positive number if it is not and software fallback is
  69  * required or a negative number in case the key size is not valid
  70  */
  71 static int need_fallback(unsigned int key_len)
  72 {
  73         switch (key_len) {
  74         case 16:
  75                 if (!(keylen_flag & AES_KEYLEN_128))
  76                         return 1;
  77                 break;
  78         case 24:
  79                 if (!(keylen_flag & AES_KEYLEN_192))
  80                         return 1;
  81                 break;
  82         case 32:
  83                 if (!(keylen_flag & AES_KEYLEN_256))
  84                         return 1;
  85                 break;
  86         default:
  87                 return -1;
  88                 break;
  89         }
  90         return 0;
  91 }
  92
  93 static int setkey_fallback_cip(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *in_key,
  94                 unsigned int key_len)
  95 {
  96         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
  97         int ret;
  98
  99         sctx->fallback.cip->base.crt_flags &= ~CRYPTO_TFM_REQ_MASK;
 100         sctx->fallback.cip->base.crt_flags |= (tfm->crt_flags &
 101                         CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
 102
 103         ret = crypto_cipher_setkey(sctx->fallback.cip, in_key, key_len);
 104         if (ret) {
 105                 tfm->crt_flags &= ~CRYPTO_TFM_RES_MASK;
 106                 tfm->crt_flags |= (sctx->fallback.cip->base.crt_flags &
 107                                 CRYPTO_TFM_RES_MASK);
 108         }
 109         return ret;
 110 }
 111
 112 static int aes_set_key(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *in_key,
 113                        unsigned int key_len)
 114 {
 115         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 116         u32 *flags = &tfm->crt_flags;
 117         int ret;
 118
 119         ret = need_fallback(key_len);
 120         if (ret < 0) {
 121                 *flags |= CRYPTO_TFM_RES_BAD_KEY_LEN;
 122                 return -EINVAL;
 123         }
 124
 125         sctx->key_len = key_len;
 126         if (!ret) {
 127                 memcpy(sctx->key, in_key, key_len);
 128                 return 0;
 129         }
 130
 131         return setkey_fallback_cip(tfm, in_key, key_len);
 132 }
 133
 134 static void aes_encrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out, const u8 *in)
 135 {
 136         const struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 137
 138         if (unlikely(need_fallback(sctx->key_len))) {
 139                 crypto_cipher_encrypt_one(sctx->fallback.cip, out, in);
 140                 return;
 141         }
 142
 143         switch (sctx->key_len) {
 144         case 16:
 145                 crypt_s390_km(KM_AES_128_ENCRYPT, &sctx->key, out, in,
 146                               AES_BLOCK_SIZE);
 147                 break;
 148         case 24:
 149                 crypt_s390_km(KM_AES_192_ENCRYPT, &sctx->key, out, in,
 150                               AES_BLOCK_SIZE);
 151                 break;
 152         case 32:
 153                 crypt_s390_km(KM_AES_256_ENCRYPT, &sctx->key, out, in,
 154                               AES_BLOCK_SIZE);
 155                 break;
 156         }
 157 }
 158
 159 static void aes_decrypt(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out, const u8 *in)
 160 {
 161         const struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 162
 163         if (unlikely(need_fallback(sctx->key_len))) {
 164                 crypto_cipher_decrypt_one(sctx->fallback.cip, out, in);
 165                 return;
 166         }
 167
 168         switch (sctx->key_len) {
 169         case 16:
 170                 crypt_s390_km(KM_AES_128_DECRYPT, &sctx->key, out, in,
 171                               AES_BLOCK_SIZE);
 172                 break;
 173         case 24:
 174                 crypt_s390_km(KM_AES_192_DECRYPT, &sctx->key, out, in,
 175                               AES_BLOCK_SIZE);
 176                 break;
 177         case 32:
 178                 crypt_s390_km(KM_AES_256_DECRYPT, &sctx->key, out, in,
 179                               AES_BLOCK_SIZE);
 180                 break;
 181         }
 182 }
 183
 184 static int fallback_init_cip(struct crypto_tfm *tfm)
 185 {
 186         const char *name = tfm->__crt_alg->cra_name;
 187         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 188
 189         sctx->fallback.cip = crypto_alloc_cipher(name, 0,
 190                         CRYPTO_ALG_ASYNC | CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK);
 191
 192         if (IS_ERR(sctx->fallback.cip)) {
 193                 pr_err("Allocating AES fallback algorithm %s failed\n",
 194                        name);
 195                 return PTR_ERR(sctx->fallback.cip);
 196         }
 197
 198         return 0;
 199 }
 200
 201 static void fallback_exit_cip(struct crypto_tfm *tfm)
 202 {
 203         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 204
 205         crypto_free_cipher(sctx->fallback.cip);
 206         sctx->fallback.cip = NULL;
 207 }
 208
 209 static struct crypto_alg aes_alg = {
 210         .cra_name               =       "aes",
 211         .cra_driver_name        =       "aes-s390",
 212         .cra_priority           =       CRYPT_S390_PRIORITY,
 213         .cra_flags              =       CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER |
 214                                         CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK,
 215         .cra_blocksize          =       AES_BLOCK_SIZE,
 216         .cra_ctxsize            =       sizeof(struct s390_aes_ctx),
 217         .cra_module             =       THIS_MODULE,
 218         .cra_init               =       fallback_init_cip,
 219         .cra_exit               =       fallback_exit_cip,
 220         .cra_u                  =       {
 221                 .cipher = {
 222                         .cia_min_keysize        =       AES_MIN_KEY_SIZE,
 223                         .cia_max_keysize        =       AES_MAX_KEY_SIZE,
 224                         .cia_setkey             =       aes_set_key,
 225                         .cia_encrypt            =       aes_encrypt,
 226                         .cia_decrypt            =       aes_decrypt,
 227                 }
 228         }
 229 };
 230
 231 static int setkey_fallback_blk(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *key,
 232                 unsigned int len)
 233 {
 234         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 235         unsigned int ret;
 236
 237         sctx->fallback.blk->base.crt_flags &= ~CRYPTO_TFM_REQ_MASK;
 238         sctx->fallback.blk->base.crt_flags |= (tfm->crt_flags &
 239                         CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
 240
 241         ret = crypto_blkcipher_setkey(sctx->fallback.blk, key, len);
 242         if (ret) {
 243                 tfm->crt_flags &= ~CRYPTO_TFM_RES_MASK;
 244                 tfm->crt_flags |= (sctx->fallback.blk->base.crt_flags &
 245                                 CRYPTO_TFM_RES_MASK);
 246         }
 247         return ret;
 248 }
 249
 250 static int fallback_blk_dec(struct blkcipher_desc *desc,
 251                 struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 252                 unsigned int nbytes)
 253 {
 254         unsigned int ret;
 255         struct crypto_blkcipher *tfm;
 256         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 257
 258         tfm = desc->tfm;
 259         desc->tfm = sctx->fallback.blk;
 260
 261         ret = crypto_blkcipher_decrypt_iv(desc, dst, src, nbytes);
 262
 263         desc->tfm = tfm;
 264         return ret;
 265 }
 266
 267 static int fallback_blk_enc(struct blkcipher_desc *desc,
 268                 struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 269                 unsigned int nbytes)
 270 {
 271         unsigned int ret;
 272         struct crypto_blkcipher *tfm;
 273         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 274
 275         tfm = desc->tfm;
 276         desc->tfm = sctx->fallback.blk;
 277
 278         ret = crypto_blkcipher_encrypt_iv(desc, dst, src, nbytes);
 279
 280         desc->tfm = tfm;
 281         return ret;
 282 }
 283
 284 static int ecb_aes_set_key(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *in_key,
 285                            unsigned int key_len)
 286 {
 287         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 288         int ret;
 289
 290         ret = need_fallback(key_len);
 291         if (ret > 0) {
 292                 sctx->key_len = key_len;
 293                 return setkey_fallback_blk(tfm, in_key, key_len);
 294         }
 295
 296         switch (key_len) {
 297         case 16:
 298                 sctx->enc = KM_AES_128_ENCRYPT;
 299                 sctx->dec = KM_AES_128_DECRYPT;
 300                 break;
 301         case 24:
 302                 sctx->enc = KM_AES_192_ENCRYPT;
 303                 sctx->dec = KM_AES_192_DECRYPT;
 304                 break;
 305         case 32:
 306                 sctx->enc = KM_AES_256_ENCRYPT;
 307                 sctx->dec = KM_AES_256_DECRYPT;
 308                 break;
 309         }
 310
 311         return aes_set_key(tfm, in_key, key_len);
 312 }
 313
 314 static int ecb_aes_crypt(struct blkcipher_desc *desc, long func, void *param,
 315                          struct blkcipher_walk *walk)
 316 {
 317         int ret = blkcipher_walk_virt(desc, walk);
 318         unsigned int nbytes;
 319
 320         while ((nbytes = walk->nbytes)) {
 321                 /* only use complete blocks */
 322                 unsigned int n = nbytes & ~(AES_BLOCK_SIZE - 1);
 323                 u8 *out = walk->dst.virt.addr;
 324                 u8 *in = walk->src.virt.addr;
 325
 326                 ret = crypt_s390_km(func, param, out, in, n);
 327                 if (ret < 0 || ret != n)
 328                         return -EIO;
 329
 330                 nbytes &= AES_BLOCK_SIZE - 1;
 331                 ret = blkcipher_walk_done(desc, walk, nbytes);
 332         }
 333
 334         return ret;
 335 }
 336
 337 static int ecb_aes_encrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 338                            struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 339                            unsigned int nbytes)
 340 {
 341         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 342         struct blkcipher_walk walk;
 343
 344         if (unlikely(need_fallback(sctx->key_len)))
 345                 return fallback_blk_enc(desc, dst, src, nbytes);
 346
 347         blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
 348         return ecb_aes_crypt(desc, sctx->enc, sctx->key, &walk);
 349 }
 350
 351 static int ecb_aes_decrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 352                            struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 353                            unsigned int nbytes)
 354 {
 355         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 356         struct blkcipher_walk walk;
 357
 358         if (unlikely(need_fallback(sctx->key_len)))
 359                 return fallback_blk_dec(desc, dst, src, nbytes);
 360
 361         blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
 362         return ecb_aes_crypt(desc, sctx->dec, sctx->key, &walk);
 363 }
 364
 365 static int fallback_init_blk(struct crypto_tfm *tfm)
 366 {
 367         const char *name = tfm->__crt_alg->cra_name;
 368         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 369
 370         sctx->fallback.blk = crypto_alloc_blkcipher(name, 0,
 371                         CRYPTO_ALG_ASYNC | CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK);
 372
 373         if (IS_ERR(sctx->fallback.blk)) {
 374                 pr_err("Allocating AES fallback algorithm %s failed\n",
 375                        name);
 376                 return PTR_ERR(sctx->fallback.blk);
 377         }
 378
 379         return 0;
 380 }
 381
 382 static void fallback_exit_blk(struct crypto_tfm *tfm)
 383 {
 384         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 385
 386         crypto_free_blkcipher(sctx->fallback.blk);
 387         sctx->fallback.blk = NULL;
 388 }
 389
 390 static struct crypto_alg ecb_aes_alg = {
 391         .cra_name               =       "ecb(aes)",
 392         .cra_driver_name        =       "ecb-aes-s390",
 393         .cra_priority           =       CRYPT_S390_COMPOSITE_PRIORITY,
 394         .cra_flags              =       CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER |
 395                                         CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK,
 396         .cra_blocksize          =       AES_BLOCK_SIZE,
 397         .cra_ctxsize            =       sizeof(struct s390_aes_ctx),
 398         .cra_type               =       &crypto_blkcipher_type,
 399         .cra_module             =       THIS_MODULE,
 400         .cra_init               =       fallback_init_blk,
 401         .cra_exit               =       fallback_exit_blk,
 402         .cra_u                  =       {
 403                 .blkcipher = {
 404                         .min_keysize            =       AES_MIN_KEY_SIZE,
 405                         .max_keysize            =       AES_MAX_KEY_SIZE,
 406                         .setkey                 =       ecb_aes_set_key,
 407                         .encrypt                =       ecb_aes_encrypt,
 408                         .decrypt                =       ecb_aes_decrypt,
 409                 }
 410         }
 411 };
 412
 413 static int cbc_aes_set_key(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *in_key,
 414                            unsigned int key_len)
 415 {
 416         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 417         int ret;
 418
 419         ret = need_fallback(key_len);
 420         if (ret > 0) {
 421                 sctx->key_len = key_len;
 422                 return setkey_fallback_blk(tfm, in_key, key_len);
 423         }
 424
 425         switch (key_len) {
 426         case 16:
 427                 sctx->enc = KMC_AES_128_ENCRYPT;
 428                 sctx->dec = KMC_AES_128_DECRYPT;
 429                 break;
 430         case 24:
 431                 sctx->enc = KMC_AES_192_ENCRYPT;
 432                 sctx->dec = KMC_AES_192_DECRYPT;
 433                 break;
 434         case 32:
 435                 sctx->enc = KMC_AES_256_ENCRYPT;
 436                 sctx->dec = KMC_AES_256_DECRYPT;
 437                 break;
 438         }
 439
 440         return aes_set_key(tfm, in_key, key_len);
 441 }
 442
 443 static int cbc_aes_crypt(struct blkcipher_desc *desc, long func,
 444                          struct blkcipher_walk *walk)
 445 {
 446         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 447         int ret = blkcipher_walk_virt(desc, walk);
 448         unsigned int nbytes = walk->nbytes;
 449         struct {
 450                 u8 iv[AES_BLOCK_SIZE];
 451                 u8 key[AES_MAX_KEY_SIZE];
 452         } param;
 453
 454         if (!nbytes)
 455                 goto out;
 456
 457         memcpy(param.iv, walk->iv, AES_BLOCK_SIZE);
 458         memcpy(param.key, sctx->key, sctx->key_len);
 459         do {
 460                 /* only use complete blocks */
 461                 unsigned int n = nbytes & ~(AES_BLOCK_SIZE - 1);
 462                 u8 *out = walk->dst.virt.addr;
 463                 u8 *in = walk->src.virt.addr;
 464
 465                 ret = crypt_s390_kmc(func, &param, out, in, n);
 466                 if (ret < 0 || ret != n)
 467                         return -EIO;
 468
 469                 nbytes &= AES_BLOCK_SIZE - 1;
 470                 ret = blkcipher_walk_done(desc, walk, nbytes);
 471         } while ((nbytes = walk->nbytes));
 472         memcpy(walk->iv, param.iv, AES_BLOCK_SIZE);
 473
 474 out:
 475         return ret;
 476 }
 477
 478 static int cbc_aes_encrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 479                            struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 480                            unsigned int nbytes)
 481 {
 482         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 483         struct blkcipher_walk walk;
 484
 485         if (unlikely(need_fallback(sctx->key_len)))
 486                 return fallback_blk_enc(desc, dst, src, nbytes);
 487
 488         blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
 489         return cbc_aes_crypt(desc, sctx->enc, &walk);
 490 }
 491
 492 static int cbc_aes_decrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 493                            struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 494                            unsigned int nbytes)
 495 {
 496         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 497         struct blkcipher_walk walk;
 498
 499         if (unlikely(need_fallback(sctx->key_len)))
 500                 return fallback_blk_dec(desc, dst, src, nbytes);
 501
 502         blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
 503         return cbc_aes_crypt(desc, sctx->dec, &walk);
 504 }
 505
 506 static struct crypto_alg cbc_aes_alg = {
 507         .cra_name               =       "cbc(aes)",
 508         .cra_driver_name        =       "cbc-aes-s390",
 509         .cra_priority           =       CRYPT_S390_COMPOSITE_PRIORITY,
 510         .cra_flags              =       CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER |
 511                                         CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK,
 512         .cra_blocksize          =       AES_BLOCK_SIZE,
 513         .cra_ctxsize            =       sizeof(struct s390_aes_ctx),
 514         .cra_type               =       &crypto_blkcipher_type,
 515         .cra_module             =       THIS_MODULE,
 516         .cra_init               =       fallback_init_blk,
 517         .cra_exit               =       fallback_exit_blk,
 518         .cra_u                  =       {
 519                 .blkcipher = {
 520                         .min_keysize            =       AES_MIN_KEY_SIZE,
 521                         .max_keysize            =       AES_MAX_KEY_SIZE,
 522                         .ivsize                 =       AES_BLOCK_SIZE,
 523                         .setkey                 =       cbc_aes_set_key,
 524                         .encrypt                =       cbc_aes_encrypt,
 525                         .decrypt                =       cbc_aes_decrypt,
 526                 }
 527         }
 528 };
 529
 530 static int xts_fallback_setkey(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *key,
 531                                    unsigned int len)
 532 {
 533         struct s390_xts_ctx *xts_ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 534         unsigned int ret;
 535
 536         xts_ctx->fallback->base.crt_flags &= ~CRYPTO_TFM_REQ_MASK;
 537         xts_ctx->fallback->base.crt_flags |= (tfm->crt_flags &
 538                         CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
 539
 540         ret = crypto_blkcipher_setkey(xts_ctx->fallback, key, len);
 541         if (ret) {
 542                 tfm->crt_flags &= ~CRYPTO_TFM_RES_MASK;
 543                 tfm->crt_flags |= (xts_ctx->fallback->base.crt_flags &
 544                                 CRYPTO_TFM_RES_MASK);
 545         }
 546         return ret;
 547 }
 548
 549 static int xts_fallback_decrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 550                 struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 551                 unsigned int nbytes)
 552 {
 553         struct s390_xts_ctx *xts_ctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 554         struct crypto_blkcipher *tfm;
 555         unsigned int ret;
 556
 557         tfm = desc->tfm;
 558         desc->tfm = xts_ctx->fallback;
 559
 560         ret = crypto_blkcipher_decrypt_iv(desc, dst, src, nbytes);
 561
 562         desc->tfm = tfm;
 563         return ret;
 564 }
 565
 566 static int xts_fallback_encrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 567                 struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 568                 unsigned int nbytes)
 569 {
 570         struct s390_xts_ctx *xts_ctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 571         struct crypto_blkcipher *tfm;
 572         unsigned int ret;
 573
 574         tfm = desc->tfm;
 575         desc->tfm = xts_ctx->fallback;
 576
 577         ret = crypto_blkcipher_encrypt_iv(desc, dst, src, nbytes);
 578
 579         desc->tfm = tfm;
 580         return ret;
 581 }
 582
 583 static int xts_aes_set_key(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *in_key,
 584                            unsigned int key_len)
 585 {
 586         struct s390_xts_ctx *xts_ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 587         u32 *flags = &tfm->crt_flags;
 588
 589         switch (key_len) {
 590         case 32:
 591                 xts_ctx->enc = KM_XTS_128_ENCRYPT;
 592                 xts_ctx->dec = KM_XTS_128_DECRYPT;
 593                 memcpy(xts_ctx->key + 16, in_key, 16);
 594                 memcpy(xts_ctx->pcc.key + 16, in_key + 16, 16);
 595                 break;
 596         case 48:
 597                 xts_ctx->enc = 0;
 598                 xts_ctx->dec = 0;
 599                 xts_fallback_setkey(tfm, in_key, key_len);
 600                 break;
 601         case 64:
 602                 xts_ctx->enc = KM_XTS_256_ENCRYPT;
 603                 xts_ctx->dec = KM_XTS_256_DECRYPT;
 604                 memcpy(xts_ctx->key, in_key, 32);
 605                 memcpy(xts_ctx->pcc.key, in_key + 32, 32);
 606                 break;
 607         default:
 608                 *flags |= CRYPTO_TFM_RES_BAD_KEY_LEN;
 609                 return -EINVAL;
 610         }
 611         xts_ctx->key_len = key_len;
 612         return 0;
 613 }
 614
 615 static int xts_aes_crypt(struct blkcipher_desc *desc, long func,
 616                          struct s390_xts_ctx *xts_ctx,
 617                          struct blkcipher_walk *walk)
 618 {
 619         unsigned int offset = (xts_ctx->key_len >> 1) & 0x10;
 620         int ret = blkcipher_walk_virt(desc, walk);
 621         unsigned int nbytes = walk->nbytes;
 622         unsigned int n;
 623         u8 *in, *out;
 624         void *param;
 625
 626         if (!nbytes)
 627                 goto out;
 628
 629         memset(xts_ctx->pcc.block, 0, sizeof(xts_ctx->pcc.block));
 630         memset(xts_ctx->pcc.bit, 0, sizeof(xts_ctx->pcc.bit));
 631         memset(xts_ctx->pcc.xts, 0, sizeof(xts_ctx->pcc.xts));
 632         memcpy(xts_ctx->pcc.tweak, walk->iv, sizeof(xts_ctx->pcc.tweak));
 633         param = xts_ctx->pcc.key + offset;
 634         ret = crypt_s390_pcc(func, param);
 635         if (ret < 0)
 636                 return -EIO;
 637
 638         memcpy(xts_ctx->xts_param, xts_ctx->pcc.xts, 16);
 639         param = xts_ctx->key + offset;
 640         do {
 641                 /* only use complete blocks */
 642                 n = nbytes & ~(AES_BLOCK_SIZE - 1);
 643                 out = walk->dst.virt.addr;
 644                 in = walk->src.virt.addr;
 645
 646                 ret = crypt_s390_km(func, param, out, in, n);
 647                 if (ret < 0 || ret != n)
 648                         return -EIO;
 649
 650                 nbytes &= AES_BLOCK_SIZE - 1;
 651                 ret = blkcipher_walk_done(desc, walk, nbytes);
 652         } while ((nbytes = walk->nbytes));
 653 out:
 654         return ret;
 655 }
 656
 657 static int xts_aes_encrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 658                            struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 659                            unsigned int nbytes)
 660 {
 661         struct s390_xts_ctx *xts_ctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 662         struct blkcipher_walk walk;
 663
 664         if (unlikely(xts_ctx->key_len == 48))
 665                 return xts_fallback_encrypt(desc, dst, src, nbytes);
 666
 667         blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
 668         return xts_aes_crypt(desc, xts_ctx->enc, xts_ctx, &walk);
 669 }
 670
 671 static int xts_aes_decrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 672                            struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 673                            unsigned int nbytes)
 674 {
 675         struct s390_xts_ctx *xts_ctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 676         struct blkcipher_walk walk;
 677
 678         if (unlikely(xts_ctx->key_len == 48))
 679                 return xts_fallback_decrypt(desc, dst, src, nbytes);
 680
 681         blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
 682         return xts_aes_crypt(desc, xts_ctx->dec, xts_ctx, &walk);
 683 }
 684
 685 static int xts_fallback_init(struct crypto_tfm *tfm)
 686 {
 687         const char *name = tfm->__crt_alg->cra_name;
 688         struct s390_xts_ctx *xts_ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 689
 690         xts_ctx->fallback = crypto_alloc_blkcipher(name, 0,
 691                         CRYPTO_ALG_ASYNC | CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK);
 692
 693         if (IS_ERR(xts_ctx->fallback)) {
 694                 pr_err("Allocating XTS fallback algorithm %s failed\n",
 695                        name);
 696                 return PTR_ERR(xts_ctx->fallback);
 697         }
 698         return 0;
 699 }
 700
 701 static void xts_fallback_exit(struct crypto_tfm *tfm)
 702 {
 703         struct s390_xts_ctx *xts_ctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 704
 705         crypto_free_blkcipher(xts_ctx->fallback);
 706         xts_ctx->fallback = NULL;
 707 }
 708
 709 static struct crypto_alg xts_aes_alg = {
 710         .cra_name               =       "xts(aes)",
 711         .cra_driver_name        =       "xts-aes-s390",
 712         .cra_priority           =       CRYPT_S390_COMPOSITE_PRIORITY,
 713         .cra_flags              =       CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER |
 714                                         CRYPTO_ALG_NEED_FALLBACK,
 715         .cra_blocksize          =       AES_BLOCK_SIZE,
 716         .cra_ctxsize            =       sizeof(struct s390_xts_ctx),
 717         .cra_type               =       &crypto_blkcipher_type,
 718         .cra_module             =       THIS_MODULE,
 719         .cra_init               =       xts_fallback_init,
 720         .cra_exit               =       xts_fallback_exit,
 721         .cra_u                  =       {
 722                 .blkcipher = {
 723                         .min_keysize            =       2 * AES_MIN_KEY_SIZE,
 724                         .max_keysize            =       2 * AES_MAX_KEY_SIZE,
 725                         .ivsize                 =       AES_BLOCK_SIZE,
 726                         .setkey                 =       xts_aes_set_key,
 727                         .encrypt                =       xts_aes_encrypt,
 728                         .decrypt                =       xts_aes_decrypt,
 729                 }
 730         }
 731 };
 732
 733 static int xts_aes_alg_reg;
 734
 735 static int ctr_aes_set_key(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *in_key,
 736                            unsigned int key_len)
 737 {
 738         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
 739
 740         switch (key_len) {
 741         case 16:
 742                 sctx->enc = KMCTR_AES_128_ENCRYPT;
 743                 sctx->dec = KMCTR_AES_128_DECRYPT;
 744                 break;
 745         case 24:
 746                 sctx->enc = KMCTR_AES_192_ENCRYPT;
 747                 sctx->dec = KMCTR_AES_192_DECRYPT;
 748                 break;
 749         case 32:
 750                 sctx->enc = KMCTR_AES_256_ENCRYPT;
 751                 sctx->dec = KMCTR_AES_256_DECRYPT;
 752                 break;
 753         }
 754
 755         return aes_set_key(tfm, in_key, key_len);
 756 }
 757
 758 static int ctr_aes_crypt(struct blkcipher_desc *desc, long func,
 759                          struct s390_aes_ctx *sctx, struct blkcipher_walk *walk)
 760 {
 761         int ret = blkcipher_walk_virt_block(desc, walk, AES_BLOCK_SIZE);
 762         unsigned int i, n, nbytes;
 763         u8 buf[AES_BLOCK_SIZE];
 764         u8 *out, *in;
 765
 766         if (!walk->nbytes)
 767                 return ret;
 768
 769         memcpy(ctrblk, walk->iv, AES_BLOCK_SIZE);
 770         while ((nbytes = walk->nbytes) >= AES_BLOCK_SIZE) {
 771                 out = walk->dst.virt.addr;
 772                 in = walk->src.virt.addr;
 773                 while (nbytes >= AES_BLOCK_SIZE) {
 774                         /* only use complete blocks, max. PAGE_SIZE */
 775                         n = (nbytes > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE :
 776                                                  nbytes & ~(AES_BLOCK_SIZE - 1);
 777                         for (i = AES_BLOCK_SIZE; i < n; i += AES_BLOCK_SIZE) {
 778                                 memcpy(ctrblk + i, ctrblk + i - AES_BLOCK_SIZE,
 779                                        AES_BLOCK_SIZE);
 780                                 crypto_inc(ctrblk + i, AES_BLOCK_SIZE);
 781                         }
 782                         ret = crypt_s390_kmctr(func, sctx->key, out, in, n, ctrblk);
 783                         if (ret < 0 || ret != n)
 784                                 return -EIO;
 785                         if (n > AES_BLOCK_SIZE)
 786                                 memcpy(ctrblk, ctrblk + n - AES_BLOCK_SIZE,
 787                                        AES_BLOCK_SIZE);
 788                         crypto_inc(ctrblk, AES_BLOCK_SIZE);
 789                         out += n;
 790                         in += n;
 791                         nbytes -= n;
 792                 }
 793                 ret = blkcipher_walk_done(desc, walk, nbytes);
 794         }
 795         /*
 796          * final block may be < AES_BLOCK_SIZE, copy only nbytes
 797          */
 798         if (nbytes) {
 799                 out = walk->dst.virt.addr;
 800                 in = walk->src.virt.addr;
 801                 ret = crypt_s390_kmctr(func, sctx->key, buf, in,
 802                                        AES_BLOCK_SIZE, ctrblk);
 803                 if (ret < 0 || ret != AES_BLOCK_SIZE)
 804                         return -EIO;
 805                 memcpy(out, buf, nbytes);
 806                 crypto_inc(ctrblk, AES_BLOCK_SIZE);
 807                 ret = blkcipher_walk_done(desc, walk, 0);
 808         }
 809         memcpy(walk->iv, ctrblk, AES_BLOCK_SIZE);
 810         return ret;
 811 }
 812
 813 static int ctr_aes_encrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 814                            struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 815                            unsigned int nbytes)
 816 {
 817         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 818         struct blkcipher_walk walk;
 819
 820         blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
 821         return ctr_aes_crypt(desc, sctx->enc, sctx, &walk);
 822 }
 823
 824 static int ctr_aes_decrypt(struct blkcipher_desc *desc,
 825                            struct scatterlist *dst, struct scatterlist *src,
 826                            unsigned int nbytes)
 827 {
 828         struct s390_aes_ctx *sctx = crypto_blkcipher_ctx(desc->tfm);
 829         struct blkcipher_walk walk;
 830
 831         blkcipher_walk_init(&walk, dst, src, nbytes);
 832         return ctr_aes_crypt(desc, sctx->dec, sctx, &walk);
 833 }
 834
 835 static struct crypto_alg ctr_aes_alg = {
 836         .cra_name               =       "ctr(aes)",
 837         .cra_driver_name        =       "ctr-aes-s390",
 838         .cra_priority           =       CRYPT_S390_COMPOSITE_PRIORITY,
 839         .cra_flags              =       CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER,
 840         .cra_blocksize          =       1,
 841         .cra_ctxsize            =       sizeof(struct s390_aes_ctx),
 842         .cra_type               =       &crypto_blkcipher_type,
 843         .cra_module             =       THIS_MODULE,
 844         .cra_u                  =       {
 845                 .blkcipher = {
 846                         .min_keysize            =       AES_MIN_KEY_SIZE,
 847                         .max_keysize            =       AES_MAX_KEY_SIZE,
 848                         .ivsize                 =       AES_BLOCK_SIZE,
 849                         .setkey                 =       ctr_aes_set_key,
 850                         .encrypt                =       ctr_aes_encrypt,
 851                         .decrypt                =       ctr_aes_decrypt,
 852                 }
 853         }
 854 };
 855
 856 static int ctr_aes_alg_reg;
 857
 858 static int __init aes_s390_init(void)
 859 {
 860         int ret;
 861
 862         if (crypt_s390_func_available(KM_AES_128_ENCRYPT, CRYPT_S390_MSA))
 863                 keylen_flag |= AES_KEYLEN_128;
 864         if (crypt_s390_func_available(KM_AES_192_ENCRYPT, CRYPT_S390_MSA))
 865                 keylen_flag |= AES_KEYLEN_192;
 866         if (crypt_s390_func_available(KM_AES_256_ENCRYPT, CRYPT_S390_MSA))
 867                 keylen_flag |= AES_KEYLEN_256;
 868
 869         if (!keylen_flag)
 870                 return -EOPNOTSUPP;
 871
 872         /* z9 109 and z9 BC/EC only support 128 bit key length */
 873         if (keylen_flag == AES_KEYLEN_128)
 874                 pr_info("AES hardware acceleration is only available for"
 875                         " 128-bit keys\n");
 876
 877         ret = crypto_register_alg(&aes_alg);
 878         if (ret)
 879                 goto aes_err;
 880
 881         ret = crypto_register_alg(&ecb_aes_alg);
 882         if (ret)
 883                 goto ecb_aes_err;
 884
 885         ret = crypto_register_alg(&cbc_aes_alg);
 886         if (ret)
 887                 goto cbc_aes_err;
 888
 889         if (crypt_s390_func_available(KM_XTS_128_ENCRYPT,
 890                         CRYPT_S390_MSA | CRYPT_S390_MSA4) &&
 891             crypt_s390_func_available(KM_XTS_256_ENCRYPT,
 892                         CRYPT_S390_MSA | CRYPT_S390_MSA4)) {
 893                 ret = crypto_register_alg(&xts_aes_alg);
 894                 if (ret)
 895                         goto xts_aes_err;
 896                 xts_aes_alg_reg = 1;
 897         }
 898
 899         if (crypt_s390_func_available(KMCTR_AES_128_ENCRYPT,
 900                                 CRYPT_S390_MSA | CRYPT_S390_MSA4) &&
 901             crypt_s390_func_available(KMCTR_AES_192_ENCRYPT,
 902                                 CRYPT_S390_MSA | CRYPT_S390_MSA4) &&
 903             crypt_s390_func_available(KMCTR_AES_256_ENCRYPT,
 904                                 CRYPT_S390_MSA | CRYPT_S390_MSA4)) {
 905                 ctrblk = (u8 *) __get_free_page(GFP_KERNEL);
 906                 if (!ctrblk) {
 907                         ret = -ENOMEM;
 908                         goto ctr_aes_err;
 909                 }
 910                 ret = crypto_register_alg(&ctr_aes_alg);
 911                 if (ret) {
 912                         free_page((unsigned long) ctrblk);
 913                         goto ctr_aes_err;
 914                 }
 915                 ctr_aes_alg_reg = 1;
 916         }
 917
 918 out:
 919         return ret;
 920
 921 ctr_aes_err:
 922         crypto_unregister_alg(&xts_aes_alg);
 923 xts_aes_err:
 924         crypto_unregister_alg(&cbc_aes_alg);
 925 cbc_aes_err:
 926         crypto_unregister_alg(&ecb_aes_alg);
 927 ecb_aes_err:
 928         crypto_unregister_alg(&aes_alg);
 929 aes_err:
 930         goto out;
 931 }
 932
 933 static void __exit aes_s390_fini(void)
 934 {
 935         if (ctr_aes_alg_reg) {
 936                 crypto_unregister_alg(&ctr_aes_alg);
 937                 free_page((unsigned long) ctrblk);
 938         }
 939         if (xts_aes_alg_reg)
 940                 crypto_unregister_alg(&xts_aes_alg);
 941         crypto_unregister_alg(&cbc_aes_alg);
 942         crypto_unregister_alg(&ecb_aes_alg);
 943         crypto_unregister_alg(&aes_alg);
 944 }
 945
 946 module_init(aes_s390_init);
 947 module_exit(aes_s390_fini);
 948
 949 MODULE_ALIAS("aes-all");
 950
 951 MODULE_DESCRIPTION("Rijndael (AES) Cipher Algorithm");
 952 MODULE_LICENSE("GPL");