]> Git Repo - qemu.git/blobdiff - target-arm/crypto_helper.c
crypto: move built-in AES implementation into crypto/
[qemu.git] / target-arm / crypto_helper.c
index d8898ed8059f8eee4aa6bee3974337b40380350e..5d228380659225f4d9ab9b226f2b3c1a5e0695bc 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
  * crypto_helper.c - emulate v8 Crypto Extensions instructions
  *
- * Copyright (C) 2013 Linaro Ltd <[email protected]>
+ * Copyright (C) 2013 - 2014 Linaro Ltd <[email protected]>
  *
  * This library is free software; you can redistribute it and/or
  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 #include "cpu.h"
 #include "exec/exec-all.h"
 #include "exec/helper-proto.h"
+#include "crypto/aes.h"
 
-union AES_STATE {
+union CRYPTO_STATE {
     uint8_t    bytes[16];
-    uint32_t   cols[4];
+    uint32_t   words[4];
     uint64_t   l[2];
 };
 
+#ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
+#define CR_ST_BYTE(state, i)   (state.bytes[(15 - (i)) ^ 8])
+#define CR_ST_WORD(state, i)   (state.words[(3 - (i)) ^ 2])
+#else
+#define CR_ST_BYTE(state, i)   (state.bytes[i])
+#define CR_ST_WORD(state, i)   (state.words[i])
+#endif
+
 void HELPER(crypto_aese)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rm,
                          uint32_t decrypt)
 {
-    static uint8_t const sbox[][256] = { {
-        /* S-box for encryption */
-        0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5,
-        0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76,
-        0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0,
-        0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0,
-        0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc,
-        0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15,
-        0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a,
-        0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75,
-        0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0,
-        0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84,
-        0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b,
-        0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf,
-        0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85,
-        0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8,
-        0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5,
-        0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2,
-        0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17,
-        0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73,
-        0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88,
-        0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb,
-        0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c,
-        0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79,
-        0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9,
-        0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08,
-        0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6,
-        0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a,
-        0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e,
-        0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e,
-        0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94,
-        0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf,
-        0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68,
-        0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16
-    }, {
-        /* S-box for decryption */
-        0x52, 0x09, 0x6a, 0xd5, 0x30, 0x36, 0xa5, 0x38,
-        0xbf, 0x40, 0xa3, 0x9e, 0x81, 0xf3, 0xd7, 0xfb,
-        0x7c, 0xe3, 0x39, 0x82, 0x9b, 0x2f, 0xff, 0x87,
-        0x34, 0x8e, 0x43, 0x44, 0xc4, 0xde, 0xe9, 0xcb,
-        0x54, 0x7b, 0x94, 0x32, 0xa6, 0xc2, 0x23, 0x3d,
-        0xee, 0x4c, 0x95, 0x0b, 0x42, 0xfa, 0xc3, 0x4e,
-        0x08, 0x2e, 0xa1, 0x66, 0x28, 0xd9, 0x24, 0xb2,
-        0x76, 0x5b, 0xa2, 0x49, 0x6d, 0x8b, 0xd1, 0x25,
-        0x72, 0xf8, 0xf6, 0x64, 0x86, 0x68, 0x98, 0x16,
-        0xd4, 0xa4, 0x5c, 0xcc, 0x5d, 0x65, 0xb6, 0x92,
-        0x6c, 0x70, 0x48, 0x50, 0xfd, 0xed, 0xb9, 0xda,
-        0x5e, 0x15, 0x46, 0x57, 0xa7, 0x8d, 0x9d, 0x84,
-        0x90, 0xd8, 0xab, 0x00, 0x8c, 0xbc, 0xd3, 0x0a,
-        0xf7, 0xe4, 0x58, 0x05, 0xb8, 0xb3, 0x45, 0x06,
-        0xd0, 0x2c, 0x1e, 0x8f, 0xca, 0x3f, 0x0f, 0x02,
-        0xc1, 0xaf, 0xbd, 0x03, 0x01, 0x13, 0x8a, 0x6b,
-        0x3a, 0x91, 0x11, 0x41, 0x4f, 0x67, 0xdc, 0xea,
-        0x97, 0xf2, 0xcf, 0xce, 0xf0, 0xb4, 0xe6, 0x73,
-        0x96, 0xac, 0x74, 0x22, 0xe7, 0xad, 0x35, 0x85,
-        0xe2, 0xf9, 0x37, 0xe8, 0x1c, 0x75, 0xdf, 0x6e,
-        0x47, 0xf1, 0x1a, 0x71, 0x1d, 0x29, 0xc5, 0x89,
-        0x6f, 0xb7, 0x62, 0x0e, 0xaa, 0x18, 0xbe, 0x1b,
-        0xfc, 0x56, 0x3e, 0x4b, 0xc6, 0xd2, 0x79, 0x20,
-        0x9a, 0xdb, 0xc0, 0xfe, 0x78, 0xcd, 0x5a, 0xf4,
-        0x1f, 0xdd, 0xa8, 0x33, 0x88, 0x07, 0xc7, 0x31,
-        0xb1, 0x12, 0x10, 0x59, 0x27, 0x80, 0xec, 0x5f,
-        0x60, 0x51, 0x7f, 0xa9, 0x19, 0xb5, 0x4a, 0x0d,
-        0x2d, 0xe5, 0x7a, 0x9f, 0x93, 0xc9, 0x9c, 0xef,
-        0xa0, 0xe0, 0x3b, 0x4d, 0xae, 0x2a, 0xf5, 0xb0,
-        0xc8, 0xeb, 0xbb, 0x3c, 0x83, 0x53, 0x99, 0x61,
-        0x17, 0x2b, 0x04, 0x7e, 0xba, 0x77, 0xd6, 0x26,
-        0xe1, 0x69, 0x14, 0x63, 0x55, 0x21, 0x0c, 0x7d
-    } };
-    static uint8_t const shift[][16] = {
-        /* ShiftRows permutation vector for encryption */
-        { 0,  5, 10, 15, 4, 9, 14,  3, 8, 13, 2,  7, 12, 1, 6, 11 },
-        /* ShiftRows permutation vector for decryption */
-        { 0, 13, 10,  7, 4, 1, 14, 11, 8,  5, 2, 15, 12, 9, 6,  3 },
-    };
-    union AES_STATE rk = { .l = {
+    static uint8_t const * const sbox[2] = { AES_sbox, AES_isbox };
+    static uint8_t const * const shift[2] = { AES_shifts, AES_ishifts };
+
+    union CRYPTO_STATE rk = { .l = {
         float64_val(env->vfp.regs[rm]),
         float64_val(env->vfp.regs[rm + 1])
     } };
-    union AES_STATE st = { .l = {
+    union CRYPTO_STATE st = { .l = {
         float64_val(env->vfp.regs[rd]),
         float64_val(env->vfp.regs[rd + 1])
     } };
@@ -117,7 +54,7 @@ void HELPER(crypto_aese)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rm,
 
     /* combine ShiftRows operation and sbox substitution */
     for (i = 0; i < 16; i++) {
-        st.bytes[i] = sbox[decrypt][rk.bytes[shift[decrypt][i]]];
+        CR_ST_BYTE(st, i) = sbox[decrypt][CR_ST_BYTE(rk, shift[decrypt][i])];
     }
 
     env->vfp.regs[rd] = make_float64(st.l[0]);
@@ -260,7 +197,7 @@ void HELPER(crypto_aesmc)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rm,
         0x92b479a7, 0x99b970a9, 0x84ae6bbb, 0x8fa362b5,
         0xbe805d9f, 0xb58d5491, 0xa89a4f83, 0xa397468d,
     } };
-    union AES_STATE st = { .l = {
+    union CRYPTO_STATE st = { .l = {
         float64_val(env->vfp.regs[rm]),
         float64_val(env->vfp.regs[rm + 1])
     } };
@@ -269,13 +206,260 @@ void HELPER(crypto_aesmc)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rm,
     assert(decrypt < 2);
 
     for (i = 0; i < 16; i += 4) {
-        st.cols[i >> 2] = cpu_to_le32(
-            mc[decrypt][st.bytes[i]] ^
-            rol32(mc[decrypt][st.bytes[i + 1]], 8) ^
-            rol32(mc[decrypt][st.bytes[i + 2]], 16) ^
-            rol32(mc[decrypt][st.bytes[i + 3]], 24));
+        CR_ST_WORD(st, i >> 2) =
+            mc[decrypt][CR_ST_BYTE(st, i)] ^
+            rol32(mc[decrypt][CR_ST_BYTE(st, i + 1)], 8) ^
+            rol32(mc[decrypt][CR_ST_BYTE(st, i + 2)], 16) ^
+            rol32(mc[decrypt][CR_ST_BYTE(st, i + 3)], 24);
     }
 
     env->vfp.regs[rd] = make_float64(st.l[0]);
     env->vfp.regs[rd + 1] = make_float64(st.l[1]);
 }
+
+/*
+ * SHA-1 logical functions
+ */
+
+static uint32_t cho(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z)
+{
+    return (x & (y ^ z)) ^ z;
+}
+
+static uint32_t par(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z)
+{
+    return x ^ y ^ z;
+}
+
+static uint32_t maj(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t z)
+{
+    return (x & y) | ((x | y) & z);
+}
+
+void HELPER(crypto_sha1_3reg)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rn,
+                              uint32_t rm, uint32_t op)
+{
+    union CRYPTO_STATE d = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rd]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rd + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE n = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rn]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rn + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE m = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rm]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rm + 1])
+    } };
+
+    if (op == 3) { /* sha1su0 */
+        d.l[0] ^= d.l[1] ^ m.l[0];
+        d.l[1] ^= n.l[0] ^ m.l[1];
+    } else {
+        int i;
+
+        for (i = 0; i < 4; i++) {
+            uint32_t t;
+
+            switch (op) {
+            case 0: /* sha1c */
+                t = cho(CR_ST_WORD(d, 1), CR_ST_WORD(d, 2), CR_ST_WORD(d, 3));
+                break;
+            case 1: /* sha1p */
+                t = par(CR_ST_WORD(d, 1), CR_ST_WORD(d, 2), CR_ST_WORD(d, 3));
+                break;
+            case 2: /* sha1m */
+                t = maj(CR_ST_WORD(d, 1), CR_ST_WORD(d, 2), CR_ST_WORD(d, 3));
+                break;
+            default:
+                g_assert_not_reached();
+            }
+            t += rol32(CR_ST_WORD(d, 0), 5) + CR_ST_WORD(n, 0)
+                 + CR_ST_WORD(m, i);
+
+            CR_ST_WORD(n, 0) = CR_ST_WORD(d, 3);
+            CR_ST_WORD(d, 3) = CR_ST_WORD(d, 2);
+            CR_ST_WORD(d, 2) = ror32(CR_ST_WORD(d, 1), 2);
+            CR_ST_WORD(d, 1) = CR_ST_WORD(d, 0);
+            CR_ST_WORD(d, 0) = t;
+        }
+    }
+    env->vfp.regs[rd] = make_float64(d.l[0]);
+    env->vfp.regs[rd + 1] = make_float64(d.l[1]);
+}
+
+void HELPER(crypto_sha1h)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rm)
+{
+    union CRYPTO_STATE m = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rm]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rm + 1])
+    } };
+
+    CR_ST_WORD(m, 0) = ror32(CR_ST_WORD(m, 0), 2);
+    CR_ST_WORD(m, 1) = CR_ST_WORD(m, 2) = CR_ST_WORD(m, 3) = 0;
+
+    env->vfp.regs[rd] = make_float64(m.l[0]);
+    env->vfp.regs[rd + 1] = make_float64(m.l[1]);
+}
+
+void HELPER(crypto_sha1su1)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rm)
+{
+    union CRYPTO_STATE d = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rd]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rd + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE m = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rm]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rm + 1])
+    } };
+
+    CR_ST_WORD(d, 0) = rol32(CR_ST_WORD(d, 0) ^ CR_ST_WORD(m, 1), 1);
+    CR_ST_WORD(d, 1) = rol32(CR_ST_WORD(d, 1) ^ CR_ST_WORD(m, 2), 1);
+    CR_ST_WORD(d, 2) = rol32(CR_ST_WORD(d, 2) ^ CR_ST_WORD(m, 3), 1);
+    CR_ST_WORD(d, 3) = rol32(CR_ST_WORD(d, 3) ^ CR_ST_WORD(d, 0), 1);
+
+    env->vfp.regs[rd] = make_float64(d.l[0]);
+    env->vfp.regs[rd + 1] = make_float64(d.l[1]);
+}
+
+/*
+ * The SHA-256 logical functions, according to
+ * http://csrc.nist.gov/groups/STM/cavp/documents/shs/sha256-384-512.pdf
+ */
+
+static uint32_t S0(uint32_t x)
+{
+    return ror32(x, 2) ^ ror32(x, 13) ^ ror32(x, 22);
+}
+
+static uint32_t S1(uint32_t x)
+{
+    return ror32(x, 6) ^ ror32(x, 11) ^ ror32(x, 25);
+}
+
+static uint32_t s0(uint32_t x)
+{
+    return ror32(x, 7) ^ ror32(x, 18) ^ (x >> 3);
+}
+
+static uint32_t s1(uint32_t x)
+{
+    return ror32(x, 17) ^ ror32(x, 19) ^ (x >> 10);
+}
+
+void HELPER(crypto_sha256h)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rn,
+                            uint32_t rm)
+{
+    union CRYPTO_STATE d = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rd]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rd + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE n = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rn]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rn + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE m = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rm]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rm + 1])
+    } };
+    int i;
+
+    for (i = 0; i < 4; i++) {
+        uint32_t t = cho(CR_ST_WORD(n, 0), CR_ST_WORD(n, 1), CR_ST_WORD(n, 2))
+                     + CR_ST_WORD(n, 3) + S1(CR_ST_WORD(n, 0))
+                     + CR_ST_WORD(m, i);
+
+        CR_ST_WORD(n, 3) = CR_ST_WORD(n, 2);
+        CR_ST_WORD(n, 2) = CR_ST_WORD(n, 1);
+        CR_ST_WORD(n, 1) = CR_ST_WORD(n, 0);
+        CR_ST_WORD(n, 0) = CR_ST_WORD(d, 3) + t;
+
+        t += maj(CR_ST_WORD(d, 0), CR_ST_WORD(d, 1), CR_ST_WORD(d, 2))
+             + S0(CR_ST_WORD(d, 0));
+
+        CR_ST_WORD(d, 3) = CR_ST_WORD(d, 2);
+        CR_ST_WORD(d, 2) = CR_ST_WORD(d, 1);
+        CR_ST_WORD(d, 1) = CR_ST_WORD(d, 0);
+        CR_ST_WORD(d, 0) = t;
+    }
+
+    env->vfp.regs[rd] = make_float64(d.l[0]);
+    env->vfp.regs[rd + 1] = make_float64(d.l[1]);
+}
+
+void HELPER(crypto_sha256h2)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rn,
+                             uint32_t rm)
+{
+    union CRYPTO_STATE d = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rd]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rd + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE n = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rn]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rn + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE m = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rm]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rm + 1])
+    } };
+    int i;
+
+    for (i = 0; i < 4; i++) {
+        uint32_t t = cho(CR_ST_WORD(d, 0), CR_ST_WORD(d, 1), CR_ST_WORD(d, 2))
+                     + CR_ST_WORD(d, 3) + S1(CR_ST_WORD(d, 0))
+                     + CR_ST_WORD(m, i);
+
+        CR_ST_WORD(d, 3) = CR_ST_WORD(d, 2);
+        CR_ST_WORD(d, 2) = CR_ST_WORD(d, 1);
+        CR_ST_WORD(d, 1) = CR_ST_WORD(d, 0);
+        CR_ST_WORD(d, 0) = CR_ST_WORD(n, 3 - i) + t;
+    }
+
+    env->vfp.regs[rd] = make_float64(d.l[0]);
+    env->vfp.regs[rd + 1] = make_float64(d.l[1]);
+}
+
+void HELPER(crypto_sha256su0)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rm)
+{
+    union CRYPTO_STATE d = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rd]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rd + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE m = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rm]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rm + 1])
+    } };
+
+    CR_ST_WORD(d, 0) += s0(CR_ST_WORD(d, 1));
+    CR_ST_WORD(d, 1) += s0(CR_ST_WORD(d, 2));
+    CR_ST_WORD(d, 2) += s0(CR_ST_WORD(d, 3));
+    CR_ST_WORD(d, 3) += s0(CR_ST_WORD(m, 0));
+
+    env->vfp.regs[rd] = make_float64(d.l[0]);
+    env->vfp.regs[rd + 1] = make_float64(d.l[1]);
+}
+
+void HELPER(crypto_sha256su1)(CPUARMState *env, uint32_t rd, uint32_t rn,
+                              uint32_t rm)
+{
+    union CRYPTO_STATE d = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rd]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rd + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE n = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rn]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rn + 1])
+    } };
+    union CRYPTO_STATE m = { .l = {
+        float64_val(env->vfp.regs[rm]),
+        float64_val(env->vfp.regs[rm + 1])
+    } };
+
+    CR_ST_WORD(d, 0) += s1(CR_ST_WORD(m, 2)) + CR_ST_WORD(n, 1);
+    CR_ST_WORD(d, 1) += s1(CR_ST_WORD(m, 3)) + CR_ST_WORD(n, 2);
+    CR_ST_WORD(d, 2) += s1(CR_ST_WORD(d, 0)) + CR_ST_WORD(n, 3);
+    CR_ST_WORD(d, 3) += s1(CR_ST_WORD(d, 1)) + CR_ST_WORD(m, 0);
+
+    env->vfp.regs[rd] = make_float64(d.l[0]);
+    env->vfp.regs[rd + 1] = make_float64(d.l[1]);
+}
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