xref: /linux/lib/crypto/poly1305-donna32.c (revision 8d195e7a)
11c08a104SJason A. Donenfeld // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 OR MIT
21c08a104SJason A. Donenfeld /*
31c08a104SJason A. Donenfeld  * Copyright (C) 2015-2019 Jason A. Donenfeld <Jason@zx2c4.com>. All Rights Reserved.
41c08a104SJason A. Donenfeld  *
51c08a104SJason A. Donenfeld  * This is based in part on Andrew Moon's poly1305-donna, which is in the
61c08a104SJason A. Donenfeld  * public domain.
71c08a104SJason A. Donenfeld  */
81c08a104SJason A. Donenfeld 
91c08a104SJason A. Donenfeld #include <linux/kernel.h>
101c08a104SJason A. Donenfeld #include <asm/unaligned.h>
111c08a104SJason A. Donenfeld #include <crypto/internal/poly1305.h>
121c08a104SJason A. Donenfeld 
poly1305_core_setkey(struct poly1305_core_key * key,const u8 raw_key[POLY1305_BLOCK_SIZE])13*8d195e7aSArnd Bergmann void poly1305_core_setkey(struct poly1305_core_key *key,
14*8d195e7aSArnd Bergmann 			  const u8 raw_key[POLY1305_BLOCK_SIZE])
151c08a104SJason A. Donenfeld {
161c08a104SJason A. Donenfeld 	/* r &= 0xffffffc0ffffffc0ffffffc0fffffff */
171c08a104SJason A. Donenfeld 	key->key.r[0] = (get_unaligned_le32(&raw_key[0])) & 0x3ffffff;
181c08a104SJason A. Donenfeld 	key->key.r[1] = (get_unaligned_le32(&raw_key[3]) >> 2) & 0x3ffff03;
191c08a104SJason A. Donenfeld 	key->key.r[2] = (get_unaligned_le32(&raw_key[6]) >> 4) & 0x3ffc0ff;
201c08a104SJason A. Donenfeld 	key->key.r[3] = (get_unaligned_le32(&raw_key[9]) >> 6) & 0x3f03fff;
211c08a104SJason A. Donenfeld 	key->key.r[4] = (get_unaligned_le32(&raw_key[12]) >> 8) & 0x00fffff;
221c08a104SJason A. Donenfeld 
231c08a104SJason A. Donenfeld 	/* s = 5*r */
241c08a104SJason A. Donenfeld 	key->precomputed_s.r[0] = key->key.r[1] * 5;
251c08a104SJason A. Donenfeld 	key->precomputed_s.r[1] = key->key.r[2] * 5;
261c08a104SJason A. Donenfeld 	key->precomputed_s.r[2] = key->key.r[3] * 5;
271c08a104SJason A. Donenfeld 	key->precomputed_s.r[3] = key->key.r[4] * 5;
281c08a104SJason A. Donenfeld }
291c08a104SJason A. Donenfeld EXPORT_SYMBOL(poly1305_core_setkey);
301c08a104SJason A. Donenfeld 
poly1305_core_blocks(struct poly1305_state * state,const struct poly1305_core_key * key,const void * src,unsigned int nblocks,u32 hibit)311c08a104SJason A. Donenfeld void poly1305_core_blocks(struct poly1305_state *state,
321c08a104SJason A. Donenfeld 			  const struct poly1305_core_key *key, const void *src,
331c08a104SJason A. Donenfeld 			  unsigned int nblocks, u32 hibit)
341c08a104SJason A. Donenfeld {
351c08a104SJason A. Donenfeld 	const u8 *input = src;
361c08a104SJason A. Donenfeld 	u32 r0, r1, r2, r3, r4;
371c08a104SJason A. Donenfeld 	u32 s1, s2, s3, s4;
381c08a104SJason A. Donenfeld 	u32 h0, h1, h2, h3, h4;
391c08a104SJason A. Donenfeld 	u64 d0, d1, d2, d3, d4;
401c08a104SJason A. Donenfeld 	u32 c;
411c08a104SJason A. Donenfeld 
421c08a104SJason A. Donenfeld 	if (!nblocks)
431c08a104SJason A. Donenfeld 		return;
441c08a104SJason A. Donenfeld 
451c08a104SJason A. Donenfeld 	hibit <<= 24;
461c08a104SJason A. Donenfeld 
471c08a104SJason A. Donenfeld 	r0 = key->key.r[0];
481c08a104SJason A. Donenfeld 	r1 = key->key.r[1];
491c08a104SJason A. Donenfeld 	r2 = key->key.r[2];
501c08a104SJason A. Donenfeld 	r3 = key->key.r[3];
511c08a104SJason A. Donenfeld 	r4 = key->key.r[4];
521c08a104SJason A. Donenfeld 
531c08a104SJason A. Donenfeld 	s1 = key->precomputed_s.r[0];
541c08a104SJason A. Donenfeld 	s2 = key->precomputed_s.r[1];
551c08a104SJason A. Donenfeld 	s3 = key->precomputed_s.r[2];
561c08a104SJason A. Donenfeld 	s4 = key->precomputed_s.r[3];
571c08a104SJason A. Donenfeld 
581c08a104SJason A. Donenfeld 	h0 = state->h[0];
591c08a104SJason A. Donenfeld 	h1 = state->h[1];
601c08a104SJason A. Donenfeld 	h2 = state->h[2];
611c08a104SJason A. Donenfeld 	h3 = state->h[3];
621c08a104SJason A. Donenfeld 	h4 = state->h[4];
631c08a104SJason A. Donenfeld 
641c08a104SJason A. Donenfeld 	do {
651c08a104SJason A. Donenfeld 		/* h += m[i] */
661c08a104SJason A. Donenfeld 		h0 += (get_unaligned_le32(&input[0])) & 0x3ffffff;
671c08a104SJason A. Donenfeld 		h1 += (get_unaligned_le32(&input[3]) >> 2) & 0x3ffffff;
681c08a104SJason A. Donenfeld 		h2 += (get_unaligned_le32(&input[6]) >> 4) & 0x3ffffff;
691c08a104SJason A. Donenfeld 		h3 += (get_unaligned_le32(&input[9]) >> 6) & 0x3ffffff;
701c08a104SJason A. Donenfeld 		h4 += (get_unaligned_le32(&input[12]) >> 8) | hibit;
711c08a104SJason A. Donenfeld 
721c08a104SJason A. Donenfeld 		/* h *= r */
731c08a104SJason A. Donenfeld 		d0 = ((u64)h0 * r0) + ((u64)h1 * s4) +
741c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h2 * s3) + ((u64)h3 * s2) +
751c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h4 * s1);
761c08a104SJason A. Donenfeld 		d1 = ((u64)h0 * r1) + ((u64)h1 * r0) +
771c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h2 * s4) + ((u64)h3 * s3) +
781c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h4 * s2);
791c08a104SJason A. Donenfeld 		d2 = ((u64)h0 * r2) + ((u64)h1 * r1) +
801c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h2 * r0) + ((u64)h3 * s4) +
811c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h4 * s3);
821c08a104SJason A. Donenfeld 		d3 = ((u64)h0 * r3) + ((u64)h1 * r2) +
831c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h2 * r1) + ((u64)h3 * r0) +
841c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h4 * s4);
851c08a104SJason A. Donenfeld 		d4 = ((u64)h0 * r4) + ((u64)h1 * r3) +
861c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h2 * r2) + ((u64)h3 * r1) +
871c08a104SJason A. Donenfeld 		     ((u64)h4 * r0);
881c08a104SJason A. Donenfeld 
891c08a104SJason A. Donenfeld 		/* (partial) h %= p */
901c08a104SJason A. Donenfeld 		c = (u32)(d0 >> 26);
911c08a104SJason A. Donenfeld 		h0 = (u32)d0 & 0x3ffffff;
921c08a104SJason A. Donenfeld 		d1 += c;
931c08a104SJason A. Donenfeld 		c = (u32)(d1 >> 26);
941c08a104SJason A. Donenfeld 		h1 = (u32)d1 & 0x3ffffff;
951c08a104SJason A. Donenfeld 		d2 += c;
961c08a104SJason A. Donenfeld 		c = (u32)(d2 >> 26);
971c08a104SJason A. Donenfeld 		h2 = (u32)d2 & 0x3ffffff;
981c08a104SJason A. Donenfeld 		d3 += c;
991c08a104SJason A. Donenfeld 		c = (u32)(d3 >> 26);
1001c08a104SJason A. Donenfeld 		h3 = (u32)d3 & 0x3ffffff;
1011c08a104SJason A. Donenfeld 		d4 += c;
1021c08a104SJason A. Donenfeld 		c = (u32)(d4 >> 26);
1031c08a104SJason A. Donenfeld 		h4 = (u32)d4 & 0x3ffffff;
1041c08a104SJason A. Donenfeld 		h0 += c * 5;
1051c08a104SJason A. Donenfeld 		c = (h0 >> 26);
1061c08a104SJason A. Donenfeld 		h0 = h0 & 0x3ffffff;
1071c08a104SJason A. Donenfeld 		h1 += c;
1081c08a104SJason A. Donenfeld 
1091c08a104SJason A. Donenfeld 		input += POLY1305_BLOCK_SIZE;
1101c08a104SJason A. Donenfeld 	} while (--nblocks);
1111c08a104SJason A. Donenfeld 
1121c08a104SJason A. Donenfeld 	state->h[0] = h0;
1131c08a104SJason A. Donenfeld 	state->h[1] = h1;
1141c08a104SJason A. Donenfeld 	state->h[2] = h2;
1151c08a104SJason A. Donenfeld 	state->h[3] = h3;
1161c08a104SJason A. Donenfeld 	state->h[4] = h4;
1171c08a104SJason A. Donenfeld }
1181c08a104SJason A. Donenfeld EXPORT_SYMBOL(poly1305_core_blocks);
1191c08a104SJason A. Donenfeld 
poly1305_core_emit(const struct poly1305_state * state,const u32 nonce[4],void * dst)1201c08a104SJason A. Donenfeld void poly1305_core_emit(const struct poly1305_state *state, const u32 nonce[4],
1211c08a104SJason A. Donenfeld 			void *dst)
1221c08a104SJason A. Donenfeld {
1231c08a104SJason A. Donenfeld 	u8 *mac = dst;
1241c08a104SJason A. Donenfeld 	u32 h0, h1, h2, h3, h4, c;
1251c08a104SJason A. Donenfeld 	u32 g0, g1, g2, g3, g4;
1261c08a104SJason A. Donenfeld 	u64 f;
1271c08a104SJason A. Donenfeld 	u32 mask;
1281c08a104SJason A. Donenfeld 
1291c08a104SJason A. Donenfeld 	/* fully carry h */
1301c08a104SJason A. Donenfeld 	h0 = state->h[0];
1311c08a104SJason A. Donenfeld 	h1 = state->h[1];
1321c08a104SJason A. Donenfeld 	h2 = state->h[2];
1331c08a104SJason A. Donenfeld 	h3 = state->h[3];
1341c08a104SJason A. Donenfeld 	h4 = state->h[4];
1351c08a104SJason A. Donenfeld 
1361c08a104SJason A. Donenfeld 	c = h1 >> 26;
1371c08a104SJason A. Donenfeld 	h1 = h1 & 0x3ffffff;
1381c08a104SJason A. Donenfeld 	h2 += c;
1391c08a104SJason A. Donenfeld 	c = h2 >> 26;
1401c08a104SJason A. Donenfeld 	h2 = h2 & 0x3ffffff;
1411c08a104SJason A. Donenfeld 	h3 += c;
1421c08a104SJason A. Donenfeld 	c = h3 >> 26;
1431c08a104SJason A. Donenfeld 	h3 = h3 & 0x3ffffff;
1441c08a104SJason A. Donenfeld 	h4 += c;
1451c08a104SJason A. Donenfeld 	c = h4 >> 26;
1461c08a104SJason A. Donenfeld 	h4 = h4 & 0x3ffffff;
1471c08a104SJason A. Donenfeld 	h0 += c * 5;
1481c08a104SJason A. Donenfeld 	c = h0 >> 26;
1491c08a104SJason A. Donenfeld 	h0 = h0 & 0x3ffffff;
1501c08a104SJason A. Donenfeld 	h1 += c;
1511c08a104SJason A. Donenfeld 
1521c08a104SJason A. Donenfeld 	/* compute h + -p */
1531c08a104SJason A. Donenfeld 	g0 = h0 + 5;
1541c08a104SJason A. Donenfeld 	c = g0 >> 26;
1551c08a104SJason A. Donenfeld 	g0 &= 0x3ffffff;
1561c08a104SJason A. Donenfeld 	g1 = h1 + c;
1571c08a104SJason A. Donenfeld 	c = g1 >> 26;
1581c08a104SJason A. Donenfeld 	g1 &= 0x3ffffff;
1591c08a104SJason A. Donenfeld 	g2 = h2 + c;
1601c08a104SJason A. Donenfeld 	c = g2 >> 26;
1611c08a104SJason A. Donenfeld 	g2 &= 0x3ffffff;
1621c08a104SJason A. Donenfeld 	g3 = h3 + c;
1631c08a104SJason A. Donenfeld 	c = g3 >> 26;
1641c08a104SJason A. Donenfeld 	g3 &= 0x3ffffff;
1651c08a104SJason A. Donenfeld 	g4 = h4 + c - (1UL << 26);
1661c08a104SJason A. Donenfeld 
1671c08a104SJason A. Donenfeld 	/* select h if h < p, or h + -p if h >= p */
1681c08a104SJason A. Donenfeld 	mask = (g4 >> ((sizeof(u32) * 8) - 1)) - 1;
1691c08a104SJason A. Donenfeld 	g0 &= mask;
1701c08a104SJason A. Donenfeld 	g1 &= mask;
1711c08a104SJason A. Donenfeld 	g2 &= mask;
1721c08a104SJason A. Donenfeld 	g3 &= mask;
1731c08a104SJason A. Donenfeld 	g4 &= mask;
1741c08a104SJason A. Donenfeld 	mask = ~mask;
1751c08a104SJason A. Donenfeld 
1761c08a104SJason A. Donenfeld 	h0 = (h0 & mask) | g0;
1771c08a104SJason A. Donenfeld 	h1 = (h1 & mask) | g1;
1781c08a104SJason A. Donenfeld 	h2 = (h2 & mask) | g2;
1791c08a104SJason A. Donenfeld 	h3 = (h3 & mask) | g3;
1801c08a104SJason A. Donenfeld 	h4 = (h4 & mask) | g4;
1811c08a104SJason A. Donenfeld 
1821c08a104SJason A. Donenfeld 	/* h = h % (2^128) */
1831c08a104SJason A. Donenfeld 	h0 = ((h0) | (h1 << 26)) & 0xffffffff;
1841c08a104SJason A. Donenfeld 	h1 = ((h1 >> 6) | (h2 << 20)) & 0xffffffff;
1851c08a104SJason A. Donenfeld 	h2 = ((h2 >> 12) | (h3 << 14)) & 0xffffffff;
1861c08a104SJason A. Donenfeld 	h3 = ((h3 >> 18) | (h4 << 8)) & 0xffffffff;
1871c08a104SJason A. Donenfeld 
1881c08a104SJason A. Donenfeld 	if (likely(nonce)) {
1891c08a104SJason A. Donenfeld 		/* mac = (h + nonce) % (2^128) */
1901c08a104SJason A. Donenfeld 		f = (u64)h0 + nonce[0];
1911c08a104SJason A. Donenfeld 		h0 = (u32)f;
1921c08a104SJason A. Donenfeld 		f = (u64)h1 + nonce[1] + (f >> 32);
1931c08a104SJason A. Donenfeld 		h1 = (u32)f;
1941c08a104SJason A. Donenfeld 		f = (u64)h2 + nonce[2] + (f >> 32);
1951c08a104SJason A. Donenfeld 		h2 = (u32)f;
1961c08a104SJason A. Donenfeld 		f = (u64)h3 + nonce[3] + (f >> 32);
1971c08a104SJason A. Donenfeld 		h3 = (u32)f;
1981c08a104SJason A. Donenfeld 	}
1991c08a104SJason A. Donenfeld 
2001c08a104SJason A. Donenfeld 	put_unaligned_le32(h0, &mac[0]);
2011c08a104SJason A. Donenfeld 	put_unaligned_le32(h1, &mac[4]);
2021c08a104SJason A. Donenfeld 	put_unaligned_le32(h2, &mac[8]);
2031c08a104SJason A. Donenfeld 	put_unaligned_le32(h3, &mac[12]);
2041c08a104SJason A. Donenfeld }
2051c08a104SJason A. Donenfeld EXPORT_SYMBOL(poly1305_core_emit);
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