New AES and GHASH implementations using POWER8 crypto opcodes.
[BearSSL] / src / symcipher / aes_pwr8_cbcenc.c
diff --git a/src/symcipher/aes_pwr8_cbcenc.c b/src/symcipher/aes_pwr8_cbcenc.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..00f8eca
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,417 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2017 Thomas Pornin <pornin@bolet.org>
+ *
+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining 
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+ * SOFTWARE.
+ */
+
+#define BR_POWER_ASM_MACROS   1
+#include "inner.h"
+
+#if BR_POWER8
+
+/* see bearssl_block.h */
+void
+br_aes_pwr8_cbcenc_init(br_aes_pwr8_cbcenc_keys *ctx,
+       const void *key, size_t len)
+{
+       ctx->vtable = &br_aes_pwr8_cbcenc_vtable;
+       ctx->num_rounds = br_aes_pwr8_keysched(ctx->skey.skni, key, len);
+}
+
+static void
+cbcenc_128(const unsigned char *sk,
+       const unsigned char *iv, unsigned char *buf, size_t len)
+{
+       long cc;
+
+#if BR_POWER8_LE
+       static const uint32_t idx2be[] = {
+               0x03020100, 0x07060504, 0x0B0A0908, 0x0F0E0D0C
+       };
+#endif
+
+       cc = 0;
+       asm volatile (
+
+               /*
+                * Load subkeys into v0..v10
+                */
+               lxvw4x(32, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(33, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(34, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(35, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(36, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(37, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(38, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(39, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(40, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(41, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(42, %[cc], %[sk])
+
+#if BR_POWER8_LE
+               /*
+                * v15 = constant for byteswapping words
+                */
+               lxvw4x(47, 0, %[idx2be])
+#endif
+               /*
+                * Load IV into v16.
+                */
+               lxvw4x(48, 0, %[iv])
+#if BR_POWER8_LE
+               vperm(16, 16, 16, 15)
+#endif
+
+               mtctr(%[num_blocks])
+       label(loop)
+               /*
+                * Load next plaintext word and XOR with current IV.
+                */
+               lxvw4x(49, 0, %[buf])
+#if BR_POWER8_LE
+               vperm(17, 17, 17, 15)
+#endif
+               vxor(16, 16, 17)
+
+               /*
+                * Encrypt the block.
+                */
+               vxor(16, 16, 0)
+               vcipher(16, 16, 1)
+               vcipher(16, 16, 2)
+               vcipher(16, 16, 3)
+               vcipher(16, 16, 4)
+               vcipher(16, 16, 5)
+               vcipher(16, 16, 6)
+               vcipher(16, 16, 7)
+               vcipher(16, 16, 8)
+               vcipher(16, 16, 9)
+               vcipherlast(16, 16, 10)
+
+               /*
+                * Store back result (with byteswap)
+                */
+#if BR_POWER8_LE
+               vperm(17, 16, 16, 15)
+               stxvw4x(49, 0, %[buf])
+#else
+               stxvw4x(48, 0, %[buf])
+#endif
+               addi(%[buf], %[buf], 16)
+
+               bdnz(loop)
+
+: [cc] "+b" (cc), [buf] "+b" (buf)
+: [sk] "b" (sk), [iv] "b" (iv), [num_blocks] "b" (len >> 4)
+#if BR_POWER8_LE
+       , [idx2be] "b" (idx2be)
+#endif
+: "v0", "v1", "v2", "v3", "v4", "v5", "v6", "v7", "v8", "v9",
+  "v10", "v11", "v12", "v13", "v14", "v15", "v16", "v17", "v18", "v19",
+  "ctr", "memory"
+       );
+}
+
+static void
+cbcenc_192(const unsigned char *sk,
+       const unsigned char *iv, unsigned char *buf, size_t len)
+{
+       long cc;
+
+#if BR_POWER8_LE
+       static const uint32_t idx2be[] = {
+               0x03020100, 0x07060504, 0x0B0A0908, 0x0F0E0D0C
+       };
+#endif
+
+       cc = 0;
+       asm volatile (
+
+               /*
+                * Load subkeys into v0..v12
+                */
+               lxvw4x(32, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(33, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(34, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(35, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(36, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(37, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(38, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(39, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(40, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(41, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(42, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(43, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(44, %[cc], %[sk])
+
+#if BR_POWER8_LE
+               /*
+                * v15 = constant for byteswapping words
+                */
+               lxvw4x(47, 0, %[idx2be])
+#endif
+               /*
+                * Load IV into v16.
+                */
+               lxvw4x(48, 0, %[iv])
+#if BR_POWER8_LE
+               vperm(16, 16, 16, 15)
+#endif
+
+               mtctr(%[num_blocks])
+       label(loop)
+               /*
+                * Load next plaintext word and XOR with current IV.
+                */
+               lxvw4x(49, 0, %[buf])
+#if BR_POWER8_LE
+               vperm(17, 17, 17, 15)
+#endif
+               vxor(16, 16, 17)
+
+               /*
+                * Encrypt the block.
+                */
+               vxor(16, 16, 0)
+               vcipher(16, 16, 1)
+               vcipher(16, 16, 2)
+               vcipher(16, 16, 3)
+               vcipher(16, 16, 4)
+               vcipher(16, 16, 5)
+               vcipher(16, 16, 6)
+               vcipher(16, 16, 7)
+               vcipher(16, 16, 8)
+               vcipher(16, 16, 9)
+               vcipher(16, 16, 10)
+               vcipher(16, 16, 11)
+               vcipherlast(16, 16, 12)
+
+               /*
+                * Store back result (with byteswap)
+                */
+#if BR_POWER8_LE
+               vperm(17, 16, 16, 15)
+               stxvw4x(49, 0, %[buf])
+#else
+               stxvw4x(48, 0, %[buf])
+#endif
+               addi(%[buf], %[buf], 16)
+
+               bdnz(loop)
+
+: [cc] "+b" (cc), [buf] "+b" (buf)
+: [sk] "b" (sk), [iv] "b" (iv), [num_blocks] "b" (len >> 4)
+#if BR_POWER8_LE
+       , [idx2be] "b" (idx2be)
+#endif
+: "v0", "v1", "v2", "v3", "v4", "v5", "v6", "v7", "v8", "v9",
+  "v10", "v11", "v12", "v13", "v14", "v15", "v16", "v17", "v18", "v19",
+  "ctr", "memory"
+       );
+}
+
+static void
+cbcenc_256(const unsigned char *sk,
+       const unsigned char *iv, unsigned char *buf, size_t len)
+{
+       long cc;
+
+#if BR_POWER8_LE
+       static const uint32_t idx2be[] = {
+               0x03020100, 0x07060504, 0x0B0A0908, 0x0F0E0D0C
+       };
+#endif
+
+       cc = 0;
+       asm volatile (
+
+               /*
+                * Load subkeys into v0..v14
+                */
+               lxvw4x(32, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(33, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(34, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(35, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(36, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(37, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(38, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(39, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(40, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(41, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(42, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(43, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(44, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(45, %[cc], %[sk])
+               addi(%[cc], %[cc], 16)
+               lxvw4x(46, %[cc], %[sk])
+
+#if BR_POWER8_LE
+               /*
+                * v15 = constant for byteswapping words
+                */
+               lxvw4x(47, 0, %[idx2be])
+#endif
+               /*
+                * Load IV into v16.
+                */
+               lxvw4x(48, 0, %[iv])
+#if BR_POWER8_LE
+               vperm(16, 16, 16, 15)
+#endif
+
+               mtctr(%[num_blocks])
+       label(loop)
+               /*
+                * Load next plaintext word and XOR with current IV.
+                */
+               lxvw4x(49, 0, %[buf])
+#if BR_POWER8_LE
+               vperm(17, 17, 17, 15)
+#endif
+               vxor(16, 16, 17)
+
+               /*
+                * Encrypt the block.
+                */
+               vxor(16, 16, 0)
+               vcipher(16, 16, 1)
+               vcipher(16, 16, 2)
+               vcipher(16, 16, 3)
+               vcipher(16, 16, 4)
+               vcipher(16, 16, 5)
+               vcipher(16, 16, 6)
+               vcipher(16, 16, 7)
+               vcipher(16, 16, 8)
+               vcipher(16, 16, 9)
+               vcipher(16, 16, 10)
+               vcipher(16, 16, 11)
+               vcipher(16, 16, 12)
+               vcipher(16, 16, 13)
+               vcipherlast(16, 16, 14)
+
+               /*
+                * Store back result (with byteswap)
+                */
+#if BR_POWER8_LE
+               vperm(17, 16, 16, 15)
+               stxvw4x(49, 0, %[buf])
+#else
+               stxvw4x(48, 0, %[buf])
+#endif
+               addi(%[buf], %[buf], 16)
+
+               bdnz(loop)
+
+: [cc] "+b" (cc), [buf] "+b" (buf)
+: [sk] "b" (sk), [iv] "b" (iv), [num_blocks] "b" (len >> 4)
+#if BR_POWER8_LE
+       , [idx2be] "b" (idx2be)
+#endif
+: "v0", "v1", "v2", "v3", "v4", "v5", "v6", "v7", "v8", "v9",
+  "v10", "v11", "v12", "v13", "v14", "v15", "v16", "v17", "v18", "v19",
+  "ctr", "memory"
+       );
+}
+
+/* see bearssl_block.h */
+void
+br_aes_pwr8_cbcenc_run(const br_aes_pwr8_cbcenc_keys *ctx,
+       void *iv, void *data, size_t len)
+{
+       if (len > 0) {
+               switch (ctx->num_rounds) {
+               case 10:
+                       cbcenc_128(ctx->skey.skni, iv, data, len);
+                       break;
+               case 12:
+                       cbcenc_192(ctx->skey.skni, iv, data, len);
+                       break;
+               default:
+                       cbcenc_256(ctx->skey.skni, iv, data, len);
+                       break;
+               }
+               memcpy(iv, (unsigned char *)data + (len - 16), 16);
+       }
+}
+
+/* see bearssl_block.h */
+const br_block_cbcenc_class br_aes_pwr8_cbcenc_vtable = {
+       sizeof(br_aes_pwr8_cbcenc_keys),
+       16,
+       4,
+       (void (*)(const br_block_cbcenc_class **, const void *, size_t))
+               &br_aes_pwr8_cbcenc_init,
+       (void (*)(const br_block_cbcenc_class *const *, void *, void *, size_t))
+               &br_aes_pwr8_cbcenc_run
+};
+
+/* see bearssl_block.h */
+const br_block_cbcenc_class *
+br_aes_pwr8_cbcenc_get_vtable(void)
+{
+       return br_aes_pwr8_supported() ? &br_aes_pwr8_cbcenc_vtable : NULL;
+}
+
+#else
+
+/* see bearssl_block.h */
+const br_block_cbcenc_class *
+br_aes_pwr8_cbcenc_get_vtable(void)
+{
+       return NULL;
+}
+
+#endif