arch/s390/crypto/crypt_s390.h

   1 /*
   2  * Cryptographic API.
   3  *
   4  * Support for s390 cryptographic instructions.
   5  *
   6  *   Copyright (C) 2003 IBM Deutschland GmbH, IBM Corporation
   7  *   Author(s): Thomas Spatzier (tspat@de.ibm.com)
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  10  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  11  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
  12  * any later version.
  13  *
  14  */
  15 #ifndef _CRYPTO_ARCH_S390_CRYPT_S390_H
  16 #define _CRYPTO_ARCH_S390_CRYPT_S390_H
  17
  18 #include <asm/errno.h>
  19
  20 #define CRYPT_S390_OP_MASK 0xFF00
  21 #define CRYPT_S390_FUNC_MASK 0x00FF
  22
  23 /* s930 cryptographic operations */
  24 enum crypt_s390_operations {
  25         CRYPT_S390_KM   = 0x0100,
  26         CRYPT_S390_KMC  = 0x0200,
  27         CRYPT_S390_KIMD = 0x0300,
  28         CRYPT_S390_KLMD = 0x0400,
  29         CRYPT_S390_KMAC = 0x0500
  30 };
  31
  32 /* function codes for KM (CIPHER MESSAGE) instruction
  33  * 0x80 is the decipher modifier bit
  34  */
  35 enum crypt_s390_km_func {
  36         KM_QUERY            = CRYPT_S390_KM | 0x0,
  37         KM_DEA_ENCRYPT      = CRYPT_S390_KM | 0x1,
  38         KM_DEA_DECRYPT      = CRYPT_S390_KM | 0x1 | 0x80,
  39         KM_TDEA_128_ENCRYPT = CRYPT_S390_KM | 0x2,
  40         KM_TDEA_128_DECRYPT = CRYPT_S390_KM | 0x2 | 0x80,
  41         KM_TDEA_192_ENCRYPT = CRYPT_S390_KM | 0x3,
  42         KM_TDEA_192_DECRYPT = CRYPT_S390_KM | 0x3 | 0x80,
  43         KM_AES_128_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x12,
  44         KM_AES_128_DECRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x12 | 0x80,
  45         KM_AES_192_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x13,
  46         KM_AES_192_DECRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x13 | 0x80,
  47         KM_AES_256_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x14,
  48         KM_AES_256_DECRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x14 | 0x80,
  49 };
  50
  51 /* function codes for KMC (CIPHER MESSAGE WITH CHAINING)
  52  * instruction
  53  */
  54 enum crypt_s390_kmc_func {
  55         KMC_QUERY            = CRYPT_S390_KMC | 0x0,
  56         KMC_DEA_ENCRYPT      = CRYPT_S390_KMC | 0x1,
  57         KMC_DEA_DECRYPT      = CRYPT_S390_KMC | 0x1 | 0x80,
  58         KMC_TDEA_128_ENCRYPT = CRYPT_S390_KMC | 0x2,
  59         KMC_TDEA_128_DECRYPT = CRYPT_S390_KMC | 0x2 | 0x80,
  60         KMC_TDEA_192_ENCRYPT = CRYPT_S390_KMC | 0x3,
  61         KMC_TDEA_192_DECRYPT = CRYPT_S390_KMC | 0x3 | 0x80,
  62         KMC_AES_128_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x12,
  63         KMC_AES_128_DECRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x12 | 0x80,
  64         KMC_AES_192_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x13,
  65         KMC_AES_192_DECRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x13 | 0x80,
  66         KMC_AES_256_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x14,
  67         KMC_AES_256_DECRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x14 | 0x80,
  68 };
  69
  70 /* function codes for KIMD (COMPUTE INTERMEDIATE MESSAGE DIGEST)
  71  * instruction
  72  */
  73 enum crypt_s390_kimd_func {
  74         KIMD_QUERY   = CRYPT_S390_KIMD | 0,
  75         KIMD_SHA_1   = CRYPT_S390_KIMD | 1,
  76         KIMD_SHA_256 = CRYPT_S390_KIMD | 2,
  77 };
  78
  79 /* function codes for KLMD (COMPUTE LAST MESSAGE DIGEST)
  80  * instruction
  81  */
  82 enum crypt_s390_klmd_func {
  83         KLMD_QUERY   = CRYPT_S390_KLMD | 0,
  84         KLMD_SHA_1   = CRYPT_S390_KLMD | 1,
  85         KLMD_SHA_256 = CRYPT_S390_KLMD | 2,
  86 };
  87
  88 /* function codes for KMAC (COMPUTE MESSAGE AUTHENTICATION CODE)
  89  * instruction
  90  */
  91 enum crypt_s390_kmac_func {
  92         KMAC_QUERY    = CRYPT_S390_KMAC | 0,
  93         KMAC_DEA      = CRYPT_S390_KMAC | 1,
  94         KMAC_TDEA_128 = CRYPT_S390_KMAC | 2,
  95         KMAC_TDEA_192 = CRYPT_S390_KMAC | 3
  96 };
  97
  98 /* status word for s390 crypto instructions' QUERY functions */
  99 struct crypt_s390_query_status {
 100         u64 high;
 101         u64 low;
 102 };
 103
 104 /*
 105  * Standard fixup and ex_table sections for crypt_s390 inline functions.
 106  * label 0: the s390 crypto operation
 107  * label 1: just after 1 to catch illegal operation exception
 108  *          (unsupported model)
 109  * label 6: the return point after fixup
 110  * label 7: set error value if exception _in_ crypto operation
 111  * label 8: set error value if illegal operation exception
 112  * [ret] is the variable to receive the error code
 113  * [ERR] is the error code value
 114  */
 115 #ifndef CONFIG_64BIT
 116 #define __crypt_s390_fixup \
 117         ".section .fixup,\"ax\" \n"     \
 118         "7:     lhi     %0,%h[e1] \n"   \
 119         "       bras    1,9f \n"        \
 120         "       .long   6b \n"          \
 121         "8:     lhi     %0,%h[e2] \n"   \
 122         "       bras    1,9f \n"        \
 123         "       .long   6b \n"          \
 124         "9:     l       1,0(1) \n"      \
 125         "       br      1 \n"           \
 126         ".previous \n"                  \
 127         ".section __ex_table,\"a\" \n"  \
 128         "       .align  4 \n"           \
 129         "       .long   0b,7b \n"       \
 130         "       .long   1b,8b \n"       \
 131         ".previous"
 132 #else /* CONFIG_64BIT */
 133 #define __crypt_s390_fixup \
 134         ".section .fixup,\"ax\" \n"     \
 135         "7:     lhi     %0,%h[e1] \n"   \
 136         "       jg      6b \n"          \
 137         "8:     lhi     %0,%h[e2] \n"   \
 138         "       jg      6b \n"          \
 139         ".previous\n"                   \
 140         ".section __ex_table,\"a\" \n"  \
 141         "       .align  8 \n"           \
 142         "       .quad   0b,7b \n"       \
 143         "       .quad   1b,8b \n"       \
 144         ".previous"
 145 #endif /* CONFIG_64BIT */
 146
 147 /*
 148  * Standard code for setting the result of s390 crypto instructions.
 149  * %0: the register which will receive the result
 150  * [result]: the register containing the result (e.g. second operand length
 151  * to compute number of processed bytes].
 152  */
 153 #ifndef CONFIG_64BIT
 154 #define __crypt_s390_set_result \
 155         "       lr      %0,%[result] \n"
 156 #else /* CONFIG_64BIT */
 157 #define __crypt_s390_set_result \
 158         "       lgr     %0,%[result] \n"
 159 #endif
 160
 161 /*
 162  * Executes the KM (CIPHER MESSAGE) operation of the CPU.
 163  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_km_func
 164  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 165  * @param dest: address of destination memory area
 166  * @param src: address of source memory area
 167  * @param src_len: length of src operand in bytes
 168  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 169  *      for encryption/decryption funcs
 170  */
 171 static inline int
 172 crypt_s390_km(long func, void* param, u8* dest, const u8* src, long src_len)
 173 {
 174         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 175         register void* __param asm("1") = param;
 176         register u8* __dest asm("4") = dest;
 177         register const u8* __src asm("2") = src;
 178         register long __src_len asm("3") = src_len;
 179         int ret;
 180
 181         ret = 0;
 182         __asm__ __volatile__ (
 183                 "0:     .insn   rre,0xB92E0000,%1,%2 \n" /* KM opcode */
 184                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partial completion */
 185                 __crypt_s390_set_result
 186                 "6:     \n"
 187                 __crypt_s390_fixup
 188                 : "+d" (ret), "+a" (__dest), "+a" (__src),
 189                   [result] "+d" (__src_len)
 190                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 191                   "a" (__param)
 192                 : "cc", "memory"
 193         );
 194         if (ret >= 0 && func & CRYPT_S390_FUNC_MASK){
 195                 ret = src_len - ret;
 196         }
 197         return ret;
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Executes the KMC (CIPHER MESSAGE WITH CHAINING) operation of the CPU.
 202  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_kmc_func
 203  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 204  * @param dest: address of destination memory area
 205  * @param src: address of source memory area
 206  * @param src_len: length of src operand in bytes
 207  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 208  *      for encryption/decryption funcs
 209  */
 210 static inline int
 211 crypt_s390_kmc(long func, void* param, u8* dest, const u8* src, long src_len)
 212 {
 213         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 214         register void* __param asm("1") = param;
 215         register u8* __dest asm("4") = dest;
 216         register const u8* __src asm("2") = src;
 217         register long __src_len asm("3") = src_len;
 218         int ret;
 219
 220         ret = 0;
 221         __asm__ __volatile__ (
 222                 "0:     .insn   rre,0xB92F0000,%1,%2 \n" /* KMC opcode */
 223                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partial completion */
 224                 __crypt_s390_set_result
 225                 "6:     \n"
 226                 __crypt_s390_fixup
 227                 : "+d" (ret), "+a" (__dest), "+a" (__src),
 228                   [result] "+d" (__src_len)
 229                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 230                   "a" (__param)
 231                 : "cc", "memory"
 232         );
 233         if (ret >= 0 && func & CRYPT_S390_FUNC_MASK){
 234                 ret = src_len - ret;
 235         }
 236         return ret;
 237 }
 238
 239 /*
 240  * Executes the KIMD (COMPUTE INTERMEDIATE MESSAGE DIGEST) operation
 241  * of the CPU.
 242  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_kimd_func
 243  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 244  * @param src: address of source memory area
 245  * @param src_len: length of src operand in bytes
 246  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 247  *      for digest funcs
 248  */
 249 static inline int
 250 crypt_s390_kimd(long func, void* param, const u8* src, long src_len)
 251 {
 252         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 253         register void* __param asm("1") = param;
 254         register const u8* __src asm("2") = src;
 255         register long __src_len asm("3") = src_len;
 256         int ret;
 257
 258         ret = 0;
 259         __asm__ __volatile__ (
 260                 "0:     .insn   rre,0xB93E0000,%1,%1 \n" /* KIMD opcode */
 261                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partical completion */
 262                 __crypt_s390_set_result
 263                 "6:     \n"
 264                 __crypt_s390_fixup
 265                 : "+d" (ret), "+a" (__src), [result] "+d" (__src_len)
 266                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 267                   "a" (__param)
 268                 : "cc", "memory"
 269         );
 270         if (ret >= 0 && (func & CRYPT_S390_FUNC_MASK)){
 271                 ret = src_len - ret;
 272         }
 273         return ret;
 274 }
 275
 276 /*
 277  * Executes the KLMD (COMPUTE LAST MESSAGE DIGEST) operation of the CPU.
 278  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_klmd_func
 279  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 280  * @param src: address of source memory area
 281  * @param src_len: length of src operand in bytes
 282  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 283  *      for digest funcs
 284  */
 285 static inline int
 286 crypt_s390_klmd(long func, void* param, const u8* src, long src_len)
 287 {
 288         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 289         register void* __param asm("1") = param;
 290         register const u8* __src asm("2") = src;
 291         register long __src_len asm("3") = src_len;
 292         int ret;
 293
 294         ret = 0;
 295         __asm__ __volatile__ (
 296                 "0:     .insn   rre,0xB93F0000,%1,%1 \n" /* KLMD opcode */
 297                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partical completion */
 298                 __crypt_s390_set_result
 299                 "6:     \n"
 300                 __crypt_s390_fixup
 301                 : "+d" (ret), "+a" (__src), [result] "+d" (__src_len)
 302                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 303                   "a" (__param)
 304                 : "cc", "memory"
 305         );
 306         if (ret >= 0 && func & CRYPT_S390_FUNC_MASK){
 307                 ret = src_len - ret;
 308         }
 309         return ret;
 310 }
 311
 312 /*
 313  * Executes the KMAC (COMPUTE MESSAGE AUTHENTICATION CODE) operation
 314  * of the CPU.
 315  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_klmd_func
 316  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 317  * @param src: address of source memory area
 318  * @param src_len: length of src operand in bytes
 319  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 320  *      for digest funcs
 321  */
 322 static inline int
 323 crypt_s390_kmac(long func, void* param, const u8* src, long src_len)
 324 {
 325         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 326         register void* __param asm("1") = param;
 327         register const u8* __src asm("2") = src;
 328         register long __src_len asm("3") = src_len;
 329         int ret;
 330
 331         ret = 0;
 332         __asm__ __volatile__ (
 333                 "0:     .insn   rre,0xB91E0000,%5,%5 \n" /* KMAC opcode */
 334                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partical completion */
 335                 __crypt_s390_set_result
 336                 "6:     \n"
 337                 __crypt_s390_fixup
 338                 : "+d" (ret), "+a" (__src), [result] "+d" (__src_len)
 339                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 340                   "a" (__param)
 341                 : "cc", "memory"
 342         );
 343         if (ret >= 0 && func & CRYPT_S390_FUNC_MASK){
 344                 ret = src_len - ret;
 345         }
 346         return ret;
 347 }
 348
 349 /**
 350  * Tests if a specific crypto function is implemented on the machine.
 351  * @param func: the function code of the specific function; 0 if op in general
 352  * @return      1 if func available; 0 if func or op in general not available
 353  */
 354 static inline int
 355 crypt_s390_func_available(int func)
 356 {
 357         int ret;
 358
 359         struct crypt_s390_query_status status = {
 360                 .high = 0,
 361                 .low = 0
 362         };
 363         switch (func & CRYPT_S390_OP_MASK){
 364                 case CRYPT_S390_KM:
 365                         ret = crypt_s390_km(KM_QUERY, &status, NULL, NULL, 0);
 366                         break;
 367                 case CRYPT_S390_KMC:
 368                         ret = crypt_s390_kmc(KMC_QUERY, &status, NULL, NULL, 0);
 369                         break;
 370                 case CRYPT_S390_KIMD:
 371                         ret = crypt_s390_kimd(KIMD_QUERY, &status, NULL, 0);
 372                         break;
 373                 case CRYPT_S390_KLMD:
 374                         ret = crypt_s390_klmd(KLMD_QUERY, &status, NULL, 0);
 375                         break;
 376                 case CRYPT_S390_KMAC:
 377                         ret = crypt_s390_kmac(KMAC_QUERY, &status, NULL, 0);
 378                         break;
 379                 default:
 380                         ret = 0;
 381                         return ret;
 382         }
 383         if (ret >= 0){
 384                 func &= CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 385                 func &= 0x7f; //mask modifier bit
 386                 if (func < 64){
 387                         ret = (status.high >> (64 - func - 1)) & 0x1;
 388                 } else {
 389                         ret = (status.low >> (128 - func - 1)) & 0x1;
 390                 }
 391         } else {
 392                 ret = 0;
 393         }
 394         return ret;
 395 }
 396
 397 #endif // _CRYPTO_ARCH_S390_CRYPT_S390_H