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 #define CRYPT_S390_PRIORITY 300
  24 #define CRYPT_S390_COMPOSITE_PRIORITY 400
  25
  26 /* s930 cryptographic operations */
  27 enum crypt_s390_operations {
  28         CRYPT_S390_KM   = 0x0100,
  29         CRYPT_S390_KMC  = 0x0200,
  30         CRYPT_S390_KIMD = 0x0300,
  31         CRYPT_S390_KLMD = 0x0400,
  32         CRYPT_S390_KMAC = 0x0500
  33 };
  34
  35 /* function codes for KM (CIPHER MESSAGE) instruction
  36  * 0x80 is the decipher modifier bit
  37  */
  38 enum crypt_s390_km_func {
  39         KM_QUERY            = CRYPT_S390_KM | 0x0,
  40         KM_DEA_ENCRYPT      = CRYPT_S390_KM | 0x1,
  41         KM_DEA_DECRYPT      = CRYPT_S390_KM | 0x1 | 0x80,
  42         KM_TDEA_128_ENCRYPT = CRYPT_S390_KM | 0x2,
  43         KM_TDEA_128_DECRYPT = CRYPT_S390_KM | 0x2 | 0x80,
  44         KM_TDEA_192_ENCRYPT = CRYPT_S390_KM | 0x3,
  45         KM_TDEA_192_DECRYPT = CRYPT_S390_KM | 0x3 | 0x80,
  46         KM_AES_128_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x12,
  47         KM_AES_128_DECRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x12 | 0x80,
  48         KM_AES_192_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x13,
  49         KM_AES_192_DECRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x13 | 0x80,
  50         KM_AES_256_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x14,
  51         KM_AES_256_DECRYPT  = CRYPT_S390_KM | 0x14 | 0x80,
  52 };
  53
  54 /* function codes for KMC (CIPHER MESSAGE WITH CHAINING)
  55  * instruction
  56  */
  57 enum crypt_s390_kmc_func {
  58         KMC_QUERY            = CRYPT_S390_KMC | 0x0,
  59         KMC_DEA_ENCRYPT      = CRYPT_S390_KMC | 0x1,
  60         KMC_DEA_DECRYPT      = CRYPT_S390_KMC | 0x1 | 0x80,
  61         KMC_TDEA_128_ENCRYPT = CRYPT_S390_KMC | 0x2,
  62         KMC_TDEA_128_DECRYPT = CRYPT_S390_KMC | 0x2 | 0x80,
  63         KMC_TDEA_192_ENCRYPT = CRYPT_S390_KMC | 0x3,
  64         KMC_TDEA_192_DECRYPT = CRYPT_S390_KMC | 0x3 | 0x80,
  65         KMC_AES_128_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x12,
  66         KMC_AES_128_DECRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x12 | 0x80,
  67         KMC_AES_192_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x13,
  68         KMC_AES_192_DECRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x13 | 0x80,
  69         KMC_AES_256_ENCRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x14,
  70         KMC_AES_256_DECRYPT  = CRYPT_S390_KMC | 0x14 | 0x80,
  71 };
  72
  73 /* function codes for KIMD (COMPUTE INTERMEDIATE MESSAGE DIGEST)
  74  * instruction
  75  */
  76 enum crypt_s390_kimd_func {
  77         KIMD_QUERY   = CRYPT_S390_KIMD | 0,
  78         KIMD_SHA_1   = CRYPT_S390_KIMD | 1,
  79         KIMD_SHA_256 = CRYPT_S390_KIMD | 2,
  80 };
  81
  82 /* function codes for KLMD (COMPUTE LAST MESSAGE DIGEST)
  83  * instruction
  84  */
  85 enum crypt_s390_klmd_func {
  86         KLMD_QUERY   = CRYPT_S390_KLMD | 0,
  87         KLMD_SHA_1   = CRYPT_S390_KLMD | 1,
  88         KLMD_SHA_256 = CRYPT_S390_KLMD | 2,
  89 };
  90
  91 /* function codes for KMAC (COMPUTE MESSAGE AUTHENTICATION CODE)
  92  * instruction
  93  */
  94 enum crypt_s390_kmac_func {
  95         KMAC_QUERY    = CRYPT_S390_KMAC | 0,
  96         KMAC_DEA      = CRYPT_S390_KMAC | 1,
  97         KMAC_TDEA_128 = CRYPT_S390_KMAC | 2,
  98         KMAC_TDEA_192 = CRYPT_S390_KMAC | 3
  99 };
 100
 101 /* status word for s390 crypto instructions' QUERY functions */
 102 struct crypt_s390_query_status {
 103         u64 high;
 104         u64 low;
 105 };
 106
 107 /*
 108  * Standard fixup and ex_table sections for crypt_s390 inline functions.
 109  * label 0: the s390 crypto operation
 110  * label 1: just after 1 to catch illegal operation exception
 111  *          (unsupported model)
 112  * label 6: the return point after fixup
 113  * label 7: set error value if exception _in_ crypto operation
 114  * label 8: set error value if illegal operation exception
 115  * [ret] is the variable to receive the error code
 116  * [ERR] is the error code value
 117  */
 118 #ifndef CONFIG_64BIT
 119 #define __crypt_s390_fixup \
 120         ".section .fixup,\"ax\" \n"     \
 121         "7:     lhi     %0,%h[e1] \n"   \
 122         "       bras    1,9f \n"        \
 123         "       .long   6b \n"          \
 124         "8:     lhi     %0,%h[e2] \n"   \
 125         "       bras    1,9f \n"        \
 126         "       .long   6b \n"          \
 127         "9:     l       1,0(1) \n"      \
 128         "       br      1 \n"           \
 129         ".previous \n"                  \
 130         ".section __ex_table,\"a\" \n"  \
 131         "       .align  4 \n"           \
 132         "       .long   0b,7b \n"       \
 133         "       .long   1b,8b \n"       \
 134         ".previous"
 135 #else /* CONFIG_64BIT */
 136 #define __crypt_s390_fixup \
 137         ".section .fixup,\"ax\" \n"     \
 138         "7:     lhi     %0,%h[e1] \n"   \
 139         "       jg      6b \n"          \
 140         "8:     lhi     %0,%h[e2] \n"   \
 141         "       jg      6b \n"          \
 142         ".previous\n"                   \
 143         ".section __ex_table,\"a\" \n"  \
 144         "       .align  8 \n"           \
 145         "       .quad   0b,7b \n"       \
 146         "       .quad   1b,8b \n"       \
 147         ".previous"
 148 #endif /* CONFIG_64BIT */
 149
 150 /*
 151  * Standard code for setting the result of s390 crypto instructions.
 152  * %0: the register which will receive the result
 153  * [result]: the register containing the result (e.g. second operand length
 154  * to compute number of processed bytes].
 155  */
 156 #ifndef CONFIG_64BIT
 157 #define __crypt_s390_set_result \
 158         "       lr      %0,%[result] \n"
 159 #else /* CONFIG_64BIT */
 160 #define __crypt_s390_set_result \
 161         "       lgr     %0,%[result] \n"
 162 #endif
 163
 164 /*
 165  * Executes the KM (CIPHER MESSAGE) operation of the CPU.
 166  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_km_func
 167  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 168  * @param dest: address of destination memory area
 169  * @param src: address of source memory area
 170  * @param src_len: length of src operand in bytes
 171  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 172  *      for encryption/decryption funcs
 173  */
 174 static inline int
 175 crypt_s390_km(long func, void* param, u8* dest, const u8* src, long src_len)
 176 {
 177         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 178         register void* __param asm("1") = param;
 179         register u8* __dest asm("4") = dest;
 180         register const u8* __src asm("2") = src;
 181         register long __src_len asm("3") = src_len;
 182         int ret;
 183
 184         ret = 0;
 185         __asm__ __volatile__ (
 186                 "0:     .insn   rre,0xB92E0000,%1,%2 \n" /* KM opcode */
 187                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partial completion */
 188                 __crypt_s390_set_result
 189                 "6:     \n"
 190                 __crypt_s390_fixup
 191                 : "+d" (ret), "+a" (__dest), "+a" (__src),
 192                   [result] "+d" (__src_len)
 193                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 194                   "a" (__param)
 195                 : "cc", "memory"
 196         );
 197         if (ret >= 0 && func & CRYPT_S390_FUNC_MASK){
 198                 ret = src_len - ret;
 199         }
 200         return ret;
 201 }
 202
 203 /*
 204  * Executes the KMC (CIPHER MESSAGE WITH CHAINING) operation of the CPU.
 205  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_kmc_func
 206  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 207  * @param dest: address of destination memory area
 208  * @param src: address of source memory area
 209  * @param src_len: length of src operand in bytes
 210  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 211  *      for encryption/decryption funcs
 212  */
 213 static inline int
 214 crypt_s390_kmc(long func, void* param, u8* dest, const u8* src, long src_len)
 215 {
 216         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 217         register void* __param asm("1") = param;
 218         register u8* __dest asm("4") = dest;
 219         register const u8* __src asm("2") = src;
 220         register long __src_len asm("3") = src_len;
 221         int ret;
 222
 223         ret = 0;
 224         __asm__ __volatile__ (
 225                 "0:     .insn   rre,0xB92F0000,%1,%2 \n" /* KMC opcode */
 226                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partial completion */
 227                 __crypt_s390_set_result
 228                 "6:     \n"
 229                 __crypt_s390_fixup
 230                 : "+d" (ret), "+a" (__dest), "+a" (__src),
 231                   [result] "+d" (__src_len)
 232                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 233                   "a" (__param)
 234                 : "cc", "memory"
 235         );
 236         if (ret >= 0 && func & CRYPT_S390_FUNC_MASK){
 237                 ret = src_len - ret;
 238         }
 239         return ret;
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Executes the KIMD (COMPUTE INTERMEDIATE MESSAGE DIGEST) operation
 244  * of the CPU.
 245  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_kimd_func
 246  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 247  * @param src: address of source memory area
 248  * @param src_len: length of src operand in bytes
 249  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 250  *      for digest funcs
 251  */
 252 static inline int
 253 crypt_s390_kimd(long func, void* param, const u8* src, long src_len)
 254 {
 255         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 256         register void* __param asm("1") = param;
 257         register const u8* __src asm("2") = src;
 258         register long __src_len asm("3") = src_len;
 259         int ret;
 260
 261         ret = 0;
 262         __asm__ __volatile__ (
 263                 "0:     .insn   rre,0xB93E0000,%1,%1 \n" /* KIMD opcode */
 264                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partical completion */
 265                 __crypt_s390_set_result
 266                 "6:     \n"
 267                 __crypt_s390_fixup
 268                 : "+d" (ret), "+a" (__src), [result] "+d" (__src_len)
 269                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 270                   "a" (__param)
 271                 : "cc", "memory"
 272         );
 273         if (ret >= 0 && (func & CRYPT_S390_FUNC_MASK)){
 274                 ret = src_len - ret;
 275         }
 276         return ret;
 277 }
 278
 279 /*
 280  * Executes the KLMD (COMPUTE LAST MESSAGE DIGEST) operation of the CPU.
 281  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_klmd_func
 282  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 283  * @param src: address of source memory area
 284  * @param src_len: length of src operand in bytes
 285  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 286  *      for digest funcs
 287  */
 288 static inline int
 289 crypt_s390_klmd(long func, void* param, const u8* src, long src_len)
 290 {
 291         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 292         register void* __param asm("1") = param;
 293         register const u8* __src asm("2") = src;
 294         register long __src_len asm("3") = src_len;
 295         int ret;
 296
 297         ret = 0;
 298         __asm__ __volatile__ (
 299                 "0:     .insn   rre,0xB93F0000,%1,%1 \n" /* KLMD opcode */
 300                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partical completion */
 301                 __crypt_s390_set_result
 302                 "6:     \n"
 303                 __crypt_s390_fixup
 304                 : "+d" (ret), "+a" (__src), [result] "+d" (__src_len)
 305                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 306                   "a" (__param)
 307                 : "cc", "memory"
 308         );
 309         if (ret >= 0 && func & CRYPT_S390_FUNC_MASK){
 310                 ret = src_len - ret;
 311         }
 312         return ret;
 313 }
 314
 315 /*
 316  * Executes the KMAC (COMPUTE MESSAGE AUTHENTICATION CODE) operation
 317  * of the CPU.
 318  * @param func: the function code passed to KM; see crypt_s390_klmd_func
 319  * @param param: address of parameter block; see POP for details on each func
 320  * @param src: address of source memory area
 321  * @param src_len: length of src operand in bytes
 322  * @returns < zero for failure, 0 for the query func, number of processed bytes
 323  *      for digest funcs
 324  */
 325 static inline int
 326 crypt_s390_kmac(long func, void* param, const u8* src, long src_len)
 327 {
 328         register long __func asm("0") = func & CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 329         register void* __param asm("1") = param;
 330         register const u8* __src asm("2") = src;
 331         register long __src_len asm("3") = src_len;
 332         int ret;
 333
 334         ret = 0;
 335         __asm__ __volatile__ (
 336                 "0:     .insn   rre,0xB91E0000,%5,%5 \n" /* KMAC opcode */
 337                 "1:     brc     1,0b \n" /* handle partical completion */
 338                 __crypt_s390_set_result
 339                 "6:     \n"
 340                 __crypt_s390_fixup
 341                 : "+d" (ret), "+a" (__src), [result] "+d" (__src_len)
 342                 : [e1] "K" (-EFAULT), [e2] "K" (-ENOSYS), "d" (__func),
 343                   "a" (__param)
 344                 : "cc", "memory"
 345         );
 346         if (ret >= 0 && func & CRYPT_S390_FUNC_MASK){
 347                 ret = src_len - ret;
 348         }
 349         return ret;
 350 }
 351
 352 /**
 353  * Tests if a specific crypto function is implemented on the machine.
 354  * @param func: the function code of the specific function; 0 if op in general
 355  * @return      1 if func available; 0 if func or op in general not available
 356  */
 357 static inline int
 358 crypt_s390_func_available(int func)
 359 {
 360         int ret;
 361
 362         struct crypt_s390_query_status status = {
 363                 .high = 0,
 364                 .low = 0
 365         };
 366         switch (func & CRYPT_S390_OP_MASK){
 367                 case CRYPT_S390_KM:
 368                         ret = crypt_s390_km(KM_QUERY, &status, NULL, NULL, 0);
 369                         break;
 370                 case CRYPT_S390_KMC:
 371                         ret = crypt_s390_kmc(KMC_QUERY, &status, NULL, NULL, 0);
 372                         break;
 373                 case CRYPT_S390_KIMD:
 374                         ret = crypt_s390_kimd(KIMD_QUERY, &status, NULL, 0);
 375                         break;
 376                 case CRYPT_S390_KLMD:
 377                         ret = crypt_s390_klmd(KLMD_QUERY, &status, NULL, 0);
 378                         break;
 379                 case CRYPT_S390_KMAC:
 380                         ret = crypt_s390_kmac(KMAC_QUERY, &status, NULL, 0);
 381                         break;
 382                 default:
 383                         ret = 0;
 384                         return ret;
 385         }
 386         if (ret >= 0){
 387                 func &= CRYPT_S390_FUNC_MASK;
 388                 func &= 0x7f; //mask modifier bit
 389                 if (func < 64){
 390                         ret = (status.high >> (64 - func - 1)) & 0x1;
 391                 } else {
 392                         ret = (status.low >> (128 - func - 1)) & 0x1;
 393                 }
 394         } else {
 395                 ret = 0;
 396         }
 397         return ret;
 398 }
 399
 400 #endif // _CRYPTO_ARCH_S390_CRYPT_S390_H