GNU Linux-libre 5.19-rc6-gnu
[releases.git] / lib / crypto / poly1305-donna32.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 OR MIT
2 /*
3  * Copyright (C) 2015-2019 Jason A. Donenfeld <Jason@zx2c4.com>. All Rights Reserved.
4  *
5  * This is based in part on Andrew Moon's poly1305-donna, which is in the
6  * public domain.
7  */
8
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <asm/unaligned.h>
11 #include <crypto/internal/poly1305.h>
12
13 void poly1305_core_setkey(struct poly1305_core_key *key,
14                           const u8 raw_key[POLY1305_BLOCK_SIZE])
15 {
16         /* r &= 0xffffffc0ffffffc0ffffffc0fffffff */
17         key->key.r[0] = (get_unaligned_le32(&raw_key[0])) & 0x3ffffff;
18         key->key.r[1] = (get_unaligned_le32(&raw_key[3]) >> 2) & 0x3ffff03;
19         key->key.r[2] = (get_unaligned_le32(&raw_key[6]) >> 4) & 0x3ffc0ff;
20         key->key.r[3] = (get_unaligned_le32(&raw_key[9]) >> 6) & 0x3f03fff;
21         key->key.r[4] = (get_unaligned_le32(&raw_key[12]) >> 8) & 0x00fffff;
22
23         /* s = 5*r */
24         key->precomputed_s.r[0] = key->key.r[1] * 5;
25         key->precomputed_s.r[1] = key->key.r[2] * 5;
26         key->precomputed_s.r[2] = key->key.r[3] * 5;
27         key->precomputed_s.r[3] = key->key.r[4] * 5;
28 }
29 EXPORT_SYMBOL(poly1305_core_setkey);
30
31 void poly1305_core_blocks(struct poly1305_state *state,
32                           const struct poly1305_core_key *key, const void *src,
33                           unsigned int nblocks, u32 hibit)
34 {
35         const u8 *input = src;
36         u32 r0, r1, r2, r3, r4;
37         u32 s1, s2, s3, s4;
38         u32 h0, h1, h2, h3, h4;
39         u64 d0, d1, d2, d3, d4;
40         u32 c;
41
42         if (!nblocks)
43                 return;
44
45         hibit <<= 24;
46
47         r0 = key->key.r[0];
48         r1 = key->key.r[1];
49         r2 = key->key.r[2];
50         r3 = key->key.r[3];
51         r4 = key->key.r[4];
52
53         s1 = key->precomputed_s.r[0];
54         s2 = key->precomputed_s.r[1];
55         s3 = key->precomputed_s.r[2];
56         s4 = key->precomputed_s.r[3];
57
58         h0 = state->h[0];
59         h1 = state->h[1];
60         h2 = state->h[2];
61         h3 = state->h[3];
62         h4 = state->h[4];
63
64         do {
65                 /* h += m[i] */
66                 h0 += (get_unaligned_le32(&input[0])) & 0x3ffffff;
67                 h1 += (get_unaligned_le32(&input[3]) >> 2) & 0x3ffffff;
68                 h2 += (get_unaligned_le32(&input[6]) >> 4) & 0x3ffffff;
69                 h3 += (get_unaligned_le32(&input[9]) >> 6) & 0x3ffffff;
70                 h4 += (get_unaligned_le32(&input[12]) >> 8) | hibit;
71
72                 /* h *= r */
73                 d0 = ((u64)h0 * r0) + ((u64)h1 * s4) +
74                      ((u64)h2 * s3) + ((u64)h3 * s2) +
75                      ((u64)h4 * s1);
76                 d1 = ((u64)h0 * r1) + ((u64)h1 * r0) +
77                      ((u64)h2 * s4) + ((u64)h3 * s3) +
78                      ((u64)h4 * s2);
79                 d2 = ((u64)h0 * r2) + ((u64)h1 * r1) +
80                      ((u64)h2 * r0) + ((u64)h3 * s4) +
81                      ((u64)h4 * s3);
82                 d3 = ((u64)h0 * r3) + ((u64)h1 * r2) +
83                      ((u64)h2 * r1) + ((u64)h3 * r0) +
84                      ((u64)h4 * s4);
85                 d4 = ((u64)h0 * r4) + ((u64)h1 * r3) +
86                      ((u64)h2 * r2) + ((u64)h3 * r1) +
87                      ((u64)h4 * r0);
88
89                 /* (partial) h %= p */
90                 c = (u32)(d0 >> 26);
91                 h0 = (u32)d0 & 0x3ffffff;
92                 d1 += c;
93                 c = (u32)(d1 >> 26);
94                 h1 = (u32)d1 & 0x3ffffff;
95                 d2 += c;
96                 c = (u32)(d2 >> 26);
97                 h2 = (u32)d2 & 0x3ffffff;
98                 d3 += c;
99                 c = (u32)(d3 >> 26);
100                 h3 = (u32)d3 & 0x3ffffff;
101                 d4 += c;
102                 c = (u32)(d4 >> 26);
103                 h4 = (u32)d4 & 0x3ffffff;
104                 h0 += c * 5;
105                 c = (h0 >> 26);
106                 h0 = h0 & 0x3ffffff;
107                 h1 += c;
108
109                 input += POLY1305_BLOCK_SIZE;
110         } while (--nblocks);
111
112         state->h[0] = h0;
113         state->h[1] = h1;
114         state->h[2] = h2;
115         state->h[3] = h3;
116         state->h[4] = h4;
117 }
118 EXPORT_SYMBOL(poly1305_core_blocks);
119
120 void poly1305_core_emit(const struct poly1305_state *state, const u32 nonce[4],
121                         void *dst)
122 {
123         u8 *mac = dst;
124         u32 h0, h1, h2, h3, h4, c;
125         u32 g0, g1, g2, g3, g4;
126         u64 f;
127         u32 mask;
128
129         /* fully carry h */
130         h0 = state->h[0];
131         h1 = state->h[1];
132         h2 = state->h[2];
133         h3 = state->h[3];
134         h4 = state->h[4];
135
136         c = h1 >> 26;
137         h1 = h1 & 0x3ffffff;
138         h2 += c;
139         c = h2 >> 26;
140         h2 = h2 & 0x3ffffff;
141         h3 += c;
142         c = h3 >> 26;
143         h3 = h3 & 0x3ffffff;
144         h4 += c;
145         c = h4 >> 26;
146         h4 = h4 & 0x3ffffff;
147         h0 += c * 5;
148         c = h0 >> 26;
149         h0 = h0 & 0x3ffffff;
150         h1 += c;
151
152         /* compute h + -p */
153         g0 = h0 + 5;
154         c = g0 >> 26;
155         g0 &= 0x3ffffff;
156         g1 = h1 + c;
157         c = g1 >> 26;
158         g1 &= 0x3ffffff;
159         g2 = h2 + c;
160         c = g2 >> 26;
161         g2 &= 0x3ffffff;
162         g3 = h3 + c;
163         c = g3 >> 26;
164         g3 &= 0x3ffffff;
165         g4 = h4 + c - (1UL << 26);
166
167         /* select h if h < p, or h + -p if h >= p */
168         mask = (g4 >> ((sizeof(u32) * 8) - 1)) - 1;
169         g0 &= mask;
170         g1 &= mask;
171         g2 &= mask;
172         g3 &= mask;
173         g4 &= mask;
174         mask = ~mask;
175
176         h0 = (h0 & mask) | g0;
177         h1 = (h1 & mask) | g1;
178         h2 = (h2 & mask) | g2;
179         h3 = (h3 & mask) | g3;
180         h4 = (h4 & mask) | g4;
181
182         /* h = h % (2^128) */
183         h0 = ((h0) | (h1 << 26)) & 0xffffffff;
184         h1 = ((h1 >> 6) | (h2 << 20)) & 0xffffffff;
185         h2 = ((h2 >> 12) | (h3 << 14)) & 0xffffffff;
186         h3 = ((h3 >> 18) | (h4 << 8)) & 0xffffffff;
187
188         if (likely(nonce)) {
189                 /* mac = (h + nonce) % (2^128) */
190                 f = (u64)h0 + nonce[0];
191                 h0 = (u32)f;
192                 f = (u64)h1 + nonce[1] + (f >> 32);
193                 h1 = (u32)f;
194                 f = (u64)h2 + nonce[2] + (f >> 32);
195                 h2 = (u32)f;
196                 f = (u64)h3 + nonce[3] + (f >> 32);
197                 h3 = (u32)f;
198         }
199
200         put_unaligned_le32(h0, &mac[0]);
201         put_unaligned_le32(h1, &mac[4]);
202         put_unaligned_le32(h2, &mac[8]);
203         put_unaligned_le32(h3, &mac[12]);
204 }
205 EXPORT_SYMBOL(poly1305_core_emit);