crypto/evp/e_aes_cbc_hmac_sha256.c

   1 /* ====================================================================
   2  * Copyright (c) 2011-2013 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5  * modification, are permitted provided that the following conditions
   6  * are met:
   7  *
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  *
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  13  *    the documentation and/or other materials provided with the
  14  *    distribution.
  15  *
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  17  *    software must display the following acknowledgment:
  18  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  19  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.OpenSSL.org/)"
  20  *
  21  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  22  *    endorse or promote products derived from this software without
  23  *    prior written permission. For written permission, please contact
  24  *    licensing@OpenSSL.org.
  25  *
  26  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  27  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  28  *    permission of the OpenSSL Project.
  29  *
  30  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  31  *    acknowledgment:
  32  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  33  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.OpenSSL.org/)"
  34  *
  35  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  36  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  37  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  38  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  39  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  40  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  41  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  42  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  43  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  44  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  45  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  46  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  47  * ====================================================================
  48  */
  49
  50 #include <openssl/opensslconf.h>
  51
  52 #include <stdio.h>
  53 #include <string.h>
  54
  55 #if !defined(OPENSSL_NO_AES)
  56
  57 # include <openssl/evp.h>
  58 # include <openssl/objects.h>
  59 # include <openssl/aes.h>
  60 # include <openssl/sha.h>
  61 # include <openssl/rand.h>
  62 # include "modes_lcl.h"
  63 # include "internal/evp_int.h"
  64
  65 # ifndef EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER
  66 #  define EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER       0x200000
  67 #  define EVP_CTRL_AEAD_TLS1_AAD          0x16
  68 #  define EVP_CTRL_AEAD_SET_MAC_KEY       0x17
  69 # endif
  70
  71 # if !defined(EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1)
  72 #  define EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 0
  73 # endif
  74
  75 # if !defined(EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK)
  76 #  define EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK 0
  77 # endif
  78
  79 # define TLS1_1_VERSION 0x0302
  80
  81 typedef struct {
  82     AES_KEY ks;
  83     SHA256_CTX head, tail, md;
  84     size_t payload_length;      /* AAD length in decrypt case */
  85     union {
  86         unsigned int tls_ver;
  87         unsigned char tls_aad[16]; /* 13 used */
  88     } aux;
  89 } EVP_AES_HMAC_SHA256;
  90
  91 # define NO_PAYLOAD_LENGTH       ((size_t)-1)
  92
  93 # if     defined(AES_ASM) &&     ( \
  94         defined(__x86_64)       || defined(__x86_64__)  || \
  95         defined(_M_AMD64)       || defined(_M_X64)      || \
  96         defined(__INTEL__)      )
  97
  98 extern unsigned int OPENSSL_ia32cap_P[];
  99 #  define AESNI_CAPABLE   (1<<(57-32))
 100
 101 int aesni_set_encrypt_key(const unsigned char *userKey, int bits,
 102                           AES_KEY *key);
 103 int aesni_set_decrypt_key(const unsigned char *userKey, int bits,
 104                           AES_KEY *key);
 105
 106 void aesni_cbc_encrypt(const unsigned char *in,
 107                        unsigned char *out,
 108                        size_t length,
 109                        const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, int enc);
 110
 111 int aesni_cbc_sha256_enc(const void *inp, void *out, size_t blocks,
 112                          const AES_KEY *key, unsigned char iv[16],
 113                          SHA256_CTX *ctx, const void *in0);
 114
 115 #  define data(ctx) ((EVP_AES_HMAC_SHA256 *)EVP_CIPHER_CTX_cipher_data(ctx))
 116
 117 static int aesni_cbc_hmac_sha256_init_key(EVP_CIPHER_CTX *ctx,
 118                                           const unsigned char *inkey,
 119                                           const unsigned char *iv, int enc)
 120 {
 121     EVP_AES_HMAC_SHA256 *key = data(ctx);
 122     int ret;
 123
 124     if (enc)
 125         memset(&key->ks, 0, sizeof(key->ks.rd_key)),
 126             ret = aesni_set_encrypt_key(inkey,
 127                                         EVP_CIPHER_CTX_key_length(ctx) * 8,
 128                                         &key->ks);
 129     else
 130         ret = aesni_set_decrypt_key(inkey,
 131                                     EVP_CIPHER_CTX_key_length(ctx) * 8,
 132                                     &key->ks);
 133
 134     SHA256_Init(&key->head);    /* handy when benchmarking */
 135     key->tail = key->head;
 136     key->md = key->head;
 137
 138     key->payload_length = NO_PAYLOAD_LENGTH;
 139
 140     return ret < 0 ? 0 : 1;
 141 }
 142
 143 #  define STITCHED_CALL
 144
 145 #  if !defined(STITCHED_CALL)
 146 #   define aes_off 0
 147 #  endif
 148
 149 void sha256_block_data_order(void *c, const void *p, size_t len);
 150
 151 static void sha256_update(SHA256_CTX *c, const void *data, size_t len)
 152 {
 153     const unsigned char *ptr = data;
 154     size_t res;
 155
 156     if ((res = c->num)) {
 157         res = SHA256_CBLOCK - res;
 158         if (len < res)
 159             res = len;
 160         SHA256_Update(c, ptr, res);
 161         ptr += res;
 162         len -= res;
 163     }
 164
 165     res = len % SHA256_CBLOCK;
 166     len -= res;
 167
 168     if (len) {
 169         sha256_block_data_order(c, ptr, len / SHA256_CBLOCK);
 170
 171         ptr += len;
 172         c->Nh += len >> 29;
 173         c->Nl += len <<= 3;
 174         if (c->Nl < (unsigned int)len)
 175             c->Nh++;
 176     }
 177
 178     if (res)
 179         SHA256_Update(c, ptr, res);
 180 }
 181
 182 #  ifdef SHA256_Update
 183 #   undef SHA256_Update
 184 #  endif
 185 #  define SHA256_Update sha256_update
 186
 187 #  if !defined(OPENSSL_NO_MULTIBLOCK) && EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK
 188
 189 typedef struct {
 190     unsigned int A[8], B[8], C[8], D[8], E[8], F[8], G[8], H[8];
 191 } SHA256_MB_CTX;
 192 typedef struct {
 193     const unsigned char *ptr;
 194     int blocks;
 195 } HASH_DESC;
 196
 197 void sha256_multi_block(SHA256_MB_CTX *, const HASH_DESC *, int);
 198
 199 typedef struct {
 200     const unsigned char *inp;
 201     unsigned char *out;
 202     int blocks;
 203     u64 iv[2];
 204 } CIPH_DESC;
 205
 206 void aesni_multi_cbc_encrypt(CIPH_DESC *, void *, int);
 207
 208 static size_t tls1_1_multi_block_encrypt(EVP_AES_HMAC_SHA256 *key,
 209                                          unsigned char *out,
 210                                          const unsigned char *inp,
 211                                          size_t inp_len, int n4x)
 212 {                               /* n4x is 1 or 2 */
 213     HASH_DESC hash_d[8], edges[8];
 214     CIPH_DESC ciph_d[8];
 215     unsigned char storage[sizeof(SHA256_MB_CTX) + 32];
 216     union {
 217         u64 q[16];
 218         u32 d[32];
 219         u8 c[128];
 220     } blocks[8];
 221     SHA256_MB_CTX *ctx;
 222     unsigned int frag, last, packlen, i, x4 = 4 * n4x, minblocks, processed =
 223         0;
 224     size_t ret = 0;
 225     u8 *IVs;
 226 #   if defined(BSWAP8)
 227     u64 seqnum;
 228 #   endif
 229
 230     /* ask for IVs in bulk */
 231     if (RAND_bytes((IVs = blocks[0].c), 16 * x4) <= 0)
 232         return 0;
 233
 234     /* align */
 235     ctx = (SHA256_MB_CTX *) (storage + 32 - ((size_t)storage % 32));
 236
 237     frag = (unsigned int)inp_len >> (1 + n4x);
 238     last = (unsigned int)inp_len + frag - (frag << (1 + n4x));
 239     if (last > frag && ((last + 13 + 9) % 64) < (x4 - 1)) {
 240         frag++;
 241         last -= x4 - 1;
 242     }
 243
 244     packlen = 5 + 16 + ((frag + 32 + 16) & -16);
 245
 246     /* populate descriptors with pointers and IVs */
 247     hash_d[0].ptr = inp;
 248     ciph_d[0].inp = inp;
 249     /* 5+16 is place for header and explicit IV */
 250     ciph_d[0].out = out + 5 + 16;
 251     memcpy(ciph_d[0].out - 16, IVs, 16);
 252     memcpy(ciph_d[0].iv, IVs, 16);
 253     IVs += 16;
 254
 255     for (i = 1; i < x4; i++) {
 256         ciph_d[i].inp = hash_d[i].ptr = hash_d[i - 1].ptr + frag;
 257         ciph_d[i].out = ciph_d[i - 1].out + packlen;
 258         memcpy(ciph_d[i].out - 16, IVs, 16);
 259         memcpy(ciph_d[i].iv, IVs, 16);
 260         IVs += 16;
 261     }
 262
 263 #   if defined(BSWAP8)
 264     memcpy(blocks[0].c, key->md.data, 8);
 265     seqnum = BSWAP8(blocks[0].q[0]);
 266 #   endif
 267     for (i = 0; i < x4; i++) {
 268         unsigned int len = (i == (x4 - 1) ? last : frag);
 269 #   if !defined(BSWAP8)
 270         unsigned int carry, j;
 271 #   endif
 272
 273         ctx->A[i] = key->md.h[0];
 274         ctx->B[i] = key->md.h[1];
 275         ctx->C[i] = key->md.h[2];
 276         ctx->D[i] = key->md.h[3];
 277         ctx->E[i] = key->md.h[4];
 278         ctx->F[i] = key->md.h[5];
 279         ctx->G[i] = key->md.h[6];
 280         ctx->H[i] = key->md.h[7];
 281
 282         /* fix seqnum */
 283 #   if defined(BSWAP8)
 284         blocks[i].q[0] = BSWAP8(seqnum + i);
 285 #   else
 286         for (carry = i, j = 8; j--;) {
 287             blocks[i].c[j] = ((u8 *)key->md.data)[j] + carry;
 288             carry = (blocks[i].c[j] - carry) >> (sizeof(carry) * 8 - 1);
 289         }
 290 #   endif
 291         blocks[i].c[8] = ((u8 *)key->md.data)[8];
 292         blocks[i].c[9] = ((u8 *)key->md.data)[9];
 293         blocks[i].c[10] = ((u8 *)key->md.data)[10];
 294         /* fix length */
 295         blocks[i].c[11] = (u8)(len >> 8);
 296         blocks[i].c[12] = (u8)(len);
 297
 298         memcpy(blocks[i].c + 13, hash_d[i].ptr, 64 - 13);
 299         hash_d[i].ptr += 64 - 13;
 300         hash_d[i].blocks = (len - (64 - 13)) / 64;
 301
 302         edges[i].ptr = blocks[i].c;
 303         edges[i].blocks = 1;
 304     }
 305
 306     /* hash 13-byte headers and first 64-13 bytes of inputs */
 307     sha256_multi_block(ctx, edges, n4x);
 308     /* hash bulk inputs */
 309 #   define MAXCHUNKSIZE    2048
 310 #   if     MAXCHUNKSIZE%64
 311 #    error  "MAXCHUNKSIZE is not divisible by 64"
 312 #   elif   MAXCHUNKSIZE
 313     /*
 314      * goal is to minimize pressure on L1 cache by moving in shorter steps,
 315      * so that hashed data is still in the cache by the time we encrypt it
 316      */
 317     minblocks = ((frag <= last ? frag : last) - (64 - 13)) / 64;
 318     if (minblocks > MAXCHUNKSIZE / 64) {
 319         for (i = 0; i < x4; i++) {
 320             edges[i].ptr = hash_d[i].ptr;
 321             edges[i].blocks = MAXCHUNKSIZE / 64;
 322             ciph_d[i].blocks = MAXCHUNKSIZE / 16;
 323         }
 324         do {
 325             sha256_multi_block(ctx, edges, n4x);
 326             aesni_multi_cbc_encrypt(ciph_d, &key->ks, n4x);
 327
 328             for (i = 0; i < x4; i++) {
 329                 edges[i].ptr = hash_d[i].ptr += MAXCHUNKSIZE;
 330                 hash_d[i].blocks -= MAXCHUNKSIZE / 64;
 331                 edges[i].blocks = MAXCHUNKSIZE / 64;
 332                 ciph_d[i].inp += MAXCHUNKSIZE;
 333                 ciph_d[i].out += MAXCHUNKSIZE;
 334                 ciph_d[i].blocks = MAXCHUNKSIZE / 16;
 335                 memcpy(ciph_d[i].iv, ciph_d[i].out - 16, 16);
 336             }
 337             processed += MAXCHUNKSIZE;
 338             minblocks -= MAXCHUNKSIZE / 64;
 339         } while (minblocks > MAXCHUNKSIZE / 64);
 340     }
 341 #   endif
 342 #   undef  MAXCHUNKSIZE
 343     sha256_multi_block(ctx, hash_d, n4x);
 344
 345     memset(blocks, 0, sizeof(blocks));
 346     for (i = 0; i < x4; i++) {
 347         unsigned int len = (i == (x4 - 1) ? last : frag),
 348             off = hash_d[i].blocks * 64;
 349         const unsigned char *ptr = hash_d[i].ptr + off;
 350
 351         off = (len - processed) - (64 - 13) - off; /* remainder actually */
 352         memcpy(blocks[i].c, ptr, off);
 353         blocks[i].c[off] = 0x80;
 354         len += 64 + 13;         /* 64 is HMAC header */
 355         len *= 8;               /* convert to bits */
 356         if (off < (64 - 8)) {
 357 #   ifdef BSWAP4
 358             blocks[i].d[15] = BSWAP4(len);
 359 #   else
 360             PUTU32(blocks[i].c + 60, len);
 361 #   endif
 362             edges[i].blocks = 1;
 363         } else {
 364 #   ifdef BSWAP4
 365             blocks[i].d[31] = BSWAP4(len);
 366 #   else
 367             PUTU32(blocks[i].c + 124, len);
 368 #   endif
 369             edges[i].blocks = 2;
 370         }
 371         edges[i].ptr = blocks[i].c;
 372     }
 373
 374     /* hash input tails and finalize */
 375     sha256_multi_block(ctx, edges, n4x);
 376
 377     memset(blocks, 0, sizeof(blocks));
 378     for (i = 0; i < x4; i++) {
 379 #   ifdef BSWAP4
 380         blocks[i].d[0] = BSWAP4(ctx->A[i]);
 381         ctx->A[i] = key->tail.h[0];
 382         blocks[i].d[1] = BSWAP4(ctx->B[i]);
 383         ctx->B[i] = key->tail.h[1];
 384         blocks[i].d[2] = BSWAP4(ctx->C[i]);
 385         ctx->C[i] = key->tail.h[2];
 386         blocks[i].d[3] = BSWAP4(ctx->D[i]);
 387         ctx->D[i] = key->tail.h[3];
 388         blocks[i].d[4] = BSWAP4(ctx->E[i]);
 389         ctx->E[i] = key->tail.h[4];
 390         blocks[i].d[5] = BSWAP4(ctx->F[i]);
 391         ctx->F[i] = key->tail.h[5];
 392         blocks[i].d[6] = BSWAP4(ctx->G[i]);
 393         ctx->G[i] = key->tail.h[6];
 394         blocks[i].d[7] = BSWAP4(ctx->H[i]);
 395         ctx->H[i] = key->tail.h[7];
 396         blocks[i].c[32] = 0x80;
 397         blocks[i].d[15] = BSWAP4((64 + 32) * 8);
 398 #   else
 399         PUTU32(blocks[i].c + 0, ctx->A[i]);
 400         ctx->A[i] = key->tail.h[0];
 401         PUTU32(blocks[i].c + 4, ctx->B[i]);
 402         ctx->B[i] = key->tail.h[1];
 403         PUTU32(blocks[i].c + 8, ctx->C[i]);
 404         ctx->C[i] = key->tail.h[2];
 405         PUTU32(blocks[i].c + 12, ctx->D[i]);
 406         ctx->D[i] = key->tail.h[3];
 407         PUTU32(blocks[i].c + 16, ctx->E[i]);
 408         ctx->E[i] = key->tail.h[4];
 409         PUTU32(blocks[i].c + 20, ctx->F[i]);
 410         ctx->F[i] = key->tail.h[5];
 411         PUTU32(blocks[i].c + 24, ctx->G[i]);
 412         ctx->G[i] = key->tail.h[6];
 413         PUTU32(blocks[i].c + 28, ctx->H[i]);
 414         ctx->H[i] = key->tail.h[7];
 415         blocks[i].c[32] = 0x80;
 416         PUTU32(blocks[i].c + 60, (64 + 32) * 8);
 417 #   endif
 418         edges[i].ptr = blocks[i].c;
 419         edges[i].blocks = 1;
 420     }
 421
 422     /* finalize MACs */
 423     sha256_multi_block(ctx, edges, n4x);
 424
 425     for (i = 0; i < x4; i++) {
 426         unsigned int len = (i == (x4 - 1) ? last : frag), pad, j;
 427         unsigned char *out0 = out;
 428
 429         memcpy(ciph_d[i].out, ciph_d[i].inp, len - processed);
 430         ciph_d[i].inp = ciph_d[i].out;
 431
 432         out += 5 + 16 + len;
 433
 434         /* write MAC */
 435         PUTU32(out + 0, ctx->A[i]);
 436         PUTU32(out + 4, ctx->B[i]);
 437         PUTU32(out + 8, ctx->C[i]);
 438         PUTU32(out + 12, ctx->D[i]);
 439         PUTU32(out + 16, ctx->E[i]);
 440         PUTU32(out + 20, ctx->F[i]);
 441         PUTU32(out + 24, ctx->G[i]);
 442         PUTU32(out + 28, ctx->H[i]);
 443         out += 32;
 444         len += 32;
 445
 446         /* pad */
 447         pad = 15 - len % 16;
 448         for (j = 0; j <= pad; j++)
 449             *(out++) = pad;
 450         len += pad + 1;
 451
 452         ciph_d[i].blocks = (len - processed) / 16;
 453         len += 16;              /* account for explicit iv */
 454
 455         /* arrange header */
 456         out0[0] = ((u8 *)key->md.data)[8];
 457         out0[1] = ((u8 *)key->md.data)[9];
 458         out0[2] = ((u8 *)key->md.data)[10];
 459         out0[3] = (u8)(len >> 8);
 460         out0[4] = (u8)(len);
 461
 462         ret += len + 5;
 463         inp += frag;
 464     }
 465
 466     aesni_multi_cbc_encrypt(ciph_d, &key->ks, n4x);
 467
 468     OPENSSL_cleanse(blocks, sizeof(blocks));
 469     OPENSSL_cleanse(ctx, sizeof(*ctx));
 470
 471     return ret;
 472 }
 473 #  endif
 474
 475 static int aesni_cbc_hmac_sha256_cipher(EVP_CIPHER_CTX *ctx,
 476                                         unsigned char *out,
 477                                         const unsigned char *in, size_t len)
 478 {
 479     EVP_AES_HMAC_SHA256 *key = data(ctx);
 480     unsigned int l;
 481     size_t plen = key->payload_length, iv = 0, /* explicit IV in TLS 1.1 and
 482                                                 * later */
 483         sha_off = 0;
 484 #  if defined(STITCHED_CALL)
 485     size_t aes_off = 0, blocks;
 486
 487     sha_off = SHA256_CBLOCK - key->md.num;
 488 #  endif
 489
 490     key->payload_length = NO_PAYLOAD_LENGTH;
 491
 492     if (len % AES_BLOCK_SIZE)
 493         return 0;
 494
 495     if (EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx)) {
 496         if (plen == NO_PAYLOAD_LENGTH)
 497             plen = len;
 498         else if (len !=
 499                  ((plen + SHA256_DIGEST_LENGTH +
 500                    AES_BLOCK_SIZE) & -AES_BLOCK_SIZE))
 501             return 0;
 502         else if (key->aux.tls_ver >= TLS1_1_VERSION)
 503             iv = AES_BLOCK_SIZE;
 504
 505 #  if defined(STITCHED_CALL)
 506         /*
 507          * Assembly stitch handles AVX-capable processors, but its
 508          * performance is not optimal on AMD Jaguar, ~40% worse, for
 509          * unknown reasons. Incidentally processor in question supports
 510          * AVX, but not AMD-specific XOP extension, which can be used
 511          * to identify it and avoid stitch invocation. So that after we
 512          * establish that current CPU supports AVX, we even see if it's
 513          * either even XOP-capable Bulldozer-based or GenuineIntel one.
 514          */
 515         if (OPENSSL_ia32cap_P[1] & (1 << (60 - 32)) && /* AVX? */
 516             ((OPENSSL_ia32cap_P[1] & (1 << (43 - 32))) /* XOP? */
 517              | (OPENSSL_ia32cap_P[0] & (1<<30))) &&    /* "Intel CPU"? */
 518             plen > (sha_off + iv) &&
 519             (blocks = (plen - (sha_off + iv)) / SHA256_CBLOCK)) {
 520             SHA256_Update(&key->md, in + iv, sha_off);
 521
 522             (void)aesni_cbc_sha256_enc(in, out, blocks, &key->ks,
 523                                        EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx),
 524                                        &key->md, in + iv + sha_off);
 525             blocks *= SHA256_CBLOCK;
 526             aes_off += blocks;
 527             sha_off += blocks;
 528             key->md.Nh += blocks >> 29;
 529             key->md.Nl += blocks <<= 3;
 530             if (key->md.Nl < (unsigned int)blocks)
 531                 key->md.Nh++;
 532         } else {
 533             sha_off = 0;
 534         }
 535 #  endif
 536         sha_off += iv;
 537         SHA256_Update(&key->md, in + sha_off, plen - sha_off);
 538
 539         if (plen != len) {      /* "TLS" mode of operation */
 540             if (in != out)
 541                 memcpy(out + aes_off, in + aes_off, plen - aes_off);
 542
 543             /* calculate HMAC and append it to payload */
 544             SHA256_Final(out + plen, &key->md);
 545             key->md = key->tail;
 546             SHA256_Update(&key->md, out + plen, SHA256_DIGEST_LENGTH);
 547             SHA256_Final(out + plen, &key->md);
 548
 549             /* pad the payload|hmac */
 550             plen += SHA256_DIGEST_LENGTH;
 551             for (l = len - plen - 1; plen < len; plen++)
 552                 out[plen] = l;
 553             /* encrypt HMAC|padding at once */
 554             aesni_cbc_encrypt(out + aes_off, out + aes_off, len - aes_off,
 555                               &key->ks, EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx), 1);
 556         } else {
 557             aesni_cbc_encrypt(in + aes_off, out + aes_off, len - aes_off,
 558                               &key->ks, EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx), 1);
 559         }
 560     } else {
 561         union {
 562             unsigned int u[SHA256_DIGEST_LENGTH / sizeof(unsigned int)];
 563             unsigned char c[64 + SHA256_DIGEST_LENGTH];
 564         } mac, *pmac;
 565
 566         /* arrange cache line alignment */
 567         pmac = (void *)(((size_t)mac.c + 63) & ((size_t)0 - 64));
 568
 569         /* decrypt HMAC|padding at once */
 570         aesni_cbc_encrypt(in, out, len, &key->ks,
 571                           EVP_CIPHER_CTX_iv_noconst(ctx), 0);
 572
 573         if (plen != NO_PAYLOAD_LENGTH) { /* "TLS" mode of operation */
 574             size_t inp_len, mask, j, i;
 575             unsigned int res, maxpad, pad, bitlen;
 576             int ret = 1;
 577             union {
 578                 unsigned int u[SHA_LBLOCK];
 579                 unsigned char c[SHA256_CBLOCK];
 580             } *data = (void *)key->md.data;
 581
 582             if ((key->aux.tls_aad[plen - 4] << 8 | key->aux.tls_aad[plen - 3])
 583                 >= TLS1_1_VERSION)
 584                 iv = AES_BLOCK_SIZE;
 585
 586             if (len < (iv + SHA256_DIGEST_LENGTH + 1))
 587                 return 0;
 588
 589             /* omit explicit iv */
 590             out += iv;
 591             len -= iv;
 592
 593             /* figure out payload length */
 594             pad = out[len - 1];
 595             maxpad = len - (SHA256_DIGEST_LENGTH + 1);
 596             maxpad |= (255 - maxpad) >> (sizeof(maxpad) * 8 - 8);
 597             maxpad &= 255;
 598
 599             inp_len = len - (SHA256_DIGEST_LENGTH + pad + 1);
 600             mask = (0 - ((inp_len - len) >> (sizeof(inp_len) * 8 - 1)));
 601             inp_len &= mask;
 602             ret &= (int)mask;
 603
 604             key->aux.tls_aad[plen - 2] = inp_len >> 8;
 605             key->aux.tls_aad[plen - 1] = inp_len;
 606
 607             /* calculate HMAC */
 608             key->md = key->head;
 609             SHA256_Update(&key->md, key->aux.tls_aad, plen);
 610
 611 #  if 1
 612             len -= SHA256_DIGEST_LENGTH; /* amend mac */
 613             if (len >= (256 + SHA256_CBLOCK)) {
 614                 j = (len - (256 + SHA256_CBLOCK)) & (0 - SHA256_CBLOCK);
 615                 j += SHA256_CBLOCK - key->md.num;
 616                 SHA256_Update(&key->md, out, j);
 617                 out += j;
 618                 len -= j;
 619                 inp_len -= j;
 620             }
 621
 622             /* but pretend as if we hashed padded payload */
 623             bitlen = key->md.Nl + (inp_len << 3); /* at most 18 bits */
 624 #   ifdef BSWAP4
 625             bitlen = BSWAP4(bitlen);
 626 #   else
 627             mac.c[0] = 0;
 628             mac.c[1] = (unsigned char)(bitlen >> 16);
 629             mac.c[2] = (unsigned char)(bitlen >> 8);
 630             mac.c[3] = (unsigned char)bitlen;
 631             bitlen = mac.u[0];
 632 #   endif
 633
 634             pmac->u[0] = 0;
 635             pmac->u[1] = 0;
 636             pmac->u[2] = 0;
 637             pmac->u[3] = 0;
 638             pmac->u[4] = 0;
 639             pmac->u[5] = 0;
 640             pmac->u[6] = 0;
 641             pmac->u[7] = 0;
 642
 643             for (res = key->md.num, j = 0; j < len; j++) {
 644                 size_t c = out[j];
 645                 mask = (j - inp_len) >> (sizeof(j) * 8 - 8);
 646                 c &= mask;
 647                 c |= 0x80 & ~mask & ~((inp_len - j) >> (sizeof(j) * 8 - 8));
 648                 data->c[res++] = (unsigned char)c;
 649
 650                 if (res != SHA256_CBLOCK)
 651                     continue;
 652
 653                 /* j is not incremented yet */
 654                 mask = 0 - ((inp_len + 7 - j) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 655                 data->u[SHA_LBLOCK - 1] |= bitlen & mask;
 656                 sha256_block_data_order(&key->md, data, 1);
 657                 mask &= 0 - ((j - inp_len - 72) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 658                 pmac->u[0] |= key->md.h[0] & mask;
 659                 pmac->u[1] |= key->md.h[1] & mask;
 660                 pmac->u[2] |= key->md.h[2] & mask;
 661                 pmac->u[3] |= key->md.h[3] & mask;
 662                 pmac->u[4] |= key->md.h[4] & mask;
 663                 pmac->u[5] |= key->md.h[5] & mask;
 664                 pmac->u[6] |= key->md.h[6] & mask;
 665                 pmac->u[7] |= key->md.h[7] & mask;
 666                 res = 0;
 667             }
 668
 669             for (i = res; i < SHA256_CBLOCK; i++, j++)
 670                 data->c[i] = 0;
 671
 672             if (res > SHA256_CBLOCK - 8) {
 673                 mask = 0 - ((inp_len + 8 - j) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 674                 data->u[SHA_LBLOCK - 1] |= bitlen & mask;
 675                 sha256_block_data_order(&key->md, data, 1);
 676                 mask &= 0 - ((j - inp_len - 73) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 677                 pmac->u[0] |= key->md.h[0] & mask;
 678                 pmac->u[1] |= key->md.h[1] & mask;
 679                 pmac->u[2] |= key->md.h[2] & mask;
 680                 pmac->u[3] |= key->md.h[3] & mask;
 681                 pmac->u[4] |= key->md.h[4] & mask;
 682                 pmac->u[5] |= key->md.h[5] & mask;
 683                 pmac->u[6] |= key->md.h[6] & mask;
 684                 pmac->u[7] |= key->md.h[7] & mask;
 685
 686                 memset(data, 0, SHA256_CBLOCK);
 687                 j += 64;
 688             }
 689             data->u[SHA_LBLOCK - 1] = bitlen;
 690             sha256_block_data_order(&key->md, data, 1);
 691             mask = 0 - ((j - inp_len - 73) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 692             pmac->u[0] |= key->md.h[0] & mask;
 693             pmac->u[1] |= key->md.h[1] & mask;
 694             pmac->u[2] |= key->md.h[2] & mask;
 695             pmac->u[3] |= key->md.h[3] & mask;
 696             pmac->u[4] |= key->md.h[4] & mask;
 697             pmac->u[5] |= key->md.h[5] & mask;
 698             pmac->u[6] |= key->md.h[6] & mask;
 699             pmac->u[7] |= key->md.h[7] & mask;
 700
 701 #   ifdef BSWAP4
 702             pmac->u[0] = BSWAP4(pmac->u[0]);
 703             pmac->u[1] = BSWAP4(pmac->u[1]);
 704             pmac->u[2] = BSWAP4(pmac->u[2]);
 705             pmac->u[3] = BSWAP4(pmac->u[3]);
 706             pmac->u[4] = BSWAP4(pmac->u[4]);
 707             pmac->u[5] = BSWAP4(pmac->u[5]);
 708             pmac->u[6] = BSWAP4(pmac->u[6]);
 709             pmac->u[7] = BSWAP4(pmac->u[7]);
 710 #   else
 711             for (i = 0; i < 8; i++) {
 712                 res = pmac->u[i];
 713                 pmac->c[4 * i + 0] = (unsigned char)(res >> 24);
 714                 pmac->c[4 * i + 1] = (unsigned char)(res >> 16);
 715                 pmac->c[4 * i + 2] = (unsigned char)(res >> 8);
 716                 pmac->c[4 * i + 3] = (unsigned char)res;
 717             }
 718 #   endif
 719             len += SHA256_DIGEST_LENGTH;
 720 #  else
 721             SHA256_Update(&key->md, out, inp_len);
 722             res = key->md.num;
 723             SHA256_Final(pmac->c, &key->md);
 724
 725             {
 726                 unsigned int inp_blocks, pad_blocks;
 727
 728                 /* but pretend as if we hashed padded payload */
 729                 inp_blocks =
 730                     1 + ((SHA256_CBLOCK - 9 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1));
 731                 res += (unsigned int)(len - inp_len);
 732                 pad_blocks = res / SHA256_CBLOCK;
 733                 res %= SHA256_CBLOCK;
 734                 pad_blocks +=
 735                     1 + ((SHA256_CBLOCK - 9 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1));
 736                 for (; inp_blocks < pad_blocks; inp_blocks++)
 737                     sha1_block_data_order(&key->md, data, 1);
 738             }
 739 #  endif
 740             key->md = key->tail;
 741             SHA256_Update(&key->md, pmac->c, SHA256_DIGEST_LENGTH);
 742             SHA256_Final(pmac->c, &key->md);
 743
 744             /* verify HMAC */
 745             out += inp_len;
 746             len -= inp_len;
 747 #  if 1
 748             {
 749                 unsigned char *p =
 750                     out + len - 1 - maxpad - SHA256_DIGEST_LENGTH;
 751                 size_t off = out - p;
 752                 unsigned int c, cmask;
 753
 754                 maxpad += SHA256_DIGEST_LENGTH;
 755                 for (res = 0, i = 0, j = 0; j < maxpad; j++) {
 756                     c = p[j];
 757                     cmask =
 758                         ((int)(j - off - SHA256_DIGEST_LENGTH)) >>
 759                         (sizeof(int) * 8 - 1);
 760                     res |= (c ^ pad) & ~cmask; /* ... and padding */
 761                     cmask &= ((int)(off - 1 - j)) >> (sizeof(int) * 8 - 1);
 762                     res |= (c ^ pmac->c[i]) & cmask;
 763                     i += 1 & cmask;
 764                 }
 765                 maxpad -= SHA256_DIGEST_LENGTH;
 766
 767                 res = 0 - ((0 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1));
 768                 ret &= (int)~res;
 769             }
 770 #  else
 771             for (res = 0, i = 0; i < SHA256_DIGEST_LENGTH; i++)
 772                 res |= out[i] ^ pmac->c[i];
 773             res = 0 - ((0 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1));
 774             ret &= (int)~res;
 775
 776             /* verify padding */
 777             pad = (pad & ~res) | (maxpad & res);
 778             out = out + len - 1 - pad;
 779             for (res = 0, i = 0; i < pad; i++)
 780                 res |= out[i] ^ pad;
 781
 782             res = (0 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1);
 783             ret &= (int)~res;
 784 #  endif
 785             return ret;
 786         } else {
 787             SHA256_Update(&key->md, out, len);
 788         }
 789     }
 790
 791     return 1;
 792 }
 793
 794 static int aesni_cbc_hmac_sha256_ctrl(EVP_CIPHER_CTX *ctx, int type, int arg,
 795                                       void *ptr)
 796 {
 797     EVP_AES_HMAC_SHA256 *key = data(ctx);
 798     unsigned int u_arg = (unsigned int)arg;
 799
 800     switch (type) {
 801     case EVP_CTRL_AEAD_SET_MAC_KEY:
 802         {
 803             unsigned int i;
 804             unsigned char hmac_key[64];
 805
 806             memset(hmac_key, 0, sizeof(hmac_key));
 807
 808             if (arg < 0)
 809                 return -1;
 810
 811             if (u_arg > sizeof(hmac_key)) {
 812                 SHA256_Init(&key->head);
 813                 SHA256_Update(&key->head, ptr, arg);
 814                 SHA256_Final(hmac_key, &key->head);
 815             } else {
 816                 memcpy(hmac_key, ptr, arg);
 817             }
 818
 819             for (i = 0; i < sizeof(hmac_key); i++)
 820                 hmac_key[i] ^= 0x36; /* ipad */
 821             SHA256_Init(&key->head);
 822             SHA256_Update(&key->head, hmac_key, sizeof(hmac_key));
 823
 824             for (i = 0; i < sizeof(hmac_key); i++)
 825                 hmac_key[i] ^= 0x36 ^ 0x5c; /* opad */
 826             SHA256_Init(&key->tail);
 827             SHA256_Update(&key->tail, hmac_key, sizeof(hmac_key));
 828
 829             OPENSSL_cleanse(hmac_key, sizeof(hmac_key));
 830
 831             return 1;
 832         }
 833     case EVP_CTRL_AEAD_TLS1_AAD:
 834         {
 835             unsigned char *p = ptr;
 836             unsigned int len = p[arg - 2] << 8 | p[arg - 1];
 837
 838             if (arg != EVP_AEAD_TLS1_AAD_LEN)
 839                 return -1;
 840
 841             if (EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx)) {
 842                 key->payload_length = len;
 843                 if ((key->aux.tls_ver =
 844                      p[arg - 4] << 8 | p[arg - 3]) >= TLS1_1_VERSION) {
 845                     len -= AES_BLOCK_SIZE;
 846                     p[arg - 2] = len >> 8;
 847                     p[arg - 1] = len;
 848                 }
 849                 key->md = key->head;
 850                 SHA256_Update(&key->md, p, arg);
 851
 852                 return (int)(((len + SHA256_DIGEST_LENGTH +
 853                                AES_BLOCK_SIZE) & -AES_BLOCK_SIZE)
 854                              - len);
 855             } else {
 856                 memcpy(key->aux.tls_aad, ptr, arg);
 857                 key->payload_length = arg;
 858
 859                 return SHA256_DIGEST_LENGTH;
 860             }
 861         }
 862 #  if !defined(OPENSSL_NO_MULTIBLOCK) && EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK
 863     case EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_MAX_BUFSIZE:
 864         return (int)(5 + 16 + ((arg + 32 + 16) & -16));
 865     case EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_AAD:
 866         {
 867             EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM *param =
 868                 (EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM *) ptr;
 869             unsigned int n4x = 1, x4;
 870             unsigned int frag, last, packlen, inp_len;
 871
 872             if (arg < 0)
 873                 return -1;
 874
 875             if (u_arg < sizeof(EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM))
 876                 return -1;
 877
 878             inp_len = param->inp[11] << 8 | param->inp[12];
 879
 880             if (EVP_CIPHER_CTX_encrypting(ctx)) {
 881                 if ((param->inp[9] << 8 | param->inp[10]) < TLS1_1_VERSION)
 882                     return -1;
 883
 884                 if (inp_len) {
 885                     if (inp_len < 4096)
 886                         return 0; /* too short */
 887
 888                     if (inp_len >= 8192 && OPENSSL_ia32cap_P[2] & (1 << 5))
 889                         n4x = 2; /* AVX2 */
 890                 } else if ((n4x = param->interleave / 4) && n4x <= 2)
 891                     inp_len = param->len;
 892                 else
 893                     return -1;
 894
 895                 key->md = key->head;
 896                 SHA256_Update(&key->md, param->inp, 13);
 897
 898                 x4 = 4 * n4x;
 899                 n4x += 1;
 900
 901                 frag = inp_len >> n4x;
 902                 last = inp_len + frag - (frag << n4x);
 903                 if (last > frag && ((last + 13 + 9) % 64 < (x4 - 1))) {
 904                     frag++;
 905                     last -= x4 - 1;
 906                 }
 907
 908                 packlen = 5 + 16 + ((frag + 32 + 16) & -16);
 909                 packlen = (packlen << n4x) - packlen;
 910                 packlen += 5 + 16 + ((last + 32 + 16) & -16);
 911
 912                 param->interleave = x4;
 913
 914                 return (int)packlen;
 915             } else
 916                 return -1;      /* not yet */
 917         }
 918     case EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_ENCRYPT:
 919         {
 920             EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM *param =
 921                 (EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM *) ptr;
 922
 923             return (int)tls1_1_multi_block_encrypt(key, param->out,
 924                                                    param->inp, param->len,
 925                                                    param->interleave / 4);
 926         }
 927     case EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_DECRYPT:
 928 #  endif
 929     default:
 930         return -1;
 931     }
 932 }
 933
 934 static EVP_CIPHER aesni_128_cbc_hmac_sha256_cipher = {
 935 #  ifdef NID_aes_128_cbc_hmac_sha256
 936     NID_aes_128_cbc_hmac_sha256,
 937 #  else
 938     NID_undef,
 939 #  endif
 940     AES_BLOCK_SIZE, 16, AES_BLOCK_SIZE,
 941     EVP_CIPH_CBC_MODE | EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 |
 942         EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER | EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK,
 943     aesni_cbc_hmac_sha256_init_key,
 944     aesni_cbc_hmac_sha256_cipher,
 945     NULL,
 946     sizeof(EVP_AES_HMAC_SHA256),
 947     EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 ? NULL : EVP_CIPHER_set_asn1_iv,
 948     EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 ? NULL : EVP_CIPHER_get_asn1_iv,
 949     aesni_cbc_hmac_sha256_ctrl,
 950     NULL
 951 };
 952
 953 static EVP_CIPHER aesni_256_cbc_hmac_sha256_cipher = {
 954 #  ifdef NID_aes_256_cbc_hmac_sha256
 955     NID_aes_256_cbc_hmac_sha256,
 956 #  else
 957     NID_undef,
 958 #  endif
 959     AES_BLOCK_SIZE, 32, AES_BLOCK_SIZE,
 960     EVP_CIPH_CBC_MODE | EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 |
 961         EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER | EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK,
 962     aesni_cbc_hmac_sha256_init_key,
 963     aesni_cbc_hmac_sha256_cipher,
 964     NULL,
 965     sizeof(EVP_AES_HMAC_SHA256),
 966     EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 ? NULL : EVP_CIPHER_set_asn1_iv,
 967     EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 ? NULL : EVP_CIPHER_get_asn1_iv,
 968     aesni_cbc_hmac_sha256_ctrl,
 969     NULL
 970 };
 971
 972 const EVP_CIPHER *EVP_aes_128_cbc_hmac_sha256(void)
 973 {
 974     return ((OPENSSL_ia32cap_P[1] & AESNI_CAPABLE) &&
 975             aesni_cbc_sha256_enc(NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL, NULL) ?
 976             &aesni_128_cbc_hmac_sha256_cipher : NULL);
 977 }
 978
 979 const EVP_CIPHER *EVP_aes_256_cbc_hmac_sha256(void)
 980 {
 981     return ((OPENSSL_ia32cap_P[1] & AESNI_CAPABLE) &&
 982             aesni_cbc_sha256_enc(NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL, NULL) ?
 983             &aesni_256_cbc_hmac_sha256_cipher : NULL);
 984 }
 985 # else
 986 const EVP_CIPHER *EVP_aes_128_cbc_hmac_sha256(void)
 987 {
 988     return NULL;
 989 }
 990
 991 const EVP_CIPHER *EVP_aes_256_cbc_hmac_sha256(void)
 992 {
 993     return NULL;
 994 }
 995 # endif
 996 #endif