crypto/cryptlib.c: mask more capability bits upon FXSR bit flip.
[openssl.git] / crypto / modes / gcm128.c
1 /*
2  * Copyright 2010-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3  *
4  * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
7  * https://www.openssl.org/source/license.html
8  */
9
10 #include <openssl/crypto.h>
11 #include "modes_lcl.h"
12 #include <string.h>
13
14 #if defined(BSWAP4) && defined(STRICT_ALIGNMENT)
15 /* redefine, because alignment is ensured */
16 # undef  GETU32
17 # define GETU32(p)       BSWAP4(*(const u32 *)(p))
18 # undef  PUTU32
19 # define PUTU32(p,v)     *(u32 *)(p) = BSWAP4(v)
20 #endif
21
22 #define PACK(s)         ((size_t)(s)<<(sizeof(size_t)*8-16))
23 #define REDUCE1BIT(V)   do { \
24         if (sizeof(size_t)==8) { \
25                 u64 T = U64(0xe100000000000000) & (0-(V.lo&1)); \
26                 V.lo  = (V.hi<<63)|(V.lo>>1); \
27                 V.hi  = (V.hi>>1 )^T; \
28         } \
29         else { \
30                 u32 T = 0xe1000000U & (0-(u32)(V.lo&1)); \
31                 V.lo  = (V.hi<<63)|(V.lo>>1); \
32                 V.hi  = (V.hi>>1 )^((u64)T<<32); \
33         } \
34 } while(0)
35
36 /*-
37  * Even though permitted values for TABLE_BITS are 8, 4 and 1, it should
38  * never be set to 8. 8 is effectively reserved for testing purposes.
39  * TABLE_BITS>1 are lookup-table-driven implementations referred to as
40  * "Shoup's" in GCM specification. In other words OpenSSL does not cover
41  * whole spectrum of possible table driven implementations. Why? In
42  * non-"Shoup's" case memory access pattern is segmented in such manner,
43  * that it's trivial to see that cache timing information can reveal
44  * fair portion of intermediate hash value. Given that ciphertext is
45  * always available to attacker, it's possible for him to attempt to
46  * deduce secret parameter H and if successful, tamper with messages
47  * [which is nothing but trivial in CTR mode]. In "Shoup's" case it's
48  * not as trivial, but there is no reason to believe that it's resistant
49  * to cache-timing attack. And the thing about "8-bit" implementation is
50  * that it consumes 16 (sixteen) times more memory, 4KB per individual
51  * key + 1KB shared. Well, on pros side it should be twice as fast as
52  * "4-bit" version. And for gcc-generated x86[_64] code, "8-bit" version
53  * was observed to run ~75% faster, closer to 100% for commercial
54  * compilers... Yet "4-bit" procedure is preferred, because it's
55  * believed to provide better security-performance balance and adequate
56  * all-round performance. "All-round" refers to things like:
57  *
58  * - shorter setup time effectively improves overall timing for
59  *   handling short messages;
60  * - larger table allocation can become unbearable because of VM
61  *   subsystem penalties (for example on Windows large enough free
62  *   results in VM working set trimming, meaning that consequent
63  *   malloc would immediately incur working set expansion);
64  * - larger table has larger cache footprint, which can affect
65  *   performance of other code paths (not necessarily even from same
66  *   thread in Hyper-Threading world);
67  *
68  * Value of 1 is not appropriate for performance reasons.
69  */
70 #if     TABLE_BITS==8
71
72 static void gcm_init_8bit(u128 Htable[256], u64 H[2])
73 {
74     int i, j;
75     u128 V;
76
77     Htable[0].hi = 0;
78     Htable[0].lo = 0;
79     V.hi = H[0];
80     V.lo = H[1];
81
82     for (Htable[128] = V, i = 64; i > 0; i >>= 1) {
83         REDUCE1BIT(V);
84         Htable[i] = V;
85     }
86
87     for (i = 2; i < 256; i <<= 1) {
88         u128 *Hi = Htable + i, H0 = *Hi;
89         for (j = 1; j < i; ++j) {
90             Hi[j].hi = H0.hi ^ Htable[j].hi;
91             Hi[j].lo = H0.lo ^ Htable[j].lo;
92         }
93     }
94 }
95
96 static void gcm_gmult_8bit(u64 Xi[2], const u128 Htable[256])
97 {
98     u128 Z = { 0, 0 };
99     const u8 *xi = (const u8 *)Xi + 15;
100     size_t rem, n = *xi;
101     const union {
102         long one;
103         char little;
104     } is_endian = { 1 };
105     static const size_t rem_8bit[256] = {
106         PACK(0x0000), PACK(0x01C2), PACK(0x0384), PACK(0x0246),
107         PACK(0x0708), PACK(0x06CA), PACK(0x048C), PACK(0x054E),
108         PACK(0x0E10), PACK(0x0FD2), PACK(0x0D94), PACK(0x0C56),
109         PACK(0x0918), PACK(0x08DA), PACK(0x0A9C), PACK(0x0B5E),
110         PACK(0x1C20), PACK(0x1DE2), PACK(0x1FA4), PACK(0x1E66),
111         PACK(0x1B28), PACK(0x1AEA), PACK(0x18AC), PACK(0x196E),
112         PACK(0x1230), PACK(0x13F2), PACK(0x11B4), PACK(0x1076),
113         PACK(0x1538), PACK(0x14FA), PACK(0x16BC), PACK(0x177E),
114         PACK(0x3840), PACK(0x3982), PACK(0x3BC4), PACK(0x3A06),
115         PACK(0x3F48), PACK(0x3E8A), PACK(0x3CCC), PACK(0x3D0E),
116         PACK(0x3650), PACK(0x3792), PACK(0x35D4), PACK(0x3416),
117         PACK(0x3158), PACK(0x309A), PACK(0x32DC), PACK(0x331E),
118         PACK(0x2460), PACK(0x25A2), PACK(0x27E4), PACK(0x2626),
119         PACK(0x2368), PACK(0x22AA), PACK(0x20EC), PACK(0x212E),
120         PACK(0x2A70), PACK(0x2BB2), PACK(0x29F4), PACK(0x2836),
121         PACK(0x2D78), PACK(0x2CBA), PACK(0x2EFC), PACK(0x2F3E),
122         PACK(0x7080), PACK(0x7142), PACK(0x7304), PACK(0x72C6),
123         PACK(0x7788), PACK(0x764A), PACK(0x740C), PACK(0x75CE),
124         PACK(0x7E90), PACK(0x7F52), PACK(0x7D14), PACK(0x7CD6),
125         PACK(0x7998), PACK(0x785A), PACK(0x7A1C), PACK(0x7BDE),
126         PACK(0x6CA0), PACK(0x6D62), PACK(0x6F24), PACK(0x6EE6),
127         PACK(0x6BA8), PACK(0x6A6A), PACK(0x682C), PACK(0x69EE),
128         PACK(0x62B0), PACK(0x6372), PACK(0x6134), PACK(0x60F6),
129         PACK(0x65B8), PACK(0x647A), PACK(0x663C), PACK(0x67FE),
130         PACK(0x48C0), PACK(0x4902), PACK(0x4B44), PACK(0x4A86),
131         PACK(0x4FC8), PACK(0x4E0A), PACK(0x4C4C), PACK(0x4D8E),
132         PACK(0x46D0), PACK(0x4712), PACK(0x4554), PACK(0x4496),
133         PACK(0x41D8), PACK(0x401A), PACK(0x425C), PACK(0x439E),
134         PACK(0x54E0), PACK(0x5522), PACK(0x5764), PACK(0x56A6),
135         PACK(0x53E8), PACK(0x522A), PACK(0x506C), PACK(0x51AE),
136         PACK(0x5AF0), PACK(0x5B32), PACK(0x5974), PACK(0x58B6),
137         PACK(0x5DF8), PACK(0x5C3A), PACK(0x5E7C), PACK(0x5FBE),
138         PACK(0xE100), PACK(0xE0C2), PACK(0xE284), PACK(0xE346),
139         PACK(0xE608), PACK(0xE7CA), PACK(0xE58C), PACK(0xE44E),
140         PACK(0xEF10), PACK(0xEED2), PACK(0xEC94), PACK(0xED56),
141         PACK(0xE818), PACK(0xE9DA), PACK(0xEB9C), PACK(0xEA5E),
142         PACK(0xFD20), PACK(0xFCE2), PACK(0xFEA4), PACK(0xFF66),
143         PACK(0xFA28), PACK(0xFBEA), PACK(0xF9AC), PACK(0xF86E),
144         PACK(0xF330), PACK(0xF2F2), PACK(0xF0B4), PACK(0xF176),
145         PACK(0xF438), PACK(0xF5FA), PACK(0xF7BC), PACK(0xF67E),
146         PACK(0xD940), PACK(0xD882), PACK(0xDAC4), PACK(0xDB06),
147         PACK(0xDE48), PACK(0xDF8A), PACK(0xDDCC), PACK(0xDC0E),
148         PACK(0xD750), PACK(0xD692), PACK(0xD4D4), PACK(0xD516),
149         PACK(0xD058), PACK(0xD19A), PACK(0xD3DC), PACK(0xD21E),
150         PACK(0xC560), PACK(0xC4A2), PACK(0xC6E4), PACK(0xC726),
151         PACK(0xC268), PACK(0xC3AA), PACK(0xC1EC), PACK(0xC02E),
152         PACK(0xCB70), PACK(0xCAB2), PACK(0xC8F4), PACK(0xC936),
153         PACK(0xCC78), PACK(0xCDBA), PACK(0xCFFC), PACK(0xCE3E),
154         PACK(0x9180), PACK(0x9042), PACK(0x9204), PACK(0x93C6),
155         PACK(0x9688), PACK(0x974A), PACK(0x950C), PACK(0x94CE),
156         PACK(0x9F90), PACK(0x9E52), PACK(0x9C14), PACK(0x9DD6),
157         PACK(0x9898), PACK(0x995A), PACK(0x9B1C), PACK(0x9ADE),
158         PACK(0x8DA0), PACK(0x8C62), PACK(0x8E24), PACK(0x8FE6),
159         PACK(0x8AA8), PACK(0x8B6A), PACK(0x892C), PACK(0x88EE),
160         PACK(0x83B0), PACK(0x8272), PACK(0x8034), PACK(0x81F6),
161         PACK(0x84B8), PACK(0x857A), PACK(0x873C), PACK(0x86FE),
162         PACK(0xA9C0), PACK(0xA802), PACK(0xAA44), PACK(0xAB86),
163         PACK(0xAEC8), PACK(0xAF0A), PACK(0xAD4C), PACK(0xAC8E),
164         PACK(0xA7D0), PACK(0xA612), PACK(0xA454), PACK(0xA596),
165         PACK(0xA0D8), PACK(0xA11A), PACK(0xA35C), PACK(0xA29E),
166         PACK(0xB5E0), PACK(0xB422), PACK(0xB664), PACK(0xB7A6),
167         PACK(0xB2E8), PACK(0xB32A), PACK(0xB16C), PACK(0xB0AE),
168         PACK(0xBBF0), PACK(0xBA32), PACK(0xB874), PACK(0xB9B6),
169         PACK(0xBCF8), PACK(0xBD3A), PACK(0xBF7C), PACK(0xBEBE)
170     };
171
172     while (1) {
173         Z.hi ^= Htable[n].hi;
174         Z.lo ^= Htable[n].lo;
175
176         if ((u8 *)Xi == xi)
177             break;
178
179         n = *(--xi);
180
181         rem = (size_t)Z.lo & 0xff;
182         Z.lo = (Z.hi << 56) | (Z.lo >> 8);
183         Z.hi = (Z.hi >> 8);
184         if (sizeof(size_t) == 8)
185             Z.hi ^= rem_8bit[rem];
186         else
187             Z.hi ^= (u64)rem_8bit[rem] << 32;
188     }
189
190     if (is_endian.little) {
191 # ifdef BSWAP8
192         Xi[0] = BSWAP8(Z.hi);
193         Xi[1] = BSWAP8(Z.lo);
194 # else
195         u8 *p = (u8 *)Xi;
196         u32 v;
197         v = (u32)(Z.hi >> 32);
198         PUTU32(p, v);
199         v = (u32)(Z.hi);
200         PUTU32(p + 4, v);
201         v = (u32)(Z.lo >> 32);
202         PUTU32(p + 8, v);
203         v = (u32)(Z.lo);
204         PUTU32(p + 12, v);
205 # endif
206     } else {
207         Xi[0] = Z.hi;
208         Xi[1] = Z.lo;
209     }
210 }
211
212 # define GCM_MUL(ctx,Xi)   gcm_gmult_8bit(ctx->Xi.u,ctx->Htable)
213
214 #elif   TABLE_BITS==4
215
216 static void gcm_init_4bit(u128 Htable[16], u64 H[2])
217 {
218     u128 V;
219 # if defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
220     int i;
221 # endif
222
223     Htable[0].hi = 0;
224     Htable[0].lo = 0;
225     V.hi = H[0];
226     V.lo = H[1];
227
228 # if defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
229     for (Htable[8] = V, i = 4; i > 0; i >>= 1) {
230         REDUCE1BIT(V);
231         Htable[i] = V;
232     }
233
234     for (i = 2; i < 16; i <<= 1) {
235         u128 *Hi = Htable + i;
236         int j;
237         for (V = *Hi, j = 1; j < i; ++j) {
238             Hi[j].hi = V.hi ^ Htable[j].hi;
239             Hi[j].lo = V.lo ^ Htable[j].lo;
240         }
241     }
242 # else
243     Htable[8] = V;
244     REDUCE1BIT(V);
245     Htable[4] = V;
246     REDUCE1BIT(V);
247     Htable[2] = V;
248     REDUCE1BIT(V);
249     Htable[1] = V;
250     Htable[3].hi = V.hi ^ Htable[2].hi, Htable[3].lo = V.lo ^ Htable[2].lo;
251     V = Htable[4];
252     Htable[5].hi = V.hi ^ Htable[1].hi, Htable[5].lo = V.lo ^ Htable[1].lo;
253     Htable[6].hi = V.hi ^ Htable[2].hi, Htable[6].lo = V.lo ^ Htable[2].lo;
254     Htable[7].hi = V.hi ^ Htable[3].hi, Htable[7].lo = V.lo ^ Htable[3].lo;
255     V = Htable[8];
256     Htable[9].hi = V.hi ^ Htable[1].hi, Htable[9].lo = V.lo ^ Htable[1].lo;
257     Htable[10].hi = V.hi ^ Htable[2].hi, Htable[10].lo = V.lo ^ Htable[2].lo;
258     Htable[11].hi = V.hi ^ Htable[3].hi, Htable[11].lo = V.lo ^ Htable[3].lo;
259     Htable[12].hi = V.hi ^ Htable[4].hi, Htable[12].lo = V.lo ^ Htable[4].lo;
260     Htable[13].hi = V.hi ^ Htable[5].hi, Htable[13].lo = V.lo ^ Htable[5].lo;
261     Htable[14].hi = V.hi ^ Htable[6].hi, Htable[14].lo = V.lo ^ Htable[6].lo;
262     Htable[15].hi = V.hi ^ Htable[7].hi, Htable[15].lo = V.lo ^ Htable[7].lo;
263 # endif
264 # if defined(GHASH_ASM) && (defined(__arm__) || defined(__arm))
265     /*
266      * ARM assembler expects specific dword order in Htable.
267      */
268     {
269         int j;
270         const union {
271             long one;
272             char little;
273         } is_endian = { 1 };
274
275         if (is_endian.little)
276             for (j = 0; j < 16; ++j) {
277                 V = Htable[j];
278                 Htable[j].hi = V.lo;
279                 Htable[j].lo = V.hi;
280         } else
281             for (j = 0; j < 16; ++j) {
282                 V = Htable[j];
283                 Htable[j].hi = V.lo << 32 | V.lo >> 32;
284                 Htable[j].lo = V.hi << 32 | V.hi >> 32;
285             }
286     }
287 # endif
288 }
289
290 # ifndef GHASH_ASM
291 static const size_t rem_4bit[16] = {
292     PACK(0x0000), PACK(0x1C20), PACK(0x3840), PACK(0x2460),
293     PACK(0x7080), PACK(0x6CA0), PACK(0x48C0), PACK(0x54E0),
294     PACK(0xE100), PACK(0xFD20), PACK(0xD940), PACK(0xC560),
295     PACK(0x9180), PACK(0x8DA0), PACK(0xA9C0), PACK(0xB5E0)
296 };
297
298 static void gcm_gmult_4bit(u64 Xi[2], const u128 Htable[16])
299 {
300     u128 Z;
301     int cnt = 15;
302     size_t rem, nlo, nhi;
303     const union {
304         long one;
305         char little;
306     } is_endian = { 1 };
307
308     nlo = ((const u8 *)Xi)[15];
309     nhi = nlo >> 4;
310     nlo &= 0xf;
311
312     Z.hi = Htable[nlo].hi;
313     Z.lo = Htable[nlo].lo;
314
315     while (1) {
316         rem = (size_t)Z.lo & 0xf;
317         Z.lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
318         Z.hi = (Z.hi >> 4);
319         if (sizeof(size_t) == 8)
320             Z.hi ^= rem_4bit[rem];
321         else
322             Z.hi ^= (u64)rem_4bit[rem] << 32;
323
324         Z.hi ^= Htable[nhi].hi;
325         Z.lo ^= Htable[nhi].lo;
326
327         if (--cnt < 0)
328             break;
329
330         nlo = ((const u8 *)Xi)[cnt];
331         nhi = nlo >> 4;
332         nlo &= 0xf;
333
334         rem = (size_t)Z.lo & 0xf;
335         Z.lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
336         Z.hi = (Z.hi >> 4);
337         if (sizeof(size_t) == 8)
338             Z.hi ^= rem_4bit[rem];
339         else
340             Z.hi ^= (u64)rem_4bit[rem] << 32;
341
342         Z.hi ^= Htable[nlo].hi;
343         Z.lo ^= Htable[nlo].lo;
344     }
345
346     if (is_endian.little) {
347 #  ifdef BSWAP8
348         Xi[0] = BSWAP8(Z.hi);
349         Xi[1] = BSWAP8(Z.lo);
350 #  else
351         u8 *p = (u8 *)Xi;
352         u32 v;
353         v = (u32)(Z.hi >> 32);
354         PUTU32(p, v);
355         v = (u32)(Z.hi);
356         PUTU32(p + 4, v);
357         v = (u32)(Z.lo >> 32);
358         PUTU32(p + 8, v);
359         v = (u32)(Z.lo);
360         PUTU32(p + 12, v);
361 #  endif
362     } else {
363         Xi[0] = Z.hi;
364         Xi[1] = Z.lo;
365     }
366 }
367
368 #  if !defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
369 /*
370  * Streamed gcm_mult_4bit, see CRYPTO_gcm128_[en|de]crypt for
371  * details... Compiler-generated code doesn't seem to give any
372  * performance improvement, at least not on x86[_64]. It's here
373  * mostly as reference and a placeholder for possible future
374  * non-trivial optimization[s]...
375  */
376 static void gcm_ghash_4bit(u64 Xi[2], const u128 Htable[16],
377                            const u8 *inp, size_t len)
378 {
379     u128 Z;
380     int cnt;
381     size_t rem, nlo, nhi;
382     const union {
383         long one;
384         char little;
385     } is_endian = { 1 };
386
387 #   if 1
388     do {
389         cnt = 15;
390         nlo = ((const u8 *)Xi)[15];
391         nlo ^= inp[15];
392         nhi = nlo >> 4;
393         nlo &= 0xf;
394
395         Z.hi = Htable[nlo].hi;
396         Z.lo = Htable[nlo].lo;
397
398         while (1) {
399             rem = (size_t)Z.lo & 0xf;
400             Z.lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
401             Z.hi = (Z.hi >> 4);
402             if (sizeof(size_t) == 8)
403                 Z.hi ^= rem_4bit[rem];
404             else
405                 Z.hi ^= (u64)rem_4bit[rem] << 32;
406
407             Z.hi ^= Htable[nhi].hi;
408             Z.lo ^= Htable[nhi].lo;
409
410             if (--cnt < 0)
411                 break;
412
413             nlo = ((const u8 *)Xi)[cnt];
414             nlo ^= inp[cnt];
415             nhi = nlo >> 4;
416             nlo &= 0xf;
417
418             rem = (size_t)Z.lo & 0xf;
419             Z.lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
420             Z.hi = (Z.hi >> 4);
421             if (sizeof(size_t) == 8)
422                 Z.hi ^= rem_4bit[rem];
423             else
424                 Z.hi ^= (u64)rem_4bit[rem] << 32;
425
426             Z.hi ^= Htable[nlo].hi;
427             Z.lo ^= Htable[nlo].lo;
428         }
429 #   else
430     /*
431      * Extra 256+16 bytes per-key plus 512 bytes shared tables
432      * [should] give ~50% improvement... One could have PACK()-ed
433      * the rem_8bit even here, but the priority is to minimize
434      * cache footprint...
435      */
436     u128 Hshr4[16];             /* Htable shifted right by 4 bits */
437     u8 Hshl4[16];               /* Htable shifted left by 4 bits */
438     static const unsigned short rem_8bit[256] = {
439         0x0000, 0x01C2, 0x0384, 0x0246, 0x0708, 0x06CA, 0x048C, 0x054E,
440         0x0E10, 0x0FD2, 0x0D94, 0x0C56, 0x0918, 0x08DA, 0x0A9C, 0x0B5E,
441         0x1C20, 0x1DE2, 0x1FA4, 0x1E66, 0x1B28, 0x1AEA, 0x18AC, 0x196E,
442         0x1230, 0x13F2, 0x11B4, 0x1076, 0x1538, 0x14FA, 0x16BC, 0x177E,
443         0x3840, 0x3982, 0x3BC4, 0x3A06, 0x3F48, 0x3E8A, 0x3CCC, 0x3D0E,
444         0x3650, 0x3792, 0x35D4, 0x3416, 0x3158, 0x309A, 0x32DC, 0x331E,
445         0x2460, 0x25A2, 0x27E4, 0x2626, 0x2368, 0x22AA, 0x20EC, 0x212E,
446         0x2A70, 0x2BB2, 0x29F4, 0x2836, 0x2D78, 0x2CBA, 0x2EFC, 0x2F3E,
447         0x7080, 0x7142, 0x7304, 0x72C6, 0x7788, 0x764A, 0x740C, 0x75CE,
448         0x7E90, 0x7F52, 0x7D14, 0x7CD6, 0x7998, 0x785A, 0x7A1C, 0x7BDE,
449         0x6CA0, 0x6D62, 0x6F24, 0x6EE6, 0x6BA8, 0x6A6A, 0x682C, 0x69EE,
450         0x62B0, 0x6372, 0x6134, 0x60F6, 0x65B8, 0x647A, 0x663C, 0x67FE,
451         0x48C0, 0x4902, 0x4B44, 0x4A86, 0x4FC8, 0x4E0A, 0x4C4C, 0x4D8E,
452         0x46D0, 0x4712, 0x4554, 0x4496, 0x41D8, 0x401A, 0x425C, 0x439E,
453         0x54E0, 0x5522, 0x5764, 0x56A6, 0x53E8, 0x522A, 0x506C, 0x51AE,
454         0x5AF0, 0x5B32, 0x5974, 0x58B6, 0x5DF8, 0x5C3A, 0x5E7C, 0x5FBE,
455         0xE100, 0xE0C2, 0xE284, 0xE346, 0xE608, 0xE7CA, 0xE58C, 0xE44E,
456         0xEF10, 0xEED2, 0xEC94, 0xED56, 0xE818, 0xE9DA, 0xEB9C, 0xEA5E,
457         0xFD20, 0xFCE2, 0xFEA4, 0xFF66, 0xFA28, 0xFBEA, 0xF9AC, 0xF86E,
458         0xF330, 0xF2F2, 0xF0B4, 0xF176, 0xF438, 0xF5FA, 0xF7BC, 0xF67E,
459         0xD940, 0xD882, 0xDAC4, 0xDB06, 0xDE48, 0xDF8A, 0xDDCC, 0xDC0E,
460         0xD750, 0xD692, 0xD4D4, 0xD516, 0xD058, 0xD19A, 0xD3DC, 0xD21E,
461         0xC560, 0xC4A2, 0xC6E4, 0xC726, 0xC268, 0xC3AA, 0xC1EC, 0xC02E,
462         0xCB70, 0xCAB2, 0xC8F4, 0xC936, 0xCC78, 0xCDBA, 0xCFFC, 0xCE3E,
463         0x9180, 0x9042, 0x9204, 0x93C6, 0x9688, 0x974A, 0x950C, 0x94CE,
464         0x9F90, 0x9E52, 0x9C14, 0x9DD6, 0x9898, 0x995A, 0x9B1C, 0x9ADE,
465         0x8DA0, 0x8C62, 0x8E24, 0x8FE6, 0x8AA8, 0x8B6A, 0x892C, 0x88EE,
466         0x83B0, 0x8272, 0x8034, 0x81F6, 0x84B8, 0x857A, 0x873C, 0x86FE,
467         0xA9C0, 0xA802, 0xAA44, 0xAB86, 0xAEC8, 0xAF0A, 0xAD4C, 0xAC8E,
468         0xA7D0, 0xA612, 0xA454, 0xA596, 0xA0D8, 0xA11A, 0xA35C, 0xA29E,
469         0xB5E0, 0xB422, 0xB664, 0xB7A6, 0xB2E8, 0xB32A, 0xB16C, 0xB0AE,
470         0xBBF0, 0xBA32, 0xB874, 0xB9B6, 0xBCF8, 0xBD3A, 0xBF7C, 0xBEBE
471     };
472     /*
473      * This pre-processing phase slows down procedure by approximately
474      * same time as it makes each loop spin faster. In other words
475      * single block performance is approximately same as straightforward
476      * "4-bit" implementation, and then it goes only faster...
477      */
478     for (cnt = 0; cnt < 16; ++cnt) {
479         Z.hi = Htable[cnt].hi;
480         Z.lo = Htable[cnt].lo;
481         Hshr4[cnt].lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
482         Hshr4[cnt].hi = (Z.hi >> 4);
483         Hshl4[cnt] = (u8)(Z.lo << 4);
484     }
485
486     do {
487         for (Z.lo = 0, Z.hi = 0, cnt = 15; cnt; --cnt) {
488             nlo = ((const u8 *)Xi)[cnt];
489             nlo ^= inp[cnt];
490             nhi = nlo >> 4;
491             nlo &= 0xf;
492
493             Z.hi ^= Htable[nlo].hi;
494             Z.lo ^= Htable[nlo].lo;
495
496             rem = (size_t)Z.lo & 0xff;
497
498             Z.lo = (Z.hi << 56) | (Z.lo >> 8);
499             Z.hi = (Z.hi >> 8);
500
501             Z.hi ^= Hshr4[nhi].hi;
502             Z.lo ^= Hshr4[nhi].lo;
503             Z.hi ^= (u64)rem_8bit[rem ^ Hshl4[nhi]] << 48;
504         }
505
506         nlo = ((const u8 *)Xi)[0];
507         nlo ^= inp[0];
508         nhi = nlo >> 4;
509         nlo &= 0xf;
510
511         Z.hi ^= Htable[nlo].hi;
512         Z.lo ^= Htable[nlo].lo;
513
514         rem = (size_t)Z.lo & 0xf;
515
516         Z.lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
517         Z.hi = (Z.hi >> 4);
518
519         Z.hi ^= Htable[nhi].hi;
520         Z.lo ^= Htable[nhi].lo;
521         Z.hi ^= ((u64)rem_8bit[rem << 4]) << 48;
522 #   endif
523
524         if (is_endian.little) {
525 #   ifdef BSWAP8
526             Xi[0] = BSWAP8(Z.hi);
527             Xi[1] = BSWAP8(Z.lo);
528 #   else
529             u8 *p = (u8 *)Xi;
530             u32 v;
531             v = (u32)(Z.hi >> 32);
532             PUTU32(p, v);
533             v = (u32)(Z.hi);
534             PUTU32(p + 4, v);
535             v = (u32)(Z.lo >> 32);
536             PUTU32(p + 8, v);
537             v = (u32)(Z.lo);
538             PUTU32(p + 12, v);
539 #   endif
540         } else {
541             Xi[0] = Z.hi;
542             Xi[1] = Z.lo;
543         }
544     } while (inp += 16, len -= 16);
545 }
546 #  endif
547 # else
548 void gcm_gmult_4bit(u64 Xi[2], const u128 Htable[16]);
549 void gcm_ghash_4bit(u64 Xi[2], const u128 Htable[16], const u8 *inp,
550                     size_t len);
551 # endif
552
553 # define GCM_MUL(ctx,Xi)   gcm_gmult_4bit(ctx->Xi.u,ctx->Htable)
554 # if defined(GHASH_ASM) || !defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
555 #  define GHASH(ctx,in,len) gcm_ghash_4bit((ctx)->Xi.u,(ctx)->Htable,in,len)
556 /*
557  * GHASH_CHUNK is "stride parameter" missioned to mitigate cache trashing
558  * effect. In other words idea is to hash data while it's still in L1 cache
559  * after encryption pass...
560  */
561 #  define GHASH_CHUNK       (3*1024)
562 # endif
563
564 #else                           /* TABLE_BITS */
565
566 static void gcm_gmult_1bit(u64 Xi[2], const u64 H[2])
567 {
568     u128 V, Z = { 0, 0 };
569     long X;
570     int i, j;
571     const long *xi = (const long *)Xi;
572     const union {
573         long one;
574         char little;
575     } is_endian = { 1 };
576
577     V.hi = H[0];                /* H is in host byte order, no byte swapping */
578     V.lo = H[1];
579
580     for (j = 0; j < 16 / sizeof(long); ++j) {
581         if (is_endian.little) {
582             if (sizeof(long) == 8) {
583 # ifdef BSWAP8
584                 X = (long)(BSWAP8(xi[j]));
585 # else
586                 const u8 *p = (const u8 *)(xi + j);
587                 X = (long)((u64)GETU32(p) << 32 | GETU32(p + 4));
588 # endif
589             } else {
590                 const u8 *p = (const u8 *)(xi + j);
591                 X = (long)GETU32(p);
592             }
593         } else
594             X = xi[j];
595
596         for (i = 0; i < 8 * sizeof(long); ++i, X <<= 1) {
597             u64 M = (u64)(X >> (8 * sizeof(long) - 1));
598             Z.hi ^= V.hi & M;
599             Z.lo ^= V.lo & M;
600
601             REDUCE1BIT(V);
602         }
603     }
604
605     if (is_endian.little) {
606 # ifdef BSWAP8
607         Xi[0] = BSWAP8(Z.hi);
608         Xi[1] = BSWAP8(Z.lo);
609 # else
610         u8 *p = (u8 *)Xi;
611         u32 v;
612         v = (u32)(Z.hi >> 32);
613         PUTU32(p, v);
614         v = (u32)(Z.hi);
615         PUTU32(p + 4, v);
616         v = (u32)(Z.lo >> 32);
617         PUTU32(p + 8, v);
618         v = (u32)(Z.lo);
619         PUTU32(p + 12, v);
620 # endif
621     } else {
622         Xi[0] = Z.hi;
623         Xi[1] = Z.lo;
624     }
625 }
626
627 # define GCM_MUL(ctx,Xi)   gcm_gmult_1bit(ctx->Xi.u,ctx->H.u)
628
629 #endif
630
631 #if     TABLE_BITS==4 && (defined(GHASH_ASM) || defined(OPENSSL_CPUID_OBJ))
632 # if    !defined(I386_ONLY) && \
633         (defined(__i386)        || defined(__i386__)    || \
634          defined(__x86_64)      || defined(__x86_64__)  || \
635          defined(_M_IX86)       || defined(_M_AMD64)    || defined(_M_X64))
636 #  define GHASH_ASM_X86_OR_64
637 #  define GCM_FUNCREF_4BIT
638 extern unsigned int OPENSSL_ia32cap_P[];
639
640 void gcm_init_clmul(u128 Htable[16], const u64 Xi[2]);
641 void gcm_gmult_clmul(u64 Xi[2], const u128 Htable[16]);
642 void gcm_ghash_clmul(u64 Xi[2], const u128 Htable[16], const u8 *inp,
643                      size_t len);
644
645 #  if defined(__i386) || defined(__i386__) || defined(_M_IX86)
646 #   define gcm_init_avx   gcm_init_clmul
647 #   define gcm_gmult_avx  gcm_gmult_clmul
648 #   define gcm_ghash_avx  gcm_ghash_clmul
649 #  else
650 void gcm_init_avx(u128 Htable[16], const u64 Xi[2]);
651 void gcm_gmult_avx(u64 Xi[2], const u128 Htable[16]);
652 void gcm_ghash_avx(u64 Xi[2], const u128 Htable[16], const u8 *inp,
653                    size_t len);
654 #  endif
655
656 #  if   defined(__i386) || defined(__i386__) || defined(_M_IX86)
657 #   define GHASH_ASM_X86
658 void gcm_gmult_4bit_mmx(u64 Xi[2], const u128 Htable[16]);
659 void gcm_ghash_4bit_mmx(u64 Xi[2], const u128 Htable[16], const u8 *inp,
660                         size_t len);
661
662 void gcm_gmult_4bit_x86(u64 Xi[2], const u128 Htable[16]);
663 void gcm_ghash_4bit_x86(u64 Xi[2], const u128 Htable[16], const u8 *inp,
664                         size_t len);
665 #  endif
666 # elif defined(__arm__) || defined(__arm) || defined(__aarch64__)
667 #  include "arm_arch.h"
668 #  if __ARM_MAX_ARCH__>=7
669 #   define GHASH_ASM_ARM
670 #   define GCM_FUNCREF_4BIT
671 #   define PMULL_CAPABLE        (OPENSSL_armcap_P & ARMV8_PMULL)
672 #   if defined(__arm__) || defined(__arm)
673 #    define NEON_CAPABLE        (OPENSSL_armcap_P & ARMV7_NEON)
674 #   endif
675 void gcm_init_neon(u128 Htable[16], const u64 Xi[2]);
676 void gcm_gmult_neon(u64 Xi[2], const u128 Htable[16]);
677 void gcm_ghash_neon(u64 Xi[2], const u128 Htable[16], const u8 *inp,
678                     size_t len);
679 void gcm_init_v8(u128 Htable[16], const u64 Xi[2]);
680 void gcm_gmult_v8(u64 Xi[2], const u128 Htable[16]);
681 void gcm_ghash_v8(u64 Xi[2], const u128 Htable[16], const u8 *inp,
682                   size_t len);
683 #  endif
684 # elif defined(__sparc__) || defined(__sparc)
685 #  include "sparc_arch.h"
686 #  define GHASH_ASM_SPARC
687 #  define GCM_FUNCREF_4BIT
688 extern unsigned int OPENSSL_sparcv9cap_P[];
689 void gcm_init_vis3(u128 Htable[16], const u64 Xi[2]);
690 void gcm_gmult_vis3(u64 Xi[2], const u128 Htable[16]);
691 void gcm_ghash_vis3(u64 Xi[2], const u128 Htable[16], const u8 *inp,
692                     size_t len);
693 # elif defined(OPENSSL_CPUID_OBJ) && (defined(__powerpc__) || defined(__ppc__) || defined(_ARCH_PPC))
694 #  include "ppc_arch.h"
695 #  define GHASH_ASM_PPC
696 #  define GCM_FUNCREF_4BIT
697 void gcm_init_p8(u128 Htable[16], const u64 Xi[2]);
698 void gcm_gmult_p8(u64 Xi[2], const u128 Htable[16]);
699 void gcm_ghash_p8(u64 Xi[2], const u128 Htable[16], const u8 *inp,
700                   size_t len);
701 # endif
702 #endif
703
704 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
705 # undef  GCM_MUL
706 # define GCM_MUL(ctx,Xi)        (*gcm_gmult_p)(ctx->Xi.u,ctx->Htable)
707 # ifdef GHASH
708 #  undef  GHASH
709 #  define GHASH(ctx,in,len)     (*gcm_ghash_p)(ctx->Xi.u,ctx->Htable,in,len)
710 # endif
711 #endif
712
713 void CRYPTO_gcm128_init(GCM128_CONTEXT *ctx, void *key, block128_f block)
714 {
715     const union {
716         long one;
717         char little;
718     } is_endian = { 1 };
719
720     memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
721     ctx->block = block;
722     ctx->key = key;
723
724     (*block) (ctx->H.c, ctx->H.c, key);
725
726     if (is_endian.little) {
727         /* H is stored in host byte order */
728 #ifdef BSWAP8
729         ctx->H.u[0] = BSWAP8(ctx->H.u[0]);
730         ctx->H.u[1] = BSWAP8(ctx->H.u[1]);
731 #else
732         u8 *p = ctx->H.c;
733         u64 hi, lo;
734         hi = (u64)GETU32(p) << 32 | GETU32(p + 4);
735         lo = (u64)GETU32(p + 8) << 32 | GETU32(p + 12);
736         ctx->H.u[0] = hi;
737         ctx->H.u[1] = lo;
738 #endif
739     }
740 #if     TABLE_BITS==8
741     gcm_init_8bit(ctx->Htable, ctx->H.u);
742 #elif   TABLE_BITS==4
743 # if    defined(GHASH)
744 #  define CTX__GHASH(f) (ctx->ghash = (f))
745 # else
746 #  define CTX__GHASH(f) (ctx->ghash = NULL)
747 # endif
748 # if    defined(GHASH_ASM_X86_OR_64)
749 #  if   !defined(GHASH_ASM_X86) || defined(OPENSSL_IA32_SSE2)
750     if (OPENSSL_ia32cap_P[1] & (1 << 1)) { /* check PCLMULQDQ bit */
751         if (((OPENSSL_ia32cap_P[1] >> 22) & 0x41) == 0x41) { /* AVX+MOVBE */
752             gcm_init_avx(ctx->Htable, ctx->H.u);
753             ctx->gmult = gcm_gmult_avx;
754             CTX__GHASH(gcm_ghash_avx);
755         } else {
756             gcm_init_clmul(ctx->Htable, ctx->H.u);
757             ctx->gmult = gcm_gmult_clmul;
758             CTX__GHASH(gcm_ghash_clmul);
759         }
760         return;
761     }
762 #  endif
763     gcm_init_4bit(ctx->Htable, ctx->H.u);
764 #  if   defined(GHASH_ASM_X86)  /* x86 only */
765 #   if  defined(OPENSSL_IA32_SSE2)
766     if (OPENSSL_ia32cap_P[0] & (1 << 25)) { /* check SSE bit */
767 #   else
768     if (OPENSSL_ia32cap_P[0] & (1 << 23)) { /* check MMX bit */
769 #   endif
770         ctx->gmult = gcm_gmult_4bit_mmx;
771         CTX__GHASH(gcm_ghash_4bit_mmx);
772     } else {
773         ctx->gmult = gcm_gmult_4bit_x86;
774         CTX__GHASH(gcm_ghash_4bit_x86);
775     }
776 #  else
777     ctx->gmult = gcm_gmult_4bit;
778     CTX__GHASH(gcm_ghash_4bit);
779 #  endif
780 # elif  defined(GHASH_ASM_ARM)
781 #  ifdef PMULL_CAPABLE
782     if (PMULL_CAPABLE) {
783         gcm_init_v8(ctx->Htable, ctx->H.u);
784         ctx->gmult = gcm_gmult_v8;
785         CTX__GHASH(gcm_ghash_v8);
786     } else
787 #  endif
788 #  ifdef NEON_CAPABLE
789     if (NEON_CAPABLE) {
790         gcm_init_neon(ctx->Htable, ctx->H.u);
791         ctx->gmult = gcm_gmult_neon;
792         CTX__GHASH(gcm_ghash_neon);
793     } else
794 #  endif
795     {
796         gcm_init_4bit(ctx->Htable, ctx->H.u);
797         ctx->gmult = gcm_gmult_4bit;
798         CTX__GHASH(gcm_ghash_4bit);
799     }
800 # elif  defined(GHASH_ASM_SPARC)
801     if (OPENSSL_sparcv9cap_P[0] & SPARCV9_VIS3) {
802         gcm_init_vis3(ctx->Htable, ctx->H.u);
803         ctx->gmult = gcm_gmult_vis3;
804         CTX__GHASH(gcm_ghash_vis3);
805     } else {
806         gcm_init_4bit(ctx->Htable, ctx->H.u);
807         ctx->gmult = gcm_gmult_4bit;
808         CTX__GHASH(gcm_ghash_4bit);
809     }
810 # elif  defined(GHASH_ASM_PPC)
811     if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207) {
812         gcm_init_p8(ctx->Htable, ctx->H.u);
813         ctx->gmult = gcm_gmult_p8;
814         CTX__GHASH(gcm_ghash_p8);
815     } else {
816         gcm_init_4bit(ctx->Htable, ctx->H.u);
817         ctx->gmult = gcm_gmult_4bit;
818         CTX__GHASH(gcm_ghash_4bit);
819     }
820 # else
821     gcm_init_4bit(ctx->Htable, ctx->H.u);
822 # endif
823 # undef CTX__GHASH
824 #endif
825 }
826
827 void CRYPTO_gcm128_setiv(GCM128_CONTEXT *ctx, const unsigned char *iv,
828                          size_t len)
829 {
830     const union {
831         long one;
832         char little;
833     } is_endian = { 1 };
834     unsigned int ctr;
835 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
836     void (*gcm_gmult_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
837 #endif
838
839     ctx->Yi.u[0] = 0;
840     ctx->Yi.u[1] = 0;
841     ctx->Xi.u[0] = 0;
842     ctx->Xi.u[1] = 0;
843     ctx->len.u[0] = 0;          /* AAD length */
844     ctx->len.u[1] = 0;          /* message length */
845     ctx->ares = 0;
846     ctx->mres = 0;
847
848     if (len == 12) {
849         memcpy(ctx->Yi.c, iv, 12);
850         ctx->Yi.c[15] = 1;
851         ctr = 1;
852     } else {
853         size_t i;
854         u64 len0 = len;
855
856         while (len >= 16) {
857             for (i = 0; i < 16; ++i)
858                 ctx->Yi.c[i] ^= iv[i];
859             GCM_MUL(ctx, Yi);
860             iv += 16;
861             len -= 16;
862         }
863         if (len) {
864             for (i = 0; i < len; ++i)
865                 ctx->Yi.c[i] ^= iv[i];
866             GCM_MUL(ctx, Yi);
867         }
868         len0 <<= 3;
869         if (is_endian.little) {
870 #ifdef BSWAP8
871             ctx->Yi.u[1] ^= BSWAP8(len0);
872 #else
873             ctx->Yi.c[8] ^= (u8)(len0 >> 56);
874             ctx->Yi.c[9] ^= (u8)(len0 >> 48);
875             ctx->Yi.c[10] ^= (u8)(len0 >> 40);
876             ctx->Yi.c[11] ^= (u8)(len0 >> 32);
877             ctx->Yi.c[12] ^= (u8)(len0 >> 24);
878             ctx->Yi.c[13] ^= (u8)(len0 >> 16);
879             ctx->Yi.c[14] ^= (u8)(len0 >> 8);
880             ctx->Yi.c[15] ^= (u8)(len0);
881 #endif
882         } else
883             ctx->Yi.u[1] ^= len0;
884
885         GCM_MUL(ctx, Yi);
886
887         if (is_endian.little)
888 #ifdef BSWAP4
889             ctr = BSWAP4(ctx->Yi.d[3]);
890 #else
891             ctr = GETU32(ctx->Yi.c + 12);
892 #endif
893         else
894             ctr = ctx->Yi.d[3];
895     }
896
897     (*ctx->block) (ctx->Yi.c, ctx->EK0.c, ctx->key);
898     ++ctr;
899     if (is_endian.little)
900 #ifdef BSWAP4
901         ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
902 #else
903         PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
904 #endif
905     else
906         ctx->Yi.d[3] = ctr;
907 }
908
909 int CRYPTO_gcm128_aad(GCM128_CONTEXT *ctx, const unsigned char *aad,
910                       size_t len)
911 {
912     size_t i;
913     unsigned int n;
914     u64 alen = ctx->len.u[0];
915 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
916     void (*gcm_gmult_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
917 # ifdef GHASH
918     void (*gcm_ghash_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16],
919                          const u8 *inp, size_t len) = ctx->ghash;
920 # endif
921 #endif
922
923     if (ctx->len.u[1])
924         return -2;
925
926     alen += len;
927     if (alen > (U64(1) << 61) || (sizeof(len) == 8 && alen < len))
928         return -1;
929     ctx->len.u[0] = alen;
930
931     n = ctx->ares;
932     if (n) {
933         while (n && len) {
934             ctx->Xi.c[n] ^= *(aad++);
935             --len;
936             n = (n + 1) % 16;
937         }
938         if (n == 0)
939             GCM_MUL(ctx, Xi);
940         else {
941             ctx->ares = n;
942             return 0;
943         }
944     }
945 #ifdef GHASH
946     if ((i = (len & (size_t)-16))) {
947         GHASH(ctx, aad, i);
948         aad += i;
949         len -= i;
950     }
951 #else
952     while (len >= 16) {
953         for (i = 0; i < 16; ++i)
954             ctx->Xi.c[i] ^= aad[i];
955         GCM_MUL(ctx, Xi);
956         aad += 16;
957         len -= 16;
958     }
959 #endif
960     if (len) {
961         n = (unsigned int)len;
962         for (i = 0; i < len; ++i)
963             ctx->Xi.c[i] ^= aad[i];
964     }
965
966     ctx->ares = n;
967     return 0;
968 }
969
970 int CRYPTO_gcm128_encrypt(GCM128_CONTEXT *ctx,
971                           const unsigned char *in, unsigned char *out,
972                           size_t len)
973 {
974     const union {
975         long one;
976         char little;
977     } is_endian = { 1 };
978     unsigned int n, ctr;
979     size_t i;
980     u64 mlen = ctx->len.u[1];
981     block128_f block = ctx->block;
982     void *key = ctx->key;
983 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
984     void (*gcm_gmult_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
985 # if defined(GHASH) && !defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
986     void (*gcm_ghash_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16],
987                          const u8 *inp, size_t len) = ctx->ghash;
988 # endif
989 #endif
990
991     mlen += len;
992     if (mlen > ((U64(1) << 36) - 32) || (sizeof(len) == 8 && mlen < len))
993         return -1;
994     ctx->len.u[1] = mlen;
995
996     if (ctx->ares) {
997         /* First call to encrypt finalizes GHASH(AAD) */
998         GCM_MUL(ctx, Xi);
999         ctx->ares = 0;
1000     }
1001
1002     if (is_endian.little)
1003 #ifdef BSWAP4
1004         ctr = BSWAP4(ctx->Yi.d[3]);
1005 #else
1006         ctr = GETU32(ctx->Yi.c + 12);
1007 #endif
1008     else
1009         ctr = ctx->Yi.d[3];
1010
1011     n = ctx->mres;
1012 #if !defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
1013     if (16 % sizeof(size_t) == 0) { /* always true actually */
1014         do {
1015             if (n) {
1016                 while (n && len) {
1017                     ctx->Xi.c[n] ^= *(out++) = *(in++) ^ ctx->EKi.c[n];
1018                     --len;
1019                     n = (n + 1) % 16;
1020                 }
1021                 if (n == 0)
1022                     GCM_MUL(ctx, Xi);
1023                 else {
1024                     ctx->mres = n;
1025                     return 0;
1026                 }
1027             }
1028 # if defined(STRICT_ALIGNMENT)
1029             if (((size_t)in | (size_t)out) % sizeof(size_t) != 0)
1030                 break;
1031 # endif
1032 # if defined(GHASH)
1033 #  if defined(GHASH_CHUNK)
1034             while (len >= GHASH_CHUNK) {
1035                 size_t j = GHASH_CHUNK;
1036
1037                 while (j) {
1038                     size_t *out_t = (size_t *)out;
1039                     const size_t *in_t = (const size_t *)in;
1040
1041                     (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1042                     ++ctr;
1043                     if (is_endian.little)
1044 #   ifdef BSWAP4
1045                         ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1046 #   else
1047                         PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1048 #   endif
1049                     else
1050                         ctx->Yi.d[3] = ctr;
1051                     for (i = 0; i < 16 / sizeof(size_t); ++i)
1052                         out_t[i] = in_t[i] ^ ctx->EKi.t[i];
1053                     out += 16;
1054                     in += 16;
1055                     j -= 16;
1056                 }
1057                 GHASH(ctx, out - GHASH_CHUNK, GHASH_CHUNK);
1058                 len -= GHASH_CHUNK;
1059             }
1060 #  endif
1061             if ((i = (len & (size_t)-16))) {
1062                 size_t j = i;
1063
1064                 while (len >= 16) {
1065                     size_t *out_t = (size_t *)out;
1066                     const size_t *in_t = (const size_t *)in;
1067
1068                     (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1069                     ++ctr;
1070                     if (is_endian.little)
1071 #  ifdef BSWAP4
1072                         ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1073 #  else
1074                         PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1075 #  endif
1076                     else
1077                         ctx->Yi.d[3] = ctr;
1078                     for (i = 0; i < 16 / sizeof(size_t); ++i)
1079                         out_t[i] = in_t[i] ^ ctx->EKi.t[i];
1080                     out += 16;
1081                     in += 16;
1082                     len -= 16;
1083                 }
1084                 GHASH(ctx, out - j, j);
1085             }
1086 # else
1087             while (len >= 16) {
1088                 size_t *out_t = (size_t *)out;
1089                 const size_t *in_t = (const size_t *)in;
1090
1091                 (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1092                 ++ctr;
1093                 if (is_endian.little)
1094 #  ifdef BSWAP4
1095                     ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1096 #  else
1097                     PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1098 #  endif
1099                 else
1100                     ctx->Yi.d[3] = ctr;
1101                 for (i = 0; i < 16 / sizeof(size_t); ++i)
1102                     ctx->Xi.t[i] ^= out_t[i] = in_t[i] ^ ctx->EKi.t[i];
1103                 GCM_MUL(ctx, Xi);
1104                 out += 16;
1105                 in += 16;
1106                 len -= 16;
1107             }
1108 # endif
1109             if (len) {
1110                 (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1111                 ++ctr;
1112                 if (is_endian.little)
1113 # ifdef BSWAP4
1114                     ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1115 # else
1116                     PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1117 # endif
1118                 else
1119                     ctx->Yi.d[3] = ctr;
1120                 while (len--) {
1121                     ctx->Xi.c[n] ^= out[n] = in[n] ^ ctx->EKi.c[n];
1122                     ++n;
1123                 }
1124             }
1125
1126             ctx->mres = n;
1127             return 0;
1128         } while (0);
1129     }
1130 #endif
1131     for (i = 0; i < len; ++i) {
1132         if (n == 0) {
1133             (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1134             ++ctr;
1135             if (is_endian.little)
1136 #ifdef BSWAP4
1137                 ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1138 #else
1139                 PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1140 #endif
1141             else
1142                 ctx->Yi.d[3] = ctr;
1143         }
1144         ctx->Xi.c[n] ^= out[i] = in[i] ^ ctx->EKi.c[n];
1145         n = (n + 1) % 16;
1146         if (n == 0)
1147             GCM_MUL(ctx, Xi);
1148     }
1149
1150     ctx->mres = n;
1151     return 0;
1152 }
1153
1154 int CRYPTO_gcm128_decrypt(GCM128_CONTEXT *ctx,
1155                           const unsigned char *in, unsigned char *out,
1156                           size_t len)
1157 {
1158     const union {
1159         long one;
1160         char little;
1161     } is_endian = { 1 };
1162     unsigned int n, ctr;
1163     size_t i;
1164     u64 mlen = ctx->len.u[1];
1165     block128_f block = ctx->block;
1166     void *key = ctx->key;
1167 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
1168     void (*gcm_gmult_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
1169 # if defined(GHASH) && !defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
1170     void (*gcm_ghash_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16],
1171                          const u8 *inp, size_t len) = ctx->ghash;
1172 # endif
1173 #endif
1174
1175     mlen += len;
1176     if (mlen > ((U64(1) << 36) - 32) || (sizeof(len) == 8 && mlen < len))
1177         return -1;
1178     ctx->len.u[1] = mlen;
1179
1180     if (ctx->ares) {
1181         /* First call to decrypt finalizes GHASH(AAD) */
1182         GCM_MUL(ctx, Xi);
1183         ctx->ares = 0;
1184     }
1185
1186     if (is_endian.little)
1187 #ifdef BSWAP4
1188         ctr = BSWAP4(ctx->Yi.d[3]);
1189 #else
1190         ctr = GETU32(ctx->Yi.c + 12);
1191 #endif
1192     else
1193         ctr = ctx->Yi.d[3];
1194
1195     n = ctx->mres;
1196 #if !defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
1197     if (16 % sizeof(size_t) == 0) { /* always true actually */
1198         do {
1199             if (n) {
1200                 while (n && len) {
1201                     u8 c = *(in++);
1202                     *(out++) = c ^ ctx->EKi.c[n];
1203                     ctx->Xi.c[n] ^= c;
1204                     --len;
1205                     n = (n + 1) % 16;
1206                 }
1207                 if (n == 0)
1208                     GCM_MUL(ctx, Xi);
1209                 else {
1210                     ctx->mres = n;
1211                     return 0;
1212                 }
1213             }
1214 # if defined(STRICT_ALIGNMENT)
1215             if (((size_t)in | (size_t)out) % sizeof(size_t) != 0)
1216                 break;
1217 # endif
1218 # if defined(GHASH)
1219 #  if defined(GHASH_CHUNK)
1220             while (len >= GHASH_CHUNK) {
1221                 size_t j = GHASH_CHUNK;
1222
1223                 GHASH(ctx, in, GHASH_CHUNK);
1224                 while (j) {
1225                     size_t *out_t = (size_t *)out;
1226                     const size_t *in_t = (const size_t *)in;
1227
1228                     (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1229                     ++ctr;
1230                     if (is_endian.little)
1231 #   ifdef BSWAP4
1232                         ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1233 #   else
1234                         PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1235 #   endif
1236                     else
1237                         ctx->Yi.d[3] = ctr;
1238                     for (i = 0; i < 16 / sizeof(size_t); ++i)
1239                         out_t[i] = in_t[i] ^ ctx->EKi.t[i];
1240                     out += 16;
1241                     in += 16;
1242                     j -= 16;
1243                 }
1244                 len -= GHASH_CHUNK;
1245             }
1246 #  endif
1247             if ((i = (len & (size_t)-16))) {
1248                 GHASH(ctx, in, i);
1249                 while (len >= 16) {
1250                     size_t *out_t = (size_t *)out;
1251                     const size_t *in_t = (const size_t *)in;
1252
1253                     (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1254                     ++ctr;
1255                     if (is_endian.little)
1256 #  ifdef BSWAP4
1257                         ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1258 #  else
1259                         PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1260 #  endif
1261                     else
1262                         ctx->Yi.d[3] = ctr;
1263                     for (i = 0; i < 16 / sizeof(size_t); ++i)
1264                         out_t[i] = in_t[i] ^ ctx->EKi.t[i];
1265                     out += 16;
1266                     in += 16;
1267                     len -= 16;
1268                 }
1269             }
1270 # else
1271             while (len >= 16) {
1272                 size_t *out_t = (size_t *)out;
1273                 const size_t *in_t = (const size_t *)in;
1274
1275                 (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1276                 ++ctr;
1277                 if (is_endian.little)
1278 #  ifdef BSWAP4
1279                     ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1280 #  else
1281                     PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1282 #  endif
1283                 else
1284                     ctx->Yi.d[3] = ctr;
1285                 for (i = 0; i < 16 / sizeof(size_t); ++i) {
1286                     size_t c = in[i];
1287                     out[i] = c ^ ctx->EKi.t[i];
1288                     ctx->Xi.t[i] ^= c;
1289                 }
1290                 GCM_MUL(ctx, Xi);
1291                 out += 16;
1292                 in += 16;
1293                 len -= 16;
1294             }
1295 # endif
1296             if (len) {
1297                 (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1298                 ++ctr;
1299                 if (is_endian.little)
1300 # ifdef BSWAP4
1301                     ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1302 # else
1303                     PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1304 # endif
1305                 else
1306                     ctx->Yi.d[3] = ctr;
1307                 while (len--) {
1308                     u8 c = in[n];
1309                     ctx->Xi.c[n] ^= c;
1310                     out[n] = c ^ ctx->EKi.c[n];
1311                     ++n;
1312                 }
1313             }
1314
1315             ctx->mres = n;
1316             return 0;
1317         } while (0);
1318     }
1319 #endif
1320     for (i = 0; i < len; ++i) {
1321         u8 c;
1322         if (n == 0) {
1323             (*block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1324             ++ctr;
1325             if (is_endian.little)
1326 #ifdef BSWAP4
1327                 ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1328 #else
1329                 PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1330 #endif
1331             else
1332                 ctx->Yi.d[3] = ctr;
1333         }
1334         c = in[i];
1335         out[i] = c ^ ctx->EKi.c[n];
1336         ctx->Xi.c[n] ^= c;
1337         n = (n + 1) % 16;
1338         if (n == 0)
1339             GCM_MUL(ctx, Xi);
1340     }
1341
1342     ctx->mres = n;
1343     return 0;
1344 }
1345
1346 int CRYPTO_gcm128_encrypt_ctr32(GCM128_CONTEXT *ctx,
1347                                 const unsigned char *in, unsigned char *out,
1348                                 size_t len, ctr128_f stream)
1349 {
1350 #if defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
1351     return CRYPTO_gcm128_encrypt(ctx, in, out, len);
1352 #else
1353     const union {
1354         long one;
1355         char little;
1356     } is_endian = { 1 };
1357     unsigned int n, ctr;
1358     size_t i;
1359     u64 mlen = ctx->len.u[1];
1360     void *key = ctx->key;
1361 # ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
1362     void (*gcm_gmult_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
1363 #  ifdef GHASH
1364     void (*gcm_ghash_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16],
1365                          const u8 *inp, size_t len) = ctx->ghash;
1366 #  endif
1367 # endif
1368
1369     mlen += len;
1370     if (mlen > ((U64(1) << 36) - 32) || (sizeof(len) == 8 && mlen < len))
1371         return -1;
1372     ctx->len.u[1] = mlen;
1373
1374     if (ctx->ares) {
1375         /* First call to encrypt finalizes GHASH(AAD) */
1376         GCM_MUL(ctx, Xi);
1377         ctx->ares = 0;
1378     }
1379
1380     if (is_endian.little)
1381 # ifdef BSWAP4
1382         ctr = BSWAP4(ctx->Yi.d[3]);
1383 # else
1384         ctr = GETU32(ctx->Yi.c + 12);
1385 # endif
1386     else
1387         ctr = ctx->Yi.d[3];
1388
1389     n = ctx->mres;
1390     if (n) {
1391         while (n && len) {
1392             ctx->Xi.c[n] ^= *(out++) = *(in++) ^ ctx->EKi.c[n];
1393             --len;
1394             n = (n + 1) % 16;
1395         }
1396         if (n == 0)
1397             GCM_MUL(ctx, Xi);
1398         else {
1399             ctx->mres = n;
1400             return 0;
1401         }
1402     }
1403 # if defined(GHASH) && defined(GHASH_CHUNK)
1404     while (len >= GHASH_CHUNK) {
1405         (*stream) (in, out, GHASH_CHUNK / 16, key, ctx->Yi.c);
1406         ctr += GHASH_CHUNK / 16;
1407         if (is_endian.little)
1408 #  ifdef BSWAP4
1409             ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1410 #  else
1411             PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1412 #  endif
1413         else
1414             ctx->Yi.d[3] = ctr;
1415         GHASH(ctx, out, GHASH_CHUNK);
1416         out += GHASH_CHUNK;
1417         in += GHASH_CHUNK;
1418         len -= GHASH_CHUNK;
1419     }
1420 # endif
1421     if ((i = (len & (size_t)-16))) {
1422         size_t j = i / 16;
1423
1424         (*stream) (in, out, j, key, ctx->Yi.c);
1425         ctr += (unsigned int)j;
1426         if (is_endian.little)
1427 # ifdef BSWAP4
1428             ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1429 # else
1430             PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1431 # endif
1432         else
1433             ctx->Yi.d[3] = ctr;
1434         in += i;
1435         len -= i;
1436 # if defined(GHASH)
1437         GHASH(ctx, out, i);
1438         out += i;
1439 # else
1440         while (j--) {
1441             for (i = 0; i < 16; ++i)
1442                 ctx->Xi.c[i] ^= out[i];
1443             GCM_MUL(ctx, Xi);
1444             out += 16;
1445         }
1446 # endif
1447     }
1448     if (len) {
1449         (*ctx->block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1450         ++ctr;
1451         if (is_endian.little)
1452 # ifdef BSWAP4
1453             ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1454 # else
1455             PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1456 # endif
1457         else
1458             ctx->Yi.d[3] = ctr;
1459         while (len--) {
1460             ctx->Xi.c[n] ^= out[n] = in[n] ^ ctx->EKi.c[n];
1461             ++n;
1462         }
1463     }
1464
1465     ctx->mres = n;
1466     return 0;
1467 #endif
1468 }
1469
1470 int CRYPTO_gcm128_decrypt_ctr32(GCM128_CONTEXT *ctx,
1471                                 const unsigned char *in, unsigned char *out,
1472                                 size_t len, ctr128_f stream)
1473 {
1474 #if defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT)
1475     return CRYPTO_gcm128_decrypt(ctx, in, out, len);
1476 #else
1477     const union {
1478         long one;
1479         char little;
1480     } is_endian = { 1 };
1481     unsigned int n, ctr;
1482     size_t i;
1483     u64 mlen = ctx->len.u[1];
1484     void *key = ctx->key;
1485 # ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
1486     void (*gcm_gmult_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
1487 #  ifdef GHASH
1488     void (*gcm_ghash_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16],
1489                          const u8 *inp, size_t len) = ctx->ghash;
1490 #  endif
1491 # endif
1492
1493     mlen += len;
1494     if (mlen > ((U64(1) << 36) - 32) || (sizeof(len) == 8 && mlen < len))
1495         return -1;
1496     ctx->len.u[1] = mlen;
1497
1498     if (ctx->ares) {
1499         /* First call to decrypt finalizes GHASH(AAD) */
1500         GCM_MUL(ctx, Xi);
1501         ctx->ares = 0;
1502     }
1503
1504     if (is_endian.little)
1505 # ifdef BSWAP4
1506         ctr = BSWAP4(ctx->Yi.d[3]);
1507 # else
1508         ctr = GETU32(ctx->Yi.c + 12);
1509 # endif
1510     else
1511         ctr = ctx->Yi.d[3];
1512
1513     n = ctx->mres;
1514     if (n) {
1515         while (n && len) {
1516             u8 c = *(in++);
1517             *(out++) = c ^ ctx->EKi.c[n];
1518             ctx->Xi.c[n] ^= c;
1519             --len;
1520             n = (n + 1) % 16;
1521         }
1522         if (n == 0)
1523             GCM_MUL(ctx, Xi);
1524         else {
1525             ctx->mres = n;
1526             return 0;
1527         }
1528     }
1529 # if defined(GHASH) && defined(GHASH_CHUNK)
1530     while (len >= GHASH_CHUNK) {
1531         GHASH(ctx, in, GHASH_CHUNK);
1532         (*stream) (in, out, GHASH_CHUNK / 16, key, ctx->Yi.c);
1533         ctr += GHASH_CHUNK / 16;
1534         if (is_endian.little)
1535 #  ifdef BSWAP4
1536             ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1537 #  else
1538             PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1539 #  endif
1540         else
1541             ctx->Yi.d[3] = ctr;
1542         out += GHASH_CHUNK;
1543         in += GHASH_CHUNK;
1544         len -= GHASH_CHUNK;
1545     }
1546 # endif
1547     if ((i = (len & (size_t)-16))) {
1548         size_t j = i / 16;
1549
1550 # if defined(GHASH)
1551         GHASH(ctx, in, i);
1552 # else
1553         while (j--) {
1554             size_t k;
1555             for (k = 0; k < 16; ++k)
1556                 ctx->Xi.c[k] ^= in[k];
1557             GCM_MUL(ctx, Xi);
1558             in += 16;
1559         }
1560         j = i / 16;
1561         in -= i;
1562 # endif
1563         (*stream) (in, out, j, key, ctx->Yi.c);
1564         ctr += (unsigned int)j;
1565         if (is_endian.little)
1566 # ifdef BSWAP4
1567             ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1568 # else
1569             PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1570 # endif
1571         else
1572             ctx->Yi.d[3] = ctr;
1573         out += i;
1574         in += i;
1575         len -= i;
1576     }
1577     if (len) {
1578         (*ctx->block) (ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1579         ++ctr;
1580         if (is_endian.little)
1581 # ifdef BSWAP4
1582             ctx->Yi.d[3] = BSWAP4(ctr);
1583 # else
1584             PUTU32(ctx->Yi.c + 12, ctr);
1585 # endif
1586         else
1587             ctx->Yi.d[3] = ctr;
1588         while (len--) {
1589             u8 c = in[n];
1590             ctx->Xi.c[n] ^= c;
1591             out[n] = c ^ ctx->EKi.c[n];
1592             ++n;
1593         }
1594     }
1595
1596     ctx->mres = n;
1597     return 0;
1598 #endif
1599 }
1600
1601 int CRYPTO_gcm128_finish(GCM128_CONTEXT *ctx, const unsigned char *tag,
1602                          size_t len)
1603 {
1604     const union {
1605         long one;
1606         char little;
1607     } is_endian = { 1 };
1608     u64 alen = ctx->len.u[0] << 3;
1609     u64 clen = ctx->len.u[1] << 3;
1610 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
1611     void (*gcm_gmult_p) (u64 Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
1612 #endif
1613
1614     if (ctx->mres || ctx->ares)
1615         GCM_MUL(ctx, Xi);
1616
1617     if (is_endian.little) {
1618 #ifdef BSWAP8
1619         alen = BSWAP8(alen);
1620         clen = BSWAP8(clen);
1621 #else
1622         u8 *p = ctx->len.c;
1623
1624         ctx->len.u[0] = alen;
1625         ctx->len.u[1] = clen;
1626
1627         alen = (u64)GETU32(p) << 32 | GETU32(p + 4);
1628         clen = (u64)GETU32(p + 8) << 32 | GETU32(p + 12);
1629 #endif
1630     }
1631
1632     ctx->Xi.u[0] ^= alen;
1633     ctx->Xi.u[1] ^= clen;
1634     GCM_MUL(ctx, Xi);
1635
1636     ctx->Xi.u[0] ^= ctx->EK0.u[0];
1637     ctx->Xi.u[1] ^= ctx->EK0.u[1];
1638
1639     if (tag && len <= sizeof(ctx->Xi))
1640         return CRYPTO_memcmp(ctx->Xi.c, tag, len);
1641     else
1642         return -1;
1643 }
1644
1645 void CRYPTO_gcm128_tag(GCM128_CONTEXT *ctx, unsigned char *tag, size_t len)
1646 {
1647     CRYPTO_gcm128_finish(ctx, NULL, 0);
1648     memcpy(tag, ctx->Xi.c,
1649            len <= sizeof(ctx->Xi.c) ? len : sizeof(ctx->Xi.c));
1650 }
1651
1652 GCM128_CONTEXT *CRYPTO_gcm128_new(void *key, block128_f block)
1653 {
1654     GCM128_CONTEXT *ret;
1655
1656     if ((ret = OPENSSL_malloc(sizeof(*ret))) != NULL)
1657         CRYPTO_gcm128_init(ret, key, block);
1658
1659     return ret;
1660 }
1661
1662 void CRYPTO_gcm128_release(GCM128_CONTEXT *ctx)
1663 {
1664     OPENSSL_clear_free(ctx, sizeof(*ctx));
1665 }