Ensure configured module specific and application specific defines are used
[openssl.git] / crypto / ppccap.c
1 /*
2  * Copyright 2009-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3  *
4  * Licensed under the Apache License 2.0 (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 <stdio.h>
11 #include <stdlib.h>
12 #include <string.h>
13 #include <setjmp.h>
14 #include <signal.h>
15 #include <unistd.h>
16 #if defined(__linux) || defined(_AIX)
17 # include <sys/utsname.h>
18 #endif
19 #if defined(_AIX53)     /* defined even on post-5.3 */
20 # include <sys/systemcfg.h>
21 # if !defined(__power_set)
22 #  define __power_set(a) (_system_configuration.implementation & (a))
23 # endif
24 #endif
25 #if defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
26 # include <sys/types.h>
27 # include <sys/sysctl.h>
28 #endif
29 #include <openssl/crypto.h>
30 #include <openssl/bn.h>
31 #include <internal/cryptlib.h>
32 #include <internal/chacha.h>
33 #include "bn/bn_lcl.h"
34
35 #include "ppc_arch.h"
36
37 unsigned int OPENSSL_ppccap_P = 0;
38
39 static sigset_t all_masked;
40
41 #ifdef OPENSSL_BN_ASM_MONT
42 int bn_mul_mont(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
43                 const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num)
44 {
45     int bn_mul_mont_int(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
46                         const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num);
47     int bn_mul4x_mont_int(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
48                           const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num);
49
50     if (num < 4)
51         return 0;
52
53     if ((num & 3) == 0)
54         return bn_mul4x_mont_int(rp, ap, bp, np, n0, num);
55
56     /*
57      * There used to be [optional] call to bn_mul_mont_fpu64 here,
58      * but above subroutine is faster on contemporary processors.
59      * Formulation means that there might be old processors where
60      * FPU code path would be faster, POWER6 perhaps, but there was
61      * no opportunity to figure it out...
62      */
63
64     return bn_mul_mont_int(rp, ap, bp, np, n0, num);
65 }
66 #endif
67
68 void sha256_block_p8(void *ctx, const void *inp, size_t len);
69 void sha256_block_ppc(void *ctx, const void *inp, size_t len);
70 void sha256_block_data_order(void *ctx, const void *inp, size_t len);
71 void sha256_block_data_order(void *ctx, const void *inp, size_t len)
72 {
73     OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207 ? sha256_block_p8(ctx, inp, len) :
74         sha256_block_ppc(ctx, inp, len);
75 }
76
77 void sha512_block_p8(void *ctx, const void *inp, size_t len);
78 void sha512_block_ppc(void *ctx, const void *inp, size_t len);
79 void sha512_block_data_order(void *ctx, const void *inp, size_t len);
80 void sha512_block_data_order(void *ctx, const void *inp, size_t len)
81 {
82     OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207 ? sha512_block_p8(ctx, inp, len) :
83         sha512_block_ppc(ctx, inp, len);
84 }
85
86 #ifndef OPENSSL_NO_CHACHA
87 void ChaCha20_ctr32_int(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
88                         size_t len, const unsigned int key[8],
89                         const unsigned int counter[4]);
90 void ChaCha20_ctr32_vmx(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
91                         size_t len, const unsigned int key[8],
92                         const unsigned int counter[4]);
93 void ChaCha20_ctr32_vsx(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
94                         size_t len, const unsigned int key[8],
95                         const unsigned int counter[4]);
96 void ChaCha20_ctr32(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
97                     size_t len, const unsigned int key[8],
98                     const unsigned int counter[4])
99 {
100     OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207
101         ? ChaCha20_ctr32_vsx(out, inp, len, key, counter)
102         : OPENSSL_ppccap_P & PPC_ALTIVEC
103             ? ChaCha20_ctr32_vmx(out, inp, len, key, counter)
104             : ChaCha20_ctr32_int(out, inp, len, key, counter);
105 }
106 #endif
107
108 #ifndef OPENSSL_NO_POLY1305
109 void poly1305_init_int(void *ctx, const unsigned char key[16]);
110 void poly1305_blocks(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
111                          unsigned int padbit);
112 void poly1305_emit(void *ctx, unsigned char mac[16],
113                        const unsigned int nonce[4]);
114 void poly1305_init_fpu(void *ctx, const unsigned char key[16]);
115 void poly1305_blocks_fpu(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
116                          unsigned int padbit);
117 void poly1305_emit_fpu(void *ctx, unsigned char mac[16],
118                        const unsigned int nonce[4]);
119 void poly1305_init_vsx(void *ctx, const unsigned char key[16]);
120 void poly1305_blocks_vsx(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
121                          unsigned int padbit);
122 void poly1305_emit_vsx(void *ctx, unsigned char mac[16],
123                        const unsigned int nonce[4]);
124 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2]);
125 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2])
126 {
127     if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207) {
128         poly1305_init_int(ctx, key);
129         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks_vsx;
130         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit;
131     } else if (sizeof(size_t) == 4 && (OPENSSL_ppccap_P & PPC_FPU)) {
132         poly1305_init_fpu(ctx, key);
133         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks_fpu;
134         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit_fpu;
135     } else {
136         poly1305_init_int(ctx, key);
137         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks;
138         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit;
139     }
140     return 1;
141 }
142 #endif
143
144 #ifdef ECP_NISTZ256_ASM
145 void ecp_nistz256_mul_mont(unsigned long res[4], const unsigned long a[4],
146                            const unsigned long b[4]);
147
148 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
149 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
150 {
151     static const unsigned long RR[] = { 0x0000000000000003U,
152                                         0xfffffffbffffffffU,
153                                         0xfffffffffffffffeU,
154                                         0x00000004fffffffdU };
155
156     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, RR);
157 }
158
159 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
160 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
161 {
162     static const unsigned long one[] = { 1, 0, 0, 0 };
163
164     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, one);
165 }
166 #endif
167
168 static sigjmp_buf ill_jmp;
169 static void ill_handler(int sig)
170 {
171     siglongjmp(ill_jmp, sig);
172 }
173
174 void OPENSSL_fpu_probe(void);
175 void OPENSSL_ppc64_probe(void);
176 void OPENSSL_altivec_probe(void);
177 void OPENSSL_crypto207_probe(void);
178 void OPENSSL_madd300_probe(void);
179
180 long OPENSSL_rdtsc_mftb(void);
181 long OPENSSL_rdtsc_mfspr268(void);
182
183 uint32_t OPENSSL_rdtsc(void)
184 {
185     if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFTB)
186         return OPENSSL_rdtsc_mftb();
187     else if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFSPR268)
188         return OPENSSL_rdtsc_mfspr268();
189     else
190         return 0;
191 }
192
193 size_t OPENSSL_instrument_bus_mftb(unsigned int *, size_t);
194 size_t OPENSSL_instrument_bus_mfspr268(unsigned int *, size_t);
195
196 size_t OPENSSL_instrument_bus(unsigned int *out, size_t cnt)
197 {
198     if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFTB)
199         return OPENSSL_instrument_bus_mftb(out, cnt);
200     else if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFSPR268)
201         return OPENSSL_instrument_bus_mfspr268(out, cnt);
202     else
203         return 0;
204 }
205
206 size_t OPENSSL_instrument_bus2_mftb(unsigned int *, size_t, size_t);
207 size_t OPENSSL_instrument_bus2_mfspr268(unsigned int *, size_t, size_t);
208
209 size_t OPENSSL_instrument_bus2(unsigned int *out, size_t cnt, size_t max)
210 {
211     if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFTB)
212         return OPENSSL_instrument_bus2_mftb(out, cnt, max);
213     else if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFSPR268)
214         return OPENSSL_instrument_bus2_mfspr268(out, cnt, max);
215     else
216         return 0;
217 }
218
219 #if defined(__GLIBC__) && defined(__GLIBC_PREREQ)
220 # if __GLIBC_PREREQ(2, 16)
221 #  include <sys/auxv.h>
222 #  define OSSL_IMPLEMENT_GETAUXVAL
223 # endif
224 #endif
225
226 /* I wish <sys/auxv.h> was universally available */
227 #define HWCAP                   16      /* AT_HWCAP */
228 #define HWCAP_PPC64             (1U << 30)
229 #define HWCAP_ALTIVEC           (1U << 28)
230 #define HWCAP_FPU               (1U << 27)
231 #define HWCAP_POWER6_EXT        (1U << 9)
232 #define HWCAP_VSX               (1U << 7)
233
234 #define HWCAP2                  26      /* AT_HWCAP2 */
235 #define HWCAP_VEC_CRYPTO        (1U << 25)
236 #define HWCAP_ARCH_3_00         (1U << 23)
237
238 # if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
239 __attribute__ ((constructor))
240 # endif
241 void OPENSSL_cpuid_setup(void)
242 {
243     char *e;
244     struct sigaction ill_oact, ill_act;
245     sigset_t oset;
246     static int trigger = 0;
247
248     if (trigger)
249         return;
250     trigger = 1;
251
252     if ((e = getenv("OPENSSL_ppccap"))) {
253         OPENSSL_ppccap_P = strtoul(e, NULL, 0);
254         return;
255     }
256
257     OPENSSL_ppccap_P = 0;
258
259 #if defined(_AIX)
260     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
261
262     if (sizeof(size_t) == 4) {
263         struct utsname uts;
264 # if defined(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE)
265         if (sysconf(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE) != 64)
266             return;
267 # endif
268         if (uname(&uts) != 0 || atoi(uts.version) < 6)
269             return;
270     }
271
272 # if defined(__power_set)
273     /*
274      * Value used in __power_set is a single-bit 1<<n one denoting
275      * specific processor class. Incidentally 0xffffffff<<n can be
276      * used to denote specific processor and its successors.
277      */
278     if (sizeof(size_t) == 4) {
279         /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
280         if (__power_set(0xffffffffU<<13))       /* POWER5 and later */
281             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
282     } else {
283         /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
284         if (__power_set(0x1U<<14))              /* POWER6 */
285             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
286     }
287
288     if (__power_set(0xffffffffU<<14))           /* POWER6 and later */
289         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
290
291     if (__power_set(0xffffffffU<<16))           /* POWER8 and later */
292         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
293
294     if (__power_set(0xffffffffU<<17))           /* POWER9 and later */
295         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
296
297     return;
298 # endif
299 #endif
300
301 #if defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
302     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
303
304     {
305         int val;
306         size_t len = sizeof(val);
307
308         if (sysctlbyname("hw.optional.64bitops", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
309             if (val)
310                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
311         }
312
313         len = sizeof(val);
314         if (sysctlbyname("hw.optional.altivec", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
315             if (val)
316                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
317         }
318
319         return;
320     }
321 #endif
322
323 #ifdef OSSL_IMPLEMENT_GETAUXVAL
324     {
325         unsigned long hwcap = getauxval(HWCAP);
326
327         if (hwcap & HWCAP_FPU) {
328             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
329
330             if (sizeof(size_t) == 4) {
331                 /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
332                 if (hwcap & HWCAP_PPC64)
333                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
334             } else {
335                 /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
336                 if (hwcap & HWCAP_POWER6_EXT)
337                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
338             }
339         }
340
341         if (hwcap & HWCAP_ALTIVEC) {
342             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
343
344             if ((hwcap & HWCAP_VSX) && (getauxval(HWCAP2) & HWCAP_VEC_CRYPTO))
345                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
346         }
347
348         if (hwcap & HWCAP_ARCH_3_00) {
349             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
350         }
351     }
352 #endif
353
354     sigfillset(&all_masked);
355     sigdelset(&all_masked, SIGILL);
356     sigdelset(&all_masked, SIGTRAP);
357 #ifdef SIGEMT
358     sigdelset(&all_masked, SIGEMT);
359 #endif
360     sigdelset(&all_masked, SIGFPE);
361     sigdelset(&all_masked, SIGBUS);
362     sigdelset(&all_masked, SIGSEGV);
363
364     memset(&ill_act, 0, sizeof(ill_act));
365     ill_act.sa_handler = ill_handler;
366     ill_act.sa_mask = all_masked;
367
368     sigprocmask(SIG_SETMASK, &ill_act.sa_mask, &oset);
369     sigaction(SIGILL, &ill_act, &ill_oact);
370
371 #ifndef OSSL_IMPLEMENT_GETAUXVAL
372     if (sigsetjmp(ill_jmp,1) == 0) {
373         OPENSSL_fpu_probe();
374         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
375
376         if (sizeof(size_t) == 4) {
377 # ifdef __linux
378             struct utsname uts;
379             if (uname(&uts) == 0 && strcmp(uts.machine, "ppc64") == 0)
380 # endif
381                 if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
382                     OPENSSL_ppc64_probe();
383                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
384                 }
385         } else {
386             /*
387              * Wanted code detecting POWER6 CPU and setting PPC_FPU64
388              */
389         }
390     }
391
392     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
393         OPENSSL_altivec_probe();
394         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
395         if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
396             OPENSSL_crypto207_probe();
397             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
398         }
399     }
400
401     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
402         OPENSSL_madd300_probe();
403         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
404     }
405 #endif
406
407     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
408         OPENSSL_rdtsc_mftb();
409         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MFTB;
410     } else if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
411         OPENSSL_rdtsc_mfspr268();
412         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MFSPR268;
413     }
414
415     sigaction(SIGILL, &ill_oact, NULL);
416     sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL);
417 }