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) && !defined(OPENSSL_NO_SHA256)
  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
  64 # ifndef EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER
  65 #  define EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER       0x200000
  66 #  define EVP_CTRL_AEAD_TLS1_AAD          0x16
  67 #  define EVP_CTRL_AEAD_SET_MAC_KEY       0x17
  68 # endif
  69
  70 # if !defined(EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1)
  71 #  define EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 0
  72 # endif
  73
  74 # if !defined(EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK)
  75 #  define EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK 0
  76 # endif
  77
  78 # define TLS1_1_VERSION 0x0302
  79
  80 typedef struct {
  81     AES_KEY ks;
  82     SHA256_CTX head, tail, md;
  83     size_t payload_length;      /* AAD length in decrypt case */
  84     union {
  85         unsigned int tls_ver;
  86         unsigned char tls_aad[16]; /* 13 used */
  87     } aux;
  88 } EVP_AES_HMAC_SHA256;
  89
  90 # define NO_PAYLOAD_LENGTH       ((size_t)-1)
  91
  92 # if     defined(AES_ASM) &&     ( \
  93         defined(__x86_64)       || defined(__x86_64__)  || \
  94         defined(_M_AMD64)       || defined(_M_X64)      || \
  95         defined(__INTEL__)      )
  96
  97 extern unsigned int OPENSSL_ia32cap_P[];
  98 #  define AESNI_CAPABLE   (1<<(57-32))
  99
 100 int aesni_set_encrypt_key(const unsigned char *userKey, int bits,
 101                           AES_KEY *key);
 102 int aesni_set_decrypt_key(const unsigned char *userKey, int bits,
 103                           AES_KEY *key);
 104
 105 void aesni_cbc_encrypt(const unsigned char *in,
 106                        unsigned char *out,
 107                        size_t length,
 108                        const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, int enc);
 109
 110 int aesni_cbc_sha256_enc(const void *inp, void *out, size_t blocks,
 111                          const AES_KEY *key, unsigned char iv[16],
 112                          SHA256_CTX *ctx, const void *in0);
 113
 114 #  define data(ctx) ((EVP_AES_HMAC_SHA256 *)(ctx)->cipher_data)
 115
 116 static int aesni_cbc_hmac_sha256_init_key(EVP_CIPHER_CTX *ctx,
 117                                           const unsigned char *inkey,
 118                                           const unsigned char *iv, int enc)
 119 {
 120     EVP_AES_HMAC_SHA256 *key = data(ctx);
 121     int ret;
 122
 123     if (enc)
 124         memset(&key->ks, 0, sizeof(key->ks.rd_key)),
 125             ret = aesni_set_encrypt_key(inkey, ctx->key_len * 8, &key->ks);
 126     else
 127         ret = aesni_set_decrypt_key(inkey, ctx->key_len * 8, &key->ks);
 128
 129     SHA256_Init(&key->head);    /* handy when benchmarking */
 130     key->tail = key->head;
 131     key->md = key->head;
 132
 133     key->payload_length = NO_PAYLOAD_LENGTH;
 134
 135     return ret < 0 ? 0 : 1;
 136 }
 137
 138 #  define STITCHED_CALL
 139
 140 #  if !defined(STITCHED_CALL)
 141 #   define aes_off 0
 142 #  endif
 143
 144 void sha256_block_data_order(void *c, const void *p, size_t len);
 145
 146 static void sha256_update(SHA256_CTX *c, const void *data, size_t len)
 147 {
 148     const unsigned char *ptr = data;
 149     size_t res;
 150
 151     if ((res = c->num)) {
 152         res = SHA256_CBLOCK - res;
 153         if (len < res)
 154             res = len;
 155         SHA256_Update(c, ptr, res);
 156         ptr += res;
 157         len -= res;
 158     }
 159
 160     res = len % SHA256_CBLOCK;
 161     len -= res;
 162
 163     if (len) {
 164         sha256_block_data_order(c, ptr, len / SHA256_CBLOCK);
 165
 166         ptr += len;
 167         c->Nh += len >> 29;
 168         c->Nl += len <<= 3;
 169         if (c->Nl < (unsigned int)len)
 170             c->Nh++;
 171     }
 172
 173     if (res)
 174         SHA256_Update(c, ptr, res);
 175 }
 176
 177 #  ifdef SHA256_Update
 178 #   undef SHA256_Update
 179 #  endif
 180 #  define SHA256_Update sha256_update
 181
 182 #  if !defined(OPENSSL_NO_MULTIBLOCK) && EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK
 183
 184 typedef struct {
 185     unsigned int A[8], B[8], C[8], D[8], E[8], F[8], G[8], H[8];
 186 } SHA256_MB_CTX;
 187 typedef struct {
 188     const unsigned char *ptr;
 189     int blocks;
 190 } HASH_DESC;
 191
 192 void sha256_multi_block(SHA256_MB_CTX *, const HASH_DESC *, int);
 193
 194 typedef struct {
 195     const unsigned char *inp;
 196     unsigned char *out;
 197     int blocks;
 198     u64 iv[2];
 199 } CIPH_DESC;
 200
 201 void aesni_multi_cbc_encrypt(CIPH_DESC *, void *, int);
 202
 203 static size_t tls1_1_multi_block_encrypt(EVP_AES_HMAC_SHA256 *key,
 204                                          unsigned char *out,
 205                                          const unsigned char *inp,
 206                                          size_t inp_len, int n4x)
 207 {                               /* n4x is 1 or 2 */
 208     HASH_DESC hash_d[8], edges[8];
 209     CIPH_DESC ciph_d[8];
 210     unsigned char storage[sizeof(SHA256_MB_CTX) + 32];
 211     union {
 212         u64 q[16];
 213         u32 d[32];
 214         u8 c[128];
 215     } blocks[8];
 216     SHA256_MB_CTX *ctx;
 217     unsigned int frag, last, packlen, i, x4 = 4 * n4x, minblocks, processed =
 218         0;
 219     size_t ret = 0;
 220     u8 *IVs;
 221 #   if defined(BSWAP8)
 222     u64 seqnum;
 223 #   endif
 224
 225     /* ask for IVs in bulk */
 226     if (RAND_bytes((IVs = blocks[0].c), 16 * x4) <= 0)
 227         return 0;
 228
 229     /* align */
 230     ctx = (SHA256_MB_CTX *) (storage + 32 - ((size_t)storage % 32));
 231
 232     frag = (unsigned int)inp_len >> (1 + n4x);
 233     last = (unsigned int)inp_len + frag - (frag << (1 + n4x));
 234     if (last > frag && ((last + 13 + 9) % 64) < (x4 - 1)) {
 235         frag++;
 236         last -= x4 - 1;
 237     }
 238
 239     packlen = 5 + 16 + ((frag + 32 + 16) & -16);
 240
 241     /* populate descriptors with pointers and IVs */
 242     hash_d[0].ptr = inp;
 243     ciph_d[0].inp = inp;
 244     /* 5+16 is place for header and explicit IV */
 245     ciph_d[0].out = out + 5 + 16;
 246     memcpy(ciph_d[0].out - 16, IVs, 16);
 247     memcpy(ciph_d[0].iv, IVs, 16);
 248     IVs += 16;
 249
 250     for (i = 1; i < x4; i++) {
 251         ciph_d[i].inp = hash_d[i].ptr = hash_d[i - 1].ptr + frag;
 252         ciph_d[i].out = ciph_d[i - 1].out + packlen;
 253         memcpy(ciph_d[i].out - 16, IVs, 16);
 254         memcpy(ciph_d[i].iv, IVs, 16);
 255         IVs += 16;
 256     }
 257
 258 #   if defined(BSWAP8)
 259     memcpy(blocks[0].c, key->md.data, 8);
 260     seqnum = BSWAP8(blocks[0].q[0]);
 261 #   endif
 262     for (i = 0; i < x4; i++) {
 263         unsigned int len = (i == (x4 - 1) ? last : frag);
 264 #   if !defined(BSWAP8)
 265         unsigned int carry, j;
 266 #   endif
 267
 268         ctx->A[i] = key->md.h[0];
 269         ctx->B[i] = key->md.h[1];
 270         ctx->C[i] = key->md.h[2];
 271         ctx->D[i] = key->md.h[3];
 272         ctx->E[i] = key->md.h[4];
 273         ctx->F[i] = key->md.h[5];
 274         ctx->G[i] = key->md.h[6];
 275         ctx->H[i] = key->md.h[7];
 276
 277         /* fix seqnum */
 278 #   if defined(BSWAP8)
 279         blocks[i].q[0] = BSWAP8(seqnum + i);
 280 #   else
 281         for (carry = i, j = 8; j--;) {
 282             blocks[i].c[j] = ((u8 *)key->md.data)[j] + carry;
 283             carry = (blocks[i].c[j] - carry) >> (sizeof(carry) * 8 - 1);
 284         }
 285 #   endif
 286         blocks[i].c[8] = ((u8 *)key->md.data)[8];
 287         blocks[i].c[9] = ((u8 *)key->md.data)[9];
 288         blocks[i].c[10] = ((u8 *)key->md.data)[10];
 289         /* fix length */
 290         blocks[i].c[11] = (u8)(len >> 8);
 291         blocks[i].c[12] = (u8)(len);
 292
 293         memcpy(blocks[i].c + 13, hash_d[i].ptr, 64 - 13);
 294         hash_d[i].ptr += 64 - 13;
 295         hash_d[i].blocks = (len - (64 - 13)) / 64;
 296
 297         edges[i].ptr = blocks[i].c;
 298         edges[i].blocks = 1;
 299     }
 300
 301     /* hash 13-byte headers and first 64-13 bytes of inputs */
 302     sha256_multi_block(ctx, edges, n4x);
 303     /* hash bulk inputs */
 304 #   define MAXCHUNKSIZE    2048
 305 #   if     MAXCHUNKSIZE%64
 306 #    error  "MAXCHUNKSIZE is not divisible by 64"
 307 #   elif   MAXCHUNKSIZE
 308     /*
 309      * goal is to minimize pressure on L1 cache by moving in shorter steps,
 310      * so that hashed data is still in the cache by the time we encrypt it
 311      */
 312     minblocks = ((frag <= last ? frag : last) - (64 - 13)) / 64;
 313     if (minblocks > MAXCHUNKSIZE / 64) {
 314         for (i = 0; i < x4; i++) {
 315             edges[i].ptr = hash_d[i].ptr;
 316             edges[i].blocks = MAXCHUNKSIZE / 64;
 317             ciph_d[i].blocks = MAXCHUNKSIZE / 16;
 318         }
 319         do {
 320             sha256_multi_block(ctx, edges, n4x);
 321             aesni_multi_cbc_encrypt(ciph_d, &key->ks, n4x);
 322
 323             for (i = 0; i < x4; i++) {
 324                 edges[i].ptr = hash_d[i].ptr += MAXCHUNKSIZE;
 325                 hash_d[i].blocks -= MAXCHUNKSIZE / 64;
 326                 edges[i].blocks = MAXCHUNKSIZE / 64;
 327                 ciph_d[i].inp += MAXCHUNKSIZE;
 328                 ciph_d[i].out += MAXCHUNKSIZE;
 329                 ciph_d[i].blocks = MAXCHUNKSIZE / 16;
 330                 memcpy(ciph_d[i].iv, ciph_d[i].out - 16, 16);
 331             }
 332             processed += MAXCHUNKSIZE;
 333             minblocks -= MAXCHUNKSIZE / 64;
 334         } while (minblocks > MAXCHUNKSIZE / 64);
 335     }
 336 #   endif
 337 #   undef  MAXCHUNKSIZE
 338     sha256_multi_block(ctx, hash_d, n4x);
 339
 340     memset(blocks, 0, sizeof(blocks));
 341     for (i = 0; i < x4; i++) {
 342         unsigned int len = (i == (x4 - 1) ? last : frag),
 343             off = hash_d[i].blocks * 64;
 344         const unsigned char *ptr = hash_d[i].ptr + off;
 345
 346         off = (len - processed) - (64 - 13) - off; /* remainder actually */
 347         memcpy(blocks[i].c, ptr, off);
 348         blocks[i].c[off] = 0x80;
 349         len += 64 + 13;         /* 64 is HMAC header */
 350         len *= 8;               /* convert to bits */
 351         if (off < (64 - 8)) {
 352 #   ifdef BSWAP4
 353             blocks[i].d[15] = BSWAP4(len);
 354 #   else
 355             PUTU32(blocks[i].c + 60, len);
 356 #   endif
 357             edges[i].blocks = 1;
 358         } else {
 359 #   ifdef BSWAP4
 360             blocks[i].d[31] = BSWAP4(len);
 361 #   else
 362             PUTU32(blocks[i].c + 124, len);
 363 #   endif
 364             edges[i].blocks = 2;
 365         }
 366         edges[i].ptr = blocks[i].c;
 367     }
 368
 369     /* hash input tails and finalize */
 370     sha256_multi_block(ctx, edges, n4x);
 371
 372     memset(blocks, 0, sizeof(blocks));
 373     for (i = 0; i < x4; i++) {
 374 #   ifdef BSWAP4
 375         blocks[i].d[0] = BSWAP4(ctx->A[i]);
 376         ctx->A[i] = key->tail.h[0];
 377         blocks[i].d[1] = BSWAP4(ctx->B[i]);
 378         ctx->B[i] = key->tail.h[1];
 379         blocks[i].d[2] = BSWAP4(ctx->C[i]);
 380         ctx->C[i] = key->tail.h[2];
 381         blocks[i].d[3] = BSWAP4(ctx->D[i]);
 382         ctx->D[i] = key->tail.h[3];
 383         blocks[i].d[4] = BSWAP4(ctx->E[i]);
 384         ctx->E[i] = key->tail.h[4];
 385         blocks[i].d[5] = BSWAP4(ctx->F[i]);
 386         ctx->F[i] = key->tail.h[5];
 387         blocks[i].d[6] = BSWAP4(ctx->G[i]);
 388         ctx->G[i] = key->tail.h[6];
 389         blocks[i].d[7] = BSWAP4(ctx->H[i]);
 390         ctx->H[i] = key->tail.h[7];
 391         blocks[i].c[32] = 0x80;
 392         blocks[i].d[15] = BSWAP4((64 + 32) * 8);
 393 #   else
 394         PUTU32(blocks[i].c + 0, ctx->A[i]);
 395         ctx->A[i] = key->tail.h[0];
 396         PUTU32(blocks[i].c + 4, ctx->B[i]);
 397         ctx->B[i] = key->tail.h[1];
 398         PUTU32(blocks[i].c + 8, ctx->C[i]);
 399         ctx->C[i] = key->tail.h[2];
 400         PUTU32(blocks[i].c + 12, ctx->D[i]);
 401         ctx->D[i] = key->tail.h[3];
 402         PUTU32(blocks[i].c + 16, ctx->E[i]);
 403         ctx->E[i] = key->tail.h[4];
 404         PUTU32(blocks[i].c + 20, ctx->F[i]);
 405         ctx->F[i] = key->tail.h[5];
 406         PUTU32(blocks[i].c + 24, ctx->G[i]);
 407         ctx->G[i] = key->tail.h[6];
 408         PUTU32(blocks[i].c + 28, ctx->H[i]);
 409         ctx->H[i] = key->tail.h[7];
 410         blocks[i].c[32] = 0x80;
 411         PUTU32(blocks[i].c + 60, (64 + 32) * 8);
 412 #   endif
 413         edges[i].ptr = blocks[i].c;
 414         edges[i].blocks = 1;
 415     }
 416
 417     /* finalize MACs */
 418     sha256_multi_block(ctx, edges, n4x);
 419
 420     for (i = 0; i < x4; i++) {
 421         unsigned int len = (i == (x4 - 1) ? last : frag), pad, j;
 422         unsigned char *out0 = out;
 423
 424         memcpy(ciph_d[i].out, ciph_d[i].inp, len - processed);
 425         ciph_d[i].inp = ciph_d[i].out;
 426
 427         out += 5 + 16 + len;
 428
 429         /* write MAC */
 430         PUTU32(out + 0, ctx->A[i]);
 431         PUTU32(out + 4, ctx->B[i]);
 432         PUTU32(out + 8, ctx->C[i]);
 433         PUTU32(out + 12, ctx->D[i]);
 434         PUTU32(out + 16, ctx->E[i]);
 435         PUTU32(out + 20, ctx->F[i]);
 436         PUTU32(out + 24, ctx->G[i]);
 437         PUTU32(out + 28, ctx->H[i]);
 438         out += 32;
 439         len += 32;
 440
 441         /* pad */
 442         pad = 15 - len % 16;
 443         for (j = 0; j <= pad; j++)
 444             *(out++) = pad;
 445         len += pad + 1;
 446
 447         ciph_d[i].blocks = (len - processed) / 16;
 448         len += 16;              /* account for explicit iv */
 449
 450         /* arrange header */
 451         out0[0] = ((u8 *)key->md.data)[8];
 452         out0[1] = ((u8 *)key->md.data)[9];
 453         out0[2] = ((u8 *)key->md.data)[10];
 454         out0[3] = (u8)(len >> 8);
 455         out0[4] = (u8)(len);
 456
 457         ret += len + 5;
 458         inp += frag;
 459     }
 460
 461     aesni_multi_cbc_encrypt(ciph_d, &key->ks, n4x);
 462
 463     OPENSSL_cleanse(blocks, sizeof(blocks));
 464     OPENSSL_cleanse(ctx, sizeof(*ctx));
 465
 466     return ret;
 467 }
 468 #  endif
 469
 470 static int aesni_cbc_hmac_sha256_cipher(EVP_CIPHER_CTX *ctx,
 471                                         unsigned char *out,
 472                                         const unsigned char *in, size_t len)
 473 {
 474     EVP_AES_HMAC_SHA256 *key = data(ctx);
 475     unsigned int l;
 476     size_t plen = key->payload_length, iv = 0, /* explicit IV in TLS 1.1 and
 477                                                 * later */
 478         sha_off = 0;
 479 #  if defined(STITCHED_CALL)
 480     size_t aes_off = 0, blocks;
 481
 482     sha_off = SHA256_CBLOCK - key->md.num;
 483 #  endif
 484
 485     key->payload_length = NO_PAYLOAD_LENGTH;
 486
 487     if (len % AES_BLOCK_SIZE)
 488         return 0;
 489
 490     if (ctx->encrypt) {
 491         if (plen == NO_PAYLOAD_LENGTH)
 492             plen = len;
 493         else if (len !=
 494                  ((plen + SHA256_DIGEST_LENGTH +
 495                    AES_BLOCK_SIZE) & -AES_BLOCK_SIZE))
 496             return 0;
 497         else if (key->aux.tls_ver >= TLS1_1_VERSION)
 498             iv = AES_BLOCK_SIZE;
 499
 500 #  if defined(STITCHED_CALL)
 501         /*
 502          * Assembly stitch handles AVX-capable processors, but its
 503          * performance is not optimal on AMD Jaguar, ~40% worse, for
 504          * unknown reasons. Incidentally processor in question supports
 505          * AVX, but not AMD-specific XOP extension, which can be used
 506          * to identify it and avoid stitch invocation. So that after we
 507          * establish that current CPU supports AVX, we even see if it's
 508          * either even XOP-capable Bulldozer-based or GenuineIntel one.
 509          */
 510         if (OPENSSL_ia32cap_P[1] & (1 << (60 - 32)) && /* AVX? */
 511             ((OPENSSL_ia32cap_P[1] & (1 << (43 - 32))) /* XOP? */
 512              | (OPENSSL_ia32cap_P[0] & (1<<30))) &&    /* "Intel CPU"? */
 513             plen > (sha_off + iv) &&
 514             (blocks = (plen - (sha_off + iv)) / SHA256_CBLOCK)) {
 515             SHA256_Update(&key->md, in + iv, sha_off);
 516
 517             (void)aesni_cbc_sha256_enc(in, out, blocks, &key->ks,
 518                                        ctx->iv, &key->md, in + iv + sha_off);
 519             blocks *= SHA256_CBLOCK;
 520             aes_off += blocks;
 521             sha_off += blocks;
 522             key->md.Nh += blocks >> 29;
 523             key->md.Nl += blocks <<= 3;
 524             if (key->md.Nl < (unsigned int)blocks)
 525                 key->md.Nh++;
 526         } else {
 527             sha_off = 0;
 528         }
 529 #  endif
 530         sha_off += iv;
 531         SHA256_Update(&key->md, in + sha_off, plen - sha_off);
 532
 533         if (plen != len) {      /* "TLS" mode of operation */
 534             if (in != out)
 535                 memcpy(out + aes_off, in + aes_off, plen - aes_off);
 536
 537             /* calculate HMAC and append it to payload */
 538             SHA256_Final(out + plen, &key->md);
 539             key->md = key->tail;
 540             SHA256_Update(&key->md, out + plen, SHA256_DIGEST_LENGTH);
 541             SHA256_Final(out + plen, &key->md);
 542
 543             /* pad the payload|hmac */
 544             plen += SHA256_DIGEST_LENGTH;
 545             for (l = len - plen - 1; plen < len; plen++)
 546                 out[plen] = l;
 547             /* encrypt HMAC|padding at once */
 548             aesni_cbc_encrypt(out + aes_off, out + aes_off, len - aes_off,
 549                               &key->ks, ctx->iv, 1);
 550         } else {
 551             aesni_cbc_encrypt(in + aes_off, out + aes_off, len - aes_off,
 552                               &key->ks, ctx->iv, 1);
 553         }
 554     } else {
 555         union {
 556             unsigned int u[SHA256_DIGEST_LENGTH / sizeof(unsigned int)];
 557             unsigned char c[64 + SHA256_DIGEST_LENGTH];
 558         } mac, *pmac;
 559
 560         /* arrange cache line alignment */
 561         pmac = (void *)(((size_t)mac.c + 63) & ((size_t)0 - 64));
 562
 563         /* decrypt HMAC|padding at once */
 564         aesni_cbc_encrypt(in, out, len, &key->ks, ctx->iv, 0);
 565
 566         if (plen != NO_PAYLOAD_LENGTH) { /* "TLS" mode of operation */
 567             size_t inp_len, mask, j, i;
 568             unsigned int res, maxpad, pad, bitlen;
 569             int ret = 1;
 570             union {
 571                 unsigned int u[SHA_LBLOCK];
 572                 unsigned char c[SHA256_CBLOCK];
 573             } *data = (void *)key->md.data;
 574
 575             if ((key->aux.tls_aad[plen - 4] << 8 | key->aux.tls_aad[plen - 3])
 576                 >= TLS1_1_VERSION)
 577                 iv = AES_BLOCK_SIZE;
 578
 579             if (len < (iv + SHA256_DIGEST_LENGTH + 1))
 580                 return 0;
 581
 582             /* omit explicit iv */
 583             out += iv;
 584             len -= iv;
 585
 586             /* figure out payload length */
 587             pad = out[len - 1];
 588             maxpad = len - (SHA256_DIGEST_LENGTH + 1);
 589             maxpad |= (255 - maxpad) >> (sizeof(maxpad) * 8 - 8);
 590             maxpad &= 255;
 591
 592             inp_len = len - (SHA256_DIGEST_LENGTH + pad + 1);
 593             mask = (0 - ((inp_len - len) >> (sizeof(inp_len) * 8 - 1)));
 594             inp_len &= mask;
 595             ret &= (int)mask;
 596
 597             key->aux.tls_aad[plen - 2] = inp_len >> 8;
 598             key->aux.tls_aad[plen - 1] = inp_len;
 599
 600             /* calculate HMAC */
 601             key->md = key->head;
 602             SHA256_Update(&key->md, key->aux.tls_aad, plen);
 603
 604 #  if 1
 605             len -= SHA256_DIGEST_LENGTH; /* amend mac */
 606             if (len >= (256 + SHA256_CBLOCK)) {
 607                 j = (len - (256 + SHA256_CBLOCK)) & (0 - SHA256_CBLOCK);
 608                 j += SHA256_CBLOCK - key->md.num;
 609                 SHA256_Update(&key->md, out, j);
 610                 out += j;
 611                 len -= j;
 612                 inp_len -= j;
 613             }
 614
 615             /* but pretend as if we hashed padded payload */
 616             bitlen = key->md.Nl + (inp_len << 3); /* at most 18 bits */
 617 #   ifdef BSWAP4
 618             bitlen = BSWAP4(bitlen);
 619 #   else
 620             mac.c[0] = 0;
 621             mac.c[1] = (unsigned char)(bitlen >> 16);
 622             mac.c[2] = (unsigned char)(bitlen >> 8);
 623             mac.c[3] = (unsigned char)bitlen;
 624             bitlen = mac.u[0];
 625 #   endif
 626
 627             pmac->u[0] = 0;
 628             pmac->u[1] = 0;
 629             pmac->u[2] = 0;
 630             pmac->u[3] = 0;
 631             pmac->u[4] = 0;
 632             pmac->u[5] = 0;
 633             pmac->u[6] = 0;
 634             pmac->u[7] = 0;
 635
 636             for (res = key->md.num, j = 0; j < len; j++) {
 637                 size_t c = out[j];
 638                 mask = (j - inp_len) >> (sizeof(j) * 8 - 8);
 639                 c &= mask;
 640                 c |= 0x80 & ~mask & ~((inp_len - j) >> (sizeof(j) * 8 - 8));
 641                 data->c[res++] = (unsigned char)c;
 642
 643                 if (res != SHA256_CBLOCK)
 644                     continue;
 645
 646                 /* j is not incremented yet */
 647                 mask = 0 - ((inp_len + 7 - j) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 648                 data->u[SHA_LBLOCK - 1] |= bitlen & mask;
 649                 sha256_block_data_order(&key->md, data, 1);
 650                 mask &= 0 - ((j - inp_len - 72) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 651                 pmac->u[0] |= key->md.h[0] & mask;
 652                 pmac->u[1] |= key->md.h[1] & mask;
 653                 pmac->u[2] |= key->md.h[2] & mask;
 654                 pmac->u[3] |= key->md.h[3] & mask;
 655                 pmac->u[4] |= key->md.h[4] & mask;
 656                 pmac->u[5] |= key->md.h[5] & mask;
 657                 pmac->u[6] |= key->md.h[6] & mask;
 658                 pmac->u[7] |= key->md.h[7] & mask;
 659                 res = 0;
 660             }
 661
 662             for (i = res; i < SHA256_CBLOCK; i++, j++)
 663                 data->c[i] = 0;
 664
 665             if (res > SHA256_CBLOCK - 8) {
 666                 mask = 0 - ((inp_len + 8 - j) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 667                 data->u[SHA_LBLOCK - 1] |= bitlen & mask;
 668                 sha256_block_data_order(&key->md, data, 1);
 669                 mask &= 0 - ((j - inp_len - 73) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 670                 pmac->u[0] |= key->md.h[0] & mask;
 671                 pmac->u[1] |= key->md.h[1] & mask;
 672                 pmac->u[2] |= key->md.h[2] & mask;
 673                 pmac->u[3] |= key->md.h[3] & mask;
 674                 pmac->u[4] |= key->md.h[4] & mask;
 675                 pmac->u[5] |= key->md.h[5] & mask;
 676                 pmac->u[6] |= key->md.h[6] & mask;
 677                 pmac->u[7] |= key->md.h[7] & mask;
 678
 679                 memset(data, 0, SHA256_CBLOCK);
 680                 j += 64;
 681             }
 682             data->u[SHA_LBLOCK - 1] = bitlen;
 683             sha256_block_data_order(&key->md, data, 1);
 684             mask = 0 - ((j - inp_len - 73) >> (sizeof(j) * 8 - 1));
 685             pmac->u[0] |= key->md.h[0] & mask;
 686             pmac->u[1] |= key->md.h[1] & mask;
 687             pmac->u[2] |= key->md.h[2] & mask;
 688             pmac->u[3] |= key->md.h[3] & mask;
 689             pmac->u[4] |= key->md.h[4] & mask;
 690             pmac->u[5] |= key->md.h[5] & mask;
 691             pmac->u[6] |= key->md.h[6] & mask;
 692             pmac->u[7] |= key->md.h[7] & mask;
 693
 694 #   ifdef BSWAP4
 695             pmac->u[0] = BSWAP4(pmac->u[0]);
 696             pmac->u[1] = BSWAP4(pmac->u[1]);
 697             pmac->u[2] = BSWAP4(pmac->u[2]);
 698             pmac->u[3] = BSWAP4(pmac->u[3]);
 699             pmac->u[4] = BSWAP4(pmac->u[4]);
 700             pmac->u[5] = BSWAP4(pmac->u[5]);
 701             pmac->u[6] = BSWAP4(pmac->u[6]);
 702             pmac->u[7] = BSWAP4(pmac->u[7]);
 703 #   else
 704             for (i = 0; i < 8; i++) {
 705                 res = pmac->u[i];
 706                 pmac->c[4 * i + 0] = (unsigned char)(res >> 24);
 707                 pmac->c[4 * i + 1] = (unsigned char)(res >> 16);
 708                 pmac->c[4 * i + 2] = (unsigned char)(res >> 8);
 709                 pmac->c[4 * i + 3] = (unsigned char)res;
 710             }
 711 #   endif
 712             len += SHA256_DIGEST_LENGTH;
 713 #  else
 714             SHA256_Update(&key->md, out, inp_len);
 715             res = key->md.num;
 716             SHA256_Final(pmac->c, &key->md);
 717
 718             {
 719                 unsigned int inp_blocks, pad_blocks;
 720
 721                 /* but pretend as if we hashed padded payload */
 722                 inp_blocks =
 723                     1 + ((SHA256_CBLOCK - 9 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1));
 724                 res += (unsigned int)(len - inp_len);
 725                 pad_blocks = res / SHA256_CBLOCK;
 726                 res %= SHA256_CBLOCK;
 727                 pad_blocks +=
 728                     1 + ((SHA256_CBLOCK - 9 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1));
 729                 for (; inp_blocks < pad_blocks; inp_blocks++)
 730                     sha1_block_data_order(&key->md, data, 1);
 731             }
 732 #  endif
 733             key->md = key->tail;
 734             SHA256_Update(&key->md, pmac->c, SHA256_DIGEST_LENGTH);
 735             SHA256_Final(pmac->c, &key->md);
 736
 737             /* verify HMAC */
 738             out += inp_len;
 739             len -= inp_len;
 740 #  if 1
 741             {
 742                 unsigned char *p =
 743                     out + len - 1 - maxpad - SHA256_DIGEST_LENGTH;
 744                 size_t off = out - p;
 745                 unsigned int c, cmask;
 746
 747                 maxpad += SHA256_DIGEST_LENGTH;
 748                 for (res = 0, i = 0, j = 0; j < maxpad; j++) {
 749                     c = p[j];
 750                     cmask =
 751                         ((int)(j - off - SHA256_DIGEST_LENGTH)) >>
 752                         (sizeof(int) * 8 - 1);
 753                     res |= (c ^ pad) & ~cmask; /* ... and padding */
 754                     cmask &= ((int)(off - 1 - j)) >> (sizeof(int) * 8 - 1);
 755                     res |= (c ^ pmac->c[i]) & cmask;
 756                     i += 1 & cmask;
 757                 }
 758                 maxpad -= SHA256_DIGEST_LENGTH;
 759
 760                 res = 0 - ((0 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1));
 761                 ret &= (int)~res;
 762             }
 763 #  else
 764             for (res = 0, i = 0; i < SHA256_DIGEST_LENGTH; i++)
 765                 res |= out[i] ^ pmac->c[i];
 766             res = 0 - ((0 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1));
 767             ret &= (int)~res;
 768
 769             /* verify padding */
 770             pad = (pad & ~res) | (maxpad & res);
 771             out = out + len - 1 - pad;
 772             for (res = 0, i = 0; i < pad; i++)
 773                 res |= out[i] ^ pad;
 774
 775             res = (0 - res) >> (sizeof(res) * 8 - 1);
 776             ret &= (int)~res;
 777 #  endif
 778             return ret;
 779         } else {
 780             SHA256_Update(&key->md, out, len);
 781         }
 782     }
 783
 784     return 1;
 785 }
 786
 787 static int aesni_cbc_hmac_sha256_ctrl(EVP_CIPHER_CTX *ctx, int type, int arg,
 788                                       void *ptr)
 789 {
 790     EVP_AES_HMAC_SHA256 *key = data(ctx);
 791
 792     switch (type) {
 793     case EVP_CTRL_AEAD_SET_MAC_KEY:
 794         {
 795             unsigned int i;
 796             unsigned char hmac_key[64];
 797
 798             memset(hmac_key, 0, sizeof(hmac_key));
 799
 800             if (arg > (int)sizeof(hmac_key)) {
 801                 SHA256_Init(&key->head);
 802                 SHA256_Update(&key->head, ptr, arg);
 803                 SHA256_Final(hmac_key, &key->head);
 804             } else {
 805                 memcpy(hmac_key, ptr, arg);
 806             }
 807
 808             for (i = 0; i < sizeof(hmac_key); i++)
 809                 hmac_key[i] ^= 0x36; /* ipad */
 810             SHA256_Init(&key->head);
 811             SHA256_Update(&key->head, hmac_key, sizeof(hmac_key));
 812
 813             for (i = 0; i < sizeof(hmac_key); i++)
 814                 hmac_key[i] ^= 0x36 ^ 0x5c; /* opad */
 815             SHA256_Init(&key->tail);
 816             SHA256_Update(&key->tail, hmac_key, sizeof(hmac_key));
 817
 818             OPENSSL_cleanse(hmac_key, sizeof(hmac_key));
 819
 820             return 1;
 821         }
 822     case EVP_CTRL_AEAD_TLS1_AAD:
 823         {
 824             unsigned char *p = ptr;
 825             unsigned int len = p[arg - 2] << 8 | p[arg - 1];
 826
 827             if (arg != EVP_AEAD_TLS1_AAD_LEN)
 828                 return -1;
 829
 830             if (ctx->encrypt) {
 831                 key->payload_length = len;
 832                 if ((key->aux.tls_ver =
 833                      p[arg - 4] << 8 | p[arg - 3]) >= TLS1_1_VERSION) {
 834                     len -= AES_BLOCK_SIZE;
 835                     p[arg - 2] = len >> 8;
 836                     p[arg - 1] = len;
 837                 }
 838                 key->md = key->head;
 839                 SHA256_Update(&key->md, p, arg);
 840
 841                 return (int)(((len + SHA256_DIGEST_LENGTH +
 842                                AES_BLOCK_SIZE) & -AES_BLOCK_SIZE)
 843                              - len);
 844             } else {
 845                 memcpy(key->aux.tls_aad, ptr, arg);
 846                 key->payload_length = arg;
 847
 848                 return SHA256_DIGEST_LENGTH;
 849             }
 850         }
 851 #  if !defined(OPENSSL_NO_MULTIBLOCK) && EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK
 852     case EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_MAX_BUFSIZE:
 853         return (int)(5 + 16 + ((arg + 32 + 16) & -16));
 854     case EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_AAD:
 855         {
 856             EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM *param =
 857                 (EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM *) ptr;
 858             unsigned int n4x = 1, x4;
 859             unsigned int frag, last, packlen, inp_len;
 860
 861             if (arg < (int)sizeof(EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM))
 862                 return -1;
 863
 864             inp_len = param->inp[11] << 8 | param->inp[12];
 865
 866             if (ctx->encrypt) {
 867                 if ((param->inp[9] << 8 | param->inp[10]) < TLS1_1_VERSION)
 868                     return -1;
 869
 870                 if (inp_len) {
 871                     if (inp_len < 4096)
 872                         return 0; /* too short */
 873
 874                     if (inp_len >= 8192 && OPENSSL_ia32cap_P[2] & (1 << 5))
 875                         n4x = 2; /* AVX2 */
 876                 } else if ((n4x = param->interleave / 4) && n4x <= 2)
 877                     inp_len = param->len;
 878                 else
 879                     return -1;
 880
 881                 key->md = key->head;
 882                 SHA256_Update(&key->md, param->inp, 13);
 883
 884                 x4 = 4 * n4x;
 885                 n4x += 1;
 886
 887                 frag = inp_len >> n4x;
 888                 last = inp_len + frag - (frag << n4x);
 889                 if (last > frag && ((last + 13 + 9) % 64 < (x4 - 1))) {
 890                     frag++;
 891                     last -= x4 - 1;
 892                 }
 893
 894                 packlen = 5 + 16 + ((frag + 32 + 16) & -16);
 895                 packlen = (packlen << n4x) - packlen;
 896                 packlen += 5 + 16 + ((last + 32 + 16) & -16);
 897
 898                 param->interleave = x4;
 899
 900                 return (int)packlen;
 901             } else
 902                 return -1;      /* not yet */
 903         }
 904     case EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_ENCRYPT:
 905         {
 906             EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM *param =
 907                 (EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_PARAM *) ptr;
 908
 909             return (int)tls1_1_multi_block_encrypt(key, param->out,
 910                                                    param->inp, param->len,
 911                                                    param->interleave / 4);
 912         }
 913     case EVP_CTRL_TLS1_1_MULTIBLOCK_DECRYPT:
 914 #  endif
 915     default:
 916         return -1;
 917     }
 918 }
 919
 920 static EVP_CIPHER aesni_128_cbc_hmac_sha256_cipher = {
 921 #  ifdef NID_aes_128_cbc_hmac_sha256
 922     NID_aes_128_cbc_hmac_sha256,
 923 #  else
 924     NID_undef,
 925 #  endif
 926     16, 16, 16,
 927     EVP_CIPH_CBC_MODE | EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 |
 928         EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER | EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK,
 929     aesni_cbc_hmac_sha256_init_key,
 930     aesni_cbc_hmac_sha256_cipher,
 931     NULL,
 932     sizeof(EVP_AES_HMAC_SHA256),
 933     EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 ? NULL : EVP_CIPHER_set_asn1_iv,
 934     EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 ? NULL : EVP_CIPHER_get_asn1_iv,
 935     aesni_cbc_hmac_sha256_ctrl,
 936     NULL
 937 };
 938
 939 static EVP_CIPHER aesni_256_cbc_hmac_sha256_cipher = {
 940 #  ifdef NID_aes_256_cbc_hmac_sha256
 941     NID_aes_256_cbc_hmac_sha256,
 942 #  else
 943     NID_undef,
 944 #  endif
 945     16, 32, 16,
 946     EVP_CIPH_CBC_MODE | EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 |
 947         EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER | EVP_CIPH_FLAG_TLS1_1_MULTIBLOCK,
 948     aesni_cbc_hmac_sha256_init_key,
 949     aesni_cbc_hmac_sha256_cipher,
 950     NULL,
 951     sizeof(EVP_AES_HMAC_SHA256),
 952     EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 ? NULL : EVP_CIPHER_set_asn1_iv,
 953     EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1 ? NULL : EVP_CIPHER_get_asn1_iv,
 954     aesni_cbc_hmac_sha256_ctrl,
 955     NULL
 956 };
 957
 958 const EVP_CIPHER *EVP_aes_128_cbc_hmac_sha256(void)
 959 {
 960     return ((OPENSSL_ia32cap_P[1] & AESNI_CAPABLE) &&
 961             aesni_cbc_sha256_enc(NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL, NULL) ?
 962             &aesni_128_cbc_hmac_sha256_cipher : NULL);
 963 }
 964
 965 const EVP_CIPHER *EVP_aes_256_cbc_hmac_sha256(void)
 966 {
 967     return ((OPENSSL_ia32cap_P[1] & AESNI_CAPABLE) &&
 968             aesni_cbc_sha256_enc(NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL, NULL) ?
 969             &aesni_256_cbc_hmac_sha256_cipher : NULL);
 970 }
 971 # else
 972 const EVP_CIPHER *EVP_aes_128_cbc_hmac_sha256(void)
 973 {
 974     return NULL;
 975 }
 976
 977 const EVP_CIPHER *EVP_aes_256_cbc_hmac_sha256(void)
 978 {
 979     return NULL;
 980 }
 981 # endif
 982 #endif