ec/ecp_nistp*.c: sanitize for undefined/implmentation-specific behaviour.
[openssl.git] / crypto / ppccap.c
1 /*
2  * Copyright 2009-2016 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 <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
32 #include "ppc_arch.h"
33
34 unsigned int OPENSSL_ppccap_P = 0;
35
36 static sigset_t all_masked;
37
38 #ifdef OPENSSL_BN_ASM_MONT
39 int bn_mul_mont(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
40                 const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num)
41 {
42     int bn_mul_mont_int(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
43                         const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num);
44     int bn_mul4x_mont_int(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
45                           const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num);
46
47     if (num < 4)
48         return 0;
49
50     if ((num & 3) == 0)
51         return bn_mul4x_mont_int(rp, ap, bp, np, n0, num);
52
53     /*
54      * There used to be [optional] call to bn_mul_mont_fpu64 here,
55      * but above subroutine is faster on contemporary processors.
56      * Formulation means that there might be old processors where
57      * FPU code path would be faster, POWER6 perhaps, but there was
58      * no opportunity to figure it out...
59      */
60
61     return bn_mul_mont_int(rp, ap, bp, np, n0, num);
62 }
63 #endif
64
65 void sha256_block_p8(void *ctx, const void *inp, size_t len);
66 void sha256_block_ppc(void *ctx, const void *inp, size_t len);
67 void sha256_block_data_order(void *ctx, const void *inp, size_t len)
68 {
69     OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207 ? sha256_block_p8(ctx, inp, len) :
70         sha256_block_ppc(ctx, inp, len);
71 }
72
73 void sha512_block_p8(void *ctx, const void *inp, size_t len);
74 void sha512_block_ppc(void *ctx, const void *inp, size_t len);
75 void sha512_block_data_order(void *ctx, const void *inp, size_t len)
76 {
77     OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207 ? sha512_block_p8(ctx, inp, len) :
78         sha512_block_ppc(ctx, inp, len);
79 }
80
81 #ifndef OPENSSL_NO_CHACHA
82 void ChaCha20_ctr32_int(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
83                         size_t len, const unsigned int key[8],
84                         const unsigned int counter[4]);
85 void ChaCha20_ctr32_vmx(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
86                         size_t len, const unsigned int key[8],
87                         const unsigned int counter[4]);
88 void ChaCha20_ctr32(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
89                     size_t len, const unsigned int key[8],
90                     const unsigned int counter[4])
91 {
92     OPENSSL_ppccap_P & PPC_ALTIVEC
93         ? ChaCha20_ctr32_vmx(out, inp, len, key, counter)
94         : ChaCha20_ctr32_int(out, inp, len, key, counter);
95 }
96 #endif
97
98 #ifndef OPENSSL_NO_POLY1305
99 void poly1305_init_int(void *ctx, const unsigned char key[16]);
100 void poly1305_blocks(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
101                          unsigned int padbit);
102 void poly1305_emit(void *ctx, unsigned char mac[16],
103                        const unsigned int nonce[4]);
104 void poly1305_init_fpu(void *ctx, const unsigned char key[16]);
105 void poly1305_blocks_fpu(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
106                          unsigned int padbit);
107 void poly1305_emit_fpu(void *ctx, unsigned char mac[16],
108                        const unsigned int nonce[4]);
109 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2])
110 {
111     if (sizeof(size_t) == 4 && (OPENSSL_ppccap_P & PPC_FPU)) {
112         poly1305_init_fpu(ctx, key);
113         func[0] = poly1305_blocks_fpu;
114         func[1] = poly1305_emit_fpu;
115     } else {
116         poly1305_init_int(ctx, key);
117         func[0] = poly1305_blocks;
118         func[1] = poly1305_emit;
119     }
120     return 1;
121 }
122 #endif
123
124 #ifdef ECP_NISTZ256_ASM
125 void ecp_nistz256_mul_mont(unsigned long res[4], const unsigned long a[4],
126                            const unsigned long b[4]);
127
128 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
129 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
130 {
131     static const unsigned long RR[] = { 0x0000000000000003U,
132                                         0xfffffffbffffffffU,
133                                         0xfffffffffffffffeU,
134                                         0x00000004fffffffdU };
135
136     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, RR);
137 }
138
139 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
140 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
141 {
142     static const unsigned long one[] = { 1, 0, 0, 0 };
143
144     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, one);
145 }
146 #endif
147
148 static sigjmp_buf ill_jmp;
149 static void ill_handler(int sig)
150 {
151     siglongjmp(ill_jmp, sig);
152 }
153
154 void OPENSSL_fpu_probe(void);
155 void OPENSSL_ppc64_probe(void);
156 void OPENSSL_altivec_probe(void);
157 void OPENSSL_crypto207_probe(void);
158 void OPENSSL_madd300_probe(void);
159
160 /*
161  * Use a weak reference to getauxval() so we can use it if it is available
162  * but don't break the build if it is not. Note that this is *link-time*
163  * feature detection, not *run-time*. In other words if we link with
164  * symbol present, it's expected to be present even at run-time.
165  */
166 #if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2 && defined(__ELF__)
167 extern unsigned long getauxval(unsigned long type) __attribute__ ((weak));
168 #else
169 static unsigned long (*getauxval) (unsigned long) = NULL;
170 #endif
171
172 /* I wish <sys/auxv.h> was universally available */
173 #define HWCAP                   16      /* AT_HWCAP */
174 #define HWCAP_PPC64             (1U << 30)
175 #define HWCAP_ALTIVEC           (1U << 28)
176 #define HWCAP_FPU               (1U << 27)
177 #define HWCAP_POWER6_EXT        (1U << 9)
178 #define HWCAP_VSX               (1U << 7)
179
180 #define HWCAP2                  26      /* AT_HWCAP2 */
181 #define HWCAP_VEC_CRYPTO        (1U << 25)
182 #define HWCAP_ARCH_3_00         (1U << 23)
183
184 # if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
185 __attribute__ ((constructor))
186 # endif
187 void OPENSSL_cpuid_setup(void)
188 {
189     char *e;
190     struct sigaction ill_oact, ill_act;
191     sigset_t oset;
192     static int trigger = 0;
193
194     if (trigger)
195         return;
196     trigger = 1;
197
198     if ((e = getenv("OPENSSL_ppccap"))) {
199         OPENSSL_ppccap_P = strtoul(e, NULL, 0);
200         return;
201     }
202
203     OPENSSL_ppccap_P = 0;
204
205 #if defined(_AIX)
206     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
207
208     if (sizeof(size_t) == 4) {
209         struct utsname uts;
210 # if defined(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE)
211         if (sysconf(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE) != 64)
212             return;
213 # endif
214         if (uname(&uts) != 0 || atoi(uts.version) < 6)
215             return;
216     }
217
218 # if defined(__power_set)
219     /*
220      * Value used in __power_set is a single-bit 1<<n one denoting
221      * specific processor class. Incidentally 0xffffffff<<n can be
222      * used to denote specific processor and its successors.
223      */
224     if (sizeof(size_t) == 4) {
225         /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
226         if (__power_set(0xffffffffU<<13))       /* POWER5 and later */
227             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
228     } else {
229         /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
230         if (__power_set(0x1U<<14))              /* POWER6 */
231             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
232     }
233
234     if (__power_set(0xffffffffU<<14))           /* POWER6 and later */
235         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
236
237     if (__power_set(0xffffffffU<<16))           /* POWER8 and later */
238         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
239
240     if (__power_set(0xffffffffU<<17))           /* POWER9 and later */
241         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
242
243     return;
244 # endif
245 #endif
246
247 #if defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
248     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
249
250     {
251         int val;
252         size_t len = sizeof(val);
253
254         if (sysctlbyname("hw.optional.64bitops", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
255             if (val)
256                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
257         }
258
259         len = sizeof(val);
260         if (sysctlbyname("hw.optional.altivec", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
261             if (val)
262                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
263         }
264
265         return;
266     }
267 #endif
268
269     if (getauxval != NULL) {
270         unsigned long hwcap = getauxval(HWCAP);
271
272         if (hwcap & HWCAP_FPU) {
273             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
274
275             if (sizeof(size_t) == 4) {
276                 /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
277                 if (hwcap & HWCAP_PPC64)
278                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
279             } else {
280                 /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
281                 if (hwcap & HWCAP_POWER6_EXT)
282                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
283             }
284         }
285
286         if (hwcap & HWCAP_ALTIVEC) {
287             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
288
289             if ((hwcap & HWCAP_VSX) && (getauxval(HWCAP2) & HWCAP_VEC_CRYPTO))
290                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
291         }
292
293         if (hwcap & HWCAP_ARCH_3_00) {
294             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
295         }
296
297         return;
298     }
299
300     sigfillset(&all_masked);
301     sigdelset(&all_masked, SIGILL);
302     sigdelset(&all_masked, SIGTRAP);
303 #ifdef SIGEMT
304     sigdelset(&all_masked, SIGEMT);
305 #endif
306     sigdelset(&all_masked, SIGFPE);
307     sigdelset(&all_masked, SIGBUS);
308     sigdelset(&all_masked, SIGSEGV);
309
310     memset(&ill_act, 0, sizeof(ill_act));
311     ill_act.sa_handler = ill_handler;
312     ill_act.sa_mask = all_masked;
313
314     sigprocmask(SIG_SETMASK, &ill_act.sa_mask, &oset);
315     sigaction(SIGILL, &ill_act, &ill_oact);
316
317     if (sigsetjmp(ill_jmp,1) == 0) {
318         OPENSSL_fpu_probe();
319         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
320
321         if (sizeof(size_t) == 4) {
322 #ifdef __linux
323             struct utsname uts;
324             if (uname(&uts) == 0 && strcmp(uts.machine, "ppc64") == 0)
325 #endif
326                 if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
327                     OPENSSL_ppc64_probe();
328                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
329                 }
330         } else {
331             /*
332              * Wanted code detecting POWER6 CPU and setting PPC_FPU64
333              */
334         }
335     }
336
337     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
338         OPENSSL_altivec_probe();
339         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
340         if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
341             OPENSSL_crypto207_probe();
342             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
343         }
344     }
345
346     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
347         OPENSSL_madd300_probe();
348         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
349     }
350
351     sigaction(SIGILL, &ill_oact, NULL);
352     sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL);
353 }