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_fpu64(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap,
  43                           const BN_ULONG *bp, const BN_ULONG *np,
  44                           const BN_ULONG *n0, int num);
  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
  48     if (sizeof(size_t) == 4) {
  49 # if 1 || (defined(__APPLE__) && defined(__MACH__))
  50         if (num >= 8 && (num & 3) == 0 && (OPENSSL_ppccap_P & PPC_FPU64))
  51             return bn_mul_mont_fpu64(rp, ap, bp, np, n0, num);
  52 # else
  53         /*
  54          * boundary of 32 was experimentally determined on Linux 2.6.22,
  55          * might have to be adjusted on AIX...
  56          */
  57         if (num >= 32 && (num & 3) == 0 && (OPENSSL_ppccap_P & PPC_FPU64)) {
  58             sigset_t oset;
  59             int ret;
  60
  61             sigprocmask(SIG_SETMASK, &all_masked, &oset);
  62             ret = bn_mul_mont_fpu64(rp, ap, bp, np, n0, num);
  63             sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL);
  64
  65             return ret;
  66         }
  67 # endif
  68     } else if ((OPENSSL_ppccap_P & PPC_FPU64))
  69         /*
  70          * this is a "must" on POWER6, but run-time detection is not
  71          * implemented yet...
  72          */
  73         return bn_mul_mont_fpu64(rp, ap, bp, np, n0, num);
  74
  75     return bn_mul_mont_int(rp, ap, bp, np, n0, num);
  76 }
  77 #endif
  78
  79 void sha256_block_p8(void *ctx, const void *inp, size_t len);
  80 void sha256_block_ppc(void *ctx, const void *inp, size_t len);
  81 void sha256_block_data_order(void *ctx, const void *inp, size_t len)
  82 {
  83     OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207 ? sha256_block_p8(ctx, inp, len) :
  84         sha256_block_ppc(ctx, inp, len);
  85 }
  86
  87 void sha512_block_p8(void *ctx, const void *inp, size_t len);
  88 void sha512_block_ppc(void *ctx, const void *inp, size_t len);
  89 void sha512_block_data_order(void *ctx, const void *inp, size_t len)
  90 {
  91     OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207 ? sha512_block_p8(ctx, inp, len) :
  92         sha512_block_ppc(ctx, inp, len);
  93 }
  94
  95 #ifndef OPENSSL_NO_CHACHA
  96 void ChaCha20_ctr32_int(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
  97                         size_t len, const unsigned int key[8],
  98                         const unsigned int counter[4]);
  99 void ChaCha20_ctr32_vmx(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
 100                         size_t len, const unsigned int key[8],
 101                         const unsigned int counter[4]);
 102 void ChaCha20_ctr32(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
 103                     size_t len, const unsigned int key[8],
 104                     const unsigned int counter[4])
 105 {
 106     OPENSSL_ppccap_P & PPC_ALTIVEC
 107         ? ChaCha20_ctr32_vmx(out, inp, len, key, counter)
 108         : ChaCha20_ctr32_int(out, inp, len, key, counter);
 109 }
 110 #endif
 111
 112 #ifndef OPENSSL_NO_POLY1305
 113 void poly1305_init_int(void *ctx, const unsigned char key[16]);
 114 void poly1305_blocks(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
 115                          unsigned int padbit);
 116 void poly1305_emit(void *ctx, unsigned char mac[16],
 117                        const unsigned int nonce[4]);
 118 void poly1305_init_fpu(void *ctx, const unsigned char key[16]);
 119 void poly1305_blocks_fpu(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
 120                          unsigned int padbit);
 121 void poly1305_emit_fpu(void *ctx, unsigned char mac[16],
 122                        const unsigned int nonce[4]);
 123 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2])
 124 {
 125     if (sizeof(size_t) == 4 && (OPENSSL_ppccap_P & PPC_FPU)) {
 126         poly1305_init_fpu(ctx, key);
 127         func[0] = poly1305_blocks_fpu;
 128         func[1] = poly1305_emit_fpu;
 129     } else {
 130         poly1305_init_int(ctx, key);
 131         func[0] = poly1305_blocks;
 132         func[1] = poly1305_emit;
 133     }
 134     return 1;
 135 }
 136 #endif
 137
 138 static sigjmp_buf ill_jmp;
 139 static void ill_handler(int sig)
 140 {
 141     siglongjmp(ill_jmp, sig);
 142 }
 143
 144 void OPENSSL_fpu_probe(void);
 145 void OPENSSL_ppc64_probe(void);
 146 void OPENSSL_altivec_probe(void);
 147 void OPENSSL_crypto207_probe(void);
 148 void OPENSSL_madd300_probe(void);
 149
 150 /*
 151  * Use a weak reference to getauxval() so we can use it if it is available
 152  * but don't break the build if it is not. Note that this is *link-time*
 153  * feature detection, not *run-time*. In other words if we link with
 154  * symbol present, it's expected to be present even at run-time.
 155  */
 156 #if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2 && defined(__ELF__)
 157 extern unsigned long getauxval(unsigned long type) __attribute__ ((weak));
 158 #else
 159 static unsigned long (*getauxval) (unsigned long) = NULL;
 160 #endif
 161
 162 /* I wish <sys/auxv.h> was universally available */
 163 #define HWCAP                   16      /* AT_HWCAP */
 164 #define HWCAP_PPC64             (1U << 30)
 165 #define HWCAP_ALTIVEC           (1U << 28)
 166 #define HWCAP_FPU               (1U << 27)
 167 #define HWCAP_POWER6_EXT        (1U << 9)
 168 #define HWCAP_VSX               (1U << 7)
 169
 170 #define HWCAP2                  26      /* AT_HWCAP2 */
 171 #define HWCAP_VEC_CRYPTO        (1U << 25)
 172 #define HWCAP_ARCH_3_00         (1U << 23)
 173
 174 # if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
 175 __attribute__ ((constructor))
 176 # endif
 177 void OPENSSL_cpuid_setup(void)
 178 {
 179     char *e;
 180     struct sigaction ill_oact, ill_act;
 181     sigset_t oset;
 182     static int trigger = 0;
 183
 184     if (trigger)
 185         return;
 186     trigger = 1;
 187
 188     if ((e = getenv("OPENSSL_ppccap"))) {
 189         OPENSSL_ppccap_P = strtoul(e, NULL, 0);
 190         return;
 191     }
 192
 193     OPENSSL_ppccap_P = 0;
 194
 195 #if defined(_AIX)
 196     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
 197
 198     if (sizeof(size_t) == 4) {
 199         struct utsname uts;
 200 # if defined(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE)
 201         if (sysconf(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE) != 64)
 202             return;
 203 # endif
 204         if (uname(&uts) != 0 || atoi(uts.version) < 6)
 205             return;
 206     }
 207
 208 # if defined(__power_set)
 209     /*
 210      * Value used in __power_set is a single-bit 1<<n one denoting
 211      * specific processor class. Incidentally 0xffffffff<<n can be
 212      * used to denote specific processor and its successors.
 213      */
 214     if (sizeof(size_t) == 4) {
 215         /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
 216         if (__power_set(0xffffffffU<<13))       /* POWER5 and later */
 217             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
 218     } else {
 219         /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
 220         if (__power_set(0x1U<<14))              /* POWER6 */
 221             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
 222     }
 223
 224     if (__power_set(0xffffffffU<<14))           /* POWER6 and later */
 225         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
 226
 227     if (__power_set(0xffffffffU<<16))           /* POWER8 and later */
 228         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
 229
 230     if (__power_set(0xffffffffU<<17))           /* POWER9 and later */
 231         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
 232
 233     return;
 234 # endif
 235 #endif
 236
 237 #if defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
 238     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
 239
 240     {
 241         int val;
 242         size_t len = sizeof(val);
 243
 244         if (sysctlbyname("hw.optional.64bitops", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
 245             if (val)
 246                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
 247         }
 248
 249         len = sizeof(val);
 250         if (sysctlbyname("hw.optional.altivec", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
 251             if (val)
 252                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
 253         }
 254
 255         return;
 256     }
 257 #endif
 258
 259     if (getauxval != NULL) {
 260         unsigned long hwcap = getauxval(HWCAP);
 261
 262         if (hwcap & HWCAP_FPU) {
 263             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
 264
 265             if (sizeof(size_t) == 4) {
 266                 /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
 267                 if (hwcap & HWCAP_PPC64)
 268                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
 269             } else {
 270                 /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
 271                 if (hwcap & HWCAP_POWER6_EXT)
 272                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
 273             }
 274         }
 275
 276         if (hwcap & HWCAP_ALTIVEC) {
 277             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
 278
 279             if ((hwcap & HWCAP_VSX) && (getauxval(HWCAP2) & HWCAP_VEC_CRYPTO))
 280                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
 281         }
 282
 283         if (hwcap & HWCAP_ARCH_3_00) {
 284             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
 285         }
 286
 287         return;
 288     }
 289
 290     sigfillset(&all_masked);
 291     sigdelset(&all_masked, SIGILL);
 292     sigdelset(&all_masked, SIGTRAP);
 293 #ifdef SIGEMT
 294     sigdelset(&all_masked, SIGEMT);
 295 #endif
 296     sigdelset(&all_masked, SIGFPE);
 297     sigdelset(&all_masked, SIGBUS);
 298     sigdelset(&all_masked, SIGSEGV);
 299
 300     memset(&ill_act, 0, sizeof(ill_act));
 301     ill_act.sa_handler = ill_handler;
 302     ill_act.sa_mask = all_masked;
 303
 304     sigprocmask(SIG_SETMASK, &ill_act.sa_mask, &oset);
 305     sigaction(SIGILL, &ill_act, &ill_oact);
 306
 307     if (sigsetjmp(ill_jmp,1) == 0) {
 308         OPENSSL_fpu_probe();
 309         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
 310
 311         if (sizeof(size_t) == 4) {
 312 #ifdef __linux
 313             struct utsname uts;
 314             if (uname(&uts) == 0 && strcmp(uts.machine, "ppc64") == 0)
 315 #endif
 316                 if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
 317                     OPENSSL_ppc64_probe();
 318                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
 319                 }
 320         } else {
 321             /*
 322              * Wanted code detecting POWER6 CPU and setting PPC_FPU64
 323              */
 324         }
 325     }
 326
 327     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
 328         OPENSSL_altivec_probe();
 329         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
 330         if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
 331             OPENSSL_crypto207_probe();
 332             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
 333         }
 334     }
 335
 336     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
 337         OPENSSL_madd300_probe();
 338         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
 339     }
 340
 341     sigaction(SIGILL, &ill_oact, NULL);
 342     sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL);
 343 }