48c6b83651dd388a66108c7bea6efb54d2928552
[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 #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(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
94                     size_t len, const unsigned int key[8],
95                     const unsigned int counter[4])
96 {
97     OPENSSL_ppccap_P & PPC_ALTIVEC
98         ? ChaCha20_ctr32_vmx(out, inp, len, key, counter)
99         : ChaCha20_ctr32_int(out, inp, len, key, counter);
100 }
101 #endif
102
103 #ifndef OPENSSL_NO_POLY1305
104 void poly1305_init_int(void *ctx, const unsigned char key[16]);
105 void poly1305_blocks(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
106                          unsigned int padbit);
107 void poly1305_emit(void *ctx, unsigned char mac[16],
108                        const unsigned int nonce[4]);
109 void poly1305_init_fpu(void *ctx, const unsigned char key[16]);
110 void poly1305_blocks_fpu(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
111                          unsigned int padbit);
112 void poly1305_emit_fpu(void *ctx, unsigned char mac[16],
113                        const unsigned int nonce[4]);
114 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2]);
115 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2])
116 {
117     if (sizeof(size_t) == 4 && (OPENSSL_ppccap_P & PPC_FPU)) {
118         poly1305_init_fpu(ctx, key);
119         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks_fpu;
120         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit_fpu;
121     } else {
122         poly1305_init_int(ctx, key);
123         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks;
124         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit;
125     }
126     return 1;
127 }
128 #endif
129
130 #ifdef ECP_NISTZ256_ASM
131 void ecp_nistz256_mul_mont(unsigned long res[4], const unsigned long a[4],
132                            const unsigned long b[4]);
133
134 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
135 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
136 {
137     static const unsigned long RR[] = { 0x0000000000000003U,
138                                         0xfffffffbffffffffU,
139                                         0xfffffffffffffffeU,
140                                         0x00000004fffffffdU };
141
142     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, RR);
143 }
144
145 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
146 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
147 {
148     static const unsigned long one[] = { 1, 0, 0, 0 };
149
150     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, one);
151 }
152 #endif
153
154 static sigjmp_buf ill_jmp;
155 static void ill_handler(int sig)
156 {
157     siglongjmp(ill_jmp, sig);
158 }
159
160 void OPENSSL_fpu_probe(void);
161 void OPENSSL_ppc64_probe(void);
162 void OPENSSL_altivec_probe(void);
163 void OPENSSL_crypto207_probe(void);
164 void OPENSSL_madd300_probe(void);
165
166 /*
167  * Use a weak reference to getauxval() so we can use it if it is available
168  * but don't break the build if it is not. Note that this is *link-time*
169  * feature detection, not *run-time*. In other words if we link with
170  * symbol present, it's expected to be present even at run-time.
171  */
172 #if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2 && defined(__ELF__)
173 extern unsigned long getauxval(unsigned long type) __attribute__ ((weak));
174 #else
175 static unsigned long (*getauxval) (unsigned long) = NULL;
176 #endif
177
178 /* I wish <sys/auxv.h> was universally available */
179 #define HWCAP                   16      /* AT_HWCAP */
180 #define HWCAP_PPC64             (1U << 30)
181 #define HWCAP_ALTIVEC           (1U << 28)
182 #define HWCAP_FPU               (1U << 27)
183 #define HWCAP_POWER6_EXT        (1U << 9)
184 #define HWCAP_VSX               (1U << 7)
185
186 #define HWCAP2                  26      /* AT_HWCAP2 */
187 #define HWCAP_VEC_CRYPTO        (1U << 25)
188 #define HWCAP_ARCH_3_00         (1U << 23)
189
190 # if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
191 __attribute__ ((constructor))
192 # endif
193 void OPENSSL_cpuid_setup(void)
194 {
195     char *e;
196     struct sigaction ill_oact, ill_act;
197     sigset_t oset;
198     static int trigger = 0;
199
200     if (trigger)
201         return;
202     trigger = 1;
203
204     if ((e = getenv("OPENSSL_ppccap"))) {
205         OPENSSL_ppccap_P = strtoul(e, NULL, 0);
206         return;
207     }
208
209     OPENSSL_ppccap_P = 0;
210
211 #if defined(_AIX)
212     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
213
214     if (sizeof(size_t) == 4) {
215         struct utsname uts;
216 # if defined(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE)
217         if (sysconf(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE) != 64)
218             return;
219 # endif
220         if (uname(&uts) != 0 || atoi(uts.version) < 6)
221             return;
222     }
223
224 # if defined(__power_set)
225     /*
226      * Value used in __power_set is a single-bit 1<<n one denoting
227      * specific processor class. Incidentally 0xffffffff<<n can be
228      * used to denote specific processor and its successors.
229      */
230     if (sizeof(size_t) == 4) {
231         /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
232         if (__power_set(0xffffffffU<<13))       /* POWER5 and later */
233             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
234     } else {
235         /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
236         if (__power_set(0x1U<<14))              /* POWER6 */
237             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
238     }
239
240     if (__power_set(0xffffffffU<<14))           /* POWER6 and later */
241         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
242
243     if (__power_set(0xffffffffU<<16))           /* POWER8 and later */
244         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
245
246     if (__power_set(0xffffffffU<<17))           /* POWER9 and later */
247         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
248
249     return;
250 # endif
251 #endif
252
253 #if defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
254     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
255
256     {
257         int val;
258         size_t len = sizeof(val);
259
260         if (sysctlbyname("hw.optional.64bitops", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
261             if (val)
262                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
263         }
264
265         len = sizeof(val);
266         if (sysctlbyname("hw.optional.altivec", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
267             if (val)
268                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
269         }
270
271         return;
272     }
273 #endif
274
275     if (getauxval != NULL) {
276         unsigned long hwcap = getauxval(HWCAP);
277
278         if (hwcap & HWCAP_FPU) {
279             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
280
281             if (sizeof(size_t) == 4) {
282                 /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
283                 if (hwcap & HWCAP_PPC64)
284                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
285             } else {
286                 /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
287                 if (hwcap & HWCAP_POWER6_EXT)
288                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
289             }
290         }
291
292         if (hwcap & HWCAP_ALTIVEC) {
293             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
294
295             if ((hwcap & HWCAP_VSX) && (getauxval(HWCAP2) & HWCAP_VEC_CRYPTO))
296                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
297         }
298
299         if (hwcap & HWCAP_ARCH_3_00) {
300             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
301         }
302
303         return;
304     }
305
306     sigfillset(&all_masked);
307     sigdelset(&all_masked, SIGILL);
308     sigdelset(&all_masked, SIGTRAP);
309 #ifdef SIGEMT
310     sigdelset(&all_masked, SIGEMT);
311 #endif
312     sigdelset(&all_masked, SIGFPE);
313     sigdelset(&all_masked, SIGBUS);
314     sigdelset(&all_masked, SIGSEGV);
315
316     memset(&ill_act, 0, sizeof(ill_act));
317     ill_act.sa_handler = ill_handler;
318     ill_act.sa_mask = all_masked;
319
320     sigprocmask(SIG_SETMASK, &ill_act.sa_mask, &oset);
321     sigaction(SIGILL, &ill_act, &ill_oact);
322
323     if (sigsetjmp(ill_jmp,1) == 0) {
324         OPENSSL_fpu_probe();
325         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
326
327         if (sizeof(size_t) == 4) {
328 #ifdef __linux
329             struct utsname uts;
330             if (uname(&uts) == 0 && strcmp(uts.machine, "ppc64") == 0)
331 #endif
332                 if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
333                     OPENSSL_ppc64_probe();
334                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
335                 }
336         } else {
337             /*
338              * Wanted code detecting POWER6 CPU and setting PPC_FPU64
339              */
340         }
341     }
342
343     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
344         OPENSSL_altivec_probe();
345         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
346         if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
347             OPENSSL_crypto207_probe();
348             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
349         }
350     }
351
352     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
353         OPENSSL_madd300_probe();
354         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
355     }
356
357     sigaction(SIGILL, &ill_oact, NULL);
358     sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL);
359 }