modes/ocb128.c: Reset nonce-dependent variables on setiv
[openssl.git] / crypto / ppccap.c
1 /*
2  * Copyright 2009-2018 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_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 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2]);
120 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2])
121 {
122     if (sizeof(size_t) == 4 && (OPENSSL_ppccap_P & PPC_FPU)) {
123         poly1305_init_fpu(ctx, key);
124         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks_fpu;
125         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit_fpu;
126     } else {
127         poly1305_init_int(ctx, key);
128         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks;
129         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit;
130     }
131     return 1;
132 }
133 #endif
134
135 #ifdef ECP_NISTZ256_ASM
136 void ecp_nistz256_mul_mont(unsigned long res[4], const unsigned long a[4],
137                            const unsigned long b[4]);
138
139 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
140 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
141 {
142     static const unsigned long RR[] = { 0x0000000000000003U,
143                                         0xfffffffbffffffffU,
144                                         0xfffffffffffffffeU,
145                                         0x00000004fffffffdU };
146
147     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, RR);
148 }
149
150 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
151 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
152 {
153     static const unsigned long one[] = { 1, 0, 0, 0 };
154
155     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, one);
156 }
157 #endif
158
159 static sigjmp_buf ill_jmp;
160 static void ill_handler(int sig)
161 {
162     siglongjmp(ill_jmp, sig);
163 }
164
165 void OPENSSL_fpu_probe(void);
166 void OPENSSL_ppc64_probe(void);
167 void OPENSSL_altivec_probe(void);
168 void OPENSSL_crypto207_probe(void);
169 void OPENSSL_madd300_probe(void);
170
171 /*
172  * Use a weak reference to getauxval() so we can use it if it is available
173  * but don't break the build if it is not. Note that this is *link-time*
174  * feature detection, not *run-time*. In other words if we link with
175  * symbol present, it's expected to be present even at run-time.
176  */
177 #if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2 && defined(__ELF__)
178 extern unsigned long getauxval(unsigned long type) __attribute__ ((weak));
179 #else
180 static unsigned long (*getauxval) (unsigned long) = NULL;
181 #endif
182
183 /* I wish <sys/auxv.h> was universally available */
184 #define HWCAP                   16      /* AT_HWCAP */
185 #define HWCAP_PPC64             (1U << 30)
186 #define HWCAP_ALTIVEC           (1U << 28)
187 #define HWCAP_FPU               (1U << 27)
188 #define HWCAP_POWER6_EXT        (1U << 9)
189 #define HWCAP_VSX               (1U << 7)
190
191 #define HWCAP2                  26      /* AT_HWCAP2 */
192 #define HWCAP_VEC_CRYPTO        (1U << 25)
193 #define HWCAP_ARCH_3_00         (1U << 23)
194
195 # if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
196 __attribute__ ((constructor))
197 # endif
198 void OPENSSL_cpuid_setup(void)
199 {
200     char *e;
201     struct sigaction ill_oact, ill_act;
202     sigset_t oset;
203     static int trigger = 0;
204
205     if (trigger)
206         return;
207     trigger = 1;
208
209     if ((e = getenv("OPENSSL_ppccap"))) {
210         OPENSSL_ppccap_P = strtoul(e, NULL, 0);
211         return;
212     }
213
214     OPENSSL_ppccap_P = 0;
215
216 #if defined(_AIX)
217     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
218
219     if (sizeof(size_t) == 4) {
220         struct utsname uts;
221 # if defined(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE)
222         if (sysconf(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE) != 64)
223             return;
224 # endif
225         if (uname(&uts) != 0 || atoi(uts.version) < 6)
226             return;
227     }
228
229 # if defined(__power_set)
230     /*
231      * Value used in __power_set is a single-bit 1<<n one denoting
232      * specific processor class. Incidentally 0xffffffff<<n can be
233      * used to denote specific processor and its successors.
234      */
235     if (sizeof(size_t) == 4) {
236         /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
237         if (__power_set(0xffffffffU<<13))       /* POWER5 and later */
238             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
239     } else {
240         /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
241         if (__power_set(0x1U<<14))              /* POWER6 */
242             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
243     }
244
245     if (__power_set(0xffffffffU<<14))           /* POWER6 and later */
246         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
247
248     if (__power_set(0xffffffffU<<16))           /* POWER8 and later */
249         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
250
251     if (__power_set(0xffffffffU<<17))           /* POWER9 and later */
252         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
253
254     return;
255 # endif
256 #endif
257
258 #if defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
259     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
260
261     {
262         int val;
263         size_t len = sizeof(val);
264
265         if (sysctlbyname("hw.optional.64bitops", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
266             if (val)
267                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
268         }
269
270         len = sizeof(val);
271         if (sysctlbyname("hw.optional.altivec", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
272             if (val)
273                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
274         }
275
276         return;
277     }
278 #endif
279
280     if (getauxval != NULL) {
281         unsigned long hwcap = getauxval(HWCAP);
282
283         if (hwcap & HWCAP_FPU) {
284             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
285
286             if (sizeof(size_t) == 4) {
287                 /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
288                 if (hwcap & HWCAP_PPC64)
289                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
290             } else {
291                 /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
292                 if (hwcap & HWCAP_POWER6_EXT)
293                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
294             }
295         }
296
297         if (hwcap & HWCAP_ALTIVEC) {
298             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
299
300             if ((hwcap & HWCAP_VSX) && (getauxval(HWCAP2) & HWCAP_VEC_CRYPTO))
301                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
302         }
303
304         if (hwcap & HWCAP_ARCH_3_00) {
305             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
306         }
307
308         return;
309     }
310
311     sigfillset(&all_masked);
312     sigdelset(&all_masked, SIGILL);
313     sigdelset(&all_masked, SIGTRAP);
314 #ifdef SIGEMT
315     sigdelset(&all_masked, SIGEMT);
316 #endif
317     sigdelset(&all_masked, SIGFPE);
318     sigdelset(&all_masked, SIGBUS);
319     sigdelset(&all_masked, SIGSEGV);
320
321     memset(&ill_act, 0, sizeof(ill_act));
322     ill_act.sa_handler = ill_handler;
323     ill_act.sa_mask = all_masked;
324
325     sigprocmask(SIG_SETMASK, &ill_act.sa_mask, &oset);
326     sigaction(SIGILL, &ill_act, &ill_oact);
327
328     if (sigsetjmp(ill_jmp,1) == 0) {
329         OPENSSL_fpu_probe();
330         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
331
332         if (sizeof(size_t) == 4) {
333 #ifdef __linux
334             struct utsname uts;
335             if (uname(&uts) == 0 && strcmp(uts.machine, "ppc64") == 0)
336 #endif
337                 if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
338                     OPENSSL_ppc64_probe();
339                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
340                 }
341         } else {
342             /*
343              * Wanted code detecting POWER6 CPU and setting PPC_FPU64
344              */
345         }
346     }
347
348     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
349         OPENSSL_altivec_probe();
350         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
351         if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
352             OPENSSL_crypto207_probe();
353             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
354         }
355     }
356
357     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
358         OPENSSL_madd300_probe();
359         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
360     }
361
362     sigaction(SIGILL, &ill_oact, NULL);
363     sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL);
364 }