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(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 }