include/openssl/macros.h: Rework OPENSSL_FUNC for div C standards
[openssl.git] / crypto / ppccap.c
1 /*
2  * Copyright 2009-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3  *
4  * Licensed under the Apache License 2.0 (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
42 #ifdef OPENSSL_BN_ASM_MONT
43 int bn_mul_mont(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
44                 const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num)
45 {
46     int bn_mul_mont_int(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
47                         const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num);
48     int bn_mul4x_mont_int(BN_ULONG *rp, const BN_ULONG *ap, const BN_ULONG *bp,
49                           const BN_ULONG *np, const BN_ULONG *n0, int num);
50
51     if (num < 4)
52         return 0;
53
54     if ((num & 3) == 0)
55         return bn_mul4x_mont_int(rp, ap, bp, np, n0, num);
56
57     /*
58      * There used to be [optional] call to bn_mul_mont_fpu64 here,
59      * but above subroutine is faster on contemporary processors.
60      * Formulation means that there might be old processors where
61      * FPU code path would be faster, POWER6 perhaps, but there was
62      * no opportunity to figure it out...
63      */
64
65     return bn_mul_mont_int(rp, ap, bp, np, n0, num);
66 }
67 #endif
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 /*
87  * TODO(3.0): Temporarily disabled some assembler that hasn't been brought into
88  * the FIPS module yet.
89  */
90 #ifndef FIPS_MODE
91 # ifndef OPENSSL_NO_CHACHA
92 void ChaCha20_ctr32_int(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
93                         size_t len, const unsigned int key[8],
94                         const unsigned int counter[4]);
95 void ChaCha20_ctr32_vmx(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
96                         size_t len, const unsigned int key[8],
97                         const unsigned int counter[4]);
98 void ChaCha20_ctr32_vsx(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
99                         size_t len, const unsigned int key[8],
100                         const unsigned int counter[4]);
101 void ChaCha20_ctr32(unsigned char *out, const unsigned char *inp,
102                     size_t len, const unsigned int key[8],
103                     const unsigned int counter[4])
104 {
105     OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207
106         ? ChaCha20_ctr32_vsx(out, inp, len, key, counter)
107         : OPENSSL_ppccap_P & PPC_ALTIVEC
108             ? ChaCha20_ctr32_vmx(out, inp, len, key, counter)
109             : ChaCha20_ctr32_int(out, inp, len, key, counter);
110 }
111 # endif
112
113 # ifndef OPENSSL_NO_POLY1305
114 void poly1305_init_int(void *ctx, const unsigned char key[16]);
115 void poly1305_blocks(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
116                          unsigned int padbit);
117 void poly1305_emit(void *ctx, unsigned char mac[16],
118                        const unsigned int nonce[4]);
119 void poly1305_init_fpu(void *ctx, const unsigned char key[16]);
120 void poly1305_blocks_fpu(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
121                          unsigned int padbit);
122 void poly1305_emit_fpu(void *ctx, unsigned char mac[16],
123                        const unsigned int nonce[4]);
124 void poly1305_init_vsx(void *ctx, const unsigned char key[16]);
125 void poly1305_blocks_vsx(void *ctx, const unsigned char *inp, size_t len,
126                          unsigned int padbit);
127 void poly1305_emit_vsx(void *ctx, unsigned char mac[16],
128                        const unsigned int nonce[4]);
129 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2]);
130 int poly1305_init(void *ctx, const unsigned char key[16], void *func[2])
131 {
132     if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_CRYPTO207) {
133         poly1305_init_int(ctx, key);
134         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks_vsx;
135         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit;
136     } else if (sizeof(size_t) == 4 && (OPENSSL_ppccap_P & PPC_FPU)) {
137         poly1305_init_fpu(ctx, key);
138         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks_fpu;
139         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit_fpu;
140     } else {
141         poly1305_init_int(ctx, key);
142         func[0] = (void*)(uintptr_t)poly1305_blocks;
143         func[1] = (void*)(uintptr_t)poly1305_emit;
144     }
145     return 1;
146 }
147 # endif
148 #endif /* FIPS_MODE */
149
150 #ifdef ECP_NISTZ256_ASM
151 void ecp_nistz256_mul_mont(unsigned long res[4], const unsigned long a[4],
152                            const unsigned long b[4]);
153
154 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
155 void ecp_nistz256_to_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
156 {
157     static const unsigned long RR[] = { 0x0000000000000003U,
158                                         0xfffffffbffffffffU,
159                                         0xfffffffffffffffeU,
160                                         0x00000004fffffffdU };
161
162     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, RR);
163 }
164
165 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4]);
166 void ecp_nistz256_from_mont(unsigned long res[4], const unsigned long in[4])
167 {
168     static const unsigned long one[] = { 1, 0, 0, 0 };
169
170     ecp_nistz256_mul_mont(res, in, one);
171 }
172 #endif
173
174 static sigjmp_buf ill_jmp;
175 static void ill_handler(int sig)
176 {
177     siglongjmp(ill_jmp, sig);
178 }
179
180 void OPENSSL_fpu_probe(void);
181 void OPENSSL_ppc64_probe(void);
182 void OPENSSL_altivec_probe(void);
183 void OPENSSL_crypto207_probe(void);
184 void OPENSSL_madd300_probe(void);
185
186 long OPENSSL_rdtsc_mftb(void);
187 long OPENSSL_rdtsc_mfspr268(void);
188
189 uint32_t OPENSSL_rdtsc(void)
190 {
191     if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFTB)
192         return OPENSSL_rdtsc_mftb();
193     else if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFSPR268)
194         return OPENSSL_rdtsc_mfspr268();
195     else
196         return 0;
197 }
198
199 size_t OPENSSL_instrument_bus_mftb(unsigned int *, size_t);
200 size_t OPENSSL_instrument_bus_mfspr268(unsigned int *, size_t);
201
202 size_t OPENSSL_instrument_bus(unsigned int *out, size_t cnt)
203 {
204     if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFTB)
205         return OPENSSL_instrument_bus_mftb(out, cnt);
206     else if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFSPR268)
207         return OPENSSL_instrument_bus_mfspr268(out, cnt);
208     else
209         return 0;
210 }
211
212 size_t OPENSSL_instrument_bus2_mftb(unsigned int *, size_t, size_t);
213 size_t OPENSSL_instrument_bus2_mfspr268(unsigned int *, size_t, size_t);
214
215 size_t OPENSSL_instrument_bus2(unsigned int *out, size_t cnt, size_t max)
216 {
217     if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFTB)
218         return OPENSSL_instrument_bus2_mftb(out, cnt, max);
219     else if (OPENSSL_ppccap_P & PPC_MFSPR268)
220         return OPENSSL_instrument_bus2_mfspr268(out, cnt, max);
221     else
222         return 0;
223 }
224
225 #if defined(__GLIBC__) && defined(__GLIBC_PREREQ)
226 # if __GLIBC_PREREQ(2, 16)
227 #  include <sys/auxv.h>
228 #  define OSSL_IMPLEMENT_GETAUXVAL
229 # endif
230 #endif
231
232 /* I wish <sys/auxv.h> was universally available */
233 #define HWCAP                   16      /* AT_HWCAP */
234 #define HWCAP_PPC64             (1U << 30)
235 #define HWCAP_ALTIVEC           (1U << 28)
236 #define HWCAP_FPU               (1U << 27)
237 #define HWCAP_POWER6_EXT        (1U << 9)
238 #define HWCAP_VSX               (1U << 7)
239
240 #define HWCAP2                  26      /* AT_HWCAP2 */
241 #define HWCAP_VEC_CRYPTO        (1U << 25)
242 #define HWCAP_ARCH_3_00         (1U << 23)
243
244 # if defined(__GNUC__) && __GNUC__>=2
245 __attribute__ ((constructor))
246 # endif
247 void OPENSSL_cpuid_setup(void)
248 {
249     char *e;
250     struct sigaction ill_oact, ill_act;
251     sigset_t oset;
252     static int trigger = 0;
253
254     if (trigger)
255         return;
256     trigger = 1;
257
258     if ((e = getenv("OPENSSL_ppccap"))) {
259         OPENSSL_ppccap_P = strtoul(e, NULL, 0);
260         return;
261     }
262
263     OPENSSL_ppccap_P = 0;
264
265 #if defined(_AIX)
266     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
267
268     if (sizeof(size_t) == 4) {
269         struct utsname uts;
270 # if defined(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE)
271         if (sysconf(_SC_AIX_KERNEL_BITMODE) != 64)
272             return;
273 # endif
274         if (uname(&uts) != 0 || atoi(uts.version) < 6)
275             return;
276     }
277
278 # if defined(__power_set)
279     /*
280      * Value used in __power_set is a single-bit 1<<n one denoting
281      * specific processor class. Incidentally 0xffffffff<<n can be
282      * used to denote specific processor and its successors.
283      */
284     if (sizeof(size_t) == 4) {
285         /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
286         if (__power_set(0xffffffffU<<13))       /* POWER5 and later */
287             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
288     } else {
289         /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
290         if (__power_set(0x1U<<14))              /* POWER6 */
291             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
292     }
293
294     if (__power_set(0xffffffffU<<14))           /* POWER6 and later */
295         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
296
297     if (__power_set(0xffffffffU<<16))           /* POWER8 and later */
298         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
299
300     if (__power_set(0xffffffffU<<17))           /* POWER9 and later */
301         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
302
303     return;
304 # endif
305 #endif
306
307 #if defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
308     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
309
310     {
311         int val;
312         size_t len = sizeof(val);
313
314         if (sysctlbyname("hw.optional.64bitops", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
315             if (val)
316                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
317         }
318
319         len = sizeof(val);
320         if (sysctlbyname("hw.optional.altivec", &val, &len, NULL, 0) == 0) {
321             if (val)
322                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
323         }
324
325         return;
326     }
327 #endif
328
329 #ifdef OSSL_IMPLEMENT_GETAUXVAL
330     {
331         unsigned long hwcap = getauxval(HWCAP);
332         unsigned long hwcap2 = getauxval(HWCAP2);
333
334         if (hwcap & HWCAP_FPU) {
335             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
336
337             if (sizeof(size_t) == 4) {
338                 /* In 32-bit case PPC_FPU64 is always fastest [if option] */
339                 if (hwcap & HWCAP_PPC64)
340                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
341             } else {
342                 /* In 64-bit case PPC_FPU64 is fastest only on POWER6 */
343                 if (hwcap & HWCAP_POWER6_EXT)
344                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
345             }
346         }
347
348         if (hwcap & HWCAP_ALTIVEC) {
349             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
350
351             if ((hwcap & HWCAP_VSX) && (hwcap2 & HWCAP_VEC_CRYPTO))
352                 OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
353         }
354
355         if (hwcap2 & HWCAP_ARCH_3_00) {
356             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
357         }
358     }
359 #endif
360
361     sigfillset(&all_masked);
362     sigdelset(&all_masked, SIGILL);
363     sigdelset(&all_masked, SIGTRAP);
364 #ifdef SIGEMT
365     sigdelset(&all_masked, SIGEMT);
366 #endif
367     sigdelset(&all_masked, SIGFPE);
368     sigdelset(&all_masked, SIGBUS);
369     sigdelset(&all_masked, SIGSEGV);
370
371     memset(&ill_act, 0, sizeof(ill_act));
372     ill_act.sa_handler = ill_handler;
373     ill_act.sa_mask = all_masked;
374
375     sigprocmask(SIG_SETMASK, &ill_act.sa_mask, &oset);
376     sigaction(SIGILL, &ill_act, &ill_oact);
377
378 #ifndef OSSL_IMPLEMENT_GETAUXVAL
379     if (sigsetjmp(ill_jmp,1) == 0) {
380         OPENSSL_fpu_probe();
381         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU;
382
383         if (sizeof(size_t) == 4) {
384 # ifdef __linux
385             struct utsname uts;
386             if (uname(&uts) == 0 && strcmp(uts.machine, "ppc64") == 0)
387 # endif
388                 if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
389                     OPENSSL_ppc64_probe();
390                     OPENSSL_ppccap_P |= PPC_FPU64;
391                 }
392         } else {
393             /*
394              * Wanted code detecting POWER6 CPU and setting PPC_FPU64
395              */
396         }
397     }
398
399     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
400         OPENSSL_altivec_probe();
401         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_ALTIVEC;
402         if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
403             OPENSSL_crypto207_probe();
404             OPENSSL_ppccap_P |= PPC_CRYPTO207;
405         }
406     }
407
408     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
409         OPENSSL_madd300_probe();
410         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MADD300;
411     }
412 #endif
413
414     if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
415         OPENSSL_rdtsc_mftb();
416         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MFTB;
417     } else if (sigsetjmp(ill_jmp, 1) == 0) {
418         OPENSSL_rdtsc_mfspr268();
419         OPENSSL_ppccap_P |= PPC_MFSPR268;
420     }
421
422     sigaction(SIGILL, &ill_oact, NULL);
423     sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL);
424 }