xref: /optee_os/lib/libmbedtls/mbedtls/library/aesni.c (revision 817466cb476de705a8e3dabe1ef165fe27a18c2f)
1*817466cbSJens Wiklander /*
2*817466cbSJens Wiklander  *  AES-NI support functions
3*817466cbSJens Wiklander  *
4*817466cbSJens Wiklander  *  Copyright (C) 2006-2015, ARM Limited, All Rights Reserved
5*817466cbSJens Wiklander  *  SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
6*817466cbSJens Wiklander  *
7*817466cbSJens Wiklander  *  Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may
8*817466cbSJens Wiklander  *  not use this file except in compliance with the License.
9*817466cbSJens Wiklander  *  You may obtain a copy of the License at
10*817466cbSJens Wiklander  *
11*817466cbSJens Wiklander  *  http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
12*817466cbSJens Wiklander  *
13*817466cbSJens Wiklander  *  Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
14*817466cbSJens Wiklander  *  distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT
15*817466cbSJens Wiklander  *  WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
16*817466cbSJens Wiklander  *  See the License for the specific language governing permissions and
17*817466cbSJens Wiklander  *  limitations under the License.
18*817466cbSJens Wiklander  *
19*817466cbSJens Wiklander  *  This file is part of mbed TLS (https://tls.mbed.org)
20*817466cbSJens Wiklander  */
21*817466cbSJens Wiklander 
22*817466cbSJens Wiklander /*
23*817466cbSJens Wiklander  * [AES-WP] http://software.intel.com/en-us/articles/intel-advanced-encryption-standard-aes-instructions-set
24*817466cbSJens Wiklander  * [CLMUL-WP] http://software.intel.com/en-us/articles/intel-carry-less-multiplication-instruction-and-its-usage-for-computing-the-gcm-mode/
25*817466cbSJens Wiklander  */
26*817466cbSJens Wiklander 
27*817466cbSJens Wiklander #if !defined(MBEDTLS_CONFIG_FILE)
28*817466cbSJens Wiklander #include "mbedtls/config.h"
29*817466cbSJens Wiklander #else
30*817466cbSJens Wiklander #include MBEDTLS_CONFIG_FILE
31*817466cbSJens Wiklander #endif
32*817466cbSJens Wiklander 
33*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_AESNI_C)
34*817466cbSJens Wiklander 
35*817466cbSJens Wiklander #include "mbedtls/aesni.h"
36*817466cbSJens Wiklander 
37*817466cbSJens Wiklander #include <string.h>
38*817466cbSJens Wiklander 
39*817466cbSJens Wiklander #ifndef asm
40*817466cbSJens Wiklander #define asm __asm
41*817466cbSJens Wiklander #endif
42*817466cbSJens Wiklander 
43*817466cbSJens Wiklander #if defined(MBEDTLS_HAVE_X86_64)
44*817466cbSJens Wiklander 
45*817466cbSJens Wiklander /*
46*817466cbSJens Wiklander  * AES-NI support detection routine
47*817466cbSJens Wiklander  */
48*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_aesni_has_support( unsigned int what )
49*817466cbSJens Wiklander {
50*817466cbSJens Wiklander     static int done = 0;
51*817466cbSJens Wiklander     static unsigned int c = 0;
52*817466cbSJens Wiklander 
53*817466cbSJens Wiklander     if( ! done )
54*817466cbSJens Wiklander     {
55*817466cbSJens Wiklander         asm( "movl  $1, %%eax   \n\t"
56*817466cbSJens Wiklander              "cpuid             \n\t"
57*817466cbSJens Wiklander              : "=c" (c)
58*817466cbSJens Wiklander              :
59*817466cbSJens Wiklander              : "eax", "ebx", "edx" );
60*817466cbSJens Wiklander         done = 1;
61*817466cbSJens Wiklander     }
62*817466cbSJens Wiklander 
63*817466cbSJens Wiklander     return( ( c & what ) != 0 );
64*817466cbSJens Wiklander }
65*817466cbSJens Wiklander 
66*817466cbSJens Wiklander /*
67*817466cbSJens Wiklander  * Binutils needs to be at least 2.19 to support AES-NI instructions.
68*817466cbSJens Wiklander  * Unfortunately, a lot of users have a lower version now (2014-04).
69*817466cbSJens Wiklander  * Emit bytecode directly in order to support "old" version of gas.
70*817466cbSJens Wiklander  *
71*817466cbSJens Wiklander  * Opcodes from the Intel architecture reference manual, vol. 3.
72*817466cbSJens Wiklander  * We always use registers, so we don't need prefixes for memory operands.
73*817466cbSJens Wiklander  * Operand macros are in gas order (src, dst) as opposed to Intel order
74*817466cbSJens Wiklander  * (dst, src) in order to blend better into the surrounding assembly code.
75*817466cbSJens Wiklander  */
76*817466cbSJens Wiklander #define AESDEC      ".byte 0x66,0x0F,0x38,0xDE,"
77*817466cbSJens Wiklander #define AESDECLAST  ".byte 0x66,0x0F,0x38,0xDF,"
78*817466cbSJens Wiklander #define AESENC      ".byte 0x66,0x0F,0x38,0xDC,"
79*817466cbSJens Wiklander #define AESENCLAST  ".byte 0x66,0x0F,0x38,0xDD,"
80*817466cbSJens Wiklander #define AESIMC      ".byte 0x66,0x0F,0x38,0xDB,"
81*817466cbSJens Wiklander #define AESKEYGENA  ".byte 0x66,0x0F,0x3A,0xDF,"
82*817466cbSJens Wiklander #define PCLMULQDQ   ".byte 0x66,0x0F,0x3A,0x44,"
83*817466cbSJens Wiklander 
84*817466cbSJens Wiklander #define xmm0_xmm0   "0xC0"
85*817466cbSJens Wiklander #define xmm0_xmm1   "0xC8"
86*817466cbSJens Wiklander #define xmm0_xmm2   "0xD0"
87*817466cbSJens Wiklander #define xmm0_xmm3   "0xD8"
88*817466cbSJens Wiklander #define xmm0_xmm4   "0xE0"
89*817466cbSJens Wiklander #define xmm1_xmm0   "0xC1"
90*817466cbSJens Wiklander #define xmm1_xmm2   "0xD1"
91*817466cbSJens Wiklander 
92*817466cbSJens Wiklander /*
93*817466cbSJens Wiklander  * AES-NI AES-ECB block en(de)cryption
94*817466cbSJens Wiklander  */
95*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_aesni_crypt_ecb( mbedtls_aes_context *ctx,
96*817466cbSJens Wiklander                      int mode,
97*817466cbSJens Wiklander                      const unsigned char input[16],
98*817466cbSJens Wiklander                      unsigned char output[16] )
99*817466cbSJens Wiklander {
100*817466cbSJens Wiklander     asm( "movdqu    (%3), %%xmm0    \n\t" // load input
101*817466cbSJens Wiklander          "movdqu    (%1), %%xmm1    \n\t" // load round key 0
102*817466cbSJens Wiklander          "pxor      %%xmm1, %%xmm0  \n\t" // round 0
103*817466cbSJens Wiklander          "add       $16, %1         \n\t" // point to next round key
104*817466cbSJens Wiklander          "subl      $1, %0          \n\t" // normal rounds = nr - 1
105*817466cbSJens Wiklander          "test      %2, %2          \n\t" // mode?
106*817466cbSJens Wiklander          "jz        2f              \n\t" // 0 = decrypt
107*817466cbSJens Wiklander 
108*817466cbSJens Wiklander          "1:                        \n\t" // encryption loop
109*817466cbSJens Wiklander          "movdqu    (%1), %%xmm1    \n\t" // load round key
110*817466cbSJens Wiklander          AESENC     xmm1_xmm0      "\n\t" // do round
111*817466cbSJens Wiklander          "add       $16, %1         \n\t" // point to next round key
112*817466cbSJens Wiklander          "subl      $1, %0          \n\t" // loop
113*817466cbSJens Wiklander          "jnz       1b              \n\t"
114*817466cbSJens Wiklander          "movdqu    (%1), %%xmm1    \n\t" // load round key
115*817466cbSJens Wiklander          AESENCLAST xmm1_xmm0      "\n\t" // last round
116*817466cbSJens Wiklander          "jmp       3f              \n\t"
117*817466cbSJens Wiklander 
118*817466cbSJens Wiklander          "2:                        \n\t" // decryption loop
119*817466cbSJens Wiklander          "movdqu    (%1), %%xmm1    \n\t"
120*817466cbSJens Wiklander          AESDEC     xmm1_xmm0      "\n\t" // do round
121*817466cbSJens Wiklander          "add       $16, %1         \n\t"
122*817466cbSJens Wiklander          "subl      $1, %0          \n\t"
123*817466cbSJens Wiklander          "jnz       2b              \n\t"
124*817466cbSJens Wiklander          "movdqu    (%1), %%xmm1    \n\t" // load round key
125*817466cbSJens Wiklander          AESDECLAST xmm1_xmm0      "\n\t" // last round
126*817466cbSJens Wiklander 
127*817466cbSJens Wiklander          "3:                        \n\t"
128*817466cbSJens Wiklander          "movdqu    %%xmm0, (%4)    \n\t" // export output
129*817466cbSJens Wiklander          :
130*817466cbSJens Wiklander          : "r" (ctx->nr), "r" (ctx->rk), "r" (mode), "r" (input), "r" (output)
131*817466cbSJens Wiklander          : "memory", "cc", "xmm0", "xmm1" );
132*817466cbSJens Wiklander 
133*817466cbSJens Wiklander 
134*817466cbSJens Wiklander     return( 0 );
135*817466cbSJens Wiklander }
136*817466cbSJens Wiklander 
137*817466cbSJens Wiklander /*
138*817466cbSJens Wiklander  * GCM multiplication: c = a times b in GF(2^128)
139*817466cbSJens Wiklander  * Based on [CLMUL-WP] algorithms 1 (with equation 27) and 5.
140*817466cbSJens Wiklander  */
141*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_aesni_gcm_mult( unsigned char c[16],
142*817466cbSJens Wiklander                      const unsigned char a[16],
143*817466cbSJens Wiklander                      const unsigned char b[16] )
144*817466cbSJens Wiklander {
145*817466cbSJens Wiklander     unsigned char aa[16], bb[16], cc[16];
146*817466cbSJens Wiklander     size_t i;
147*817466cbSJens Wiklander 
148*817466cbSJens Wiklander     /* The inputs are in big-endian order, so byte-reverse them */
149*817466cbSJens Wiklander     for( i = 0; i < 16; i++ )
150*817466cbSJens Wiklander     {
151*817466cbSJens Wiklander         aa[i] = a[15 - i];
152*817466cbSJens Wiklander         bb[i] = b[15 - i];
153*817466cbSJens Wiklander     }
154*817466cbSJens Wiklander 
155*817466cbSJens Wiklander     asm( "movdqu (%0), %%xmm0               \n\t" // a1:a0
156*817466cbSJens Wiklander          "movdqu (%1), %%xmm1               \n\t" // b1:b0
157*817466cbSJens Wiklander 
158*817466cbSJens Wiklander          /*
159*817466cbSJens Wiklander           * Caryless multiplication xmm2:xmm1 = xmm0 * xmm1
160*817466cbSJens Wiklander           * using [CLMUL-WP] algorithm 1 (p. 13).
161*817466cbSJens Wiklander           */
162*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1, %%xmm2             \n\t" // copy of b1:b0
163*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1, %%xmm3             \n\t" // same
164*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1, %%xmm4             \n\t" // same
165*817466cbSJens Wiklander          PCLMULQDQ xmm0_xmm1 ",0x00         \n\t" // a0*b0 = c1:c0
166*817466cbSJens Wiklander          PCLMULQDQ xmm0_xmm2 ",0x11         \n\t" // a1*b1 = d1:d0
167*817466cbSJens Wiklander          PCLMULQDQ xmm0_xmm3 ",0x10         \n\t" // a0*b1 = e1:e0
168*817466cbSJens Wiklander          PCLMULQDQ xmm0_xmm4 ",0x01         \n\t" // a1*b0 = f1:f0
169*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm3, %%xmm4               \n\t" // e1+f1:e0+f0
170*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm4, %%xmm3             \n\t" // same
171*817466cbSJens Wiklander          "psrldq $8, %%xmm4                 \n\t" // 0:e1+f1
172*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $8, %%xmm3                 \n\t" // e0+f0:0
173*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm4, %%xmm2               \n\t" // d1:d0+e1+f1
174*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm3, %%xmm1               \n\t" // c1+e0+f1:c0
175*817466cbSJens Wiklander 
176*817466cbSJens Wiklander          /*
177*817466cbSJens Wiklander           * Now shift the result one bit to the left,
178*817466cbSJens Wiklander           * taking advantage of [CLMUL-WP] eq 27 (p. 20)
179*817466cbSJens Wiklander           */
180*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1, %%xmm3             \n\t" // r1:r0
181*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm2, %%xmm4             \n\t" // r3:r2
182*817466cbSJens Wiklander          "psllq $1, %%xmm1                  \n\t" // r1<<1:r0<<1
183*817466cbSJens Wiklander          "psllq $1, %%xmm2                  \n\t" // r3<<1:r2<<1
184*817466cbSJens Wiklander          "psrlq $63, %%xmm3                 \n\t" // r1>>63:r0>>63
185*817466cbSJens Wiklander          "psrlq $63, %%xmm4                 \n\t" // r3>>63:r2>>63
186*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm3, %%xmm5             \n\t" // r1>>63:r0>>63
187*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $8, %%xmm3                 \n\t" // r0>>63:0
188*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $8, %%xmm4                 \n\t" // r2>>63:0
189*817466cbSJens Wiklander          "psrldq $8, %%xmm5                 \n\t" // 0:r1>>63
190*817466cbSJens Wiklander          "por %%xmm3, %%xmm1                \n\t" // r1<<1|r0>>63:r0<<1
191*817466cbSJens Wiklander          "por %%xmm4, %%xmm2                \n\t" // r3<<1|r2>>62:r2<<1
192*817466cbSJens Wiklander          "por %%xmm5, %%xmm2                \n\t" // r3<<1|r2>>62:r2<<1|r1>>63
193*817466cbSJens Wiklander 
194*817466cbSJens Wiklander          /*
195*817466cbSJens Wiklander           * Now reduce modulo the GCM polynomial x^128 + x^7 + x^2 + x + 1
196*817466cbSJens Wiklander           * using [CLMUL-WP] algorithm 5 (p. 20).
197*817466cbSJens Wiklander           * Currently xmm2:xmm1 holds x3:x2:x1:x0 (already shifted).
198*817466cbSJens Wiklander           */
199*817466cbSJens Wiklander          /* Step 2 (1) */
200*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1, %%xmm3             \n\t" // x1:x0
201*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1, %%xmm4             \n\t" // same
202*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1, %%xmm5             \n\t" // same
203*817466cbSJens Wiklander          "psllq $63, %%xmm3                 \n\t" // x1<<63:x0<<63 = stuff:a
204*817466cbSJens Wiklander          "psllq $62, %%xmm4                 \n\t" // x1<<62:x0<<62 = stuff:b
205*817466cbSJens Wiklander          "psllq $57, %%xmm5                 \n\t" // x1<<57:x0<<57 = stuff:c
206*817466cbSJens Wiklander 
207*817466cbSJens Wiklander          /* Step 2 (2) */
208*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm4, %%xmm3               \n\t" // stuff:a+b
209*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm5, %%xmm3               \n\t" // stuff:a+b+c
210*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $8, %%xmm3                 \n\t" // a+b+c:0
211*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm3, %%xmm1               \n\t" // x1+a+b+c:x0 = d:x0
212*817466cbSJens Wiklander 
213*817466cbSJens Wiklander          /* Steps 3 and 4 */
214*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1,%%xmm0              \n\t" // d:x0
215*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1,%%xmm4              \n\t" // same
216*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1,%%xmm5              \n\t" // same
217*817466cbSJens Wiklander          "psrlq $1, %%xmm0                  \n\t" // e1:x0>>1 = e1:e0'
218*817466cbSJens Wiklander          "psrlq $2, %%xmm4                  \n\t" // f1:x0>>2 = f1:f0'
219*817466cbSJens Wiklander          "psrlq $7, %%xmm5                  \n\t" // g1:x0>>7 = g1:g0'
220*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm4, %%xmm0               \n\t" // e1+f1:e0'+f0'
221*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm5, %%xmm0               \n\t" // e1+f1+g1:e0'+f0'+g0'
222*817466cbSJens Wiklander          // e0'+f0'+g0' is almost e0+f0+g0, ex\tcept for some missing
223*817466cbSJens Wiklander          // bits carried from d. Now get those\t bits back in.
224*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1,%%xmm3              \n\t" // d:x0
225*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1,%%xmm4              \n\t" // same
226*817466cbSJens Wiklander          "movdqa %%xmm1,%%xmm5              \n\t" // same
227*817466cbSJens Wiklander          "psllq $63, %%xmm3                 \n\t" // d<<63:stuff
228*817466cbSJens Wiklander          "psllq $62, %%xmm4                 \n\t" // d<<62:stuff
229*817466cbSJens Wiklander          "psllq $57, %%xmm5                 \n\t" // d<<57:stuff
230*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm4, %%xmm3               \n\t" // d<<63+d<<62:stuff
231*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm5, %%xmm3               \n\t" // missing bits of d:stuff
232*817466cbSJens Wiklander          "psrldq $8, %%xmm3                 \n\t" // 0:missing bits of d
233*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm3, %%xmm0               \n\t" // e1+f1+g1:e0+f0+g0
234*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm1, %%xmm0               \n\t" // h1:h0
235*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm2, %%xmm0               \n\t" // x3+h1:x2+h0
236*817466cbSJens Wiklander 
237*817466cbSJens Wiklander          "movdqu %%xmm0, (%2)               \n\t" // done
238*817466cbSJens Wiklander          :
239*817466cbSJens Wiklander          : "r" (aa), "r" (bb), "r" (cc)
240*817466cbSJens Wiklander          : "memory", "cc", "xmm0", "xmm1", "xmm2", "xmm3", "xmm4", "xmm5" );
241*817466cbSJens Wiklander 
242*817466cbSJens Wiklander     /* Now byte-reverse the outputs */
243*817466cbSJens Wiklander     for( i = 0; i < 16; i++ )
244*817466cbSJens Wiklander         c[i] = cc[15 - i];
245*817466cbSJens Wiklander 
246*817466cbSJens Wiklander     return;
247*817466cbSJens Wiklander }
248*817466cbSJens Wiklander 
249*817466cbSJens Wiklander /*
250*817466cbSJens Wiklander  * Compute decryption round keys from encryption round keys
251*817466cbSJens Wiklander  */
252*817466cbSJens Wiklander void mbedtls_aesni_inverse_key( unsigned char *invkey,
253*817466cbSJens Wiklander                         const unsigned char *fwdkey, int nr )
254*817466cbSJens Wiklander {
255*817466cbSJens Wiklander     unsigned char *ik = invkey;
256*817466cbSJens Wiklander     const unsigned char *fk = fwdkey + 16 * nr;
257*817466cbSJens Wiklander 
258*817466cbSJens Wiklander     memcpy( ik, fk, 16 );
259*817466cbSJens Wiklander 
260*817466cbSJens Wiklander     for( fk -= 16, ik += 16; fk > fwdkey; fk -= 16, ik += 16 )
261*817466cbSJens Wiklander         asm( "movdqu (%0), %%xmm0       \n\t"
262*817466cbSJens Wiklander              AESIMC  xmm0_xmm0         "\n\t"
263*817466cbSJens Wiklander              "movdqu %%xmm0, (%1)       \n\t"
264*817466cbSJens Wiklander              :
265*817466cbSJens Wiklander              : "r" (fk), "r" (ik)
266*817466cbSJens Wiklander              : "memory", "xmm0" );
267*817466cbSJens Wiklander 
268*817466cbSJens Wiklander     memcpy( ik, fk, 16 );
269*817466cbSJens Wiklander }
270*817466cbSJens Wiklander 
271*817466cbSJens Wiklander /*
272*817466cbSJens Wiklander  * Key expansion, 128-bit case
273*817466cbSJens Wiklander  */
274*817466cbSJens Wiklander static void aesni_setkey_enc_128( unsigned char *rk,
275*817466cbSJens Wiklander                                   const unsigned char *key )
276*817466cbSJens Wiklander {
277*817466cbSJens Wiklander     asm( "movdqu (%1), %%xmm0               \n\t" // copy the original key
278*817466cbSJens Wiklander          "movdqu %%xmm0, (%0)               \n\t" // as round key 0
279*817466cbSJens Wiklander          "jmp 2f                            \n\t" // skip auxiliary routine
280*817466cbSJens Wiklander 
281*817466cbSJens Wiklander          /*
282*817466cbSJens Wiklander           * Finish generating the next round key.
283*817466cbSJens Wiklander           *
284*817466cbSJens Wiklander           * On entry xmm0 is r3:r2:r1:r0 and xmm1 is X:stuff:stuff:stuff
285*817466cbSJens Wiklander           * with X = rot( sub( r3 ) ) ^ RCON.
286*817466cbSJens Wiklander           *
287*817466cbSJens Wiklander           * On exit, xmm0 is r7:r6:r5:r4
288*817466cbSJens Wiklander           * with r4 = X + r0, r5 = r4 + r1, r6 = r5 + r2, r7 = r6 + r3
289*817466cbSJens Wiklander           * and those are written to the round key buffer.
290*817466cbSJens Wiklander           */
291*817466cbSJens Wiklander          "1:                                \n\t"
292*817466cbSJens Wiklander          "pshufd $0xff, %%xmm1, %%xmm1      \n\t" // X:X:X:X
293*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm0, %%xmm1               \n\t" // X+r3:X+r2:X+r1:r4
294*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm0                 \n\t" // r2:r1:r0:0
295*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm0, %%xmm1               \n\t" // X+r3+r2:X+r2+r1:r5:r4
296*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm0                 \n\t" // etc
297*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm0, %%xmm1               \n\t"
298*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm0                 \n\t"
299*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm1, %%xmm0               \n\t" // update xmm0 for next time!
300*817466cbSJens Wiklander          "add $16, %0                       \n\t" // point to next round key
301*817466cbSJens Wiklander          "movdqu %%xmm0, (%0)               \n\t" // write it
302*817466cbSJens Wiklander          "ret                               \n\t"
303*817466cbSJens Wiklander 
304*817466cbSJens Wiklander          /* Main "loop" */
305*817466cbSJens Wiklander          "2:                                \n\t"
306*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x01        \n\tcall 1b \n\t"
307*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x02        \n\tcall 1b \n\t"
308*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x04        \n\tcall 1b \n\t"
309*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x08        \n\tcall 1b \n\t"
310*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x10        \n\tcall 1b \n\t"
311*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x20        \n\tcall 1b \n\t"
312*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x40        \n\tcall 1b \n\t"
313*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x80        \n\tcall 1b \n\t"
314*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x1B        \n\tcall 1b \n\t"
315*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm1 ",0x36        \n\tcall 1b \n\t"
316*817466cbSJens Wiklander          :
317*817466cbSJens Wiklander          : "r" (rk), "r" (key)
318*817466cbSJens Wiklander          : "memory", "cc", "0" );
319*817466cbSJens Wiklander }
320*817466cbSJens Wiklander 
321*817466cbSJens Wiklander /*
322*817466cbSJens Wiklander  * Key expansion, 192-bit case
323*817466cbSJens Wiklander  */
324*817466cbSJens Wiklander static void aesni_setkey_enc_192( unsigned char *rk,
325*817466cbSJens Wiklander                                   const unsigned char *key )
326*817466cbSJens Wiklander {
327*817466cbSJens Wiklander     asm( "movdqu (%1), %%xmm0   \n\t" // copy original round key
328*817466cbSJens Wiklander          "movdqu %%xmm0, (%0)   \n\t"
329*817466cbSJens Wiklander          "add $16, %0           \n\t"
330*817466cbSJens Wiklander          "movq 16(%1), %%xmm1   \n\t"
331*817466cbSJens Wiklander          "movq %%xmm1, (%0)     \n\t"
332*817466cbSJens Wiklander          "add $8, %0            \n\t"
333*817466cbSJens Wiklander          "jmp 2f                \n\t" // skip auxiliary routine
334*817466cbSJens Wiklander 
335*817466cbSJens Wiklander          /*
336*817466cbSJens Wiklander           * Finish generating the next 6 quarter-keys.
337*817466cbSJens Wiklander           *
338*817466cbSJens Wiklander           * On entry xmm0 is r3:r2:r1:r0, xmm1 is stuff:stuff:r5:r4
339*817466cbSJens Wiklander           * and xmm2 is stuff:stuff:X:stuff with X = rot( sub( r3 ) ) ^ RCON.
340*817466cbSJens Wiklander           *
341*817466cbSJens Wiklander           * On exit, xmm0 is r9:r8:r7:r6 and xmm1 is stuff:stuff:r11:r10
342*817466cbSJens Wiklander           * and those are written to the round key buffer.
343*817466cbSJens Wiklander           */
344*817466cbSJens Wiklander          "1:                            \n\t"
345*817466cbSJens Wiklander          "pshufd $0x55, %%xmm2, %%xmm2  \n\t" // X:X:X:X
346*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm0, %%xmm2           \n\t" // X+r3:X+r2:X+r1:r4
347*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm0             \n\t" // etc
348*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm0, %%xmm2           \n\t"
349*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm0             \n\t"
350*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm0, %%xmm2           \n\t"
351*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm0             \n\t"
352*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm2, %%xmm0           \n\t" // update xmm0 = r9:r8:r7:r6
353*817466cbSJens Wiklander          "movdqu %%xmm0, (%0)           \n\t"
354*817466cbSJens Wiklander          "add $16, %0                   \n\t"
355*817466cbSJens Wiklander          "pshufd $0xff, %%xmm0, %%xmm2  \n\t" // r9:r9:r9:r9
356*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm1, %%xmm2           \n\t" // stuff:stuff:r9+r5:r10
357*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm1             \n\t" // r2:r1:r0:0
358*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm2, %%xmm1           \n\t" // xmm1 = stuff:stuff:r11:r10
359*817466cbSJens Wiklander          "movq %%xmm1, (%0)             \n\t"
360*817466cbSJens Wiklander          "add $8, %0                    \n\t"
361*817466cbSJens Wiklander          "ret                           \n\t"
362*817466cbSJens Wiklander 
363*817466cbSJens Wiklander          "2:                            \n\t"
364*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x01    \n\tcall 1b \n\t"
365*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x02    \n\tcall 1b \n\t"
366*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x04    \n\tcall 1b \n\t"
367*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x08    \n\tcall 1b \n\t"
368*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x10    \n\tcall 1b \n\t"
369*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x20    \n\tcall 1b \n\t"
370*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x40    \n\tcall 1b \n\t"
371*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x80    \n\tcall 1b \n\t"
372*817466cbSJens Wiklander 
373*817466cbSJens Wiklander          :
374*817466cbSJens Wiklander          : "r" (rk), "r" (key)
375*817466cbSJens Wiklander          : "memory", "cc", "0" );
376*817466cbSJens Wiklander }
377*817466cbSJens Wiklander 
378*817466cbSJens Wiklander /*
379*817466cbSJens Wiklander  * Key expansion, 256-bit case
380*817466cbSJens Wiklander  */
381*817466cbSJens Wiklander static void aesni_setkey_enc_256( unsigned char *rk,
382*817466cbSJens Wiklander                                   const unsigned char *key )
383*817466cbSJens Wiklander {
384*817466cbSJens Wiklander     asm( "movdqu (%1), %%xmm0           \n\t"
385*817466cbSJens Wiklander          "movdqu %%xmm0, (%0)           \n\t"
386*817466cbSJens Wiklander          "add $16, %0                   \n\t"
387*817466cbSJens Wiklander          "movdqu 16(%1), %%xmm1         \n\t"
388*817466cbSJens Wiklander          "movdqu %%xmm1, (%0)           \n\t"
389*817466cbSJens Wiklander          "jmp 2f                        \n\t" // skip auxiliary routine
390*817466cbSJens Wiklander 
391*817466cbSJens Wiklander          /*
392*817466cbSJens Wiklander           * Finish generating the next two round keys.
393*817466cbSJens Wiklander           *
394*817466cbSJens Wiklander           * On entry xmm0 is r3:r2:r1:r0, xmm1 is r7:r6:r5:r4 and
395*817466cbSJens Wiklander           * xmm2 is X:stuff:stuff:stuff with X = rot( sub( r7 )) ^ RCON
396*817466cbSJens Wiklander           *
397*817466cbSJens Wiklander           * On exit, xmm0 is r11:r10:r9:r8 and xmm1 is r15:r14:r13:r12
398*817466cbSJens Wiklander           * and those have been written to the output buffer.
399*817466cbSJens Wiklander           */
400*817466cbSJens Wiklander          "1:                                \n\t"
401*817466cbSJens Wiklander          "pshufd $0xff, %%xmm2, %%xmm2      \n\t"
402*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm0, %%xmm2               \n\t"
403*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm0                 \n\t"
404*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm0, %%xmm2               \n\t"
405*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm0                 \n\t"
406*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm0, %%xmm2               \n\t"
407*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm0                 \n\t"
408*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm2, %%xmm0               \n\t"
409*817466cbSJens Wiklander          "add $16, %0                       \n\t"
410*817466cbSJens Wiklander          "movdqu %%xmm0, (%0)               \n\t"
411*817466cbSJens Wiklander 
412*817466cbSJens Wiklander          /* Set xmm2 to stuff:Y:stuff:stuff with Y = subword( r11 )
413*817466cbSJens Wiklander           * and proceed to generate next round key from there */
414*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm0_xmm2 ",0x00        \n\t"
415*817466cbSJens Wiklander          "pshufd $0xaa, %%xmm2, %%xmm2      \n\t"
416*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm1, %%xmm2               \n\t"
417*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm1                 \n\t"
418*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm1, %%xmm2               \n\t"
419*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm1                 \n\t"
420*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm1, %%xmm2               \n\t"
421*817466cbSJens Wiklander          "pslldq $4, %%xmm1                 \n\t"
422*817466cbSJens Wiklander          "pxor %%xmm2, %%xmm1               \n\t"
423*817466cbSJens Wiklander          "add $16, %0                       \n\t"
424*817466cbSJens Wiklander          "movdqu %%xmm1, (%0)               \n\t"
425*817466cbSJens Wiklander          "ret                               \n\t"
426*817466cbSJens Wiklander 
427*817466cbSJens Wiklander          /*
428*817466cbSJens Wiklander           * Main "loop" - Generating one more key than necessary,
429*817466cbSJens Wiklander           * see definition of mbedtls_aes_context.buf
430*817466cbSJens Wiklander           */
431*817466cbSJens Wiklander          "2:                                \n\t"
432*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x01        \n\tcall 1b \n\t"
433*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x02        \n\tcall 1b \n\t"
434*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x04        \n\tcall 1b \n\t"
435*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x08        \n\tcall 1b \n\t"
436*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x10        \n\tcall 1b \n\t"
437*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x20        \n\tcall 1b \n\t"
438*817466cbSJens Wiklander          AESKEYGENA xmm1_xmm2 ",0x40        \n\tcall 1b \n\t"
439*817466cbSJens Wiklander          :
440*817466cbSJens Wiklander          : "r" (rk), "r" (key)
441*817466cbSJens Wiklander          : "memory", "cc", "0" );
442*817466cbSJens Wiklander }
443*817466cbSJens Wiklander 
444*817466cbSJens Wiklander /*
445*817466cbSJens Wiklander  * Key expansion, wrapper
446*817466cbSJens Wiklander  */
447*817466cbSJens Wiklander int mbedtls_aesni_setkey_enc( unsigned char *rk,
448*817466cbSJens Wiklander                       const unsigned char *key,
449*817466cbSJens Wiklander                       size_t bits )
450*817466cbSJens Wiklander {
451*817466cbSJens Wiklander     switch( bits )
452*817466cbSJens Wiklander     {
453*817466cbSJens Wiklander         case 128: aesni_setkey_enc_128( rk, key ); break;
454*817466cbSJens Wiklander         case 192: aesni_setkey_enc_192( rk, key ); break;
455*817466cbSJens Wiklander         case 256: aesni_setkey_enc_256( rk, key ); break;
456*817466cbSJens Wiklander         default : return( MBEDTLS_ERR_AES_INVALID_KEY_LENGTH );
457*817466cbSJens Wiklander     }
458*817466cbSJens Wiklander 
459*817466cbSJens Wiklander     return( 0 );
460*817466cbSJens Wiklander }
461*817466cbSJens Wiklander 
462*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_HAVE_X86_64 */
463*817466cbSJens Wiklander 
464*817466cbSJens Wiklander #endif /* MBEDTLS_AESNI_C */
465