GCM: Add support for split data buffers and online operation
[libgcrypt.git] / cipher / cipher-gcm.c
1 /* cipher-gcm.c  - Generic Galois Counter Mode implementation
2  * Copyright (C) 2013 Dmitry Eremin-Solenikov
3  * Copyright © 2013 Jussi Kivilinna <jussi.kivilinna@iki.fi>
4  *
5  * This file is part of Libgcrypt.
6  *
7  * Libgcrypt is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU Lesser general Public License as
9  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
10  * the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libgcrypt is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  */
20
21 #include <config.h>
22 #include <stdio.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include <string.h>
25 #include <errno.h>
26
27 #include "g10lib.h"
28 #include "cipher.h"
29 #include "ath.h"
30 #include "bufhelp.h"
31 #include "./cipher-internal.h"
32
33 #ifdef GCM_USE_TABLES
34 static const u16 gcmR[256] = {
35   0x0000, 0x01c2, 0x0384, 0x0246, 0x0708, 0x06ca, 0x048c, 0x054e,
36   0x0e10, 0x0fd2, 0x0d94, 0x0c56, 0x0918, 0x08da, 0x0a9c, 0x0b5e,
37   0x1c20, 0x1de2, 0x1fa4, 0x1e66, 0x1b28, 0x1aea, 0x18ac, 0x196e,
38   0x1230, 0x13f2, 0x11b4, 0x1076, 0x1538, 0x14fa, 0x16bc, 0x177e,
39   0x3840, 0x3982, 0x3bc4, 0x3a06, 0x3f48, 0x3e8a, 0x3ccc, 0x3d0e,
40   0x3650, 0x3792, 0x35d4, 0x3416, 0x3158, 0x309a, 0x32dc, 0x331e,
41   0x2460, 0x25a2, 0x27e4, 0x2626, 0x2368, 0x22aa, 0x20ec, 0x212e,
42   0x2a70, 0x2bb2, 0x29f4, 0x2836, 0x2d78, 0x2cba, 0x2efc, 0x2f3e,
43   0x7080, 0x7142, 0x7304, 0x72c6, 0x7788, 0x764a, 0x740c, 0x75ce,
44   0x7e90, 0x7f52, 0x7d14, 0x7cd6, 0x7998, 0x785a, 0x7a1c, 0x7bde,
45   0x6ca0, 0x6d62, 0x6f24, 0x6ee6, 0x6ba8, 0x6a6a, 0x682c, 0x69ee,
46   0x62b0, 0x6372, 0x6134, 0x60f6, 0x65b8, 0x647a, 0x663c, 0x67fe,
47   0x48c0, 0x4902, 0x4b44, 0x4a86, 0x4fc8, 0x4e0a, 0x4c4c, 0x4d8e,
48   0x46d0, 0x4712, 0x4554, 0x4496, 0x41d8, 0x401a, 0x425c, 0x439e,
49   0x54e0, 0x5522, 0x5764, 0x56a6, 0x53e8, 0x522a, 0x506c, 0x51ae,
50   0x5af0, 0x5b32, 0x5974, 0x58b6, 0x5df8, 0x5c3a, 0x5e7c, 0x5fbe,
51   0xe100, 0xe0c2, 0xe284, 0xe346, 0xe608, 0xe7ca, 0xe58c, 0xe44e,
52   0xef10, 0xeed2, 0xec94, 0xed56, 0xe818, 0xe9da, 0xeb9c, 0xea5e,
53   0xfd20, 0xfce2, 0xfea4, 0xff66, 0xfa28, 0xfbea, 0xf9ac, 0xf86e,
54   0xf330, 0xf2f2, 0xf0b4, 0xf176, 0xf438, 0xf5fa, 0xf7bc, 0xf67e,
55   0xd940, 0xd882, 0xdac4, 0xdb06, 0xde48, 0xdf8a, 0xddcc, 0xdc0e,
56   0xd750, 0xd692, 0xd4d4, 0xd516, 0xd058, 0xd19a, 0xd3dc, 0xd21e,
57   0xc560, 0xc4a2, 0xc6e4, 0xc726, 0xc268, 0xc3aa, 0xc1ec, 0xc02e,
58   0xcb70, 0xcab2, 0xc8f4, 0xc936, 0xcc78, 0xcdba, 0xcffc, 0xce3e,
59   0x9180, 0x9042, 0x9204, 0x93c6, 0x9688, 0x974a, 0x950c, 0x94ce,
60   0x9f90, 0x9e52, 0x9c14, 0x9dd6, 0x9898, 0x995a, 0x9b1c, 0x9ade,
61   0x8da0, 0x8c62, 0x8e24, 0x8fe6, 0x8aa8, 0x8b6a, 0x892c, 0x88ee,
62   0x83b0, 0x8272, 0x8034, 0x81f6, 0x84b8, 0x857a, 0x873c, 0x86fe,
63   0xa9c0, 0xa802, 0xaa44, 0xab86, 0xaec8, 0xaf0a, 0xad4c, 0xac8e,
64   0xa7d0, 0xa612, 0xa454, 0xa596, 0xa0d8, 0xa11a, 0xa35c, 0xa29e,
65   0xb5e0, 0xb422, 0xb664, 0xb7a6, 0xb2e8, 0xb32a, 0xb16c, 0xb0ae,
66   0xbbf0, 0xba32, 0xb874, 0xb9b6, 0xbcf8, 0xbd3a, 0xbf7c, 0xbebe,
67 };
68
69 #ifdef GCM_TABLES_USE_U64
70 static void
71 bshift (u64 * b0, u64 * b1)
72 {
73   u64 t[2], mask;
74
75   t[0] = *b0;
76   t[1] = *b1;
77   mask = t[1] & 1 ? 0xe1 : 0;
78   mask <<= 56;
79
80   *b1 = (t[1] >> 1) ^ (t[0] << 63);
81   *b0 = (t[0] >> 1) ^ mask;
82 }
83
84 static void
85 do_fillM (unsigned char *h, u64 *M)
86 {
87   int i, j;
88
89   M[0 + 0] = 0;
90   M[0 + 16] = 0;
91
92   M[8 + 0] = buf_get_be64 (h + 0);
93   M[8 + 16] = buf_get_be64 (h + 8);
94
95   for (i = 4; i > 0; i /= 2)
96     {
97       M[i + 0] = M[2 * i + 0];
98       M[i + 16] = M[2 * i + 16];
99
100       bshift (&M[i], &M[i + 16]);
101     }
102
103   for (i = 2; i < 16; i *= 2)
104     for (j = 1; j < i; j++)
105       {
106         M[(i + j) + 0] = M[i + 0] ^ M[j + 0];
107         M[(i + j) + 16] = M[i + 16] ^ M[j + 16];
108       }
109 }
110
111 static inline unsigned int
112 do_ghash (unsigned char *result, const unsigned char *buf, const u64 *gcmM)
113 {
114   u64 V[2];
115   u64 tmp[2];
116   const u64 *M;
117   u64 T;
118   u32 A;
119   int i;
120
121   buf_xor (V, result, buf, 16);
122   V[0] = be_bswap64 (V[0]);
123   V[1] = be_bswap64 (V[1]);
124
125   /* First round can be manually tweaked based on fact that 'tmp' is zero. */
126   i = 15;
127
128   M = &gcmM[(V[1] & 0xf)];
129   V[1] >>= 4;
130   tmp[0] = (M[0] >> 4) ^ ((u64) gcmR[(M[16] & 0xf) << 4] << 48);
131   tmp[1] = (M[16] >> 4) ^ (M[0] << 60);
132   tmp[0] ^= gcmM[(V[1] & 0xf) + 0];
133   tmp[1] ^= gcmM[(V[1] & 0xf) + 16];
134   V[1] >>= 4;
135
136   --i;
137   while (1)
138     {
139       M = &gcmM[(V[1] & 0xf)];
140       V[1] >>= 4;
141
142       A = tmp[1] & 0xff;
143       T = tmp[0];
144       tmp[0] = (T >> 8) ^ ((u64) gcmR[A] << 48) ^ gcmM[(V[1] & 0xf) + 0];
145       tmp[1] = (T << 56) ^ (tmp[1] >> 8) ^ gcmM[(V[1] & 0xf) + 16];
146
147       tmp[0] ^= (M[0] >> 4) ^ ((u64) gcmR[(M[16] & 0xf) << 4] << 48);
148       tmp[1] ^= (M[16] >> 4) ^ (M[0] << 60);
149
150       if (i == 0)
151         break;
152       else if (i == 8)
153         V[1] = V[0];
154       else
155         V[1] >>= 4;
156       --i;
157     }
158
159   buf_put_be64 (result + 0, tmp[0]);
160   buf_put_be64 (result + 8, tmp[1]);
161
162   return (sizeof(V) + sizeof(T) + sizeof(tmp) +
163           sizeof(int)*2 + sizeof(void*)*5);
164 }
165
166 #else
167
168 static void
169 bshift (u32 * M, int i)
170 {
171   u32 t[4], mask;
172
173   t[0] = M[i * 4 + 0];
174   t[1] = M[i * 4 + 1];
175   t[2] = M[i * 4 + 2];
176   t[3] = M[i * 4 + 3];
177   mask = t[3] & 1 ? 0xe1 : 0;
178
179   M[i * 4 + 3] = (t[3] >> 1) ^ (t[2] << 31);
180   M[i * 4 + 2] = (t[2] >> 1) ^ (t[1] << 31);
181   M[i * 4 + 1] = (t[1] >> 1) ^ (t[0] << 31);
182   M[i * 4 + 0] = (t[0] >> 1) ^ (mask << 24);
183 }
184
185 static void
186 do_fillM (unsigned char *h, u32 *M)
187 {
188   int i, j;
189
190   M[0 * 4 + 0] = 0;
191   M[0 * 4 + 1] = 0;
192   M[0 * 4 + 2] = 0;
193   M[0 * 4 + 3] = 0;
194
195   M[8 * 4 + 0] = buf_get_be32 (h + 0);
196   M[8 * 4 + 1] = buf_get_be32 (h + 4);
197   M[8 * 4 + 2] = buf_get_be32 (h + 8);
198   M[8 * 4 + 3] = buf_get_be32 (h + 12);
199
200   for (i = 4; i > 0; i /= 2)
201     {
202       M[i * 4 + 0] = M[2 * i * 4 + 0];
203       M[i * 4 + 1] = M[2 * i * 4 + 1];
204       M[i * 4 + 2] = M[2 * i * 4 + 2];
205       M[i * 4 + 3] = M[2 * i * 4 + 3];
206
207       bshift (M, i);
208     }
209
210   for (i = 2; i < 16; i *= 2)
211     for (j = 1; j < i; j++)
212       {
213         M[(i + j) * 4 + 0] = M[i * 4 + 0] ^ M[j * 4 + 0];
214         M[(i + j) * 4 + 1] = M[i * 4 + 1] ^ M[j * 4 + 1];
215         M[(i + j) * 4 + 2] = M[i * 4 + 2] ^ M[j * 4 + 2];
216         M[(i + j) * 4 + 3] = M[i * 4 + 3] ^ M[j * 4 + 3];
217       }
218 }
219
220 static inline unsigned int
221 do_ghash (unsigned char *result, const unsigned char *buf, const u32 *gcmM)
222 {
223   byte V[16];
224   u32 tmp[4];
225   u32 v;
226   const u32 *M, *m;
227   u32 T[3];
228   int i;
229
230   buf_xor (V, result, buf, 16); /* V is big-endian */
231
232   /* First round can be manually tweaked based on fact that 'tmp' is zero. */
233   i = 15;
234
235   v = V[i];
236   M = &gcmM[(v & 0xf) * 4];
237   v = (v & 0xf0) >> 4;
238   m = &gcmM[v * 4];
239   v = V[--i];
240
241   tmp[0] = (M[0] >> 4) ^ ((u64) gcmR[(M[3] << 4) & 0xf0] << 16) ^ m[0];
242   tmp[1] = (M[1] >> 4) ^ (M[0] << 28) ^ m[1];
243   tmp[2] = (M[2] >> 4) ^ (M[1] << 28) ^ m[2];
244   tmp[3] = (M[3] >> 4) ^ (M[2] << 28) ^ m[3];
245
246   while (1)
247     {
248       M = &gcmM[(v & 0xf) * 4];
249       v = (v & 0xf0) >> 4;
250       m = &gcmM[v * 4];
251
252       T[0] = tmp[0];
253       T[1] = tmp[1];
254       T[2] = tmp[2];
255       tmp[0] = (T[0] >> 8) ^ ((u32) gcmR[tmp[3] & 0xff] << 16) ^ m[0];
256       tmp[1] = (T[0] << 24) ^ (tmp[1] >> 8) ^ m[1];
257       tmp[2] = (T[1] << 24) ^ (tmp[2] >> 8) ^ m[2];
258       tmp[3] = (T[2] << 24) ^ (tmp[3] >> 8) ^ m[3];
259
260       tmp[0] ^= (M[0] >> 4) ^ ((u64) gcmR[(M[3] << 4) & 0xf0] << 16);
261       tmp[1] ^= (M[1] >> 4) ^ (M[0] << 28);
262       tmp[2] ^= (M[2] >> 4) ^ (M[1] << 28);
263       tmp[3] ^= (M[3] >> 4) ^ (M[2] << 28);
264
265       if (i == 0)
266         break;
267
268       v = V[--i];
269     }
270
271   buf_put_be32 (result + 0, tmp[0]);
272   buf_put_be32 (result + 4, tmp[1]);
273   buf_put_be32 (result + 8, tmp[2]);
274   buf_put_be32 (result + 12, tmp[3]);
275
276   return (sizeof(V) + sizeof(T) + sizeof(tmp) +
277           sizeof(int)*2 + sizeof(void*)*6);
278 }
279 #endif /* !HAVE_U64_TYPEDEF || SIZEOF_UNSIGNED_LONG != 8 */
280
281 #define fillM(c, h) do_fillM (h, c->u_mode.gcm.gcm_table)
282 #define GHASH(c, result, buf) do_ghash (result, buf, c->u_mode.gcm.gcm_table)
283
284 #else
285
286 static unsigned long
287 bshift (unsigned long *b)
288 {
289   unsigned long c;
290   int i;
291   c = b[3] & 1;
292   for (i = 3; i > 0; i--)
293     {
294       b[i] = (b[i] >> 1) | (b[i - 1] << 31);
295     }
296   b[i] >>= 1;
297   return c;
298 }
299
300 static unsigned int
301 do_ghash (unsigned char *hsub, unsigned char *result, const unsigned char *buf)
302 {
303   unsigned long V[4];
304   int i, j;
305   byte *p;
306
307 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
308   p = result;
309 #else
310   unsigned long T[4];
311
312   buf_xor (V, result, buf, 16);
313   for (i = 0; i < 4; i++)
314     {
315       V[i] = (V[i] & 0x00ff00ff) << 8 | (V[i] & 0xff00ff00) >> 8;
316       V[i] = (V[i] & 0x0000ffff) << 16 | (V[i] & 0xffff0000) >> 16;
317     }
318   p = (byte *) T;
319 #endif
320
321   memset (p, 0, 16);
322
323   for (i = 0; i < 16; i++)
324     {
325       for (j = 0x80; j; j >>= 1)
326         {
327           if (hsub[i] & j)
328             buf_xor (p, p, V, 16);
329           if (bshift (V))
330             V[0] ^= 0xe1000000;
331         }
332     }
333 #ifndef WORDS_BIGENDIAN
334   for (i = 0, p = (byte *) T; i < 16; i += 4, p += 4)
335     {
336       result[i + 0] = p[3];
337       result[i + 1] = p[2];
338       result[i + 2] = p[1];
339       result[i + 3] = p[0];
340     }
341 #endif
342
343   return (sizeof(V) + sizeof(T) + sizeof(int)*2 + sizeof(void*)*5);
344 }
345
346 #define fillM(c, h) do { } while (0)
347 #define GHASH(c, result, buf) do_ghash (c->u_iv.iv, result, buf)
348
349 #endif /* !GCM_USE_TABLES */
350
351
352 #ifdef GCM_USE_INTEL_PCLMUL
353 /*
354  Intel PCLMUL ghash based on white paper:
355   "Intel® Carry-Less Multiplication Instruction and its Usage for Computing the
356    GCM Mode - Rev 2.01"; Shay Gueron, Michael E. Kounavis.
357  */
358 static inline void gfmul_pclmul(void)
359 {
360   /* Input: XMM0 and XMM1, Output: XMM1. Input XMM0 stays unmodified.
361      Input must be converted to little-endian.
362    */
363   asm volatile (/* gfmul, xmm0 has operator a and xmm1 has operator b. */
364                 "pshufd $78, %%xmm0, %%xmm2\n\t"
365                 "pshufd $78, %%xmm1, %%xmm4\n\t"
366                 "pxor %%xmm0, %%xmm2\n\t" /* xmm2 holds a0+a1 */
367                 "pxor %%xmm1, %%xmm4\n\t" /* xmm4 holds b0+b1 */
368
369                 "movdqa %%xmm0, %%xmm3\n\t"
370                 "pclmulqdq $0, %%xmm1, %%xmm3\n\t"  /* xmm3 holds a0*b0 */
371                 "movdqa %%xmm0, %%xmm6\n\t"
372                 "pclmulqdq $17, %%xmm1, %%xmm6\n\t" /* xmm6 holds a1*b1 */
373                 "movdqa %%xmm3, %%xmm5\n\t"
374                 "pclmulqdq $0, %%xmm2, %%xmm4\n\t"  /* xmm4 holds (a0+a1)*(b0+b1) */
375
376                 "pxor %%xmm6, %%xmm5\n\t" /* xmm5 holds a0*b0+a1*b1 */
377                 "pxor %%xmm5, %%xmm4\n\t" /* xmm4 holds a0*b0+a1*b1+(a0+a1)*(b0+b1) */
378                 "movdqa %%xmm4, %%xmm5\n\t"
379                 "psrldq $8, %%xmm4\n\t"
380                 "pslldq $8, %%xmm5\n\t"
381                 "pxor %%xmm5, %%xmm3\n\t"
382                 "pxor %%xmm4, %%xmm6\n\t" /* <xmm6:xmm3> holds the result of the
383                                              carry-less multiplication of xmm0
384                                              by xmm1 */
385
386                 /* shift the result by one bit position to the left cope for
387                    the fact that bits are reversed */
388                 "movdqa %%xmm3, %%xmm4\n\t"
389                 "movdqa %%xmm6, %%xmm5\n\t"
390                 "pslld $1, %%xmm3\n\t"
391                 "pslld $1, %%xmm6\n\t"
392                 "psrld $31, %%xmm4\n\t"
393                 "psrld $31, %%xmm5\n\t"
394                 "movdqa %%xmm4, %%xmm1\n\t"
395                 "pslldq $4, %%xmm5\n\t"
396                 "pslldq $4, %%xmm4\n\t"
397                 "psrldq $12, %%xmm1\n\t"
398                 "por %%xmm4, %%xmm3\n\t"
399                 "por %%xmm5, %%xmm6\n\t"
400                 "por %%xmm6, %%xmm1\n\t"
401
402                 /* first phase of the reduction */
403                 "movdqa %%xmm3, %%xmm6\n\t"
404                 "movdqa %%xmm3, %%xmm7\n\t"
405                 "pslld $31, %%xmm6\n\t"  /* packed right shifting << 31 */
406                 "movdqa %%xmm3, %%xmm5\n\t"
407                 "pslld $30, %%xmm7\n\t"  /* packed right shifting shift << 30 */
408                 "pslld $25, %%xmm5\n\t"  /* packed right shifting shift << 25 */
409                 "pxor %%xmm7, %%xmm6\n\t" /* xor the shifted versions */
410                 "pxor %%xmm5, %%xmm6\n\t"
411                 "movdqa %%xmm6, %%xmm7\n\t"
412                 "pslldq $12, %%xmm6\n\t"
413                 "psrldq $4, %%xmm7\n\t"
414                 "pxor %%xmm6, %%xmm3\n\t" /* first phase of the reduction
415                                              complete */
416
417                 /* second phase of the reduction */
418                 "movdqa %%xmm3, %%xmm2\n\t"
419                 "movdqa %%xmm3, %%xmm4\n\t"
420                 "psrld $1, %%xmm2\n\t"    /* packed left shifting >> 1 */
421                 "movdqa %%xmm3, %%xmm5\n\t"
422                 "psrld $2, %%xmm4\n\t"    /* packed left shifting >> 2 */
423                 "psrld $7, %%xmm5\n\t"    /* packed left shifting >> 7 */
424                 "pxor %%xmm4, %%xmm2\n\t" /* xor the shifted versions */
425                 "pxor %%xmm5, %%xmm2\n\t"
426                 "pxor %%xmm7, %%xmm2\n\t"
427                 "pxor %%xmm2, %%xmm3\n\t"
428                 "pxor %%xmm3, %%xmm1\n\t" /* the result is in xmm1 */
429                 ::: "cc" );
430 }
431
432 #ifdef __x86_64__
433 static inline void gfmul_pclmul_aggr4(void)
434 {
435   /* Input:
436       H¹: XMM0         X_i            : XMM6
437       H²: XMM8         X_(i-1)        : XMM3
438       H³: XMM9         X_(i-2)        : XMM2
439       H⁴: XMM10               X_(i-3)⊕Y_(i-4): XMM1
440      Output:
441       Y_i: XMM1
442      Inputs XMM0 stays unmodified.
443      Input must be converted to little-endian.
444    */
445   asm volatile (/* perform clmul and merge results... */
446                 "pshufd $78, %%xmm10, %%xmm11\n\t"
447                 "pshufd $78, %%xmm1, %%xmm12\n\t"
448                 "pxor %%xmm10, %%xmm11\n\t" /* xmm11 holds 4:a0+a1 */
449                 "pxor %%xmm1, %%xmm12\n\t" /* xmm12 holds 4:b0+b1 */
450
451                 "pshufd $78, %%xmm9, %%xmm13\n\t"
452                 "pshufd $78, %%xmm2, %%xmm14\n\t"
453                 "pxor %%xmm9, %%xmm13\n\t" /* xmm13 holds 3:a0+a1 */
454                 "pxor %%xmm2, %%xmm14\n\t" /* xmm14 holds 3:b0+b1 */
455
456                 "pshufd $78, %%xmm8, %%xmm5\n\t"
457                 "pshufd $78, %%xmm3, %%xmm15\n\t"
458                 "pxor %%xmm8, %%xmm5\n\t" /* xmm1 holds 2:a0+a1 */
459                 "pxor %%xmm3, %%xmm15\n\t" /* xmm2 holds 2:b0+b1 */
460
461                 "movdqa %%xmm10, %%xmm4\n\t"
462                 "movdqa %%xmm9, %%xmm7\n\t"
463                 "pclmulqdq $0, %%xmm1, %%xmm4\n\t"   /* xmm4 holds 4:a0*b0 */
464                 "pclmulqdq $0, %%xmm2, %%xmm7\n\t"   /* xmm7 holds 3:a0*b0 */
465                 "pclmulqdq $17, %%xmm10, %%xmm1\n\t" /* xmm1 holds 4:a1*b1 */
466                 "pclmulqdq $17, %%xmm9, %%xmm2\n\t"  /* xmm9 holds 3:a1*b1 */
467                 "pclmulqdq $0, %%xmm11, %%xmm12\n\t" /* xmm12 holds 4:(a0+a1)*(b0+b1) */
468                 "pclmulqdq $0, %%xmm13, %%xmm14\n\t" /* xmm14 holds 3:(a0+a1)*(b0+b1) */
469
470                 "pshufd $78, %%xmm0, %%xmm10\n\t"
471                 "pshufd $78, %%xmm6, %%xmm11\n\t"
472                 "pxor %%xmm0, %%xmm10\n\t" /* xmm10 holds 1:a0+a1 */
473                 "pxor %%xmm6, %%xmm11\n\t" /* xmm11 holds 1:b0+b1 */
474
475                 "pxor %%xmm4, %%xmm7\n\t"   /* xmm7 holds 3+4:a0*b0 */
476                 "pxor %%xmm2, %%xmm1\n\t"   /* xmm1 holds 3+4:a1*b1 */
477                 "pxor %%xmm14, %%xmm12\n\t" /* xmm12 holds 3+4:(a0+a1)*(b0+b1) */
478
479                 "movdqa %%xmm8, %%xmm13\n\t"
480                 "pclmulqdq $0, %%xmm3, %%xmm13\n\t"  /* xmm13 holds 2:a0*b0 */
481                 "pclmulqdq $17, %%xmm8, %%xmm3\n\t"  /* xmm3 holds 2:a1*b1 */
482                 "pclmulqdq $0, %%xmm5, %%xmm15\n\t" /* xmm15 holds 2:(a0+a1)*(b0+b1) */
483
484                 "pxor %%xmm13, %%xmm7\n\t" /* xmm7 holds 2+3+4:a0*b0 */
485                 "pxor %%xmm3, %%xmm1\n\t"  /* xmm1 holds 2+3+4:a1*b1 */
486                 "pxor %%xmm15, %%xmm12\n\t" /* xmm12 holds 2+3+4:(a0+a1)*(b0+b1) */
487
488                 "movdqa %%xmm0, %%xmm3\n\t"
489                 "pclmulqdq $0, %%xmm6, %%xmm3\n\t"  /* xmm3 holds 1:a0*b0 */
490                 "pclmulqdq $17, %%xmm0, %%xmm6\n\t" /* xmm6 holds 1:a1*b1 */
491                 "movdqa %%xmm11, %%xmm4\n\t"
492                 "pclmulqdq $0, %%xmm10, %%xmm4\n\t" /* xmm4 holds 1:(a0+a1)*(b0+b1) */
493
494                 "pxor %%xmm7, %%xmm3\n\t"  /* xmm3 holds 1+2+3+4:a0*b0 */
495                 "pxor %%xmm1, %%xmm6\n\t"  /* xmm6 holds 1+2+3+4:a1*b1 */
496                 "pxor %%xmm12, %%xmm4\n\t" /* xmm4 holds 1+2+3+4:(a0+a1)*(b0+b1) */
497
498                 /* aggregated reduction... */
499                 "movdqa %%xmm3, %%xmm5\n\t"
500                 "pxor %%xmm6, %%xmm5\n\t" /* xmm5 holds a0*b0+a1*b1 */
501                 "pxor %%xmm5, %%xmm4\n\t" /* xmm4 holds a0*b0+a1*b1+(a0+a1)*(b0+b1) */
502                 "movdqa %%xmm4, %%xmm5\n\t"
503                 "psrldq $8, %%xmm4\n\t"
504                 "pslldq $8, %%xmm5\n\t"
505                 "pxor %%xmm5, %%xmm3\n\t"
506                 "pxor %%xmm4, %%xmm6\n\t" /* <xmm6:xmm3> holds the result of the
507                                              carry-less multiplication of xmm0
508                                              by xmm1 */
509
510                 /* shift the result by one bit position to the left cope for
511                    the fact that bits are reversed */
512                 "movdqa %%xmm3, %%xmm4\n\t"
513                 "movdqa %%xmm6, %%xmm5\n\t"
514                 "pslld $1, %%xmm3\n\t"
515                 "pslld $1, %%xmm6\n\t"
516                 "psrld $31, %%xmm4\n\t"
517                 "psrld $31, %%xmm5\n\t"
518                 "movdqa %%xmm4, %%xmm1\n\t"
519                 "pslldq $4, %%xmm5\n\t"
520                 "pslldq $4, %%xmm4\n\t"
521                 "psrldq $12, %%xmm1\n\t"
522                 "por %%xmm4, %%xmm3\n\t"
523                 "por %%xmm5, %%xmm6\n\t"
524                 "por %%xmm6, %%xmm1\n\t"
525
526                 /* first phase of the reduction */
527                 "movdqa %%xmm3, %%xmm6\n\t"
528                 "movdqa %%xmm3, %%xmm7\n\t"
529                 "pslld $31, %%xmm6\n\t"  /* packed right shifting << 31 */
530                 "movdqa %%xmm3, %%xmm5\n\t"
531                 "pslld $30, %%xmm7\n\t"  /* packed right shifting shift << 30 */
532                 "pslld $25, %%xmm5\n\t"  /* packed right shifting shift << 25 */
533                 "pxor %%xmm7, %%xmm6\n\t" /* xor the shifted versions */
534                 "pxor %%xmm5, %%xmm6\n\t"
535                 "movdqa %%xmm6, %%xmm7\n\t"
536                 "pslldq $12, %%xmm6\n\t"
537                 "psrldq $4, %%xmm7\n\t"
538                 "pxor %%xmm6, %%xmm3\n\t" /* first phase of the reduction
539                                              complete */
540
541                 /* second phase of the reduction */
542                 "movdqa %%xmm3, %%xmm2\n\t"
543                 "movdqa %%xmm3, %%xmm4\n\t"
544                 "psrld $1, %%xmm2\n\t"    /* packed left shifting >> 1 */
545                 "movdqa %%xmm3, %%xmm5\n\t"
546                 "psrld $2, %%xmm4\n\t"    /* packed left shifting >> 2 */
547                 "psrld $7, %%xmm5\n\t"    /* packed left shifting >> 7 */
548                 "pxor %%xmm4, %%xmm2\n\t" /* xor the shifted versions */
549                 "pxor %%xmm5, %%xmm2\n\t"
550                 "pxor %%xmm7, %%xmm2\n\t"
551                 "pxor %%xmm2, %%xmm3\n\t"
552                 "pxor %%xmm3, %%xmm1\n\t" /* the result is in xmm1 */
553                 :::"cc");
554 }
555 #endif
556
557 #endif /*GCM_USE_INTEL_PCLMUL*/
558
559
560 static unsigned int
561 ghash (gcry_cipher_hd_t c, byte *result, const byte *buf,
562        size_t nblocks)
563 {
564   const unsigned int blocksize = GCRY_GCM_BLOCK_LEN;
565   unsigned int burn;
566
567   if (nblocks == 0)
568     return 0;
569
570   if (0)
571     ;
572 #ifdef GCM_USE_INTEL_PCLMUL
573   else if (c->u_mode.gcm.use_intel_pclmul)
574     {
575       static const unsigned char be_mask[16] __attribute__ ((aligned (16))) =
576         { 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };
577
578       /* Preload hash and H1. */
579       asm volatile ("movdqu %[hash], %%xmm1\n\t"
580                     "movdqa %[hsub], %%xmm0\n\t"
581                     "pshufb %[be_mask], %%xmm1\n\t" /* be => le */
582                     :
583                     : [hash] "m" (*result), [be_mask] "m" (*be_mask),
584                       [hsub] "m" (*c->u_iv.iv));
585
586 #ifdef __x86_64__
587       if (nblocks >= 4)
588         {
589           do
590             {
591               asm volatile ("movdqa %[be_mask], %%xmm4\n\t"
592                             "movdqu 0*16(%[buf]), %%xmm5\n\t"
593                             "movdqu 1*16(%[buf]), %%xmm2\n\t"
594                             "movdqu 2*16(%[buf]), %%xmm3\n\t"
595                             "movdqu 3*16(%[buf]), %%xmm6\n\t"
596                             "pshufb %%xmm4, %%xmm5\n\t" /* be => le */
597
598                             /* Load H2, H3, H4. */
599                             "movdqu 2*16(%[h_234]), %%xmm10\n\t"
600                             "movdqu 1*16(%[h_234]), %%xmm9\n\t"
601                             "movdqu 0*16(%[h_234]), %%xmm8\n\t"
602
603                             "pxor %%xmm5, %%xmm1\n\t"
604                             "pshufb %%xmm4, %%xmm2\n\t" /* be => le */
605                             "pshufb %%xmm4, %%xmm3\n\t" /* be => le */
606                             "pshufb %%xmm4, %%xmm6\n\t" /* be => le */
607                             :
608                             : [buf] "r" (buf), [be_mask] "m" (*be_mask),
609                               [h_234] "r" (c->u_mode.gcm.gcm_table));
610
611               gfmul_pclmul_aggr4 ();
612
613               buf += 4 * blocksize;
614               nblocks -= 4;
615             }
616           while (nblocks >= 4);
617
618           /* Clear used x86-64/XMM registers. */
619           asm volatile( "pxor %%xmm8, %%xmm8\n\t"
620                         "pxor %%xmm9, %%xmm9\n\t"
621                         "pxor %%xmm10, %%xmm10\n\t"
622                         "pxor %%xmm11, %%xmm11\n\t"
623                         "pxor %%xmm12, %%xmm12\n\t"
624                         "pxor %%xmm13, %%xmm13\n\t"
625                         "pxor %%xmm14, %%xmm14\n\t"
626                         "pxor %%xmm15, %%xmm15\n\t"
627                         ::: "cc" );
628         }
629 #endif
630
631       while (nblocks--)
632         {
633           asm volatile ("movdqu %[buf], %%xmm2\n\t"
634                         "pshufb %[be_mask], %%xmm2\n\t" /* be => le */
635                         "pxor %%xmm2, %%xmm1\n\t"
636                         :
637                         : [buf] "m" (*buf), [be_mask] "m" (*be_mask));
638
639           gfmul_pclmul ();
640
641           buf += blocksize;
642         }
643
644       /* Store hash. */
645       asm volatile ("pshufb %[be_mask], %%xmm1\n\t" /* be => le */
646                     "movdqu %%xmm1, %[hash]\n\t"
647                     : [hash] "=m" (*result)
648                     : [be_mask] "m" (*be_mask));
649
650       /* Clear used registers. */
651       asm volatile( "pxor %%xmm0, %%xmm0\n\t"
652                     "pxor %%xmm1, %%xmm1\n\t"
653                     "pxor %%xmm2, %%xmm2\n\t"
654                     "pxor %%xmm3, %%xmm3\n\t"
655                     "pxor %%xmm4, %%xmm4\n\t"
656                     "pxor %%xmm5, %%xmm5\n\t"
657                     "pxor %%xmm6, %%xmm6\n\t"
658                     "pxor %%xmm7, %%xmm7\n\t"
659                     ::: "cc" );
660       burn = 0;
661     }
662 #endif
663   else
664     {
665       while (nblocks)
666         {
667           burn = GHASH (c, result, buf);
668           buf += blocksize;
669           nblocks--;
670         }
671     }
672
673   return burn + (burn ? 5*sizeof(void*) : 0);
674 }
675
676
677 static void
678 setupM (gcry_cipher_hd_t c, byte *h)
679 {
680   if (0)
681     ;
682 #ifdef GCM_USE_INTEL_PCLMUL
683   else if (_gcry_get_hw_features () & HWF_INTEL_PCLMUL)
684     {
685       u64 tmp[2];
686
687       c->u_mode.gcm.use_intel_pclmul = 1;
688
689       /* Swap endianness of hsub. */
690       tmp[0] = buf_get_be64(c->u_iv.iv + 8);
691       tmp[1] = buf_get_be64(c->u_iv.iv + 0);
692       buf_cpy (c->u_iv.iv, tmp, GCRY_GCM_BLOCK_LEN);
693
694 #ifdef __x86_64__
695       asm volatile ("movdqu %[h_1], %%xmm0\n\t"
696                     "movdqa %%xmm0, %%xmm1\n\t"
697                     :
698                     : [h_1] "m" (*tmp));
699
700       gfmul_pclmul (); /* H•H => H² */
701
702       asm volatile ("movdqu %%xmm1, 0*16(%[h_234])\n\t"
703                     "movdqa %%xmm1, %%xmm8\n\t"
704                     :
705                     : [h_234] "r" (c->u_mode.gcm.gcm_table)
706                     : "memory");
707
708       gfmul_pclmul (); /* H•H² => H³ */
709
710       asm volatile ("movdqa %%xmm8, %%xmm0\n\t"
711                     "movdqu %%xmm1, 1*16(%[h_234])\n\t"
712                     "movdqa %%xmm8, %%xmm1\n\t"
713                     :
714                     : [h_234] "r" (c->u_mode.gcm.gcm_table)
715                     : "memory");
716
717       gfmul_pclmul (); /* H²•H² => H⁴ */
718
719       asm volatile ("movdqu %%xmm1, 2*16(%[h_234])\n\t"
720                     :
721                     : [h_234] "r" (c->u_mode.gcm.gcm_table)
722                     : "memory");
723
724       /* Clear used registers. */
725       asm volatile( "pxor %%xmm0, %%xmm0\n\t"
726                     "pxor %%xmm1, %%xmm1\n\t"
727                     "pxor %%xmm2, %%xmm2\n\t"
728                     "pxor %%xmm3, %%xmm3\n\t"
729                     "pxor %%xmm4, %%xmm4\n\t"
730                     "pxor %%xmm5, %%xmm5\n\t"
731                     "pxor %%xmm6, %%xmm6\n\t"
732                     "pxor %%xmm7, %%xmm7\n\t"
733                     "pxor %%xmm8, %%xmm8\n\t"
734                     ::: "cc" );
735 #endif
736
737       wipememory (tmp, sizeof(tmp));
738     }
739 #endif
740   else
741     fillM (c, h);
742 }
743
744
745 static inline void
746 gcm_bytecounter_add (u32 ctr[2], size_t add)
747 {
748   if (sizeof(add) > sizeof(u32))
749     {
750       u32 high_add = ((add >> 31) >> 1) & 0xffffffff;
751       ctr[1] += high_add;
752     }
753
754   ctr[0] += add;
755   if (ctr[0] >= add)
756     return;
757   ++ctr[1];
758 }
759
760
761 static inline u32
762 gcm_add32_be128 (byte *ctr, unsigned int add)
763 {
764   /* 'ctr' must be aligned to four bytes. */
765   const unsigned int blocksize = GCRY_GCM_BLOCK_LEN;
766   u32 *pval = (u32 *)(void *)(ctr + blocksize - sizeof(u32));
767   u32 val;
768
769   val = be_bswap32(*pval) + add;
770   *pval = be_bswap32(val);
771
772   return val; /* return result as host-endian value */
773 }
774
775
776 static inline int
777 gcm_check_datalen (u32 ctr[2])
778 {
779   /* len(plaintext) <= 2^39-256 bits == 2^36-32 bytes == 2^32-2 blocks */
780   if (ctr[1] > 0xfU)
781     return 0;
782   if (ctr[1] < 0xfU)
783     return 1;
784
785   if (ctr[0] <= 0xffffffe0U)
786     return 1;
787
788   return 0;
789 }
790
791
792 static inline int
793 gcm_check_aadlen_or_ivlen (u32 ctr[2])
794 {
795   /* len(aad/iv) <= 2^64-1 bits ~= 2^61-1 bytes */
796   if (ctr[1] > 0x1fffffffU)
797     return 0;
798   if (ctr[1] < 0x1fffffffU)
799     return 1;
800
801   if (ctr[0] <= 0xffffffffU)
802     return 1;
803
804   return 0;
805 }
806
807
808 static void
809 do_ghash_buf(gcry_cipher_hd_t c, byte *hash, const byte *buf,
810              size_t buflen, int do_padding)
811 {
812   unsigned int blocksize = GCRY_GCM_BLOCK_LEN;
813   unsigned int unused = c->u_mode.gcm.mac_unused;
814   size_t nblocks, n;
815   unsigned int burn = 0;
816
817   if (buflen == 0 && (unused == 0 || !do_padding))
818     return;
819
820   do
821     {
822       if (buflen + unused < blocksize || unused > 0)
823         {
824           n = blocksize - unused;
825           n = n < buflen ? n : buflen;
826
827           buf_cpy (&c->u_mode.gcm.macbuf[unused], buf, n);
828
829           unused += n;
830           buf += n;
831           buflen -= n;
832         }
833       if (!buflen)
834         {
835           if (!do_padding)
836             break;
837
838           while (unused < blocksize)
839             c->u_mode.gcm.macbuf[unused++] = 0;
840         }
841
842       if (unused > 0)
843         {
844           gcry_assert (unused == blocksize);
845
846           /* Process one block from macbuf.  */
847           burn = ghash (c, hash, c->u_mode.gcm.macbuf, 1);
848           unused = 0;
849         }
850
851       nblocks = buflen / blocksize;
852
853       if (nblocks)
854         {
855           burn = ghash (c, hash, buf, nblocks);
856           buf += blocksize * nblocks;
857           buflen -= blocksize * nblocks;
858         }
859     }
860   while (buflen > 0);
861
862   c->u_mode.gcm.mac_unused = unused;
863
864   if (burn)
865     _gcry_burn_stack (burn);
866 }
867
868
869 gcry_err_code_t
870 _gcry_cipher_gcm_encrypt (gcry_cipher_hd_t c,
871                           byte *outbuf, size_t outbuflen,
872                           const byte *inbuf, size_t inbuflen)
873 {
874   static const unsigned char zerobuf[MAX_BLOCKSIZE];
875   gcry_err_code_t err;
876
877   if (c->spec->blocksize != GCRY_GCM_BLOCK_LEN)
878     return GPG_ERR_CIPHER_ALGO;
879   if (outbuflen < inbuflen)
880     return GPG_ERR_BUFFER_TOO_SHORT;
881   if (c->u_mode.gcm.datalen_over_limits)
882     return GPG_ERR_INV_LENGTH;
883   if (c->marks.tag || c->u_mode.gcm.ghash_data_finalized)
884     return GPG_ERR_INV_STATE;
885
886   if (!c->marks.iv)
887     _gcry_cipher_gcm_setiv (c, zerobuf, GCRY_GCM_BLOCK_LEN);
888
889   if (c->u_mode.gcm.disallow_encryption_because_of_setiv_in_fips_mode)
890     return GPG_ERR_INV_STATE;
891
892   if (!c->u_mode.gcm.ghash_aad_finalized)
893     {
894       /* Start of encryption marks end of AAD stream. */
895       do_ghash_buf(c, c->u_mode.gcm.u_tag.tag, NULL, 0, 1);
896       c->u_mode.gcm.ghash_aad_finalized = 1;
897     }
898
899   gcm_bytecounter_add(c->u_mode.gcm.datalen, inbuflen);
900   if (!gcm_check_datalen(c->u_mode.gcm.datalen))
901     {
902       c->u_mode.gcm.datalen_over_limits = 1;
903       return GPG_ERR_INV_LENGTH;
904     }
905
906   err = _gcry_cipher_ctr_encrypt(c, outbuf, outbuflen, inbuf, inbuflen);
907   if (err != 0)
908     return err;
909
910   do_ghash_buf(c, c->u_mode.gcm.u_tag.tag, outbuf, inbuflen, 0);
911
912   return 0;
913 }
914
915
916 gcry_err_code_t
917 _gcry_cipher_gcm_decrypt (gcry_cipher_hd_t c,
918                           byte *outbuf, size_t outbuflen,
919                           const byte *inbuf, size_t inbuflen)
920 {
921   static const unsigned char zerobuf[MAX_BLOCKSIZE];
922
923   if (c->spec->blocksize != GCRY_GCM_BLOCK_LEN)
924     return GPG_ERR_CIPHER_ALGO;
925   if (outbuflen < inbuflen)
926     return GPG_ERR_BUFFER_TOO_SHORT;
927   if (c->u_mode.gcm.datalen_over_limits)
928     return GPG_ERR_INV_LENGTH;
929   if (c->marks.tag || c->u_mode.gcm.ghash_data_finalized)
930     return GPG_ERR_INV_STATE;
931
932   if (!c->marks.iv)
933     _gcry_cipher_gcm_setiv (c, zerobuf, GCRY_GCM_BLOCK_LEN);
934
935   if (!c->u_mode.gcm.ghash_aad_finalized)
936     {
937       /* Start of decryption marks end of AAD stream. */
938       do_ghash_buf(c, c->u_mode.gcm.u_tag.tag, NULL, 0, 1);
939       c->u_mode.gcm.ghash_aad_finalized = 1;
940     }
941
942   gcm_bytecounter_add(c->u_mode.gcm.datalen, inbuflen);
943   if (!gcm_check_datalen(c->u_mode.gcm.datalen))
944     {
945       c->u_mode.gcm.datalen_over_limits = 1;
946       return GPG_ERR_INV_LENGTH;
947     }
948
949   do_ghash_buf(c, c->u_mode.gcm.u_tag.tag, inbuf, inbuflen, 0);
950
951   return _gcry_cipher_ctr_encrypt(c, outbuf, outbuflen, inbuf, inbuflen);
952 }
953
954
955 gcry_err_code_t
956 _gcry_cipher_gcm_authenticate (gcry_cipher_hd_t c,
957                                const byte * aadbuf, size_t aadbuflen)
958 {
959   static const unsigned char zerobuf[MAX_BLOCKSIZE];
960
961   if (c->spec->blocksize != GCRY_GCM_BLOCK_LEN)
962     return GPG_ERR_CIPHER_ALGO;
963   if (c->u_mode.gcm.datalen_over_limits)
964     return GPG_ERR_INV_LENGTH;
965   if (c->marks.tag || c->u_mode.gcm.ghash_aad_finalized ||
966       c->u_mode.gcm.ghash_data_finalized)
967     return GPG_ERR_INV_STATE;
968
969   if (!c->marks.iv)
970     _gcry_cipher_gcm_setiv (c, zerobuf, GCRY_GCM_BLOCK_LEN);
971
972   gcm_bytecounter_add(c->u_mode.gcm.aadlen, aadbuflen);
973   if (!gcm_check_aadlen_or_ivlen(c->u_mode.gcm.aadlen))
974     {
975       c->u_mode.gcm.datalen_over_limits = 1;
976       return GPG_ERR_INV_LENGTH;
977     }
978
979   do_ghash_buf(c, c->u_mode.gcm.u_tag.tag, aadbuf, aadbuflen, 0);
980
981   return 0;
982 }
983
984
985 static gcry_err_code_t
986 _gcry_cipher_gcm_initiv (gcry_cipher_hd_t c, const byte *iv, size_t ivlen)
987 {
988   memset (c->u_mode.gcm.aadlen, 0, sizeof(c->u_mode.gcm.aadlen));
989   memset (c->u_mode.gcm.datalen, 0, sizeof(c->u_mode.gcm.datalen));
990   memset (c->u_mode.gcm.u_tag.tag, 0, GCRY_GCM_BLOCK_LEN);
991   c->u_mode.gcm.datalen_over_limits = 0;
992   c->u_mode.gcm.ghash_data_finalized = 0;
993   c->u_mode.gcm.ghash_aad_finalized = 0;
994
995   if (ivlen == 0)
996     return GPG_ERR_INV_LENGTH;
997
998   c->spec->encrypt (&c->context.c, c->u_iv.iv, c->u_mode.gcm.u_tag.tag);
999
1000   setupM (c, c->u_iv.iv);
1001
1002   if (ivlen != GCRY_GCM_BLOCK_LEN - 4)
1003     {
1004       u32 iv_bytes[2] = {0, 0};
1005       u32 bitlengths[2][2];
1006
1007       memset(c->u_ctr.ctr, 0, GCRY_GCM_BLOCK_LEN);
1008
1009       gcm_bytecounter_add(iv_bytes, ivlen);
1010       if (!gcm_check_aadlen_or_ivlen(iv_bytes))
1011         {
1012           c->u_mode.gcm.datalen_over_limits = 1;
1013           return GPG_ERR_INV_LENGTH;
1014         }
1015
1016       do_ghash_buf(c, c->u_ctr.ctr, iv, ivlen, 1);
1017
1018       /* iv length, 64-bit */
1019       bitlengths[1][1] = be_bswap32(iv_bytes[0] << 3);
1020       bitlengths[1][0] = be_bswap32((iv_bytes[0] >> 29) |
1021                                     (iv_bytes[1] << 3));
1022       /* zeros, 64-bit */
1023       bitlengths[0][1] = 0;
1024       bitlengths[0][0] = 0;
1025
1026       do_ghash_buf(c, c->u_ctr.ctr, (byte*)bitlengths, GCRY_GCM_BLOCK_LEN, 1);
1027
1028       wipememory (iv_bytes, sizeof iv_bytes);
1029       wipememory (bitlengths, sizeof bitlengths);
1030     }
1031   else
1032     {
1033       /* 96-bit IV is handled differently. */
1034       memcpy (c->u_ctr.ctr, iv, ivlen);
1035       c->u_ctr.ctr[12] = c->u_ctr.ctr[13] = c->u_ctr.ctr[14] = 0;
1036       c->u_ctr.ctr[15] = 1;
1037     }
1038
1039   c->spec->encrypt (&c->context.c, c->u_mode.gcm.tagiv, c->u_ctr.ctr);
1040
1041   gcm_add32_be128 (c->u_ctr.ctr, 1);
1042
1043   c->unused = 0;
1044   c->marks.iv = 1;
1045   c->marks.tag = 0;
1046
1047   return 0;
1048 }
1049
1050
1051 gcry_err_code_t
1052 _gcry_cipher_gcm_setiv (gcry_cipher_hd_t c, const byte *iv, size_t ivlen)
1053 {
1054   c->marks.iv = 0;
1055   c->marks.tag = 0;
1056   c->u_mode.gcm.disallow_encryption_because_of_setiv_in_fips_mode = 0;
1057
1058   if (fips_mode ())
1059     {
1060       /* Direct invocation of GCM setiv in FIPS mode disables encryption. */
1061       c->u_mode.gcm.disallow_encryption_because_of_setiv_in_fips_mode = 1;
1062     }
1063
1064   return _gcry_cipher_gcm_initiv (c, iv, ivlen);
1065 }
1066
1067
1068 #if 0 && TODO
1069 void
1070 _gcry_cipher_gcm_geniv (gcry_cipher_hd_t c,
1071                         byte *ivout, size_t ivoutlen, const byte *nonce,
1072                         size_t noncelen)
1073 {
1074   /* nonce:    user provided part (might be null) */
1075   /* noncelen: check if proper length (if nonce not null) */
1076   /* ivout:    iv used to initialize gcm, output to user */
1077   /* ivoutlen: check correct size */
1078   byte iv[IVLEN];
1079
1080   if (!ivout)
1081     return GPG_ERR_INV_ARG;
1082   if (ivoutlen != IVLEN)
1083     return GPG_ERR_INV_LENGTH;
1084   if (nonce != NULL && !is_nonce_ok_len(noncelen))
1085     return GPG_ERR_INV_ARG;
1086
1087   gcm_generate_iv(iv, nonce, noncelen);
1088
1089   c->marks.iv = 0;
1090   c->marks.tag = 0;
1091   c->u_mode.gcm.disallow_encryption_because_of_setiv_in_fips_mode = 0;
1092
1093   _gcry_cipher_gcm_initiv (c, iv, IVLEN);
1094
1095   buf_cpy(ivout, iv, IVLEN);
1096   wipememory(iv, sizeof(iv));
1097 }
1098 #endif
1099
1100
1101 static gcry_err_code_t
1102 _gcry_cipher_gcm_tag (gcry_cipher_hd_t c,
1103                       byte * outbuf, size_t outbuflen, int check)
1104 {
1105   if (outbuflen < GCRY_GCM_BLOCK_LEN)
1106     return GPG_ERR_BUFFER_TOO_SHORT;
1107   if (c->u_mode.gcm.datalen_over_limits)
1108     return GPG_ERR_INV_LENGTH;
1109
1110   if (!c->marks.tag)
1111     {
1112       u32 bitlengths[2][2];
1113
1114       /* aad length */
1115       bitlengths[0][1] = be_bswap32(c->u_mode.gcm.aadlen[0] << 3);
1116       bitlengths[0][0] = be_bswap32((c->u_mode.gcm.aadlen[0] >> 29) |
1117                                     (c->u_mode.gcm.aadlen[1] << 3));
1118       /* data length */
1119       bitlengths[1][1] = be_bswap32(c->u_mode.gcm.datalen[0] << 3);
1120       bitlengths[1][0] = be_bswap32((c->u_mode.gcm.datalen[0] >> 29) |
1121                                     (c->u_mode.gcm.datalen[1] << 3));
1122
1123       /* Finalize data-stream. */
1124       do_ghash_buf(c, c->u_mode.gcm.u_tag.tag, NULL, 0, 1);
1125       c->u_mode.gcm.ghash_aad_finalized = 1;
1126       c->u_mode.gcm.ghash_data_finalized = 1;
1127
1128       /* Add bitlengths to tag. */
1129       do_ghash_buf(c, c->u_mode.gcm.u_tag.tag, (byte*)bitlengths,
1130                    GCRY_GCM_BLOCK_LEN, 1);
1131       buf_xor (c->u_mode.gcm.u_tag.tag, c->u_mode.gcm.tagiv,
1132                c->u_mode.gcm.u_tag.tag, GCRY_GCM_BLOCK_LEN);
1133       c->marks.tag = 1;
1134
1135       wipememory (bitlengths, sizeof (bitlengths));
1136       wipememory (c->u_mode.gcm.macbuf, GCRY_GCM_BLOCK_LEN);
1137       wipememory (c->u_mode.gcm.tagiv, GCRY_GCM_BLOCK_LEN);
1138       wipememory (c->u_mode.gcm.aadlen, sizeof (c->u_mode.gcm.aadlen));
1139       wipememory (c->u_mode.gcm.datalen, sizeof (c->u_mode.gcm.datalen));
1140     }
1141
1142   if (!check)
1143     {
1144       memcpy (outbuf, c->u_mode.gcm.u_tag.tag, outbuflen);
1145       return GPG_ERR_NO_ERROR;
1146     }
1147   else
1148     {
1149       return buf_eq_const(outbuf, c->u_mode.gcm.u_tag.tag, outbuflen) ?
1150                GPG_ERR_NO_ERROR : GPG_ERR_CHECKSUM;
1151     }
1152
1153   return 0;
1154 }
1155
1156
1157 gcry_err_code_t
1158 _gcry_cipher_gcm_get_tag (gcry_cipher_hd_t c, unsigned char *outtag,
1159                           size_t taglen)
1160 {
1161   /* Outputting authentication tag is part of encryption. */
1162   if (c->u_mode.gcm.disallow_encryption_because_of_setiv_in_fips_mode)
1163     return GPG_ERR_INV_STATE;
1164
1165   return _gcry_cipher_gcm_tag (c, outtag, taglen, 0);
1166 }
1167
1168 gcry_err_code_t
1169 _gcry_cipher_gcm_check_tag (gcry_cipher_hd_t c, const unsigned char *intag,
1170                             size_t taglen)
1171 {
1172   return _gcry_cipher_gcm_tag (c, (unsigned char *) intag, taglen, 1);
1173 }