legacy-libs/grpc/deps/grpc/third_party/boringssl/crypto/fipsmodule/modes/gcm.c

   1 /* ====================================================================
   2  * Copyright (c) 2008 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5  * modification, are permitted provided that the following conditions
   6  * are met:
   7  *
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  *
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  13  *    the documentation and/or other materials provided with the
  14  *    distribution.
  15  *
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  17  *    software must display the following acknowledgment:
  18  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  19  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
  20  *
  21  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  22  *    endorse or promote products derived from this software without
  23  *    prior written permission. For written permission, please contact
  24  *    openssl-core@openssl.org.
  25  *
  26  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  27  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  28  *    permission of the OpenSSL Project.
  29  *
  30  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  31  *    acknowledgment:
  32  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  33  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
  34  *
  35  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  36  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  37  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  38  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  39  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  40  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  41  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  42  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  43  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  44  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  45  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  46  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  47  * ==================================================================== */
  48
  49 #include <openssl/base.h>
  50
  51 #include <assert.h>
  52 #include <string.h>
  53
  54 #include <openssl/mem.h>
  55 #include <openssl/cpu.h>
  56
  57 #include "internal.h"
  58 #include "../../internal.h"
  59
  60 #if !defined(OPENSSL_NO_ASM) &&                         \
  61     (defined(OPENSSL_X86) || defined(OPENSSL_X86_64) || \
  62      defined(OPENSSL_ARM) || defined(OPENSSL_AARCH64) || \
  63      defined(OPENSSL_PPC64LE))
  64 #define GHASH_ASM
  65 #endif
  66
  67 #define PACK(s) ((size_t)(s) << (sizeof(size_t) * 8 - 16))
  68 #define REDUCE1BIT(V)                                                 \
  69   do {                                                                \
  70     if (sizeof(size_t) == 8) {                                        \
  71       uint64_t T = UINT64_C(0xe100000000000000) & (0 - ((V).lo & 1)); \
  72       (V).lo = ((V).hi << 63) | ((V).lo >> 1);                        \
  73       (V).hi = ((V).hi >> 1) ^ T;                                     \
  74     } else {                                                          \
  75       uint32_t T = 0xe1000000U & (0 - (uint32_t)((V).lo & 1));        \
  76       (V).lo = ((V).hi << 63) | ((V).lo >> 1);                        \
  77       (V).hi = ((V).hi >> 1) ^ ((uint64_t)T << 32);                   \
  78     }                                                                 \
  79   } while (0)
  80
  81 // kSizeTWithoutLower4Bits is a mask that can be used to zero the lower four
  82 // bits of a |size_t|.
  83 static const size_t kSizeTWithoutLower4Bits = (size_t) -16;
  84
  85 static void gcm_init_4bit(u128 Htable[16], uint64_t H[2]) {
  86   u128 V;
  87
  88   Htable[0].hi = 0;
  89   Htable[0].lo = 0;
  90   V.hi = H[0];
  91   V.lo = H[1];
  92
  93   Htable[8] = V;
  94   REDUCE1BIT(V);
  95   Htable[4] = V;
  96   REDUCE1BIT(V);
  97   Htable[2] = V;
  98   REDUCE1BIT(V);
  99   Htable[1] = V;
 100   Htable[3].hi = V.hi ^ Htable[2].hi, Htable[3].lo = V.lo ^ Htable[2].lo;
 101   V = Htable[4];
 102   Htable[5].hi = V.hi ^ Htable[1].hi, Htable[5].lo = V.lo ^ Htable[1].lo;
 103   Htable[6].hi = V.hi ^ Htable[2].hi, Htable[6].lo = V.lo ^ Htable[2].lo;
 104   Htable[7].hi = V.hi ^ Htable[3].hi, Htable[7].lo = V.lo ^ Htable[3].lo;
 105   V = Htable[8];
 106   Htable[9].hi = V.hi ^ Htable[1].hi, Htable[9].lo = V.lo ^ Htable[1].lo;
 107   Htable[10].hi = V.hi ^ Htable[2].hi, Htable[10].lo = V.lo ^ Htable[2].lo;
 108   Htable[11].hi = V.hi ^ Htable[3].hi, Htable[11].lo = V.lo ^ Htable[3].lo;
 109   Htable[12].hi = V.hi ^ Htable[4].hi, Htable[12].lo = V.lo ^ Htable[4].lo;
 110   Htable[13].hi = V.hi ^ Htable[5].hi, Htable[13].lo = V.lo ^ Htable[5].lo;
 111   Htable[14].hi = V.hi ^ Htable[6].hi, Htable[14].lo = V.lo ^ Htable[6].lo;
 112   Htable[15].hi = V.hi ^ Htable[7].hi, Htable[15].lo = V.lo ^ Htable[7].lo;
 113
 114 #if defined(GHASH_ASM) && defined(OPENSSL_ARM)
 115   for (int j = 0; j < 16; ++j) {
 116     V = Htable[j];
 117     Htable[j].hi = V.lo;
 118     Htable[j].lo = V.hi;
 119   }
 120 #endif
 121 }
 122
 123 #if !defined(GHASH_ASM) || defined(OPENSSL_AARCH64) || defined(OPENSSL_PPC64LE)
 124 static const size_t rem_4bit[16] = {
 125     PACK(0x0000), PACK(0x1C20), PACK(0x3840), PACK(0x2460),
 126     PACK(0x7080), PACK(0x6CA0), PACK(0x48C0), PACK(0x54E0),
 127     PACK(0xE100), PACK(0xFD20), PACK(0xD940), PACK(0xC560),
 128     PACK(0x9180), PACK(0x8DA0), PACK(0xA9C0), PACK(0xB5E0)};
 129
 130 static void gcm_gmult_4bit(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]) {
 131   u128 Z;
 132   int cnt = 15;
 133   size_t rem, nlo, nhi;
 134
 135   nlo = ((const uint8_t *)Xi)[15];
 136   nhi = nlo >> 4;
 137   nlo &= 0xf;
 138
 139   Z.hi = Htable[nlo].hi;
 140   Z.lo = Htable[nlo].lo;
 141
 142   while (1) {
 143     rem = (size_t)Z.lo & 0xf;
 144     Z.lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
 145     Z.hi = (Z.hi >> 4);
 146     if (sizeof(size_t) == 8) {
 147       Z.hi ^= rem_4bit[rem];
 148     } else {
 149       Z.hi ^= (uint64_t)rem_4bit[rem] << 32;
 150     }
 151
 152     Z.hi ^= Htable[nhi].hi;
 153     Z.lo ^= Htable[nhi].lo;
 154
 155     if (--cnt < 0) {
 156       break;
 157     }
 158
 159     nlo = ((const uint8_t *)Xi)[cnt];
 160     nhi = nlo >> 4;
 161     nlo &= 0xf;
 162
 163     rem = (size_t)Z.lo & 0xf;
 164     Z.lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
 165     Z.hi = (Z.hi >> 4);
 166     if (sizeof(size_t) == 8) {
 167       Z.hi ^= rem_4bit[rem];
 168     } else {
 169       Z.hi ^= (uint64_t)rem_4bit[rem] << 32;
 170     }
 171
 172     Z.hi ^= Htable[nlo].hi;
 173     Z.lo ^= Htable[nlo].lo;
 174   }
 175
 176   Xi[0] = CRYPTO_bswap8(Z.hi);
 177   Xi[1] = CRYPTO_bswap8(Z.lo);
 178 }
 179
 180 // Streamed gcm_mult_4bit, see CRYPTO_gcm128_[en|de]crypt for
 181 // details... Compiler-generated code doesn't seem to give any
 182 // performance improvement, at least not on x86[_64]. It's here
 183 // mostly as reference and a placeholder for possible future
 184 // non-trivial optimization[s]...
 185 static void gcm_ghash_4bit(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16],
 186                            const uint8_t *inp, size_t len) {
 187   u128 Z;
 188   int cnt;
 189   size_t rem, nlo, nhi;
 190
 191   do {
 192     cnt = 15;
 193     nlo = ((const uint8_t *)Xi)[15];
 194     nlo ^= inp[15];
 195     nhi = nlo >> 4;
 196     nlo &= 0xf;
 197
 198     Z.hi = Htable[nlo].hi;
 199     Z.lo = Htable[nlo].lo;
 200
 201     while (1) {
 202       rem = (size_t)Z.lo & 0xf;
 203       Z.lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
 204       Z.hi = (Z.hi >> 4);
 205       if (sizeof(size_t) == 8) {
 206         Z.hi ^= rem_4bit[rem];
 207       } else {
 208         Z.hi ^= (uint64_t)rem_4bit[rem] << 32;
 209       }
 210
 211       Z.hi ^= Htable[nhi].hi;
 212       Z.lo ^= Htable[nhi].lo;
 213
 214       if (--cnt < 0) {
 215         break;
 216       }
 217
 218       nlo = ((const uint8_t *)Xi)[cnt];
 219       nlo ^= inp[cnt];
 220       nhi = nlo >> 4;
 221       nlo &= 0xf;
 222
 223       rem = (size_t)Z.lo & 0xf;
 224       Z.lo = (Z.hi << 60) | (Z.lo >> 4);
 225       Z.hi = (Z.hi >> 4);
 226       if (sizeof(size_t) == 8) {
 227         Z.hi ^= rem_4bit[rem];
 228       } else {
 229         Z.hi ^= (uint64_t)rem_4bit[rem] << 32;
 230       }
 231
 232       Z.hi ^= Htable[nlo].hi;
 233       Z.lo ^= Htable[nlo].lo;
 234     }
 235
 236     Xi[0] = CRYPTO_bswap8(Z.hi);
 237     Xi[1] = CRYPTO_bswap8(Z.lo);
 238   } while (inp += 16, len -= 16);
 239 }
 240 #else  // GHASH_ASM
 241 void gcm_gmult_4bit(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]);
 242 void gcm_ghash_4bit(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 243                     size_t len);
 244 #endif
 245
 246 #define GCM_MUL(ctx, Xi) gcm_gmult_4bit((ctx)->Xi.u, (ctx)->Htable)
 247 #if defined(GHASH_ASM)
 248 #define GHASH(ctx, in, len) gcm_ghash_4bit((ctx)->Xi.u, (ctx)->Htable, in, len)
 249 // GHASH_CHUNK is "stride parameter" missioned to mitigate cache
 250 // trashing effect. In other words idea is to hash data while it's
 251 // still in L1 cache after encryption pass...
 252 #define GHASH_CHUNK (3 * 1024)
 253 #endif
 254
 255
 256 #if defined(GHASH_ASM)
 257
 258 #if defined(OPENSSL_X86) || defined(OPENSSL_X86_64)
 259 #define GCM_FUNCREF_4BIT
 260 void gcm_init_clmul(u128 Htable[16], const uint64_t Xi[2]);
 261 void gcm_gmult_clmul(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]);
 262 void gcm_ghash_clmul(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 263                      size_t len);
 264
 265 #if defined(OPENSSL_X86_64)
 266 #define GHASH_ASM_X86_64
 267 void gcm_init_avx(u128 Htable[16], const uint64_t Xi[2]);
 268 void gcm_gmult_avx(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]);
 269 void gcm_ghash_avx(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *in,
 270                    size_t len);
 271 #define AESNI_GCM
 272 size_t aesni_gcm_encrypt(const uint8_t *in, uint8_t *out, size_t len,
 273                          const void *key, uint8_t ivec[16], uint64_t *Xi);
 274 size_t aesni_gcm_decrypt(const uint8_t *in, uint8_t *out, size_t len,
 275                          const void *key, uint8_t ivec[16], uint64_t *Xi);
 276 #endif
 277
 278 #if defined(OPENSSL_X86)
 279 #define GHASH_ASM_X86
 280 void gcm_gmult_4bit_mmx(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]);
 281 void gcm_ghash_4bit_mmx(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 282                         size_t len);
 283 #endif
 284
 285 #elif defined(OPENSSL_ARM) || defined(OPENSSL_AARCH64)
 286 #include <openssl/arm_arch.h>
 287 #if __ARM_ARCH__ >= 7
 288 #define GHASH_ASM_ARM
 289 #define GCM_FUNCREF_4BIT
 290
 291 static int pmull_capable(void) {
 292   return CRYPTO_is_ARMv8_PMULL_capable();
 293 }
 294
 295 void gcm_init_v8(u128 Htable[16], const uint64_t Xi[2]);
 296 void gcm_gmult_v8(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]);
 297 void gcm_ghash_v8(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 298                   size_t len);
 299
 300 #if defined(OPENSSL_ARM)
 301 // 32-bit ARM also has support for doing GCM with NEON instructions.
 302 static int neon_capable(void) {
 303   return CRYPTO_is_NEON_capable();
 304 }
 305
 306 void gcm_init_neon(u128 Htable[16], const uint64_t Xi[2]);
 307 void gcm_gmult_neon(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]);
 308 void gcm_ghash_neon(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 309                     size_t len);
 310 #else
 311 // AArch64 only has the ARMv8 versions of functions.
 312 static int neon_capable(void) {
 313   return 0;
 314 }
 315 static void gcm_init_neon(u128 Htable[16], const uint64_t Xi[2]) {
 316   abort();
 317 }
 318 static void gcm_gmult_neon(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]) {
 319   abort();
 320 }
 321 static void gcm_ghash_neon(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16],
 322                            const uint8_t *inp, size_t len) {
 323   abort();
 324 }
 325 #endif
 326
 327 #endif
 328 #elif defined(OPENSSL_PPC64LE)
 329 #define GHASH_ASM_PPC64LE
 330 #define GCM_FUNCREF_4BIT
 331 void gcm_init_p8(u128 Htable[16], const uint64_t Xi[2]);
 332 void gcm_gmult_p8(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]);
 333 void gcm_ghash_p8(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 334                   size_t len);
 335 #endif
 336 #endif
 337
 338 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
 339 #undef GCM_MUL
 340 #define GCM_MUL(ctx, Xi) (*gcm_gmult_p)((ctx)->Xi.u, (ctx)->Htable)
 341 #ifdef GHASH
 342 #undef GHASH
 343 #define GHASH(ctx, in, len) (*gcm_ghash_p)((ctx)->Xi.u, (ctx)->Htable, in, len)
 344 #endif
 345 #endif
 346
 347 void CRYPTO_ghash_init(gmult_func *out_mult, ghash_func *out_hash,
 348                        u128 *out_key, u128 out_table[16],
 349                        int *out_is_avx,
 350                        const uint8_t *gcm_key) {
 351   *out_is_avx = 0;
 352
 353   union {
 354     uint64_t u[2];
 355     uint8_t c[16];
 356   } H;
 357
 358   OPENSSL_memcpy(H.c, gcm_key, 16);
 359
 360   // H is stored in host byte order
 361   H.u[0] = CRYPTO_bswap8(H.u[0]);
 362   H.u[1] = CRYPTO_bswap8(H.u[1]);
 363
 364   OPENSSL_memcpy(out_key, H.c, 16);
 365
 366 #if defined(GHASH_ASM_X86_64)
 367   if (crypto_gcm_clmul_enabled()) {
 368     if (((OPENSSL_ia32cap_get()[1] >> 22) & 0x41) == 0x41) {  // AVX+MOVBE
 369       gcm_init_avx(out_table, H.u);
 370       *out_mult = gcm_gmult_avx;
 371       *out_hash = gcm_ghash_avx;
 372       *out_is_avx = 1;
 373       return;
 374     }
 375     gcm_init_clmul(out_table, H.u);
 376     *out_mult = gcm_gmult_clmul;
 377     *out_hash = gcm_ghash_clmul;
 378     return;
 379   }
 380 #elif defined(GHASH_ASM_X86)
 381   if (crypto_gcm_clmul_enabled()) {
 382     gcm_init_clmul(out_table, H.u);
 383     *out_mult = gcm_gmult_clmul;
 384     *out_hash = gcm_ghash_clmul;
 385     return;
 386   }
 387 #elif defined(GHASH_ASM_ARM)
 388   if (pmull_capable()) {
 389     gcm_init_v8(out_table, H.u);
 390     *out_mult = gcm_gmult_v8;
 391     *out_hash = gcm_ghash_v8;
 392     return;
 393   }
 394
 395   if (neon_capable()) {
 396     gcm_init_neon(out_table, H.u);
 397     *out_mult = gcm_gmult_neon;
 398     *out_hash = gcm_ghash_neon;
 399     return;
 400   }
 401 #elif defined(GHASH_ASM_PPC64LE)
 402   if (CRYPTO_is_PPC64LE_vcrypto_capable()) {
 403     gcm_init_p8(out_table, H.u);
 404     *out_mult = gcm_gmult_p8;
 405     *out_hash = gcm_ghash_p8;
 406     return;
 407   }
 408 #endif
 409
 410   gcm_init_4bit(out_table, H.u);
 411 #if defined(GHASH_ASM_X86)
 412   *out_mult = gcm_gmult_4bit_mmx;
 413   *out_hash = gcm_ghash_4bit_mmx;
 414 #else
 415   *out_mult = gcm_gmult_4bit;
 416   *out_hash = gcm_ghash_4bit;
 417 #endif
 418 }
 419
 420 void CRYPTO_gcm128_init(GCM128_CONTEXT *ctx, const void *aes_key,
 421                         block128_f block, int is_aesni_encrypt) {
 422   OPENSSL_memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 423   ctx->block = block;
 424
 425   uint8_t gcm_key[16];
 426   OPENSSL_memset(gcm_key, 0, sizeof(gcm_key));
 427   (*block)(gcm_key, gcm_key, aes_key);
 428
 429   int is_avx;
 430   CRYPTO_ghash_init(&ctx->gmult, &ctx->ghash, &ctx->H, ctx->Htable, &is_avx,
 431                     gcm_key);
 432
 433   ctx->use_aesni_gcm_crypt = (is_avx && is_aesni_encrypt) ? 1 : 0;
 434 }
 435
 436 void CRYPTO_gcm128_setiv(GCM128_CONTEXT *ctx, const void *key,
 437                          const uint8_t *iv, size_t len) {
 438   unsigned int ctr;
 439 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
 440   void (*gcm_gmult_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
 441 #endif
 442
 443   ctx->Yi.u[0] = 0;
 444   ctx->Yi.u[1] = 0;
 445   ctx->Xi.u[0] = 0;
 446   ctx->Xi.u[1] = 0;
 447   ctx->len.u[0] = 0;  // AAD length
 448   ctx->len.u[1] = 0;  // message length
 449   ctx->ares = 0;
 450   ctx->mres = 0;
 451
 452   if (len == 12) {
 453     OPENSSL_memcpy(ctx->Yi.c, iv, 12);
 454     ctx->Yi.c[15] = 1;
 455     ctr = 1;
 456   } else {
 457     uint64_t len0 = len;
 458
 459     while (len >= 16) {
 460       for (size_t i = 0; i < 16; ++i) {
 461         ctx->Yi.c[i] ^= iv[i];
 462       }
 463       GCM_MUL(ctx, Yi);
 464       iv += 16;
 465       len -= 16;
 466     }
 467     if (len) {
 468       for (size_t i = 0; i < len; ++i) {
 469         ctx->Yi.c[i] ^= iv[i];
 470       }
 471       GCM_MUL(ctx, Yi);
 472     }
 473     len0 <<= 3;
 474     ctx->Yi.u[1] ^= CRYPTO_bswap8(len0);
 475
 476     GCM_MUL(ctx, Yi);
 477     ctr = CRYPTO_bswap4(ctx->Yi.d[3]);
 478   }
 479
 480   (*ctx->block)(ctx->Yi.c, ctx->EK0.c, key);
 481   ++ctr;
 482   ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 483 }
 484
 485 int CRYPTO_gcm128_aad(GCM128_CONTEXT *ctx, const uint8_t *aad, size_t len) {
 486   unsigned int n;
 487   uint64_t alen = ctx->len.u[0];
 488 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
 489   void (*gcm_gmult_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
 490 #ifdef GHASH
 491   void (*gcm_ghash_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 492                       size_t len) = ctx->ghash;
 493 #endif
 494 #endif
 495
 496   if (ctx->len.u[1]) {
 497     return 0;
 498   }
 499
 500   alen += len;
 501   if (alen > (UINT64_C(1) << 61) || (sizeof(len) == 8 && alen < len)) {
 502     return 0;
 503   }
 504   ctx->len.u[0] = alen;
 505
 506   n = ctx->ares;
 507   if (n) {
 508     while (n && len) {
 509       ctx->Xi.c[n] ^= *(aad++);
 510       --len;
 511       n = (n + 1) % 16;
 512     }
 513     if (n == 0) {
 514       GCM_MUL(ctx, Xi);
 515     } else {
 516       ctx->ares = n;
 517       return 1;
 518     }
 519   }
 520
 521   // Process a whole number of blocks.
 522 #ifdef GHASH
 523   size_t len_blocks = len & kSizeTWithoutLower4Bits;
 524   if (len_blocks != 0) {
 525     GHASH(ctx, aad, len_blocks);
 526     aad += len_blocks;
 527     len -= len_blocks;
 528   }
 529 #else
 530   while (len >= 16) {
 531     for (size_t i = 0; i < 16; ++i) {
 532       ctx->Xi.c[i] ^= aad[i];
 533     }
 534     GCM_MUL(ctx, Xi);
 535     aad += 16;
 536     len -= 16;
 537   }
 538 #endif
 539
 540   // Process the remainder.
 541   if (len != 0) {
 542     n = (unsigned int)len;
 543     for (size_t i = 0; i < len; ++i) {
 544       ctx->Xi.c[i] ^= aad[i];
 545     }
 546   }
 547
 548   ctx->ares = n;
 549   return 1;
 550 }
 551
 552 int CRYPTO_gcm128_encrypt(GCM128_CONTEXT *ctx, const void *key,
 553                           const uint8_t *in, uint8_t *out, size_t len) {
 554   unsigned int n, ctr;
 555   uint64_t mlen = ctx->len.u[1];
 556   block128_f block = ctx->block;
 557 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
 558   void (*gcm_gmult_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
 559 #ifdef GHASH
 560   void (*gcm_ghash_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 561                       size_t len) = ctx->ghash;
 562 #endif
 563 #endif
 564
 565   mlen += len;
 566   if (mlen > ((UINT64_C(1) << 36) - 32) ||
 567       (sizeof(len) == 8 && mlen < len)) {
 568     return 0;
 569   }
 570   ctx->len.u[1] = mlen;
 571
 572   if (ctx->ares) {
 573     // First call to encrypt finalizes GHASH(AAD)
 574     GCM_MUL(ctx, Xi);
 575     ctx->ares = 0;
 576   }
 577
 578   ctr = CRYPTO_bswap4(ctx->Yi.d[3]);
 579
 580   n = ctx->mres;
 581   if (n) {
 582     while (n && len) {
 583       ctx->Xi.c[n] ^= *(out++) = *(in++) ^ ctx->EKi.c[n];
 584       --len;
 585       n = (n + 1) % 16;
 586     }
 587     if (n == 0) {
 588       GCM_MUL(ctx, Xi);
 589     } else {
 590       ctx->mres = n;
 591       return 1;
 592     }
 593   }
 594   if (STRICT_ALIGNMENT &&
 595       ((uintptr_t)in | (uintptr_t)out) % sizeof(size_t) != 0) {
 596     for (size_t i = 0; i < len; ++i) {
 597       if (n == 0) {
 598         (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 599         ++ctr;
 600         ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 601       }
 602       ctx->Xi.c[n] ^= out[i] = in[i] ^ ctx->EKi.c[n];
 603       n = (n + 1) % 16;
 604       if (n == 0) {
 605         GCM_MUL(ctx, Xi);
 606       }
 607     }
 608
 609     ctx->mres = n;
 610     return 1;
 611   }
 612 #if defined(GHASH) && defined(GHASH_CHUNK)
 613   while (len >= GHASH_CHUNK) {
 614     size_t j = GHASH_CHUNK;
 615
 616     while (j) {
 617       (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 618       ++ctr;
 619       ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 620       for (size_t i = 0; i < 16; i += sizeof(size_t)) {
 621         store_word_le(out + i,
 622                       load_word_le(in + i) ^ ctx->EKi.t[i / sizeof(size_t)]);
 623       }
 624       out += 16;
 625       in += 16;
 626       j -= 16;
 627     }
 628     GHASH(ctx, out - GHASH_CHUNK, GHASH_CHUNK);
 629     len -= GHASH_CHUNK;
 630   }
 631   size_t len_blocks = len & kSizeTWithoutLower4Bits;
 632   if (len_blocks != 0) {
 633     while (len >= 16) {
 634       (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 635       ++ctr;
 636       ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 637       for (size_t i = 0; i < 16; i += sizeof(size_t)) {
 638         store_word_le(out + i,
 639                       load_word_le(in + i) ^ ctx->EKi.t[i / sizeof(size_t)]);
 640       }
 641       out += 16;
 642       in += 16;
 643       len -= 16;
 644     }
 645     GHASH(ctx, out - len_blocks, len_blocks);
 646   }
 647 #else
 648   while (len >= 16) {
 649     (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 650     ++ctr;
 651     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 652     for (size_t i = 0; i < 16; i += sizeof(size_t)) {
 653       size_t tmp = load_word_le(in + i) ^ ctx->EKi.t[i / sizeof(size_t)];
 654       store_word_le(out + i, tmp);
 655       ctx->Xi.t[i / sizeof(size_t)] ^= tmp;
 656     }
 657     GCM_MUL(ctx, Xi);
 658     out += 16;
 659     in += 16;
 660     len -= 16;
 661   }
 662 #endif
 663   if (len) {
 664     (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 665     ++ctr;
 666     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 667     while (len--) {
 668       ctx->Xi.c[n] ^= out[n] = in[n] ^ ctx->EKi.c[n];
 669       ++n;
 670     }
 671   }
 672
 673   ctx->mres = n;
 674   return 1;
 675 }
 676
 677 int CRYPTO_gcm128_decrypt(GCM128_CONTEXT *ctx, const void *key,
 678                           const unsigned char *in, unsigned char *out,
 679                           size_t len) {
 680   unsigned int n, ctr;
 681   uint64_t mlen = ctx->len.u[1];
 682   block128_f block = ctx->block;
 683 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
 684   void (*gcm_gmult_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
 685 #ifdef GHASH
 686   void (*gcm_ghash_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 687                       size_t len) = ctx->ghash;
 688 #endif
 689 #endif
 690
 691   mlen += len;
 692   if (mlen > ((UINT64_C(1) << 36) - 32) ||
 693       (sizeof(len) == 8 && mlen < len)) {
 694     return 0;
 695   }
 696   ctx->len.u[1] = mlen;
 697
 698   if (ctx->ares) {
 699     // First call to decrypt finalizes GHASH(AAD)
 700     GCM_MUL(ctx, Xi);
 701     ctx->ares = 0;
 702   }
 703
 704   ctr = CRYPTO_bswap4(ctx->Yi.d[3]);
 705
 706   n = ctx->mres;
 707   if (n) {
 708     while (n && len) {
 709       uint8_t c = *(in++);
 710       *(out++) = c ^ ctx->EKi.c[n];
 711       ctx->Xi.c[n] ^= c;
 712       --len;
 713       n = (n + 1) % 16;
 714     }
 715     if (n == 0) {
 716       GCM_MUL(ctx, Xi);
 717     } else {
 718       ctx->mres = n;
 719       return 1;
 720     }
 721   }
 722   if (STRICT_ALIGNMENT &&
 723       ((uintptr_t)in | (uintptr_t)out) % sizeof(size_t) != 0) {
 724     for (size_t i = 0; i < len; ++i) {
 725       uint8_t c;
 726       if (n == 0) {
 727         (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 728         ++ctr;
 729         ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 730       }
 731       c = in[i];
 732       out[i] = c ^ ctx->EKi.c[n];
 733       ctx->Xi.c[n] ^= c;
 734       n = (n + 1) % 16;
 735       if (n == 0) {
 736         GCM_MUL(ctx, Xi);
 737       }
 738     }
 739
 740     ctx->mres = n;
 741     return 1;
 742   }
 743 #if defined(GHASH) && defined(GHASH_CHUNK)
 744   while (len >= GHASH_CHUNK) {
 745     size_t j = GHASH_CHUNK;
 746
 747     GHASH(ctx, in, GHASH_CHUNK);
 748     while (j) {
 749       (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 750       ++ctr;
 751       ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 752       for (size_t i = 0; i < 16; i += sizeof(size_t)) {
 753         store_word_le(out + i,
 754                       load_word_le(in + i) ^ ctx->EKi.t[i / sizeof(size_t)]);
 755       }
 756       out += 16;
 757       in += 16;
 758       j -= 16;
 759     }
 760     len -= GHASH_CHUNK;
 761   }
 762   size_t len_blocks = len & kSizeTWithoutLower4Bits;
 763   if (len_blocks != 0) {
 764     GHASH(ctx, in, len_blocks);
 765     while (len >= 16) {
 766       (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 767       ++ctr;
 768       ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 769       for (size_t i = 0; i < 16; i += sizeof(size_t)) {
 770         store_word_le(out + i,
 771                       load_word_le(in + i) ^ ctx->EKi.t[i / sizeof(size_t)]);
 772       }
 773       out += 16;
 774       in += 16;
 775       len -= 16;
 776     }
 777   }
 778 #else
 779   while (len >= 16) {
 780     (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 781     ++ctr;
 782     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 783     for (size_t i = 0; i < 16; i += sizeof(size_t)) {
 784       size_t c = load_word_le(in + i);
 785       store_word_le(out + i, c ^ ctx->EKi.t[i / sizeof(size_t)]);
 786       ctx->Xi.t[i / sizeof(size_t)] ^= c;
 787     }
 788     GCM_MUL(ctx, Xi);
 789     out += 16;
 790     in += 16;
 791     len -= 16;
 792   }
 793 #endif
 794   if (len) {
 795     (*block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 796     ++ctr;
 797     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 798     while (len--) {
 799       uint8_t c = in[n];
 800       ctx->Xi.c[n] ^= c;
 801       out[n] = c ^ ctx->EKi.c[n];
 802       ++n;
 803     }
 804   }
 805
 806   ctx->mres = n;
 807   return 1;
 808 }
 809
 810 int CRYPTO_gcm128_encrypt_ctr32(GCM128_CONTEXT *ctx, const void *key,
 811                                 const uint8_t *in, uint8_t *out, size_t len,
 812                                 ctr128_f stream) {
 813   unsigned int n, ctr;
 814   uint64_t mlen = ctx->len.u[1];
 815 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
 816   void (*gcm_gmult_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
 817 #ifdef GHASH
 818   void (*gcm_ghash_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 819                       size_t len) = ctx->ghash;
 820 #endif
 821 #endif
 822
 823   mlen += len;
 824   if (mlen > ((UINT64_C(1) << 36) - 32) ||
 825       (sizeof(len) == 8 && mlen < len)) {
 826     return 0;
 827   }
 828   ctx->len.u[1] = mlen;
 829
 830   if (ctx->ares) {
 831     // First call to encrypt finalizes GHASH(AAD)
 832     GCM_MUL(ctx, Xi);
 833     ctx->ares = 0;
 834   }
 835
 836   n = ctx->mres;
 837   if (n) {
 838     while (n && len) {
 839       ctx->Xi.c[n] ^= *(out++) = *(in++) ^ ctx->EKi.c[n];
 840       --len;
 841       n = (n + 1) % 16;
 842     }
 843     if (n == 0) {
 844       GCM_MUL(ctx, Xi);
 845     } else {
 846       ctx->mres = n;
 847       return 1;
 848     }
 849   }
 850
 851 #if defined(AESNI_GCM)
 852   if (ctx->use_aesni_gcm_crypt) {
 853     // |aesni_gcm_encrypt| may not process all the input given to it. It may
 854     // not process *any* of its input if it is deemed too small.
 855     size_t bulk = aesni_gcm_encrypt(in, out, len, key, ctx->Yi.c, ctx->Xi.u);
 856     in += bulk;
 857     out += bulk;
 858     len -= bulk;
 859   }
 860 #endif
 861
 862   ctr = CRYPTO_bswap4(ctx->Yi.d[3]);
 863
 864 #if defined(GHASH)
 865   while (len >= GHASH_CHUNK) {
 866     (*stream)(in, out, GHASH_CHUNK / 16, key, ctx->Yi.c);
 867     ctr += GHASH_CHUNK / 16;
 868     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 869     GHASH(ctx, out, GHASH_CHUNK);
 870     out += GHASH_CHUNK;
 871     in += GHASH_CHUNK;
 872     len -= GHASH_CHUNK;
 873   }
 874 #endif
 875   size_t i = len & kSizeTWithoutLower4Bits;
 876   if (i != 0) {
 877     size_t j = i / 16;
 878
 879     (*stream)(in, out, j, key, ctx->Yi.c);
 880     ctr += (unsigned int)j;
 881     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 882     in += i;
 883     len -= i;
 884 #if defined(GHASH)
 885     GHASH(ctx, out, i);
 886     out += i;
 887 #else
 888     while (j--) {
 889       for (i = 0; i < 16; ++i) {
 890         ctx->Xi.c[i] ^= out[i];
 891       }
 892       GCM_MUL(ctx, Xi);
 893       out += 16;
 894     }
 895 #endif
 896   }
 897   if (len) {
 898     (*ctx->block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
 899     ++ctr;
 900     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 901     while (len--) {
 902       ctx->Xi.c[n] ^= out[n] = in[n] ^ ctx->EKi.c[n];
 903       ++n;
 904     }
 905   }
 906
 907   ctx->mres = n;
 908   return 1;
 909 }
 910
 911 int CRYPTO_gcm128_decrypt_ctr32(GCM128_CONTEXT *ctx, const void *key,
 912                                 const uint8_t *in, uint8_t *out, size_t len,
 913                                 ctr128_f stream) {
 914   unsigned int n, ctr;
 915   uint64_t mlen = ctx->len.u[1];
 916 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
 917   void (*gcm_gmult_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
 918 #ifdef GHASH
 919   void (*gcm_ghash_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16], const uint8_t *inp,
 920                       size_t len) = ctx->ghash;
 921 #endif
 922 #endif
 923
 924   mlen += len;
 925   if (mlen > ((UINT64_C(1) << 36) - 32) ||
 926       (sizeof(len) == 8 && mlen < len)) {
 927     return 0;
 928   }
 929   ctx->len.u[1] = mlen;
 930
 931   if (ctx->ares) {
 932     // First call to decrypt finalizes GHASH(AAD)
 933     GCM_MUL(ctx, Xi);
 934     ctx->ares = 0;
 935   }
 936
 937   n = ctx->mres;
 938   if (n) {
 939     while (n && len) {
 940       uint8_t c = *(in++);
 941       *(out++) = c ^ ctx->EKi.c[n];
 942       ctx->Xi.c[n] ^= c;
 943       --len;
 944       n = (n + 1) % 16;
 945     }
 946     if (n == 0) {
 947       GCM_MUL(ctx, Xi);
 948     } else {
 949       ctx->mres = n;
 950       return 1;
 951     }
 952   }
 953
 954 #if defined(AESNI_GCM)
 955   if (ctx->use_aesni_gcm_crypt) {
 956     // |aesni_gcm_decrypt| may not process all the input given to it. It may
 957     // not process *any* of its input if it is deemed too small.
 958     size_t bulk = aesni_gcm_decrypt(in, out, len, key, ctx->Yi.c, ctx->Xi.u);
 959     in += bulk;
 960     out += bulk;
 961     len -= bulk;
 962   }
 963 #endif
 964
 965   ctr = CRYPTO_bswap4(ctx->Yi.d[3]);
 966
 967 #if defined(GHASH)
 968   while (len >= GHASH_CHUNK) {
 969     GHASH(ctx, in, GHASH_CHUNK);
 970     (*stream)(in, out, GHASH_CHUNK / 16, key, ctx->Yi.c);
 971     ctr += GHASH_CHUNK / 16;
 972     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 973     out += GHASH_CHUNK;
 974     in += GHASH_CHUNK;
 975     len -= GHASH_CHUNK;
 976   }
 977 #endif
 978   size_t i = len & kSizeTWithoutLower4Bits;
 979   if (i != 0) {
 980     size_t j = i / 16;
 981
 982 #if defined(GHASH)
 983     GHASH(ctx, in, i);
 984 #else
 985     while (j--) {
 986       size_t k;
 987       for (k = 0; k < 16; ++k) {
 988         ctx->Xi.c[k] ^= in[k];
 989       }
 990       GCM_MUL(ctx, Xi);
 991       in += 16;
 992     }
 993     j = i / 16;
 994     in -= i;
 995 #endif
 996     (*stream)(in, out, j, key, ctx->Yi.c);
 997     ctr += (unsigned int)j;
 998     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
 999     out += i;
1000     in += i;
1001     len -= i;
1002   }
1003   if (len) {
1004     (*ctx->block)(ctx->Yi.c, ctx->EKi.c, key);
1005     ++ctr;
1006     ctx->Yi.d[3] = CRYPTO_bswap4(ctr);
1007     while (len--) {
1008       uint8_t c = in[n];
1009       ctx->Xi.c[n] ^= c;
1010       out[n] = c ^ ctx->EKi.c[n];
1011       ++n;
1012     }
1013   }
1014
1015   ctx->mres = n;
1016   return 1;
1017 }
1018
1019 int CRYPTO_gcm128_finish(GCM128_CONTEXT *ctx, const uint8_t *tag, size_t len) {
1020   uint64_t alen = ctx->len.u[0] << 3;
1021   uint64_t clen = ctx->len.u[1] << 3;
1022 #ifdef GCM_FUNCREF_4BIT
1023   void (*gcm_gmult_p)(uint64_t Xi[2], const u128 Htable[16]) = ctx->gmult;
1024 #endif
1025
1026   if (ctx->mres || ctx->ares) {
1027     GCM_MUL(ctx, Xi);
1028   }
1029
1030   alen = CRYPTO_bswap8(alen);
1031   clen = CRYPTO_bswap8(clen);
1032
1033   ctx->Xi.u[0] ^= alen;
1034   ctx->Xi.u[1] ^= clen;
1035   GCM_MUL(ctx, Xi);
1036
1037   ctx->Xi.u[0] ^= ctx->EK0.u[0];
1038   ctx->Xi.u[1] ^= ctx->EK0.u[1];
1039
1040   if (tag && len <= sizeof(ctx->Xi)) {
1041     return CRYPTO_memcmp(ctx->Xi.c, tag, len) == 0;
1042   } else {
1043     return 0;
1044   }
1045 }
1046
1047 void CRYPTO_gcm128_tag(GCM128_CONTEXT *ctx, unsigned char *tag, size_t len) {
1048   CRYPTO_gcm128_finish(ctx, NULL, 0);
1049   OPENSSL_memcpy(tag, ctx->Xi.c,
1050                  len <= sizeof(ctx->Xi.c) ? len : sizeof(ctx->Xi.c));
1051 }
1052
1053 #if defined(OPENSSL_X86) || defined(OPENSSL_X86_64)
1054 int crypto_gcm_clmul_enabled(void) {
1055 #ifdef GHASH_ASM
1056   const uint32_t *ia32cap = OPENSSL_ia32cap_get();
1057   return (ia32cap[0] & (1 << 24)) &&  // check FXSR bit
1058          (ia32cap[1] & (1 << 1));     // check PCLMULQDQ bit
1059 #else
1060   return 0;
1061 #endif
1062 }
1063 #endif