Pileus Git - ~andy/linux/blob - drivers/s390/crypto/zcrypt_msgtype50.c

   1 /*
   2  *  zcrypt 2.1.0
   3  *
   4  *  Copyright IBM Corp. 2001, 2012
   5  *  Author(s): Robert Burroughs
   6  *             Eric Rossman (edrossma@us.ibm.com)
   7  *
   8  *  Hotplug & misc device support: Jochen Roehrig (roehrig@de.ibm.com)
   9  *  Major cleanup & driver split: Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
  10  *                                Ralph Wuerthner <rwuerthn@de.ibm.com>
  11  *  MSGTYPE restruct:             Holger Dengler <hd@linux.vnet.ibm.com>
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  15  * the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
  16  * any later version.
  17  *
  18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
  21  * GNU General Public License for more details.
  22  *
  23  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  24  * along with this program; if not, write to the Free Software
  25  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  26  */
  27
  28 #include <linux/module.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/init.h>
  31 #include <linux/err.h>
  32 #include <linux/atomic.h>
  33 #include <linux/uaccess.h>
  34
  35 #include "ap_bus.h"
  36 #include "zcrypt_api.h"
  37 #include "zcrypt_error.h"
  38 #include "zcrypt_msgtype50.h"
  39
  40 #define CEX3A_MAX_MOD_SIZE      512     /* 4096 bits    */
  41
  42 #define CEX2A_MAX_RESPONSE_SIZE 0x110   /* max outputdatalength + type80_hdr */
  43
  44 #define CEX3A_MAX_RESPONSE_SIZE 0x210   /* 512 bit modulus
  45                                          * (max outputdatalength) +
  46                                          * type80_hdr*/
  47
  48 MODULE_AUTHOR("IBM Corporation");
  49 MODULE_DESCRIPTION("Cryptographic Accelerator (message type 50), " \
  50                    "Copyright IBM Corp. 2001, 2012");
  51 MODULE_LICENSE("GPL");
  52
  53 static void zcrypt_cex2a_receive(struct ap_device *, struct ap_message *,
  54                                  struct ap_message *);
  55
  56 /**
  57  * The type 50 message family is associated with a CEX2A card.
  58  *
  59  * The four members of the family are described below.
  60  *
  61  * Note that all unsigned char arrays are right-justified and left-padded
  62  * with zeroes.
  63  *
  64  * Note that all reserved fields must be zeroes.
  65  */
  66 struct type50_hdr {
  67         unsigned char   reserved1;
  68         unsigned char   msg_type_code;  /* 0x50 */
  69         unsigned short  msg_len;
  70         unsigned char   reserved2;
  71         unsigned char   ignored;
  72         unsigned short  reserved3;
  73 } __packed;
  74
  75 #define TYPE50_TYPE_CODE        0x50
  76
  77 #define TYPE50_MEB1_FMT         0x0001
  78 #define TYPE50_MEB2_FMT         0x0002
  79 #define TYPE50_MEB3_FMT         0x0003
  80 #define TYPE50_CRB1_FMT         0x0011
  81 #define TYPE50_CRB2_FMT         0x0012
  82 #define TYPE50_CRB3_FMT         0x0013
  83
  84 /* Mod-Exp, with a small modulus */
  85 struct type50_meb1_msg {
  86         struct type50_hdr header;
  87         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0001 */
  88         unsigned char   reserved[6];
  89         unsigned char   exponent[128];
  90         unsigned char   modulus[128];
  91         unsigned char   message[128];
  92 } __packed;
  93
  94 /* Mod-Exp, with a large modulus */
  95 struct type50_meb2_msg {
  96         struct type50_hdr header;
  97         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0002 */
  98         unsigned char   reserved[6];
  99         unsigned char   exponent[256];
 100         unsigned char   modulus[256];
 101         unsigned char   message[256];
 102 } __packed;
 103
 104 /* Mod-Exp, with a larger modulus */
 105 struct type50_meb3_msg {
 106         struct type50_hdr header;
 107         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0003 */
 108         unsigned char   reserved[6];
 109         unsigned char   exponent[512];
 110         unsigned char   modulus[512];
 111         unsigned char   message[512];
 112 } __packed;
 113
 114 /* CRT, with a small modulus */
 115 struct type50_crb1_msg {
 116         struct type50_hdr header;
 117         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0011 */
 118         unsigned char   reserved[6];
 119         unsigned char   p[64];
 120         unsigned char   q[64];
 121         unsigned char   dp[64];
 122         unsigned char   dq[64];
 123         unsigned char   u[64];
 124         unsigned char   message[128];
 125 } __packed;
 126
 127 /* CRT, with a large modulus */
 128 struct type50_crb2_msg {
 129         struct type50_hdr header;
 130         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0012 */
 131         unsigned char   reserved[6];
 132         unsigned char   p[128];
 133         unsigned char   q[128];
 134         unsigned char   dp[128];
 135         unsigned char   dq[128];
 136         unsigned char   u[128];
 137         unsigned char   message[256];
 138 } __packed;
 139
 140 /* CRT, with a larger modulus */
 141 struct type50_crb3_msg {
 142         struct type50_hdr header;
 143         unsigned short  keyblock_type;  /* 0x0013 */
 144         unsigned char   reserved[6];
 145         unsigned char   p[256];
 146         unsigned char   q[256];
 147         unsigned char   dp[256];
 148         unsigned char   dq[256];
 149         unsigned char   u[256];
 150         unsigned char   message[512];
 151 } __packed;
 152
 153 /**
 154  * The type 80 response family is associated with a CEX2A card.
 155  *
 156  * Note that all unsigned char arrays are right-justified and left-padded
 157  * with zeroes.
 158  *
 159  * Note that all reserved fields must be zeroes.
 160  */
 161
 162 #define TYPE80_RSP_CODE 0x80
 163
 164 struct type80_hdr {
 165         unsigned char   reserved1;
 166         unsigned char   type;           /* 0x80 */
 167         unsigned short  len;
 168         unsigned char   code;           /* 0x00 */
 169         unsigned char   reserved2[3];
 170         unsigned char   reserved3[8];
 171 } __packed;
 172
 173 /**
 174  * Convert a ICAMEX message to a type50 MEX message.
 175  *
 176  * @zdev: crypto device pointer
 177  * @zreq: crypto request pointer
 178  * @mex: pointer to user input data
 179  *
 180  * Returns 0 on success or -EFAULT.
 181  */
 182 static int ICAMEX_msg_to_type50MEX_msg(struct zcrypt_device *zdev,
 183                                        struct ap_message *ap_msg,
 184                                        struct ica_rsa_modexpo *mex)
 185 {
 186         unsigned char *mod, *exp, *inp;
 187         int mod_len;
 188
 189         mod_len = mex->inputdatalength;
 190
 191         if (mod_len <= 128) {
 192                 struct type50_meb1_msg *meb1 = ap_msg->message;
 193                 memset(meb1, 0, sizeof(*meb1));
 194                 ap_msg->length = sizeof(*meb1);
 195                 meb1->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
 196                 meb1->header.msg_len = sizeof(*meb1);
 197                 meb1->keyblock_type = TYPE50_MEB1_FMT;
 198                 mod = meb1->modulus + sizeof(meb1->modulus) - mod_len;
 199                 exp = meb1->exponent + sizeof(meb1->exponent) - mod_len;
 200                 inp = meb1->message + sizeof(meb1->message) - mod_len;
 201         } else if (mod_len <= 256) {
 202                 struct type50_meb2_msg *meb2 = ap_msg->message;
 203                 memset(meb2, 0, sizeof(*meb2));
 204                 ap_msg->length = sizeof(*meb2);
 205                 meb2->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
 206                 meb2->header.msg_len = sizeof(*meb2);
 207                 meb2->keyblock_type = TYPE50_MEB2_FMT;
 208                 mod = meb2->modulus + sizeof(meb2->modulus) - mod_len;
 209                 exp = meb2->exponent + sizeof(meb2->exponent) - mod_len;
 210                 inp = meb2->message + sizeof(meb2->message) - mod_len;
 211         } else {
 212                 /* mod_len > 256 = 4096 bit RSA Key */
 213                 struct type50_meb3_msg *meb3 = ap_msg->message;
 214                 memset(meb3, 0, sizeof(*meb3));
 215                 ap_msg->length = sizeof(*meb3);
 216                 meb3->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
 217                 meb3->header.msg_len = sizeof(*meb3);
 218                 meb3->keyblock_type = TYPE50_MEB3_FMT;
 219                 mod = meb3->modulus + sizeof(meb3->modulus) - mod_len;
 220                 exp = meb3->exponent + sizeof(meb3->exponent) - mod_len;
 221                 inp = meb3->message + sizeof(meb3->message) - mod_len;
 222         }
 223
 224         if (copy_from_user(mod, mex->n_modulus, mod_len) ||
 225             copy_from_user(exp, mex->b_key, mod_len) ||
 226             copy_from_user(inp, mex->inputdata, mod_len))
 227                 return -EFAULT;
 228         return 0;
 229 }
 230
 231 /**
 232  * Convert a ICACRT message to a type50 CRT message.
 233  *
 234  * @zdev: crypto device pointer
 235  * @zreq: crypto request pointer
 236  * @crt: pointer to user input data
 237  *
 238  * Returns 0 on success or -EFAULT.
 239  */
 240 static int ICACRT_msg_to_type50CRT_msg(struct zcrypt_device *zdev,
 241                                        struct ap_message *ap_msg,
 242                                        struct ica_rsa_modexpo_crt *crt)
 243 {
 244         int mod_len, short_len;
 245         unsigned char *p, *q, *dp, *dq, *u, *inp;
 246
 247         mod_len = crt->inputdatalength;
 248         short_len = mod_len / 2;
 249
 250         /*
 251          * CEX2A and CEX3A w/o FW update can handle requests up to
 252          * 256 byte modulus (2k keys).
 253          * CEX3A with FW update and CEX4A cards are able to handle
 254          * 512 byte modulus (4k keys).
 255          */
 256         if (mod_len <= 128) {           /* up to 1024 bit key size */
 257                 struct type50_crb1_msg *crb1 = ap_msg->message;
 258                 memset(crb1, 0, sizeof(*crb1));
 259                 ap_msg->length = sizeof(*crb1);
 260                 crb1->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
 261                 crb1->header.msg_len = sizeof(*crb1);
 262                 crb1->keyblock_type = TYPE50_CRB1_FMT;
 263                 p = crb1->p + sizeof(crb1->p) - short_len;
 264                 q = crb1->q + sizeof(crb1->q) - short_len;
 265                 dp = crb1->dp + sizeof(crb1->dp) - short_len;
 266                 dq = crb1->dq + sizeof(crb1->dq) - short_len;
 267                 u = crb1->u + sizeof(crb1->u) - short_len;
 268                 inp = crb1->message + sizeof(crb1->message) - mod_len;
 269         } else if (mod_len <= 256) {    /* up to 2048 bit key size */
 270                 struct type50_crb2_msg *crb2 = ap_msg->message;
 271                 memset(crb2, 0, sizeof(*crb2));
 272                 ap_msg->length = sizeof(*crb2);
 273                 crb2->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
 274                 crb2->header.msg_len = sizeof(*crb2);
 275                 crb2->keyblock_type = TYPE50_CRB2_FMT;
 276                 p = crb2->p + sizeof(crb2->p) - short_len;
 277                 q = crb2->q + sizeof(crb2->q) - short_len;
 278                 dp = crb2->dp + sizeof(crb2->dp) - short_len;
 279                 dq = crb2->dq + sizeof(crb2->dq) - short_len;
 280                 u = crb2->u + sizeof(crb2->u) - short_len;
 281                 inp = crb2->message + sizeof(crb2->message) - mod_len;
 282         } else if ((mod_len <= 512) &&  /* up to 4096 bit key size */
 283                    (zdev->max_mod_size == CEX3A_MAX_MOD_SIZE)) { /* >= CEX3A */
 284                 struct type50_crb3_msg *crb3 = ap_msg->message;
 285                 memset(crb3, 0, sizeof(*crb3));
 286                 ap_msg->length = sizeof(*crb3);
 287                 crb3->header.msg_type_code = TYPE50_TYPE_CODE;
 288                 crb3->header.msg_len = sizeof(*crb3);
 289                 crb3->keyblock_type = TYPE50_CRB3_FMT;
 290                 p = crb3->p + sizeof(crb3->p) - short_len;
 291                 q = crb3->q + sizeof(crb3->q) - short_len;
 292                 dp = crb3->dp + sizeof(crb3->dp) - short_len;
 293                 dq = crb3->dq + sizeof(crb3->dq) - short_len;
 294                 u = crb3->u + sizeof(crb3->u) - short_len;
 295                 inp = crb3->message + sizeof(crb3->message) - mod_len;
 296         } else
 297                 return -EINVAL;
 298
 299         /*
 300          * correct the offset of p, bp and mult_inv according zcrypt.h
 301          * block size right aligned (skip the first byte)
 302          */
 303         if (copy_from_user(p, crt->np_prime + MSGTYPE_ADJUSTMENT, short_len) ||
 304             copy_from_user(q, crt->nq_prime, short_len) ||
 305             copy_from_user(dp, crt->bp_key + MSGTYPE_ADJUSTMENT, short_len) ||
 306             copy_from_user(dq, crt->bq_key, short_len) ||
 307             copy_from_user(u, crt->u_mult_inv + MSGTYPE_ADJUSTMENT, short_len) ||
 308             copy_from_user(inp, crt->inputdata, mod_len))
 309                 return -EFAULT;
 310
 311         return 0;
 312 }
 313
 314 /**
 315  * Copy results from a type 80 reply message back to user space.
 316  *
 317  * @zdev: crypto device pointer
 318  * @reply: reply AP message.
 319  * @data: pointer to user output data
 320  * @length: size of user output data
 321  *
 322  * Returns 0 on success or -EFAULT.
 323  */
 324 static int convert_type80(struct zcrypt_device *zdev,
 325                           struct ap_message *reply,
 326                           char __user *outputdata,
 327                           unsigned int outputdatalength)
 328 {
 329         struct type80_hdr *t80h = reply->message;
 330         unsigned char *data;
 331
 332         if (t80h->len < sizeof(*t80h) + outputdatalength) {
 333                 /* The result is too short, the CEX2A card may not do that.. */
 334                 zdev->online = 0;
 335                 return -EAGAIN; /* repeat the request on a different device. */
 336         }
 337         if (zdev->user_space_type == ZCRYPT_CEX2A)
 338                 BUG_ON(t80h->len > CEX2A_MAX_RESPONSE_SIZE);
 339         else
 340                 BUG_ON(t80h->len > CEX3A_MAX_RESPONSE_SIZE);
 341         data = reply->message + t80h->len - outputdatalength;
 342         if (copy_to_user(outputdata, data, outputdatalength))
 343                 return -EFAULT;
 344         return 0;
 345 }
 346
 347 static int convert_response(struct zcrypt_device *zdev,
 348                             struct ap_message *reply,
 349                             char __user *outputdata,
 350                             unsigned int outputdatalength)
 351 {
 352         /* Response type byte is the second byte in the response. */
 353         switch (((unsigned char *) reply->message)[1]) {
 354         case TYPE82_RSP_CODE:
 355         case TYPE88_RSP_CODE:
 356                 return convert_error(zdev, reply);
 357         case TYPE80_RSP_CODE:
 358                 return convert_type80(zdev, reply,
 359                                       outputdata, outputdatalength);
 360         default: /* Unknown response type, this should NEVER EVER happen */
 361                 zdev->online = 0;
 362                 return -EAGAIN; /* repeat the request on a different device. */
 363         }
 364 }
 365
 366 /**
 367  * This function is called from the AP bus code after a crypto request
 368  * "msg" has finished with the reply message "reply".
 369  * It is called from tasklet context.
 370  * @ap_dev: pointer to the AP device
 371  * @msg: pointer to the AP message
 372  * @reply: pointer to the AP reply message
 373  */
 374 static void zcrypt_cex2a_receive(struct ap_device *ap_dev,
 375                                  struct ap_message *msg,
 376                                  struct ap_message *reply)
 377 {
 378         static struct error_hdr error_reply = {
 379                 .type = TYPE82_RSP_CODE,
 380                 .reply_code = REP82_ERROR_MACHINE_FAILURE,
 381         };
 382         struct type80_hdr *t80h;
 383         int length;
 384
 385         /* Copy the reply message to the request message buffer. */
 386         if (IS_ERR(reply)) {
 387                 memcpy(msg->message, &error_reply, sizeof(error_reply));
 388                 goto out;
 389         }
 390         t80h = reply->message;
 391         if (t80h->type == TYPE80_RSP_CODE) {
 392                 if (ap_dev->device_type == AP_DEVICE_TYPE_CEX2A)
 393                         length = min_t(int,
 394                                        CEX2A_MAX_RESPONSE_SIZE, t80h->len);
 395                 else
 396                         length = min_t(int,
 397                                        CEX3A_MAX_RESPONSE_SIZE, t80h->len);
 398                 memcpy(msg->message, reply->message, length);
 399         } else
 400                 memcpy(msg->message, reply->message, sizeof(error_reply));
 401 out:
 402         complete((struct completion *) msg->private);
 403 }
 404
 405 static atomic_t zcrypt_step = ATOMIC_INIT(0);
 406
 407 /**
 408  * The request distributor calls this function if it picked the CEX2A
 409  * device to handle a modexpo request.
 410  * @zdev: pointer to zcrypt_device structure that identifies the
 411  *        CEX2A device to the request distributor
 412  * @mex: pointer to the modexpo request buffer
 413  */
 414 static long zcrypt_cex2a_modexpo(struct zcrypt_device *zdev,
 415                                  struct ica_rsa_modexpo *mex)
 416 {
 417         struct ap_message ap_msg;
 418         struct completion work;
 419         int rc;
 420
 421         ap_init_message(&ap_msg);
 422         if (zdev->user_space_type == ZCRYPT_CEX2A)
 423                 ap_msg.message = kmalloc(MSGTYPE50_CRB2_MAX_MSG_SIZE,
 424                                          GFP_KERNEL);
 425         else
 426                 ap_msg.message = kmalloc(MSGTYPE50_CRB3_MAX_MSG_SIZE,
 427                                          GFP_KERNEL);
 428         if (!ap_msg.message)
 429                 return -ENOMEM;
 430         ap_msg.receive = zcrypt_cex2a_receive;
 431         ap_msg.psmid = (((unsigned long long) current->pid) << 32) +
 432                                 atomic_inc_return(&zcrypt_step);
 433         ap_msg.private = &work;
 434         rc = ICAMEX_msg_to_type50MEX_msg(zdev, &ap_msg, mex);
 435         if (rc)
 436                 goto out_free;
 437         init_completion(&work);
 438         ap_queue_message(zdev->ap_dev, &ap_msg);
 439         rc = wait_for_completion_interruptible(&work);
 440         if (rc == 0)
 441                 rc = convert_response(zdev, &ap_msg, mex->outputdata,
 442                                       mex->outputdatalength);
 443         else
 444                 /* Signal pending. */
 445                 ap_cancel_message(zdev->ap_dev, &ap_msg);
 446 out_free:
 447         kfree(ap_msg.message);
 448         return rc;
 449 }
 450
 451 /**
 452  * The request distributor calls this function if it picked the CEX2A
 453  * device to handle a modexpo_crt request.
 454  * @zdev: pointer to zcrypt_device structure that identifies the
 455  *        CEX2A device to the request distributor
 456  * @crt: pointer to the modexpoc_crt request buffer
 457  */
 458 static long zcrypt_cex2a_modexpo_crt(struct zcrypt_device *zdev,
 459                                      struct ica_rsa_modexpo_crt *crt)
 460 {
 461         struct ap_message ap_msg;
 462         struct completion work;
 463         int rc;
 464
 465         ap_init_message(&ap_msg);
 466         if (zdev->user_space_type == ZCRYPT_CEX2A)
 467                 ap_msg.message = kmalloc(MSGTYPE50_CRB2_MAX_MSG_SIZE,
 468                                          GFP_KERNEL);
 469         else
 470                 ap_msg.message = kmalloc(MSGTYPE50_CRB3_MAX_MSG_SIZE,
 471                                          GFP_KERNEL);
 472         if (!ap_msg.message)
 473                 return -ENOMEM;
 474         ap_msg.receive = zcrypt_cex2a_receive;
 475         ap_msg.psmid = (((unsigned long long) current->pid) << 32) +
 476                                 atomic_inc_return(&zcrypt_step);
 477         ap_msg.private = &work;
 478         rc = ICACRT_msg_to_type50CRT_msg(zdev, &ap_msg, crt);
 479         if (rc)
 480                 goto out_free;
 481         init_completion(&work);
 482         ap_queue_message(zdev->ap_dev, &ap_msg);
 483         rc = wait_for_completion_interruptible(&work);
 484         if (rc == 0)
 485                 rc = convert_response(zdev, &ap_msg, crt->outputdata,
 486                                       crt->outputdatalength);
 487         else
 488                 /* Signal pending. */
 489                 ap_cancel_message(zdev->ap_dev, &ap_msg);
 490 out_free:
 491         kfree(ap_msg.message);
 492         return rc;
 493 }
 494
 495 /**
 496  * The crypto operations for message type 50.
 497  */
 498 static struct zcrypt_ops zcrypt_msgtype50_ops = {
 499         .rsa_modexpo = zcrypt_cex2a_modexpo,
 500         .rsa_modexpo_crt = zcrypt_cex2a_modexpo_crt,
 501         .owner = THIS_MODULE,
 502         .variant = MSGTYPE50_VARIANT_DEFAULT,
 503 };
 504
 505 int __init zcrypt_msgtype50_init(void)
 506 {
 507         zcrypt_msgtype_register(&zcrypt_msgtype50_ops);
 508         return 0;
 509 }
 510
 511 void __exit zcrypt_msgtype50_exit(void)
 512 {
 513         zcrypt_msgtype_unregister(&zcrypt_msgtype50_ops);
 514 }
 515
 516 module_init(zcrypt_msgtype50_init);
 517 module_exit(zcrypt_msgtype50_exit);