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path: root/arch/arm/crypto/chacha20-neon-core.S
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Diffstat (limited to 'arch/arm/crypto/chacha20-neon-core.S')
-rw-r--r--arch/arm/crypto/chacha20-neon-core.S523
1 files changed, 523 insertions, 0 deletions
diff --git a/arch/arm/crypto/chacha20-neon-core.S b/arch/arm/crypto/chacha20-neon-core.S
new file mode 100644
index 000000000000..b0a35935be7e
--- /dev/null
+++ b/arch/arm/crypto/chacha20-neon-core.S
@@ -0,0 +1,523 @@
+/*
+ * ChaCha20 256-bit cipher algorithm, RFC7539, ARM NEON functions
+ *
+ * Copyright (C) 2016 Linaro, Ltd. <ard.biesheuvel@linaro.org>
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ *
+ * Based on:
+ * ChaCha20 256-bit cipher algorithm, RFC7539, x64 SNEON3 functions
+ *
+ * Copyright (C) 2015 Martin Willi
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ */
+
+#include <linux/linkage.h>
+
+ .text
+ .fpu neon
+ .align 5
+
+ENTRY(chacha20_block_xor_neon)
+ // r0: Input state matrix, s
+ // r1: 1 data block output, o
+ // r2: 1 data block input, i
+
+ //
+ // This function encrypts one ChaCha20 block by loading the state matrix
+ // in four NEON registers. It performs matrix operation on four words in
+ // parallel, but requireds shuffling to rearrange the words after each
+ // round.
+ //
+
+ // x0..3 = s0..3
+ add ip, r0, #0x20
+ vld1.32 {q0-q1}, [r0]
+ vld1.32 {q2-q3}, [ip]
+
+ vmov q8, q0
+ vmov q9, q1
+ vmov q10, q2
+ vmov q11, q3
+
+ mov r3, #10
+
+.Ldoubleround:
+ // x0 += x1, x3 = rotl32(x3 ^ x0, 16)
+ vadd.i32 q0, q0, q1
+ veor q4, q3, q0
+ vshl.u32 q3, q4, #16
+ vsri.u32 q3, q4, #16
+
+ // x2 += x3, x1 = rotl32(x1 ^ x2, 12)
+ vadd.i32 q2, q2, q3
+ veor q4, q1, q2
+ vshl.u32 q1, q4, #12
+ vsri.u32 q1, q4, #20
+
+ // x0 += x1, x3 = rotl32(x3 ^ x0, 8)
+ vadd.i32 q0, q0, q1
+ veor q4, q3, q0
+ vshl.u32 q3, q4, #8
+ vsri.u32 q3, q4, #24
+
+ // x2 += x3, x1 = rotl32(x1 ^ x2, 7)
+ vadd.i32 q2, q2, q3
+ veor q4, q1, q2
+ vshl.u32 q1, q4, #7
+ vsri.u32 q1, q4, #25
+
+ // x1 = shuffle32(x1, MASK(0, 3, 2, 1))
+ vext.8 q1, q1, q1, #4
+ // x2 = shuffle32(x2, MASK(1, 0, 3, 2))
+ vext.8 q2, q2, q2, #8
+ // x3 = shuffle32(x3, MASK(2, 1, 0, 3))
+ vext.8 q3, q3, q3, #12
+
+ // x0 += x1, x3 = rotl32(x3 ^ x0, 16)
+ vadd.i32 q0, q0, q1
+ veor q4, q3, q0
+ vshl.u32 q3, q4, #16
+ vsri.u32 q3, q4, #16
+
+ // x2 += x3, x1 = rotl32(x1 ^ x2, 12)
+ vadd.i32 q2, q2, q3
+ veor q4, q1, q2
+ vshl.u32 q1, q4, #12
+ vsri.u32 q1, q4, #20
+
+ // x0 += x1, x3 = rotl32(x3 ^ x0, 8)
+ vadd.i32 q0, q0, q1
+ veor q4, q3, q0
+ vshl.u32 q3, q4, #8
+ vsri.u32 q3, q4, #24
+
+ // x2 += x3, x1 = rotl32(x1 ^ x2, 7)
+ vadd.i32 q2, q2, q3
+ veor q4, q1, q2
+ vshl.u32 q1, q4, #7
+ vsri.u32 q1, q4, #25
+
+ // x1 = shuffle32(x1, MASK(2, 1, 0, 3))
+ vext.8 q1, q1, q1, #12
+ // x2 = shuffle32(x2, MASK(1, 0, 3, 2))
+ vext.8 q2, q2, q2, #8
+ // x3 = shuffle32(x3, MASK(0, 3, 2, 1))
+ vext.8 q3, q3, q3, #4
+
+ subs r3, r3, #1
+ bne .Ldoubleround
+
+ add ip, r2, #0x20
+ vld1.8 {q4-q5}, [r2]
+ vld1.8 {q6-q7}, [ip]
+
+ // o0 = i0 ^ (x0 + s0)
+ vadd.i32 q0, q0, q8
+ veor q0, q0, q4
+
+ // o1 = i1 ^ (x1 + s1)
+ vadd.i32 q1, q1, q9
+ veor q1, q1, q5
+
+ // o2 = i2 ^ (x2 + s2)
+ vadd.i32 q2, q2, q10
+ veor q2, q2, q6
+
+ // o3 = i3 ^ (x3 + s3)
+ vadd.i32 q3, q3, q11
+ veor q3, q3, q7
+
+ add ip, r1, #0x20
+ vst1.8 {q0-q1}, [r1]
+ vst1.8 {q2-q3}, [ip]
+
+ bx lr
+ENDPROC(chacha20_block_xor_neon)
+
+ .align 5
+ENTRY(chacha20_4block_xor_neon)
+ push {r4-r6, lr}
+ mov ip, sp // preserve the stack pointer
+ sub r3, sp, #0x20 // allocate a 32 byte buffer
+ bic r3, r3, #0x1f // aligned to 32 bytes
+ mov sp, r3
+
+ // r0: Input state matrix, s
+ // r1: 4 data blocks output, o
+ // r2: 4 data blocks input, i
+
+ //
+ // This function encrypts four consecutive ChaCha20 blocks by loading
+ // the state matrix in NEON registers four times. The algorithm performs
+ // each operation on the corresponding word of each state matrix, hence
+ // requires no word shuffling. For final XORing step we transpose the
+ // matrix by interleaving 32- and then 64-bit words, which allows us to
+ // do XOR in NEON registers.
+ //
+
+ // x0..15[0-3] = s0..3[0..3]
+ add r3, r0, #0x20
+ vld1.32 {q0-q1}, [r0]
+ vld1.32 {q2-q3}, [r3]
+
+ adr r3, CTRINC
+ vdup.32 q15, d7[1]
+ vdup.32 q14, d7[0]
+ vld1.32 {q11}, [r3, :128]
+ vdup.32 q13, d6[1]
+ vdup.32 q12, d6[0]
+ vadd.i32 q12, q12, q11 // x12 += counter values 0-3
+ vdup.32 q11, d5[1]
+ vdup.32 q10, d5[0]
+ vdup.32 q9, d4[1]
+ vdup.32 q8, d4[0]
+ vdup.32 q7, d3[1]
+ vdup.32 q6, d3[0]
+ vdup.32 q5, d2[1]
+ vdup.32 q4, d2[0]
+ vdup.32 q3, d1[1]
+ vdup.32 q2, d1[0]
+ vdup.32 q1, d0[1]
+ vdup.32 q0, d0[0]
+
+ mov r3, #10
+
+.Ldoubleround4:
+ // x0 += x4, x12 = rotl32(x12 ^ x0, 16)
+ // x1 += x5, x13 = rotl32(x13 ^ x1, 16)
+ // x2 += x6, x14 = rotl32(x14 ^ x2, 16)
+ // x3 += x7, x15 = rotl32(x15 ^ x3, 16)
+ vadd.i32 q0, q0, q4
+ vadd.i32 q1, q1, q5
+ vadd.i32 q2, q2, q6
+ vadd.i32 q3, q3, q7
+
+ veor q12, q12, q0
+ veor q13, q13, q1
+ veor q14, q14, q2
+ veor q15, q15, q3
+
+ vrev32.16 q12, q12
+ vrev32.16 q13, q13
+ vrev32.16 q14, q14
+ vrev32.16 q15, q15
+
+ // x8 += x12, x4 = rotl32(x4 ^ x8, 12)
+ // x9 += x13, x5 = rotl32(x5 ^ x9, 12)
+ // x10 += x14, x6 = rotl32(x6 ^ x10, 12)
+ // x11 += x15, x7 = rotl32(x7 ^ x11, 12)
+ vadd.i32 q8, q8, q12
+ vadd.i32 q9, q9, q13
+ vadd.i32 q10, q10, q14
+ vadd.i32 q11, q11, q15
+
+ vst1.32 {q8-q9}, [sp, :256]
+
+ veor q8, q4, q8
+ veor q9, q5, q9
+ vshl.u32 q4, q8, #12
+ vshl.u32 q5, q9, #12
+ vsri.u32 q4, q8, #20
+ vsri.u32 q5, q9, #20
+
+ veor q8, q6, q10
+ veor q9, q7, q11
+ vshl.u32 q6, q8, #12
+ vshl.u32 q7, q9, #12
+ vsri.u32 q6, q8, #20
+ vsri.u32 q7, q9, #20
+
+ // x0 += x4, x12 = rotl32(x12 ^ x0, 8)
+ // x1 += x5, x13 = rotl32(x13 ^ x1, 8)
+ // x2 += x6, x14 = rotl32(x14 ^ x2, 8)
+ // x3 += x7, x15 = rotl32(x15 ^ x3, 8)
+ vadd.i32 q0, q0, q4
+ vadd.i32 q1, q1, q5
+ vadd.i32 q2, q2, q6
+ vadd.i32 q3, q3, q7
+
+ veor q8, q12, q0
+ veor q9, q13, q1
+ vshl.u32 q12, q8, #8
+ vshl.u32 q13, q9, #8
+ vsri.u32 q12, q8, #24
+ vsri.u32 q13, q9, #24
+
+ veor q8, q14, q2
+ veor q9, q15, q3
+ vshl.u32 q14, q8, #8
+ vshl.u32 q15, q9, #8
+ vsri.u32 q14, q8, #24
+ vsri.u32 q15, q9, #24
+
+ vld1.32 {q8-q9}, [sp, :256]
+
+ // x8 += x12, x4 = rotl32(x4 ^ x8, 7)
+ // x9 += x13, x5 = rotl32(x5 ^ x9, 7)
+ // x10 += x14, x6 = rotl32(x6 ^ x10, 7)
+ // x11 += x15, x7 = rotl32(x7 ^ x11, 7)
+ vadd.i32 q8, q8, q12
+ vadd.i32 q9, q9, q13
+ vadd.i32 q10, q10, q14
+ vadd.i32 q11, q11, q15
+
+ vst1.32 {q8-q9}, [sp, :256]
+
+ veor q8, q4, q8
+ veor q9, q5, q9
+ vshl.u32 q4, q8, #7
+ vshl.u32 q5, q9, #7
+ vsri.u32 q4, q8, #25
+ vsri.u32 q5, q9, #25
+
+ veor q8, q6, q10
+ veor q9, q7, q11
+ vshl.u32 q6, q8, #7
+ vshl.u32 q7, q9, #7
+ vsri.u32 q6, q8, #25
+ vsri.u32 q7, q9, #25
+
+ vld1.32 {q8-q9}, [sp, :256]
+
+ // x0 += x5, x15 = rotl32(x15 ^ x0, 16)
+ // x1 += x6, x12 = rotl32(x12 ^ x1, 16)
+ // x2 += x7, x13 = rotl32(x13 ^ x2, 16)
+ // x3 += x4, x14 = rotl32(x14 ^ x3, 16)
+ vadd.i32 q0, q0, q5
+ vadd.i32 q1, q1, q6
+ vadd.i32 q2, q2, q7
+ vadd.i32 q3, q3, q4
+
+ veor q15, q15, q0
+ veor q12, q12, q1
+ veor q13, q13, q2
+ veor q14, q14, q3
+
+ vrev32.16 q15, q15
+ vrev32.16 q12, q12
+ vrev32.16 q13, q13
+ vrev32.16 q14, q14
+
+ // x10 += x15, x5 = rotl32(x5 ^ x10, 12)
+ // x11 += x12, x6 = rotl32(x6 ^ x11, 12)
+ // x8 += x13, x7 = rotl32(x7 ^ x8, 12)
+ // x9 += x14, x4 = rotl32(x4 ^ x9, 12)
+ vadd.i32 q10, q10, q15
+ vadd.i32 q11, q11, q12
+ vadd.i32 q8, q8, q13
+ vadd.i32 q9, q9, q14
+
+ vst1.32 {q8-q9}, [sp, :256]
+
+ veor q8, q7, q8
+ veor q9, q4, q9
+ vshl.u32 q7, q8, #12
+ vshl.u32 q4, q9, #12
+ vsri.u32 q7, q8, #20
+ vsri.u32 q4, q9, #20
+
+ veor q8, q5, q10
+ veor q9, q6, q11
+ vshl.u32 q5, q8, #12
+ vshl.u32 q6, q9, #12
+ vsri.u32 q5, q8, #20
+ vsri.u32 q6, q9, #20
+
+ // x0 += x5, x15 = rotl32(x15 ^ x0, 8)
+ // x1 += x6, x12 = rotl32(x12 ^ x1, 8)
+ // x2 += x7, x13 = rotl32(x13 ^ x2, 8)
+ // x3 += x4, x14 = rotl32(x14 ^ x3, 8)
+ vadd.i32 q0, q0, q5
+ vadd.i32 q1, q1, q6
+ vadd.i32 q2, q2, q7
+ vadd.i32 q3, q3, q4
+
+ veor q8, q15, q0
+ veor q9, q12, q1
+ vshl.u32 q15, q8, #8
+ vshl.u32 q12, q9, #8
+ vsri.u32 q15, q8, #24
+ vsri.u32 q12, q9, #24
+
+ veor q8, q13, q2
+ veor q9, q14, q3
+ vshl.u32 q13, q8, #8
+ vshl.u32 q14, q9, #8
+ vsri.u32 q13, q8, #24
+ vsri.u32 q14, q9, #24
+
+ vld1.32 {q8-q9}, [sp, :256]
+
+ // x10 += x15, x5 = rotl32(x5 ^ x10, 7)
+ // x11 += x12, x6 = rotl32(x6 ^ x11, 7)
+ // x8 += x13, x7 = rotl32(x7 ^ x8, 7)
+ // x9 += x14, x4 = rotl32(x4 ^ x9, 7)
+ vadd.i32 q10, q10, q15
+ vadd.i32 q11, q11, q12
+ vadd.i32 q8, q8, q13
+ vadd.i32 q9, q9, q14
+
+ vst1.32 {q8-q9}, [sp, :256]
+
+ veor q8, q7, q8
+ veor q9, q4, q9
+ vshl.u32 q7, q8, #7
+ vshl.u32 q4, q9, #7
+ vsri.u32 q7, q8, #25
+ vsri.u32 q4, q9, #25
+
+ veor q8, q5, q10
+ veor q9, q6, q11
+ vshl.u32 q5, q8, #7
+ vshl.u32 q6, q9, #7
+ vsri.u32 q5, q8, #25
+ vsri.u32 q6, q9, #25
+
+ subs r3, r3, #1
+ beq 0f
+
+ vld1.32 {q8-q9}, [sp, :256]
+ b .Ldoubleround4
+
+ // x0[0-3] += s0[0]
+ // x1[0-3] += s0[1]
+ // x2[0-3] += s0[2]
+ // x3[0-3] += s0[3]
+0: ldmia r0!, {r3-r6}
+ vdup.32 q8, r3
+ vdup.32 q9, r4
+ vadd.i32 q0, q0, q8
+ vadd.i32 q1, q1, q9
+ vdup.32 q8, r5
+ vdup.32 q9, r6
+ vadd.i32 q2, q2, q8
+ vadd.i32 q3, q3, q9
+
+ // x4[0-3] += s1[0]
+ // x5[0-3] += s1[1]
+ // x6[0-3] += s1[2]
+ // x7[0-3] += s1[3]
+ ldmia r0!, {r3-r6}
+ vdup.32 q8, r3
+ vdup.32 q9, r4
+ vadd.i32 q4, q4, q8
+ vadd.i32 q5, q5, q9
+ vdup.32 q8, r5
+ vdup.32 q9, r6
+ vadd.i32 q6, q6, q8
+ vadd.i32 q7, q7, q9
+
+ // interleave 32-bit words in state n, n+1
+ vzip.32 q0, q1
+ vzip.32 q2, q3
+ vzip.32 q4, q5
+ vzip.32 q6, q7
+
+ // interleave 64-bit words in state n, n+2
+ vswp d1, d4
+ vswp d3, d6
+ vswp d9, d12
+ vswp d11, d14
+
+ // xor with corresponding input, write to output
+ vld1.8 {q8-q9}, [r2]!
+ veor q8, q8, q0
+ veor q9, q9, q4
+ vst1.8 {q8-q9}, [r1]!
+
+ vld1.32 {q8-q9}, [sp, :256]
+
+ // x8[0-3] += s2[0]
+ // x9[0-3] += s2[1]
+ // x10[0-3] += s2[2]
+ // x11[0-3] += s2[3]
+ ldmia r0!, {r3-r6}
+ vdup.32 q0, r3
+ vdup.32 q4, r4
+ vadd.i32 q8, q8, q0
+ vadd.i32 q9, q9, q4
+ vdup.32 q0, r5
+ vdup.32 q4, r6
+ vadd.i32 q10, q10, q0
+ vadd.i32 q11, q11, q4
+
+ // x12[0-3] += s3[0]
+ // x13[0-3] += s3[1]
+ // x14[0-3] += s3[2]
+ // x15[0-3] += s3[3]
+ ldmia r0!, {r3-r6}
+ vdup.32 q0, r3
+ vdup.32 q4, r4
+ adr r3, CTRINC
+ vadd.i32 q12, q12, q0
+ vld1.32 {q0}, [r3, :128]
+ vadd.i32 q13, q13, q4
+ vadd.i32 q12, q12, q0 // x12 += counter values 0-3
+
+ vdup.32 q0, r5
+ vdup.32 q4, r6
+ vadd.i32 q14, q14, q0
+ vadd.i32 q15, q15, q4
+
+ // interleave 32-bit words in state n, n+1
+ vzip.32 q8, q9
+ vzip.32 q10, q11
+ vzip.32 q12, q13
+ vzip.32 q14, q15
+
+ // interleave 64-bit words in state n, n+2
+ vswp d17, d20
+ vswp d19, d22
+ vswp d25, d28
+ vswp d27, d30
+
+ vmov q4, q1
+
+ vld1.8 {q0-q1}, [r2]!
+ veor q0, q0, q8
+ veor q1, q1, q12
+ vst1.8 {q0-q1}, [r1]!
+
+ vld1.8 {q0-q1}, [r2]!
+ veor q0, q0, q2
+ veor q1, q1, q6
+ vst1.8 {q0-q1}, [r1]!
+
+ vld1.8 {q0-q1}, [r2]!
+ veor q0, q0, q10
+ veor q1, q1, q14
+ vst1.8 {q0-q1}, [r1]!
+
+ vld1.8 {q0-q1}, [r2]!
+ veor q0, q0, q4
+ veor q1, q1, q5
+ vst1.8 {q0-q1}, [r1]!
+
+ vld1.8 {q0-q1}, [r2]!
+ veor q0, q0, q9
+ veor q1, q1, q13
+ vst1.8 {q0-q1}, [r1]!
+
+ vld1.8 {q0-q1}, [r2]!
+ veor q0, q0, q3
+ veor q1, q1, q7
+ vst1.8 {q0-q1}, [r1]!
+
+ vld1.8 {q0-q1}, [r2]
+ veor q0, q0, q11
+ veor q1, q1, q15
+ vst1.8 {q0-q1}, [r1]
+
+ mov sp, ip
+ pop {r4-r6, pc}
+ENDPROC(chacha20_4block_xor_neon)
+
+ .align 4
+CTRINC: .word 0, 1, 2, 3
generated by cgit v1.2.3 (git 2.39.0) at 2024-11-29 02:09:50 +0300