From c4a52a6dca1898d7cd8a5ba8c90aa245914b1004 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Andy Polyakov Date: Sat, 3 Mar 2012 12:33:28 +0000 Subject: [PATCH] Add bit-sliced AES for ARM NEON. This initial version is effectively reference implementation, it does not interface to OpenSSL yet. --- crypto/aes/asm/bsaes-armv7.pl | 987 ++++++++++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 987 insertions(+) create mode 100644 crypto/aes/asm/bsaes-armv7.pl diff --git a/crypto/aes/asm/bsaes-armv7.pl b/crypto/aes/asm/bsaes-armv7.pl new file mode 100644 index 0000000000..a93c8ed0ee --- /dev/null +++ b/crypto/aes/asm/bsaes-armv7.pl @@ -0,0 +1,987 @@ +#!/usr/bin/env perl + +# ==================================================================== +# Written by Andy Polyakov for the OpenSSL +# project. The module is, however, dual licensed under OpenSSL and +# CRYPTOGAMS licenses depending on where you obtain it. For further +# details see http://www.openssl.org/~appro/cryptogams/. +# ==================================================================== + +# Bit-sliced AES for ARM NEON +# +# February 2012. +# +# This implementation is direct adaptation of bsaes-x86_64 module for +# ARM NEON. Except that this module is endian-neutral [in sense that +# it can be compiled for either endianness] by courtesy of vld1.8's +# neutrality. Initial version doesn't implement interface to OpenSSL, +# only low-level primitives and unsupported entry points, just enough +# to collect performance results, which for Cortex-A8 core are: +# +# encrypt 20.9 cycles per byte processed with 128-bit key +# decrypt 25.6 cycles per byte processed with 128-bit key +# key conv. 900 cycles per 128-bit key/0.34 of 8x block +# +# When comparing to x86_64 results keep in mind that NEON unit is +# [mostly] single-issue and thus can't benefit from parallelism. And +# when comparing to aes-armv4 results keep in mind key schedule +# conversion overhead (see bsaes-x86_64.pl for details)... +# +# + +while (($output=shift) && ($output!~/^\w[\w\-]*\.\w+$/)) {} +open STDOUT,">$output"; + +my ($inp,$out,$len,$key)=("r0","r1","r2","r3"); +my @XMM=map("q$_",(0..15)); + +{ +my ($key,$rounds,$const)=("r4","r5","r6"); + +sub Dlo() { shift=~m|q([1]?[0-9])|?"d".($1*2):""; } +sub Dhi() { shift=~m|q([1]?[0-9])|?"d".($1*2+1):""; } + +sub Sbox { +# input in lsb > [b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7] < msb +# output in lsb > [b0, b1, b4, b6, b3, b7, b2, b5] < msb +my @b=@_[0..7]; +my @t=@_[8..11]; +my @s=@_[12..15]; + &InBasisChange (@b); + &Inv_GF256 (@b[6,5,0,3,7,1,4,2],@t,@s); + &OutBasisChange (@b[7,1,4,2,6,5,0,3]); +} + +sub InBasisChange { +# input in lsb > [b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7] < msb +# output in lsb > [b6, b5, b0, b3, b7, b1, b4, b2] < msb +my @b=@_[0..7]; +$code.=<<___; + veor @b[5], @b[5], @b[6] + veor @b[2], @b[2], @b[1] + veor @b[3], @b[3], @b[0] + veor @b[6], @b[6], @b[2] + veor @b[5], @b[5], @b[0] + + veor @b[6], @b[6], @b[3] + veor @b[3], @b[3], @b[7] + veor @b[7], @b[7], @b[5] + veor @b[3], @b[3], @b[4] + veor @b[4], @b[4], @b[5] + veor @b[3], @b[3], @b[1] + + veor @b[2], @b[2], @b[7] + veor @b[1], @b[1], @b[5] +___ +} + +sub OutBasisChange { +# input in lsb > [b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7] < msb +# output in lsb > [b6, b1, b2, b4, b7, b0, b3, b5] < msb +my @b=@_[0..7]; +$code.=<<___; + veor @b[0], @b[0], @b[6] + veor @b[1], @b[1], @b[4] + veor @b[2], @b[2], @b[0] + veor @b[4], @b[4], @b[6] + veor @b[6], @b[6], @b[1] + + veor @b[1], @b[1], @b[5] + veor @b[5], @b[5], @b[3] + veor @b[3], @b[3], @b[7] + veor @b[7], @b[7], @b[5] + veor @b[2], @b[2], @b[5] + + veor @b[4], @b[4], @b[7] +___ +} + +sub InvSbox { +# input in lsb > [b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7] < msb +# output in lsb > [b0, b1, b6, b4, b2, b7, b3, b5] < msb +my @b=@_[0..7]; +my @t=@_[8..11]; +my @s=@_[12..15]; + &InvInBasisChange (@b); + &Inv_GF256 (@b[5,1,2,6,3,7,0,4],@t,@s); + &InvOutBasisChange (@b[3,7,0,4,5,1,2,6]); +} + +sub InvInBasisChange { # OutBasisChange in reverse +my @b=@_[5,1,2,6,3,7,0,4]; +$code.=<<___ + veor @b[4], @b[4], @b[7] + + veor @b[7], @b[7], @b[5] + veor @b[2], @b[2], @b[5] + veor @b[3], @b[3], @b[7] + veor @b[5], @b[5], @b[3] + veor @b[1], @b[1], @b[5] + + veor @b[6], @b[6], @b[1] + veor @b[2], @b[2], @b[0] + veor @b[4], @b[4], @b[6] + veor @b[0], @b[0], @b[6] + veor @b[1], @b[1], @b[4] +___ +} + +sub InvOutBasisChange { # InBasisChange in reverse +my @b=@_[2,5,7,3,6,1,0,4]; +$code.=<<___; + veor @b[1], @b[1], @b[5] + veor @b[2], @b[2], @b[7] + + veor @b[3], @b[3], @b[1] + veor @b[4], @b[4], @b[5] + veor @b[7], @b[7], @b[5] + veor @b[3], @b[3], @b[4] + veor @b[5], @b[5], @b[0] + veor @b[3], @b[3], @b[7] + veor @b[6], @b[6], @b[2] + veor @b[2], @b[2], @b[1] + veor @b[6], @b[6], @b[3] + + veor @b[3], @b[3], @b[0] + veor @b[5], @b[5], @b[6] +___ +} + +sub Mul_GF4 { +#;************************************************************* +#;* Mul_GF4: Input x0-x1,y0-y1 Output x0-x1 Temp t0 (8) * +#;************************************************************* +my ($x0,$x1,$y0,$y1,$t0)=@_; +$code.=<<___; + veor $t0, $y0, $y1 + vand $t0, $t0, $x0 + veor $x0, $x0, $x1 + vand $x1, $x1, $y0 + vand $x0, $x0, $y1 + veor $x0, $x0, $x1 + veor $x1, $x1, $t0 +___ +} + +sub Mul_GF4_N { # not used, see next subroutine +# multiply and scale by N +my ($x0,$x1,$y0,$y1,$t0)=@_; +$code.=<<___; + veor $t0, $y0, $y1 + vand $t0, $t0, $x0 + veor $x0, $x0, $x1 + vand $x1, $x1, $y0 + vand $x0, $x0, $y1 + veor $x1, $x1, $x0 + veor $x0, $x0, $t0 +___ +} + +sub Mul_GF4_N_GF4 { +# interleaved Mul_GF4_N and Mul_GF4 +my ($x0,$x1,$y0,$y1,$t0, + $x2,$x3,$y2,$y3,$t1)=@_; +$code.=<<___; + veor $t0, $y0, $y1 + veor $t1, $y2, $y3 + vand $t0, $t0, $x0 + vand $t1, $t1, $x2 + veor $x0, $x0, $x1 + veor $x2, $x2, $x3 + vand $x1, $x1, $y0 + vand $x3, $x3, $y2 + vand $x0, $x0, $y1 + vand $x2, $x2, $y3 + veor $x1, $x1, $x0 + veor $x2, $x2, $x3 + veor $x0, $x0, $t0 + veor $x3, $x3, $t1 +___ +} +sub Mul_GF16_2 { +my @x=@_[0..7]; +my @y=@_[8..11]; +my @t=@_[12..15]; +$code.=<<___; + vmov @t[0], @x[0] + vmov @t[1], @x[1] +___ + &Mul_GF4 (@x[0], @x[1], @y[0], @y[1], @t[2]); +$code.=<<___; + veor @t[0], @t[0], @x[2] + veor @t[1], @t[1], @x[3] + veor @y[0], @y[0], @y[2] + veor @y[1], @y[1], @y[3] +___ + Mul_GF4_N_GF4 (@t[0], @t[1], @y[0], @y[1], @t[3], + @x[2], @x[3], @y[2], @y[3], @t[2]); +$code.=<<___; + veor @x[0], @x[0], @t[0] + veor @x[2], @x[2], @t[0] + veor @x[1], @x[1], @t[1] + veor @x[3], @x[3], @t[1] + + veor @t[0], @x[4], @x[6] + veor @t[1], @x[5], @x[7] +___ + &Mul_GF4_N_GF4 (@t[0], @t[1], @y[0], @y[1], @t[3], + @x[6], @x[7], @y[2], @y[3], @t[2]); +$code.=<<___; + veor @y[0], @y[0], @y[2] + veor @y[1], @y[1], @y[3] +___ + &Mul_GF4 (@x[4], @x[5], @y[0], @y[1], @t[3]); +$code.=<<___; + veor @x[4], @x[4], @t[0] + veor @x[6], @x[6], @t[0] + veor @x[5], @x[5], @t[1] + veor @x[7], @x[7], @t[1] +___ +} +sub Inv_GF256 { +#;******************************************************************** +#;* Inv_GF256: Input x0-x7 Output x0-x7 Temp t0-t3,s0-s3 (144) * +#;******************************************************************** +my @x=@_[0..7]; +my @t=@_[8..11]; +my @s=@_[12..15]; +# direct optimizations from hardware +$code.=<<___; + veor @t[3], @x[4], @x[6] + veor @t[2], @x[5], @x[7] + veor @t[1], @x[1], @x[3] + veor @s[1], @x[7], @x[6] + vmov @t[0], @t[2] + veor @s[0], @x[0], @x[2] + + vorr @t[2], @t[2], @t[1] + veor @s[3], @t[3], @t[0] + vand @s[2], @t[3], @s[0] + vorr @t[3], @t[3], @s[0] + veor @s[0], @s[0], @t[1] + vand @t[0], @t[0], @t[1] + vand @s[3], @s[3], @s[0] + veor @s[0], @x[3], @x[2] + vand @s[1], @s[1], @s[0] + veor @t[3], @t[3], @s[1] + veor @t[2], @t[2], @s[1] + veor @s[1], @x[4], @x[5] + veor @s[0], @x[1], @x[0] + vorr @t[1], @s[1], @s[0] + vand @s[1], @s[1], @s[0] + veor @t[0], @t[0], @s[1] + veor @t[3], @t[3], @s[3] + veor @t[2], @t[2], @s[2] + veor @t[1], @t[1], @s[3] + veor @t[0], @t[0], @s[2] + veor @t[1], @t[1], @s[2] + vand @s[0], @x[7], @x[3] + vand @s[1], @x[6], @x[2] + vand @s[2], @x[5], @x[1] + vorr @s[3], @x[4], @x[0] + veor @t[3], @t[3], @s[0] + veor @t[2], @t[2], @s[1] + veor @t[1], @t[1], @s[2] + veor @t[0], @t[0], @s[3] + + @ Inv_GF16 \t0, \t1, \t2, \t3, \s0, \s1, \s2, \s3 + + @ new smaller inversion + + veor @s[0], @t[3], @t[2] + vand @t[3], @t[3], @t[1] + + veor @s[2], @t[0], @t[3] + vand @s[3], @s[0], @s[2] + + veor @s[3], @s[3], @t[2] + veor @s[1], @t[1], @t[0] + + veor @t[3], @t[3], @t[2] + + vand @s[1], @s[1], @t[3] + + veor @s[1], @s[1], @t[0] + + veor @t[2], @s[2], @s[1] + veor @t[1], @t[1], @s[1] + + vand @t[2], @t[2], @t[0] + + veor @s[2], @s[2], @t[2] + veor @t[1], @t[1], @t[2] + + vand @s[2], @s[2], @s[3] + + veor @s[2], @s[2], @s[0] +___ +# output in s3, s2, s1, t1 + +# Mul_GF16_2 \x0, \x1, \x2, \x3, \x4, \x5, \x6, \x7, \t2, \t3, \t0, \t1, \s0, \s1, \s2, \s3 + +# Mul_GF16_2 \x0, \x1, \x2, \x3, \x4, \x5, \x6, \x7, \s3, \s2, \s1, \t1, \s0, \t0, \t2, \t3 + &Mul_GF16_2(@x,@s[3,2,1],@t[1],@s[0],@t[0,2,3]); + +### output msb > [x3,x2,x1,x0,x7,x6,x5,x4] < lsb +} + +# AES linear components + +sub ShiftRows { +my @x=@_[0..7]; +my @t=@_[8..11]; +my $mask=pop; +$code.=<<___; + vldmia $key!, {@t[0]-@t[3]} + veor @t[0], @t[0], @x[0] + veor @t[1], @t[1], @x[1] + vtbl.8 `&Dlo(@x[0])`, {@t[0]}, `&Dlo($mask)` + vtbl.8 `&Dhi(@x[0])`, {@t[0]}, `&Dhi($mask)` + vldmia $key!, {@t[0]} + veor @t[2], @t[2], @x[2] + vtbl.8 `&Dlo(@x[1])`, {@t[1]}, `&Dlo($mask)` + vtbl.8 `&Dhi(@x[1])`, {@t[1]}, `&Dhi($mask)` + vldmia $key!, {@t[1]} + veor @t[3], @t[3], @x[3] + vtbl.8 `&Dlo(@x[2])`, {@t[2]}, `&Dlo($mask)` + vtbl.8 `&Dhi(@x[2])`, {@t[2]}, `&Dhi($mask)` + vldmia $key!, {@t[2]} + vtbl.8 `&Dlo(@x[3])`, {@t[3]}, `&Dlo($mask)` + vtbl.8 `&Dhi(@x[3])`, {@t[3]}, `&Dhi($mask)` + vldmia $key!, {@t[3]} + veor @t[0], @t[0], @x[4] + veor @t[1], @t[1], @x[5] + vtbl.8 `&Dlo(@x[4])`, {@t[0]}, `&Dlo($mask)` + vtbl.8 `&Dhi(@x[4])`, {@t[0]}, `&Dhi($mask)` + veor @t[2], @t[2], @x[6] + vtbl.8 `&Dlo(@x[5])`, {@t[1]}, `&Dlo($mask)` + vtbl.8 `&Dhi(@x[5])`, {@t[1]}, `&Dhi($mask)` + veor @t[3], @t[3], @x[7] + vtbl.8 `&Dlo(@x[6])`, {@t[2]}, `&Dlo($mask)` + vtbl.8 `&Dhi(@x[6])`, {@t[2]}, `&Dhi($mask)` + vtbl.8 `&Dlo(@x[7])`, {@t[3]}, `&Dlo($mask)` + vtbl.8 `&Dhi(@x[7])`, {@t[3]}, `&Dhi($mask)` +___ +} + +sub MixColumns { +# modified to emit output in order suitable for feeding back to aesenc[last] +my @x=@_[0..7]; +my @t=@_[8..15]; +$code.=<<___; + vext.8 @t[0], @x[0], @x[0], #12 @ x0 <<< 32 + vext.8 @t[1], @x[1], @x[1], #12 + veor @x[0], @x[0], @t[0] @ x0 ^ (x0 <<< 32) + vext.8 @t[2], @x[2], @x[2], #12 + veor @x[1], @x[1], @t[1] + vext.8 @t[3], @x[3], @x[3], #12 + veor @x[2], @x[2], @t[2] + vext.8 @t[4], @x[4], @x[4], #12 + veor @x[3], @x[3], @t[3] + vext.8 @t[5], @x[5], @x[5], #12 + veor @x[4], @x[4], @t[4] + vext.8 @t[6], @x[6], @x[6], #12 + veor @x[5], @x[5], @t[5] + vext.8 @t[7], @x[7], @x[7], #12 + veor @x[6], @x[6], @t[6] + veor @x[7], @x[7], @t[7] + + veor @t[1], @t[1], @x[0] + vext.8 @x[0], @x[0], @x[0], #8 @ (x0 ^ (x0 <<< 32)) <<< 64) + veor @t[0], @t[0], @x[7] + veor @t[1], @t[1], @x[7] + veor @t[2], @t[2], @x[1] + vext.8 @x[1], @x[1], @x[1], #8 + veor @t[5], @t[5], @x[4] + veor @x[0], @x[0], @t[0] + veor @t[6], @t[6], @x[5] + veor @x[1], @x[1], @t[1] + vext.8 @t[0], @x[4], @x[4], #8 + veor @t[4], @t[4], @x[3] + vext.8 @t[1], @x[5], @x[5], #8 + veor @t[7], @t[7], @x[6] + vext.8 @x[4], @x[3], @x[3], #8 + veor @t[3], @t[3], @x[2] + vext.8 @x[5], @x[7], @x[7], #8 + veor @t[3], @t[3], @x[7] + vext.8 @x[3], @x[6], @x[6], #8 + veor @t[4], @t[4], @x[7] + vext.8 @x[6], @x[2], @x[2], #8 + veor @x[2], @t[0], @t[4] + veor @x[7], @t[1], @t[5] + + veor @x[4], @x[4], @t[3] + veor @x[5], @x[5], @t[7] + veor @x[3], @x[3], @t[6] + @ vmov @x[2], @t[0] + veor @x[6], @x[6], @t[2] + @ vmov @x[7], @t[1] +___ +} + +sub InvMixColumns { +my @x=@_[0..7]; 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+$code.=<<___; + vshr.u64 $t, $b, #$n + veor $t, $t, $a + vand $t, $t, $mask + veor $a, $a, $t + vshl.u64 $t, $t, #$n + veor $b, $b, $t +___ +} +sub swapmove2x { +my ($a0,$b0,$a1,$b1,$n,$mask,$t0,$t1)=@_; +$code.=<<___; + vshr.u64 $t0, $b0, #$n + vshr.u64 $t1, $b1, #$n + veor $t0, $t0, $a0 + veor $t1, $t1, $a1 + vand $t0, $t0, $mask + vand $t1, $t1, $mask + veor $a0, $a0, $t0 + vshl.u64 $t0, $t0, #$n + veor $a1, $a1, $t1 + vshl.u64 $t1, $t1, #$n + veor $b0, $b0, $t0 + veor $b1, $b1, $t1 +___ +} + +sub bitslice { +my @x=reverse(@_[0..7]); +my ($t0,$t1,$t2,$t3)=@_[8..11]; +$code.=<<___; + vmov.i8 $t0,#0x55 @ compose .LBS0 + vmov.i8 $t1,#0x33 @ compose .LBS1 +___ + &swapmove2x(@x[0,1,2,3],1,$t0,$t2,$t3); + &swapmove2x(@x[4,5,6,7],1,$t0,$t2,$t3); +$code.=<<___; + vmov.i8 $t0,#0x0f @ compose .LBS2 +___ + &swapmove2x(@x[0,2,1,3],2,$t1,$t2,$t3); + &swapmove2x(@x[4,6,5,7],2,$t1,$t2,$t3); + + &swapmove2x(@x[0,4,1,5],4,$t0,$t2,$t3); + &swapmove2x(@x[2,6,3,7],4,$t0,$t2,$t3); +} + +$code.=<<___; +.text +.code 32 +.fpu neon + +.type _bsaes_decrypt8,%function +.align 4 +_bsaes_decrypt8: + sub $const,pc,#8 @ _bsaes_decrypt8 + vldmia $key!, {@XMM[9]} @ round 0 key + add $const,$const,#.LM0ISR-_bsaes_decrypt8 + + vldmia $const!, {@XMM[8]} @ .LM0ISR + veor @XMM[10], @XMM[0], @XMM[9] @ xor with round0 key + veor @XMM[11], @XMM[1], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[0])`, {@XMM[10]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[0])`, {@XMM[10]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[12], @XMM[2], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[1])`, {@XMM[11]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[1])`, {@XMM[11]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[13], @XMM[3], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[2])`, {@XMM[12]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[2])`, {@XMM[12]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[14], @XMM[4], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[3])`, {@XMM[13]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[3])`, {@XMM[13]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[15], @XMM[5], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[4])`, {@XMM[14]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[4])`, {@XMM[14]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[10], @XMM[6], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[5])`, {@XMM[15]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[5])`, {@XMM[15]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[11], @XMM[7], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[6])`, {@XMM[10]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[6])`, {@XMM[10]}, `&Dhi(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[7])`, {@XMM[11]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[7])`, {@XMM[11]}, `&Dhi(@XMM[8])` +___ + &bitslice (@XMM[0..7, 8..11]); +$code.=<<___; + sub $rounds,$rounds,#1 + b .Ldec_sbox +.align 4 +.Ldec_loop: +___ + &ShiftRows (@XMM[0..7, 8..12]); +$code.=".Ldec_sbox:\n"; + &InvSbox (@XMM[0..7, 8..15]); +$code.=<<___; + subs $rounds,$rounds,#1 + bcc .Ldec_done +___ + &InvMixColumns (@XMM[0,1,6,4,2,7,3,5, 8..15]); +$code.=<<___; + vldmia $const, {@XMM[12]} @ .LISR + addeq $const,$const,#0x10 + bne .Ldec_loop + vldmia $const, {@XMM[12]} @ .LISRM0 + b .Ldec_loop +.align 4 +.Ldec_done: +___ + &bitslice (@XMM[0,1,6,4,2,7,3,5, 8..11]); +$code.=<<___; + vldmia $key, {@XMM[8]} @ last round key + veor @XMM[6], @XMM[6], @XMM[8] + veor @XMM[4], @XMM[4], @XMM[8] + veor @XMM[2], @XMM[2], @XMM[8] + veor @XMM[7], @XMM[7], @XMM[8] + veor @XMM[3], @XMM[3], @XMM[8] + veor @XMM[5], @XMM[5], @XMM[8] + veor @XMM[0], @XMM[0], @XMM[8] + veor @XMM[1], @XMM[1], @XMM[8] + bx lr +.size _bsaes_decrypt8,.-_bsaes_decrypt8 + +.type _bsaes_const,%object +.align 6 +_bsaes_const: +.LM0ISR: @ InvShiftRows constants + .quad 0x0a0e0206070b0f03, 0x0004080c0d010509 +.LISR: + .quad 0x0504070602010003, 0x0f0e0d0c080b0a09 +.LISRM0: + .quad 0x01040b0e0205080f, 0x0306090c00070a0d +.LM0SR: @ ShiftRows constants + .quad 0x0a0e02060f03070b, 0x0004080c05090d01 +.LSR: + .quad 0x0504070600030201, 0x0f0e0d0c0a09080b +.LSRM0: + .quad 0x0304090e00050a0f, 0x01060b0c0207080d +.LM0: + .quad 0x02060a0e03070b0f, 0x0004080c0105090d +.asciz "Bit-sliced AES for NEON, CRYPTOGAMS by " +.align 6 +.size _bsaes_const,.-_bsaes_const + +.type _bsaes_encrypt8,%function +.align 4 +_bsaes_encrypt8: + sub $const,pc,#8 @ _bsaes_encrypt8 + vldmia $key!, {@XMM[9]} @ round 0 key + sub $const,$const,#_bsaes_encrypt8-.LM0SR + + vldmia $const!, {@XMM[8]} @ .LM0SR + veor @XMM[10], @XMM[0], @XMM[9] @ xor with round0 key + veor @XMM[11], @XMM[1], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[0])`, {@XMM[10]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[0])`, {@XMM[10]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[12], @XMM[2], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[1])`, {@XMM[11]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[1])`, {@XMM[11]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[13], @XMM[3], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[2])`, {@XMM[12]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[2])`, {@XMM[12]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[14], @XMM[4], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[3])`, {@XMM[13]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[3])`, {@XMM[13]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[15], @XMM[5], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[4])`, {@XMM[14]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[4])`, {@XMM[14]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[10], @XMM[6], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[5])`, {@XMM[15]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[5])`, {@XMM[15]}, `&Dhi(@XMM[8])` + veor @XMM[11], @XMM[7], @XMM[9] + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[6])`, {@XMM[10]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[6])`, {@XMM[10]}, `&Dhi(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[7])`, {@XMM[11]}, `&Dlo(@XMM[8])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[7])`, {@XMM[11]}, `&Dhi(@XMM[8])` +_bsaes_encrypt8_bitslice: +___ + &bitslice (@XMM[0..7, 8..11]); +$code.=<<___; + sub $rounds,$rounds,#1 + b .Lenc_sbox +.align 4 +.Lenc_loop: +___ + &ShiftRows (@XMM[0..7, 8..12]); +$code.=".Lenc_sbox:\n"; + &Sbox (@XMM[0..7, 8..15]); +$code.=<<___; + subs $rounds,$rounds,#1 + bcc .Lenc_done +___ + &MixColumns (@XMM[0,1,4,6,3,7,2,5, 8..15]); +$code.=<<___; + vldmia $const, {@XMM[12]} @ .LSR + addeq $const,$const,#0x10 + bne .Lenc_loop + vldmia $const, {@XMM[12]} @ .LSRM0 + b .Lenc_loop +.align 4 +.Lenc_done: +___ + # output in lsb > [t0, t1, t4, t6, t3, t7, t2, t5] < msb + &bitslice (@XMM[0,1,4,6,3,7,2,5, 8..11]); +$code.=<<___; + vldmia $key, {@XMM[8]} @ last round key + veor @XMM[4], @XMM[4], @XMM[8] + veor @XMM[6], @XMM[6], @XMM[8] + veor @XMM[3], @XMM[3], @XMM[8] + veor @XMM[7], @XMM[7], @XMM[8] + veor @XMM[2], @XMM[2], @XMM[8] + veor @XMM[5], @XMM[5], @XMM[8] + veor @XMM[0], @XMM[0], @XMM[8] + veor @XMM[1], @XMM[1], @XMM[8] + bx lr +.size _bsaes_encrypt8,.-_bsaes_encrypt8 +___ +} +{ +my ($out,$inp,$rounds,$const)=("r12","r4","r5","r6"); + +sub bitslice_key { +my @x=reverse(@_[0..7]); +my ($bs0,$bs1,$bs2,$t2,$t3)=@_[8..12]; + + &swapmove (@x[0,1],1,$bs0,$t2,$t3); +$code.=<<___; + @ &swapmove(@x[2,3],1,$t0,$t2,$t3); + vmov @x[2], @x[0] + vmov @x[3], @x[1] +___ + #&swapmove2x(@x[4,5,6,7],1,$t0,$t2,$t3); + + &swapmove2x (@x[0,2,1,3],2,$bs1,$t2,$t3); +$code.=<<___; + @ &swapmove2x(@x[4,6,5,7],2,$t1,$t2,$t3); + vmov @x[4], @x[0] + vmov @x[6], @x[2] + vmov @x[5], @x[1] + vmov @x[7], @x[3] +___ + &swapmove2x (@x[0,4,1,5],4,$bs2,$t2,$t3); + &swapmove2x (@x[2,6,3,7],4,$bs2,$t2,$t3); +} + +$code.=<<___; +.type _bsaes_key_convert,%function +.align 4 +_bsaes_key_convert: + sub $const,pc,#8 @ _bsaes_key_convert + vld1.8 {@XMM[7]}, [$inp]! @ load round 0 key + sub $const,$const,#_bsaes_key_convert-.LM0 + vld1.8 {@XMM[15]}, [$inp]! @ load round 1 key + + vmov.i8 @XMM[8], #0x55 @ compose .LBS0 + vmov.i8 @XMM[9], #0x33 @ compose .LBS1 + vmov.i8 @XMM[10],#0x0f @ compose .LBS2 + vldmia $const, {@XMM[13]} @ .LM0 + +#ifdef __ARMEL__ + vrev32.8 @XMM[7], @XMM[7] + vrev32.8 @XMM[15], @XMM[15] +#endif + sub $rounds,$rounds,#1 + vstmia $out!, {@XMM[7]} @ save round 0 key + b .Lkey_loop + +.align 4 +.Lkey_loop: + vtbl.8 `&Dlo(@XMM[6])`,{@XMM[15]},`&Dlo(@XMM[13])` + vtbl.8 `&Dhi(@XMM[6])`,{@XMM[15]},`&Dhi(@XMM[13])` + vmov @XMM[7], @XMM[6] +___ + &bitslice_key (@XMM[0..7, 8..12]); +$code.=<<___; + vld1.8 {@XMM[15]}, [$inp]! @ load next round key + vmvn @XMM[5], @XMM[5] @ "pnot" + vmvn @XMM[6], @XMM[6] + vmvn @XMM[0], @XMM[0] + vmvn @XMM[1], @XMM[1] +#ifdef __ARMEL__ + vrev32.8 @XMM[15], @XMM[15] +#endif + subs $rounds,$rounds,#1 + vstmia $out!,{@XMM[0]-@XMM[7]} @ write bit-sliced round key + bne .Lkey_loop + + vmov.i8 @XMM[7],#0x63 @ compose .L63 + @ don't save last round key + bx lr +.size _bsaes_key_convert,.-_bsaes_key_convert +___ +} + +if (1) { # following four functions are unsupported interface + # used for benchmarking... +$code.=<<___; +.globl bsaes_enc_key_convert +.type bsaes_enc_key_convert,%function +.align 4 +bsaes_enc_key_convert: + stmdb sp!,{r4-r6,lr} + vstmdb sp!,{d8-d15} @ ABI specification says so + + ldr r5,[$inp,#240] @ pass rounds + mov r4,$inp @ pass key + mov r12,$out @ pass key schedule + bl _bsaes_key_convert + veor @XMM[7],@XMM[7],@XMM[15] @ fix up last round key + vstmia r12, {@XMM[7]} @ save last round key + + vldmia sp!,{d8-d15} + ldmia sp!,{r4-r6,pc} +.size bsaes_enc_key_convert,.-bsaes_enc_key_convert + +.globl bsaes_encrypt_128 +.type bsaes_encrypt_128,%function +.align 4 +bsaes_encrypt_128: + stmdb sp!,{r4-r6,lr} + vstmdb sp!,{d8-d15} @ ABI specification says so +.Lenc128_loop: + vld1.8 {@XMM[0]}, [$inp]! @ load input + vld1.8 {@XMM[1]}, [$inp]! + vld1.8 {@XMM[2]}, [$inp]! + vld1.8 {@XMM[3]}, [$inp]! + vld1.8 {@XMM[4]}, [$inp]! + vld1.8 {@XMM[5]}, [$inp]! + mov r4,$key @ pass the key + vld1.8 {@XMM[6]}, [$inp]! + mov r5,#10 @ pass rounds + vld1.8 {@XMM[7]}, [$inp]! + + bl _bsaes_encrypt8 + + vst1.8 {@XMM[0]}, [$out]! @ write output + vst1.8 {@XMM[1]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[4]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[6]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[3]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[7]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[2]}, [$out]! + subs $len,$len,#0x80 + vst1.8 {@XMM[5]}, [$out]! + bhi .Lenc128_loop + + vldmia sp!,{d8-d15} + ldmia sp!,{r4-r6,pc} +.size bsaes_encrypt_128,.-bsaes_encrypt_128 + +.globl bsaes_dec_key_convert +.type bsaes_dec_key_convert,%function +.align 4 +bsaes_dec_key_convert: + stmdb sp!,{r4-r6,lr} + vstmdb sp!,{d8-d15} @ ABI specification says so + + ldr r5,[$inp,#240] @ pass rounds + mov r4,$inp @ pass key + mov r12,$out @ pass key schedule + bl _bsaes_key_convert + vldmia $out, {@XMM[6]} + vstmia r12, {@XMM[15]} @ save last round key + veor @XMM[7], @XMM[7], @XMM[6] @ fix up round 0 key + vstmia $out, {@XMM[7]} + + vldmia sp!,{d8-d15} + ldmia sp!,{r4-r6,pc} +.size bsaes_dec_key_convert,.-bsaes_dec_key_convert + +.globl bsaes_decrypt_128 +.type bsaes_decrypt_128,%function +.align 4 +bsaes_decrypt_128: + stmdb sp!,{r4-r6,lr} + vstmdb sp!,{d8-d15} @ ABI specification says so +.Ldec128_loop: + vld1.8 {@XMM[0]}, [$inp]! @ load input + vld1.8 {@XMM[1]}, [$inp]! + vld1.8 {@XMM[2]}, [$inp]! + vld1.8 {@XMM[3]}, [$inp]! + vld1.8 {@XMM[4]}, [$inp]! + vld1.8 {@XMM[5]}, [$inp]! + mov r4,$key @ pass the key + vld1.8 {@XMM[6]}, [$inp]! + mov r5,#10 @ pass rounds + vld1.8 {@XMM[7]}, [$inp]! + + bl _bsaes_decrypt8 + + vst1.8 {@XMM[0]}, [$out]! @ write output + vst1.8 {@XMM[1]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[6]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[4]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[2]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[7]}, [$out]! + vst1.8 {@XMM[3]}, [$out]! + subs $len,$len,#0x80 + vst1.8 {@XMM[5]}, [$out]! + bhi .Ldec128_loop + + vldmia sp!,{d8-d15} + ldmia sp!,{r4-r6,pc} +.size bsaes_decrypt_128,.-bsaes_decrypt_128 +___ +} + +$code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval($1)/gem; + +print $code; + +close STDOUT; -- 2.25.1