wbrawner/openssl
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openssl/crypto/aes/asm/bsaes-armv7.pl
Andy Polyakov 442c9f13d4 bsaes-armv7.pl: optmize Sbox and key conversion.
2012-03-16 21:41:48 +00:00

982 lines
25 KiB
Raku
Raw Blame History

#!/usr/bin/env perl
# ====================================================================
# Written by Andy Polyakov <appro@openssl.org> 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 20.0 cycles per byte processed with 128-bit key
# decrypt 24.7 cycles per byte processed with 128-bit key
# key conv. 440 cycles per 128-bit key/0.17 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)...
#
# <appro@openssl.org>
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]
veor @s[1], @t[2], @t[3]
vand @s[3], @s[0], @s[2]
vbsl @s[1], @t[1], @t[0]
veor @s[3], @s[3], @t[2]
veor @t[2], @s[2], @s[1]
vand @t[2], @t[2], @t[0]
vbsl @t[0], @s[2], @s[1]
veor @s[2], @s[2], @t[2]
veor @t[1], @t[1], @t[0]
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];
my @t=@_[8..15];
$code.=<<___;
@ multiplication by 0x0e
vext.8 @t[7], @x[7], @x[7], #12
vmov @t[2], @x[2]
veor @x[7], @x[7], @x[5] @ 7 5
veor @x[2], @x[2], @x[5] @ 2 5
vext.8 @t[0], @x[0], @x[0], #12
vmov @t[5], @x[5]
veor @x[5], @x[5], @x[0] @ 5 0 [1]
veor @x[0], @x[0], @x[1] @ 0 1
vext.8 @t[1], @x[1], @x[1], #12
veor @x[1], @x[1], @x[2] @ 1 25
veor @x[0], @x[0], @x[6] @ 01 6 [2]
veor @x[1], @x[1], @x[3] @ 125 3 [4]
vext.8 @t[3], @x[3], @x[3], #12
veor @x[2], @x[2], @x[0] @ 25 016 [3]
veor @x[3], @x[3], @x[7] @ 3 75
veor @x[7], @x[7], @x[6] @ 75 6 [0]
vext.8 @t[6], @x[6], @x[6], #12
vmov @t[4], @x[4]
veor @x[6], @x[6], @x[4] @ 6 4
veor @x[4], @x[4], @x[3] @ 4 375 [6]
veor @x[3], @x[3], @x[7] @ 375 756=36
veor @x[6], @x[6], @t[5] @ 64 5 [7]
veor @x[3], @x[3], @t[2] @ 36 2
vext.8 @t[5], @t[5], @t[5], #12
veor @x[3], @x[3], @t[4] @ 362 4 [5]
___
my @y = @x[7,5,0,2,1,3,4,6];
$code.=<<___;
@ multiplication by 0x0b
veor @y[1], @y[1], @y[0]
veor @y[0], @y[0], @t[0]
veor @y[1], @y[1], @t[1]
vext.8 @t[2], @t[2], @t[2], #12
veor @y[0], @y[0], @t[5]
veor @y[1], @y[1], @t[6]
veor @y[0], @y[0], @t[7]
vext.8 @t[4], @t[4], @t[4], #12
veor @t[7], @t[7], @t[6] @ clobber t[7]
veor @y[1], @y[1], @y[0]
veor @y[3], @y[3], @t[0]
vext.8 @t[0], @t[0], @t[0], #12
veor @y[2], @y[2], @t[1]
veor @y[4], @y[4], @t[1]
veor @y[2], @y[2], @t[2]
vext.8 @t[1], @t[1], @t[1], #12
veor @y[3], @y[3], @t[2]
veor @y[5], @y[5], @t[2]
veor @y[2], @y[2], @t[7]
vext.8 @t[2], @t[2], @t[2], #12
veor @y[3], @y[3], @t[3]
veor @y[6], @y[6], @t[3]
veor @y[4], @y[4], @t[3]
vext.8 @t[3], @t[3], @t[3], #12
veor @y[7], @y[7], @t[4]
veor @y[5], @y[5], @t[4]
veor @y[7], @y[7], @t[7]
veor @y[3], @y[3], @t[5]
veor @y[4], @y[4], @t[4]
veor @t[7], @t[7], @t[5] @ clobber t[7] even more
veor @y[5], @y[5], @t[7]
vext.8 @t[4], @t[4], @t[4], #12
veor @y[6], @y[6], @t[7]
veor @y[4], @y[4], @t[7]
veor @t[7], @t[7], @t[5]
vext.8 @t[5], @t[5], @t[5], #12
veor @t[7], @t[7], @t[6] @ restore t[7]
@ multiplication by 0x0d
veor @y[4], @y[4], @y[7]
veor @y[7], @y[7], @t[4]
vext.8 @t[6], @t[6], @t[6], #12
veor @y[2], @y[2], @t[0]
veor @y[7], @y[7], @t[5]
veor @y[2], @y[2], @t[2]
vext.8 @t[7], @t[7], @t[7], #12
veor @y[3], @y[3], @y[1]
veor @y[1], @y[1], @t[1]
veor @y[0], @y[0], @t[0]
veor @y[3], @y[3], @t[0]
veor @y[1], @y[1], @t[5]
veor @y[0], @y[0], @t[5]
veor @y[1], @y[1], @t[7]
vext.8 @t[0], @t[0], @t[0], #12
veor @y[0], @y[0], @t[6]
veor @y[3], @y[3], @y[1]
veor @y[4], @y[4], @t[1]
vext.8 @t[1], @t[1], @t[1], #12
veor @y[7], @y[7], @t[7]
veor @y[4], @y[4], @t[2]
veor @y[5], @y[5], @t[2]
vext.8 @t[2], @t[2], @t[2], #12
veor @y[2], @y[2], @t[6]
veor @t[6], @t[6], @t[3] @ clobber t[6]
veor @y[4], @y[4], @y[7]
veor @y[3], @y[3], @t[6]
veor @y[6], @y[6], @t[6]
veor @y[5], @y[5], @t[5]
vext.8 @t[5], @t[5], @t[5], #12
veor @y[6], @y[6], @t[4]
vext.8 @t[4], @t[4], @t[4], #12
veor @y[5], @y[5], @t[6]
veor @y[6], @y[6], @t[7]
vext.8 @t[7], @t[7], @t[7], #12
veor @t[6], @t[6], @t[3] @ restore t[6]
vext.8 @t[3], @t[3], @t[3], #12
@ multiplication by 0x09
veor @y[4], @y[4], @y[1]
veor @t[1], @t[1], @y[1] @ t[1]=y[1]
veor @t[0], @t[0], @t[5] @ clobber t[0]
vext.8 @t[6], @t[6], @t[6], #12
veor @t[1], @t[1], @t[5]
veor @y[3], @y[3], @t[0]
veor @t[0], @t[0], @y[0] @ t[0]=y[0]
veor @t[1], @t[1], @t[6]
veor @t[6], @t[6], @t[7] @ clobber t[6]
veor @y[4], @y[4], @t[1]
veor @y[7], @y[7], @t[4]
veor @t[4], @t[4], @y[4] @ t[4]=y[4]
veor @y[6], @y[6], @t[3]
veor @t[3], @t[3], @y[3] @ t[3]=y[3]
veor @y[5], @y[5], @t[2]
veor @t[2], @t[2], @y[2] @ t[2]=y[2]
veor @t[3], @t[3], @t[7]
veor @t[5], @t[5], @y[5] @ t[5]=y[5]
veor @XMM[5], @t[5], @t[6]
veor @XMM[6], @t[6], @y[6] @ t[6]=y[6]
veor @XMM[2], @t[2], @t[6]
veor @XMM[7], @t[7], @y[7] @ t[7]=y[7]
vmov @XMM[0], @t[0]
vmov @XMM[1], @t[1]
@ vmov @XMM[2], @t[2]
vmov @XMM[3], @t[3]
vmov @XMM[4], @t[4]
@ vmov @XMM[5], @t[5]
@ vmov @XMM[6], @t[6]
@ vmov @XMM[7], @t[7]
___
}
sub swapmove {
my ($a,$b,$n,$mask,$t)=@_;
$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 <appro\@openssl.org>"
.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], #0x01 @ bit masks
vmov.i8 @XMM[9], #0x02
vmov.i8 @XMM[10], #0x04
vmov.i8 @XMM[11], #0x08
vmov.i8 @XMM[12], #0x10
vmov.i8 @XMM[13], #0x20
vldmia $const, {@XMM[14]} @ .LM0
#ifdef __ARMEL__
vrev32.8 @XMM[7], @XMM[7]
vrev32.8 @XMM[15], @XMM[15]
#endif
sub $rounds,$rounds,#1
vstmia $out!, {@XMM[7]} @ save round 0 key
b .Lkey_loop
.align 4
.Lkey_loop:
vtbl.8 `&Dlo(@XMM[7])`,{@XMM[15]},`&Dlo(@XMM[14])`
vtbl.8 `&Dhi(@XMM[7])`,{@XMM[15]},`&Dhi(@XMM[14])`
vmov.i8 @XMM[6], #0x40
vmov.i8 @XMM[15], #0x80
vtst.8 @XMM[0], @XMM[7], @XMM[8]
vtst.8 @XMM[1], @XMM[7], @XMM[9]
vtst.8 @XMM[2], @XMM[7], @XMM[10]
vtst.8 @XMM[3], @XMM[7], @XMM[11]
vtst.8 @XMM[4], @XMM[7], @XMM[12]
vtst.8 @XMM[5], @XMM[7], @XMM[13]
vtst.8 @XMM[6], @XMM[7], @XMM[6]
vtst.8 @XMM[7], @XMM[7], @XMM[15]
vld1.8 {@XMM[15]}, [$inp]! @ load next round key
vmvn @XMM[0], @XMM[0] @ "pnot"
vmvn @XMM[1], @XMM[1]
vmvn @XMM[5], @XMM[5]
vmvn @XMM[6], @XMM[6]
#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]-@XMM[1]}, [$inp]! @ load input
vld1.8 {@XMM[2]-@XMM[3]}, [$inp]!
mov r4,$key @ pass the key
vld1.8 {@XMM[4]-@XMM[5]}, [$inp]!
mov r5,#10 @ pass rounds
vld1.8 {@XMM[6]-@XMM[7]}, [$inp]!
bl _bsaes_encrypt8
vst1.8 {@XMM[0]-@XMM[1]}, [$out]! @ write output
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 $out, {@XMM[7]}
vldmia sp!,{d8-d15}
ldmia sp!,{r4-r6,pc}
.size bsaes_dec_key_convert,.-bsaes_dec_key_convert
.globl bsaes_decrypt_128
.type bsaes_decrypt_128,%function
.align 4
bsaes_decrypt_128:
stmdb sp!,{r4-r6,lr}
vstmdb sp!,{d8-d15} @ ABI specification says so
.Ldec128_loop:
vld1.8 {@XMM[0]-@XMM[1]}, [$inp]! @ load input
vld1.8 {@XMM[2]-@XMM[3]}, [$inp]!
mov r4,$key @ pass the key
vld1.8 {@XMM[4]-@XMM[5]}, [$inp]!
mov r5,#10 @ pass rounds
vld1.8 {@XMM[6]-@XMM[7]}, [$inp]!
bl _bsaes_decrypt8
vst1.8 {@XMM[0]-@XMM[1]}, [$out]! @ write output
vst1.8 {@XMM[6]}, [$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;
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