optee中的密码学算法注册模型

1、optee中Symmetric ciphers、HASH、RNG等算法的注册模型

1.1、aes_desc 结构模型

(1)、如果开启硬件加速(如ARM Cryptography Extension), 则编译和使用下面结构体

(optee_os/core/lib/libtomcrypt/aes_accel.c)const struct ltc_cipher_descriptor aes_desc = {.name = "aes",.ID = 6,.min_key_length = 16,.max_key_length = 32,.block_length = 16,.default_rounds = 10,.setup = rijndael_setup,.ecb_encrypt = rijndael_ecb_encrypt,.ecb_decrypt = rijndael_ecb_decrypt,.done = rijndael_done,.keysize = rijndael_keysize,.accel_ecb_encrypt = aes_ecb_encrypt_nblocks,.accel_ecb_decrypt = aes_ecb_decrypt_nblocks,.accel_cbc_encrypt = aes_cbc_encrypt_nblocks,.accel_cbc_decrypt = aes_cbc_decrypt_nblocks,.accel_ctr_encrypt = aes_ctr_encrypt_nblocks,.accel_xts_encrypt = aes_xts_encrypt_nblocks,.accel_xts_decrypt = aes_xts_decrypt_nblocks,
};

(2)、如果没有开启硬件加速, 则编译和使用下面结构体，采取纯软的实现方法

(optee_os/core/lib/libtomcrypt/src/ciphers/aes/aes.c)const struct ltc_cipher_descriptor aes_desc =
{"aes",6,16, 32, 16, 10,SETUP, ECB_ENC, ECB_DEC, ECB_TEST, ECB_DONE, ECB_KS,NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL
};

(3)、有关ltc_cipher_descriptor 结构体的描述，如下:

(optee_os/core/lib/libtomcrypt/src/headers/tomcrypt_cipher.h)extern const struct ltc_cipher_descriptor {/** name of cipher */const char *name;/** internal ID */unsigned char ID;/** min keysize (octets) */int  min_key_length,/** max keysize (octets) */max_key_length,/** block size (octets) */block_length,/** default number of rounds */default_rounds;/** Setup the cipher@param key         The input symmetric key@param keylen      The length of the input key (octets)@param num_rounds  The requested number of rounds (0==default)@param skey        [out] The destination of the scheduled key@return CRYPT_OK if successful*/int  (*setup)(const unsigned char *key, int keylen, int num_rounds, symmetric_key *skey);

(4)、硬件加速(如ARM Cryptography Extension)底层算法的实现

aes_ecb_encrypt_nblocks
aes_ecb_decrypt_nblocks
aes_cbc_encrypt_nblocks
aes_cbc_decrypt_nblocks
aes_ctr_encrypt_nblocks
aes_xts_encrypt_nblocks
aes_xts_decrypt_nblocks

ARM-CE底层算法的实现，都在aes_modes_armv8a_ce_a64.S文件中，最终调用的是AESD、AESE等ARM-CE指令

(optee_os/core/arch/arm/crypto/aes_modes_armv8a_ce_a64.S)FUNC ce_aes_cbc_encrypt , :ld1      {v4.16b}, [x5]          /* get iv */enc_prepare w3, x2, x6.Lcbcencloop4x:subs       w4, w4, #4bmi       .Lcbcenc1xld1       {v0.16b-v3.16b}, [x1], #64  /* get 4 pt blocks */eor        v0.16b, v0.16b, v4.16b      /* ..and xor with iv */encrypt_block    v0, w3, x2, x6, w7eor       v1.16b, v1.16b, v0.16bencrypt_block v1, w3, x2, x6, w7eor       v2.16b, v2.16b, v1.16bencrypt_block v2, w3, x2, x6, w7eor       v3.16b, v3.16b, v2.16bencrypt_block v3, w3, x2, x6, w7st1       {v0.16b-v3.16b}, [x0], #64mov       v4.16b, v3.16bb     .Lcbcencloop4x
.Lcbcenc1x:adds     w4, w4, #4beq       .Lcbcencout
.Lcbcencloop:ld1        {v0.16b}, [x1], #16     /* get next pt block */eor      v4.16b, v4.16b, v0.16b      /* ..and xor with iv */encrypt_block    v4, w3, x2, x6, w7st1       {v4.16b}, [x0], #16subs     w4, w4, #1bne       .Lcbcencloop
.Lcbcencout:st1     {v4.16b}, [x5]          /* return iv */ret
END_FUNC ce_aes_cbc_encrypt

(5)、不开启硬件加速，纯软算法的实现

(optee_os/core/lib/libtomcrypt/src/ciphers/aes/aes.c)65  #define SETUP    rijndael_enc_setup
66  #define ECB_ENC  rijndael_enc_ecb_encrypt
67  #define ECB_KS   rijndael_enc_keysize
68  #define ECB_DONE rijndael_enc_done

具体的实现都在如下路径，其实就是使用C语言实现的算法

(optee_os/core/lib/libtomcrypt/src/ciphers/aes/aes.c)#ifdef LTC_CLEAN_STACK
static int _rijndael_ecb_encrypt(const unsigned char *pt, unsigned char *ct, const symmetric_key *skey)
#else
int ECB_ENC(const unsigned char *pt, unsigned char *ct, const symmetric_key *skey)
#endif
{ulong32 s0, s1, s2, s3, t0, t1, t2, t3;const ulong32 *rk;int Nr, r;LTC_ARGCHK(pt != NULL);LTC_ARGCHK(ct != NULL);LTC_ARGCHK(skey != NULL);Nr = skey->rijndael.Nr;if (Nr < 2 || Nr > 16)return CRYPT_INVALID_ROUNDS;rk = skey->rijndael.eK;/** map byte array block to cipher state* and add initial round key:*/LOAD32H(s0, pt      ); s0 ^= rk[0];LOAD32H(s1, pt  +  4); s1 ^= rk[1];LOAD32H(s2, pt  +  8); s2 ^= rk[2];LOAD32H(s3, pt  + 12); s3 ^= rk[3];#ifdef LTC_SMALL_CODEfor (r = 0; ; r++) {rk += 4;t0 =Te0(LTC_BYTE(s0, 3)) ^Te1(LTC_BYTE(s1, 2)) ^Te2(LTC_BYTE(s2, 1)) ^Te3(LTC_BYTE(s3, 0)) ^rk[0];t1 =Te0(LTC_BYTE(s1, 3)) ^Te1(LTC_BYTE(s2, 2)) ^Te2(LTC_BYTE(s3, 1)) ^Te3(LTC_BYTE(s0, 0)) ^rk[1];t2 =Te0(LTC_BYTE(s2, 3)) ^Te1(LTC_BYTE(s3, 2)) ^Te2(LTC_BYTE(s0, 1)) ^Te3(LTC_BYTE(s1, 0)) ^rk[2];t3 =Te0(LTC_BYTE(s3, 3)) ^Te1(LTC_BYTE(s0, 2)) ^Te2(LTC_BYTE(s1, 1)) ^Te3(LTC_BYTE(s2, 0)) ^rk[3];if (r == Nr-2) {break;}s0 = t0; s1 = t1; s2 = t2; s3 = t3;}rk += 4;#else
....
#endif

(5)、aes加解密算法的调用

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