数据结构设计

31 Jan 2024

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设备结构体

CE 设备结构体用来保存 CE 基地址等相关信息，除此之外，还包含了三个不同类型的算法加速器结构体，以及安全 SRAM 的分配管理信息等。

struct aic_alg_accelerator {
    struct crypto_engine *engine;
    struct mutex alock;
    DECLARE_KFIFO_PTR(req_fifo, void *);
};

struct aic_crypto_dev {
    struct device *dev;
    void __iomem *base;
    struct clk *clk;
    struct reset_control *reset;
    struct mutex mlock;
    struct aic_alg_accelerator sk_accel;
    struct aic_alg_accelerator ak_accel;
    struct aic_alg_accelerator hash_accel;
    u64 ssram_bitmap;
    u32 irq_status;
    u32 err_status;
};

其中：

sk_accel

对称密钥算法加速器结构体，用于管理对称密钥算法所使用的 crypto_engine 实例，以及正在处理的请求 FIFO。
ak_accel

非对称密钥算法加速器结构体，用于管理非对称密钥算法所使用的 crypto_engine 实例，以及正在处理的请求 FIFO。
hash_accel

消息摘要算法加速器结构体，用于管理消息摘要算法所使用的 crypto_engine 实例，以及正在处理的请求 FIFO。
ssram_bitmap

安全 SRAM 空间的分配位图。安全 SRAM 按照 32 字节为单位进行分配管理，这里每一个比特对应一个 32 字节的安全 SRAM 空间。
irq_status

记录最新的 IRQ 状态寄存器的值。
err_status

记录最新的错误状态寄存器的值。

对称密钥算法

aic_skcipher_tfm_ctx 是一个对称密钥算法实例对应的上下文结构体，当用户使用 API 接口

struct crypto_skcipher *
crypto_alloc_skcipher(const char *alg_name, u32 type, u32 mask);

创建一个实例时，自动创建对应的上下文。

struct aic_skcipher_tfm_ctx {
    struct crypto_engine_ctx enginectx;
    unsigned char *inkey;
    int inkeylen;
    struct aic_crypto_dev *ce;
};

其中：

enginectx

crypto_engine 的上下文，用于配置该算法的回调处理函数。
inkey

用于保存用户配置的密钥信息。此处保存的密钥不直接交给 CE 硬件。

struct aic_skcipher_reqctx {
    struct task_desc *task;
    dma_addr_t phy_task;
    unsigned char *key;
    dma_addr_t phy_key;
    unsigned char *iv;
    unsigned char *backup_ivs; /* Back up iv for CBC decrypt */
    dma_addr_t phy_iv;
    dma_addr_t ssram_addr;
    dma_addr_t backup_phy_ivs;
    dma_addr_t next_iv; /* Next IV address for CBC encrypt */
    int tasklen;
    int keylen;
    int ivsize;
    int blocksize;
    int backup_iv_cnt;
    unsigned long mode;
    void *src_cpy_buf;
    void *dst_cpy_buf;
    dma_addr_t src_phy_buf;
    dma_addr_t dst_phy_buf;
    bool src_map_sg;
    bool dst_map_sg;
};

aic_skcipher_reqctx 是每一个数据请求所对应的上下文，在每一个 struct skcipher_request 实例化时自动创建。

其中：

task

CE 任务描述符指针。任务描述符所使用的空间是动态分配的空间，需要相关指针信息保存，以便完成时释放。
phy_task

任务描述符的物理地址。
key

密钥缓冲区的指针。该缓冲区为动态分配，地址空间 DMA 可用。
phy_key

密钥缓冲区的物理地址。
iv

初始化向量缓冲区指针。该缓冲区动态分配，地址空间 DMA 可用。

该成员变量在不同的算法模式中，含义有所不同。CBC 模式中为初始化向量。CTR 模式中为初始计数值，同时也用于保存 CE 输出的下一个数据块的计数值。XTS 中为 TWEAK 值。
phy_iv

初始化向量缓冲区的物理地址。
backup_ivs

用于 CBC 算法模式的解密情景。解密时，需要保存不同数据段的最后一个密文块，作为下一个数据段的初始化向量。
backup_phy_ivs

对应的物理地址。
next_iv

用于 CBC 算法模式加密的场景。在 CBC 算法模式的加密处理时，如果一个请求中有多个数据块串行处理，使用 next_iv 指向当前数据块的最后一个密文块的地址，以作为下一个数据块的初始化向量输入。
ssram_addr

当需要使用安全 SRAM 时，用于保存申请到的安全 SRAM 地址。
mode

算法和模式标记变量，用于标记当前请求所使用的算法和模式等信息。
src_cpy_buf

输入数据的工作缓冲区。当前请求的输入数据缓冲区不满足 CE 硬件的使用要求时，需要分配物理连续的工作缓冲区。
src_phy_buf

输入数据的工作缓冲区物理地址。
dst_cpy_buf

输出数据的工作缓冲区。当前输出数据缓冲区不满足 CE 硬件的使用要求时，需要分配物理连续的工作缓冲区。
dst_phy_buf

输出数据缓冲区的物理地址。
src_map_sg

输入 sg list 是否执行了 map 的标记。
dst_map_sg

输出 sg list 是否执行了 map 的标记。

非对称密钥算法

struct aic_akcipher_tfm_ctx {
    struct crypto_engine_ctx enginectx;
    struct aic_crypto_dev *ce;
    unsigned char *n;
    unsigned char *e;
    unsigned char *d;
    unsigned int n_sz;
    unsigned int e_sz;
    unsigned int d_sz;
};

aic_akcipher_tfm_ctx 是非对称密钥算法实例所对应的上下文。

其中：

enginectx

crypto_engine 的上下文，用于配置该算法的回调处理函数。
n

RSA 密钥中的 modulus。
e

RSA 密钥中的公钥指数。
d

RSA 密钥中的私钥指数。

struct aic_akcipher_reqctx {
    struct task_desc *task;
    dma_addr_t phy_task;
    unsigned char *wbuf;
    dma_addr_t phy_wbuf;
    dma_addr_t ssram_addr;
    int tasklen;
    unsigned int wbuf_size;
    unsigned long flags;
};

aic_akcipher_reqctx 是每一个数据请求所对应的上下文，在每一个 struct akcipher_request 实例化时自动创建。

其中：

task

CE 任务描述符指针。任务描述符所使用的空间是动态分配的空间，需要相关指针信息保存，以便完成时释放。
phy_task

任务描述符的物理地址。
wbuf

工作缓冲区。
phy_wbuf

工作缓冲区的物理地址。
ssram_addr

当需要使用安全 SRAM 时，用于保存申请到的安全 SRAM 地址。
flags

算法和模式标记变量，用于标记当前请求所使用的算法和模式等信息。

消息摘要算法

struct aic_hash_tfm_ctx {
    struct crypto_engine_ctx enginectx;
    struct aic_crypto_dev *ce;
    bool hmac;
};

aic_hash_tfm_ctx 是消息摘要算法实例所对应的上下文。

其中：

enginectx

crypto_engine 的上下文，用于配置该算法的回调处理函数。
hmac

用于标记当前算法是否为 HMAC 类算法。

struct aic_hash_reqctx {
    struct task_desc *task;
    dma_addr_t phy_task;
    unsigned char *ivbuf;
    dma_addr_t phy_ivbuf;
    unsigned char *total_bitlen;
    dma_addr_t phy_total_bitlen;
    void *src_cpy_buf;
    dma_addr_t src_phy_buf;
    int tasklen;
    unsigned int digest_size;
    unsigned long flags;
    unsigned char digest[CE_MAX_DIGEST_SIZE];
    bool src_map_sg;
};

aic_hash_reqctx 是每一个数据请求所对应的上下文，在每一个 struct ahash_request 实例化时自动创建。

其中：

task

CE 任务描述符指针。任务描述符所使用的空间是动态分配的空间，需要相关指针信息保存，以便完成时释放。
phy_task

任务描述符的物理地址。
total_bitlen

当前请求处理的数据总长度，单位 bit。
phy_total_bitlen

保存数据总长度的变量的物理地址。
src_cpy_buf

输入数据的工作缓冲区。当前请求的输入数据缓冲区不满足 CE 硬件的使用要求时，需要分配物理连续的工作缓冲区。
src_phy_buf

输入数据的工作缓冲区物理地址。
flags

算法和模式标记变量，用于标记当前请求所使用的算法和模式等信息。
digest

用于保存当前一笔请求数据的摘要结果。当有连续多个请求的数据需要处理时，同时作为下一个请求的初始化向量输入。
src_map_sg

输入 sg list 是否执行了 map 的标记。