]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - Documentation/DocBook/crypto-API.tmpl
Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dtor/input
[karo-tx-linux.git] / Documentation / DocBook / crypto-API.tmpl
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.1.2//EN"
3         "http://www.oasis-open.org/docbook/xml/4.1.2/docbookx.dtd" []>
4
5 <book id="KernelCryptoAPI">
6  <bookinfo>
7   <title>Linux Kernel Crypto API</title>
8
9   <authorgroup>
10    <author>
11     <firstname>Stephan</firstname>
12     <surname>Mueller</surname>
13     <affiliation>
14      <address>
15       <email>smueller@chronox.de</email>
16      </address>
17     </affiliation>
18    </author>
19    <author>
20     <firstname>Marek</firstname>
21     <surname>Vasut</surname>
22     <affiliation>
23      <address>
24       <email>marek@denx.de</email>
25      </address>
26     </affiliation>
27    </author>
28   </authorgroup>
29
30   <copyright>
31    <year>2014</year>
32    <holder>Stephan Mueller</holder>
33   </copyright>
34
35
36   <legalnotice>
37    <para>
38      This documentation is free software; you can redistribute
39      it and/or modify it under the terms of the GNU General Public
40      License as published by the Free Software Foundation; either
41      version 2 of the License, or (at your option) any later
42      version.
43    </para>
44
45    <para>
46      This program is distributed in the hope that it will be
47      useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied
48      warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
49      See the GNU General Public License for more details.
50    </para>
51
52    <para>
53      You should have received a copy of the GNU General Public
54      License along with this program; if not, write to the Free
55      Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
56      MA 02111-1307 USA
57    </para>
58
59    <para>
60      For more details see the file COPYING in the source
61      distribution of Linux.
62    </para>
63   </legalnotice>
64  </bookinfo>
65
66  <toc></toc>
67
68  <chapter id="Intro">
69   <title>Kernel Crypto API Interface Specification</title>
70
71    <sect1><title>Introduction</title>
72
73     <para>
74      The kernel crypto API offers a rich set of cryptographic ciphers as
75      well as other data transformation mechanisms and methods to invoke
76      these. This document contains a description of the API and provides
77      example code.
78     </para>
79
80     <para>
81      To understand and properly use the kernel crypto API a brief
82      explanation of its structure is given. Based on the architecture,
83      the API can be separated into different components. Following the
84      architecture specification, hints to developers of ciphers are
85      provided. Pointers to the API function call  documentation are
86      given at the end.
87     </para>
88
89     <para>
90      The kernel crypto API refers to all algorithms as "transformations".
91      Therefore, a cipher handle variable usually has the name "tfm".
92      Besides cryptographic operations, the kernel crypto API also knows
93      compression transformations and handles them the same way as ciphers.
94     </para>
95
96     <para>
97      The kernel crypto API serves the following entity types:
98
99      <itemizedlist>
100       <listitem>
101        <para>consumers requesting cryptographic services</para>
102       </listitem>
103       <listitem>
104       <para>data transformation implementations (typically ciphers)
105        that can be called by consumers using the kernel crypto
106        API</para>
107       </listitem>
108      </itemizedlist>
109     </para>
110
111     <para>
112      This specification is intended for consumers of the kernel crypto
113      API as well as for developers implementing ciphers. This API
114      specification, however, does not discuss all API calls available
115      to data transformation implementations (i.e. implementations of
116      ciphers and other transformations (such as CRC or even compression
117      algorithms) that can register with the kernel crypto API).
118     </para>
119
120     <para>
121      Note: The terms "transformation" and cipher algorithm are used
122      interchangeably.
123     </para>
124    </sect1>
125
126    <sect1><title>Terminology</title>
127     <para>
128      The transformation implementation is an actual code or interface
129      to hardware which implements a certain transformation with precisely
130      defined behavior.
131     </para>
132
133     <para>
134      The transformation object (TFM) is an instance of a transformation
135      implementation. There can be multiple transformation objects
136      associated with a single transformation implementation. Each of
137      those transformation objects is held by a crypto API consumer or
138      another transformation. Transformation object is allocated when a
139      crypto API consumer requests a transformation implementation.
140      The consumer is then provided with a structure, which contains
141      a transformation object (TFM).
142     </para>
143
144     <para>
145      The structure that contains transformation objects may also be
146      referred to as a "cipher handle". Such a cipher handle is always
147      subject to the following phases that are reflected in the API calls
148      applicable to such a cipher handle:
149     </para>
150
151     <orderedlist>
152      <listitem>
153       <para>Initialization of a cipher handle.</para>
154      </listitem>
155      <listitem>
156       <para>Execution of all intended cipher operations applicable
157       for the handle where the cipher handle must be furnished to
158       every API call.</para>
159      </listitem>
160      <listitem>
161       <para>Destruction of a cipher handle.</para>
162      </listitem>
163     </orderedlist>
164
165     <para>
166      When using the initialization API calls, a cipher handle is
167      created and returned to the consumer. Therefore, please refer
168      to all initialization API calls that refer to the data
169      structure type a consumer is expected to receive and subsequently
170      to use. The initialization API calls have all the same naming
171      conventions of crypto_alloc_*.
172     </para>
173
174     <para>
175      The transformation context is private data associated with
176      the transformation object.
177     </para>
178    </sect1>
179   </chapter>
180
181   <chapter id="Architecture"><title>Kernel Crypto API Architecture</title>
182    <sect1><title>Cipher algorithm types</title>
183     <para>
184      The kernel crypto API provides different API calls for the
185      following cipher types:
186
187      <itemizedlist>
188       <listitem><para>Symmetric ciphers</para></listitem>
189       <listitem><para>AEAD ciphers</para></listitem>
190       <listitem><para>Message digest, including keyed message digest</para></listitem>
191       <listitem><para>Random number generation</para></listitem>
192       <listitem><para>User space interface</para></listitem>
193      </itemizedlist>
194     </para>
195    </sect1>
196
197    <sect1><title>Ciphers And Templates</title>
198     <para>
199      The kernel crypto API provides implementations of single block
200      ciphers and message digests. In addition, the kernel crypto API
201      provides numerous "templates" that can be used in conjunction
202      with the single block ciphers and message digests. Templates
203      include all types of block chaining mode, the HMAC mechanism, etc.
204     </para>
205
206     <para>
207      Single block ciphers and message digests can either be directly
208      used by a caller or invoked together with a template to form
209      multi-block ciphers or keyed message digests.
210     </para>
211
212     <para>
213      A single block cipher may even be called with multiple templates.
214      However, templates cannot be used without a single cipher.
215     </para>
216
217     <para>
218      See /proc/crypto and search for "name". For example:
219
220      <itemizedlist>
221       <listitem><para>aes</para></listitem>
222       <listitem><para>ecb(aes)</para></listitem>
223       <listitem><para>cmac(aes)</para></listitem>
224       <listitem><para>ccm(aes)</para></listitem>
225       <listitem><para>rfc4106(gcm(aes))</para></listitem>
226       <listitem><para>sha1</para></listitem>
227       <listitem><para>hmac(sha1)</para></listitem>
228       <listitem><para>authenc(hmac(sha1),cbc(aes))</para></listitem>
229      </itemizedlist>
230     </para>
231
232     <para>
233      In these examples, "aes" and "sha1" are the ciphers and all
234      others are the templates.
235     </para>
236    </sect1>
237
238    <sect1><title>Synchronous And Asynchronous Operation</title>
239     <para>
240      The kernel crypto API provides synchronous and asynchronous
241      API operations.
242     </para>
243
244     <para>
245      When using the synchronous API operation, the caller invokes
246      a cipher operation which is performed synchronously by the
247      kernel crypto API. That means, the caller waits until the
248      cipher operation completes. Therefore, the kernel crypto API
249      calls work like regular function calls. For synchronous
250      operation, the set of API calls is small and conceptually
251      similar to any other crypto library.
252     </para>
253
254     <para>
255      Asynchronous operation is provided by the kernel crypto API
256      which implies that the invocation of a cipher operation will
257      complete almost instantly. That invocation triggers the
258      cipher operation but it does not signal its completion. Before
259      invoking a cipher operation, the caller must provide a callback
260      function the kernel crypto API can invoke to signal the
261      completion of the cipher operation. Furthermore, the caller
262      must ensure it can handle such asynchronous events by applying
263      appropriate locking around its data. The kernel crypto API
264      does not perform any special serialization operation to protect
265      the caller's data integrity.
266     </para>
267    </sect1>
268
269    <sect1><title>Crypto API Cipher References And Priority</title>
270     <para>
271      A cipher is referenced by the caller with a string. That string
272      has the following semantics:
273
274      <programlisting>
275         template(single block cipher)
276      </programlisting>
277
278      where "template" and "single block cipher" is the aforementioned
279      template and single block cipher, respectively. If applicable,
280      additional templates may enclose other templates, such as
281
282       <programlisting>
283         template1(template2(single block cipher)))
284       </programlisting>
285     </para>
286
287     <para>
288      The kernel crypto API may provide multiple implementations of a
289      template or a single block cipher. For example, AES on newer
290      Intel hardware has the following implementations: AES-NI,
291      assembler implementation, or straight C. Now, when using the
292      string "aes" with the kernel crypto API, which cipher
293      implementation is used? The answer to that question is the
294      priority number assigned to each cipher implementation by the
295      kernel crypto API. When a caller uses the string to refer to a
296      cipher during initialization of a cipher handle, the kernel
297      crypto API looks up all implementations providing an
298      implementation with that name and selects the implementation
299      with the highest priority.
300     </para>
301
302     <para>
303      Now, a caller may have the need to refer to a specific cipher
304      implementation and thus does not want to rely on the
305      priority-based selection. To accommodate this scenario, the
306      kernel crypto API allows the cipher implementation to register
307      a unique name in addition to common names. When using that
308      unique name, a caller is therefore always sure to refer to
309      the intended cipher implementation.
310     </para>
311
312     <para>
313      The list of available ciphers is given in /proc/crypto. However,
314      that list does not specify all possible permutations of
315      templates and ciphers. Each block listed in /proc/crypto may
316      contain the following information -- if one of the components
317      listed as follows are not applicable to a cipher, it is not
318      displayed:
319     </para>
320
321     <itemizedlist>
322      <listitem>
323       <para>name: the generic name of the cipher that is subject
324        to the priority-based selection -- this name can be used by
325        the cipher allocation API calls (all names listed above are
326        examples for such generic names)</para>
327      </listitem>
328      <listitem>
329       <para>driver: the unique name of the cipher -- this name can
330        be used by the cipher allocation API calls</para>
331      </listitem>
332      <listitem>
333       <para>module: the kernel module providing the cipher
334        implementation (or "kernel" for statically linked ciphers)</para>
335      </listitem>
336      <listitem>
337       <para>priority: the priority value of the cipher implementation</para>
338      </listitem>
339      <listitem>
340       <para>refcnt: the reference count of the respective cipher
341        (i.e. the number of current consumers of this cipher)</para>
342      </listitem>
343      <listitem>
344       <para>selftest: specification whether the self test for the
345        cipher passed</para>
346      </listitem>
347      <listitem>
348       <para>type:
349        <itemizedlist>
350         <listitem>
351          <para>blkcipher for synchronous block ciphers</para>
352         </listitem>
353         <listitem>
354          <para>ablkcipher for asynchronous block ciphers</para>
355         </listitem>
356         <listitem>
357          <para>cipher for single block ciphers that may be used with
358           an additional template</para>
359         </listitem>
360         <listitem>
361          <para>shash for synchronous message digest</para>
362         </listitem>
363         <listitem>
364          <para>ahash for asynchronous message digest</para>
365         </listitem>
366         <listitem>
367          <para>aead for AEAD cipher type</para>
368         </listitem>
369         <listitem>
370          <para>compression for compression type transformations</para>
371         </listitem>
372         <listitem>
373          <para>rng for random number generator</para>
374         </listitem>
375         <listitem>
376          <para>givcipher for cipher with associated IV generator
377           (see the geniv entry below for the specification of the
378           IV generator type used by the cipher implementation)</para>
379         </listitem>
380        </itemizedlist>
381       </para>
382      </listitem>
383      <listitem>
384       <para>blocksize: blocksize of cipher in bytes</para>
385      </listitem>
386      <listitem>
387       <para>keysize: key size in bytes</para>
388      </listitem>
389      <listitem>
390       <para>ivsize: IV size in bytes</para>
391      </listitem>
392      <listitem>
393       <para>seedsize: required size of seed data for random number
394        generator</para>
395      </listitem>
396      <listitem>
397       <para>digestsize: output size of the message digest</para>
398      </listitem>
399      <listitem>
400       <para>geniv: IV generation type:
401        <itemizedlist>
402         <listitem>
403          <para>eseqiv for encrypted sequence number based IV
404           generation</para>
405         </listitem>
406         <listitem>
407          <para>seqiv for sequence number based IV generation</para>
408         </listitem>
409         <listitem>
410          <para>chainiv for chain iv generation</para>
411         </listitem>
412         <listitem>
413          <para>&lt;builtin&gt; is a marker that the cipher implements
414           IV generation and handling as it is specific to the given
415           cipher</para>
416         </listitem>
417        </itemizedlist>
418       </para>
419      </listitem>
420     </itemizedlist>
421    </sect1>
422
423    <sect1><title>Key Sizes</title>
424     <para>
425      When allocating a cipher handle, the caller only specifies the
426      cipher type. Symmetric ciphers, however, typically support
427      multiple key sizes (e.g. AES-128 vs. AES-192 vs. AES-256).
428      These key sizes are determined with the length of the provided
429      key. Thus, the kernel crypto API does not provide a separate
430      way to select the particular symmetric cipher key size.
431     </para>
432    </sect1>
433
434    <sect1><title>Cipher Allocation Type And Masks</title>
435     <para>
436      The different cipher handle allocation functions allow the
437      specification of a type and mask flag. Both parameters have
438      the following meaning (and are therefore not covered in the
439      subsequent sections).
440     </para>
441
442     <para>
443      The type flag specifies the type of the cipher algorithm.
444      The caller usually provides a 0 when the caller wants the
445      default handling. Otherwise, the caller may provide the
446      following selections which match the the aforementioned
447      cipher types:
448     </para>
449
450     <itemizedlist>
451      <listitem>
452       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER Single block cipher</para>
453      </listitem>
454      <listitem>
455       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_COMPRESS Compression</para>
456      </listitem>
457      <listitem>
458      <para>CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD Authenticated Encryption with
459       Associated Data (MAC)</para>
460      </listitem>
461      <listitem>
462       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_BLKCIPHER Synchronous multi-block cipher</para>
463      </listitem>
464      <listitem>
465       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_ABLKCIPHER Asynchronous multi-block cipher</para>
466      </listitem>
467      <listitem>
468       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_GIVCIPHER Asynchronous multi-block
469        cipher packed together with an IV generator (see geniv field
470        in the /proc/crypto listing for the known IV generators)</para>
471      </listitem>
472      <listitem>
473       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST Raw message digest</para>
474      </listitem>
475      <listitem>
476       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_HASH Alias for CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST</para>
477      </listitem>
478      <listitem>
479       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_SHASH Synchronous multi-block hash</para>
480      </listitem>
481      <listitem>
482       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_AHASH Asynchronous multi-block hash</para>
483      </listitem>
484      <listitem>
485       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_RNG Random Number Generation</para>
486      </listitem>
487      <listitem>
488       <para>CRYPTO_ALG_TYPE_PCOMPRESS Enhanced version of
489        CRYPTO_ALG_TYPE_COMPRESS allowing for segmented compression /
490        decompression instead of performing the operation on one
491        segment only. CRYPTO_ALG_TYPE_PCOMPRESS is intended to replace
492        CRYPTO_ALG_TYPE_COMPRESS once existing consumers are converted.</para>
493      </listitem>
494     </itemizedlist>
495
496     <para>
497      The mask flag restricts the type of cipher. The only allowed
498      flag is CRYPTO_ALG_ASYNC to restrict the cipher lookup function
499      to asynchronous ciphers. Usually, a caller provides a 0 for the
500      mask flag.
501     </para>
502
503     <para>
504      When the caller provides a mask and type specification, the
505      caller limits the search the kernel crypto API can perform for
506      a suitable cipher implementation for the given cipher name.
507      That means, even when a caller uses a cipher name that exists
508      during its initialization call, the kernel crypto API may not
509      select it due to the used type and mask field.
510     </para>
511    </sect1>
512
513    <sect1><title>Internal Structure of Kernel Crypto API</title>
514
515     <para>
516      The kernel crypto API has an internal structure where a cipher
517      implementation may use many layers and indirections. This section
518      shall help to clarify how the kernel crypto API uses
519      various components to implement the complete cipher.
520     </para>
521
522     <para>
523      The following subsections explain the internal structure based
524      on existing cipher implementations. The first section addresses
525      the most complex scenario where all other scenarios form a logical
526      subset.
527     </para>
528
529     <sect2><title>Generic AEAD Cipher Structure</title>
530
531      <para>
532       The following ASCII art decomposes the kernel crypto API layers
533       when using the AEAD cipher with the automated IV generation. The
534       shown example is used by the IPSEC layer.
535      </para>
536
537      <para>
538       For other use cases of AEAD ciphers, the ASCII art applies as
539       well, but the caller may not use the AEAD cipher with a separate
540       IV generator. In this case, the caller must generate the IV.
541      </para>
542
543      <para>
544       The depicted example decomposes the AEAD cipher of GCM(AES) based
545       on the generic C implementations (gcm.c, aes-generic.c, ctr.c,
546       ghash-generic.c, seqiv.c). The generic implementation serves as an
547       example showing the complete logic of the kernel crypto API.
548      </para>
549
550      <para>
551       It is possible that some streamlined cipher implementations (like
552       AES-NI) provide implementations merging aspects which in the view
553       of the kernel crypto API cannot be decomposed into layers any more.
554       In case of the AES-NI implementation, the CTR mode, the GHASH
555       implementation and the AES cipher are all merged into one cipher
556       implementation registered with the kernel crypto API. In this case,
557       the concept described by the following ASCII art applies too. However,
558       the decomposition of GCM into the individual sub-components
559       by the kernel crypto API is not done any more.
560      </para>
561
562      <para>
563       Each block in the following ASCII art is an independent cipher
564       instance obtained from the kernel crypto API. Each block
565       is accessed by the caller or by other blocks using the API functions
566       defined by the kernel crypto API for the cipher implementation type.
567      </para>
568
569      <para>
570       The blocks below indicate the cipher type as well as the specific
571       logic implemented in the cipher.
572      </para>
573
574      <para>
575       The ASCII art picture also indicates the call structure, i.e. who
576       calls which component. The arrows point to the invoked block
577       where the caller uses the API applicable to the cipher type
578       specified for the block.
579      </para>
580
581      <programlisting>
582 <![CDATA[
583 kernel crypto API                                |   IPSEC Layer
584                                                  |
585 +-----------+                                    |
586 |           |            (1)
587 |   aead    | <-----------------------------------  esp_output
588 |  (seqiv)  | ---+
589 +-----------+    |
590                  | (2)
591 +-----------+    |
592 |           | <--+                (2)
593 |   aead    | <-----------------------------------  esp_input
594 |   (gcm)   | ------------+
595 +-----------+             |
596       | (3)               | (5)
597       v                   v
598 +-----------+       +-----------+
599 |           |       |           |
600 | ablkcipher|       |   ahash   |
601 |   (ctr)   | ---+  |  (ghash)  |
602 +-----------+    |  +-----------+
603                  |
604 +-----------+    | (4)
605 |           | <--+
606 |   cipher  |
607 |   (aes)   |
608 +-----------+
609 ]]>
610      </programlisting>
611
612      <para>
613       The following call sequence is applicable when the IPSEC layer
614       triggers an encryption operation with the esp_output function. During
615       configuration, the administrator set up the use of rfc4106(gcm(aes)) as
616       the cipher for ESP. The following call sequence is now depicted in the
617       ASCII art above:
618      </para>
619
620      <orderedlist>
621       <listitem>
622        <para>
623         esp_output() invokes crypto_aead_encrypt() to trigger an encryption
624         operation of the AEAD cipher with IV generator.
625        </para>
626
627        <para>
628         In case of GCM, the SEQIV implementation is registered as GIVCIPHER
629         in crypto_rfc4106_alloc().
630        </para>
631
632        <para>
633         The SEQIV performs its operation to generate an IV where the core
634         function is seqiv_geniv().
635        </para>
636       </listitem>
637
638       <listitem>
639        <para>
640         Now, SEQIV uses the AEAD API function calls to invoke the associated
641         AEAD cipher. In our case, during the instantiation of SEQIV, the
642         cipher handle for GCM is provided to SEQIV. This means that SEQIV
643         invokes AEAD cipher operations with the GCM cipher handle.
644        </para>
645
646        <para>
647         During instantiation of the GCM handle, the CTR(AES) and GHASH
648         ciphers are instantiated. The cipher handles for CTR(AES) and GHASH
649         are retained for later use.
650        </para>
651
652        <para>
653         The GCM implementation is responsible to invoke the CTR mode AES and
654         the GHASH cipher in the right manner to implement the GCM
655         specification.
656        </para>
657       </listitem>
658
659       <listitem>
660        <para>
661         The GCM AEAD cipher type implementation now invokes the ABLKCIPHER API
662         with the instantiated CTR(AES) cipher handle.
663        </para>
664
665        <para>
666         During instantiation of the CTR(AES) cipher, the CIPHER type
667         implementation of AES is instantiated. The cipher handle for AES is
668         retained.
669        </para>
670
671        <para>
672         That means that the ABLKCIPHER implementation of CTR(AES) only
673         implements the CTR block chaining mode. After performing the block
674         chaining operation, the CIPHER implementation of AES is invoked.
675        </para>
676       </listitem>
677
678       <listitem>
679        <para>
680         The ABLKCIPHER of CTR(AES) now invokes the CIPHER API with the AES
681         cipher handle to encrypt one block.
682        </para>
683       </listitem>
684
685       <listitem>
686        <para>
687         The GCM AEAD implementation also invokes the GHASH cipher
688         implementation via the AHASH API.
689        </para>
690       </listitem>
691      </orderedlist>
692
693      <para>
694       When the IPSEC layer triggers the esp_input() function, the same call
695       sequence is followed with the only difference that the operation starts
696       with step (2).
697      </para>
698     </sect2>
699
700     <sect2><title>Generic Block Cipher Structure</title>
701      <para>
702       Generic block ciphers follow the same concept as depicted with the ASCII
703       art picture above.
704      </para>
705
706      <para>
707       For example, CBC(AES) is implemented with cbc.c, and aes-generic.c. The
708       ASCII art picture above applies as well with the difference that only
709       step (4) is used and the ABLKCIPHER block chaining mode is CBC.
710      </para>
711     </sect2>
712
713     <sect2><title>Generic Keyed Message Digest Structure</title>
714      <para>
715       Keyed message digest implementations again follow the same concept as
716       depicted in the ASCII art picture above.
717      </para>
718
719      <para>
720       For example, HMAC(SHA256) is implemented with hmac.c and
721       sha256_generic.c. The following ASCII art illustrates the
722       implementation:
723      </para>
724
725      <programlisting>
726 <![CDATA[
727 kernel crypto API            |       Caller
728                              |
729 +-----------+         (1)    |
730 |           | <------------------  some_function
731 |   ahash   |
732 |   (hmac)  | ---+
733 +-----------+    |
734                  | (2)
735 +-----------+    |
736 |           | <--+
737 |   shash   |
738 |  (sha256) |
739 +-----------+
740 ]]>
741      </programlisting>
742
743      <para>
744       The following call sequence is applicable when a caller triggers
745       an HMAC operation:
746      </para>
747
748      <orderedlist>
749       <listitem>
750        <para>
751         The AHASH API functions are invoked by the caller. The HMAC
752         implementation performs its operation as needed.
753        </para>
754
755        <para>
756         During initialization of the HMAC cipher, the SHASH cipher type of
757         SHA256 is instantiated. The cipher handle for the SHA256 instance is
758         retained.
759        </para>
760
761        <para>
762         At one time, the HMAC implementation requires a SHA256 operation
763         where the SHA256 cipher handle is used.
764        </para>
765       </listitem>
766
767       <listitem>
768        <para>
769         The HMAC instance now invokes the SHASH API with the SHA256
770         cipher handle to calculate the message digest.
771        </para>
772       </listitem>
773      </orderedlist>
774     </sect2>
775    </sect1>
776   </chapter>
777
778   <chapter id="Development"><title>Developing Cipher Algorithms</title>
779    <sect1><title>Registering And Unregistering Transformation</title>
780     <para>
781      There are three distinct types of registration functions in
782      the Crypto API. One is used to register a generic cryptographic
783      transformation, while the other two are specific to HASH
784      transformations and COMPRESSion. We will discuss the latter
785      two in a separate chapter, here we will only look at the
786      generic ones.
787     </para>
788
789     <para>
790      Before discussing the register functions, the data structure
791      to be filled with each, struct crypto_alg, must be considered
792      -- see below for a description of this data structure.
793     </para>
794
795     <para>
796      The generic registration functions can be found in
797      include/linux/crypto.h and their definition can be seen below.
798      The former function registers a single transformation, while
799      the latter works on an array of transformation descriptions.
800      The latter is useful when registering transformations in bulk.
801     </para>
802
803     <programlisting>
804    int crypto_register_alg(struct crypto_alg *alg);
805    int crypto_register_algs(struct crypto_alg *algs, int count);
806     </programlisting>
807
808     <para>
809      The counterparts to those functions are listed below.
810     </para>
811
812     <programlisting>
813    int crypto_unregister_alg(struct crypto_alg *alg);
814    int crypto_unregister_algs(struct crypto_alg *algs, int count);
815     </programlisting>
816
817     <para>
818      Notice that both registration and unregistration functions
819      do return a value, so make sure to handle errors. A return
820      code of zero implies success. Any return code &lt; 0 implies
821      an error.
822     </para>
823
824     <para>
825      The bulk registration / unregistration functions require
826      that struct crypto_alg is an array of count size. These
827      functions simply loop over that array and register /
828      unregister each individual algorithm. If an error occurs,
829      the loop is terminated at the offending algorithm definition.
830      That means, the algorithms prior to the offending algorithm
831      are successfully registered. Note, the caller has no way of
832      knowing which cipher implementations have successfully
833      registered. If this is important to know, the caller should
834      loop through the different implementations using the single
835      instance *_alg functions for each individual implementation.
836     </para>
837    </sect1>
838
839    <sect1><title>Single-Block Symmetric Ciphers [CIPHER]</title>
840     <para>
841      Example of transformations: aes, arc4, ...
842     </para>
843
844     <para>
845      This section describes the simplest of all transformation
846      implementations, that being the CIPHER type used for symmetric
847      ciphers. The CIPHER type is used for transformations which
848      operate on exactly one block at a time and there are no
849      dependencies between blocks at all.
850     </para>
851
852     <sect2><title>Registration specifics</title>
853      <para>
854       The registration of [CIPHER] algorithm is specific in that
855       struct crypto_alg field .cra_type is empty. The .cra_u.cipher
856       has to be filled in with proper callbacks to implement this
857       transformation.
858      </para>
859
860      <para>
861       See struct cipher_alg below.
862      </para>
863     </sect2>
864
865     <sect2><title>Cipher Definition With struct cipher_alg</title>
866      <para>
867       Struct cipher_alg defines a single block cipher.
868      </para>
869
870      <para>
871       Here are schematics of how these functions are called when
872       operated from other part of the kernel. Note that the
873       .cia_setkey() call might happen before or after any of these
874       schematics happen, but must not happen during any of these
875       are in-flight.
876      </para>
877
878      <para>
879       <programlisting>
880          KEY ---.    PLAINTEXT ---.
881                 v                 v
882           .cia_setkey() -&gt; .cia_encrypt()
883                                   |
884                                   '-----&gt; CIPHERTEXT
885       </programlisting>
886      </para>
887
888      <para>
889       Please note that a pattern where .cia_setkey() is called
890       multiple times is also valid:
891      </para>
892
893      <para>
894       <programlisting>
895
896   KEY1 --.    PLAINTEXT1 --.         KEY2 --.    PLAINTEXT2 --.
897          v                 v                v                 v
898    .cia_setkey() -&gt; .cia_encrypt() -&gt; .cia_setkey() -&gt; .cia_encrypt()
899                            |                                  |
900                            '---&gt; CIPHERTEXT1                  '---&gt; CIPHERTEXT2
901       </programlisting>
902      </para>
903
904     </sect2>
905    </sect1>
906
907    <sect1><title>Multi-Block Ciphers [BLKCIPHER] [ABLKCIPHER]</title>
908     <para>
909      Example of transformations: cbc(aes), ecb(arc4), ...
910     </para>
911
912     <para>
913      This section describes the multi-block cipher transformation
914      implementations for both synchronous [BLKCIPHER] and
915      asynchronous [ABLKCIPHER] case. The multi-block ciphers are
916      used for transformations which operate on scatterlists of
917      data supplied to the transformation functions. They output
918      the result into a scatterlist of data as well.
919     </para>
920
921     <sect2><title>Registration Specifics</title>
922
923      <para>
924       The registration of [BLKCIPHER] or [ABLKCIPHER] algorithms
925       is one of the most standard procedures throughout the crypto API.
926      </para>
927
928      <para>
929       Note, if a cipher implementation requires a proper alignment
930       of data, the caller should use the functions of
931       crypto_blkcipher_alignmask() or crypto_ablkcipher_alignmask()
932       respectively to identify a memory alignment mask. The kernel
933       crypto API is able to process requests that are unaligned.
934       This implies, however, additional overhead as the kernel
935       crypto API needs to perform the realignment of the data which
936       may imply moving of data.
937      </para>
938     </sect2>
939
940     <sect2><title>Cipher Definition With struct blkcipher_alg and ablkcipher_alg</title>
941      <para>
942       Struct blkcipher_alg defines a synchronous block cipher whereas
943       struct ablkcipher_alg defines an asynchronous block cipher.
944      </para>
945
946      <para>
947       Please refer to the single block cipher description for schematics
948       of the block cipher usage. The usage patterns are exactly the same
949       for [ABLKCIPHER] and [BLKCIPHER] as they are for plain [CIPHER].
950      </para>
951     </sect2>
952
953     <sect2><title>Specifics Of Asynchronous Multi-Block Cipher</title>
954      <para>
955       There are a couple of specifics to the [ABLKCIPHER] interface.
956      </para>
957
958      <para>
959       First of all, some of the drivers will want to use the
960       Generic ScatterWalk in case the hardware needs to be fed
961       separate chunks of the scatterlist which contains the
962       plaintext and will contain the ciphertext. Please refer
963       to the ScatterWalk interface offered by the Linux kernel
964       scatter / gather list implementation.
965      </para>
966     </sect2>
967    </sect1>
968
969    <sect1><title>Hashing [HASH]</title>
970
971     <para>
972      Example of transformations: crc32, md5, sha1, sha256,...
973     </para>
974
975     <sect2><title>Registering And Unregistering The Transformation</title>
976
977      <para>
978       There are multiple ways to register a HASH transformation,
979       depending on whether the transformation is synchronous [SHASH]
980       or asynchronous [AHASH] and the amount of HASH transformations
981       we are registering. You can find the prototypes defined in
982       include/crypto/internal/hash.h:
983      </para>
984
985      <programlisting>
986    int crypto_register_ahash(struct ahash_alg *alg);
987
988    int crypto_register_shash(struct shash_alg *alg);
989    int crypto_register_shashes(struct shash_alg *algs, int count);
990      </programlisting>
991
992      <para>
993       The respective counterparts for unregistering the HASH
994       transformation are as follows:
995      </para>
996
997      <programlisting>
998    int crypto_unregister_ahash(struct ahash_alg *alg);
999
1000    int crypto_unregister_shash(struct shash_alg *alg);
1001    int crypto_unregister_shashes(struct shash_alg *algs, int count);
1002      </programlisting>
1003     </sect2>
1004
1005     <sect2><title>Cipher Definition With struct shash_alg and ahash_alg</title>
1006      <para>
1007       Here are schematics of how these functions are called when
1008       operated from other part of the kernel. Note that the .setkey()
1009       call might happen before or after any of these schematics happen,
1010       but must not happen during any of these are in-flight. Please note
1011       that calling .init() followed immediately by .finish() is also a
1012       perfectly valid transformation.
1013      </para>
1014
1015      <programlisting>
1016    I)   DATA -----------.
1017                         v
1018          .init() -&gt; .update() -&gt; .final()      ! .update() might not be called
1019                      ^    |         |            at all in this scenario.
1020                      '----'         '---&gt; HASH
1021
1022    II)  DATA -----------.-----------.
1023                         v           v
1024          .init() -&gt; .update() -&gt; .finup()      ! .update() may not be called
1025                      ^    |         |            at all in this scenario.
1026                      '----'         '---&gt; HASH
1027
1028    III) DATA -----------.
1029                         v
1030                     .digest()                  ! The entire process is handled
1031                         |                        by the .digest() call.
1032                         '---------------&gt; HASH
1033      </programlisting>
1034
1035      <para>
1036       Here is a schematic of how the .export()/.import() functions are
1037       called when used from another part of the kernel.
1038      </para>
1039
1040      <programlisting>
1041    KEY--.                 DATA--.
1042         v                       v                  ! .update() may not be called
1043     .setkey() -&gt; .init() -&gt; .update() -&gt; .export()   at all in this scenario.
1044                              ^     |         |
1045                              '-----'         '--&gt; PARTIAL_HASH
1046
1047    ----------- other transformations happen here -----------
1048
1049    PARTIAL_HASH--.   DATA1--.
1050                  v          v
1051              .import -&gt; .update() -&gt; .final()     ! .update() may not be called
1052                          ^    |         |           at all in this scenario.
1053                          '----'         '--&gt; HASH1
1054
1055    PARTIAL_HASH--.   DATA2-.
1056                  v         v
1057              .import -&gt; .finup()
1058                            |
1059                            '---------------&gt; HASH2
1060      </programlisting>
1061     </sect2>
1062
1063     <sect2><title>Specifics Of Asynchronous HASH Transformation</title>
1064      <para>
1065       Some of the drivers will want to use the Generic ScatterWalk
1066       in case the implementation needs to be fed separate chunks of the
1067       scatterlist which contains the input data. The buffer containing
1068       the resulting hash will always be properly aligned to
1069       .cra_alignmask so there is no need to worry about this.
1070      </para>
1071     </sect2>
1072    </sect1>
1073   </chapter>
1074
1075   <chapter id="User"><title>User Space Interface</title>
1076    <sect1><title>Introduction</title>
1077     <para>
1078      The concepts of the kernel crypto API visible to kernel space is fully
1079      applicable to the user space interface as well. Therefore, the kernel
1080      crypto API high level discussion for the in-kernel use cases applies
1081      here as well.
1082     </para>
1083
1084     <para>
1085      The major difference, however, is that user space can only act as a
1086      consumer and never as a provider of a transformation or cipher algorithm.
1087     </para>
1088
1089     <para>
1090      The following covers the user space interface exported by the kernel
1091      crypto API. A working example of this description is libkcapi that
1092      can be obtained from [1]. That library can be used by user space
1093      applications that require cryptographic services from the kernel.
1094     </para>
1095
1096     <para>
1097      Some details of the in-kernel kernel crypto API aspects do not
1098      apply to user space, however. This includes the difference between
1099      synchronous and asynchronous invocations. The user space API call
1100      is fully synchronous.
1101     </para>
1102
1103     <para>
1104      [1] <ulink url="http://www.chronox.de/libkcapi.html">http://www.chronox.de/libkcapi.html</ulink>
1105     </para>
1106
1107    </sect1>
1108
1109    <sect1><title>User Space API General Remarks</title>
1110     <para>
1111      The kernel crypto API is accessible from user space. Currently,
1112      the following ciphers are accessible:
1113     </para>
1114
1115     <itemizedlist>
1116      <listitem>
1117       <para>Message digest including keyed message digest (HMAC, CMAC)</para>
1118      </listitem>
1119
1120      <listitem>
1121       <para>Symmetric ciphers</para>
1122      </listitem>
1123
1124      <listitem>
1125       <para>AEAD ciphers</para>
1126      </listitem>
1127
1128      <listitem>
1129       <para>Random Number Generators</para>
1130      </listitem>
1131     </itemizedlist>
1132
1133     <para>
1134      The interface is provided via socket type using the type AF_ALG.
1135      In addition, the setsockopt option type is SOL_ALG. In case the
1136      user space header files do not export these flags yet, use the
1137      following macros:
1138     </para>
1139
1140     <programlisting>
1141 #ifndef AF_ALG
1142 #define AF_ALG 38
1143 #endif
1144 #ifndef SOL_ALG
1145 #define SOL_ALG 279
1146 #endif
1147     </programlisting>
1148
1149     <para>
1150      A cipher is accessed with the same name as done for the in-kernel
1151      API calls. This includes the generic vs. unique naming schema for
1152      ciphers as well as the enforcement of priorities for generic names.
1153     </para>
1154
1155     <para>
1156      To interact with the kernel crypto API, a socket must be
1157      created by the user space application. User space invokes the cipher
1158      operation with the send()/write() system call family. The result of the
1159      cipher operation is obtained with the read()/recv() system call family.
1160     </para>
1161
1162     <para>
1163      The following API calls assume that the socket descriptor
1164      is already opened by the user space application and discusses only
1165      the kernel crypto API specific invocations.
1166     </para>
1167
1168     <para>
1169      To initialize the socket interface, the following sequence has to
1170      be performed by the consumer:
1171     </para>
1172
1173     <orderedlist>
1174      <listitem>
1175       <para>
1176        Create a socket of type AF_ALG with the struct sockaddr_alg
1177        parameter specified below for the different cipher types.
1178       </para>
1179      </listitem>
1180
1181      <listitem>
1182       <para>
1183        Invoke bind with the socket descriptor
1184       </para>
1185      </listitem>
1186
1187      <listitem>
1188       <para>
1189        Invoke accept with the socket descriptor. The accept system call
1190        returns a new file descriptor that is to be used to interact with
1191        the particular cipher instance. When invoking send/write or recv/read
1192        system calls to send data to the kernel or obtain data from the
1193        kernel, the file descriptor returned by accept must be used.
1194       </para>
1195      </listitem>
1196     </orderedlist>
1197    </sect1>
1198
1199    <sect1><title>In-place Cipher operation</title>
1200     <para>
1201      Just like the in-kernel operation of the kernel crypto API, the user
1202      space interface allows the cipher operation in-place. That means that
1203      the input buffer used for the send/write system call and the output
1204      buffer used by the read/recv system call may be one and the same.
1205      This is of particular interest for symmetric cipher operations where a
1206      copying of the output data to its final destination can be avoided.
1207     </para>
1208
1209     <para>
1210      If a consumer on the other hand wants to maintain the plaintext and
1211      the ciphertext in different memory locations, all a consumer needs
1212      to do is to provide different memory pointers for the encryption and
1213      decryption operation.
1214     </para>
1215    </sect1>
1216
1217    <sect1><title>Message Digest API</title>
1218     <para>
1219      The message digest type to be used for the cipher operation is
1220      selected when invoking the bind syscall. bind requires the caller
1221      to provide a filled struct sockaddr data structure. This data
1222      structure must be filled as follows:
1223     </para>
1224
1225     <programlisting>
1226 struct sockaddr_alg sa = {
1227         .salg_family = AF_ALG,
1228         .salg_type = "hash", /* this selects the hash logic in the kernel */
1229         .salg_name = "sha1" /* this is the cipher name */
1230 };
1231     </programlisting>
1232
1233     <para>
1234      The salg_type value "hash" applies to message digests and keyed
1235      message digests. Though, a keyed message digest is referenced by
1236      the appropriate salg_name. Please see below for the setsockopt
1237      interface that explains how the key can be set for a keyed message
1238      digest.
1239     </para>
1240
1241     <para>
1242      Using the send() system call, the application provides the data that
1243      should be processed with the message digest. The send system call
1244      allows the following flags to be specified:
1245     </para>
1246
1247     <itemizedlist>
1248      <listitem>
1249       <para>
1250        MSG_MORE: If this flag is set, the send system call acts like a
1251        message digest update function where the final hash is not
1252        yet calculated. If the flag is not set, the send system call
1253        calculates the final message digest immediately.
1254       </para>
1255      </listitem>
1256     </itemizedlist>
1257
1258     <para>
1259      With the recv() system call, the application can read the message
1260      digest from the kernel crypto API. If the buffer is too small for the
1261      message digest, the flag MSG_TRUNC is set by the kernel.
1262     </para>
1263
1264     <para>
1265      In order to set a message digest key, the calling application must use
1266      the setsockopt() option of ALG_SET_KEY. If the key is not set the HMAC
1267      operation is performed without the initial HMAC state change caused by
1268      the key.
1269     </para>
1270    </sect1>
1271
1272    <sect1><title>Symmetric Cipher API</title>
1273     <para>
1274      The operation is very similar to the message digest discussion.
1275      During initialization, the struct sockaddr data structure must be
1276      filled as follows:
1277     </para>
1278
1279     <programlisting>
1280 struct sockaddr_alg sa = {
1281         .salg_family = AF_ALG,
1282         .salg_type = "skcipher", /* this selects the symmetric cipher */
1283         .salg_name = "cbc(aes)" /* this is the cipher name */
1284 };
1285     </programlisting>
1286
1287     <para>
1288      Before data can be sent to the kernel using the write/send system
1289      call family, the consumer must set the key. The key setting is
1290      described with the setsockopt invocation below.
1291     </para>
1292
1293     <para>
1294      Using the sendmsg() system call, the application provides the data that should be processed for encryption or decryption. In addition, the IV is
1295      specified with the data structure provided by the sendmsg() system call.
1296     </para>
1297
1298     <para>
1299      The sendmsg system call parameter of struct msghdr is embedded into the
1300      struct cmsghdr data structure. See recv(2) and cmsg(3) for more
1301      information on how the cmsghdr data structure is used together with the
1302      send/recv system call family. That cmsghdr data structure holds the
1303      following information specified with a separate header instances:
1304     </para>
1305
1306     <itemizedlist>
1307      <listitem>
1308       <para>
1309        specification of the cipher operation type with one of these flags:
1310       </para>
1311       <itemizedlist>
1312        <listitem>
1313         <para>ALG_OP_ENCRYPT - encryption of data</para>
1314        </listitem>
1315        <listitem>
1316         <para>ALG_OP_DECRYPT - decryption of data</para>
1317        </listitem>
1318       </itemizedlist>
1319      </listitem>
1320
1321      <listitem>
1322       <para>
1323        specification of the IV information marked with the flag ALG_SET_IV
1324       </para>
1325      </listitem>
1326     </itemizedlist>
1327
1328     <para>
1329      The send system call family allows the following flag to be specified:
1330     </para>
1331
1332     <itemizedlist>
1333      <listitem>
1334       <para>
1335        MSG_MORE: If this flag is set, the send system call acts like a
1336        cipher update function where more input data is expected
1337        with a subsequent invocation of the send system call.
1338       </para>
1339      </listitem>
1340     </itemizedlist>
1341
1342     <para>
1343      Note: The kernel reports -EINVAL for any unexpected data. The caller
1344      must make sure that all data matches the constraints given in
1345      /proc/crypto for the selected cipher.
1346     </para>
1347
1348     <para>
1349      With the recv() system call, the application can read the result of
1350      the cipher operation from the kernel crypto API. The output buffer
1351      must be at least as large as to hold all blocks of the encrypted or
1352      decrypted data. If the output data size is smaller, only as many
1353      blocks are returned that fit into that output buffer size.
1354     </para>
1355    </sect1>
1356
1357    <sect1><title>AEAD Cipher API</title>
1358     <para>
1359      The operation is very similar to the symmetric cipher discussion.
1360      During initialization, the struct sockaddr data structure must be
1361      filled as follows:
1362     </para>
1363
1364     <programlisting>
1365 struct sockaddr_alg sa = {
1366         .salg_family = AF_ALG,
1367         .salg_type = "aead", /* this selects the symmetric cipher */
1368         .salg_name = "gcm(aes)" /* this is the cipher name */
1369 };
1370     </programlisting>
1371
1372     <para>
1373      Before data can be sent to the kernel using the write/send system
1374      call family, the consumer must set the key. The key setting is
1375      described with the setsockopt invocation below.
1376     </para>
1377
1378     <para>
1379      In addition, before data can be sent to the kernel using the
1380      write/send system call family, the consumer must set the authentication
1381      tag size. To set the authentication tag size, the caller must use the
1382      setsockopt invocation described below.
1383     </para>
1384
1385     <para>
1386      Using the sendmsg() system call, the application provides the data that should be processed for encryption or decryption. In addition, the IV is
1387      specified with the data structure provided by the sendmsg() system call.
1388     </para>
1389
1390     <para>
1391      The sendmsg system call parameter of struct msghdr is embedded into the
1392      struct cmsghdr data structure. See recv(2) and cmsg(3) for more
1393      information on how the cmsghdr data structure is used together with the
1394      send/recv system call family. That cmsghdr data structure holds the
1395      following information specified with a separate header instances:
1396     </para>
1397
1398     <itemizedlist>
1399      <listitem>
1400       <para>
1401        specification of the cipher operation type with one of these flags:
1402       </para>
1403       <itemizedlist>
1404        <listitem>
1405         <para>ALG_OP_ENCRYPT - encryption of data</para>
1406        </listitem>
1407        <listitem>
1408         <para>ALG_OP_DECRYPT - decryption of data</para>
1409        </listitem>
1410       </itemizedlist>
1411      </listitem>
1412
1413      <listitem>
1414       <para>
1415        specification of the IV information marked with the flag ALG_SET_IV
1416       </para>
1417      </listitem>
1418
1419      <listitem>
1420       <para>
1421        specification of the associated authentication data (AAD) with the
1422        flag ALG_SET_AEAD_ASSOCLEN. The AAD is sent to the kernel together
1423        with the plaintext / ciphertext. See below for the memory structure.
1424       </para>
1425      </listitem>
1426     </itemizedlist>
1427
1428     <para>
1429      The send system call family allows the following flag to be specified:
1430     </para>
1431
1432     <itemizedlist>
1433      <listitem>
1434       <para>
1435        MSG_MORE: If this flag is set, the send system call acts like a
1436        cipher update function where more input data is expected
1437        with a subsequent invocation of the send system call.
1438       </para>
1439      </listitem>
1440     </itemizedlist>
1441
1442     <para>
1443      Note: The kernel reports -EINVAL for any unexpected data. The caller
1444      must make sure that all data matches the constraints given in
1445      /proc/crypto for the selected cipher.
1446     </para>
1447
1448     <para>
1449      With the recv() system call, the application can read the result of
1450      the cipher operation from the kernel crypto API. The output buffer
1451      must be at least as large as defined with the memory structure below.
1452      If the output data size is smaller, the cipher operation is not performed.
1453     </para>
1454
1455     <para>
1456      The authenticated decryption operation may indicate an integrity error.
1457      Such breach in integrity is marked with the -EBADMSG error code.
1458     </para>
1459
1460     <sect2><title>AEAD Memory Structure</title>
1461      <para>
1462       The AEAD cipher operates with the following information that
1463       is communicated between user and kernel space as one data stream:
1464      </para>
1465
1466      <itemizedlist>
1467       <listitem>
1468        <para>plaintext or ciphertext</para>
1469       </listitem>
1470
1471       <listitem>
1472        <para>associated authentication data (AAD)</para>
1473       </listitem>
1474
1475       <listitem>
1476        <para>authentication tag</para>
1477       </listitem>
1478      </itemizedlist>
1479
1480      <para>
1481       The sizes of the AAD and the authentication tag are provided with
1482       the sendmsg and setsockopt calls (see there). As the kernel knows
1483       the size of the entire data stream, the kernel is now able to
1484       calculate the right offsets of the data components in the data
1485       stream.
1486      </para>
1487
1488      <para>
1489       The user space caller must arrange the aforementioned information
1490       in the following order:
1491      </para>
1492
1493      <itemizedlist>
1494       <listitem>
1495        <para>
1496         AEAD encryption input: AAD || plaintext
1497        </para>
1498       </listitem>
1499
1500       <listitem>
1501        <para>
1502         AEAD decryption input: AAD || ciphertext || authentication tag
1503        </para>
1504       </listitem>
1505      </itemizedlist>
1506
1507      <para>
1508       The output buffer the user space caller provides must be at least as
1509       large to hold the following data:
1510      </para>
1511
1512      <itemizedlist>
1513       <listitem>
1514        <para>
1515         AEAD encryption output: ciphertext || authentication tag
1516        </para>
1517       </listitem>
1518
1519       <listitem>
1520        <para>
1521         AEAD decryption output: plaintext
1522        </para>
1523       </listitem>
1524      </itemizedlist>
1525     </sect2>
1526    </sect1>
1527
1528    <sect1><title>Random Number Generator API</title>
1529     <para>
1530      Again, the operation is very similar to the other APIs.
1531      During initialization, the struct sockaddr data structure must be
1532      filled as follows:
1533     </para>
1534
1535     <programlisting>
1536 struct sockaddr_alg sa = {
1537         .salg_family = AF_ALG,
1538         .salg_type = "rng", /* this selects the symmetric cipher */
1539         .salg_name = "drbg_nopr_sha256" /* this is the cipher name */
1540 };
1541     </programlisting>
1542
1543     <para>
1544      Depending on the RNG type, the RNG must be seeded. The seed is provided
1545      using the setsockopt interface to set the key. For example, the
1546      ansi_cprng requires a seed. The DRBGs do not require a seed, but
1547      may be seeded.
1548     </para>
1549
1550     <para>
1551      Using the read()/recvmsg() system calls, random numbers can be obtained.
1552      The kernel generates at most 128 bytes in one call. If user space
1553      requires more data, multiple calls to read()/recvmsg() must be made.
1554     </para>
1555
1556     <para>
1557      WARNING: The user space caller may invoke the initially mentioned
1558      accept system call multiple times. In this case, the returned file
1559      descriptors have the same state.
1560     </para>
1561
1562    </sect1>
1563
1564    <sect1><title>Zero-Copy Interface</title>
1565     <para>
1566      In addition to the send/write/read/recv system call family, the AF_ALG
1567      interface can be accessed with the zero-copy interface of splice/vmsplice.
1568      As the name indicates, the kernel tries to avoid a copy operation into
1569      kernel space.
1570     </para>
1571
1572     <para>
1573      The zero-copy operation requires data to be aligned at the page boundary.
1574      Non-aligned data can be used as well, but may require more operations of
1575      the kernel which would defeat the speed gains obtained from the zero-copy
1576      interface.
1577     </para>
1578
1579     <para>
1580      The system-interent limit for the size of one zero-copy operation is
1581      16 pages. If more data is to be sent to AF_ALG, user space must slice
1582      the input into segments with a maximum size of 16 pages.
1583     </para>
1584
1585     <para>
1586      Zero-copy can be used with the following code example (a complete working
1587      example is provided with libkcapi):
1588     </para>
1589
1590     <programlisting>
1591 int pipes[2];
1592
1593 pipe(pipes);
1594 /* input data in iov */
1595 vmsplice(pipes[1], iov, iovlen, SPLICE_F_GIFT);
1596 /* opfd is the file descriptor returned from accept() system call */
1597 splice(pipes[0], NULL, opfd, NULL, ret, 0);
1598 read(opfd, out, outlen);
1599     </programlisting>
1600
1601    </sect1>
1602
1603    <sect1><title>Setsockopt Interface</title>
1604     <para>
1605      In addition to the read/recv and send/write system call handling
1606      to send and retrieve data subject to the cipher operation, a consumer
1607      also needs to set the additional information for the cipher operation.
1608      This additional information is set using the setsockopt system call
1609      that must be invoked with the file descriptor of the open cipher
1610      (i.e. the file descriptor returned by the accept system call).
1611     </para>
1612
1613     <para>
1614      Each setsockopt invocation must use the level SOL_ALG.
1615     </para>
1616
1617     <para>
1618      The setsockopt interface allows setting the following data using
1619      the mentioned optname:
1620     </para>
1621
1622     <itemizedlist>
1623      <listitem>
1624       <para>
1625        ALG_SET_KEY -- Setting the key. Key setting is applicable to:
1626       </para>
1627       <itemizedlist>
1628        <listitem>
1629         <para>the skcipher cipher type (symmetric ciphers)</para>
1630        </listitem>
1631        <listitem>
1632         <para>the hash cipher type (keyed message digests)</para>
1633        </listitem>
1634        <listitem>
1635         <para>the AEAD cipher type</para>
1636        </listitem>
1637        <listitem>
1638         <para>the RNG cipher type to provide the seed</para>
1639        </listitem>
1640       </itemizedlist>
1641      </listitem>
1642
1643      <listitem>
1644       <para>
1645        ALG_SET_AEAD_AUTHSIZE -- Setting the authentication tag size
1646        for AEAD ciphers. For a encryption operation, the authentication
1647        tag of the given size will be generated. For a decryption operation,
1648        the provided ciphertext is assumed to contain an authentication tag
1649        of the given size (see section about AEAD memory layout below).
1650       </para>
1651      </listitem>
1652     </itemizedlist>
1653
1654    </sect1>
1655
1656    <sect1><title>User space API example</title>
1657     <para>
1658      Please see [1] for libkcapi which provides an easy-to-use wrapper
1659      around the aforementioned Netlink kernel interface. [1] also contains
1660      a test application that invokes all libkcapi API calls.
1661     </para>
1662
1663     <para>
1664      [1] <ulink url="http://www.chronox.de/libkcapi.html">http://www.chronox.de/libkcapi.html</ulink>
1665     </para>
1666
1667    </sect1>
1668
1669   </chapter>
1670
1671   <chapter id="API"><title>Programming Interface</title>
1672    <para>
1673     Please note that the kernel crypto API contains the AEAD givcrypt
1674     API (crypto_aead_giv* and aead_givcrypt_* function calls in
1675     include/crypto/aead.h). This API is obsolete and will be removed
1676     in the future. To obtain the functionality of an AEAD cipher with
1677     internal IV generation, use the IV generator as a regular cipher.
1678     For example, rfc4106(gcm(aes)) is the AEAD cipher with external
1679     IV generation and seqniv(rfc4106(gcm(aes))) implies that the kernel
1680     crypto API generates the IV. Different IV generators are available.
1681    </para>
1682    <sect1><title>Block Cipher Context Data Structures</title>
1683 !Pinclude/linux/crypto.h Block Cipher Context Data Structures
1684 !Finclude/crypto/aead.h aead_request
1685    </sect1>
1686    <sect1><title>Block Cipher Algorithm Definitions</title>
1687 !Pinclude/linux/crypto.h Block Cipher Algorithm Definitions
1688 !Finclude/linux/crypto.h crypto_alg
1689 !Finclude/linux/crypto.h ablkcipher_alg
1690 !Finclude/crypto/aead.h aead_alg
1691 !Finclude/linux/crypto.h blkcipher_alg
1692 !Finclude/linux/crypto.h cipher_alg
1693 !Finclude/crypto/rng.h rng_alg
1694    </sect1>
1695    <sect1><title>Asynchronous Block Cipher API</title>
1696 !Pinclude/linux/crypto.h Asynchronous Block Cipher API
1697 !Finclude/linux/crypto.h crypto_alloc_ablkcipher
1698 !Finclude/linux/crypto.h crypto_free_ablkcipher
1699 !Finclude/linux/crypto.h crypto_has_ablkcipher
1700 !Finclude/linux/crypto.h crypto_ablkcipher_ivsize
1701 !Finclude/linux/crypto.h crypto_ablkcipher_blocksize
1702 !Finclude/linux/crypto.h crypto_ablkcipher_setkey
1703 !Finclude/linux/crypto.h crypto_ablkcipher_reqtfm
1704 !Finclude/linux/crypto.h crypto_ablkcipher_encrypt
1705 !Finclude/linux/crypto.h crypto_ablkcipher_decrypt
1706    </sect1>
1707    <sect1><title>Asynchronous Cipher Request Handle</title>
1708 !Pinclude/linux/crypto.h Asynchronous Cipher Request Handle
1709 !Finclude/linux/crypto.h crypto_ablkcipher_reqsize
1710 !Finclude/linux/crypto.h ablkcipher_request_set_tfm
1711 !Finclude/linux/crypto.h ablkcipher_request_alloc
1712 !Finclude/linux/crypto.h ablkcipher_request_free
1713 !Finclude/linux/crypto.h ablkcipher_request_set_callback
1714 !Finclude/linux/crypto.h ablkcipher_request_set_crypt
1715    </sect1>
1716    <sect1><title>Authenticated Encryption With Associated Data (AEAD) Cipher API</title>
1717 !Pinclude/crypto/aead.h Authenticated Encryption With Associated Data (AEAD) Cipher API
1718 !Finclude/crypto/aead.h crypto_alloc_aead
1719 !Finclude/crypto/aead.h crypto_free_aead
1720 !Finclude/crypto/aead.h crypto_aead_ivsize
1721 !Finclude/crypto/aead.h crypto_aead_authsize
1722 !Finclude/crypto/aead.h crypto_aead_blocksize
1723 !Finclude/crypto/aead.h crypto_aead_setkey
1724 !Finclude/crypto/aead.h crypto_aead_setauthsize
1725 !Finclude/crypto/aead.h crypto_aead_encrypt
1726 !Finclude/crypto/aead.h crypto_aead_decrypt
1727    </sect1>
1728    <sect1><title>Asynchronous AEAD Request Handle</title>
1729 !Pinclude/crypto/aead.h Asynchronous AEAD Request Handle
1730 !Finclude/crypto/aead.h crypto_aead_reqsize
1731 !Finclude/crypto/aead.h aead_request_set_tfm
1732 !Finclude/crypto/aead.h aead_request_alloc
1733 !Finclude/crypto/aead.h aead_request_free
1734 !Finclude/crypto/aead.h aead_request_set_callback
1735 !Finclude/crypto/aead.h aead_request_set_crypt
1736 !Finclude/crypto/aead.h aead_request_set_assoc
1737 !Finclude/crypto/aead.h aead_request_set_ad
1738    </sect1>
1739    <sect1><title>Synchronous Block Cipher API</title>
1740 !Pinclude/linux/crypto.h Synchronous Block Cipher API
1741 !Finclude/linux/crypto.h crypto_alloc_blkcipher
1742 !Finclude/linux/crypto.h crypto_free_blkcipher
1743 !Finclude/linux/crypto.h crypto_has_blkcipher
1744 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_name
1745 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_ivsize
1746 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_blocksize
1747 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_setkey
1748 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_encrypt
1749 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_encrypt_iv
1750 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_decrypt
1751 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_decrypt_iv
1752 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_set_iv
1753 !Finclude/linux/crypto.h crypto_blkcipher_get_iv
1754    </sect1>
1755    <sect1><title>Single Block Cipher API</title>
1756 !Pinclude/linux/crypto.h Single Block Cipher API
1757 !Finclude/linux/crypto.h crypto_alloc_cipher
1758 !Finclude/linux/crypto.h crypto_free_cipher
1759 !Finclude/linux/crypto.h crypto_has_cipher
1760 !Finclude/linux/crypto.h crypto_cipher_blocksize
1761 !Finclude/linux/crypto.h crypto_cipher_setkey
1762 !Finclude/linux/crypto.h crypto_cipher_encrypt_one
1763 !Finclude/linux/crypto.h crypto_cipher_decrypt_one
1764    </sect1>
1765    <sect1><title>Synchronous Message Digest API</title>
1766 !Pinclude/linux/crypto.h Synchronous Message Digest API
1767 !Finclude/linux/crypto.h crypto_alloc_hash
1768 !Finclude/linux/crypto.h crypto_free_hash
1769 !Finclude/linux/crypto.h crypto_has_hash
1770 !Finclude/linux/crypto.h crypto_hash_blocksize
1771 !Finclude/linux/crypto.h crypto_hash_digestsize
1772 !Finclude/linux/crypto.h crypto_hash_init
1773 !Finclude/linux/crypto.h crypto_hash_update
1774 !Finclude/linux/crypto.h crypto_hash_final
1775 !Finclude/linux/crypto.h crypto_hash_digest
1776 !Finclude/linux/crypto.h crypto_hash_setkey
1777    </sect1>
1778    <sect1><title>Message Digest Algorithm Definitions</title>
1779 !Pinclude/crypto/hash.h Message Digest Algorithm Definitions
1780 !Finclude/crypto/hash.h hash_alg_common
1781 !Finclude/crypto/hash.h ahash_alg
1782 !Finclude/crypto/hash.h shash_alg
1783    </sect1>
1784    <sect1><title>Asynchronous Message Digest API</title>
1785 !Pinclude/crypto/hash.h Asynchronous Message Digest API
1786 !Finclude/crypto/hash.h crypto_alloc_ahash
1787 !Finclude/crypto/hash.h crypto_free_ahash
1788 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_init
1789 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_digestsize
1790 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_reqtfm
1791 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_reqsize
1792 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_setkey
1793 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_finup
1794 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_final
1795 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_digest
1796 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_export
1797 !Finclude/crypto/hash.h crypto_ahash_import
1798    </sect1>
1799    <sect1><title>Asynchronous Hash Request Handle</title>
1800 !Pinclude/crypto/hash.h Asynchronous Hash Request Handle
1801 !Finclude/crypto/hash.h ahash_request_set_tfm
1802 !Finclude/crypto/hash.h ahash_request_alloc
1803 !Finclude/crypto/hash.h ahash_request_free
1804 !Finclude/crypto/hash.h ahash_request_set_callback
1805 !Finclude/crypto/hash.h ahash_request_set_crypt
1806    </sect1>
1807    <sect1><title>Synchronous Message Digest API</title>
1808 !Pinclude/crypto/hash.h Synchronous Message Digest API
1809 !Finclude/crypto/hash.h crypto_alloc_shash
1810 !Finclude/crypto/hash.h crypto_free_shash
1811 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_blocksize
1812 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_digestsize
1813 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_descsize
1814 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_setkey
1815 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_digest
1816 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_export
1817 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_import
1818 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_init
1819 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_update
1820 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_final
1821 !Finclude/crypto/hash.h crypto_shash_finup
1822    </sect1>
1823    <sect1><title>Crypto API Random Number API</title>
1824 !Pinclude/crypto/rng.h Random number generator API
1825 !Finclude/crypto/rng.h crypto_alloc_rng
1826 !Finclude/crypto/rng.h crypto_rng_alg
1827 !Finclude/crypto/rng.h crypto_free_rng
1828 !Finclude/crypto/rng.h crypto_rng_get_bytes
1829 !Finclude/crypto/rng.h crypto_rng_reset
1830 !Finclude/crypto/rng.h crypto_rng_seedsize
1831 !Cinclude/crypto/rng.h
1832    </sect1>
1833   </chapter>
1834
1835   <chapter id="Code"><title>Code Examples</title>
1836    <sect1><title>Code Example For Asynchronous Block Cipher Operation</title>
1837     <programlisting>
1838
1839 struct tcrypt_result {
1840         struct completion completion;
1841         int err;
1842 };
1843
1844 /* tie all data structures together */
1845 struct ablkcipher_def {
1846         struct scatterlist sg;
1847         struct crypto_ablkcipher *tfm;
1848         struct ablkcipher_request *req;
1849         struct tcrypt_result result;
1850 };
1851
1852 /* Callback function */
1853 static void test_ablkcipher_cb(struct crypto_async_request *req, int error)
1854 {
1855         struct tcrypt_result *result = req-&gt;data;
1856
1857         if (error == -EINPROGRESS)
1858                 return;
1859         result-&gt;err = error;
1860         complete(&amp;result-&gt;completion);
1861         pr_info("Encryption finished successfully\n");
1862 }
1863
1864 /* Perform cipher operation */
1865 static unsigned int test_ablkcipher_encdec(struct ablkcipher_def *ablk,
1866                                            int enc)
1867 {
1868         int rc = 0;
1869
1870         if (enc)
1871                 rc = crypto_ablkcipher_encrypt(ablk-&gt;req);
1872         else
1873                 rc = crypto_ablkcipher_decrypt(ablk-&gt;req);
1874
1875         switch (rc) {
1876         case 0:
1877                 break;
1878         case -EINPROGRESS:
1879         case -EBUSY:
1880                 rc = wait_for_completion_interruptible(
1881                         &amp;ablk-&gt;result.completion);
1882                 if (!rc &amp;&amp; !ablk-&gt;result.err) {
1883                         reinit_completion(&amp;ablk-&gt;result.completion);
1884                         break;
1885                 }
1886         default:
1887                 pr_info("ablkcipher encrypt returned with %d result %d\n",
1888                        rc, ablk-&gt;result.err);
1889                 break;
1890         }
1891         init_completion(&amp;ablk-&gt;result.completion);
1892
1893         return rc;
1894 }
1895
1896 /* Initialize and trigger cipher operation */
1897 static int test_ablkcipher(void)
1898 {
1899         struct ablkcipher_def ablk;
1900         struct crypto_ablkcipher *ablkcipher = NULL;
1901         struct ablkcipher_request *req = NULL;
1902         char *scratchpad = NULL;
1903         char *ivdata = NULL;
1904         unsigned char key[32];
1905         int ret = -EFAULT;
1906
1907         ablkcipher = crypto_alloc_ablkcipher("cbc-aes-aesni", 0, 0);
1908         if (IS_ERR(ablkcipher)) {
1909                 pr_info("could not allocate ablkcipher handle\n");
1910                 return PTR_ERR(ablkcipher);
1911         }
1912
1913         req = ablkcipher_request_alloc(ablkcipher, GFP_KERNEL);
1914         if (IS_ERR(req)) {
1915                 pr_info("could not allocate request queue\n");
1916                 ret = PTR_ERR(req);
1917                 goto out;
1918         }
1919
1920         ablkcipher_request_set_callback(req, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
1921                                         test_ablkcipher_cb,
1922                                         &amp;ablk.result);
1923
1924         /* AES 256 with random key */
1925         get_random_bytes(&amp;key, 32);
1926         if (crypto_ablkcipher_setkey(ablkcipher, key, 32)) {
1927                 pr_info("key could not be set\n");
1928                 ret = -EAGAIN;
1929                 goto out;
1930         }
1931
1932         /* IV will be random */
1933         ivdata = kmalloc(16, GFP_KERNEL);
1934         if (!ivdata) {
1935                 pr_info("could not allocate ivdata\n");
1936                 goto out;
1937         }
1938         get_random_bytes(ivdata, 16);
1939
1940         /* Input data will be random */
1941         scratchpad = kmalloc(16, GFP_KERNEL);
1942         if (!scratchpad) {
1943                 pr_info("could not allocate scratchpad\n");
1944                 goto out;
1945         }
1946         get_random_bytes(scratchpad, 16);
1947
1948         ablk.tfm = ablkcipher;
1949         ablk.req = req;
1950
1951         /* We encrypt one block */
1952         sg_init_one(&amp;ablk.sg, scratchpad, 16);
1953         ablkcipher_request_set_crypt(req, &amp;ablk.sg, &amp;ablk.sg, 16, ivdata);
1954         init_completion(&amp;ablk.result.completion);
1955
1956         /* encrypt data */
1957         ret = test_ablkcipher_encdec(&amp;ablk, 1);
1958         if (ret)
1959                 goto out;
1960
1961         pr_info("Encryption triggered successfully\n");
1962
1963 out:
1964         if (ablkcipher)
1965                 crypto_free_ablkcipher(ablkcipher);
1966         if (req)
1967                 ablkcipher_request_free(req);
1968         if (ivdata)
1969                 kfree(ivdata);
1970         if (scratchpad)
1971                 kfree(scratchpad);
1972         return ret;
1973 }
1974     </programlisting>
1975    </sect1>
1976
1977    <sect1><title>Code Example For Synchronous Block Cipher Operation</title>
1978     <programlisting>
1979
1980 static int test_blkcipher(void)
1981 {
1982         struct crypto_blkcipher *blkcipher = NULL;
1983         char *cipher = "cbc(aes)";
1984         // AES 128
1985         charkey =
1986 "\x12\x34\x56\x78\x90\xab\xcd\xef\x12\x34\x56\x78\x90\xab\xcd\xef";
1987         chariv =
1988 "\x12\x34\x56\x78\x90\xab\xcd\xef\x12\x34\x56\x78\x90\xab\xcd\xef";
1989         unsigned int ivsize = 0;
1990         char *scratchpad = NULL; // holds plaintext and ciphertext
1991         struct scatterlist sg;
1992         struct blkcipher_desc desc;
1993         int ret = -EFAULT;
1994
1995         blkcipher = crypto_alloc_blkcipher(cipher, 0, 0);
1996         if (IS_ERR(blkcipher)) {
1997                 printk("could not allocate blkcipher handle for %s\n", cipher);
1998                 return -PTR_ERR(blkcipher);
1999         }
2000
2001         if (crypto_blkcipher_setkey(blkcipher, key, strlen(key))) {
2002                 printk("key could not be set\n");
2003                 ret = -EAGAIN;
2004                 goto out;
2005         }
2006
2007         ivsize = crypto_blkcipher_ivsize(blkcipher);
2008         if (ivsize) {
2009                 if (ivsize != strlen(iv))
2010                         printk("IV length differs from expected length\n");
2011                 crypto_blkcipher_set_iv(blkcipher, iv, ivsize);
2012         }
2013
2014         scratchpad = kmalloc(crypto_blkcipher_blocksize(blkcipher), GFP_KERNEL);
2015         if (!scratchpad) {
2016                 printk("could not allocate scratchpad for %s\n", cipher);
2017                 goto out;
2018         }
2019         /* get some random data that we want to encrypt */
2020         get_random_bytes(scratchpad, crypto_blkcipher_blocksize(blkcipher));
2021
2022         desc.flags = 0;
2023         desc.tfm = blkcipher;
2024         sg_init_one(&amp;sg, scratchpad, crypto_blkcipher_blocksize(blkcipher));
2025
2026         /* encrypt data in place */
2027         crypto_blkcipher_encrypt(&amp;desc, &amp;sg, &amp;sg,
2028                                  crypto_blkcipher_blocksize(blkcipher));
2029
2030         /* decrypt data in place
2031          * crypto_blkcipher_decrypt(&amp;desc, &amp;sg, &amp;sg,
2032          */                      crypto_blkcipher_blocksize(blkcipher));
2033
2034
2035         printk("Cipher operation completed\n");
2036         return 0;
2037
2038 out:
2039         if (blkcipher)
2040                 crypto_free_blkcipher(blkcipher);
2041         if (scratchpad)
2042                 kzfree(scratchpad);
2043         return ret;
2044 }
2045     </programlisting>
2046    </sect1>
2047
2048    <sect1><title>Code Example For Use of Operational State Memory With SHASH</title>
2049     <programlisting>
2050
2051 struct sdesc {
2052         struct shash_desc shash;
2053         char ctx[];
2054 };
2055
2056 static struct sdescinit_sdesc(struct crypto_shash *alg)
2057 {
2058         struct sdescsdesc;
2059         int size;
2060
2061         size = sizeof(struct shash_desc) + crypto_shash_descsize(alg);
2062         sdesc = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
2063         if (!sdesc)
2064                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2065         sdesc-&gt;shash.tfm = alg;
2066         sdesc-&gt;shash.flags = 0x0;
2067         return sdesc;
2068 }
2069
2070 static int calc_hash(struct crypto_shashalg,
2071                      const unsigned chardata, unsigned int datalen,
2072                      unsigned chardigest) {
2073         struct sdescsdesc;
2074         int ret;
2075
2076         sdesc = init_sdesc(alg);
2077         if (IS_ERR(sdesc)) {
2078                 pr_info("trusted_key: can't alloc %s\n", hash_alg);
2079                 return PTR_ERR(sdesc);
2080         }
2081
2082         ret = crypto_shash_digest(&amp;sdesc-&gt;shash, data, datalen, digest);
2083         kfree(sdesc);
2084         return ret;
2085 }
2086     </programlisting>
2087    </sect1>
2088
2089    <sect1><title>Code Example For Random Number Generator Usage</title>
2090     <programlisting>
2091
2092 static int get_random_numbers(u8 *buf, unsigned int len)
2093 {
2094         struct crypto_rngrng = NULL;
2095         chardrbg = "drbg_nopr_sha256"; /* Hash DRBG with SHA-256, no PR */
2096         int ret;
2097
2098         if (!buf || !len) {
2099                 pr_debug("No output buffer provided\n");
2100                 return -EINVAL;
2101         }
2102
2103         rng = crypto_alloc_rng(drbg, 0, 0);
2104         if (IS_ERR(rng)) {
2105                 pr_debug("could not allocate RNG handle for %s\n", drbg);
2106                 return -PTR_ERR(rng);
2107         }
2108
2109         ret = crypto_rng_get_bytes(rng, buf, len);
2110         if (ret &lt; 0)
2111                 pr_debug("generation of random numbers failed\n");
2112         else if (ret == 0)
2113                 pr_debug("RNG returned no data");
2114         else
2115                 pr_debug("RNG returned %d bytes of data\n", ret);
2116
2117 out:
2118         crypto_free_rng(rng);
2119         return ret;
2120 }
2121     </programlisting>
2122    </sect1>
2123   </chapter>
2124  </book>