OSDN Git Service

crypto: rsa - implement Chinese Remainder Theorem for faster private key operations
authorIgnat Korchagin <ignat@cloudflare.com>
Fri, 17 Jun 2022 08:42:10 +0000 (09:42 +0100)
committerHerbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
Fri, 24 Jun 2022 09:12:29 +0000 (17:12 +0800)
commitf145d411a67efacc0731fc3f9c7b2d89fb62523a
tree92a526967e9a1329b5c52976612c8aa31d509811
parent1b05ece0c931536c0a38a9385e243a7962e933f6
crypto: rsa - implement Chinese Remainder Theorem for faster private key operations

Changes from v1:
  * exported mpi_sub and mpi_mul, otherwise the build fails when RSA is a module

The kernel RSA ASN.1 private key parser already supports only private keys with
additional values to be used with the Chinese Remainder Theorem [1], but these
values are currently not used.

This rudimentary CRT implementation speeds up RSA private key operations for the
following Go benchmark up to ~3x.

This implementation also tries to minimise the allocation of additional MPIs,
so existing MPIs are reused as much as possible (hence the variable names are a
bit weird).

The benchmark used:

```
package keyring_test

import (
"crypto"
"crypto/rand"
"crypto/rsa"
"crypto/x509"
"io"
"syscall"
"testing"
"unsafe"
)

type KeySerial int32
type Keyring int32

const (
KEY_SPEC_PROCESS_KEYRING Keyring = -2
KEYCTL_PKEY_SIGN                 = 27
)

var (
keyTypeAsym = []byte("asymmetric\x00")
sha256pkcs1 = []byte("enc=pkcs1 hash=sha256\x00")
)

func (keyring Keyring) LoadAsym(desc string, payload []byte) (KeySerial, error) {
cdesc := []byte(desc + "\x00")
serial, _, errno := syscall.Syscall6(syscall.SYS_ADD_KEY, uintptr(unsafe.Pointer(&keyTypeAsym[0])), uintptr(unsafe.Pointer(&cdesc[0])), uintptr(unsafe.Pointer(&payload[0])), uintptr(len(payload)), uintptr(keyring), uintptr(0))
if errno == 0 {
return KeySerial(serial), nil
}

return KeySerial(serial), errno
}

type pkeyParams struct {
key_id         KeySerial
in_len         uint32
out_or_in2_len uint32
__spare        [7]uint32
}

// the output signature buffer is an input parameter here, because we want to
// avoid Go buffer allocation leaking into our benchmarks
func (key KeySerial) Sign(info, digest, out []byte) error {
var params pkeyParams
params.key_id = key
params.in_len = uint32(len(digest))
params.out_or_in2_len = uint32(len(out))

_, _, errno := syscall.Syscall6(syscall.SYS_KEYCTL, KEYCTL_PKEY_SIGN, uintptr(unsafe.Pointer(&params)), uintptr(unsafe.Pointer(&info[0])), uintptr(unsafe.Pointer(&digest[0])), uintptr(unsafe.Pointer(&out[0])), uintptr(0))
if errno == 0 {
return nil
}

return errno
}

func BenchmarkSign(b *testing.B) {
priv, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
if err != nil {
b.Fatalf("failed to generate private key: %v", err)
}

pkcs8, err := x509.MarshalPKCS8PrivateKey(priv)
if err != nil {
b.Fatalf("failed to serialize the private key to PKCS8 blob: %v", err)
}

serial, err := KEY_SPEC_PROCESS_KEYRING.LoadAsym("test rsa key", pkcs8)
if err != nil {
b.Fatalf("failed to load the private key into the keyring: %v", err)
}

b.Logf("loaded test rsa key: %v", serial)

digest := make([]byte, 32)
_, err = io.ReadFull(rand.Reader, digest)
if err != nil {
b.Fatalf("failed to generate a random digest: %v", err)
}

sig := make([]byte, 256)
for n := 0; n < b.N; n++ {
err = serial.Sign(sha256pkcs1, digest, sig)
if err != nil {
b.Fatalf("failed to sign the digest: %v", err)
}
}

err = rsa.VerifyPKCS1v15(&priv.PublicKey, crypto.SHA256, digest, sig)
if err != nil {
b.Fatalf("failed to verify the signature: %v", err)
}
}
```

[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/RSA_(cryptosystem)#Using_the_Chinese_remainder_algorithm

Signed-off-by: Ignat Korchagin <ignat@cloudflare.com>
Reported-by: kernel test robot <lkp@intel.com>
Signed-off-by: Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
crypto/rsa.c
lib/mpi/mpi-add.c
lib/mpi/mpi-mul.c