crypto-native: GCM implementation with vector AESNI instructions
[vpp.git] / src / plugins / crypto_native / aes_gcm.c
index 3eb7ae8..16bcfc4 100644 (file)
@@ -18,7 +18,6 @@
 #include <vlib/vlib.h>
 #include <vnet/plugin/plugin.h>
 #include <vnet/crypto/crypto.h>
-#include <x86intrin.h>
 #include <crypto_native/crypto_native.h>
 #include <crypto_native/aes.h>
 #include <crypto_native/ghash.h>
 #pragma GCC optimize ("O3")
 #endif
 
+#ifdef __VAES__
+#define NUM_HI 32
+#else
+#define NUM_HI 8
+#endif
+
 typedef struct
 {
   /* pre-calculated hash key values */
-  const __m128i Hi[8];
+  const u8x16 Hi[NUM_HI];
   /* extracted AES key */
-  const __m128i Ke[15];
-} aes_gcm_key_data_t;
-
-static const __m128i last_byte_one = { 0, 1ULL << 56 };
-static const __m128i zero = { 0, 0 };
-
-static const u8x16 bswap_mask = {
-  15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0
-};
-
-static const u8x16 byte_mask_scale = {
-  0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
-};
-
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_bswap (__m128i x)
-{
-  return _mm_shuffle_epi8 (x, (__m128i) bswap_mask);
-}
-
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_byte_mask (__m128i x, u8 n_bytes)
-{
-  u8x16 mask = u8x16_is_greater (u8x16_splat (n_bytes), byte_mask_scale);
-
-  return _mm_blendv_epi8 (zero, x, (__m128i) mask);
-}
-
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_load_partial (__m128i * p, int n_bytes)
-{
-  ASSERT (n_bytes <= 16);
-#ifdef __AVX512F__
-  return _mm_mask_loadu_epi8 (zero, (1 << n_bytes) - 1, p);
-#else
-  return aesni_gcm_byte_mask (CLIB_MEM_OVERFLOW_LOAD (_mm_loadu_si128, p),
-                             n_bytes);
+  const u8x16 Ke[15];
+#ifdef __VAES__
+  const u8x64 Ke4[15];
 #endif
-}
+} aes_gcm_key_data_t;
 
-static_always_inline void
-aesni_gcm_store_partial (void *p, __m128i r, int n_bytes)
+typedef struct
 {
-#ifdef __AVX512F__
-  _mm_mask_storeu_epi8 (p, (1 << n_bytes) - 1, r);
-#else
-  u8x16 mask = u8x16_is_greater (u8x16_splat (n_bytes), byte_mask_scale);
-  _mm_maskmoveu_si128 (r, (__m128i) mask, p);
-#endif
-}
-
-static_always_inline void
-aesni_gcm_load (__m128i * d, __m128i * inv, int n, int n_bytes)
+  u32 counter;
+  union
+  {
+    u32x4 Y;
+    u32x16 Y4;
+  };
+} aes_gcm_counter_t;
+
+typedef enum
 {
-  for (int i = 0; i < n - 1; i++)
-    d[i] = _mm_loadu_si128 (inv + i);
-  d[n - 1] = n_bytes ? aesni_gcm_load_partial (inv + n - 1, n_bytes) :
-    _mm_loadu_si128 (inv + n - 1);
-}
+  AES_GCM_F_WITH_GHASH = (1 << 0),
+  AES_GCM_F_LAST_ROUND = (1 << 1),
+  AES_GCM_F_ENCRYPT = (1 << 2),
+  AES_GCM_F_DECRYPT = (1 << 3),
+} aes_gcm_flags_t;
 
-static_always_inline void
-aesni_gcm_store (__m128i * d, __m128i * outv, int n, int n_bytes)
-{
-  for (int i = 0; i < n - 1; i++)
-    _mm_storeu_si128 (outv + i, d[i]);
-  if (n_bytes & 0xf)
-    aesni_gcm_store_partial (outv + n - 1, d[n - 1], n_bytes);
-  else
-    _mm_storeu_si128 (outv + n - 1, d[n - 1]);
-}
+static const u32x4 ctr_inv_1 = { 0, 0, 0, 1 << 24 };
 
 static_always_inline void
-aesni_gcm_enc_first_round (__m128i * r, __m128i * Y, u32 * ctr, __m128i k,
-                          int n_blocks)
+aes_gcm_enc_first_round (u8x16 * r, aes_gcm_counter_t * ctr, u8x16 k,
+                        int n_blocks)
 {
-  u32 i;
-
-  if (PREDICT_TRUE ((u8) ctr[0] < (256 - n_blocks)))
+  if (PREDICT_TRUE ((u8) ctr->counter < (256 - 2 * n_blocks)))
     {
-      for (i = 0; i < n_blocks; i++)
+      for (int i = 0; i < n_blocks; i++)
        {
-         Y[0] = _mm_add_epi32 (Y[0], last_byte_one);
-         r[i] = k ^ Y[0];
+         r[i] = k ^ (u8x16) ctr->Y;
+         ctr->Y += ctr_inv_1;
        }
-      ctr[0] += n_blocks;
+      ctr->counter += n_blocks;
     }
   else
     {
-      for (i = 0; i < n_blocks; i++)
+      for (int i = 0; i < n_blocks; i++)
        {
-         Y[0] = _mm_insert_epi32 (Y[0], clib_host_to_net_u32 (++ctr[0]), 3);
-         r[i] = k ^ Y[0];
+         r[i] = k ^ (u8x16) ctr->Y;
+         ctr->counter++;
+         ctr->Y[3] = clib_host_to_net_u32 (ctr->counter + 1);
        }
     }
 }
 
 static_always_inline void
-aesni_gcm_enc_round (__m128i * r, __m128i k, int n_blocks)
+aes_gcm_enc_round (u8x16 * r, u8x16 k, int n_blocks)
 {
   for (int i = 0; i < n_blocks; i++)
-    r[i] = _mm_aesenc_si128 (r[i], k);
+    r[i] = aes_enc_round (r[i], k);
 }
 
 static_always_inline void
-aesni_gcm_enc_last_round (__m128i * r, __m128i * d, const __m128i * k,
-                         int rounds, int n_blocks)
+aes_gcm_enc_last_round (u8x16 * r, u8x16 * d, u8x16 const *k,
+                       int rounds, int n_blocks)
 {
 
   /* additional ronuds for AES-192 and AES-256 */
   for (int i = 10; i < rounds; i++)
-    aesni_gcm_enc_round (r, k[i], n_blocks);
+    aes_gcm_enc_round (r, k[i], n_blocks);
 
   for (int i = 0; i < n_blocks; i++)
-    d[i] ^= _mm_aesenclast_si128 (r[i], k[rounds]);
+    d[i] ^= aes_enc_last_round (r[i], k[rounds]);
 }
 
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_ghash_blocks (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd,
-                       const __m128i * in, int n_blocks)
+static_always_inline u8x16
+aes_gcm_ghash_blocks (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd,
+                     u8x16u * in, int n_blocks)
 {
   ghash_data_t _gd, *gd = &_gd;
-  const __m128i *Hi = kd->Hi + n_blocks - 1;
-  ghash_mul_first (gd, aesni_gcm_bswap (_mm_loadu_si128 (in)) ^ T, Hi[0]);
+  u8x16 *Hi = (u8x16 *) kd->Hi + NUM_HI - n_blocks;
+  ghash_mul_first (gd, u8x16_reflect (in[0]) ^ T, Hi[0]);
   for (int i = 1; i < n_blocks; i++)
-    ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (_mm_loadu_si128 (in + i)), Hi[-i]);
+    ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect ((in[i])), Hi[i]);
   ghash_reduce (gd);
   ghash_reduce2 (gd);
   return ghash_final (gd);
 }
 
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_ghash (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, const __m128i * in,
-                u32 n_left)
+static_always_inline u8x16
+aes_gcm_ghash (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16u * in, u32 n_left)
 {
 
   while (n_left >= 128)
     {
-      T = aesni_gcm_ghash_blocks (T, kd, in, 8);
+      T = aes_gcm_ghash_blocks (T, kd, in, 8);
       n_left -= 128;
       in += 8;
     }
 
   if (n_left >= 64)
     {
-      T = aesni_gcm_ghash_blocks (T, kd, in, 4);
+      T = aes_gcm_ghash_blocks (T, kd, in, 4);
       n_left -= 64;
       in += 4;
     }
 
   if (n_left >= 32)
     {
-      T = aesni_gcm_ghash_blocks (T, kd, in, 2);
+      T = aes_gcm_ghash_blocks (T, kd, in, 2);
       n_left -= 32;
       in += 2;
     }
 
   if (n_left >= 16)
     {
-      T = aesni_gcm_ghash_blocks (T, kd, in, 1);
+      T = aes_gcm_ghash_blocks (T, kd, in, 1);
       n_left -= 16;
       in += 1;
     }
 
   if (n_left)
     {
-      __m128i r = aesni_gcm_load_partial ((__m128i *) in, n_left);
-      T = ghash_mul (aesni_gcm_bswap (r) ^ T, kd->Hi[0]);
+      u8x16 r = aes_load_partial (in, n_left);
+      T = ghash_mul (u8x16_reflect (r) ^ T, kd->Hi[NUM_HI - 1]);
     }
   return T;
 }
 
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_calc (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, __m128i * d,
-               __m128i * Y, u32 * ctr, __m128i * inv, __m128i * outv,
-               int rounds, int n, int last_block_bytes, int with_ghash,
-               int is_encrypt)
+static_always_inline u8x16
+aes_gcm_calc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
+             aes_gcm_counter_t * ctr, u8x16u * inv, u8x16u * outv,
+             int rounds, int n, int last_block_bytes, aes_gcm_flags_t f)
 {
-  __m128i r[n];
+  u8x16 r[n];
   ghash_data_t _gd = { }, *gd = &_gd;
-  const __m128i *k = kd->Ke;
-  int hidx = is_encrypt ? 4 : n, didx = 0;
+  const u8x16 *rk = (u8x16 *) kd->Ke;
+  int ghash_blocks = (f & AES_GCM_F_ENCRYPT) ? 4 : n, gc = 1;
+  u8x16 *Hi = (u8x16 *) kd->Hi + NUM_HI - ghash_blocks;
 
-  _mm_prefetch (inv + 4, _MM_HINT_T0);
+  clib_prefetch_load (inv + 4);
 
   /* AES rounds 0 and 1 */
-  aesni_gcm_enc_first_round (r, Y, ctr, k[0], n);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[1], n);
+  aes_gcm_enc_first_round (r, ctr, rk[0], n);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[1], n);
 
   /* load data - decrypt round */
-  if (is_encrypt == 0)
-    aesni_gcm_load (d, inv, n, last_block_bytes);
+  if (f & AES_GCM_F_DECRYPT)
+    {
+      for (int i = 0; i < n - ((f & AES_GCM_F_LAST_ROUND) != 0); i++)
+       d[i] = inv[i];
+
+      if (f & AES_GCM_F_LAST_ROUND)
+       d[n - 1] = aes_load_partial (inv + n - 1, last_block_bytes);
+    }
 
   /* GHASH multiply block 1 */
-  if (with_ghash)
-    ghash_mul_first (gd, aesni_gcm_bswap (d[didx++]) ^ T, kd->Hi[--hidx]);
+  if (f & AES_GCM_F_WITH_GHASH)
+    ghash_mul_first (gd, u8x16_reflect (d[0]) ^ T, Hi[0]);
 
   /* AES rounds 2 and 3 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[2], n);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[3], n);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[2], n);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[3], n);
 
   /* GHASH multiply block 2 */
-  if (with_ghash && hidx)
-    ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[didx++]), kd->Hi[--hidx]);
+  if ((f & AES_GCM_F_WITH_GHASH) && gc++ < ghash_blocks)
+    ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[1]), Hi[1]);
 
   /* AES rounds 4 and 5 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[4], n);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[5], n);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[4], n);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[5], n);
 
   /* GHASH multiply block 3 */
-  if (with_ghash && hidx)
-    ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[didx++]), kd->Hi[--hidx]);
+  if ((f & AES_GCM_F_WITH_GHASH) && gc++ < ghash_blocks)
+    ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[2]), Hi[2]);
 
   /* AES rounds 6 and 7 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[6], n);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[7], n);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[6], n);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[7], n);
 
   /* GHASH multiply block 4 */
-  if (with_ghash && hidx)
-    ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[didx++]), kd->Hi[--hidx]);
+  if ((f & AES_GCM_F_WITH_GHASH) && gc++ < ghash_blocks)
+    ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[3]), Hi[3]);
 
   /* AES rounds 8 and 9 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[8], n);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[9], n);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[8], n);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[9], n);
 
   /* GHASH reduce 1st step */
-  if (with_ghash)
+  if (f & AES_GCM_F_WITH_GHASH)
     ghash_reduce (gd);
 
   /* load data - encrypt round */
-  if (is_encrypt)
-    aesni_gcm_load (d, inv, n, last_block_bytes);
+  if (f & AES_GCM_F_ENCRYPT)
+    {
+      for (int i = 0; i < n - ((f & AES_GCM_F_LAST_ROUND) != 0); i++)
+       d[i] = inv[i];
+
+      if (f & AES_GCM_F_LAST_ROUND)
+       d[n - 1] = aes_load_partial (inv + n - 1, last_block_bytes);
+    }
 
   /* GHASH reduce 2nd step */
-  if (with_ghash)
+  if (f & AES_GCM_F_WITH_GHASH)
     ghash_reduce2 (gd);
 
   /* AES last round(s) */
-  aesni_gcm_enc_last_round (r, d, k, rounds, n);
+  aes_gcm_enc_last_round (r, d, rk, rounds, n);
 
   /* store data */
-  aesni_gcm_store (d, outv, n, last_block_bytes);
+  for (int i = 0; i < n - ((f & AES_GCM_F_LAST_ROUND) != 0); i++)
+    outv[i] = d[i];
+
+  if (f & AES_GCM_F_LAST_ROUND)
+    aes_store_partial (outv + n - 1, d[n - 1], last_block_bytes);
 
   /* GHASH final step */
-  if (with_ghash)
+  if (f & AES_GCM_F_WITH_GHASH)
     T = ghash_final (gd);
 
   return T;
 }
 
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_calc_double (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, __m128i * d,
-                      __m128i * Y, u32 * ctr, __m128i * inv, __m128i * outv,
-                      int rounds, int is_encrypt)
+static_always_inline u8x16
+aes_gcm_calc_double (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
+                    aes_gcm_counter_t * ctr, u8x16u * inv, u8x16u * outv,
+                    int rounds, aes_gcm_flags_t f)
 {
-  __m128i r[4];
+  u8x16 r[4];
   ghash_data_t _gd, *gd = &_gd;
-  const __m128i *k = kd->Ke;
+  const u8x16 *rk = (u8x16 *) kd->Ke;
+  u8x16 *Hi = (u8x16 *) kd->Hi + NUM_HI - 8;
 
   /* AES rounds 0 and 1 */
-  aesni_gcm_enc_first_round (r, Y, ctr, k[0], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[1], 4);
+  aes_gcm_enc_first_round (r, ctr, rk[0], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[1], 4);
 
   /* load 4 blocks of data - decrypt round */
-  if (is_encrypt == 0)
-    aesni_gcm_load (d, inv, 4, 0);
+  if (f & AES_GCM_F_DECRYPT)
+    {
+      d[0] = inv[0];
+      d[1] = inv[1];
+      d[2] = inv[2];
+      d[3] = inv[3];
+    }
 
   /* GHASH multiply block 0 */
-  ghash_mul_first (gd, aesni_gcm_bswap (d[0]) ^ T, kd->Hi[7]);
+  ghash_mul_first (gd, u8x16_reflect (d[0]) ^ T, Hi[0]);
 
   /* AES rounds 2 and 3 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[2], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[3], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[2], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[3], 4);
 
   /* GHASH multiply block 1 */
-  ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[1]), kd->Hi[6]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[1]), Hi[1]);
 
   /* AES rounds 4 and 5 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[4], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[5], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[4], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[5], 4);
 
   /* GHASH multiply block 2 */
-  ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[2]), kd->Hi[5]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[2]), Hi[2]);
 
   /* AES rounds 6 and 7 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[6], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[7], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[6], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[7], 4);
 
   /* GHASH multiply block 3 */
-  ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[3]), kd->Hi[4]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[3]), Hi[3]);
 
   /* AES rounds 8 and 9 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[8], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[9], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[8], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[9], 4);
 
   /* load 4 blocks of data - encrypt round */
-  if (is_encrypt)
-    aesni_gcm_load (d, inv, 4, 0);
+  if (f & AES_GCM_F_ENCRYPT)
+    {
+      d[0] = inv[0];
+      d[1] = inv[1];
+      d[2] = inv[2];
+      d[3] = inv[3];
+    }
 
   /* AES last round(s) */
-  aesni_gcm_enc_last_round (r, d, k, rounds, 4);
+  aes_gcm_enc_last_round (r, d, rk, rounds, 4);
 
   /* store 4 blocks of data */
-  aesni_gcm_store (d, outv, 4, 0);
+  outv[0] = d[0];
+  outv[1] = d[1];
+  outv[2] = d[2];
+  outv[3] = d[3];
 
   /* load next 4 blocks of data data - decrypt round */
-  if (is_encrypt == 0)
-    aesni_gcm_load (d, inv + 4, 4, 0);
+  if (f & AES_GCM_F_DECRYPT)
+    {
+      d[0] = inv[4];
+      d[1] = inv[5];
+      d[2] = inv[6];
+      d[3] = inv[7];
+    }
 
   /* GHASH multiply block 4 */
-  ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[0]), kd->Hi[3]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[0]), Hi[4]);
 
   /* AES rounds 0, 1 and 2 */
-  aesni_gcm_enc_first_round (r, Y, ctr, k[0], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[1], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[2], 4);
+  aes_gcm_enc_first_round (r, ctr, rk[0], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[1], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[2], 4);
 
   /* GHASH multiply block 5 */
-  ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[1]), kd->Hi[2]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[1]), Hi[5]);
 
   /* AES rounds 3 and 4 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[3], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[4], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[3], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[4], 4);
 
   /* GHASH multiply block 6 */
-  ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[2]), kd->Hi[1]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[2]), Hi[6]);
 
   /* AES rounds 5 and 6 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[5], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[6], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[5], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[6], 4);
 
   /* GHASH multiply block 7 */
-  ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[3]), kd->Hi[0]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[3]), Hi[7]);
 
   /* AES rounds 7 and 8 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[7], 4);
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[8], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[7], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[8], 4);
 
   /* GHASH reduce 1st step */
   ghash_reduce (gd);
 
   /* AES round 9 */
-  aesni_gcm_enc_round (r, k[9], 4);
+  aes_gcm_enc_round (r, rk[9], 4);
 
   /* load data - encrypt round */
-  if (is_encrypt)
-    aesni_gcm_load (d, inv + 4, 4, 0);
+  if (f & AES_GCM_F_ENCRYPT)
+    {
+      d[0] = inv[4];
+      d[1] = inv[5];
+      d[2] = inv[6];
+      d[3] = inv[7];
+    }
 
   /* GHASH reduce 2nd step */
   ghash_reduce2 (gd);
 
   /* AES last round(s) */
-  aesni_gcm_enc_last_round (r, d, k, rounds, 4);
+  aes_gcm_enc_last_round (r, d, rk, rounds, 4);
 
   /* store data */
-  aesni_gcm_store (d, outv + 4, 4, 0);
+  outv[4] = d[0];
+  outv[5] = d[1];
+  outv[6] = d[2];
+  outv[7] = d[3];
 
   /* GHASH final step */
   return ghash_final (gd);
 }
 
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_ghash_last (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, __m128i * d,
-                     int n_blocks, int n_bytes)
+static_always_inline u8x16
+aes_gcm_ghash_last (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
+                   int n_blocks, int n_bytes)
 {
   ghash_data_t _gd, *gd = &_gd;
+  u8x16 *Hi = (u8x16 *) kd->Hi + NUM_HI - n_blocks;
 
   if (n_bytes)
-    d[n_blocks - 1] = aesni_gcm_byte_mask (d[n_blocks - 1], n_bytes);
+    d[n_blocks - 1] = aes_byte_mask (d[n_blocks - 1], n_bytes);
 
-  ghash_mul_first (gd, aesni_gcm_bswap (d[0]) ^ T, kd->Hi[n_blocks - 1]);
+  ghash_mul_first (gd, u8x16_reflect (d[0]) ^ T, Hi[0]);
   if (n_blocks > 1)
-    ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[1]), kd->Hi[n_blocks - 2]);
+    ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[1]), Hi[1]);
   if (n_blocks > 2)
-    ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[2]), kd->Hi[n_blocks - 3]);
+    ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[2]), Hi[2]);
   if (n_blocks > 3)
-    ghash_mul_next (gd, aesni_gcm_bswap (d[3]), kd->Hi[n_blocks - 4]);
+    ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[3]), Hi[3]);
   ghash_reduce (gd);
   ghash_reduce2 (gd);
   return ghash_final (gd);
 }
 
+#ifdef __VAES__
+static const u32x16 ctr_inv_1234 = {
+  0, 0, 0, 1 << 24, 0, 0, 0, 2 << 24, 0, 0, 0, 3 << 24, 0, 0, 0, 4 << 24,
+};
+
+static const u32x16 ctr_inv_4444 = {
+  0, 0, 0, 4 << 24, 0, 0, 0, 4 << 24, 0, 0, 0, 4 << 24, 0, 0, 0, 4 << 24
+};
+
+static const u32x16 ctr_1234 = {
+  1, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 4, 0, 0, 0,
+};
+
+static_always_inline void
+aes4_gcm_enc_first_round (u8x64 * r, aes_gcm_counter_t * ctr, u8x64 k, int n)
+{
+  u8 last_byte = (u8) ctr->counter;
+  int i = 0;
+
+  /* As counter is stored in network byte order for performance reasons we
+     are incrementing least significant byte only except in case where we
+     overlow. As we are processing four 512-blocks in parallel except the
+     last round, overflow can happen only when n == 4 */
+
+  if (n == 4)
+    for (; i < 2; i++)
+      {
+       r[i] = k ^ (u8x64) ctr->Y4;
+       ctr->Y4 += ctr_inv_4444;
+      }
+
+  if (n == 4 && PREDICT_TRUE (last_byte == 241))
+    {
+      u32x16 Yc, Yr = (u32x16) u8x64_reflect_u8x16 ((u8x64) ctr->Y4);
+
+      for (; i < n; i++)
+       {
+         r[i] = k ^ (u8x64) ctr->Y4;
+         Yc = u32x16_splat (ctr->counter + 4 * (i + 1)) + ctr_1234;
+         Yr = (u32x16) u32x16_mask_blend (Yr, Yc, 0x1111);
+         ctr->Y4 = (u32x16) u8x64_reflect_u8x16 ((u8x64) Yr);
+       }
+    }
+  else
+    {
+      for (; i < n; i++)
+       {
+         r[i] = k ^ (u8x64) ctr->Y4;
+         ctr->Y4 += ctr_inv_4444;
+       }
+    }
+  ctr->counter += n * 4;
+}
+
+static_always_inline void
+aes4_gcm_enc_round (u8x64 * r, u8x64 k, int n_blocks)
+{
+  for (int i = 0; i < n_blocks; i++)
+    r[i] = aes_enc_round_x4 (r[i], k);
+}
+
+static_always_inline void
+aes4_gcm_enc_last_round (u8x64 * r, u8x64 * d, u8x64 const *k,
+                        int rounds, int n_blocks)
+{
+
+  /* additional ronuds for AES-192 and AES-256 */
+  for (int i = 10; i < rounds; i++)
+    aes4_gcm_enc_round (r, k[i], n_blocks);
+
+  for (int i = 0; i < n_blocks; i++)
+    d[i] ^= aes_enc_last_round_x4 (r[i], k[rounds]);
+}
+
+static_always_inline u8x16
+aes4_gcm_calc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x64 * d,
+              aes_gcm_counter_t * ctr, u8x16u * in, u8x16u * out,
+              int rounds, int n, int last_4block_bytes, aes_gcm_flags_t f)
+{
+  ghash4_data_t _gd, *gd = &_gd;
+  const u8x64 *rk = (u8x64 *) kd->Ke4;
+  int i, ghash_blocks, gc = 1;
+  u8x64u *Hi4, *inv = (u8x64u *) in, *outv = (u8x64u *) out;
+  u8x64 r[4];
+  u64 byte_mask = _bextr_u64 (-1LL, 0, last_4block_bytes);
+
+  if (f & AES_GCM_F_ENCRYPT)
+    {
+      /* during encryption we either hash four 512-bit blocks from previous
+         round or we don't hash at all */
+      ghash_blocks = 4;
+      Hi4 = (u8x64u *) (kd->Hi + NUM_HI - ghash_blocks * 4);
+    }
+  else
+    {
+      /* during deccryption we hash 1..4 512-bit blocks from current round */
+      ghash_blocks = n;
+      int n_128bit_blocks = n * 4;
+      /* if this is last round of decryption, we may have less than 4
+         128-bit blocks in the last 512-bit data block, so we need to adjust
+         Hi4 pointer accordingly */
+      if (f & AES_GCM_F_LAST_ROUND)
+       n_128bit_blocks += ((last_4block_bytes + 15) >> 4) - 4;
+      Hi4 = (u8x64u *) (kd->Hi + NUM_HI - n_128bit_blocks);
+    }
+
+  /* AES rounds 0 and 1 */
+  aes4_gcm_enc_first_round (r, ctr, rk[0], n);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[1], n);
+
+  /* load 4 blocks of data - decrypt round */
+  if (f & AES_GCM_F_DECRYPT)
+    {
+      for (i = 0; i < n - ((f & AES_GCM_F_LAST_ROUND) != 0); i++)
+       d[i] = inv[i];
+
+      if (f & AES_GCM_F_LAST_ROUND)
+       d[i] = u8x64_mask_load (u8x64_splat (0), inv + i, byte_mask);
+    }
+
+  /* GHASH multiply block 0 */
+  if (f & AES_GCM_F_WITH_GHASH)
+    ghash4_mul_first (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[0]) ^
+                     u8x64_insert_u8x16 (u8x64_splat (0), T, 0), Hi4[0]);
+
+  /* AES rounds 2 and 3 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[2], n);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[3], n);
+
+  /* GHASH multiply block 1 */
+  if ((f & AES_GCM_F_WITH_GHASH) && gc++ < ghash_blocks)
+    ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[1]), Hi4[1]);
+
+  /* AES rounds 4 and 5 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[4], n);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[5], n);
+
+  /* GHASH multiply block 2 */
+  if ((f & AES_GCM_F_WITH_GHASH) && gc++ < ghash_blocks)
+    ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[2]), Hi4[2]);
+
+  /* AES rounds 6 and 7 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[6], n);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[7], n);
+
+  /* GHASH multiply block 3 */
+  if ((f & AES_GCM_F_WITH_GHASH) && gc++ < ghash_blocks)
+    ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[3]), Hi4[3]);
+
+  /* load 4 blocks of data - decrypt round */
+  if (f & AES_GCM_F_ENCRYPT)
+    {
+      for (i = 0; i < n - ((f & AES_GCM_F_LAST_ROUND) != 0); i++)
+       d[i] = inv[i];
+
+      if (f & AES_GCM_F_LAST_ROUND)
+       d[i] = u8x64_mask_load (u8x64_splat (0), inv + i, byte_mask);
+    }
+
+  /* AES rounds 8 and 9 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[8], n);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[9], n);
+
+  /* AES last round(s) */
+  aes4_gcm_enc_last_round (r, d, rk, rounds, n);
+
+  /* store 4 blocks of data */
+  for (i = 0; i < n - ((f & AES_GCM_F_LAST_ROUND) != 0); i++)
+    outv[i] = d[i];
+
+  if (f & AES_GCM_F_LAST_ROUND)
+    u8x64_mask_store (d[i], outv + i, byte_mask);
+
+  /* GHASH reduce 1st step */
+  ghash4_reduce (gd);
+
+  /* GHASH reduce 2nd step */
+  ghash4_reduce2 (gd);
+
+  /* GHASH final step */
+  return ghash4_final (gd);
+}
+
+static_always_inline u8x16
+aes4_gcm_calc_double (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x64 * d,
+                     aes_gcm_counter_t * ctr, u8x16u * in, u8x16u * out,
+                     int rounds, aes_gcm_flags_t f)
+{
+  u8x64 r[4];
+  ghash4_data_t _gd, *gd = &_gd;
+  const u8x64 *rk = (u8x64 *) kd->Ke4;
+  u8x64 *Hi4 = (u8x64 *) (kd->Hi + NUM_HI - 32);
+  u8x64u *inv = (u8x64u *) in, *outv = (u8x64u *) out;
+
+  /* AES rounds 0 and 1 */
+  aes4_gcm_enc_first_round (r, ctr, rk[0], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[1], 4);
+
+  /* load 4 blocks of data - decrypt round */
+  if (f & AES_GCM_F_DECRYPT)
+    for (int i = 0; i < 4; i++)
+      d[i] = inv[i];
+
+  /* GHASH multiply block 0 */
+  ghash4_mul_first (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[0]) ^
+                   u8x64_insert_u8x16 (u8x64_splat (0), T, 0), Hi4[0]);
+
+  /* AES rounds 2 and 3 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[2], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[3], 4);
+
+  /* GHASH multiply block 1 */
+  ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[1]), Hi4[1]);
+
+  /* AES rounds 4 and 5 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[4], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[5], 4);
+
+  /* GHASH multiply block 2 */
+  ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[2]), Hi4[2]);
+
+  /* AES rounds 6 and 7 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[6], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[7], 4);
+
+  /* GHASH multiply block 3 */
+  ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[3]), Hi4[3]);
+
+  /* AES rounds 8 and 9 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[8], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[9], 4);
+
+  /* load 4 blocks of data - encrypt round */
+  if (f & AES_GCM_F_ENCRYPT)
+    for (int i = 0; i < 4; i++)
+      d[i] = inv[i];
+
+  /* AES last round(s) */
+  aes4_gcm_enc_last_round (r, d, rk, rounds, 4);
+
+  /* store 4 blocks of data */
+  for (int i = 0; i < 4; i++)
+    outv[i] = d[i];
+
+  /* load 4 blocks of data - decrypt round */
+  if (f & AES_GCM_F_DECRYPT)
+    for (int i = 0; i < 4; i++)
+      d[i] = inv[i + 4];
+
+  /* GHASH multiply block 3 */
+  ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[0]), Hi4[4]);
+
+  /* AES rounds 0 and 1 */
+  aes4_gcm_enc_first_round (r, ctr, rk[0], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[1], 4);
+
+  /* GHASH multiply block 5 */
+  ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[1]), Hi4[5]);
+
+  /* AES rounds 2 and 3 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[2], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[3], 4);
+
+  /* GHASH multiply block 6 */
+  ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[2]), Hi4[6]);
+
+  /* AES rounds 4 and 5 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[4], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[5], 4);
+
+  /* GHASH multiply block 7 */
+  ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[3]), Hi4[7]);
+
+  /* AES rounds 6 and 7 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[6], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[7], 4);
+
+  /* GHASH reduce 1st step */
+  ghash4_reduce (gd);
+
+  /* AES rounds 8 and 9 */
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[8], 4);
+  aes4_gcm_enc_round (r, rk[9], 4);
+
+  /* GHASH reduce 2nd step */
+  ghash4_reduce2 (gd);
+
+  /* load 4 blocks of data - encrypt round */
+  if (f & AES_GCM_F_ENCRYPT)
+    for (int i = 0; i < 4; i++)
+      d[i] = inv[i + 4];
+
+  /* AES last round(s) */
+  aes4_gcm_enc_last_round (r, d, rk, rounds, 4);
+
+  /* store 4 blocks of data */
+  for (int i = 0; i < 4; i++)
+    outv[i + 4] = d[i];
+
+  /* GHASH final step */
+  return ghash4_final (gd);
+}
+
+static_always_inline u8x16
+aes4_gcm_ghash_last (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x64 * d,
+                    int n, int last_4block_bytes)
+{
+  ghash4_data_t _gd, *gd = &_gd;
+  u8x64u *Hi4;
+  int n_128bit_blocks;
+  u64 byte_mask = _bextr_u64 (-1LL, 0, last_4block_bytes);
+  n_128bit_blocks = (n - 1) * 4 + ((last_4block_bytes + 15) >> 4);
+  Hi4 = (u8x64u *) (kd->Hi + NUM_HI - n_128bit_blocks);
+
+  d[n - 1] = u8x64_mask_blend (u8x64_splat (0), d[n - 1], byte_mask);
+  ghash4_mul_first (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[0]) ^
+                   u8x64_insert_u8x16 (u8x64_splat (0), T, 0), Hi4[0]);
+  if (n > 1)
+    ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[1]), Hi4[1]);
+  if (n > 2)
+    ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[2]), Hi4[2]);
+  if (n > 3)
+    ghash4_mul_next (gd, u8x64_reflect_u8x16 (d[3]), Hi4[3]);
+  ghash4_reduce (gd);
+  ghash4_reduce2 (gd);
+  return ghash4_final (gd);
+}
+#endif
 
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_enc (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, __m128i Y, const u8 * in,
-              const u8 * out, u32 n_left, int rounds)
+static_always_inline u8x16
+aes_gcm_enc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, aes_gcm_counter_t * ctr,
+            u8x16u * inv, u8x16u * outv, u32 n_left, int rounds)
 {
-  __m128i *inv = (__m128i *) in, *outv = (__m128i *) out;
-  __m128i d[4];
-  u32 ctr = 1;
+  u8x16 d[4];
+  aes_gcm_flags_t f = AES_GCM_F_ENCRYPT;
 
   if (n_left == 0)
     return T;
 
+#if __VAES__
+  u8x64 d4[4];
+  if (n_left < 256)
+    {
+      f |= AES_GCM_F_LAST_ROUND;
+      if (n_left > 192)
+       {
+         n_left -= 192;
+         aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 4, n_left, f);
+         return aes4_gcm_ghash_last (T, kd, d4, 4, n_left);
+       }
+      else if (n_left > 128)
+       {
+         n_left -= 128;
+         aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 3, n_left, f);
+         return aes4_gcm_ghash_last (T, kd, d4, 3, n_left);
+       }
+      else if (n_left > 64)
+       {
+         n_left -= 64;
+         aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 2, n_left, f);
+         return aes4_gcm_ghash_last (T, kd, d4, 2, n_left);
+       }
+      else
+       {
+         aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left, f);
+         return aes4_gcm_ghash_last (T, kd, d4, 1, n_left);
+       }
+    }
+
+  aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 4, 0, f);
+
+  /* next */
+  n_left -= 256;
+  outv += 16;
+  inv += 16;
+
+  f |= AES_GCM_F_WITH_GHASH;
+
+  while (n_left >= 512)
+    {
+      T = aes4_gcm_calc_double (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, f);
+
+      /* next */
+      n_left -= 512;
+      outv += 32;
+      inv += 32;
+    }
+
+  while (n_left >= 256)
+    {
+      T = aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 4, 0, f);
+
+      /* next */
+      n_left -= 256;
+      outv += 16;
+      inv += 16;
+    }
+
+  if (n_left == 0)
+    return aes4_gcm_ghash_last (T, kd, d4, 4, 64);
+
+  f |= AES_GCM_F_LAST_ROUND;
+
+  if (n_left > 192)
+    {
+      n_left -= 192;
+      T = aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 4, n_left, f);
+      return aes4_gcm_ghash_last (T, kd, d4, 4, n_left);
+    }
+
+  if (n_left > 128)
+    {
+      n_left -= 128;
+      T = aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 3, n_left, f);
+      return aes4_gcm_ghash_last (T, kd, d4, 3, n_left);
+    }
+
+  if (n_left > 64)
+    {
+      n_left -= 64;
+      T = aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 2, n_left, f);
+      return aes4_gcm_ghash_last (T, kd, d4, 2, n_left);
+    }
+
+  T = aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left, f);
+  return aes4_gcm_ghash_last (T, kd, d4, 1, n_left);
+#endif
+
   if (n_left < 64)
     {
+      f |= AES_GCM_F_LAST_ROUND;
       if (n_left > 48)
        {
-         n_left &= 0x0f;
-         aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 4, n_left,
-                         /* with_ghash */ 0, /* is_encrypt */ 1);
-         return aesni_gcm_ghash_last (T, kd, d, 4, n_left);
+         n_left -= 48;
+         aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 4, n_left, f);
+         return aes_gcm_ghash_last (T, kd, d, 4, n_left);
        }
       else if (n_left > 32)
        {
-         n_left &= 0x0f;
-         aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 3, n_left,
-                         /* with_ghash */ 0, /* is_encrypt */ 1);
-         return aesni_gcm_ghash_last (T, kd, d, 3, n_left);
+         n_left -= 32;
+         aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 3, n_left, f);
+         return aes_gcm_ghash_last (T, kd, d, 3, n_left);
        }
       else if (n_left > 16)
        {
-         n_left &= 0x0f;
-         aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 2, n_left,
-                         /* with_ghash */ 0, /* is_encrypt */ 1);
-         return aesni_gcm_ghash_last (T, kd, d, 2, n_left);
+         n_left -= 16;
+         aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 2, n_left, f);
+         return aes_gcm_ghash_last (T, kd, d, 2, n_left);
        }
       else
        {
-         n_left &= 0x0f;
-         aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left,
-                         /* with_ghash */ 0, /* is_encrypt */ 1);
-         return aesni_gcm_ghash_last (T, kd, d, 1, n_left);
+         aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left, f);
+         return aes_gcm_ghash_last (T, kd, d, 1, n_left);
        }
     }
 
-  aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 4, 0,
-                 /* with_ghash */ 0, /* is_encrypt */ 1);
+  aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 4, 0, f);
 
   /* next */
   n_left -= 64;
   outv += 4;
   inv += 4;
 
+  f |= AES_GCM_F_WITH_GHASH;
+
   while (n_left >= 128)
     {
-      T = aesni_gcm_calc_double (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds,
-                                /* is_encrypt */ 1);
+      T = aes_gcm_calc_double (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, f);
 
       /* next */
       n_left -= 128;
@@ -478,8 +892,7 @@ aesni_gcm_enc (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, __m128i Y, const u8 * in,
 
   if (n_left >= 64)
     {
-      T = aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 4, 0,
-                         /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 1);
+      T = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 4, 0, f);
 
       /* next */
       n_left -= 64;
@@ -488,50 +901,83 @@ aesni_gcm_enc (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, __m128i Y, const u8 * in,
     }
 
   if (n_left == 0)
-    return aesni_gcm_ghash_last (T, kd, d, 4, 0);
+    return aes_gcm_ghash_last (T, kd, d, 4, 0);
+
+  f |= AES_GCM_F_LAST_ROUND;
 
   if (n_left > 48)
     {
-      n_left &= 0x0f;
-      T = aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 4, n_left,
-                         /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 1);
-      return aesni_gcm_ghash_last (T, kd, d, 4, n_left);
+      n_left -= 48;
+      T = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 4, n_left, f);
+      return aes_gcm_ghash_last (T, kd, d, 4, n_left);
     }
 
   if (n_left > 32)
     {
-      n_left &= 0x0f;
-      T = aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 3, n_left,
-                         /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 1);
-      return aesni_gcm_ghash_last (T, kd, d, 3, n_left);
+      n_left -= 32;
+      T = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 3, n_left, f);
+      return aes_gcm_ghash_last (T, kd, d, 3, n_left);
     }
 
   if (n_left > 16)
     {
-      n_left &= 0x0f;
-      T = aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 2, n_left,
-                         /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 1);
-      return aesni_gcm_ghash_last (T, kd, d, 2, n_left);
+      n_left -= 16;
+      T = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 2, n_left, f);
+      return aes_gcm_ghash_last (T, kd, d, 2, n_left);
     }
 
-  n_left &= 0x0f;
-  T = aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left,
-                     /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 1);
-  return aesni_gcm_ghash_last (T, kd, d, 1, n_left);
+  T = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left, f);
+  return aes_gcm_ghash_last (T, kd, d, 1, n_left);
 }
 
-static_always_inline __m128i
-aesni_gcm_dec (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, __m128i Y, const u8 * in,
-              const u8 * out, u32 n_left, int rounds)
+static_always_inline u8x16
+aes_gcm_dec (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, aes_gcm_counter_t * ctr,
+            u8x16u * inv, u8x16u * outv, u32 n_left, int rounds)
 {
-  __m128i *inv = (__m128i *) in, *outv = (__m128i *) out;
-  __m128i d[8];
-  u32 ctr = 1;
+  aes_gcm_flags_t f = AES_GCM_F_WITH_GHASH | AES_GCM_F_DECRYPT;
+#ifdef __VAES__
+  u8x64 d4[4] = { };
+
+  while (n_left >= 512)
+    {
+      T = aes4_gcm_calc_double (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, f);
+
+      /* next */
+      n_left -= 512;
+      outv += 32;
+      inv += 32;
+    }
+
+  while (n_left >= 256)
+    {
+      T = aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 4, 0, f);
 
+      /* next */
+      n_left -= 256;
+      outv += 16;
+      inv += 16;
+    }
+
+  if (n_left == 0)
+    return T;
+
+  f |= AES_GCM_F_LAST_ROUND;
+
+  if (n_left > 192)
+    return aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 4,
+                         n_left - 192, f);
+  if (n_left > 128)
+    return aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 3,
+                         n_left - 128, f);
+  if (n_left > 64)
+    return aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 2,
+                         n_left - 64, f);
+  return aes4_gcm_calc (T, kd, d4, ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left, f);
+#else
+  u8x16 d[4];
   while (n_left >= 128)
     {
-      T = aesni_gcm_calc_double (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds,
-                                /* is_encrypt */ 0);
+      T = aes_gcm_calc_double (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, f);
 
       /* next */
       n_left -= 128;
@@ -541,7 +987,7 @@ aesni_gcm_dec (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, __m128i Y, const u8 * in,
 
   if (n_left >= 64)
     {
-      T = aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 4, 0, 1, 0);
+      T = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 4, 0, f);
 
       /* next */
       n_left -= 64;
@@ -552,79 +998,80 @@ aesni_gcm_dec (__m128i T, aes_gcm_key_data_t * kd, __m128i Y, const u8 * in,
   if (n_left == 0)
     return T;
 
+  f |= AES_GCM_F_LAST_ROUND;
+
   if (n_left > 48)
-    return aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 4,
-                          n_left - 48,
-                          /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 0);
+    return aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 4, n_left - 48, f);
 
   if (n_left > 32)
-    return aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 3,
-                          n_left - 32,
-                          /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 0);
+    return aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 3, n_left - 32, f);
 
   if (n_left > 16)
-    return aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 2,
-                          n_left - 16,
-                          /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 0);
+    return aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 2, n_left - 16, f);
 
-  return aesni_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left,
-                        /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 0);
+  return aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left, f);
+#endif
 }
 
 static_always_inline int
-aes_gcm (const u8 * in, u8 * out, const u8 * addt, const u8 * iv, u8 * tag,
+aes_gcm (u8x16u * in, u8x16u * out, u8x16u * addt, u8x16u * iv, u8x16u * tag,
         u32 data_bytes, u32 aad_bytes, u8 tag_len, aes_gcm_key_data_t * kd,
         int aes_rounds, int is_encrypt)
 {
   int i;
-  __m128i r, Y0, T = { };
+  u8x16 r, T = { };
+  u32x4 Y0;
   ghash_data_t _gd, *gd = &_gd;
+  aes_gcm_counter_t _ctr, *ctr = &_ctr;
 
-  _mm_prefetch (iv, _MM_HINT_T0);
-  _mm_prefetch (in, _MM_HINT_T0);
-  _mm_prefetch (in + CLIB_CACHE_LINE_BYTES, _MM_HINT_T0);
+  clib_prefetch_load (iv);
+  clib_prefetch_load (in);
+  clib_prefetch_load (in + 4);
 
   /* calculate ghash for AAD - optimized for ipsec common cases */
   if (aad_bytes == 8)
-    T = aesni_gcm_ghash (T, kd, (__m128i *) addt, 8);
+    T = aes_gcm_ghash (T, kd, addt, 8);
   else if (aad_bytes == 12)
-    T = aesni_gcm_ghash (T, kd, (__m128i *) addt, 12);
+    T = aes_gcm_ghash (T, kd, addt, 12);
   else
-    T = aesni_gcm_ghash (T, kd, (__m128i *) addt, aad_bytes);
+    T = aes_gcm_ghash (T, kd, addt, aad_bytes);
 
   /* initalize counter */
-  Y0 = CLIB_MEM_OVERFLOW_LOAD (_mm_loadu_si128, (__m128i *) iv);
-  Y0 = _mm_insert_epi32 (Y0, clib_host_to_net_u32 (1), 3);
+  ctr->counter = 1;
+  Y0 = (u32x4) aes_load_partial (iv, 12) + ctr_inv_1;
+#ifdef __VAES__
+  ctr->Y4 = u32x16_splat_u32x4 (Y0) + ctr_inv_1234;
+#else
+  ctr->Y = Y0 + ctr_inv_1;
+#endif
 
   /* ghash and encrypt/edcrypt  */
   if (is_encrypt)
-    T = aesni_gcm_enc (T, kd, Y0, in, out, data_bytes, aes_rounds);
+    T = aes_gcm_enc (T, kd, ctr, in, out, data_bytes, aes_rounds);
   else
-    T = aesni_gcm_dec (T, kd, Y0, in, out, data_bytes, aes_rounds);
+    T = aes_gcm_dec (T, kd, ctr, in, out, data_bytes, aes_rounds);
 
-  _mm_prefetch (tag, _MM_HINT_T0);
+  clib_prefetch_load (tag);
 
-  /* Finalize ghash */
-  r[0] = data_bytes;
-  r[1] = aad_bytes;
-
-  /* bytes to bits */
-  r <<= 3;
+  /* Finalize ghash  - data bytes and aad bytes converted to bits */
+  /* *INDENT-OFF* */
+  r = (u8x16) ((u64x2) {data_bytes, aad_bytes} << 3);
+  /* *INDENT-ON* */
 
   /* interleaved computation of final ghash and E(Y0, k) */
-  ghash_mul_first (gd, r ^ T, kd->Hi[0]);
-  r = kd->Ke[0] ^ Y0;
+  ghash_mul_first (gd, r ^ T, kd->Hi[NUM_HI - 1]);
+  r = kd->Ke[0] ^ (u8x16) Y0;
   for (i = 1; i < 5; i += 1)
-    r = _mm_aesenc_si128 (r, kd->Ke[i]);
+    r = aes_enc_round (r, kd->Ke[i]);
   ghash_reduce (gd);
   ghash_reduce2 (gd);
   for (; i < 9; i += 1)
-    r = _mm_aesenc_si128 (r, kd->Ke[i]);
+    r = aes_enc_round (r, kd->Ke[i]);
   T = ghash_final (gd);
   for (; i < aes_rounds; i += 1)
-    r = _mm_aesenc_si128 (r, kd->Ke[i]);
-  r = _mm_aesenclast_si128 (r, kd->Ke[aes_rounds]);
-  T = aesni_gcm_bswap (T) ^ r;
+    r = aes_enc_round (r, kd->Ke[i]);
+  r = aes_enc_last_round (r, kd->Ke[aes_rounds]);
+  T = u8x16_reflect (T) ^ r;
 
   /* tag_len 16 -> 0 */
   tag_len &= 0xf;
@@ -633,24 +1080,23 @@ aes_gcm (const u8 * in, u8 * out, const u8 * addt, const u8 * iv, u8 * tag,
     {
       /* store tag */
       if (tag_len)
-       aesni_gcm_store_partial ((__m128i *) tag, T, (1 << tag_len) - 1);
+       aes_store_partial (tag, T, tag_len);
       else
-       _mm_storeu_si128 ((__m128i *) tag, T);
+       tag[0] = T;
     }
   else
     {
       /* check tag */
       u16 tag_mask = tag_len ? (1 << tag_len) - 1 : 0xffff;
-      r = _mm_loadu_si128 ((__m128i *) tag);
-      if (_mm_movemask_epi8 (r == T) != tag_mask)
+      if ((u8x16_msb_mask (tag[0] == T) & tag_mask) != tag_mask)
        return 0;
     }
   return 1;
 }
 
 static_always_inline u32
-aesni_ops_enc_aes_gcm (vlib_main_t * vm, vnet_crypto_op_t * ops[],
-                      u32 n_ops, aes_key_size_t ks)
+aes_ops_enc_aes_gcm (vlib_main_t * vm, vnet_crypto_op_t * ops[],
+                    u32 n_ops, aes_key_size_t ks)
 {
   crypto_native_main_t *cm = &crypto_native_main;
   vnet_crypto_op_t *op = ops[0];
@@ -660,7 +1106,8 @@ aesni_ops_enc_aes_gcm (vlib_main_t * vm, vnet_crypto_op_t * ops[],
 
 next:
   kd = (aes_gcm_key_data_t *) cm->key_data[op->key_index];
-  aes_gcm (op->src, op->dst, op->aad, op->iv, op->tag, op->len, op->aad_len,
+  aes_gcm ((u8x16u *) op->src, (u8x16u *) op->dst, (u8x16u *) op->aad,
+          (u8x16u *) op->iv, (u8x16u *) op->tag, op->len, op->aad_len,
           op->tag_len, kd, AES_KEY_ROUNDS (ks), /* is_encrypt */ 1);
   op->status = VNET_CRYPTO_OP_STATUS_COMPLETED;
 
@@ -674,8 +1121,8 @@ next:
 }
 
 static_always_inline u32
-aesni_ops_dec_aes_gcm (vlib_main_t * vm, vnet_crypto_op_t * ops[],
-                      u32 n_ops, aes_key_size_t ks)
+aes_ops_dec_aes_gcm (vlib_main_t * vm, vnet_crypto_op_t * ops[], u32 n_ops,
+                    aes_key_size_t ks)
 {
   crypto_native_main_t *cm = &crypto_native_main;
   vnet_crypto_op_t *op = ops[0];
@@ -685,7 +1132,8 @@ aesni_ops_dec_aes_gcm (vlib_main_t * vm, vnet_crypto_op_t * ops[],
 
 next:
   kd = (aes_gcm_key_data_t *) cm->key_data[op->key_index];
-  rv = aes_gcm (op->src, op->dst, op->aad, op->iv, op->tag, op->len,
+  rv = aes_gcm ((u8x16u *) op->src, (u8x16u *) op->dst, (u8x16u *) op->aad,
+               (u8x16u *) op->iv, (u8x16u *) op->tag, op->len,
                op->aad_len, op->tag_len, kd, AES_KEY_ROUNDS (ks),
                /* is_encrypt */ 0);
 
@@ -709,40 +1157,41 @@ next:
 }
 
 static_always_inline void *
-aesni_gcm_key_exp (vnet_crypto_key_t * key, aes_key_size_t ks)
+aes_gcm_key_exp (vnet_crypto_key_t * key, aes_key_size_t ks)
 {
   aes_gcm_key_data_t *kd;
-  __m128i H;
-  int i;
+  u8x16 H;
 
   kd = clib_mem_alloc_aligned (sizeof (*kd), CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 
   /* expand AES key */
-  aes_key_expand ((__m128i *) kd->Ke, key->data, ks);
+  aes_key_expand ((u8x16 *) kd->Ke, key->data, ks);
 
   /* pre-calculate H */
-  H = kd->Ke[0];
-  for (i = 1; i < AES_KEY_ROUNDS (ks); i += 1)
-    H = _mm_aesenc_si128 (H, kd->Ke[i]);
-  H = _mm_aesenclast_si128 (H, kd->Ke[i]);
-  H = aesni_gcm_bswap (H);
-  ghash_precompute (H, (__m128i *) kd->Hi, 8);
+  H = aes_encrypt_block (u8x16_splat (0), kd->Ke, ks);
+  H = u8x16_reflect (H);
+  ghash_precompute (H, (u8x16 *) kd->Hi, NUM_HI);
+#ifdef __VAES__
+  u8x64 *Ke4 = (u8x64 *) kd->Ke4;
+  for (int i = 0; i < AES_KEY_ROUNDS (ks) + 1; i++)
+    Ke4[i] = u8x64_splat_u8x16 (kd->Ke[i]);
+#endif
   return kd;
 }
 
-#define foreach_aesni_gcm_handler_type _(128) _(192) _(256)
+#define foreach_aes_gcm_handler_type _(128) _(192) _(256)
 
 #define _(x) \
-static u32 aesni_ops_dec_aes_gcm_##x                                         \
+static u32 aes_ops_dec_aes_gcm_##x                                         \
 (vlib_main_t * vm, vnet_crypto_op_t * ops[], u32 n_ops)                      \
-{ return aesni_ops_dec_aes_gcm (vm, ops, n_ops, AES_KEY_##x); }              \
-static u32 aesni_ops_enc_aes_gcm_##x                                         \
+{ return aes_ops_dec_aes_gcm (vm, ops, n_ops, AES_KEY_##x); }              \
+static u32 aes_ops_enc_aes_gcm_##x                                         \
 (vlib_main_t * vm, vnet_crypto_op_t * ops[], u32 n_ops)                      \
-{ return aesni_ops_enc_aes_gcm (vm, ops, n_ops, AES_KEY_##x); }              \
-static void * aesni_gcm_key_exp_##x (vnet_crypto_key_t *key)                 \
-{ return aesni_gcm_key_exp (key, AES_KEY_##x); }
+{ return aes_ops_enc_aes_gcm (vm, ops, n_ops, AES_KEY_##x); }              \
+static void * aes_gcm_key_exp_##x (vnet_crypto_key_t *key)                 \
+{ return aes_gcm_key_exp (key, AES_KEY_##x); }
 
-foreach_aesni_gcm_handler_type;
+foreach_aes_gcm_handler_type;
 #undef _
 
 clib_error_t *
@@ -752,6 +1201,8 @@ crypto_native_aes_gcm_init_vaes (vlib_main_t * vm)
 crypto_native_aes_gcm_init_avx512 (vlib_main_t * vm)
 #elif __AVX2__
 crypto_native_aes_gcm_init_avx2 (vlib_main_t * vm)
+#elif __aarch64__
+crypto_native_aes_gcm_init_neon (vlib_main_t * vm)
 #else
 crypto_native_aes_gcm_init_sse42 (vlib_main_t * vm)
 #endif
@@ -761,12 +1212,12 @@ crypto_native_aes_gcm_init_sse42 (vlib_main_t * vm)
 #define _(x) \
   vnet_crypto_register_ops_handler (vm, cm->crypto_engine_index, \
                                    VNET_CRYPTO_OP_AES_##x##_GCM_ENC, \
-                                   aesni_ops_enc_aes_gcm_##x); \
+                                   aes_ops_enc_aes_gcm_##x); \
   vnet_crypto_register_ops_handler (vm, cm->crypto_engine_index, \
                                    VNET_CRYPTO_OP_AES_##x##_GCM_DEC, \
-                                   aesni_ops_dec_aes_gcm_##x); \
-  cm->key_fn[VNET_CRYPTO_ALG_AES_##x##_GCM] = aesni_gcm_key_exp_##x;
-  foreach_aesni_gcm_handler_type;
+                                   aes_ops_dec_aes_gcm_##x); \
+  cm->key_fn[VNET_CRYPTO_ALG_AES_##x##_GCM] = aes_gcm_key_exp_##x;
+  foreach_aes_gcm_handler_type;
 #undef _
   return 0;
 }