crypto-native: GCM implementation with vector AESNI instructions
[vpp.git] / src / plugins / crypto_native / aes_gcm.c
index c54f38a..16bcfc4 100644 (file)
 #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 u8x16 Hi[NUM_HI];
   /* extracted AES key */
   const u8x16 Ke[15];
+#ifdef __VAES__
+  const u8x64 Ke4[15];
+#endif
 } aes_gcm_key_data_t;
 
 typedef struct
 {
   u32 counter;
-  u32x4 Y;
+  union
+  {
+    u32x4 Y;
+    u32x16 Y4;
+  };
 } aes_gcm_counter_t;
 
-static const u32x4 ctr_inv_1 = { 0, 0, 0, 1 << 24 };
-
-static_always_inline void
-aes_gcm_load (u8x16 * d, u8x16u * inv, int n, int n_bytes)
+typedef enum
 {
-  for (int i = 0; i < n - 1; i++)
-    d[i] = inv[i];
-  d[n - 1] = n_bytes ? aes_load_partial (inv + n - 1, n_bytes) : 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
-aes_gcm_store (u8x16 * d, u8x16u * outv, int n, int n_bytes)
-{
-  for (int i = 0; i < n - 1; i++)
-    outv[i] = d[i];
-  if (n_bytes & 0xf)
-    aes_store_partial (outv + n - 1, d[n - 1], n_bytes);
-  else
-    outv[n - 1] = d[n - 1];
-}
+static const u32x4 ctr_inv_1 = { 0, 0, 0, 1 << 24 };
 
 static_always_inline void
 aes_gcm_enc_first_round (u8x16 * r, aes_gcm_counter_t * ctr, u8x16 k,
@@ -163,13 +164,12 @@ aes_gcm_ghash (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16u * in, u32 n_left)
 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, int with_ghash,
-             int is_encrypt)
+             int rounds, int n, int last_block_bytes, aes_gcm_flags_t f)
 {
   u8x16 r[n];
   ghash_data_t _gd = { }, *gd = &_gd;
   const u8x16 *rk = (u8x16 *) kd->Ke;
-  int ghash_blocks = is_encrypt ? 4 : n, gc = 1;
+  int ghash_blocks = (f & AES_GCM_F_ENCRYPT) ? 4 : n, gc = 1;
   u8x16 *Hi = (u8x16 *) kd->Hi + NUM_HI - ghash_blocks;
 
   clib_prefetch_load (inv + 4);
@@ -179,11 +179,17 @@ aes_gcm_calc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   aes_gcm_enc_round (r, rk[1], n);
 
   /* load data - decrypt round */
-  if (is_encrypt == 0)
-    aes_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)
+  if (f & AES_GCM_F_WITH_GHASH)
     ghash_mul_first (gd, u8x16_reflect (d[0]) ^ T, Hi[0]);
 
   /* AES rounds 2 and 3 */
@@ -191,7 +197,7 @@ aes_gcm_calc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   aes_gcm_enc_round (r, rk[3], n);
 
   /* GHASH multiply block 2 */
-  if (with_ghash && gc++ < ghash_blocks)
+  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 */
@@ -199,7 +205,7 @@ aes_gcm_calc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   aes_gcm_enc_round (r, rk[5], n);
 
   /* GHASH multiply block 3 */
-  if (with_ghash && gc++ < ghash_blocks)
+  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 */
@@ -207,7 +213,7 @@ aes_gcm_calc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   aes_gcm_enc_round (r, rk[7], n);
 
   /* GHASH multiply block 4 */
-  if (with_ghash && gc++ < ghash_blocks)
+  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 */
@@ -215,25 +221,35 @@ aes_gcm_calc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   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)
-    aes_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) */
   aes_gcm_enc_last_round (r, d, rk, rounds, n);
 
   /* store data */
-  aes_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;
@@ -242,7 +258,7 @@ aes_gcm_calc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
 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, int is_encrypt)
+                    int rounds, aes_gcm_flags_t f)
 {
   u8x16 r[4];
   ghash_data_t _gd, *gd = &_gd;
@@ -254,8 +270,13 @@ aes_gcm_calc_double (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   aes_gcm_enc_round (r, rk[1], 4);
 
   /* load 4 blocks of data - decrypt round */
-  if (is_encrypt == 0)
-    aes_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, u8x16_reflect (d[0]) ^ T, Hi[0]);
@@ -286,18 +307,31 @@ aes_gcm_calc_double (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   aes_gcm_enc_round (r, rk[9], 4);
 
   /* load 4 blocks of data - encrypt round */
-  if (is_encrypt)
-    aes_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) */
   aes_gcm_enc_last_round (r, d, rk, rounds, 4);
 
   /* store 4 blocks of data */
-  aes_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)
-    aes_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, u8x16_reflect (d[0]), Hi[4]);
@@ -335,8 +369,13 @@ aes_gcm_calc_double (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   aes_gcm_enc_round (r, rk[9], 4);
 
   /* load data - encrypt round */
-  if (is_encrypt)
-    aes_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);
@@ -345,7 +384,10 @@ aes_gcm_calc_double (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   aes_gcm_enc_last_round (r, d, rk, rounds, 4);
 
   /* store data */
-  aes_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);
@@ -373,60 +415,474 @@ aes_gcm_ghash_last (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
   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 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)
 {
   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;
-         aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 4, n_left,
-                       /* with_ghash */ 0, /* is_encrypt */ 1);
+         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;
-         aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 3, n_left,
-                       /* with_ghash */ 0, /* is_encrypt */ 1);
+         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;
-         aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 2, n_left,
-                       /* with_ghash */ 0, /* is_encrypt */ 1);
+         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;
-         aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left,
-                       /* with_ghash */ 0, /* is_encrypt */ 1);
+         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);
        }
     }
 
-  aes_gcm_calc (T, kd, d, 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 = aes_gcm_calc_double (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds,
-                              /* is_encrypt */ 1);
+      T = aes_gcm_calc_double (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, f);
 
       /* next */
       n_left -= 128;
@@ -436,8 +892,7 @@ aes_gcm_enc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, aes_gcm_counter_t * ctr,
 
   if (n_left >= 64)
     {
-      T = aes_gcm_calc (T, kd, d, 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;
@@ -448,33 +903,30 @@ aes_gcm_enc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, aes_gcm_counter_t * ctr,
   if (n_left == 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 = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 4, n_left,
-                       /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 1);
+      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 = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 3, n_left,
-                       /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 1);
+      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 = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 2, n_left,
-                       /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 1);
+      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 = aes_gcm_calc (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, 1, n_left,
-                   /* with_ghash */ 1, /* is_encrypt */ 1);
+  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);
 }
 
@@ -482,12 +934,50 @@ 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)
 {
-  u8x16 d[8];
+  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 = aes_gcm_calc_double (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds,
-                              /* is_encrypt */ 0);
+      T = aes_gcm_calc_double (T, kd, d, ctr, inv, outv, rounds, f);
 
       /* next */
       n_left -= 128;
@@ -497,7 +987,7 @@ aes_gcm_dec (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, aes_gcm_counter_t * ctr,
 
   if (n_left >= 64)
     {
-      T = aes_gcm_calc (T, kd, d, 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;
@@ -508,20 +998,19 @@ aes_gcm_dec (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, aes_gcm_counter_t * ctr,
   if (n_left == 0)
     return T;
 
+  f |= AES_GCM_F_LAST_ROUND;
+
   if (n_left > 48)
-    return aes_gcm_calc (T, kd, d, 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 aes_gcm_calc (T, kd, d, 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 aes_gcm_calc (T, kd, d, 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 aes_gcm_calc (T, kd, d, 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
@@ -550,7 +1039,11 @@ aes_gcm (u8x16u * in, u8x16u * out, u8x16u * addt, u8x16u * iv, u8x16u * tag,
   /* initalize counter */
   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)
@@ -678,6 +1171,11 @@ aes_gcm_key_exp (vnet_crypto_key_t * key, aes_key_size_t ks)
   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;
 }