crypto-native: introduce aes_gcm_flags_t
[vpp.git] / src / plugins / crypto_native / aes_gcm.c
index 8bd5d29..cb45900 100644 (file)
 #pragma GCC optimize ("O3")
 #endif
 
+#define NUM_HI 8
 typedef struct
 {
   /* pre-calculated hash key values */
-  const u8x16 Hi[8];
+  const u8x16 Hi[NUM_HI];
   /* extracted AES key */
   const u8x16 Ke[15];
 } aes_gcm_key_data_t;
 
-static_always_inline void
-aes_gcm_load (u8x16 * d, u8x16u * inv, int n, int n_bytes)
+typedef struct
 {
-  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];
-}
+  u32 counter;
+  u32x4 Y;
+} aes_gcm_counter_t;
 
-static_always_inline void
-aes_gcm_store (u8x16 * d, u8x16u * outv, int n, int n_bytes)
+typedef enum
 {
-  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];
-}
+  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 const u32x4 ctr_inv_1 = { 0, 0, 0, 1 << 24 };
+
+
 
 static_always_inline void
-aes_gcm_enc_first_round (u8x16 * r, u32x4 * Y, u32 * ctr, u8x16 k,
+aes_gcm_enc_first_round (u8x16 * r, aes_gcm_counter_t * ctr, u8x16 k,
                         int n_blocks)
 {
-  static const u32x4 last_byte_one = { 0, 0, 0, 1 << 24 };
-
-  if (PREDICT_TRUE ((u8) ctr[0] < (256 - n_blocks)))
+  if (PREDICT_TRUE ((u8) ctr->counter < (256 - 2 * n_blocks)))
     {
       for (int i = 0; i < n_blocks; i++)
        {
-         Y[0] += last_byte_one;
-         r[i] = k ^ (u8x16) Y[0];
+         r[i] = k ^ (u8x16) ctr->Y;
+         ctr->Y += ctr_inv_1;
        }
-      ctr[0] += n_blocks;
+      ctr->counter += n_blocks;
     }
   else
     {
       for (int i = 0; i < n_blocks; i++)
        {
-         Y[0][3] = clib_host_to_net_u32 (++ctr[0]);
-         r[i] = k ^ (u8x16) Y[0];
+         r[i] = k ^ (u8x16) ctr->Y;
+         ctr->counter++;
+         ctr->Y[3] = clib_host_to_net_u32 (ctr->counter + 1);
        }
     }
 }
@@ -103,10 +102,10 @@ aes_gcm_ghash_blocks (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd,
                      u8x16u * in, int n_blocks)
 {
   ghash_data_t _gd, *gd = &_gd;
-  const u8x16 *Hi = kd->Hi + n_blocks - 1;
+  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, u8x16_reflect ((in[i])), Hi[-i]);
+    ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect ((in[i])), Hi[i]);
   ghash_reduce (gd);
   ghash_reduce2 (gd);
   return ghash_final (gd);
@@ -147,84 +146,100 @@ aes_gcm_ghash (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16u * in, u32 n_left)
   if (n_left)
     {
       u8x16 r = aes_load_partial (in, n_left);
-      T = ghash_mul (u8x16_reflect (r) ^ T, kd->Hi[0]);
+      T = ghash_mul (u8x16_reflect (r) ^ T, kd->Hi[NUM_HI - 1]);
     }
   return T;
 }
 
 static_always_inline u8x16
 aes_gcm_calc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
-             u32x4 * Y, u32 * ctr, u8x16u * inv, u8x16u * outv,
-             int rounds, int n, int last_block_bytes, int with_ghash,
-             int is_encrypt)
+             aes_gcm_counter_t * ctr, u8x16u * inv, u8x16u * outv,
+             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 hidx = is_encrypt ? 4 : n, didx = 0;
+  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);
 
   /* AES rounds 0 and 1 */
-  aes_gcm_enc_first_round (r, Y, ctr, rk[0], 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)
-    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)
-    ghash_mul_first (gd, u8x16_reflect (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 */
   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, u8x16_reflect (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 */
   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, u8x16_reflect (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 */
   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, u8x16_reflect (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 */
   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)
-    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;
@@ -232,87 +247,106 @@ 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,
-                    u32x4 * Y, u32 * ctr, u8x16u * inv, u8x16u * outv,
-                    int rounds, int is_encrypt)
+                    aes_gcm_counter_t * ctr, u8x16u * inv, u8x16u * outv,
+                    int rounds, aes_gcm_flags_t f)
 {
   u8x16 r[4];
   ghash_data_t _gd, *gd = &_gd;
   const u8x16 *rk = (u8x16 *) kd->Ke;
+  u8x16 *Hi = (u8x16 *) kd->Hi + NUM_HI - 8;
 
   /* AES rounds 0 and 1 */
-  aes_gcm_enc_first_round (r, Y, ctr, rk[0], 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)
-    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, kd->Hi[7]);
+  ghash_mul_first (gd, u8x16_reflect (d[0]) ^ T, Hi[0]);
 
   /* AES rounds 2 and 3 */
   aes_gcm_enc_round (r, rk[2], 4);
   aes_gcm_enc_round (r, rk[3], 4);
 
   /* GHASH multiply block 1 */
-  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[1]), kd->Hi[6]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[1]), Hi[1]);
 
   /* AES rounds 4 and 5 */
   aes_gcm_enc_round (r, rk[4], 4);
   aes_gcm_enc_round (r, rk[5], 4);
 
   /* GHASH multiply block 2 */
-  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[2]), kd->Hi[5]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[2]), Hi[2]);
 
   /* AES rounds 6 and 7 */
   aes_gcm_enc_round (r, rk[6], 4);
   aes_gcm_enc_round (r, rk[7], 4);
 
   /* GHASH multiply block 3 */
-  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[3]), kd->Hi[4]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[3]), Hi[3]);
 
   /* AES rounds 8 and 9 */
   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)
-    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]), kd->Hi[3]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[0]), Hi[4]);
 
   /* AES rounds 0, 1 and 2 */
-  aes_gcm_enc_first_round (r, Y, ctr, rk[0], 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, u8x16_reflect (d[1]), kd->Hi[2]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[1]), Hi[5]);
 
   /* AES rounds 3 and 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, u8x16_reflect (d[2]), kd->Hi[1]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[2]), Hi[6]);
 
   /* AES rounds 5 and 6 */
   aes_gcm_enc_round (r, rk[5], 4);
   aes_gcm_enc_round (r, rk[6], 4);
 
   /* GHASH multiply block 7 */
-  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[3]), kd->Hi[0]);
+  ghash_mul_next (gd, u8x16_reflect (d[3]), Hi[7]);
 
   /* AES rounds 7 and 8 */
   aes_gcm_enc_round (r, rk[7], 4);
@@ -325,8 +359,13 @@ 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);
@@ -335,7 +374,10 @@ 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);
@@ -346,17 +388,18 @@ 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] = aes_byte_mask (d[n_blocks - 1], n_bytes);
 
-  ghash_mul_first (gd, u8x16_reflect (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, u8x16_reflect (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, u8x16_reflect (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, u8x16_reflect (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);
@@ -364,59 +407,55 @@ aes_gcm_ghash_last (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u8x16 * d,
 
 
 static_always_inline u8x16
-aes_gcm_enc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u32x4 Y, u8x16u * inv,
-            u8x16u * outv, u32 n_left, int rounds)
+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];
-  u32 ctr = 1;
+  aes_gcm_flags_t f = AES_GCM_F_ENCRYPT;
 
   if (n_left == 0)
     return T;
 
   if (n_left < 64)
     {
+      f |= AES_GCM_F_LAST_ROUND;
       if (n_left > 48)
        {
-         n_left &= 0x0f;
-         aes_gcm_calc (T, kd, d, &Y, &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, &Y, &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, &Y, &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, &Y, &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, &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 = aes_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;
@@ -426,8 +465,7 @@ aes_gcm_enc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u32x4 Y, u8x16u * inv,
 
   if (n_left >= 64)
     {
-      T = aes_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;
@@ -438,47 +476,43 @@ aes_gcm_enc (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u32x4 Y, u8x16u * inv,
   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, &Y, &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, &Y, &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, &Y, &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, &Y, &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);
 }
 
 static_always_inline u8x16
-aes_gcm_dec (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u32x4 Y, u8x16u * inv,
-            u8x16u * outv, u32 n_left, int rounds)
+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];
-  u32 ctr = 1;
+  aes_gcm_flags_t f = AES_GCM_F_WITH_GHASH | AES_GCM_F_DECRYPT;
 
   while (n_left >= 128)
     {
-      T = aes_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;
@@ -488,7 +522,7 @@ aes_gcm_dec (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u32x4 Y, u8x16u * inv,
 
   if (n_left >= 64)
     {
-      T = aes_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;
@@ -499,20 +533,18 @@ aes_gcm_dec (u8x16 T, aes_gcm_key_data_t * kd, u32x4 Y, u8x16u * inv,
   if (n_left == 0)
     return T;
 
+  f |= AES_GCM_F_LAST_ROUND;
+
   if (n_left > 48)
-    return aes_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 aes_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 aes_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 aes_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);
 }
 
 static_always_inline int
@@ -524,6 +556,7 @@ aes_gcm (u8x16u * in, u8x16u * out, u8x16u * addt, u8x16u * iv, u8x16u * tag,
   u8x16 r, T = { };
   u32x4 Y0;
   ghash_data_t _gd, *gd = &_gd;
+  aes_gcm_counter_t _ctr, *ctr = &_ctr;
 
   clib_prefetch_load (iv);
   clib_prefetch_load (in);
@@ -538,14 +571,15 @@ aes_gcm (u8x16u * in, u8x16u * out, u8x16u * addt, u8x16u * iv, u8x16u * tag,
     T = aes_gcm_ghash (T, kd, addt, aad_bytes);
 
   /* initalize counter */
-  Y0 = (u32x4) aes_load_partial (iv, 12);
-  Y0[3] = clib_host_to_net_u32 (1);
+  ctr->counter = 1;
+  Y0 = (u32x4) aes_load_partial (iv, 12) + ctr_inv_1;
+  ctr->Y = Y0 + ctr_inv_1;
 
   /* ghash and encrypt/edcrypt  */
   if (is_encrypt)
-    T = aes_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 = aes_gcm_dec (T, kd, Y0, in, out, data_bytes, aes_rounds);
+    T = aes_gcm_dec (T, kd, ctr, in, out, data_bytes, aes_rounds);
 
   clib_prefetch_load (tag);
 
@@ -555,7 +589,7 @@ aes_gcm (u8x16u * in, u8x16u * out, u8x16u * addt, u8x16u * iv, u8x16u * tag,
   /* *INDENT-ON* */
 
   /* interleaved computation of final ghash and E(Y0, k) */
-  ghash_mul_first (gd, r ^ T, kd->Hi[0]);
+  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 = aes_enc_round (r, kd->Ke[i]);
@@ -666,7 +700,7 @@ aes_gcm_key_exp (vnet_crypto_key_t * key, aes_key_size_t ks)
   /* pre-calculate H */
   H = aes_encrypt_block (u8x16_splat (0), kd->Ke, ks);
   H = u8x16_reflect (H);
-  ghash_precompute (H, (u8x16 *) kd->Hi, 8);
+  ghash_precompute (H, (u8x16 *) kd->Hi, NUM_HI);
   return kd;
 }