98767a4f1185befb14c519fb73395056066f159f
[linux-2.6.git] / net / ipv4 / esp4.c
1 #include <linux/err.h>
2 #include <linux/module.h>
3 #include <net/ip.h>
4 #include <net/xfrm.h>
5 #include <net/esp.h>
6 #include <asm/scatterlist.h>
7 #include <linux/crypto.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/pfkeyv2.h>
10 #include <linux/random.h>
11 #include <net/icmp.h>
12 #include <net/protocol.h>
13 #include <net/udp.h>
14
15 static int esp_output(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
16 {
17         int err;
18         struct iphdr *top_iph;
19         struct ip_esp_hdr *esph;
20         struct crypto_blkcipher *tfm;
21         struct blkcipher_desc desc;
22         struct esp_data *esp;
23         struct sk_buff *trailer;
24         u8 *tail;
25         int blksize;
26         int clen;
27         int alen;
28         int nfrags;
29
30         /* Strip IP+ESP header. */
31         __skb_pull(skb, skb_transport_offset(skb));
32         /* Now skb is pure payload to encrypt */
33
34         err = -ENOMEM;
35
36         /* Round to block size */
37         clen = skb->len;
38
39         esp = x->data;
40         alen = esp->auth.icv_trunc_len;
41         tfm = esp->conf.tfm;
42         desc.tfm = tfm;
43         desc.flags = 0;
44         blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(tfm), 4);
45         clen = ALIGN(clen + 2, blksize);
46         if (esp->conf.padlen)
47                 clen = ALIGN(clen, esp->conf.padlen);
48
49         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, clen-skb->len+alen, &trailer)) < 0)
50                 goto error;
51
52         /* Fill padding... */
53         tail = skb_tail_pointer(trailer);
54         do {
55                 int i;
56                 for (i=0; i<clen-skb->len - 2; i++)
57                         tail[i] = i + 1;
58         } while (0);
59         tail[clen - skb->len - 2] = (clen - skb->len) - 2;
60         pskb_put(skb, trailer, clen - skb->len);
61
62         __skb_push(skb, skb->data - skb_network_header(skb));
63         top_iph = ip_hdr(skb);
64         esph = (struct ip_esp_hdr *)(skb_network_header(skb) +
65                                      top_iph->ihl * 4);
66         top_iph->tot_len = htons(skb->len + alen);
67         *(skb_tail_pointer(trailer) - 1) = top_iph->protocol;
68
69         /* this is non-NULL only with UDP Encapsulation */
70         if (x->encap) {
71                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
72                 struct udphdr *uh;
73                 __be32 *udpdata32;
74
75                 uh = (struct udphdr *)esph;
76                 uh->source = encap->encap_sport;
77                 uh->dest = encap->encap_dport;
78                 uh->len = htons(skb->len + alen - top_iph->ihl*4);
79                 uh->check = 0;
80
81                 switch (encap->encap_type) {
82                 default:
83                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
84                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(uh + 1);
85                         break;
86                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
87                         udpdata32 = (__be32 *)(uh + 1);
88                         udpdata32[0] = udpdata32[1] = 0;
89                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(udpdata32 + 2);
90                         break;
91                 }
92
93                 top_iph->protocol = IPPROTO_UDP;
94         } else
95                 top_iph->protocol = IPPROTO_ESP;
96
97         esph->spi = x->id.spi;
98         esph->seq_no = htonl(++x->replay.oseq);
99         xfrm_aevent_doreplay(x);
100
101         if (esp->conf.ivlen) {
102                 if (unlikely(!esp->conf.ivinitted)) {
103                         get_random_bytes(esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
104                         esp->conf.ivinitted = 1;
105                 }
106                 crypto_blkcipher_set_iv(tfm, esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
107         }
108
109         do {
110                 struct scatterlist *sg = &esp->sgbuf[0];
111
112                 if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
113                         sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
114                         if (!sg)
115                                 goto error;
116                 }
117                 skb_to_sgvec(skb, sg, esph->enc_data+esp->conf.ivlen-skb->data, clen);
118                 err = crypto_blkcipher_encrypt(&desc, sg, sg, clen);
119                 if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
120                         kfree(sg);
121         } while (0);
122
123         if (unlikely(err))
124                 goto error;
125
126         if (esp->conf.ivlen) {
127                 memcpy(esph->enc_data, esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
128                 crypto_blkcipher_get_iv(tfm, esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
129         }
130
131         if (esp->auth.icv_full_len) {
132                 err = esp_mac_digest(esp, skb, (u8 *)esph - skb->data,
133                                      sizeof(*esph) + esp->conf.ivlen + clen);
134                 memcpy(pskb_put(skb, trailer, alen), esp->auth.work_icv, alen);
135         }
136
137         ip_send_check(top_iph);
138
139 error:
140         return err;
141 }
142
143 /*
144  * Note: detecting truncated vs. non-truncated authentication data is very
145  * expensive, so we only support truncated data, which is the recommended
146  * and common case.
147  */
148 static int esp_input(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
149 {
150         struct iphdr *iph;
151         struct ip_esp_hdr *esph;
152         struct esp_data *esp = x->data;
153         struct crypto_blkcipher *tfm = esp->conf.tfm;
154         struct blkcipher_desc desc = { .tfm = tfm };
155         struct sk_buff *trailer;
156         int blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(tfm), 4);
157         int alen = esp->auth.icv_trunc_len;
158         int elen = skb->len - sizeof(struct ip_esp_hdr) - esp->conf.ivlen - alen;
159         int nfrags;
160         int ihl;
161         u8 nexthdr[2];
162         struct scatterlist *sg;
163         int padlen;
164         int err;
165
166         if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(struct ip_esp_hdr)))
167                 goto out;
168
169         if (elen <= 0 || (elen & (blksize-1)))
170                 goto out;
171
172         /* If integrity check is required, do this. */
173         if (esp->auth.icv_full_len) {
174                 u8 sum[alen];
175
176                 err = esp_mac_digest(esp, skb, 0, skb->len - alen);
177                 if (err)
178                         goto out;
179
180                 if (skb_copy_bits(skb, skb->len - alen, sum, alen))
181                         BUG();
182
183                 if (unlikely(memcmp(esp->auth.work_icv, sum, alen))) {
184                         x->stats.integrity_failed++;
185                         goto out;
186                 }
187         }
188
189         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, 0, &trailer)) < 0)
190                 goto out;
191
192         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
193
194         esph = (struct ip_esp_hdr*)skb->data;
195
196         /* Get ivec. This can be wrong, check against another impls. */
197         if (esp->conf.ivlen)
198                 crypto_blkcipher_set_iv(tfm, esph->enc_data, esp->conf.ivlen);
199
200         sg = &esp->sgbuf[0];
201
202         if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
203                 sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
204                 if (!sg)
205                         goto out;
206         }
207         skb_to_sgvec(skb, sg, sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen, elen);
208         err = crypto_blkcipher_decrypt(&desc, sg, sg, elen);
209         if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
210                 kfree(sg);
211         if (unlikely(err))
212                 return err;
213
214         if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen-2, nexthdr, 2))
215                 BUG();
216
217         padlen = nexthdr[0];
218         if (padlen+2 >= elen)
219                 goto out;
220
221         /* ... check padding bits here. Silly. :-) */
222
223         iph = ip_hdr(skb);
224         ihl = iph->ihl * 4;
225
226         if (x->encap) {
227                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
228                 struct udphdr *uh = (void *)(skb_network_header(skb) + ihl);
229
230                 /*
231                  * 1) if the NAT-T peer's IP or port changed then
232                  *    advertize the change to the keying daemon.
233                  *    This is an inbound SA, so just compare
234                  *    SRC ports.
235                  */
236                 if (iph->saddr != x->props.saddr.a4 ||
237                     uh->source != encap->encap_sport) {
238                         xfrm_address_t ipaddr;
239
240                         ipaddr.a4 = iph->saddr;
241                         km_new_mapping(x, &ipaddr, uh->source);
242
243                         /* XXX: perhaps add an extra
244                          * policy check here, to see
245                          * if we should allow or
246                          * reject a packet from a
247                          * different source
248                          * address/port.
249                          */
250                 }
251
252                 /*
253                  * 2) ignore UDP/TCP checksums in case
254                  *    of NAT-T in Transport Mode, or
255                  *    perform other post-processing fixes
256                  *    as per draft-ietf-ipsec-udp-encaps-06,
257                  *    section 3.1.2
258                  */
259                 if (x->props.mode == XFRM_MODE_TRANSPORT ||
260                     x->props.mode == XFRM_MODE_BEET)
261                         skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
262         }
263
264         iph->protocol = nexthdr[1];
265         pskb_trim(skb, skb->len - alen - padlen - 2);
266         __skb_pull(skb, sizeof(*esph) + esp->conf.ivlen);
267         skb_set_transport_header(skb, -ihl);
268
269         return 0;
270
271 out:
272         return -EINVAL;
273 }
274
275 static u32 esp4_get_mtu(struct xfrm_state *x, int mtu)
276 {
277         struct esp_data *esp = x->data;
278         u32 blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(esp->conf.tfm), 4);
279         u32 align = max_t(u32, blksize, esp->conf.padlen);
280         u32 rem;
281
282         mtu -= x->props.header_len + esp->auth.icv_trunc_len;
283         rem = mtu & (align - 1);
284         mtu &= ~(align - 1);
285
286         switch (x->props.mode) {
287         case XFRM_MODE_TUNNEL:
288                 break;
289         default:
290         case XFRM_MODE_TRANSPORT:
291                 /* The worst case */
292                 mtu -= blksize - 4;
293                 mtu += min_t(u32, blksize - 4, rem);
294                 break;
295         case XFRM_MODE_BEET:
296                 /* The worst case. */
297                 mtu += min_t(u32, IPV4_BEET_PHMAXLEN, rem);
298                 break;
299         }
300
301         return mtu - 2;
302 }
303
304 static void esp4_err(struct sk_buff *skb, u32 info)
305 {
306         struct iphdr *iph = (struct iphdr*)skb->data;
307         struct ip_esp_hdr *esph = (struct ip_esp_hdr*)(skb->data+(iph->ihl<<2));
308         struct xfrm_state *x;
309
310         if (icmp_hdr(skb)->type != ICMP_DEST_UNREACH ||
311             icmp_hdr(skb)->code != ICMP_FRAG_NEEDED)
312                 return;
313
314         x = xfrm_state_lookup((xfrm_address_t *)&iph->daddr, esph->spi, IPPROTO_ESP, AF_INET);
315         if (!x)
316                 return;
317         NETDEBUG(KERN_DEBUG "pmtu discovery on SA ESP/%08x/%08x\n",
318                  ntohl(esph->spi), ntohl(iph->daddr));
319         xfrm_state_put(x);
320 }
321
322 static void esp_destroy(struct xfrm_state *x)
323 {
324         struct esp_data *esp = x->data;
325
326         if (!esp)
327                 return;
328
329         crypto_free_blkcipher(esp->conf.tfm);
330         esp->conf.tfm = NULL;
331         kfree(esp->conf.ivec);
332         esp->conf.ivec = NULL;
333         crypto_free_hash(esp->auth.tfm);
334         esp->auth.tfm = NULL;
335         kfree(esp->auth.work_icv);
336         esp->auth.work_icv = NULL;
337         kfree(esp);
338 }
339
340 static int esp_init_state(struct xfrm_state *x)
341 {
342         struct esp_data *esp = NULL;
343         struct crypto_blkcipher *tfm;
344         u32 align;
345
346         /* null auth and encryption can have zero length keys */
347         if (x->aalg) {
348                 if (x->aalg->alg_key_len > 512)
349                         goto error;
350         }
351         if (x->ealg == NULL)
352                 goto error;
353
354         esp = kzalloc(sizeof(*esp), GFP_KERNEL);
355         if (esp == NULL)
356                 return -ENOMEM;
357
358         if (x->aalg) {
359                 struct xfrm_algo_desc *aalg_desc;
360                 struct crypto_hash *hash;
361
362                 esp->auth.key = x->aalg->alg_key;
363                 esp->auth.key_len = (x->aalg->alg_key_len+7)/8;
364                 hash = crypto_alloc_hash(x->aalg->alg_name, 0,
365                                          CRYPTO_ALG_ASYNC);
366                 if (IS_ERR(hash))
367                         goto error;
368
369                 esp->auth.tfm = hash;
370                 if (crypto_hash_setkey(hash, esp->auth.key, esp->auth.key_len))
371                         goto error;
372
373                 aalg_desc = xfrm_aalg_get_byname(x->aalg->alg_name, 0);
374                 BUG_ON(!aalg_desc);
375
376                 if (aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8 !=
377                     crypto_hash_digestsize(hash)) {
378                         NETDEBUG(KERN_INFO "ESP: %s digestsize %u != %hu\n",
379                                  x->aalg->alg_name,
380                                  crypto_hash_digestsize(hash),
381                                  aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8);
382                         goto error;
383                 }
384
385                 esp->auth.icv_full_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8;
386                 esp->auth.icv_trunc_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_truncbits/8;
387
388                 esp->auth.work_icv = kmalloc(esp->auth.icv_full_len, GFP_KERNEL);
389                 if (!esp->auth.work_icv)
390                         goto error;
391         }
392         esp->conf.key = x->ealg->alg_key;
393         esp->conf.key_len = (x->ealg->alg_key_len+7)/8;
394         tfm = crypto_alloc_blkcipher(x->ealg->alg_name, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
395         if (IS_ERR(tfm))
396                 goto error;
397         esp->conf.tfm = tfm;
398         esp->conf.ivlen = crypto_blkcipher_ivsize(tfm);
399         esp->conf.padlen = 0;
400         if (esp->conf.ivlen) {
401                 esp->conf.ivec = kmalloc(esp->conf.ivlen, GFP_KERNEL);
402                 if (unlikely(esp->conf.ivec == NULL))
403                         goto error;
404                 esp->conf.ivinitted = 0;
405         }
406         if (crypto_blkcipher_setkey(tfm, esp->conf.key, esp->conf.key_len))
407                 goto error;
408         x->props.header_len = sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen;
409         if (x->props.mode == XFRM_MODE_TUNNEL)
410                 x->props.header_len += sizeof(struct iphdr);
411         else if (x->props.mode == XFRM_MODE_BEET)
412                 x->props.header_len += IPV4_BEET_PHMAXLEN;
413         if (x->encap) {
414                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
415
416                 switch (encap->encap_type) {
417                 default:
418                         goto error;
419                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
420                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr);
421                         break;
422                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
423                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr) + 2 * sizeof(u32);
424                         break;
425                 }
426         }
427         x->data = esp;
428         align = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(esp->conf.tfm), 4);
429         if (esp->conf.padlen)
430                 align = max_t(u32, align, esp->conf.padlen);
431         x->props.trailer_len = align + 1 + esp->auth.icv_trunc_len;
432         return 0;
433
434 error:
435         x->data = esp;
436         esp_destroy(x);
437         x->data = NULL;
438         return -EINVAL;
439 }
440
441 static struct xfrm_type esp_type =
442 {
443         .description    = "ESP4",
444         .owner          = THIS_MODULE,
445         .proto          = IPPROTO_ESP,
446         .init_state     = esp_init_state,
447         .destructor     = esp_destroy,
448         .get_mtu        = esp4_get_mtu,
449         .input          = esp_input,
450         .output         = esp_output
451 };
452
453 static struct net_protocol esp4_protocol = {
454         .handler        =       xfrm4_rcv,
455         .err_handler    =       esp4_err,
456         .no_policy      =       1,
457 };
458
459 static int __init esp4_init(void)
460 {
461         if (xfrm_register_type(&esp_type, AF_INET) < 0) {
462                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add xfrm type\n");
463                 return -EAGAIN;
464         }
465         if (inet_add_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0) {
466                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add protocol\n");
467                 xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET);
468                 return -EAGAIN;
469         }
470         return 0;
471 }
472
473 static void __exit esp4_fini(void)
474 {
475         if (inet_del_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0)
476                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove protocol\n");
477         if (xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET) < 0)
478                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove xfrm type\n");
479 }
480
481 module_init(esp4_init);
482 module_exit(esp4_fini);
483 MODULE_LICENSE("GPL");
484 MODULE_ALIAS_XFRM_TYPE(AF_INET, XFRM_PROTO_ESP);