[IPSEC]: Add support for combined mode algorithms
[linux-2.6.git] / net / ipv4 / esp4.c
1 #include <crypto/aead.h>
2 #include <crypto/authenc.h>
3 #include <linux/err.h>
4 #include <linux/module.h>
5 #include <net/ip.h>
6 #include <net/xfrm.h>
7 #include <net/esp.h>
8 #include <linux/scatterlist.h>
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/pfkeyv2.h>
11 #include <linux/rtnetlink.h>
12 #include <linux/slab.h>
13 #include <linux/spinlock.h>
14 #include <linux/in6.h>
15 #include <net/icmp.h>
16 #include <net/protocol.h>
17 #include <net/udp.h>
18
19 struct esp_skb_cb {
20         struct xfrm_skb_cb xfrm;
21         void *tmp;
22 };
23
24 #define ESP_SKB_CB(__skb) ((struct esp_skb_cb *)&((__skb)->cb[0]))
25
26 /*
27  * Allocate an AEAD request structure with extra space for SG and IV.
28  *
29  * For alignment considerations the IV is placed at the front, followed
30  * by the request and finally the SG list.
31  *
32  * TODO: Use spare space in skb for this where possible.
33  */
34 static void *esp_alloc_tmp(struct crypto_aead *aead, int nfrags)
35 {
36         unsigned int len;
37
38         len = crypto_aead_ivsize(aead);
39         if (len) {
40                 len += crypto_aead_alignmask(aead) &
41                        ~(crypto_tfm_ctx_alignment() - 1);
42                 len = ALIGN(len, crypto_tfm_ctx_alignment());
43         }
44
45         len += sizeof(struct aead_givcrypt_request) + crypto_aead_reqsize(aead);
46         len = ALIGN(len, __alignof__(struct scatterlist));
47
48         len += sizeof(struct scatterlist) * nfrags;
49
50         return kmalloc(len, GFP_ATOMIC);
51 }
52
53 static inline u8 *esp_tmp_iv(struct crypto_aead *aead, void *tmp)
54 {
55         return crypto_aead_ivsize(aead) ?
56                PTR_ALIGN((u8 *)tmp, crypto_aead_alignmask(aead) + 1) : tmp;
57 }
58
59 static inline struct aead_givcrypt_request *esp_tmp_givreq(
60         struct crypto_aead *aead, u8 *iv)
61 {
62         struct aead_givcrypt_request *req;
63
64         req = (void *)PTR_ALIGN(iv + crypto_aead_ivsize(aead),
65                                 crypto_tfm_ctx_alignment());
66         aead_givcrypt_set_tfm(req, aead);
67         return req;
68 }
69
70 static inline struct aead_request *esp_tmp_req(struct crypto_aead *aead, u8 *iv)
71 {
72         struct aead_request *req;
73
74         req = (void *)PTR_ALIGN(iv + crypto_aead_ivsize(aead),
75                                 crypto_tfm_ctx_alignment());
76         aead_request_set_tfm(req, aead);
77         return req;
78 }
79
80 static inline struct scatterlist *esp_req_sg(struct crypto_aead *aead,
81                                              struct aead_request *req)
82 {
83         return (void *)ALIGN((unsigned long)(req + 1) +
84                              crypto_aead_reqsize(aead),
85                              __alignof__(struct scatterlist));
86 }
87
88 static inline struct scatterlist *esp_givreq_sg(
89         struct crypto_aead *aead, struct aead_givcrypt_request *req)
90 {
91         return (void *)ALIGN((unsigned long)(req + 1) +
92                              crypto_aead_reqsize(aead),
93                              __alignof__(struct scatterlist));
94 }
95
96 static void esp_output_done(struct crypto_async_request *base, int err)
97 {
98         struct sk_buff *skb = base->data;
99
100         kfree(ESP_SKB_CB(skb)->tmp);
101         xfrm_output_resume(skb, err);
102 }
103
104 static int esp_output(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
105 {
106         int err;
107         struct ip_esp_hdr *esph;
108         struct crypto_aead *aead;
109         struct aead_givcrypt_request *req;
110         struct scatterlist *sg;
111         struct scatterlist *asg;
112         struct esp_data *esp;
113         struct sk_buff *trailer;
114         void *tmp;
115         u8 *iv;
116         u8 *tail;
117         int blksize;
118         int clen;
119         int alen;
120         int nfrags;
121
122         /* skb is pure payload to encrypt */
123
124         err = -ENOMEM;
125
126         /* Round to block size */
127         clen = skb->len;
128
129         esp = x->data;
130         aead = esp->aead;
131         alen = crypto_aead_authsize(aead);
132
133         blksize = ALIGN(crypto_aead_blocksize(aead), 4);
134         clen = ALIGN(clen + 2, blksize);
135         if (esp->padlen)
136                 clen = ALIGN(clen, esp->padlen);
137
138         if ((err = skb_cow_data(skb, clen - skb->len + alen, &trailer)) < 0)
139                 goto error;
140         nfrags = err;
141
142         tmp = esp_alloc_tmp(aead, nfrags + 1);
143         if (!tmp)
144                 goto error;
145
146         iv = esp_tmp_iv(aead, tmp);
147         req = esp_tmp_givreq(aead, iv);
148         asg = esp_givreq_sg(aead, req);
149         sg = asg + 1;
150
151         /* Fill padding... */
152         tail = skb_tail_pointer(trailer);
153         do {
154                 int i;
155                 for (i=0; i<clen-skb->len - 2; i++)
156                         tail[i] = i + 1;
157         } while (0);
158         tail[clen - skb->len - 2] = (clen - skb->len) - 2;
159         tail[clen - skb->len - 1] = *skb_mac_header(skb);
160         pskb_put(skb, trailer, clen - skb->len + alen);
161
162         skb_push(skb, -skb_network_offset(skb));
163         esph = ip_esp_hdr(skb);
164         *skb_mac_header(skb) = IPPROTO_ESP;
165
166         /* this is non-NULL only with UDP Encapsulation */
167         if (x->encap) {
168                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
169                 struct udphdr *uh;
170                 __be32 *udpdata32;
171                 unsigned int sport, dport;
172                 int encap_type;
173
174                 spin_lock_bh(&x->lock);
175                 sport = encap->encap_sport;
176                 dport = encap->encap_dport;
177                 encap_type = encap->encap_type;
178                 spin_unlock_bh(&x->lock);
179
180                 uh = (struct udphdr *)esph;
181                 uh->source = sport;
182                 uh->dest = dport;
183                 uh->len = htons(skb->len - skb_transport_offset(skb));
184                 uh->check = 0;
185
186                 switch (encap_type) {
187                 default:
188                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
189                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(uh + 1);
190                         break;
191                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
192                         udpdata32 = (__be32 *)(uh + 1);
193                         udpdata32[0] = udpdata32[1] = 0;
194                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(udpdata32 + 2);
195                         break;
196                 }
197
198                 *skb_mac_header(skb) = IPPROTO_UDP;
199         }
200
201         esph->spi = x->id.spi;
202         esph->seq_no = htonl(XFRM_SKB_CB(skb)->seq);
203
204         sg_init_table(sg, nfrags);
205         skb_to_sgvec(skb, sg,
206                      esph->enc_data + crypto_aead_ivsize(aead) - skb->data,
207                      clen + alen);
208         sg_init_one(asg, esph, sizeof(*esph));
209
210         aead_givcrypt_set_callback(req, 0, esp_output_done, skb);
211         aead_givcrypt_set_crypt(req, sg, sg, clen, iv);
212         aead_givcrypt_set_assoc(req, asg, sizeof(*esph));
213         aead_givcrypt_set_giv(req, esph->enc_data, XFRM_SKB_CB(skb)->seq);
214
215         ESP_SKB_CB(skb)->tmp = tmp;
216         err = crypto_aead_givencrypt(req);
217         if (err == -EINPROGRESS)
218                 goto error;
219
220         if (err == -EBUSY)
221                 err = NET_XMIT_DROP;
222
223         kfree(tmp);
224
225 error:
226         return err;
227 }
228
229 static int esp_input_done2(struct sk_buff *skb, int err)
230 {
231         struct iphdr *iph;
232         struct xfrm_state *x = xfrm_input_state(skb);
233         struct esp_data *esp = x->data;
234         struct crypto_aead *aead = esp->aead;
235         int alen = crypto_aead_authsize(aead);
236         int hlen = sizeof(struct ip_esp_hdr) + crypto_aead_ivsize(aead);
237         int elen = skb->len - hlen;
238         int ihl;
239         u8 nexthdr[2];
240         int padlen;
241
242         kfree(ESP_SKB_CB(skb)->tmp);
243
244         if (unlikely(err))
245                 goto out;
246
247         if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen-2, nexthdr, 2))
248                 BUG();
249
250         err = -EINVAL;
251         padlen = nexthdr[0];
252         if (padlen + 2 + alen >= elen)
253                 goto out;
254
255         /* ... check padding bits here. Silly. :-) */
256
257         iph = ip_hdr(skb);
258         ihl = iph->ihl * 4;
259
260         if (x->encap) {
261                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
262                 struct udphdr *uh = (void *)(skb_network_header(skb) + ihl);
263
264                 /*
265                  * 1) if the NAT-T peer's IP or port changed then
266                  *    advertize the change to the keying daemon.
267                  *    This is an inbound SA, so just compare
268                  *    SRC ports.
269                  */
270                 if (iph->saddr != x->props.saddr.a4 ||
271                     uh->source != encap->encap_sport) {
272                         xfrm_address_t ipaddr;
273
274                         ipaddr.a4 = iph->saddr;
275                         km_new_mapping(x, &ipaddr, uh->source);
276
277                         /* XXX: perhaps add an extra
278                          * policy check here, to see
279                          * if we should allow or
280                          * reject a packet from a
281                          * different source
282                          * address/port.
283                          */
284                 }
285
286                 /*
287                  * 2) ignore UDP/TCP checksums in case
288                  *    of NAT-T in Transport Mode, or
289                  *    perform other post-processing fixes
290                  *    as per draft-ietf-ipsec-udp-encaps-06,
291                  *    section 3.1.2
292                  */
293                 if (x->props.mode == XFRM_MODE_TRANSPORT)
294                         skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
295         }
296
297         pskb_trim(skb, skb->len - alen - padlen - 2);
298         __skb_pull(skb, hlen);
299         skb_set_transport_header(skb, -ihl);
300
301         err = nexthdr[1];
302
303         /* RFC4303: Drop dummy packets without any error */
304         if (err == IPPROTO_NONE)
305                 err = -EINVAL;
306
307 out:
308         return err;
309 }
310
311 static void esp_input_done(struct crypto_async_request *base, int err)
312 {
313         struct sk_buff *skb = base->data;
314
315         xfrm_input_resume(skb, esp_input_done2(skb, err));
316 }
317
318 /*
319  * Note: detecting truncated vs. non-truncated authentication data is very
320  * expensive, so we only support truncated data, which is the recommended
321  * and common case.
322  */
323 static int esp_input(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
324 {
325         struct ip_esp_hdr *esph;
326         struct esp_data *esp = x->data;
327         struct crypto_aead *aead = esp->aead;
328         struct aead_request *req;
329         struct sk_buff *trailer;
330         int elen = skb->len - sizeof(*esph) - crypto_aead_ivsize(aead);
331         int nfrags;
332         void *tmp;
333         u8 *iv;
334         struct scatterlist *sg;
335         struct scatterlist *asg;
336         int err = -EINVAL;
337
338         if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(*esph)))
339                 goto out;
340
341         if (elen <= 0)
342                 goto out;
343
344         if ((err = skb_cow_data(skb, 0, &trailer)) < 0)
345                 goto out;
346         nfrags = err;
347
348         err = -ENOMEM;
349         tmp = esp_alloc_tmp(aead, nfrags + 1);
350         if (!tmp)
351                 goto out;
352
353         ESP_SKB_CB(skb)->tmp = tmp;
354         iv = esp_tmp_iv(aead, tmp);
355         req = esp_tmp_req(aead, iv);
356         asg = esp_req_sg(aead, req);
357         sg = asg + 1;
358
359         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
360
361         esph = (struct ip_esp_hdr *)skb->data;
362
363         /* Get ivec. This can be wrong, check against another impls. */
364         iv = esph->enc_data;
365
366         sg_init_table(sg, nfrags);
367         skb_to_sgvec(skb, sg, sizeof(*esph) + crypto_aead_ivsize(aead), elen);
368         sg_init_one(asg, esph, sizeof(*esph));
369
370         aead_request_set_callback(req, 0, esp_input_done, skb);
371         aead_request_set_crypt(req, sg, sg, elen, iv);
372         aead_request_set_assoc(req, asg, sizeof(*esph));
373
374         err = crypto_aead_decrypt(req);
375         if (err == -EINPROGRESS)
376                 goto out;
377
378         err = esp_input_done2(skb, err);
379
380 out:
381         return err;
382 }
383
384 static u32 esp4_get_mtu(struct xfrm_state *x, int mtu)
385 {
386         struct esp_data *esp = x->data;
387         u32 blksize = ALIGN(crypto_aead_blocksize(esp->aead), 4);
388         u32 align = max_t(u32, blksize, esp->padlen);
389         u32 rem;
390
391         mtu -= x->props.header_len + crypto_aead_authsize(esp->aead);
392         rem = mtu & (align - 1);
393         mtu &= ~(align - 1);
394
395         switch (x->props.mode) {
396         case XFRM_MODE_TUNNEL:
397                 break;
398         default:
399         case XFRM_MODE_TRANSPORT:
400                 /* The worst case */
401                 mtu -= blksize - 4;
402                 mtu += min_t(u32, blksize - 4, rem);
403                 break;
404         case XFRM_MODE_BEET:
405                 /* The worst case. */
406                 mtu += min_t(u32, IPV4_BEET_PHMAXLEN, rem);
407                 break;
408         }
409
410         return mtu - 2;
411 }
412
413 static void esp4_err(struct sk_buff *skb, u32 info)
414 {
415         struct iphdr *iph = (struct iphdr*)skb->data;
416         struct ip_esp_hdr *esph = (struct ip_esp_hdr*)(skb->data+(iph->ihl<<2));
417         struct xfrm_state *x;
418
419         if (icmp_hdr(skb)->type != ICMP_DEST_UNREACH ||
420             icmp_hdr(skb)->code != ICMP_FRAG_NEEDED)
421                 return;
422
423         x = xfrm_state_lookup((xfrm_address_t *)&iph->daddr, esph->spi, IPPROTO_ESP, AF_INET);
424         if (!x)
425                 return;
426         NETDEBUG(KERN_DEBUG "pmtu discovery on SA ESP/%08x/%08x\n",
427                  ntohl(esph->spi), ntohl(iph->daddr));
428         xfrm_state_put(x);
429 }
430
431 static void esp_destroy(struct xfrm_state *x)
432 {
433         struct esp_data *esp = x->data;
434
435         if (!esp)
436                 return;
437
438         crypto_free_aead(esp->aead);
439         kfree(esp);
440 }
441
442 static int esp_init_aead(struct xfrm_state *x)
443 {
444         struct esp_data *esp = x->data;
445         struct crypto_aead *aead;
446         int err;
447
448         aead = crypto_alloc_aead(x->aead->alg_name, 0, 0);
449         err = PTR_ERR(aead);
450         if (IS_ERR(aead))
451                 goto error;
452
453         esp->aead = aead;
454
455         err = crypto_aead_setkey(aead, x->aead->alg_key,
456                                  (x->aead->alg_key_len + 7) / 8);
457         if (err)
458                 goto error;
459
460         err = crypto_aead_setauthsize(aead, x->aead->alg_icv_len / 8);
461         if (err)
462                 goto error;
463
464 error:
465         return err;
466 }
467
468 static int esp_init_authenc(struct xfrm_state *x)
469 {
470         struct esp_data *esp = x->data;
471         struct crypto_aead *aead;
472         struct crypto_authenc_key_param *param;
473         struct rtattr *rta;
474         char *key;
475         char *p;
476         char authenc_name[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
477         unsigned int keylen;
478         int err;
479
480         err = -EINVAL;
481         if (x->ealg == NULL)
482                 goto error;
483
484         err = -ENAMETOOLONG;
485         if (snprintf(authenc_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "authenc(%s,%s)",
486                      x->aalg ? x->aalg->alg_name : "digest_null",
487                      x->ealg->alg_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
488                 goto error;
489
490         aead = crypto_alloc_aead(authenc_name, 0, 0);
491         err = PTR_ERR(aead);
492         if (IS_ERR(aead))
493                 goto error;
494
495         esp->aead = aead;
496
497         keylen = (x->aalg ? (x->aalg->alg_key_len + 7) / 8 : 0) +
498                  (x->ealg->alg_key_len + 7) / 8 + RTA_SPACE(sizeof(*param));
499         err = -ENOMEM;
500         key = kmalloc(keylen, GFP_KERNEL);
501         if (!key)
502                 goto error;
503
504         p = key;
505         rta = (void *)p;
506         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
507         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
508         param = RTA_DATA(rta);
509         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
510
511         if (x->aalg) {
512                 struct xfrm_algo_desc *aalg_desc;
513
514                 memcpy(p, x->aalg->alg_key, (x->aalg->alg_key_len + 7) / 8);
515                 p += (x->aalg->alg_key_len + 7) / 8;
516
517                 aalg_desc = xfrm_aalg_get_byname(x->aalg->alg_name, 0);
518                 BUG_ON(!aalg_desc);
519
520                 err = -EINVAL;
521                 if (aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8 !=
522                     crypto_aead_authsize(aead)) {
523                         NETDEBUG(KERN_INFO "ESP: %s digestsize %u != %hu\n",
524                                  x->aalg->alg_name,
525                                  crypto_aead_authsize(aead),
526                                  aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8);
527                         goto free_key;
528                 }
529
530                 err = crypto_aead_setauthsize(
531                         aead, aalg_desc->uinfo.auth.icv_truncbits / 8);
532                 if (err)
533                         goto free_key;
534         }
535
536         param->enckeylen = cpu_to_be32((x->ealg->alg_key_len + 7) / 8);
537         memcpy(p, x->ealg->alg_key, (x->ealg->alg_key_len + 7) / 8);
538
539         err = crypto_aead_setkey(aead, key, keylen);
540
541 free_key:
542         kfree(key);
543
544 error:
545         return err;
546 }
547
548 static int esp_init_state(struct xfrm_state *x)
549 {
550         struct esp_data *esp;
551         struct crypto_aead *aead;
552         u32 align;
553         int err;
554
555         esp = kzalloc(sizeof(*esp), GFP_KERNEL);
556         if (esp == NULL)
557                 return -ENOMEM;
558
559         x->data = esp;
560
561         if (x->aead)
562                 err = esp_init_aead(x);
563         else
564                 err = esp_init_authenc(x);
565
566         if (err)
567                 goto error;
568
569         aead = esp->aead;
570
571         esp->padlen = 0;
572
573         x->props.header_len = sizeof(struct ip_esp_hdr) +
574                               crypto_aead_ivsize(aead);
575         if (x->props.mode == XFRM_MODE_TUNNEL)
576                 x->props.header_len += sizeof(struct iphdr);
577         else if (x->props.mode == XFRM_MODE_BEET)
578                 x->props.header_len += IPV4_BEET_PHMAXLEN;
579         if (x->encap) {
580                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
581
582                 switch (encap->encap_type) {
583                 default:
584                         goto error;
585                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
586                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr);
587                         break;
588                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
589                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr) + 2 * sizeof(u32);
590                         break;
591                 }
592         }
593
594         align = ALIGN(crypto_aead_blocksize(aead), 4);
595         if (esp->padlen)
596                 align = max_t(u32, align, esp->padlen);
597         x->props.trailer_len = align + 1 + crypto_aead_authsize(esp->aead);
598
599 error:
600         return err;
601 }
602
603 static struct xfrm_type esp_type =
604 {
605         .description    = "ESP4",
606         .owner          = THIS_MODULE,
607         .proto          = IPPROTO_ESP,
608         .flags          = XFRM_TYPE_REPLAY_PROT,
609         .init_state     = esp_init_state,
610         .destructor     = esp_destroy,
611         .get_mtu        = esp4_get_mtu,
612         .input          = esp_input,
613         .output         = esp_output
614 };
615
616 static struct net_protocol esp4_protocol = {
617         .handler        =       xfrm4_rcv,
618         .err_handler    =       esp4_err,
619         .no_policy      =       1,
620 };
621
622 static int __init esp4_init(void)
623 {
624         if (xfrm_register_type(&esp_type, AF_INET) < 0) {
625                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add xfrm type\n");
626                 return -EAGAIN;
627         }
628         if (inet_add_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0) {
629                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add protocol\n");
630                 xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET);
631                 return -EAGAIN;
632         }
633         return 0;
634 }
635
636 static void __exit esp4_fini(void)
637 {
638         if (inet_del_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0)
639                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove protocol\n");
640         if (xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET) < 0)
641                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove xfrm type\n");
642 }
643
644 module_init(esp4_init);
645 module_exit(esp4_fini);
646 MODULE_LICENSE("GPL");
647 MODULE_ALIAS_XFRM_TYPE(AF_INET, XFRM_PROTO_ESP);