[IPSEC]: Add support for combined mode algorithms
[linux-2.6.git] / net / ipv6 / esp6.c
1 /*
2  * Copyright (C)2002 USAGI/WIDE Project
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7  * (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
17  *
18  * Authors
19  *
20  *      Mitsuru KANDA @USAGI       : IPv6 Support
21  *      Kazunori MIYAZAWA @USAGI   :
22  *      Kunihiro Ishiguro <kunihiro@ipinfusion.com>
23  *
24  *      This file is derived from net/ipv4/esp.c
25  */
26
27 #include <crypto/aead.h>
28 #include <crypto/authenc.h>
29 #include <linux/err.h>
30 #include <linux/module.h>
31 #include <net/ip.h>
32 #include <net/xfrm.h>
33 #include <net/esp.h>
34 #include <linux/scatterlist.h>
35 #include <linux/kernel.h>
36 #include <linux/pfkeyv2.h>
37 #include <linux/random.h>
38 #include <linux/slab.h>
39 #include <linux/spinlock.h>
40 #include <net/icmp.h>
41 #include <net/ipv6.h>
42 #include <net/protocol.h>
43 #include <linux/icmpv6.h>
44
45 struct esp_skb_cb {
46         struct xfrm_skb_cb xfrm;
47         void *tmp;
48 };
49
50 #define ESP_SKB_CB(__skb) ((struct esp_skb_cb *)&((__skb)->cb[0]))
51
52 /*
53  * Allocate an AEAD request structure with extra space for SG and IV.
54  *
55  * For alignment considerations the IV is placed at the front, followed
56  * by the request and finally the SG list.
57  *
58  * TODO: Use spare space in skb for this where possible.
59  */
60 static void *esp_alloc_tmp(struct crypto_aead *aead, int nfrags)
61 {
62         unsigned int len;
63
64         len = crypto_aead_ivsize(aead);
65         if (len) {
66                 len += crypto_aead_alignmask(aead) &
67                        ~(crypto_tfm_ctx_alignment() - 1);
68                 len = ALIGN(len, crypto_tfm_ctx_alignment());
69         }
70
71         len += sizeof(struct aead_givcrypt_request) + crypto_aead_reqsize(aead);
72         len = ALIGN(len, __alignof__(struct scatterlist));
73
74         len += sizeof(struct scatterlist) * nfrags;
75
76         return kmalloc(len, GFP_ATOMIC);
77 }
78
79 static inline u8 *esp_tmp_iv(struct crypto_aead *aead, void *tmp)
80 {
81         return crypto_aead_ivsize(aead) ?
82                PTR_ALIGN((u8 *)tmp, crypto_aead_alignmask(aead) + 1) : tmp;
83 }
84
85 static inline struct aead_givcrypt_request *esp_tmp_givreq(
86         struct crypto_aead *aead, u8 *iv)
87 {
88         struct aead_givcrypt_request *req;
89
90         req = (void *)PTR_ALIGN(iv + crypto_aead_ivsize(aead),
91                                 crypto_tfm_ctx_alignment());
92         aead_givcrypt_set_tfm(req, aead);
93         return req;
94 }
95
96 static inline struct aead_request *esp_tmp_req(struct crypto_aead *aead, u8 *iv)
97 {
98         struct aead_request *req;
99
100         req = (void *)PTR_ALIGN(iv + crypto_aead_ivsize(aead),
101                                 crypto_tfm_ctx_alignment());
102         aead_request_set_tfm(req, aead);
103         return req;
104 }
105
106 static inline struct scatterlist *esp_req_sg(struct crypto_aead *aead,
107                                              struct aead_request *req)
108 {
109         return (void *)ALIGN((unsigned long)(req + 1) +
110                              crypto_aead_reqsize(aead),
111                              __alignof__(struct scatterlist));
112 }
113
114 static inline struct scatterlist *esp_givreq_sg(
115         struct crypto_aead *aead, struct aead_givcrypt_request *req)
116 {
117         return (void *)ALIGN((unsigned long)(req + 1) +
118                              crypto_aead_reqsize(aead),
119                              __alignof__(struct scatterlist));
120 }
121
122 static void esp_output_done(struct crypto_async_request *base, int err)
123 {
124         struct sk_buff *skb = base->data;
125
126         kfree(ESP_SKB_CB(skb)->tmp);
127         xfrm_output_resume(skb, err);
128 }
129
130 static int esp6_output(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
131 {
132         int err;
133         struct ip_esp_hdr *esph;
134         struct crypto_aead *aead;
135         struct aead_givcrypt_request *req;
136         struct scatterlist *sg;
137         struct scatterlist *asg;
138         struct sk_buff *trailer;
139         void *tmp;
140         int blksize;
141         int clen;
142         int alen;
143         int nfrags;
144         u8 *iv;
145         u8 *tail;
146         struct esp_data *esp = x->data;
147
148         /* skb is pure payload to encrypt */
149         err = -ENOMEM;
150
151         /* Round to block size */
152         clen = skb->len;
153
154         aead = esp->aead;
155         alen = crypto_aead_authsize(aead);
156
157         blksize = ALIGN(crypto_aead_blocksize(aead), 4);
158         clen = ALIGN(clen + 2, blksize);
159         if (esp->padlen)
160                 clen = ALIGN(clen, esp->padlen);
161
162         if ((err = skb_cow_data(skb, clen - skb->len + alen, &trailer)) < 0)
163                 goto error;
164         nfrags = err;
165
166         tmp = esp_alloc_tmp(aead, nfrags + 1);
167         if (!tmp)
168                 goto error;
169
170         iv = esp_tmp_iv(aead, tmp);
171         req = esp_tmp_givreq(aead, iv);
172         asg = esp_givreq_sg(aead, req);
173         sg = asg + 1;
174
175         /* Fill padding... */
176         tail = skb_tail_pointer(trailer);
177         do {
178                 int i;
179                 for (i=0; i<clen-skb->len - 2; i++)
180                         tail[i] = i + 1;
181         } while (0);
182         tail[clen-skb->len - 2] = (clen - skb->len) - 2;
183         tail[clen - skb->len - 1] = *skb_mac_header(skb);
184         pskb_put(skb, trailer, clen - skb->len + alen);
185
186         skb_push(skb, -skb_network_offset(skb));
187         esph = ip_esp_hdr(skb);
188         *skb_mac_header(skb) = IPPROTO_ESP;
189
190         esph->spi = x->id.spi;
191         esph->seq_no = htonl(XFRM_SKB_CB(skb)->seq);
192
193         sg_init_table(sg, nfrags);
194         skb_to_sgvec(skb, sg,
195                      esph->enc_data + crypto_aead_ivsize(aead) - skb->data,
196                      clen + alen);
197         sg_init_one(asg, esph, sizeof(*esph));
198
199         aead_givcrypt_set_callback(req, 0, esp_output_done, skb);
200         aead_givcrypt_set_crypt(req, sg, sg, clen, iv);
201         aead_givcrypt_set_assoc(req, asg, sizeof(*esph));
202         aead_givcrypt_set_giv(req, esph->enc_data, XFRM_SKB_CB(skb)->seq);
203
204         ESP_SKB_CB(skb)->tmp = tmp;
205         err = crypto_aead_givencrypt(req);
206         if (err == -EINPROGRESS)
207                 goto error;
208
209         if (err == -EBUSY)
210                 err = NET_XMIT_DROP;
211
212         kfree(tmp);
213
214 error:
215         return err;
216 }
217
218 static int esp_input_done2(struct sk_buff *skb, int err)
219 {
220         struct xfrm_state *x = xfrm_input_state(skb);
221         struct esp_data *esp = x->data;
222         struct crypto_aead *aead = esp->aead;
223         int alen = crypto_aead_authsize(aead);
224         int hlen = sizeof(struct ip_esp_hdr) + crypto_aead_ivsize(aead);
225         int elen = skb->len - hlen;
226         int hdr_len = skb_network_header_len(skb);
227         int padlen;
228         u8 nexthdr[2];
229
230         kfree(ESP_SKB_CB(skb)->tmp);
231
232         if (unlikely(err))
233                 goto out;
234
235         if (skb_copy_bits(skb, skb->len - alen - 2, nexthdr, 2))
236                 BUG();
237
238         err = -EINVAL;
239         padlen = nexthdr[0];
240         if (padlen + 2 + alen >= elen) {
241                 LIMIT_NETDEBUG(KERN_WARNING "ipsec esp packet is garbage "
242                                "padlen=%d, elen=%d\n", padlen + 2, elen - alen);
243                 goto out;
244         }
245
246         /* ... check padding bits here. Silly. :-) */
247
248         pskb_trim(skb, skb->len - alen - padlen - 2);
249         __skb_pull(skb, hlen);
250         skb_set_transport_header(skb, -hdr_len);
251
252         err = nexthdr[1];
253
254         /* RFC4303: Drop dummy packets without any error */
255         if (err == IPPROTO_NONE)
256                 err = -EINVAL;
257
258 out:
259         return err;
260 }
261
262 static void esp_input_done(struct crypto_async_request *base, int err)
263 {
264         struct sk_buff *skb = base->data;
265
266         xfrm_input_resume(skb, esp_input_done2(skb, err));
267 }
268
269 static int esp6_input(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
270 {
271         struct ip_esp_hdr *esph;
272         struct esp_data *esp = x->data;
273         struct crypto_aead *aead = esp->aead;
274         struct aead_request *req;
275         struct sk_buff *trailer;
276         int elen = skb->len - sizeof(*esph) - crypto_aead_ivsize(aead);
277         int nfrags;
278         int ret = 0;
279         void *tmp;
280         u8 *iv;
281         struct scatterlist *sg;
282         struct scatterlist *asg;
283
284         if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(*esph))) {
285                 ret = -EINVAL;
286                 goto out;
287         }
288
289         if (elen <= 0) {
290                 ret = -EINVAL;
291                 goto out;
292         }
293
294         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, 0, &trailer)) < 0) {
295                 ret = -EINVAL;
296                 goto out;
297         }
298
299         ret = -ENOMEM;
300         tmp = esp_alloc_tmp(aead, nfrags + 1);
301         if (!tmp)
302                 goto out;
303
304         ESP_SKB_CB(skb)->tmp = tmp;
305         iv = esp_tmp_iv(aead, tmp);
306         req = esp_tmp_req(aead, iv);
307         asg = esp_req_sg(aead, req);
308         sg = asg + 1;
309
310         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
311
312         esph = (struct ip_esp_hdr *)skb->data;
313
314         /* Get ivec. This can be wrong, check against another impls. */
315         iv = esph->enc_data;
316
317         sg_init_table(sg, nfrags);
318         skb_to_sgvec(skb, sg, sizeof(*esph) + crypto_aead_ivsize(aead), elen);
319         sg_init_one(asg, esph, sizeof(*esph));
320
321         aead_request_set_callback(req, 0, esp_input_done, skb);
322         aead_request_set_crypt(req, sg, sg, elen, iv);
323         aead_request_set_assoc(req, asg, sizeof(*esph));
324
325         ret = crypto_aead_decrypt(req);
326         if (ret == -EINPROGRESS)
327                 goto out;
328
329         ret = esp_input_done2(skb, ret);
330
331 out:
332         return ret;
333 }
334
335 static u32 esp6_get_mtu(struct xfrm_state *x, int mtu)
336 {
337         struct esp_data *esp = x->data;
338         u32 blksize = ALIGN(crypto_aead_blocksize(esp->aead), 4);
339         u32 align = max_t(u32, blksize, esp->padlen);
340         u32 rem;
341
342         mtu -= x->props.header_len + crypto_aead_authsize(esp->aead);
343         rem = mtu & (align - 1);
344         mtu &= ~(align - 1);
345
346         if (x->props.mode != XFRM_MODE_TUNNEL) {
347                 u32 padsize = ((blksize - 1) & 7) + 1;
348                 mtu -= blksize - padsize;
349                 mtu += min_t(u32, blksize - padsize, rem);
350         }
351
352         return mtu - 2;
353 }
354
355 static void esp6_err(struct sk_buff *skb, struct inet6_skb_parm *opt,
356                      int type, int code, int offset, __be32 info)
357 {
358         struct ipv6hdr *iph = (struct ipv6hdr*)skb->data;
359         struct ip_esp_hdr *esph = (struct ip_esp_hdr *)(skb->data + offset);
360         struct xfrm_state *x;
361
362         if (type != ICMPV6_DEST_UNREACH &&
363             type != ICMPV6_PKT_TOOBIG)
364                 return;
365
366         x = xfrm_state_lookup((xfrm_address_t *)&iph->daddr, esph->spi, IPPROTO_ESP, AF_INET6);
367         if (!x)
368                 return;
369         printk(KERN_DEBUG "pmtu discovery on SA ESP/%08x/" NIP6_FMT "\n",
370                         ntohl(esph->spi), NIP6(iph->daddr));
371         xfrm_state_put(x);
372 }
373
374 static void esp6_destroy(struct xfrm_state *x)
375 {
376         struct esp_data *esp = x->data;
377
378         if (!esp)
379                 return;
380
381         crypto_free_aead(esp->aead);
382         kfree(esp);
383 }
384
385 static int esp_init_aead(struct xfrm_state *x)
386 {
387         struct esp_data *esp = x->data;
388         struct crypto_aead *aead;
389         int err;
390
391         aead = crypto_alloc_aead(x->aead->alg_name, 0, 0);
392         err = PTR_ERR(aead);
393         if (IS_ERR(aead))
394                 goto error;
395
396         esp->aead = aead;
397
398         err = crypto_aead_setkey(aead, x->aead->alg_key,
399                                  (x->aead->alg_key_len + 7) / 8);
400         if (err)
401                 goto error;
402
403         err = crypto_aead_setauthsize(aead, x->aead->alg_icv_len / 8);
404         if (err)
405                 goto error;
406
407 error:
408         return err;
409 }
410
411 static int esp_init_authenc(struct xfrm_state *x)
412 {
413         struct esp_data *esp = x->data;
414         struct crypto_aead *aead;
415         struct crypto_authenc_key_param *param;
416         struct rtattr *rta;
417         char *key;
418         char *p;
419         char authenc_name[CRYPTO_MAX_ALG_NAME];
420         unsigned int keylen;
421         int err;
422
423         err = -EINVAL;
424         if (x->ealg == NULL)
425                 goto error;
426
427         err = -ENAMETOOLONG;
428         if (snprintf(authenc_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME, "authenc(%s,%s)",
429                      x->aalg ? x->aalg->alg_name : "digest_null",
430                      x->ealg->alg_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
431                 goto error;
432
433         aead = crypto_alloc_aead(authenc_name, 0, 0);
434         err = PTR_ERR(aead);
435         if (IS_ERR(aead))
436                 goto error;
437
438         esp->aead = aead;
439
440         keylen = (x->aalg ? (x->aalg->alg_key_len + 7) / 8 : 0) +
441                  (x->ealg->alg_key_len + 7) / 8 + RTA_SPACE(sizeof(*param));
442         err = -ENOMEM;
443         key = kmalloc(keylen, GFP_KERNEL);
444         if (!key)
445                 goto error;
446
447         p = key;
448         rta = (void *)p;
449         rta->rta_type = CRYPTO_AUTHENC_KEYA_PARAM;
450         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(*param));
451         param = RTA_DATA(rta);
452         p += RTA_SPACE(sizeof(*param));
453
454         if (x->aalg) {
455                 struct xfrm_algo_desc *aalg_desc;
456
457                 memcpy(p, x->aalg->alg_key, (x->aalg->alg_key_len + 7) / 8);
458                 p += (x->aalg->alg_key_len + 7) / 8;
459
460                 aalg_desc = xfrm_aalg_get_byname(x->aalg->alg_name, 0);
461                 BUG_ON(!aalg_desc);
462
463                 err = -EINVAL;
464                 if (aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8 !=
465                     crypto_aead_authsize(aead)) {
466                         NETDEBUG(KERN_INFO "ESP: %s digestsize %u != %hu\n",
467                                  x->aalg->alg_name,
468                                  crypto_aead_authsize(aead),
469                                  aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8);
470                         goto free_key;
471                 }
472
473                 err = crypto_aead_setauthsize(
474                         aead, aalg_desc->uinfo.auth.icv_truncbits / 8);
475                 if (err)
476                         goto free_key;
477         }
478
479         param->enckeylen = cpu_to_be32((x->ealg->alg_key_len + 7) / 8);
480         memcpy(p, x->ealg->alg_key, (x->ealg->alg_key_len + 7) / 8);
481
482         err = crypto_aead_setkey(aead, key, keylen);
483
484 free_key:
485         kfree(key);
486
487 error:
488         return err;
489 }
490
491 static int esp6_init_state(struct xfrm_state *x)
492 {
493         struct esp_data *esp;
494         struct crypto_aead *aead;
495         u32 align;
496         int err;
497
498         if (x->encap)
499                 return -EINVAL;
500
501         esp = kzalloc(sizeof(*esp), GFP_KERNEL);
502         if (esp == NULL)
503                 return -ENOMEM;
504
505         x->data = esp;
506
507         if (x->aead)
508                 err = esp_init_aead(x);
509         else
510                 err = esp_init_authenc(x);
511
512         if (err)
513                 goto error;
514
515         aead = esp->aead;
516
517         esp->padlen = 0;
518
519         x->props.header_len = sizeof(struct ip_esp_hdr) +
520                               crypto_aead_ivsize(aead);
521         switch (x->props.mode) {
522         case XFRM_MODE_BEET:
523         case XFRM_MODE_TRANSPORT:
524                 break;
525         case XFRM_MODE_TUNNEL:
526                 x->props.header_len += sizeof(struct ipv6hdr);
527                 break;
528         default:
529                 goto error;
530         }
531
532         align = ALIGN(crypto_aead_blocksize(aead), 4);
533         if (esp->padlen)
534                 align = max_t(u32, align, esp->padlen);
535         x->props.trailer_len = align + 1 + crypto_aead_authsize(esp->aead);
536
537 error:
538         return err;
539 }
540
541 static struct xfrm_type esp6_type =
542 {
543         .description    = "ESP6",
544         .owner          = THIS_MODULE,
545         .proto          = IPPROTO_ESP,
546         .flags          = XFRM_TYPE_REPLAY_PROT,
547         .init_state     = esp6_init_state,
548         .destructor     = esp6_destroy,
549         .get_mtu        = esp6_get_mtu,
550         .input          = esp6_input,
551         .output         = esp6_output,
552         .hdr_offset     = xfrm6_find_1stfragopt,
553 };
554
555 static struct inet6_protocol esp6_protocol = {
556         .handler        =       xfrm6_rcv,
557         .err_handler    =       esp6_err,
558         .flags          =       INET6_PROTO_NOPOLICY,
559 };
560
561 static int __init esp6_init(void)
562 {
563         if (xfrm_register_type(&esp6_type, AF_INET6) < 0) {
564                 printk(KERN_INFO "ipv6 esp init: can't add xfrm type\n");
565                 return -EAGAIN;
566         }
567         if (inet6_add_protocol(&esp6_protocol, IPPROTO_ESP) < 0) {
568                 printk(KERN_INFO "ipv6 esp init: can't add protocol\n");
569                 xfrm_unregister_type(&esp6_type, AF_INET6);
570                 return -EAGAIN;
571         }
572
573         return 0;
574 }
575
576 static void __exit esp6_fini(void)
577 {
578         if (inet6_del_protocol(&esp6_protocol, IPPROTO_ESP) < 0)
579                 printk(KERN_INFO "ipv6 esp close: can't remove protocol\n");
580         if (xfrm_unregister_type(&esp6_type, AF_INET6) < 0)
581                 printk(KERN_INFO "ipv6 esp close: can't remove xfrm type\n");
582 }
583
584 module_init(esp6_init);
585 module_exit(esp6_fini);
586
587 MODULE_LICENSE("GPL");
588 MODULE_ALIAS_XFRM_TYPE(AF_INET6, XFRM_PROTO_ESP);