[IPSEC] ESP: Use block ciphers where applicable
[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 <linux/err.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <net/ip.h>
30 #include <net/xfrm.h>
31 #include <net/esp.h>
32 #include <asm/scatterlist.h>
33 #include <linux/crypto.h>
34 #include <linux/kernel.h>
35 #include <linux/pfkeyv2.h>
36 #include <linux/random.h>
37 #include <net/icmp.h>
38 #include <net/ipv6.h>
39 #include <net/protocol.h>
40 #include <linux/icmpv6.h>
41
42 static int esp6_output(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
43 {
44         int err;
45         int hdr_len;
46         struct ipv6hdr *top_iph;
47         struct ipv6_esp_hdr *esph;
48         struct crypto_blkcipher *tfm;
49         struct blkcipher_desc desc;
50         struct esp_data *esp;
51         struct sk_buff *trailer;
52         int blksize;
53         int clen;
54         int alen;
55         int nfrags;
56
57         esp = x->data;
58         hdr_len = skb->h.raw - skb->data +
59                   sizeof(*esph) + esp->conf.ivlen;
60
61         /* Strip IP+ESP header. */
62         __skb_pull(skb, hdr_len);
63
64         /* Now skb is pure payload to encrypt */
65         err = -ENOMEM;
66
67         /* Round to block size */
68         clen = skb->len;
69
70         alen = esp->auth.icv_trunc_len;
71         tfm = esp->conf.tfm;
72         desc.tfm = tfm;
73         desc.flags = 0;
74         blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(tfm), 4);
75         clen = ALIGN(clen + 2, blksize);
76         if (esp->conf.padlen)
77                 clen = ALIGN(clen, esp->conf.padlen);
78
79         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, clen-skb->len+alen, &trailer)) < 0) {
80                 goto error;
81         }
82
83         /* Fill padding... */
84         do {
85                 int i;
86                 for (i=0; i<clen-skb->len - 2; i++)
87                         *(u8*)(trailer->tail + i) = i+1;
88         } while (0);
89         *(u8*)(trailer->tail + clen-skb->len - 2) = (clen - skb->len)-2;
90         pskb_put(skb, trailer, clen - skb->len);
91
92         top_iph = (struct ipv6hdr *)__skb_push(skb, hdr_len);
93         esph = (struct ipv6_esp_hdr *)skb->h.raw;
94         top_iph->payload_len = htons(skb->len + alen - sizeof(*top_iph));
95         *(u8*)(trailer->tail - 1) = *skb->nh.raw;
96         *skb->nh.raw = IPPROTO_ESP;
97
98         esph->spi = x->id.spi;
99         esph->seq_no = htonl(++x->replay.oseq);
100         xfrm_aevent_doreplay(x);
101
102         if (esp->conf.ivlen)
103                 crypto_blkcipher_set_iv(tfm, esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
104
105         do {
106                 struct scatterlist *sg = &esp->sgbuf[0];
107
108                 if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
109                         sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
110                         if (!sg)
111                                 goto error;
112                 }
113                 skb_to_sgvec(skb, sg, esph->enc_data+esp->conf.ivlen-skb->data, clen);
114                 err = crypto_blkcipher_encrypt(&desc, sg, sg, clen);
115                 if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
116                         kfree(sg);
117         } while (0);
118
119         if (unlikely(err))
120                 goto error;
121
122         if (esp->conf.ivlen) {
123                 memcpy(esph->enc_data, esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
124                 crypto_blkcipher_get_iv(tfm, esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
125         }
126
127         if (esp->auth.icv_full_len) {
128                 esp->auth.icv(esp, skb, (u8*)esph-skb->data,
129                         sizeof(struct ipv6_esp_hdr) + esp->conf.ivlen+clen, trailer->tail);
130                 pskb_put(skb, trailer, alen);
131         }
132
133 error:
134         return err;
135 }
136
137 static int esp6_input(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
138 {
139         struct ipv6hdr *iph;
140         struct ipv6_esp_hdr *esph;
141         struct esp_data *esp = x->data;
142         struct crypto_blkcipher *tfm = esp->conf.tfm;
143         struct blkcipher_desc desc = { .tfm = tfm };
144         struct sk_buff *trailer;
145         int blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(tfm), 4);
146         int alen = esp->auth.icv_trunc_len;
147         int elen = skb->len - sizeof(struct ipv6_esp_hdr) - esp->conf.ivlen - alen;
148
149         int hdr_len = skb->h.raw - skb->nh.raw;
150         int nfrags;
151         int ret = 0;
152
153         if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(struct ipv6_esp_hdr))) {
154                 ret = -EINVAL;
155                 goto out;
156         }
157
158         if (elen <= 0 || (elen & (blksize-1))) {
159                 ret = -EINVAL;
160                 goto out;
161         }
162
163         /* If integrity check is required, do this. */
164         if (esp->auth.icv_full_len) {
165                 u8 sum[esp->auth.icv_full_len];
166                 u8 sum1[alen];
167
168                 esp->auth.icv(esp, skb, 0, skb->len-alen, sum);
169
170                 if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen, sum1, alen))
171                         BUG();
172
173                 if (unlikely(memcmp(sum, sum1, alen))) {
174                         x->stats.integrity_failed++;
175                         ret = -EINVAL;
176                         goto out;
177                 }
178         }
179
180         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, 0, &trailer)) < 0) {
181                 ret = -EINVAL;
182                 goto out;
183         }
184
185         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
186
187         esph = (struct ipv6_esp_hdr*)skb->data;
188         iph = skb->nh.ipv6h;
189
190         /* Get ivec. This can be wrong, check against another impls. */
191         if (esp->conf.ivlen)
192                 crypto_blkcipher_set_iv(tfm, esph->enc_data, esp->conf.ivlen);
193
194         {
195                 u8 nexthdr[2];
196                 struct scatterlist *sg = &esp->sgbuf[0];
197                 u8 padlen;
198
199                 if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
200                         sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
201                         if (!sg) {
202                                 ret = -ENOMEM;
203                                 goto out;
204                         }
205                 }
206                 skb_to_sgvec(skb, sg, sizeof(struct ipv6_esp_hdr) + esp->conf.ivlen, elen);
207                 ret = crypto_blkcipher_decrypt(&desc, sg, sg, elen);
208                 if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
209                         kfree(sg);
210                 if (unlikely(ret))
211                         goto out;
212
213                 if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen-2, nexthdr, 2))
214                         BUG();
215
216                 padlen = nexthdr[0];
217                 if (padlen+2 >= elen) {
218                         LIMIT_NETDEBUG(KERN_WARNING "ipsec esp packet is garbage padlen=%d, elen=%d\n", padlen+2, elen);
219                         ret = -EINVAL;
220                         goto out;
221                 }
222                 /* ... check padding bits here. Silly. :-) */ 
223
224                 pskb_trim(skb, skb->len - alen - padlen - 2);
225                 ret = nexthdr[1];
226         }
227
228         skb->h.raw = __skb_pull(skb, sizeof(*esph) + esp->conf.ivlen) - hdr_len;
229
230 out:
231         return ret;
232 }
233
234 static u32 esp6_get_max_size(struct xfrm_state *x, int mtu)
235 {
236         struct esp_data *esp = x->data;
237         u32 blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(esp->conf.tfm), 4);
238
239         if (x->props.mode) {
240                 mtu = ALIGN(mtu + 2, blksize);
241         } else {
242                 /* The worst case. */
243                 u32 padsize = ((blksize - 1) & 7) + 1;
244                 mtu = ALIGN(mtu + 2, padsize) + blksize - padsize;
245         }
246         if (esp->conf.padlen)
247                 mtu = ALIGN(mtu, esp->conf.padlen);
248
249         return mtu + x->props.header_len + esp->auth.icv_trunc_len;
250 }
251
252 static void esp6_err(struct sk_buff *skb, struct inet6_skb_parm *opt,
253                      int type, int code, int offset, __u32 info)
254 {
255         struct ipv6hdr *iph = (struct ipv6hdr*)skb->data;
256         struct ipv6_esp_hdr *esph = (struct ipv6_esp_hdr*)(skb->data+offset);
257         struct xfrm_state *x;
258
259         if (type != ICMPV6_DEST_UNREACH && 
260             type != ICMPV6_PKT_TOOBIG)
261                 return;
262
263         x = xfrm_state_lookup((xfrm_address_t *)&iph->daddr, esph->spi, IPPROTO_ESP, AF_INET6);
264         if (!x)
265                 return;
266         printk(KERN_DEBUG "pmtu discovery on SA ESP/%08x/" NIP6_FMT "\n", 
267                         ntohl(esph->spi), NIP6(iph->daddr));
268         xfrm_state_put(x);
269 }
270
271 static void esp6_destroy(struct xfrm_state *x)
272 {
273         struct esp_data *esp = x->data;
274
275         if (!esp)
276                 return;
277
278         crypto_free_blkcipher(esp->conf.tfm);
279         esp->conf.tfm = NULL;
280         kfree(esp->conf.ivec);
281         esp->conf.ivec = NULL;
282         crypto_free_tfm(esp->auth.tfm);
283         esp->auth.tfm = NULL;
284         kfree(esp->auth.work_icv);
285         esp->auth.work_icv = NULL;
286         kfree(esp);
287 }
288
289 static int esp6_init_state(struct xfrm_state *x)
290 {
291         struct esp_data *esp = NULL;
292         struct crypto_blkcipher *tfm;
293
294         /* null auth and encryption can have zero length keys */
295         if (x->aalg) {
296                 if (x->aalg->alg_key_len > 512)
297                         goto error;
298         }
299         if (x->ealg == NULL)
300                 goto error;
301
302         if (x->encap)
303                 goto error;
304
305         esp = kzalloc(sizeof(*esp), GFP_KERNEL);
306         if (esp == NULL)
307                 return -ENOMEM;
308
309         if (x->aalg) {
310                 struct xfrm_algo_desc *aalg_desc;
311
312                 esp->auth.key = x->aalg->alg_key;
313                 esp->auth.key_len = (x->aalg->alg_key_len+7)/8;
314                 esp->auth.tfm = crypto_alloc_tfm(x->aalg->alg_name, 0);
315                 if (esp->auth.tfm == NULL)
316                         goto error;
317                 esp->auth.icv = esp_hmac_digest;
318  
319                 aalg_desc = xfrm_aalg_get_byname(x->aalg->alg_name, 0);
320                 BUG_ON(!aalg_desc);
321  
322                 if (aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8 !=
323                         crypto_tfm_alg_digestsize(esp->auth.tfm)) {
324                                 printk(KERN_INFO "ESP: %s digestsize %u != %hu\n",
325                                         x->aalg->alg_name,
326                                         crypto_tfm_alg_digestsize(esp->auth.tfm),
327                                         aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8);
328                                 goto error;
329                 }
330  
331                 esp->auth.icv_full_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8;
332                 esp->auth.icv_trunc_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_truncbits/8;
333  
334                 esp->auth.work_icv = kmalloc(esp->auth.icv_full_len, GFP_KERNEL);
335                 if (!esp->auth.work_icv)
336                         goto error;
337         }
338         esp->conf.key = x->ealg->alg_key;
339         esp->conf.key_len = (x->ealg->alg_key_len+7)/8;
340         tfm = crypto_alloc_blkcipher(x->ealg->alg_name, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
341         if (IS_ERR(tfm))
342                 goto error;
343         esp->conf.tfm = tfm;
344         esp->conf.ivlen = crypto_blkcipher_ivsize(tfm);
345         esp->conf.padlen = 0;
346         if (esp->conf.ivlen) {
347                 esp->conf.ivec = kmalloc(esp->conf.ivlen, GFP_KERNEL);
348                 if (unlikely(esp->conf.ivec == NULL))
349                         goto error;
350                 get_random_bytes(esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
351         }
352         if (crypto_blkcipher_setkey(tfm, esp->conf.key, esp->conf.key_len))
353                 goto error;
354         x->props.header_len = sizeof(struct ipv6_esp_hdr) + esp->conf.ivlen;
355         if (x->props.mode)
356                 x->props.header_len += sizeof(struct ipv6hdr);
357         x->data = esp;
358         return 0;
359
360 error:
361         x->data = esp;
362         esp6_destroy(x);
363         x->data = NULL;
364         return -EINVAL;
365 }
366
367 static struct xfrm_type esp6_type =
368 {
369         .description    = "ESP6",
370         .owner          = THIS_MODULE,
371         .proto          = IPPROTO_ESP,
372         .init_state     = esp6_init_state,
373         .destructor     = esp6_destroy,
374         .get_max_size   = esp6_get_max_size,
375         .input          = esp6_input,
376         .output         = esp6_output
377 };
378
379 static struct inet6_protocol esp6_protocol = {
380         .handler        =       xfrm6_rcv,
381         .err_handler    =       esp6_err,
382         .flags          =       INET6_PROTO_NOPOLICY,
383 };
384
385 static int __init esp6_init(void)
386 {
387         if (xfrm_register_type(&esp6_type, AF_INET6) < 0) {
388                 printk(KERN_INFO "ipv6 esp init: can't add xfrm type\n");
389                 return -EAGAIN;
390         }
391         if (inet6_add_protocol(&esp6_protocol, IPPROTO_ESP) < 0) {
392                 printk(KERN_INFO "ipv6 esp init: can't add protocol\n");
393                 xfrm_unregister_type(&esp6_type, AF_INET6);
394                 return -EAGAIN;
395         }
396
397         return 0;
398 }
399
400 static void __exit esp6_fini(void)
401 {
402         if (inet6_del_protocol(&esp6_protocol, IPPROTO_ESP) < 0)
403                 printk(KERN_INFO "ipv6 esp close: can't remove protocol\n");
404         if (xfrm_unregister_type(&esp6_type, AF_INET6) < 0)
405                 printk(KERN_INFO "ipv6 esp close: can't remove xfrm type\n");
406 }
407
408 module_init(esp6_init);
409 module_exit(esp6_fini);
410
411 MODULE_LICENSE("GPL");