net: introduce DST_NOPEER dst flag
[linux-2.6.git] / net / wireless / lib80211_crypt_ccmp.c
1 /*
2  * lib80211 crypt: host-based CCMP encryption implementation for lib80211
3  *
4  * Copyright (c) 2003-2004, Jouni Malinen <j@w1.fi>
5  * Copyright (c) 2008, John W. Linville <linville@tuxdriver.com>
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
9  * published by the Free Software Foundation. See README and COPYING for
10  * more details.
11  */
12
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/err.h>
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/random.h>
19 #include <linux/skbuff.h>
20 #include <linux/netdevice.h>
21 #include <linux/if_ether.h>
22 #include <linux/if_arp.h>
23 #include <asm/string.h>
24 #include <linux/wireless.h>
25
26 #include <linux/ieee80211.h>
27
28 #include <linux/crypto.h>
29
30 #include <net/lib80211.h>
31
32 MODULE_AUTHOR("Jouni Malinen");
33 MODULE_DESCRIPTION("Host AP crypt: CCMP");
34 MODULE_LICENSE("GPL");
35
36 #define AES_BLOCK_LEN 16
37 #define CCMP_HDR_LEN 8
38 #define CCMP_MIC_LEN 8
39 #define CCMP_TK_LEN 16
40 #define CCMP_PN_LEN 6
41
42 struct lib80211_ccmp_data {
43         u8 key[CCMP_TK_LEN];
44         int key_set;
45
46         u8 tx_pn[CCMP_PN_LEN];
47         u8 rx_pn[CCMP_PN_LEN];
48
49         u32 dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors;
50         u32 dot11RSNAStatsCCMPReplays;
51         u32 dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors;
52
53         int key_idx;
54
55         struct crypto_cipher *tfm;
56
57         /* scratch buffers for virt_to_page() (crypto API) */
58         u8 tx_b0[AES_BLOCK_LEN], tx_b[AES_BLOCK_LEN],
59             tx_e[AES_BLOCK_LEN], tx_s0[AES_BLOCK_LEN];
60         u8 rx_b0[AES_BLOCK_LEN], rx_b[AES_BLOCK_LEN], rx_a[AES_BLOCK_LEN];
61 };
62
63 static inline void lib80211_ccmp_aes_encrypt(struct crypto_cipher *tfm,
64                                               const u8 pt[16], u8 ct[16])
65 {
66         crypto_cipher_encrypt_one(tfm, ct, pt);
67 }
68
69 static void *lib80211_ccmp_init(int key_idx)
70 {
71         struct lib80211_ccmp_data *priv;
72
73         priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_ATOMIC);
74         if (priv == NULL)
75                 goto fail;
76         priv->key_idx = key_idx;
77
78         priv->tfm = crypto_alloc_cipher("aes", 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
79         if (IS_ERR(priv->tfm)) {
80                 printk(KERN_DEBUG "lib80211_crypt_ccmp: could not allocate "
81                        "crypto API aes\n");
82                 priv->tfm = NULL;
83                 goto fail;
84         }
85
86         return priv;
87
88       fail:
89         if (priv) {
90                 if (priv->tfm)
91                         crypto_free_cipher(priv->tfm);
92                 kfree(priv);
93         }
94
95         return NULL;
96 }
97
98 static void lib80211_ccmp_deinit(void *priv)
99 {
100         struct lib80211_ccmp_data *_priv = priv;
101         if (_priv && _priv->tfm)
102                 crypto_free_cipher(_priv->tfm);
103         kfree(priv);
104 }
105
106 static inline void xor_block(u8 * b, u8 * a, size_t len)
107 {
108         int i;
109         for (i = 0; i < len; i++)
110                 b[i] ^= a[i];
111 }
112
113 static void ccmp_init_blocks(struct crypto_cipher *tfm,
114                              struct ieee80211_hdr *hdr,
115                              u8 * pn, size_t dlen, u8 * b0, u8 * auth, u8 * s0)
116 {
117         u8 *pos, qc = 0;
118         size_t aad_len;
119         int a4_included, qc_included;
120         u8 aad[2 * AES_BLOCK_LEN];
121
122         a4_included = ieee80211_has_a4(hdr->frame_control);
123         qc_included = ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control);
124
125         aad_len = 22;
126         if (a4_included)
127                 aad_len += 6;
128         if (qc_included) {
129                 pos = (u8 *) & hdr->addr4;
130                 if (a4_included)
131                         pos += 6;
132                 qc = *pos & 0x0f;
133                 aad_len += 2;
134         }
135
136         /* CCM Initial Block:
137          * Flag (Include authentication header, M=3 (8-octet MIC),
138          *       L=1 (2-octet Dlen))
139          * Nonce: 0x00 | A2 | PN
140          * Dlen */
141         b0[0] = 0x59;
142         b0[1] = qc;
143         memcpy(b0 + 2, hdr->addr2, ETH_ALEN);
144         memcpy(b0 + 8, pn, CCMP_PN_LEN);
145         b0[14] = (dlen >> 8) & 0xff;
146         b0[15] = dlen & 0xff;
147
148         /* AAD:
149          * FC with bits 4..6 and 11..13 masked to zero; 14 is always one
150          * A1 | A2 | A3
151          * SC with bits 4..15 (seq#) masked to zero
152          * A4 (if present)
153          * QC (if present)
154          */
155         pos = (u8 *) hdr;
156         aad[0] = 0;             /* aad_len >> 8 */
157         aad[1] = aad_len & 0xff;
158         aad[2] = pos[0] & 0x8f;
159         aad[3] = pos[1] & 0xc7;
160         memcpy(aad + 4, hdr->addr1, 3 * ETH_ALEN);
161         pos = (u8 *) & hdr->seq_ctrl;
162         aad[22] = pos[0] & 0x0f;
163         aad[23] = 0;            /* all bits masked */
164         memset(aad + 24, 0, 8);
165         if (a4_included)
166                 memcpy(aad + 24, hdr->addr4, ETH_ALEN);
167         if (qc_included) {
168                 aad[a4_included ? 30 : 24] = qc;
169                 /* rest of QC masked */
170         }
171
172         /* Start with the first block and AAD */
173         lib80211_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, auth);
174         xor_block(auth, aad, AES_BLOCK_LEN);
175         lib80211_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
176         xor_block(auth, &aad[AES_BLOCK_LEN], AES_BLOCK_LEN);
177         lib80211_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
178         b0[0] &= 0x07;
179         b0[14] = b0[15] = 0;
180         lib80211_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, s0);
181 }
182
183 static int lib80211_ccmp_hdr(struct sk_buff *skb, int hdr_len,
184                               u8 *aeskey, int keylen, void *priv)
185 {
186         struct lib80211_ccmp_data *key = priv;
187         int i;
188         u8 *pos;
189
190         if (skb_headroom(skb) < CCMP_HDR_LEN || skb->len < hdr_len)
191                 return -1;
192
193         if (aeskey != NULL && keylen >= CCMP_TK_LEN)
194                 memcpy(aeskey, key->key, CCMP_TK_LEN);
195
196         pos = skb_push(skb, CCMP_HDR_LEN);
197         memmove(pos, pos + CCMP_HDR_LEN, hdr_len);
198         pos += hdr_len;
199
200         i = CCMP_PN_LEN - 1;
201         while (i >= 0) {
202                 key->tx_pn[i]++;
203                 if (key->tx_pn[i] != 0)
204                         break;
205                 i--;
206         }
207
208         *pos++ = key->tx_pn[5];
209         *pos++ = key->tx_pn[4];
210         *pos++ = 0;
211         *pos++ = (key->key_idx << 6) | (1 << 5) /* Ext IV included */ ;
212         *pos++ = key->tx_pn[3];
213         *pos++ = key->tx_pn[2];
214         *pos++ = key->tx_pn[1];
215         *pos++ = key->tx_pn[0];
216
217         return CCMP_HDR_LEN;
218 }
219
220 static int lib80211_ccmp_encrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
221 {
222         struct lib80211_ccmp_data *key = priv;
223         int data_len, i, blocks, last, len;
224         u8 *pos, *mic;
225         struct ieee80211_hdr *hdr;
226         u8 *b0 = key->tx_b0;
227         u8 *b = key->tx_b;
228         u8 *e = key->tx_e;
229         u8 *s0 = key->tx_s0;
230
231         if (skb_tailroom(skb) < CCMP_MIC_LEN || skb->len < hdr_len)
232                 return -1;
233
234         data_len = skb->len - hdr_len;
235         len = lib80211_ccmp_hdr(skb, hdr_len, NULL, 0, priv);
236         if (len < 0)
237                 return -1;
238
239         pos = skb->data + hdr_len + CCMP_HDR_LEN;
240         hdr = (struct ieee80211_hdr *)skb->data;
241         ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, key->tx_pn, data_len, b0, b, s0);
242
243         blocks = DIV_ROUND_UP(data_len, AES_BLOCK_LEN);
244         last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
245
246         for (i = 1; i <= blocks; i++) {
247                 len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
248                 /* Authentication */
249                 xor_block(b, pos, len);
250                 lib80211_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b, b);
251                 /* Encryption, with counter */
252                 b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
253                 b0[15] = i & 0xff;
254                 lib80211_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, e);
255                 xor_block(pos, e, len);
256                 pos += len;
257         }
258
259         mic = skb_put(skb, CCMP_MIC_LEN);
260         for (i = 0; i < CCMP_MIC_LEN; i++)
261                 mic[i] = b[i] ^ s0[i];
262
263         return 0;
264 }
265
266 /*
267  * deal with seq counter wrapping correctly.
268  * refer to timer_after() for jiffies wrapping handling
269  */
270 static inline int ccmp_replay_check(u8 *pn_n, u8 *pn_o)
271 {
272         u32 iv32_n, iv16_n;
273         u32 iv32_o, iv16_o;
274
275         iv32_n = (pn_n[0] << 24) | (pn_n[1] << 16) | (pn_n[2] << 8) | pn_n[3];
276         iv16_n = (pn_n[4] << 8) | pn_n[5];
277
278         iv32_o = (pn_o[0] << 24) | (pn_o[1] << 16) | (pn_o[2] << 8) | pn_o[3];
279         iv16_o = (pn_o[4] << 8) | pn_o[5];
280
281         if ((s32)iv32_n - (s32)iv32_o < 0 ||
282             (iv32_n == iv32_o && iv16_n <= iv16_o))
283                 return 1;
284         return 0;
285 }
286
287 static int lib80211_ccmp_decrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
288 {
289         struct lib80211_ccmp_data *key = priv;
290         u8 keyidx, *pos;
291         struct ieee80211_hdr *hdr;
292         u8 *b0 = key->rx_b0;
293         u8 *b = key->rx_b;
294         u8 *a = key->rx_a;
295         u8 pn[6];
296         int i, blocks, last, len;
297         size_t data_len = skb->len - hdr_len - CCMP_HDR_LEN - CCMP_MIC_LEN;
298         u8 *mic = skb->data + skb->len - CCMP_MIC_LEN;
299
300         if (skb->len < hdr_len + CCMP_HDR_LEN + CCMP_MIC_LEN) {
301                 key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
302                 return -1;
303         }
304
305         hdr = (struct ieee80211_hdr *)skb->data;
306         pos = skb->data + hdr_len;
307         keyidx = pos[3];
308         if (!(keyidx & (1 << 5))) {
309                 if (net_ratelimit()) {
310                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: received packet without ExtIV"
311                                " flag from %pM\n", hdr->addr2);
312                 }
313                 key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
314                 return -2;
315         }
316         keyidx >>= 6;
317         if (key->key_idx != keyidx) {
318                 printk(KERN_DEBUG "CCMP: RX tkey->key_idx=%d frame "
319                        "keyidx=%d priv=%p\n", key->key_idx, keyidx, priv);
320                 return -6;
321         }
322         if (!key->key_set) {
323                 if (net_ratelimit()) {
324                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: received packet from %pM"
325                                " with keyid=%d that does not have a configured"
326                                " key\n", hdr->addr2, keyidx);
327                 }
328                 return -3;
329         }
330
331         pn[0] = pos[7];
332         pn[1] = pos[6];
333         pn[2] = pos[5];
334         pn[3] = pos[4];
335         pn[4] = pos[1];
336         pn[5] = pos[0];
337         pos += 8;
338
339         if (ccmp_replay_check(pn, key->rx_pn)) {
340 #ifdef CONFIG_LIB80211_DEBUG
341                 if (net_ratelimit()) {
342                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: replay detected: STA=%pM "
343                                  "previous PN %02x%02x%02x%02x%02x%02x "
344                                  "received PN %02x%02x%02x%02x%02x%02x\n",
345                                  hdr->addr2,
346                                  key->rx_pn[0], key->rx_pn[1], key->rx_pn[2],
347                                  key->rx_pn[3], key->rx_pn[4], key->rx_pn[5],
348                                  pn[0], pn[1], pn[2], pn[3], pn[4], pn[5]);
349                 }
350 #endif
351                 key->dot11RSNAStatsCCMPReplays++;
352                 return -4;
353         }
354
355         ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, pn, data_len, b0, a, b);
356         xor_block(mic, b, CCMP_MIC_LEN);
357
358         blocks = DIV_ROUND_UP(data_len, AES_BLOCK_LEN);
359         last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
360
361         for (i = 1; i <= blocks; i++) {
362                 len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
363                 /* Decrypt, with counter */
364                 b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
365                 b0[15] = i & 0xff;
366                 lib80211_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, b);
367                 xor_block(pos, b, len);
368                 /* Authentication */
369                 xor_block(a, pos, len);
370                 lib80211_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, a, a);
371                 pos += len;
372         }
373
374         if (memcmp(mic, a, CCMP_MIC_LEN) != 0) {
375                 if (net_ratelimit()) {
376                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: decrypt failed: STA="
377                                "%pM\n", hdr->addr2);
378                 }
379                 key->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors++;
380                 return -5;
381         }
382
383         memcpy(key->rx_pn, pn, CCMP_PN_LEN);
384
385         /* Remove hdr and MIC */
386         memmove(skb->data + CCMP_HDR_LEN, skb->data, hdr_len);
387         skb_pull(skb, CCMP_HDR_LEN);
388         skb_trim(skb, skb->len - CCMP_MIC_LEN);
389
390         return keyidx;
391 }
392
393 static int lib80211_ccmp_set_key(void *key, int len, u8 * seq, void *priv)
394 {
395         struct lib80211_ccmp_data *data = priv;
396         int keyidx;
397         struct crypto_cipher *tfm = data->tfm;
398
399         keyidx = data->key_idx;
400         memset(data, 0, sizeof(*data));
401         data->key_idx = keyidx;
402         data->tfm = tfm;
403         if (len == CCMP_TK_LEN) {
404                 memcpy(data->key, key, CCMP_TK_LEN);
405                 data->key_set = 1;
406                 if (seq) {
407                         data->rx_pn[0] = seq[5];
408                         data->rx_pn[1] = seq[4];
409                         data->rx_pn[2] = seq[3];
410                         data->rx_pn[3] = seq[2];
411                         data->rx_pn[4] = seq[1];
412                         data->rx_pn[5] = seq[0];
413                 }
414                 crypto_cipher_setkey(data->tfm, data->key, CCMP_TK_LEN);
415         } else if (len == 0)
416                 data->key_set = 0;
417         else
418                 return -1;
419
420         return 0;
421 }
422
423 static int lib80211_ccmp_get_key(void *key, int len, u8 * seq, void *priv)
424 {
425         struct lib80211_ccmp_data *data = priv;
426
427         if (len < CCMP_TK_LEN)
428                 return -1;
429
430         if (!data->key_set)
431                 return 0;
432         memcpy(key, data->key, CCMP_TK_LEN);
433
434         if (seq) {
435                 seq[0] = data->tx_pn[5];
436                 seq[1] = data->tx_pn[4];
437                 seq[2] = data->tx_pn[3];
438                 seq[3] = data->tx_pn[2];
439                 seq[4] = data->tx_pn[1];
440                 seq[5] = data->tx_pn[0];
441         }
442
443         return CCMP_TK_LEN;
444 }
445
446 static char *lib80211_ccmp_print_stats(char *p, void *priv)
447 {
448         struct lib80211_ccmp_data *ccmp = priv;
449
450         p += sprintf(p, "key[%d] alg=CCMP key_set=%d "
451                      "tx_pn=%02x%02x%02x%02x%02x%02x "
452                      "rx_pn=%02x%02x%02x%02x%02x%02x "
453                      "format_errors=%d replays=%d decrypt_errors=%d\n",
454                      ccmp->key_idx, ccmp->key_set,
455                      ccmp->tx_pn[0], ccmp->tx_pn[1], ccmp->tx_pn[2],
456                      ccmp->tx_pn[3], ccmp->tx_pn[4], ccmp->tx_pn[5],
457                      ccmp->rx_pn[0], ccmp->rx_pn[1], ccmp->rx_pn[2],
458                      ccmp->rx_pn[3], ccmp->rx_pn[4], ccmp->rx_pn[5],
459                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors,
460                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPReplays,
461                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors);
462
463         return p;
464 }
465
466 static struct lib80211_crypto_ops lib80211_crypt_ccmp = {
467         .name = "CCMP",
468         .init = lib80211_ccmp_init,
469         .deinit = lib80211_ccmp_deinit,
470         .encrypt_mpdu = lib80211_ccmp_encrypt,
471         .decrypt_mpdu = lib80211_ccmp_decrypt,
472         .encrypt_msdu = NULL,
473         .decrypt_msdu = NULL,
474         .set_key = lib80211_ccmp_set_key,
475         .get_key = lib80211_ccmp_get_key,
476         .print_stats = lib80211_ccmp_print_stats,
477         .extra_mpdu_prefix_len = CCMP_HDR_LEN,
478         .extra_mpdu_postfix_len = CCMP_MIC_LEN,
479         .owner = THIS_MODULE,
480 };
481
482 static int __init lib80211_crypto_ccmp_init(void)
483 {
484         return lib80211_register_crypto_ops(&lib80211_crypt_ccmp);
485 }
486
487 static void __exit lib80211_crypto_ccmp_exit(void)
488 {
489         lib80211_unregister_crypto_ops(&lib80211_crypt_ccmp);
490 }
491
492 module_init(lib80211_crypto_ccmp_init);
493 module_exit(lib80211_crypto_ccmp_exit);