MODSIGN: Implement module signature checking
David Howells [Wed, 26 Sep 2012 09:11:03 +0000 (10:11 +0100)]
Check the signature on the module against the keys compiled into the kernel or
available in a hardware key store.

Currently, only RSA keys are supported - though that's easy enough to change,
and the signature is expected to contain raw components (so not a PGP or
PKCS#7 formatted blob).

The signature blob is expected to consist of the following pieces in order:

 (1) The binary identifier for the key.  This is expected to match the
     SubjectKeyIdentifier from an X.509 certificate.  Only X.509 type
     identifiers are currently supported.

 (2) The signature data, consisting of a series of MPIs in which each is in
     the format of a 2-byte BE word sizes followed by the content data.

 (3) A 12 byte information block of the form:

struct module_signature {
enum pkey_algo algo : 8;
enum pkey_hash_algo hash : 8;
enum pkey_id_type id_type : 8;
u8 __pad;
__be32 id_length;
__be32 sig_length;
};

     The three enums are defined in crypto/public_key.h.

     'algo' contains the public-key algorithm identifier (0->DSA, 1->RSA).

     'hash' contains the digest algorithm identifier (0->MD4, 1->MD5, 2->SHA1,
      etc.).

     'id_type' contains the public-key identifier type (0->PGP, 1->X.509).

     '__pad' should be 0.

     'id_length' should contain in the binary identifier length in BE form.

     'sig_length' should contain in the signature data length in BE form.

     The lengths are in BE order rather than CPU order to make dealing with
     cross-compilation easier.

Signed-off-by: David Howells <dhowells@redhat.com>
Signed-off-by: Rusty Russell <rusty@rustcorp.com.au> (minor Kconfig fix)

init/Kconfig
kernel/module_signing.c

index 00d4579..abc6e63 100644 (file)
@@ -1588,6 +1588,14 @@ config MODULE_SRCVERSION_ALL
 config MODULE_SIG
        bool "Module signature verification"
        depends on MODULES
+       select KEYS
+       select CRYPTO
+       select ASYMMETRIC_KEY_TYPE
+       select ASYMMETRIC_PUBLIC_KEY_SUBTYPE
+       select PUBLIC_KEY_ALGO_RSA
+       select ASN1
+       select OID_REGISTRY
+       select X509_CERTIFICATE_PARSER
        help
          Check modules for valid signatures upon load: the signature
          is simply appended to the module. For more information see
index 499728a..6b09f69 100644 (file)
 
 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/err.h>
+#include <crypto/public_key.h>
+#include <crypto/hash.h>
+#include <keys/asymmetric-type.h>
 #include "module-internal.h"
 
 /*
+ * Module signature information block.
+ *
+ * The constituents of the signature section are, in order:
+ *
+ *     - Signer's name
+ *     - Key identifier
+ *     - Signature data
+ *     - Information block
+ */
+struct module_signature {
+       enum pkey_algo          algo : 8;       /* Public-key crypto algorithm */
+       enum pkey_hash_algo     hash : 8;       /* Digest algorithm */
+       enum pkey_id_type       id_type : 8;    /* Key identifier type */
+       u8                      signer_len;     /* Length of signer's name */
+       u8                      key_id_len;     /* Length of key identifier */
+       u8                      __pad[3];
+       __be32                  sig_len;        /* Length of signature data */
+};
+
+/*
+ * Digest the module contents.
+ */
+static struct public_key_signature *mod_make_digest(enum pkey_hash_algo hash,
+                                                   const void *mod,
+                                                   unsigned long modlen)
+{
+       struct public_key_signature *pks;
+       struct crypto_shash *tfm;
+       struct shash_desc *desc;
+       size_t digest_size, desc_size;
+       int ret;
+
+       pr_devel("==>%s()\n", __func__);
+       
+       /* Allocate the hashing algorithm we're going to need and find out how
+        * big the hash operational data will be.
+        */
+       tfm = crypto_alloc_shash(pkey_hash_algo[hash], 0, 0);
+       if (IS_ERR(tfm))
+               return (PTR_ERR(tfm) == -ENOENT) ? ERR_PTR(-ENOPKG) : ERR_CAST(tfm);
+
+       desc_size = crypto_shash_descsize(tfm) + sizeof(*desc);
+       digest_size = crypto_shash_digestsize(tfm);
+
+       /* We allocate the hash operational data storage on the end of our
+        * context data and the digest output buffer on the end of that.
+        */
+       ret = -ENOMEM;
+       pks = kzalloc(digest_size + sizeof(*pks) + desc_size, GFP_KERNEL);
+       if (!pks)
+               goto error_no_pks;
+
+       pks->pkey_hash_algo     = hash;
+       pks->digest             = (u8 *)pks + sizeof(*pks) + desc_size;
+       pks->digest_size        = digest_size;
+
+       desc = (void *)pks + sizeof(*pks);
+       desc->tfm   = tfm;
+       desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
+
+       ret = crypto_shash_init(desc);
+       if (ret < 0)
+               goto error;
+
+       ret = crypto_shash_finup(desc, mod, modlen, pks->digest);
+       if (ret < 0)
+               goto error;
+
+       crypto_free_shash(tfm);
+       pr_devel("<==%s() = ok\n", __func__);
+       return pks;
+
+error:
+       kfree(pks);
+error_no_pks:
+       crypto_free_shash(tfm);
+       pr_devel("<==%s() = %d\n", __func__, ret);
+       return ERR_PTR(ret);
+}
+
+/*
+ * Extract an MPI array from the signature data.  This represents the actual
+ * signature.  Each raw MPI is prefaced by a BE 2-byte value indicating the
+ * size of the MPI in bytes.
+ *
+ * RSA signatures only have one MPI, so currently we only read one.
+ */
+static int mod_extract_mpi_array(struct public_key_signature *pks,
+                                const void *data, size_t len)
+{
+       size_t nbytes;
+       MPI mpi;
+
+       if (len < 3)
+               return -EBADMSG;
+       nbytes = ((const u8 *)data)[0] << 8 | ((const u8 *)data)[1];
+       data += 2;
+       len -= 2;
+       if (len != nbytes)
+               return -EBADMSG;
+
+       mpi = mpi_read_raw_data(data, nbytes);
+       if (!mpi)
+               return -ENOMEM;
+       pks->mpi[0] = mpi;
+       pks->nr_mpi = 1;
+       return 0;
+}
+
+/*
+ * Request an asymmetric key.
+ */
+static struct key *request_asymmetric_key(const char *signer, size_t signer_len,
+                                         const u8 *key_id, size_t key_id_len)
+{
+       key_ref_t key;
+       size_t i;
+       char *id, *q;
+
+       pr_devel("==>%s(,%zu,,%zu)\n", __func__, signer_len, key_id_len);
+
+       /* Construct an identifier. */
+       id = kmalloc(signer_len + 2 + key_id_len * 2 + 1, GFP_KERNEL);
+       if (!id)
+               return ERR_PTR(-ENOKEY);
+
+       memcpy(id, signer, signer_len);
+
+       q = id + signer_len;
+       *q++ = ':';
+       *q++ = ' ';
+       for (i = 0; i < key_id_len; i++) {
+               *q++ = hex_asc[*key_id >> 4];
+               *q++ = hex_asc[*key_id++ & 0x0f];
+       }
+
+       *q = 0;
+
+       pr_debug("Look up: \"%s\"\n", id);
+
+       key = keyring_search(make_key_ref(modsign_keyring, 1),
+                            &key_type_asymmetric, id);
+       if (IS_ERR(key))
+               pr_warn("Request for unknown module key '%s' err %ld\n",
+                       id, PTR_ERR(key));
+       kfree(id);
+
+       if (IS_ERR(key)) {
+               switch (PTR_ERR(key)) {
+                       /* Hide some search errors */
+               case -EACCES:
+               case -ENOTDIR:
+               case -EAGAIN:
+                       return ERR_PTR(-ENOKEY);
+               default:
+                       return ERR_CAST(key);
+               }
+       }
+
+       pr_devel("<==%s() = 0 [%x]\n", __func__, key_serial(key_ref_to_ptr(key)));
+       return key_ref_to_ptr(key);
+}
+
+/*
  * Verify the signature on a module.
  */
 int mod_verify_sig(const void *mod, unsigned long modlen,
                   const void *sig, unsigned long siglen)
 {
-       return -ENOKEY;
+       struct public_key_signature *pks;
+       struct module_signature ms;
+       struct key *key;
+       size_t sig_len;
+       int ret;
+
+       pr_devel("==>%s(,%lu,,%lu,)\n", __func__, modlen, siglen);
+
+       if (siglen <= sizeof(ms))
+               return -EBADMSG;
+
+       memcpy(&ms, sig + (siglen - sizeof(ms)), sizeof(ms));
+       siglen -= sizeof(ms);
+
+       sig_len = be32_to_cpu(ms.sig_len);
+       if (sig_len >= siglen ||
+           siglen - sig_len != (size_t)ms.signer_len + ms.key_id_len)
+               return -EBADMSG;
+
+       /* For the moment, only support RSA and X.509 identifiers */
+       if (ms.algo != PKEY_ALGO_RSA ||
+           ms.id_type != PKEY_ID_X509)
+               return -ENOPKG;
+
+       if (ms.hash >= PKEY_HASH__LAST ||
+           !pkey_hash_algo[ms.hash])
+               return -ENOPKG;
+
+       key = request_asymmetric_key(sig, ms.signer_len,
+                                    sig + ms.signer_len, ms.key_id_len);
+       if (IS_ERR(key))
+               return PTR_ERR(key);
+
+       pks = mod_make_digest(ms.hash, mod, modlen);
+       if (IS_ERR(pks)) {
+               ret = PTR_ERR(pks);
+               goto error_put_key;
+       }
+
+       ret = mod_extract_mpi_array(pks, sig + ms.signer_len + ms.key_id_len,
+                                   sig_len);
+       if (ret < 0)
+               goto error_free_pks;
+
+       ret = verify_signature(key, pks);
+       pr_devel("verify_signature() = %d\n", ret);
+
+error_free_pks:
+       mpi_free(pks->rsa.s);
+       kfree(pks);
+error_put_key:
+       key_put(key);
+       pr_devel("<==%s() = %d\n", __func__, ret);
+       return ret;     
 }