[IPSEC] ESP: Use block ciphers where applicable
[linux-2.6.git] / net / ipv4 / esp4.c
1 #include <linux/err.h>
2 #include <linux/module.h>
3 #include <net/ip.h>
4 #include <net/xfrm.h>
5 #include <net/esp.h>
6 #include <asm/scatterlist.h>
7 #include <linux/crypto.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/pfkeyv2.h>
10 #include <linux/random.h>
11 #include <net/icmp.h>
12 #include <net/protocol.h>
13 #include <net/udp.h>
14
15 static int esp_output(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
16 {
17         int err;
18         struct iphdr *top_iph;
19         struct ip_esp_hdr *esph;
20         struct crypto_blkcipher *tfm;
21         struct blkcipher_desc desc;
22         struct esp_data *esp;
23         struct sk_buff *trailer;
24         int blksize;
25         int clen;
26         int alen;
27         int nfrags;
28
29         /* Strip IP+ESP header. */
30         __skb_pull(skb, skb->h.raw - skb->data);
31         /* Now skb is pure payload to encrypt */
32
33         err = -ENOMEM;
34
35         /* Round to block size */
36         clen = skb->len;
37
38         esp = x->data;
39         alen = esp->auth.icv_trunc_len;
40         tfm = esp->conf.tfm;
41         desc.tfm = tfm;
42         desc.flags = 0;
43         blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(tfm), 4);
44         clen = ALIGN(clen + 2, blksize);
45         if (esp->conf.padlen)
46                 clen = ALIGN(clen, esp->conf.padlen);
47
48         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, clen-skb->len+alen, &trailer)) < 0)
49                 goto error;
50
51         /* Fill padding... */
52         do {
53                 int i;
54                 for (i=0; i<clen-skb->len - 2; i++)
55                         *(u8*)(trailer->tail + i) = i+1;
56         } while (0);
57         *(u8*)(trailer->tail + clen-skb->len - 2) = (clen - skb->len)-2;
58         pskb_put(skb, trailer, clen - skb->len);
59
60         __skb_push(skb, skb->data - skb->nh.raw);
61         top_iph = skb->nh.iph;
62         esph = (struct ip_esp_hdr *)(skb->nh.raw + top_iph->ihl*4);
63         top_iph->tot_len = htons(skb->len + alen);
64         *(u8*)(trailer->tail - 1) = top_iph->protocol;
65
66         /* this is non-NULL only with UDP Encapsulation */
67         if (x->encap) {
68                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
69                 struct udphdr *uh;
70                 u32 *udpdata32;
71
72                 uh = (struct udphdr *)esph;
73                 uh->source = encap->encap_sport;
74                 uh->dest = encap->encap_dport;
75                 uh->len = htons(skb->len + alen - top_iph->ihl*4);
76                 uh->check = 0;
77
78                 switch (encap->encap_type) {
79                 default:
80                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
81                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(uh + 1);
82                         break;
83                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
84                         udpdata32 = (u32 *)(uh + 1);
85                         udpdata32[0] = udpdata32[1] = 0;
86                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(udpdata32 + 2);
87                         break;
88                 }
89
90                 top_iph->protocol = IPPROTO_UDP;
91         } else
92                 top_iph->protocol = IPPROTO_ESP;
93
94         esph->spi = x->id.spi;
95         esph->seq_no = htonl(++x->replay.oseq);
96         xfrm_aevent_doreplay(x);
97
98         if (esp->conf.ivlen)
99                 crypto_blkcipher_set_iv(tfm, esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
100
101         do {
102                 struct scatterlist *sg = &esp->sgbuf[0];
103
104                 if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
105                         sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
106                         if (!sg)
107                                 goto error;
108                 }
109                 skb_to_sgvec(skb, sg, esph->enc_data+esp->conf.ivlen-skb->data, clen);
110                 err = crypto_blkcipher_encrypt(&desc, sg, sg, clen);
111                 if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
112                         kfree(sg);
113         } while (0);
114
115         if (unlikely(err))
116                 goto error;
117
118         if (esp->conf.ivlen) {
119                 memcpy(esph->enc_data, esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
120                 crypto_blkcipher_get_iv(tfm, esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
121         }
122
123         if (esp->auth.icv_full_len) {
124                 esp->auth.icv(esp, skb, (u8*)esph-skb->data,
125                               sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen+clen, trailer->tail);
126                 pskb_put(skb, trailer, alen);
127         }
128
129         ip_send_check(top_iph);
130
131 error:
132         return err;
133 }
134
135 /*
136  * Note: detecting truncated vs. non-truncated authentication data is very
137  * expensive, so we only support truncated data, which is the recommended
138  * and common case.
139  */
140 static int esp_input(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
141 {
142         struct iphdr *iph;
143         struct ip_esp_hdr *esph;
144         struct esp_data *esp = x->data;
145         struct crypto_blkcipher *tfm = esp->conf.tfm;
146         struct blkcipher_desc desc = { .tfm = tfm };
147         struct sk_buff *trailer;
148         int blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(tfm), 4);
149         int alen = esp->auth.icv_trunc_len;
150         int elen = skb->len - sizeof(struct ip_esp_hdr) - esp->conf.ivlen - alen;
151         int nfrags;
152         int ihl;
153         u8 nexthdr[2];
154         struct scatterlist *sg;
155         int padlen;
156         int err;
157
158         if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(struct ip_esp_hdr)))
159                 goto out;
160
161         if (elen <= 0 || (elen & (blksize-1)))
162                 goto out;
163
164         /* If integrity check is required, do this. */
165         if (esp->auth.icv_full_len) {
166                 u8 sum[esp->auth.icv_full_len];
167                 u8 sum1[alen];
168                 
169                 esp->auth.icv(esp, skb, 0, skb->len-alen, sum);
170
171                 if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen, sum1, alen))
172                         BUG();
173
174                 if (unlikely(memcmp(sum, sum1, alen))) {
175                         x->stats.integrity_failed++;
176                         goto out;
177                 }
178         }
179
180         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, 0, &trailer)) < 0)
181                 goto out;
182
183         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
184
185         esph = (struct ip_esp_hdr*)skb->data;
186
187         /* Get ivec. This can be wrong, check against another impls. */
188         if (esp->conf.ivlen)
189                 crypto_blkcipher_set_iv(tfm, esph->enc_data, esp->conf.ivlen);
190
191         sg = &esp->sgbuf[0];
192
193         if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
194                 sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
195                 if (!sg)
196                         goto out;
197         }
198         skb_to_sgvec(skb, sg, sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen, elen);
199         err = crypto_blkcipher_decrypt(&desc, sg, sg, elen);
200         if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
201                 kfree(sg);
202         if (unlikely(err))
203                 return err;
204
205         if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen-2, nexthdr, 2))
206                 BUG();
207
208         padlen = nexthdr[0];
209         if (padlen+2 >= elen)
210                 goto out;
211
212         /* ... check padding bits here. Silly. :-) */ 
213
214         iph = skb->nh.iph;
215         ihl = iph->ihl * 4;
216
217         if (x->encap) {
218                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
219                 struct udphdr *uh = (void *)(skb->nh.raw + ihl);
220
221                 /*
222                  * 1) if the NAT-T peer's IP or port changed then
223                  *    advertize the change to the keying daemon.
224                  *    This is an inbound SA, so just compare
225                  *    SRC ports.
226                  */
227                 if (iph->saddr != x->props.saddr.a4 ||
228                     uh->source != encap->encap_sport) {
229                         xfrm_address_t ipaddr;
230
231                         ipaddr.a4 = iph->saddr;
232                         km_new_mapping(x, &ipaddr, uh->source);
233                                 
234                         /* XXX: perhaps add an extra
235                          * policy check here, to see
236                          * if we should allow or
237                          * reject a packet from a
238                          * different source
239                          * address/port.
240                          */
241                 }
242         
243                 /*
244                  * 2) ignore UDP/TCP checksums in case
245                  *    of NAT-T in Transport Mode, or
246                  *    perform other post-processing fixes
247                  *    as per draft-ietf-ipsec-udp-encaps-06,
248                  *    section 3.1.2
249                  */
250                 if (!x->props.mode)
251                         skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
252         }
253
254         iph->protocol = nexthdr[1];
255         pskb_trim(skb, skb->len - alen - padlen - 2);
256         skb->h.raw = __skb_pull(skb, sizeof(*esph) + esp->conf.ivlen) - ihl;
257
258         return 0;
259
260 out:
261         return -EINVAL;
262 }
263
264 static u32 esp4_get_max_size(struct xfrm_state *x, int mtu)
265 {
266         struct esp_data *esp = x->data;
267         u32 blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(esp->conf.tfm), 4);
268
269         if (x->props.mode) {
270                 mtu = ALIGN(mtu + 2, blksize);
271         } else {
272                 /* The worst case. */
273                 mtu = ALIGN(mtu + 2, 4) + blksize - 4;
274         }
275         if (esp->conf.padlen)
276                 mtu = ALIGN(mtu, esp->conf.padlen);
277
278         return mtu + x->props.header_len + esp->auth.icv_trunc_len;
279 }
280
281 static void esp4_err(struct sk_buff *skb, u32 info)
282 {
283         struct iphdr *iph = (struct iphdr*)skb->data;
284         struct ip_esp_hdr *esph = (struct ip_esp_hdr*)(skb->data+(iph->ihl<<2));
285         struct xfrm_state *x;
286
287         if (skb->h.icmph->type != ICMP_DEST_UNREACH ||
288             skb->h.icmph->code != ICMP_FRAG_NEEDED)
289                 return;
290
291         x = xfrm_state_lookup((xfrm_address_t *)&iph->daddr, esph->spi, IPPROTO_ESP, AF_INET);
292         if (!x)
293                 return;
294         NETDEBUG(KERN_DEBUG "pmtu discovery on SA ESP/%08x/%08x\n",
295                  ntohl(esph->spi), ntohl(iph->daddr));
296         xfrm_state_put(x);
297 }
298
299 static void esp_destroy(struct xfrm_state *x)
300 {
301         struct esp_data *esp = x->data;
302
303         if (!esp)
304                 return;
305
306         crypto_free_blkcipher(esp->conf.tfm);
307         esp->conf.tfm = NULL;
308         kfree(esp->conf.ivec);
309         esp->conf.ivec = NULL;
310         crypto_free_tfm(esp->auth.tfm);
311         esp->auth.tfm = NULL;
312         kfree(esp->auth.work_icv);
313         esp->auth.work_icv = NULL;
314         kfree(esp);
315 }
316
317 static int esp_init_state(struct xfrm_state *x)
318 {
319         struct esp_data *esp = NULL;
320         struct crypto_blkcipher *tfm;
321
322         /* null auth and encryption can have zero length keys */
323         if (x->aalg) {
324                 if (x->aalg->alg_key_len > 512)
325                         goto error;
326         }
327         if (x->ealg == NULL)
328                 goto error;
329
330         esp = kzalloc(sizeof(*esp), GFP_KERNEL);
331         if (esp == NULL)
332                 return -ENOMEM;
333
334         if (x->aalg) {
335                 struct xfrm_algo_desc *aalg_desc;
336
337                 esp->auth.key = x->aalg->alg_key;
338                 esp->auth.key_len = (x->aalg->alg_key_len+7)/8;
339                 esp->auth.tfm = crypto_alloc_tfm(x->aalg->alg_name, 0);
340                 if (esp->auth.tfm == NULL)
341                         goto error;
342                 esp->auth.icv = esp_hmac_digest;
343
344                 aalg_desc = xfrm_aalg_get_byname(x->aalg->alg_name, 0);
345                 BUG_ON(!aalg_desc);
346
347                 if (aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8 !=
348                     crypto_tfm_alg_digestsize(esp->auth.tfm)) {
349                         NETDEBUG(KERN_INFO "ESP: %s digestsize %u != %hu\n",
350                                  x->aalg->alg_name,
351                                  crypto_tfm_alg_digestsize(esp->auth.tfm),
352                                  aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8);
353                         goto error;
354                 }
355
356                 esp->auth.icv_full_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8;
357                 esp->auth.icv_trunc_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_truncbits/8;
358
359                 esp->auth.work_icv = kmalloc(esp->auth.icv_full_len, GFP_KERNEL);
360                 if (!esp->auth.work_icv)
361                         goto error;
362         }
363         esp->conf.key = x->ealg->alg_key;
364         esp->conf.key_len = (x->ealg->alg_key_len+7)/8;
365         tfm = crypto_alloc_blkcipher(x->ealg->alg_name, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
366         if (IS_ERR(tfm))
367                 goto error;
368         esp->conf.tfm = tfm;
369         esp->conf.ivlen = crypto_blkcipher_ivsize(tfm);
370         esp->conf.padlen = 0;
371         if (esp->conf.ivlen) {
372                 esp->conf.ivec = kmalloc(esp->conf.ivlen, GFP_KERNEL);
373                 if (unlikely(esp->conf.ivec == NULL))
374                         goto error;
375                 get_random_bytes(esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
376         }
377         if (crypto_blkcipher_setkey(tfm, esp->conf.key, esp->conf.key_len))
378                 goto error;
379         x->props.header_len = sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen;
380         if (x->props.mode)
381                 x->props.header_len += sizeof(struct iphdr);
382         if (x->encap) {
383                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
384
385                 switch (encap->encap_type) {
386                 default:
387                         goto error;
388                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
389                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr);
390                         break;
391                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
392                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr) + 2 * sizeof(u32);
393                         break;
394                 }
395         }
396         x->data = esp;
397         x->props.trailer_len = esp4_get_max_size(x, 0) - x->props.header_len;
398         return 0;
399
400 error:
401         x->data = esp;
402         esp_destroy(x);
403         x->data = NULL;
404         return -EINVAL;
405 }
406
407 static struct xfrm_type esp_type =
408 {
409         .description    = "ESP4",
410         .owner          = THIS_MODULE,
411         .proto          = IPPROTO_ESP,
412         .init_state     = esp_init_state,
413         .destructor     = esp_destroy,
414         .get_max_size   = esp4_get_max_size,
415         .input          = esp_input,
416         .output         = esp_output
417 };
418
419 static struct net_protocol esp4_protocol = {
420         .handler        =       xfrm4_rcv,
421         .err_handler    =       esp4_err,
422         .no_policy      =       1,
423 };
424
425 static int __init esp4_init(void)
426 {
427         if (xfrm_register_type(&esp_type, AF_INET) < 0) {
428                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add xfrm type\n");
429                 return -EAGAIN;
430         }
431         if (inet_add_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0) {
432                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add protocol\n");
433                 xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET);
434                 return -EAGAIN;
435         }
436         return 0;
437 }
438
439 static void __exit esp4_fini(void)
440 {
441         if (inet_del_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0)
442                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove protocol\n");
443         if (xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET) < 0)
444                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove xfrm type\n");
445 }
446
447 module_init(esp4_init);
448 module_exit(esp4_fini);
449 MODULE_LICENSE("GPL");