[XFRM]: Add XFRM_MODE_xxx for future use.
[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                 err = esp_mac_digest(esp, skb, (u8 *)esph - skb->data,
125                                      sizeof(*esph) + esp->conf.ivlen + clen);
126                 memcpy(pskb_put(skb, trailer, alen), esp->auth.work_icv, 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[alen];
167
168                 err = esp_mac_digest(esp, skb, 0, skb->len - alen);
169                 if (err)
170                         goto out;
171
172                 if (skb_copy_bits(skb, skb->len - alen, sum, alen))
173                         BUG();
174
175                 if (unlikely(memcmp(esp->auth.work_icv, sum, alen))) {
176                         x->stats.integrity_failed++;
177                         goto out;
178                 }
179         }
180
181         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, 0, &trailer)) < 0)
182                 goto out;
183
184         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
185
186         esph = (struct ip_esp_hdr*)skb->data;
187
188         /* Get ivec. This can be wrong, check against another impls. */
189         if (esp->conf.ivlen)
190                 crypto_blkcipher_set_iv(tfm, esph->enc_data, esp->conf.ivlen);
191
192         sg = &esp->sgbuf[0];
193
194         if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
195                 sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
196                 if (!sg)
197                         goto out;
198         }
199         skb_to_sgvec(skb, sg, sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen, elen);
200         err = crypto_blkcipher_decrypt(&desc, sg, sg, elen);
201         if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
202                 kfree(sg);
203         if (unlikely(err))
204                 return err;
205
206         if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen-2, nexthdr, 2))
207                 BUG();
208
209         padlen = nexthdr[0];
210         if (padlen+2 >= elen)
211                 goto out;
212
213         /* ... check padding bits here. Silly. :-) */ 
214
215         iph = skb->nh.iph;
216         ihl = iph->ihl * 4;
217
218         if (x->encap) {
219                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
220                 struct udphdr *uh = (void *)(skb->nh.raw + ihl);
221
222                 /*
223                  * 1) if the NAT-T peer's IP or port changed then
224                  *    advertize the change to the keying daemon.
225                  *    This is an inbound SA, so just compare
226                  *    SRC ports.
227                  */
228                 if (iph->saddr != x->props.saddr.a4 ||
229                     uh->source != encap->encap_sport) {
230                         xfrm_address_t ipaddr;
231
232                         ipaddr.a4 = iph->saddr;
233                         km_new_mapping(x, &ipaddr, uh->source);
234                                 
235                         /* XXX: perhaps add an extra
236                          * policy check here, to see
237                          * if we should allow or
238                          * reject a packet from a
239                          * different source
240                          * address/port.
241                          */
242                 }
243         
244                 /*
245                  * 2) ignore UDP/TCP checksums in case
246                  *    of NAT-T in Transport Mode, or
247                  *    perform other post-processing fixes
248                  *    as per draft-ietf-ipsec-udp-encaps-06,
249                  *    section 3.1.2
250                  */
251                 if (x->props.mode == XFRM_MODE_TRANSPORT)
252                         skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
253         }
254
255         iph->protocol = nexthdr[1];
256         pskb_trim(skb, skb->len - alen - padlen - 2);
257         skb->h.raw = __skb_pull(skb, sizeof(*esph) + esp->conf.ivlen) - ihl;
258
259         return 0;
260
261 out:
262         return -EINVAL;
263 }
264
265 static u32 esp4_get_max_size(struct xfrm_state *x, int mtu)
266 {
267         struct esp_data *esp = x->data;
268         u32 blksize = ALIGN(crypto_blkcipher_blocksize(esp->conf.tfm), 4);
269
270         if (x->props.mode == XFRM_MODE_TUNNEL) {
271                 mtu = ALIGN(mtu + 2, blksize);
272         } else {
273                 /* The worst case. */
274                 mtu = ALIGN(mtu + 2, 4) + blksize - 4;
275         }
276         if (esp->conf.padlen)
277                 mtu = ALIGN(mtu, esp->conf.padlen);
278
279         return mtu + x->props.header_len + esp->auth.icv_trunc_len;
280 }
281
282 static void esp4_err(struct sk_buff *skb, u32 info)
283 {
284         struct iphdr *iph = (struct iphdr*)skb->data;
285         struct ip_esp_hdr *esph = (struct ip_esp_hdr*)(skb->data+(iph->ihl<<2));
286         struct xfrm_state *x;
287
288         if (skb->h.icmph->type != ICMP_DEST_UNREACH ||
289             skb->h.icmph->code != ICMP_FRAG_NEEDED)
290                 return;
291
292         x = xfrm_state_lookup((xfrm_address_t *)&iph->daddr, esph->spi, IPPROTO_ESP, AF_INET);
293         if (!x)
294                 return;
295         NETDEBUG(KERN_DEBUG "pmtu discovery on SA ESP/%08x/%08x\n",
296                  ntohl(esph->spi), ntohl(iph->daddr));
297         xfrm_state_put(x);
298 }
299
300 static void esp_destroy(struct xfrm_state *x)
301 {
302         struct esp_data *esp = x->data;
303
304         if (!esp)
305                 return;
306
307         crypto_free_blkcipher(esp->conf.tfm);
308         esp->conf.tfm = NULL;
309         kfree(esp->conf.ivec);
310         esp->conf.ivec = NULL;
311         crypto_free_hash(esp->auth.tfm);
312         esp->auth.tfm = NULL;
313         kfree(esp->auth.work_icv);
314         esp->auth.work_icv = NULL;
315         kfree(esp);
316 }
317
318 static int esp_init_state(struct xfrm_state *x)
319 {
320         struct esp_data *esp = NULL;
321         struct crypto_blkcipher *tfm;
322
323         /* null auth and encryption can have zero length keys */
324         if (x->aalg) {
325                 if (x->aalg->alg_key_len > 512)
326                         goto error;
327         }
328         if (x->ealg == NULL)
329                 goto error;
330
331         esp = kzalloc(sizeof(*esp), GFP_KERNEL);
332         if (esp == NULL)
333                 return -ENOMEM;
334
335         if (x->aalg) {
336                 struct xfrm_algo_desc *aalg_desc;
337                 struct crypto_hash *hash;
338
339                 esp->auth.key = x->aalg->alg_key;
340                 esp->auth.key_len = (x->aalg->alg_key_len+7)/8;
341                 hash = crypto_alloc_hash(x->aalg->alg_name, 0,
342                                          CRYPTO_ALG_ASYNC);
343                 if (IS_ERR(hash))
344                         goto error;
345
346                 esp->auth.tfm = hash;
347                 if (crypto_hash_setkey(hash, esp->auth.key, esp->auth.key_len))
348                         goto error;
349
350                 aalg_desc = xfrm_aalg_get_byname(x->aalg->alg_name, 0);
351                 BUG_ON(!aalg_desc);
352
353                 if (aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8 !=
354                     crypto_hash_digestsize(hash)) {
355                         NETDEBUG(KERN_INFO "ESP: %s digestsize %u != %hu\n",
356                                  x->aalg->alg_name,
357                                  crypto_hash_digestsize(hash),
358                                  aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8);
359                         goto error;
360                 }
361
362                 esp->auth.icv_full_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8;
363                 esp->auth.icv_trunc_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_truncbits/8;
364
365                 esp->auth.work_icv = kmalloc(esp->auth.icv_full_len, GFP_KERNEL);
366                 if (!esp->auth.work_icv)
367                         goto error;
368         }
369         esp->conf.key = x->ealg->alg_key;
370         esp->conf.key_len = (x->ealg->alg_key_len+7)/8;
371         tfm = crypto_alloc_blkcipher(x->ealg->alg_name, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
372         if (IS_ERR(tfm))
373                 goto error;
374         esp->conf.tfm = tfm;
375         esp->conf.ivlen = crypto_blkcipher_ivsize(tfm);
376         esp->conf.padlen = 0;
377         if (esp->conf.ivlen) {
378                 esp->conf.ivec = kmalloc(esp->conf.ivlen, GFP_KERNEL);
379                 if (unlikely(esp->conf.ivec == NULL))
380                         goto error;
381                 get_random_bytes(esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
382         }
383         if (crypto_blkcipher_setkey(tfm, esp->conf.key, esp->conf.key_len))
384                 goto error;
385         x->props.header_len = sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen;
386         if (x->props.mode == XFRM_MODE_TUNNEL)
387                 x->props.header_len += sizeof(struct iphdr);
388         if (x->encap) {
389                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
390
391                 switch (encap->encap_type) {
392                 default:
393                         goto error;
394                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
395                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr);
396                         break;
397                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
398                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr) + 2 * sizeof(u32);
399                         break;
400                 }
401         }
402         x->data = esp;
403         x->props.trailer_len = esp4_get_max_size(x, 0) - x->props.header_len;
404         return 0;
405
406 error:
407         x->data = esp;
408         esp_destroy(x);
409         x->data = NULL;
410         return -EINVAL;
411 }
412
413 static struct xfrm_type esp_type =
414 {
415         .description    = "ESP4",
416         .owner          = THIS_MODULE,
417         .proto          = IPPROTO_ESP,
418         .init_state     = esp_init_state,
419         .destructor     = esp_destroy,
420         .get_max_size   = esp4_get_max_size,
421         .input          = esp_input,
422         .output         = esp_output
423 };
424
425 static struct net_protocol esp4_protocol = {
426         .handler        =       xfrm4_rcv,
427         .err_handler    =       esp4_err,
428         .no_policy      =       1,
429 };
430
431 static int __init esp4_init(void)
432 {
433         if (xfrm_register_type(&esp_type, AF_INET) < 0) {
434                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add xfrm type\n");
435                 return -EAGAIN;
436         }
437         if (inet_add_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0) {
438                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add protocol\n");
439                 xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET);
440                 return -EAGAIN;
441         }
442         return 0;
443 }
444
445 static void __exit esp4_fini(void)
446 {
447         if (inet_del_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0)
448                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove protocol\n");
449         if (xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET) < 0)
450                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove xfrm type\n");
451 }
452
453 module_init(esp4_init);
454 module_exit(esp4_fini);
455 MODULE_LICENSE("GPL");