Merge branch 'master' into upstream
[linux-2.6.git] / net / ieee80211 / ieee80211_crypt_ccmp.c
1 /*
2  * Host AP crypt: host-based CCMP encryption implementation for Host AP driver
3  *
4  * Copyright (c) 2003-2004, Jouni Malinen <jkmaline@cc.hut.fi>
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation. See README and COPYING for
9  * more details.
10  */
11
12 #include <linux/err.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/random.h>
17 #include <linux/skbuff.h>
18 #include <linux/netdevice.h>
19 #include <linux/if_ether.h>
20 #include <linux/if_arp.h>
21 #include <asm/string.h>
22 #include <linux/wireless.h>
23
24 #include <net/ieee80211.h>
25
26 #include <linux/crypto.h>
27 #include <asm/scatterlist.h>
28
29 MODULE_AUTHOR("Jouni Malinen");
30 MODULE_DESCRIPTION("Host AP crypt: CCMP");
31 MODULE_LICENSE("GPL");
32
33 #define AES_BLOCK_LEN 16
34 #define CCMP_HDR_LEN 8
35 #define CCMP_MIC_LEN 8
36 #define CCMP_TK_LEN 16
37 #define CCMP_PN_LEN 6
38
39 struct ieee80211_ccmp_data {
40         u8 key[CCMP_TK_LEN];
41         int key_set;
42
43         u8 tx_pn[CCMP_PN_LEN];
44         u8 rx_pn[CCMP_PN_LEN];
45
46         u32 dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors;
47         u32 dot11RSNAStatsCCMPReplays;
48         u32 dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors;
49
50         int key_idx;
51
52         struct crypto_cipher *tfm;
53
54         /* scratch buffers for virt_to_page() (crypto API) */
55         u8 tx_b0[AES_BLOCK_LEN], tx_b[AES_BLOCK_LEN],
56             tx_e[AES_BLOCK_LEN], tx_s0[AES_BLOCK_LEN];
57         u8 rx_b0[AES_BLOCK_LEN], rx_b[AES_BLOCK_LEN], rx_a[AES_BLOCK_LEN];
58 };
59
60 static inline void ieee80211_ccmp_aes_encrypt(struct crypto_cipher *tfm,
61                                               const u8 pt[16], u8 ct[16])
62 {
63         crypto_cipher_encrypt_one(tfm, ct, pt);
64 }
65
66 static void *ieee80211_ccmp_init(int key_idx)
67 {
68         struct ieee80211_ccmp_data *priv;
69
70         priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_ATOMIC);
71         if (priv == NULL)
72                 goto fail;
73         priv->key_idx = key_idx;
74
75         priv->tfm = crypto_alloc_cipher("aes", 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
76         if (IS_ERR(priv->tfm)) {
77                 printk(KERN_DEBUG "ieee80211_crypt_ccmp: could not allocate "
78                        "crypto API aes\n");
79                 priv->tfm = NULL;
80                 goto fail;
81         }
82
83         return priv;
84
85       fail:
86         if (priv) {
87                 if (priv->tfm)
88                         crypto_free_cipher(priv->tfm);
89                 kfree(priv);
90         }
91
92         return NULL;
93 }
94
95 static void ieee80211_ccmp_deinit(void *priv)
96 {
97         struct ieee80211_ccmp_data *_priv = priv;
98         if (_priv && _priv->tfm)
99                 crypto_free_cipher(_priv->tfm);
100         kfree(priv);
101 }
102
103 static inline void xor_block(u8 * b, u8 * a, size_t len)
104 {
105         int i;
106         for (i = 0; i < len; i++)
107                 b[i] ^= a[i];
108 }
109
110 static void ccmp_init_blocks(struct crypto_cipher *tfm,
111                              struct ieee80211_hdr_4addr *hdr,
112                              u8 * pn, size_t dlen, u8 * b0, u8 * auth, u8 * s0)
113 {
114         u8 *pos, qc = 0;
115         size_t aad_len;
116         u16 fc;
117         int a4_included, qc_included;
118         u8 aad[2 * AES_BLOCK_LEN];
119
120         fc = le16_to_cpu(hdr->frame_ctl);
121         a4_included = ((fc & (IEEE80211_FCTL_TODS | IEEE80211_FCTL_FROMDS)) ==
122                        (IEEE80211_FCTL_TODS | IEEE80211_FCTL_FROMDS));
123         qc_included = ((WLAN_FC_GET_TYPE(fc) == IEEE80211_FTYPE_DATA) &&
124                        (WLAN_FC_GET_STYPE(fc) & IEEE80211_STYPE_QOS_DATA));
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_ctl;
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         ieee80211_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, auth);
174         xor_block(auth, aad, AES_BLOCK_LEN);
175         ieee80211_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
176         xor_block(auth, &aad[AES_BLOCK_LEN], AES_BLOCK_LEN);
177         ieee80211_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
178         b0[0] &= 0x07;
179         b0[14] = b0[15] = 0;
180         ieee80211_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, s0);
181 }
182
183 static int ieee80211_ccmp_hdr(struct sk_buff *skb, int hdr_len,
184                               u8 *aeskey, int keylen, void *priv)
185 {
186         struct ieee80211_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 ieee80211_ccmp_encrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
221 {
222         struct ieee80211_ccmp_data *key = priv;
223         int data_len, i, blocks, last, len;
224         u8 *pos, *mic;
225         struct ieee80211_hdr_4addr *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 = ieee80211_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         mic = skb_put(skb, CCMP_MIC_LEN);
241         hdr = (struct ieee80211_hdr_4addr *)skb->data;
242         ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, key->tx_pn, data_len, b0, b, s0);
243
244         blocks = (data_len + AES_BLOCK_LEN - 1) / AES_BLOCK_LEN;
245         last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
246
247         for (i = 1; i <= blocks; i++) {
248                 len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
249                 /* Authentication */
250                 xor_block(b, pos, len);
251                 ieee80211_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b, b);
252                 /* Encryption, with counter */
253                 b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
254                 b0[15] = i & 0xff;
255                 ieee80211_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, e);
256                 xor_block(pos, e, len);
257                 pos += len;
258         }
259
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 ieee80211_ccmp_decrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
288 {
289         struct ieee80211_ccmp_data *key = priv;
290         u8 keyidx, *pos;
291         struct ieee80211_hdr_4addr *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_4addr *)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 " MAC_FMT "\n", MAC_ARG(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 " MAC_FMT
325                                " with keyid=%d that does not have a configured"
326                                " key\n", MAC_ARG(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                 if (net_ratelimit()) {
341                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: replay detected: STA=" MAC_FMT
342                                " previous PN %02x%02x%02x%02x%02x%02x "
343                                "received PN %02x%02x%02x%02x%02x%02x\n",
344                                MAC_ARG(hdr->addr2), MAC_ARG(key->rx_pn),
345                                MAC_ARG(pn));
346                 }
347                 key->dot11RSNAStatsCCMPReplays++;
348                 return -4;
349         }
350
351         ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, pn, data_len, b0, a, b);
352         xor_block(mic, b, CCMP_MIC_LEN);
353
354         blocks = (data_len + AES_BLOCK_LEN - 1) / AES_BLOCK_LEN;
355         last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
356
357         for (i = 1; i <= blocks; i++) {
358                 len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
359                 /* Decrypt, with counter */
360                 b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
361                 b0[15] = i & 0xff;
362                 ieee80211_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, b);
363                 xor_block(pos, b, len);
364                 /* Authentication */
365                 xor_block(a, pos, len);
366                 ieee80211_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, a, a);
367                 pos += len;
368         }
369
370         if (memcmp(mic, a, CCMP_MIC_LEN) != 0) {
371                 if (net_ratelimit()) {
372                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: decrypt failed: STA="
373                                MAC_FMT "\n", MAC_ARG(hdr->addr2));
374                 }
375                 key->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors++;
376                 return -5;
377         }
378
379         memcpy(key->rx_pn, pn, CCMP_PN_LEN);
380
381         /* Remove hdr and MIC */
382         memmove(skb->data + CCMP_HDR_LEN, skb->data, hdr_len);
383         skb_pull(skb, CCMP_HDR_LEN);
384         skb_trim(skb, skb->len - CCMP_MIC_LEN);
385
386         return keyidx;
387 }
388
389 static int ieee80211_ccmp_set_key(void *key, int len, u8 * seq, void *priv)
390 {
391         struct ieee80211_ccmp_data *data = priv;
392         int keyidx;
393         struct crypto_cipher *tfm = data->tfm;
394
395         keyidx = data->key_idx;
396         memset(data, 0, sizeof(*data));
397         data->key_idx = keyidx;
398         data->tfm = tfm;
399         if (len == CCMP_TK_LEN) {
400                 memcpy(data->key, key, CCMP_TK_LEN);
401                 data->key_set = 1;
402                 if (seq) {
403                         data->rx_pn[0] = seq[5];
404                         data->rx_pn[1] = seq[4];
405                         data->rx_pn[2] = seq[3];
406                         data->rx_pn[3] = seq[2];
407                         data->rx_pn[4] = seq[1];
408                         data->rx_pn[5] = seq[0];
409                 }
410                 crypto_cipher_setkey(data->tfm, data->key, CCMP_TK_LEN);
411         } else if (len == 0)
412                 data->key_set = 0;
413         else
414                 return -1;
415
416         return 0;
417 }
418
419 static int ieee80211_ccmp_get_key(void *key, int len, u8 * seq, void *priv)
420 {
421         struct ieee80211_ccmp_data *data = priv;
422
423         if (len < CCMP_TK_LEN)
424                 return -1;
425
426         if (!data->key_set)
427                 return 0;
428         memcpy(key, data->key, CCMP_TK_LEN);
429
430         if (seq) {
431                 seq[0] = data->tx_pn[5];
432                 seq[1] = data->tx_pn[4];
433                 seq[2] = data->tx_pn[3];
434                 seq[3] = data->tx_pn[2];
435                 seq[4] = data->tx_pn[1];
436                 seq[5] = data->tx_pn[0];
437         }
438
439         return CCMP_TK_LEN;
440 }
441
442 static char *ieee80211_ccmp_print_stats(char *p, void *priv)
443 {
444         struct ieee80211_ccmp_data *ccmp = priv;
445         p += sprintf(p, "key[%d] alg=CCMP key_set=%d "
446                      "tx_pn=%02x%02x%02x%02x%02x%02x "
447                      "rx_pn=%02x%02x%02x%02x%02x%02x "
448                      "format_errors=%d replays=%d decrypt_errors=%d\n",
449                      ccmp->key_idx, ccmp->key_set,
450                      MAC_ARG(ccmp->tx_pn), MAC_ARG(ccmp->rx_pn),
451                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors,
452                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPReplays,
453                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors);
454
455         return p;
456 }
457
458 static struct ieee80211_crypto_ops ieee80211_crypt_ccmp = {
459         .name = "CCMP",
460         .init = ieee80211_ccmp_init,
461         .deinit = ieee80211_ccmp_deinit,
462         .build_iv = ieee80211_ccmp_hdr,
463         .encrypt_mpdu = ieee80211_ccmp_encrypt,
464         .decrypt_mpdu = ieee80211_ccmp_decrypt,
465         .encrypt_msdu = NULL,
466         .decrypt_msdu = NULL,
467         .set_key = ieee80211_ccmp_set_key,
468         .get_key = ieee80211_ccmp_get_key,
469         .print_stats = ieee80211_ccmp_print_stats,
470         .extra_mpdu_prefix_len = CCMP_HDR_LEN,
471         .extra_mpdu_postfix_len = CCMP_MIC_LEN,
472         .owner = THIS_MODULE,
473 };
474
475 static int __init ieee80211_crypto_ccmp_init(void)
476 {
477         return ieee80211_register_crypto_ops(&ieee80211_crypt_ccmp);
478 }
479
480 static void __exit ieee80211_crypto_ccmp_exit(void)
481 {
482         ieee80211_unregister_crypto_ops(&ieee80211_crypt_ccmp);
483 }
484
485 module_init(ieee80211_crypto_ccmp_init);
486 module_exit(ieee80211_crypto_ccmp_exit);