security/integrity/evm/evm_crypto.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2005-2010 IBM Corporation
   4  *
   5  * Authors:
   6  * Mimi Zohar <zohar@us.ibm.com>
   7  * Kylene Hall <kjhall@us.ibm.com>
   8  *
   9  * File: evm_crypto.c
  10  *       Using root's kernel master key (kmk), calculate the HMAC
  11  */
  12
  13 #define pr_fmt(fmt) "EVM: "fmt
  14
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/crypto.h>
  17 #include <linux/xattr.h>
  18 #include <linux/evm.h>
  19 #include <keys/encrypted-type.h>
  20 #include <crypto/hash.h>
  21 #include <crypto/hash_info.h>
  22 #include "evm.h"
  23
  24 #define EVMKEY "evm-key"
  25 #define MAX_KEY_SIZE 128
  26 static unsigned char evmkey[MAX_KEY_SIZE];
  27 static const int evmkey_len = MAX_KEY_SIZE;
  28
  29 struct crypto_shash *hmac_tfm;
  30 static struct crypto_shash *evm_tfm[HASH_ALGO__LAST];
  31
  32 static DEFINE_MUTEX(mutex);
  33
  34 #define EVM_SET_KEY_BUSY 0
  35
  36 static unsigned long evm_set_key_flags;
  37
  38 static const char evm_hmac[] = "hmac(sha1)";
  39
  40 /**
  41  * evm_set_key() - set EVM HMAC key from the kernel
  42  * @key: pointer to a buffer with the key data
  43  * @size: length of the key data
  44  *
  45  * This function allows setting the EVM HMAC key from the kernel
  46  * without using the "encrypted" key subsystem keys. It can be used
  47  * by the crypto HW kernel module which has its own way of managing
  48  * keys.
  49  *
  50  * key length should be between 32 and 128 bytes long
  51  */
  52 int evm_set_key(void *key, size_t keylen)
  53 {
  54         int rc;
  55
  56         rc = -EBUSY;
  57         if (test_and_set_bit(EVM_SET_KEY_BUSY, &evm_set_key_flags))
  58                 goto busy;
  59         rc = -EINVAL;
  60         if (keylen > MAX_KEY_SIZE)
  61                 goto inval;
  62         memcpy(evmkey, key, keylen);
  63         evm_initialized |= EVM_INIT_HMAC;
  64         pr_info("key initialized\n");
  65         return 0;
  66 inval:
  67         clear_bit(EVM_SET_KEY_BUSY, &evm_set_key_flags);
  68 busy:
  69         pr_err("key initialization failed\n");
  70         return rc;
  71 }
  72 EXPORT_SYMBOL_GPL(evm_set_key);
  73
  74 static struct shash_desc *init_desc(char type, uint8_t hash_algo)
  75 {
  76         long rc;
  77         const char *algo;
  78         struct crypto_shash **tfm, *tmp_tfm = NULL;
  79         struct shash_desc *desc;
  80
  81         if (type == EVM_XATTR_HMAC) {
  82                 if (!(evm_initialized & EVM_INIT_HMAC)) {
  83                         pr_err_once("HMAC key is not set\n");
  84                         return ERR_PTR(-ENOKEY);
  85                 }
  86                 tfm = &hmac_tfm;
  87                 algo = evm_hmac;
  88         } else {
  89                 if (hash_algo >= HASH_ALGO__LAST)
  90                         return ERR_PTR(-EINVAL);
  91
  92                 tfm = &evm_tfm[hash_algo];
  93                 algo = hash_algo_name[hash_algo];
  94         }
  95
  96         if (*tfm)
  97                 goto alloc;
  98         mutex_lock(&mutex);
  99         if (*tfm)
 100                 goto unlock;
 101
 102         tmp_tfm = crypto_alloc_shash(algo, 0, CRYPTO_NOLOAD);
 103         if (IS_ERR(tmp_tfm)) {
 104                 pr_err("Can not allocate %s (reason: %ld)\n", algo,
 105                        PTR_ERR(tmp_tfm));
 106                 mutex_unlock(&mutex);
 107                 return ERR_CAST(tmp_tfm);
 108         }
 109         if (type == EVM_XATTR_HMAC) {
 110                 rc = crypto_shash_setkey(tmp_tfm, evmkey, evmkey_len);
 111                 if (rc) {
 112                         crypto_free_shash(tmp_tfm);
 113                         mutex_unlock(&mutex);
 114                         return ERR_PTR(rc);
 115                 }
 116         }
 117         *tfm = tmp_tfm;
 118 unlock:
 119         mutex_unlock(&mutex);
 120 alloc:
 121         desc = kmalloc(sizeof(*desc) + crypto_shash_descsize(*tfm),
 122                         GFP_KERNEL);
 123         if (!desc) {
 124                 crypto_free_shash(tmp_tfm);
 125                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 126         }
 127
 128         desc->tfm = *tfm;
 129
 130         rc = crypto_shash_init(desc);
 131         if (rc) {
 132                 crypto_free_shash(tmp_tfm);
 133                 kfree(desc);
 134                 return ERR_PTR(rc);
 135         }
 136         return desc;
 137 }
 138
 139 /* Protect against 'cutting & pasting' security.evm xattr, include inode
 140  * specific info.
 141  *
 142  * (Additional directory/file metadata needs to be added for more complete
 143  * protection.)
 144  */
 145 static void hmac_add_misc(struct shash_desc *desc, struct inode *inode,
 146                           char type, char *digest)
 147 {
 148         struct h_misc {
 149                 unsigned long ino;
 150                 __u32 generation;
 151                 uid_t uid;
 152                 gid_t gid;
 153                 umode_t mode;
 154         } hmac_misc;
 155
 156         memset(&hmac_misc, 0, sizeof(hmac_misc));
 157         /* Don't include the inode or generation number in portable
 158          * signatures
 159          */
 160         if (type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG) {
 161                 hmac_misc.ino = inode->i_ino;
 162                 hmac_misc.generation = inode->i_generation;
 163         }
 164         /* The hmac uid and gid must be encoded in the initial user
 165          * namespace (not the filesystems user namespace) as encoding
 166          * them in the filesystems user namespace allows an attack
 167          * where first they are written in an unprivileged fuse mount
 168          * of a filesystem and then the system is tricked to mount the
 169          * filesystem for real on next boot and trust it because
 170          * everything is signed.
 171          */
 172         hmac_misc.uid = from_kuid(&init_user_ns, inode->i_uid);
 173         hmac_misc.gid = from_kgid(&init_user_ns, inode->i_gid);
 174         hmac_misc.mode = inode->i_mode;
 175         crypto_shash_update(desc, (const u8 *)&hmac_misc, sizeof(hmac_misc));
 176         if ((evm_hmac_attrs & EVM_ATTR_FSUUID) &&
 177             type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG)
 178                 crypto_shash_update(desc, (u8 *)&inode->i_sb->s_uuid, UUID_SIZE);
 179         crypto_shash_final(desc, digest);
 180
 181         pr_debug("hmac_misc: (%zu) [%*phN]\n", sizeof(struct h_misc),
 182                  (int)sizeof(struct h_misc), &hmac_misc);
 183 }
 184
 185 /*
 186  * Dump large security xattr values as a continuous ascii hexademical string.
 187  * (pr_debug is limited to 64 bytes.)
 188  */
 189 static void dump_security_xattr(const char *prefix, const void *src,
 190                                 size_t count)
 191 {
 192 #if defined(DEBUG) || defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG)
 193         char *asciihex, *p;
 194
 195         p = asciihex = kmalloc(count * 2 + 1, GFP_KERNEL);
 196         if (!asciihex)
 197                 return;
 198
 199         p = bin2hex(p, src, count);
 200         *p = 0;
 201         pr_debug("%s: (%zu) %.*s\n", prefix, count, (int)count * 2, asciihex);
 202         kfree(asciihex);
 203 #endif
 204 }
 205
 206 /*
 207  * Calculate the HMAC value across the set of protected security xattrs.
 208  *
 209  * Instead of retrieving the requested xattr, for performance, calculate
 210  * the hmac using the requested xattr value. Don't alloc/free memory for
 211  * each xattr, but attempt to re-use the previously allocated memory.
 212  */
 213 static int evm_calc_hmac_or_hash(struct dentry *dentry,
 214                                  const char *req_xattr_name,
 215                                  const char *req_xattr_value,
 216                                  size_t req_xattr_value_len,
 217                                  uint8_t type, struct evm_digest *data)
 218 {
 219         struct inode *inode = d_backing_inode(dentry);
 220         struct xattr_list *xattr;
 221         struct shash_desc *desc;
 222         size_t xattr_size = 0;
 223         char *xattr_value = NULL;
 224         int error;
 225         int size, user_space_size;
 226         bool ima_present = false;
 227
 228         if (!(inode->i_opflags & IOP_XATTR) ||
 229             inode->i_sb->s_user_ns != &init_user_ns)
 230                 return -EOPNOTSUPP;
 231
 232         desc = init_desc(type, data->hdr.algo);
 233         if (IS_ERR(desc))
 234                 return PTR_ERR(desc);
 235
 236         data->hdr.length = crypto_shash_digestsize(desc->tfm);
 237
 238         error = -ENODATA;
 239         list_for_each_entry_lockless(xattr, &evm_config_xattrnames, list) {
 240                 bool is_ima = false;
 241
 242                 if (strcmp(xattr->name, XATTR_NAME_IMA) == 0)
 243                         is_ima = true;
 244
 245                 /*
 246                  * Skip non-enabled xattrs for locally calculated
 247                  * signatures/HMACs.
 248                  */
 249                 if (type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG && !xattr->enabled)
 250                         continue;
 251
 252                 if ((req_xattr_name && req_xattr_value)
 253                     && !strcmp(xattr->name, req_xattr_name)) {
 254                         error = 0;
 255                         crypto_shash_update(desc, (const u8 *)req_xattr_value,
 256                                              req_xattr_value_len);
 257                         if (is_ima)
 258                                 ima_present = true;
 259
 260                         if (req_xattr_value_len < 64)
 261                                 pr_debug("%s: (%zu) [%*phN]\n", req_xattr_name,
 262                                          req_xattr_value_len,
 263                                          (int)req_xattr_value_len,
 264                                          req_xattr_value);
 265                         else
 266                                 dump_security_xattr(req_xattr_name,
 267                                                     req_xattr_value,
 268                                                     req_xattr_value_len);
 269                         continue;
 270                 }
 271                 size = vfs_getxattr_alloc(&init_user_ns, dentry, xattr->name,
 272                                           &xattr_value, xattr_size, GFP_NOFS);
 273                 if (size == -ENOMEM) {
 274                         error = -ENOMEM;
 275                         goto out;
 276                 }
 277                 if (size < 0)
 278                         continue;
 279
 280                 user_space_size = vfs_getxattr(&init_user_ns, dentry,
 281                                                xattr->name, NULL, 0);
 282                 if (user_space_size != size)
 283                         pr_debug("file %s: xattr %s size mismatch (kernel: %d, user: %d)\n",
 284                                  dentry->d_name.name, xattr->name, size,
 285                                  user_space_size);
 286                 error = 0;
 287                 xattr_size = size;
 288                 crypto_shash_update(desc, (const u8 *)xattr_value, xattr_size);
 289                 if (is_ima)
 290                         ima_present = true;
 291
 292                 if (xattr_size < 64)
 293                         pr_debug("%s: (%zu) [%*phN]", xattr->name, xattr_size,
 294                                  (int)xattr_size, xattr_value);
 295                 else
 296                         dump_security_xattr(xattr->name, xattr_value,
 297                                             xattr_size);
 298         }
 299         hmac_add_misc(desc, inode, type, data->digest);
 300
 301         /* Portable EVM signatures must include an IMA hash */
 302         if (type == EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG && !ima_present)
 303                 error = -EPERM;
 304 out:
 305         kfree(xattr_value);
 306         kfree(desc);
 307         return error;
 308 }
 309
 310 int evm_calc_hmac(struct dentry *dentry, const char *req_xattr_name,
 311                   const char *req_xattr_value, size_t req_xattr_value_len,
 312                   struct evm_digest *data)
 313 {
 314         return evm_calc_hmac_or_hash(dentry, req_xattr_name, req_xattr_value,
 315                                     req_xattr_value_len, EVM_XATTR_HMAC, data);
 316 }
 317
 318 int evm_calc_hash(struct dentry *dentry, const char *req_xattr_name,
 319                   const char *req_xattr_value, size_t req_xattr_value_len,
 320                   char type, struct evm_digest *data)
 321 {
 322         return evm_calc_hmac_or_hash(dentry, req_xattr_name, req_xattr_value,
 323                                      req_xattr_value_len, type, data);
 324 }
 325
 326 static int evm_is_immutable(struct dentry *dentry, struct inode *inode)
 327 {
 328         const struct evm_ima_xattr_data *xattr_data = NULL;
 329         struct integrity_iint_cache *iint;
 330         int rc = 0;
 331
 332         iint = integrity_iint_find(inode);
 333         if (iint && (iint->flags & EVM_IMMUTABLE_DIGSIG))
 334                 return 1;
 335
 336         /* Do this the hard way */
 337         rc = vfs_getxattr_alloc(&init_user_ns, dentry, XATTR_NAME_EVM,
 338                                 (char **)&xattr_data, 0, GFP_NOFS);
 339         if (rc <= 0) {
 340                 if (rc == -ENODATA)
 341                         return 0;
 342                 return rc;
 343         }
 344         if (xattr_data->type == EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG)
 345                 rc = 1;
 346         else
 347                 rc = 0;
 348
 349         kfree(xattr_data);
 350         return rc;
 351 }
 352
 353
 354 /*
 355  * Calculate the hmac and update security.evm xattr
 356  *
 357  * Expects to be called with i_mutex locked.
 358  */
 359 int evm_update_evmxattr(struct dentry *dentry, const char *xattr_name,
 360                         const char *xattr_value, size_t xattr_value_len)
 361 {
 362         struct inode *inode = d_backing_inode(dentry);
 363         struct evm_digest data;
 364         int rc = 0;
 365
 366         /*
 367          * Don't permit any transformation of the EVM xattr if the signature
 368          * is of an immutable type
 369          */
 370         rc = evm_is_immutable(dentry, inode);
 371         if (rc < 0)
 372                 return rc;
 373         if (rc)
 374                 return -EPERM;
 375
 376         data.hdr.algo = HASH_ALGO_SHA1;
 377         rc = evm_calc_hmac(dentry, xattr_name, xattr_value,
 378                            xattr_value_len, &data);
 379         if (rc == 0) {
 380                 data.hdr.xattr.sha1.type = EVM_XATTR_HMAC;
 381                 rc = __vfs_setxattr_noperm(&init_user_ns, dentry,
 382                                            XATTR_NAME_EVM,
 383                                            &data.hdr.xattr.data[1],
 384                                            SHA1_DIGEST_SIZE + 1, 0);
 385         } else if (rc == -ENODATA && (inode->i_opflags & IOP_XATTR)) {
 386                 rc = __vfs_removexattr(&init_user_ns, dentry, XATTR_NAME_EVM);
 387         }
 388         return rc;
 389 }
 390
 391 int evm_init_hmac(struct inode *inode, const struct xattr *lsm_xattr,
 392                   char *hmac_val)
 393 {
 394         struct shash_desc *desc;
 395
 396         desc = init_desc(EVM_XATTR_HMAC, HASH_ALGO_SHA1);
 397         if (IS_ERR(desc)) {
 398                 pr_info("init_desc failed\n");
 399                 return PTR_ERR(desc);
 400         }
 401
 402         crypto_shash_update(desc, lsm_xattr->value, lsm_xattr->value_len);
 403         hmac_add_misc(desc, inode, EVM_XATTR_HMAC, hmac_val);
 404         kfree(desc);
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 /*
 409  * Get the key from the TPM for the SHA1-HMAC
 410  */
 411 int evm_init_key(void)
 412 {
 413         struct key *evm_key;
 414         struct encrypted_key_payload *ekp;
 415         int rc;
 416
 417         evm_key = request_key(&key_type_encrypted, EVMKEY, NULL);
 418         if (IS_ERR(evm_key))
 419                 return -ENOENT;
 420
 421         down_read(&evm_key->sem);
 422         ekp = evm_key->payload.data[0];
 423
 424         rc = evm_set_key(ekp->decrypted_data, ekp->decrypted_datalen);
 425
 426         /* burn the original key contents */
 427         memset(ekp->decrypted_data, 0, ekp->decrypted_datalen);
 428         up_read(&evm_key->sem);
 429         key_put(evm_key);
 430         return rc;
 431 }