security/keys: rewrite big_key crypto to use library interface
[sfrench/cifs-2.6.git] / security / keys / big_key.c
index 82008f900930a500817444c35cd10e8126121d58..d43f3daab2b80737e010dbead21119652c03359c 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
 /* Large capacity key type
  *
- * Copyright (C) 2017 Jason A. Donenfeld <Jason@zx2c4.com>. All Rights Reserved.
+ * Copyright (C) 2017-2020 Jason A. Donenfeld <Jason@zx2c4.com>. All Rights Reserved.
  * Copyright (C) 2013 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
  * Written by David Howells (dhowells@redhat.com)
  */
 #include <linux/file.h>
 #include <linux/shmem_fs.h>
 #include <linux/err.h>
-#include <linux/scatterlist.h>
 #include <linux/random.h>
-#include <linux/vmalloc.h>
 #include <keys/user-type.h>
 #include <keys/big_key-type.h>
-#include <crypto/aead.h>
-#include <crypto/gcm.h>
-
-struct big_key_buf {
-       unsigned int            nr_pages;
-       void                    *virt;
-       struct scatterlist      *sg;
-       struct page             *pages[];
-};
+#include <crypto/chacha20poly1305.h>
 
 /*
  * Layout of key payload words.
@@ -37,14 +27,6 @@ enum {
        big_key_len,
 };
 
-/*
- * Crypto operation with big_key data
- */
-enum big_key_op {
-       BIG_KEY_ENC,
-       BIG_KEY_DEC,
-};
-
 /*
  * If the data is under this limit, there's no point creating a shm file to
  * hold it as the permanently resident metadata for the shmem fs will be at
@@ -52,16 +34,6 @@ enum big_key_op {
  */
 #define BIG_KEY_FILE_THRESHOLD (sizeof(struct inode) + sizeof(struct dentry))
 
-/*
- * Key size for big_key data encryption
- */
-#define ENC_KEY_SIZE 32
-
-/*
- * Authentication tag length
- */
-#define ENC_AUTHTAG_SIZE 16
-
 /*
  * big_key defined keys take an arbitrary string as the description and an
  * arbitrary blob of data as the payload
@@ -75,136 +47,20 @@ struct key_type key_type_big_key = {
        .destroy                = big_key_destroy,
        .describe               = big_key_describe,
        .read                   = big_key_read,
-       /* no ->update(); don't add it without changing big_key_crypt() nonce */
+       /* no ->update(); don't add it without changing chacha20poly1305's nonce */
 };
 
-/*
- * Crypto names for big_key data authenticated encryption
- */
-static const char big_key_alg_name[] = "gcm(aes)";
-#define BIG_KEY_IV_SIZE                GCM_AES_IV_SIZE
-
-/*
- * Crypto algorithms for big_key data authenticated encryption
- */
-static struct crypto_aead *big_key_aead;
-
-/*
- * Since changing the key affects the entire object, we need a mutex.
- */
-static DEFINE_MUTEX(big_key_aead_lock);
-
-/*
- * Encrypt/decrypt big_key data
- */
-static int big_key_crypt(enum big_key_op op, struct big_key_buf *buf, size_t datalen, u8 *key)
-{
-       int ret;
-       struct aead_request *aead_req;
-       /* We always use a zero nonce. The reason we can get away with this is
-        * because we're using a different randomly generated key for every
-        * different encryption. Notably, too, key_type_big_key doesn't define
-        * an .update function, so there's no chance we'll wind up reusing the
-        * key to encrypt updated data. Simply put: one key, one encryption.
-        */
-       u8 zero_nonce[BIG_KEY_IV_SIZE];
-
-       aead_req = aead_request_alloc(big_key_aead, GFP_KERNEL);
-       if (!aead_req)
-               return -ENOMEM;
-
-       memset(zero_nonce, 0, sizeof(zero_nonce));
-       aead_request_set_crypt(aead_req, buf->sg, buf->sg, datalen, zero_nonce);
-       aead_request_set_callback(aead_req, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP, NULL, NULL);
-       aead_request_set_ad(aead_req, 0);
-
-       mutex_lock(&big_key_aead_lock);
-       if (crypto_aead_setkey(big_key_aead, key, ENC_KEY_SIZE)) {
-               ret = -EAGAIN;
-               goto error;
-       }
-       if (op == BIG_KEY_ENC)
-               ret = crypto_aead_encrypt(aead_req);
-       else
-               ret = crypto_aead_decrypt(aead_req);
-error:
-       mutex_unlock(&big_key_aead_lock);
-       aead_request_free(aead_req);
-       return ret;
-}
-
-/*
- * Free up the buffer.
- */
-static void big_key_free_buffer(struct big_key_buf *buf)
-{
-       unsigned int i;
-
-       if (buf->virt) {
-               memset(buf->virt, 0, buf->nr_pages * PAGE_SIZE);
-               vunmap(buf->virt);
-       }
-
-       for (i = 0; i < buf->nr_pages; i++)
-               if (buf->pages[i])
-                       __free_page(buf->pages[i]);
-
-       kfree(buf);
-}
-
-/*
- * Allocate a buffer consisting of a set of pages with a virtual mapping
- * applied over them.
- */
-static void *big_key_alloc_buffer(size_t len)
-{
-       struct big_key_buf *buf;
-       unsigned int npg = (len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
-       unsigned int i, l;
-
-       buf = kzalloc(sizeof(struct big_key_buf) +
-                     sizeof(struct page) * npg +
-                     sizeof(struct scatterlist) * npg,
-                     GFP_KERNEL);
-       if (!buf)
-               return NULL;
-
-       buf->nr_pages = npg;
-       buf->sg = (void *)(buf->pages + npg);
-       sg_init_table(buf->sg, npg);
-
-       for (i = 0; i < buf->nr_pages; i++) {
-               buf->pages[i] = alloc_page(GFP_KERNEL);
-               if (!buf->pages[i])
-                       goto nomem;
-
-               l = min_t(size_t, len, PAGE_SIZE);
-               sg_set_page(&buf->sg[i], buf->pages[i], l, 0);
-               len -= l;
-       }
-
-       buf->virt = vmap(buf->pages, buf->nr_pages, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
-       if (!buf->virt)
-               goto nomem;
-
-       return buf;
-
-nomem:
-       big_key_free_buffer(buf);
-       return NULL;
-}
-
 /*
  * Preparse a big key
  */
 int big_key_preparse(struct key_preparsed_payload *prep)
 {
-       struct big_key_buf *buf;
        struct path *path = (struct path *)&prep->payload.data[big_key_path];
        struct file *file;
-       u8 *enckey;
+       u8 *buf, *enckey;
        ssize_t written;
-       size_t datalen = prep->datalen, enclen = datalen + ENC_AUTHTAG_SIZE;
+       size_t datalen = prep->datalen;
+       size_t enclen = datalen + CHACHA20POLY1305_AUTHTAG_SIZE;
        int ret;
 
        if (datalen <= 0 || datalen > 1024 * 1024 || !prep->data)
@@ -220,28 +76,28 @@ int big_key_preparse(struct key_preparsed_payload *prep)
                 * to be swapped out if needed.
                 *
                 * File content is stored encrypted with randomly generated key.
+                * Since the key is random for each file, we can set the nonce
+                * to zero, provided we never define a ->update() call.
                 */
                loff_t pos = 0;
 
-               buf = big_key_alloc_buffer(enclen);
+               buf = kvmalloc(enclen, GFP_KERNEL);
                if (!buf)
                        return -ENOMEM;
-               memcpy(buf->virt, prep->data, datalen);
 
                /* generate random key */
-               enckey = kmalloc(ENC_KEY_SIZE, GFP_KERNEL);
+               enckey = kmalloc(CHACHA20POLY1305_KEY_SIZE, GFP_KERNEL);
                if (!enckey) {
                        ret = -ENOMEM;
                        goto error;
                }
-               ret = get_random_bytes_wait(enckey, ENC_KEY_SIZE);
+               ret = get_random_bytes_wait(enckey, CHACHA20POLY1305_KEY_SIZE);
                if (unlikely(ret))
                        goto err_enckey;
 
-               /* encrypt aligned data */
-               ret = big_key_crypt(BIG_KEY_ENC, buf, datalen, enckey);
-               if (ret)
-                       goto err_enckey;
+               /* encrypt data */
+               chacha20poly1305_encrypt(buf, prep->data, datalen, NULL, 0,
+                                        0, enckey);
 
                /* save aligned data to file */
                file = shmem_kernel_file_setup("", enclen, 0);
@@ -250,11 +106,11 @@ int big_key_preparse(struct key_preparsed_payload *prep)
                        goto err_enckey;
                }
 
-               written = kernel_write(file, buf->virt, enclen, &pos);
+               written = kernel_write(file, buf, enclen, &pos);
                if (written != enclen) {
                        ret = written;
                        if (written >= 0)
-                               ret = -ENOMEM;
+                               ret = -EIO;
                        goto err_fput;
                }
 
@@ -265,7 +121,8 @@ int big_key_preparse(struct key_preparsed_payload *prep)
                *path = file->f_path;
                path_get(path);
                fput(file);
-               big_key_free_buffer(buf);
+               memzero_explicit(buf, enclen);
+               kvfree(buf);
        } else {
                /* Just store the data in a buffer */
                void *data = kmalloc(datalen, GFP_KERNEL);
@@ -283,7 +140,8 @@ err_fput:
 err_enckey:
        kzfree(enckey);
 error:
-       big_key_free_buffer(buf);
+       memzero_explicit(buf, enclen);
+       kvfree(buf);
        return ret;
 }
 
@@ -361,14 +219,13 @@ long big_key_read(const struct key *key, char *buffer, size_t buflen)
                return datalen;
 
        if (datalen > BIG_KEY_FILE_THRESHOLD) {
-               struct big_key_buf *buf;
                struct path *path = (struct path *)&key->payload.data[big_key_path];
                struct file *file;
-               u8 *enckey = (u8 *)key->payload.data[big_key_data];
-               size_t enclen = datalen + ENC_AUTHTAG_SIZE;
+               u8 *buf, *enckey = (u8 *)key->payload.data[big_key_data];
+               size_t enclen = datalen + CHACHA20POLY1305_AUTHTAG_SIZE;
                loff_t pos = 0;
 
-               buf = big_key_alloc_buffer(enclen);
+               buf = kvmalloc(enclen, GFP_KERNEL);
                if (!buf)
                        return -ENOMEM;
 
@@ -379,25 +236,28 @@ long big_key_read(const struct key *key, char *buffer, size_t buflen)
                }
 
                /* read file to kernel and decrypt */
-               ret = kernel_read(file, buf->virt, enclen, &pos);
-               if (ret >= 0 && ret != enclen) {
-                       ret = -EIO;
+               ret = kernel_read(file, buf, enclen, &pos);
+               if (ret != enclen) {
+                       if (ret >= 0)
+                               ret = -EIO;
                        goto err_fput;
                }
 
-               ret = big_key_crypt(BIG_KEY_DEC, buf, enclen, enckey);
-               if (ret)
+               ret = chacha20poly1305_decrypt(buf, buf, enclen, NULL, 0, 0,
+                                              enckey) ? 0 : -EBADMSG;
+               if (unlikely(ret))
                        goto err_fput;
 
                ret = datalen;
 
                /* copy out decrypted data */
-               memcpy(buffer, buf->virt, datalen);
+               memcpy(buffer, buf, datalen);
 
 err_fput:
                fput(file);
 error:
-               big_key_free_buffer(buf);
+               memzero_explicit(buf, enclen);
+               kvfree(buf);
        } else {
                ret = datalen;
                memcpy(buffer, key->payload.data[big_key_data], datalen);
@@ -411,39 +271,7 @@ error:
  */
 static int __init big_key_init(void)
 {
-       int ret;
-
-       /* init block cipher */
-       big_key_aead = crypto_alloc_aead(big_key_alg_name, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
-       if (IS_ERR(big_key_aead)) {
-               ret = PTR_ERR(big_key_aead);
-               pr_err("Can't alloc crypto: %d\n", ret);
-               return ret;
-       }
-
-       if (unlikely(crypto_aead_ivsize(big_key_aead) != BIG_KEY_IV_SIZE)) {
-               WARN(1, "big key algorithm changed?");
-               ret = -EINVAL;
-               goto free_aead;
-       }
-
-       ret = crypto_aead_setauthsize(big_key_aead, ENC_AUTHTAG_SIZE);
-       if (ret < 0) {
-               pr_err("Can't set crypto auth tag len: %d\n", ret);
-               goto free_aead;
-       }
-
-       ret = register_key_type(&key_type_big_key);
-       if (ret < 0) {
-               pr_err("Can't register type: %d\n", ret);
-               goto free_aead;
-       }
-
-       return 0;
-
-free_aead:
-       crypto_free_aead(big_key_aead);
-       return ret;
+       return register_key_type(&key_type_big_key);
 }
 
 late_initcall(big_key_init);