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");