net/ipv4/esp4.c

   1 #include <linux/config.h>
   2 #include <linux/module.h>
   3 #include <net/inet_ecn.h>
   4 #include <net/ip.h>
   5 #include <net/xfrm.h>
   6 #include <net/esp.h>
   7 #include <asm/scatterlist.h>
   8 #include <linux/crypto.h>
   9 #include <linux/pfkeyv2.h>
  10 #include <linux/random.h>
  11 #include <net/icmp.h>
  12 #include <net/udp.h>
  13
  14 /* decapsulation data for use when post-processing */
  15 struct esp_decap_data {
  16         xfrm_address_t  saddr;
  17         __u16           sport;
  18         __u8            proto;
  19 };
  20
  21 int esp_output(struct sk_buff **pskb)
  22 {
  23         int err;
  24         struct dst_entry *dst = (*pskb)->dst;
  25         struct xfrm_state *x  = dst->xfrm;
  26         struct iphdr *top_iph;
  27         struct ip_esp_hdr *esph;
  28         struct crypto_tfm *tfm;
  29         struct esp_data *esp;
  30         struct sk_buff *trailer;
  31         int blksize;
  32         int clen;
  33         int alen;
  34         int nfrags;
  35
  36         /* Strip IP+ESP header. */
  37         __skb_pull(*pskb, (*pskb)->h.raw - (*pskb)->data);
  38         /* Now skb is pure payload to encrypt */
  39
  40         err = -ENOMEM;
  41
  42         /* Round to block size */
  43         clen = (*pskb)->len;
  44
  45         esp = x->data;
  46         alen = esp->auth.icv_trunc_len;
  47         tfm = esp->conf.tfm;
  48         blksize = (crypto_tfm_alg_blocksize(tfm) + 3) & ~3;
  49         clen = (clen + 2 + blksize-1)&~(blksize-1);
  50         if (esp->conf.padlen)
  51                 clen = (clen + esp->conf.padlen-1)&~(esp->conf.padlen-1);
  52
  53         if ((nfrags = skb_cow_data(*pskb, clen-(*pskb)->len+alen, &trailer)) < 0)
  54                 goto error;
  55
  56         /* Fill padding... */
  57         do {
  58                 int i;
  59                 for (i=0; i<clen-(*pskb)->len - 2; i++)
  60                         *(u8*)(trailer->tail + i) = i+1;
  61         } while (0);
  62         *(u8*)(trailer->tail + clen-(*pskb)->len - 2) = (clen - (*pskb)->len)-2;
  63         pskb_put(*pskb, trailer, clen - (*pskb)->len);
  64
  65         __skb_push(*pskb, (*pskb)->data - (*pskb)->nh.raw);
  66         top_iph = (*pskb)->nh.iph;
  67         esph = (struct ip_esp_hdr *)((*pskb)->nh.raw + top_iph->ihl*4);
  68         top_iph->tot_len = htons((*pskb)->len + alen);
  69         *(u8*)(trailer->tail - 1) = top_iph->protocol;
  70
  71         /* this is non-NULL only with UDP Encapsulation */
  72         if (x->encap) {
  73                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
  74                 struct udphdr *uh;
  75                 u32 *udpdata32;
  76
  77                 uh = (struct udphdr *)esph;
  78                 uh->source = encap->encap_sport;
  79                 uh->dest = encap->encap_dport;
  80                 uh->len = htons((*pskb)->len + alen - top_iph->ihl*4);
  81                 uh->check = 0;
  82
  83                 switch (encap->encap_type) {
  84                 default:
  85                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
  86                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(uh + 1);
  87                         break;
  88                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
  89                         udpdata32 = (u32 *)(uh + 1);
  90                         udpdata32[0] = udpdata32[1] = 0;
  91                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(udpdata32 + 2);
  92                         break;
  93                 }
  94
  95                 top_iph->protocol = IPPROTO_UDP;
  96         } else
  97                 top_iph->protocol = IPPROTO_ESP;
  98
  99         esph->spi = x->id.spi;
 100         esph->seq_no = htonl(++x->replay.oseq);
 101
 102         if (esp->conf.ivlen)
 103                 crypto_cipher_set_iv(tfm, esp->conf.ivec, crypto_tfm_alg_ivsize(tfm));
 104
 105         do {
 106                 struct scatterlist *sg = &esp->sgbuf[0];
 107
 108                 if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
 109                         sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
 110                         if (!sg)
 111                                 goto error;
 112                 }
 113                 skb_to_sgvec(*pskb, sg, esph->enc_data+esp->conf.ivlen-(*pskb)->data, clen);
 114                 crypto_cipher_encrypt(tfm, sg, sg, clen);
 115                 if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
 116                         kfree(sg);
 117         } while (0);
 118
 119         if (esp->conf.ivlen) {
 120                 memcpy(esph->enc_data, esp->conf.ivec, crypto_tfm_alg_ivsize(tfm));
 121                 crypto_cipher_get_iv(tfm, esp->conf.ivec, crypto_tfm_alg_ivsize(tfm));
 122         }
 123
 124         if (esp->auth.icv_full_len) {
 125                 esp->auth.icv(esp, *pskb, (u8*)esph-(*pskb)->data,
 126                               sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen+clen, trailer->tail);
 127                 pskb_put(*pskb, trailer, alen);
 128         }
 129
 130         ip_send_check(top_iph);
 131
 132         err = 0;
 133
 134 error:
 135         return err;
 136 }
 137
 138 /*
 139  * Note: detecting truncated vs. non-truncated authentication data is very
 140  * expensive, so we only support truncated data, which is the recommended
 141  * and common case.
 142  */
 143 int esp_input(struct xfrm_state *x, struct xfrm_decap_state *decap, struct sk_buff *skb)
 144 {
 145         struct iphdr *iph;
 146         struct ip_esp_hdr *esph;
 147         struct esp_data *esp = x->data;
 148         struct sk_buff *trailer;
 149         int blksize = crypto_tfm_alg_blocksize(esp->conf.tfm);
 150         int alen = esp->auth.icv_trunc_len;
 151         int elen = skb->len - sizeof(struct ip_esp_hdr) - esp->conf.ivlen - alen;
 152         int nfrags;
 153         int encap_len = 0;
 154
 155         if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(struct ip_esp_hdr)))
 156                 goto out;
 157
 158         if (elen <= 0 || (elen & (blksize-1)))
 159                 goto out;
 160
 161         /* If integrity check is required, do this. */
 162         if (esp->auth.icv_full_len) {
 163                 u8 sum[esp->auth.icv_full_len];
 164                 u8 sum1[alen];
 165
 166                 esp->auth.icv(esp, skb, 0, skb->len-alen, sum);
 167
 168                 if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen, sum1, alen))
 169                         BUG();
 170
 171                 if (unlikely(memcmp(sum, sum1, alen))) {
 172                         x->stats.integrity_failed++;
 173                         goto out;
 174                 }
 175         }
 176
 177         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, 0, &trailer)) < 0)
 178                 goto out;
 179
 180         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
 181
 182         esph = (struct ip_esp_hdr*)skb->data;
 183         iph = skb->nh.iph;
 184
 185         /* Get ivec. This can be wrong, check against another impls. */
 186         if (esp->conf.ivlen)
 187                 crypto_cipher_set_iv(esp->conf.tfm, esph->enc_data, crypto_tfm_alg_ivsize(esp->conf.tfm));
 188
 189         {
 190                 u8 nexthdr[2];
 191                 struct scatterlist *sg = &esp->sgbuf[0];
 192                 u8 workbuf[60];
 193                 int padlen;
 194
 195                 if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
 196                         sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
 197                         if (!sg)
 198                                 goto out;
 199                 }
 200                 skb_to_sgvec(skb, sg, sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen, elen);
 201                 crypto_cipher_decrypt(esp->conf.tfm, sg, sg, elen);
 202                 if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
 203                         kfree(sg);
 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                 if (x->encap && decap && decap->decap_type) {
 215                         struct esp_decap_data *encap_data;
 216                         struct udphdr *uh = (struct udphdr *) (iph+1);
 217
 218                         encap_data = (struct esp_decap_data *) (decap->decap_data);
 219                         encap_data->proto = 0;
 220
 221                         switch (decap->decap_type) {
 222                         case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
 223                         case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
 224                                 encap_data->proto = AF_INET;
 225                                 encap_data->saddr.a4 = iph->saddr;
 226                                 encap_data->sport = uh->source;
 227                                 encap_len = (void*)esph - (void*)uh;
 228                                 break;
 229
 230                         default:
 231                                 goto out;
 232                         }
 233                 }
 234
 235                 iph->protocol = nexthdr[1];
 236                 pskb_trim(skb, skb->len - alen - padlen - 2);
 237                 memcpy(workbuf, skb->nh.raw, iph->ihl*4);
 238                 skb->h.raw = skb_pull(skb, sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen);
 239                 skb->nh.raw += encap_len + sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen;
 240                 memcpy(skb->nh.raw, workbuf, iph->ihl*4);
 241                 skb->nh.iph->tot_len = htons(skb->len);
 242         }
 243
 244         return 0;
 245
 246 out:
 247         return -EINVAL;
 248 }
 249
 250 int esp_post_input(struct xfrm_state *x, struct xfrm_decap_state *decap, struct sk_buff *skb)
 251 {
 252
 253         if (x->encap) {
 254                 struct xfrm_encap_tmpl *encap;
 255                 struct esp_decap_data *decap_data;
 256
 257                 encap = x->encap;
 258                 decap_data = (struct esp_decap_data *)(decap->decap_data);
 259
 260                 /* first, make sure that the decap type == the encap type */
 261                 if (encap->encap_type != decap->decap_type)
 262                         return -EINVAL;
 263
 264                 switch (encap->encap_type) {
 265                 default:
 266                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
 267                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
 268                         /*
 269                          * 1) if the NAT-T peer's IP or port changed then
 270                          *    advertize the change to the keying daemon.
 271                          *    This is an inbound SA, so just compare
 272                          *    SRC ports.
 273                          */
 274                         if (decap_data->proto == AF_INET &&
 275                             (decap_data->saddr.a4 != x->props.saddr.a4 ||
 276                              decap_data->sport != encap->encap_sport)) {
 277                                 xfrm_address_t ipaddr;
 278
 279                                 ipaddr.a4 = decap_data->saddr.a4;
 280                                 km_new_mapping(x, &ipaddr, decap_data->sport);
 281
 282                                 /* XXX: perhaps add an extra
 283                                  * policy check here, to see
 284                                  * if we should allow or
 285                                  * reject a packet from a
 286                                  * different source
 287                                  * address/port.
 288                                  */
 289                         }
 290
 291                         /*
 292                          * 2) ignore UDP/TCP checksums in case
 293                          *    of NAT-T in Transport Mode, or
 294                          *    perform other post-processing fixes
 295                          *    as per * draft-ietf-ipsec-udp-encaps-06,
 296                          *    section 3.1.2
 297                          */
 298                         if (!x->props.mode)
 299                                 skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
 300
 301                         break;
 302                 }
 303         }
 304         return 0;
 305 }
 306
 307 static u32 esp4_get_max_size(struct xfrm_state *x, int mtu)
 308 {
 309         struct esp_data *esp = x->data;
 310         u32 blksize = crypto_tfm_alg_blocksize(esp->conf.tfm);
 311
 312         if (x->props.mode) {
 313                 mtu = (mtu + 2 + blksize-1)&~(blksize-1);
 314         } else {
 315                 /* The worst case. */
 316                 mtu += 2 + blksize;
 317         }
 318         if (esp->conf.padlen)
 319                 mtu = (mtu + esp->conf.padlen-1)&~(esp->conf.padlen-1);
 320
 321         return mtu + x->props.header_len + esp->auth.icv_trunc_len;
 322 }
 323
 324 void esp4_err(struct sk_buff *skb, u32 info)
 325 {
 326         struct iphdr *iph = (struct iphdr*)skb->data;
 327         struct ip_esp_hdr *esph = (struct ip_esp_hdr*)(skb->data+(iph->ihl<<2));
 328         struct xfrm_state *x;
 329
 330         if (skb->h.icmph->type != ICMP_DEST_UNREACH ||
 331             skb->h.icmph->code != ICMP_FRAG_NEEDED)
 332                 return;
 333
 334         x = xfrm_state_lookup((xfrm_address_t *)&iph->daddr, esph->spi, IPPROTO_ESP, AF_INET);
 335         if (!x)
 336                 return;
 337         NETDEBUG(printk(KERN_DEBUG "pmtu discovery on SA ESP/%08x/%08x\n",
 338                         ntohl(esph->spi), ntohl(iph->daddr)));
 339         xfrm_state_put(x);
 340 }
 341
 342 void esp_destroy(struct xfrm_state *x)
 343 {
 344         struct esp_data *esp = x->data;
 345
 346         if (!esp)
 347                 return;
 348
 349         if (esp->conf.tfm) {
 350                 crypto_free_tfm(esp->conf.tfm);
 351                 esp->conf.tfm = NULL;
 352         }
 353         if (esp->conf.ivec) {
 354                 kfree(esp->conf.ivec);
 355                 esp->conf.ivec = NULL;
 356         }
 357         if (esp->auth.tfm) {
 358                 crypto_free_tfm(esp->auth.tfm);
 359                 esp->auth.tfm = NULL;
 360         }
 361         if (esp->auth.work_icv) {
 362                 kfree(esp->auth.work_icv);
 363                 esp->auth.work_icv = NULL;
 364         }
 365         kfree(esp);
 366 }
 367
 368 int esp_init_state(struct xfrm_state *x, void *args)
 369 {
 370         struct esp_data *esp = NULL;
 371
 372         /* null auth and encryption can have zero length keys */
 373         if (x->aalg) {
 374                 if (x->aalg->alg_key_len > 512)
 375                         goto error;
 376         }
 377         if (x->ealg == NULL)
 378                 goto error;
 379
 380         esp = kmalloc(sizeof(*esp), GFP_KERNEL);
 381         if (esp == NULL)
 382                 return -ENOMEM;
 383
 384         memset(esp, 0, sizeof(*esp));
 385
 386         if (x->aalg) {
 387                 struct xfrm_algo_desc *aalg_desc;
 388
 389                 esp->auth.key = x->aalg->alg_key;
 390                 esp->auth.key_len = (x->aalg->alg_key_len+7)/8;
 391                 esp->auth.tfm = crypto_alloc_tfm(x->aalg->alg_name, 0);
 392                 if (esp->auth.tfm == NULL)
 393                         goto error;
 394                 esp->auth.icv = esp_hmac_digest;
 395
 396                 aalg_desc = xfrm_aalg_get_byname(x->aalg->alg_name);
 397                 BUG_ON(!aalg_desc);
 398
 399                 if (aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8 !=
 400                     crypto_tfm_alg_digestsize(esp->auth.tfm)) {
 401                         NETDEBUG(printk(KERN_INFO "ESP: %s digestsize %u != %hu\n",
 402                                x->aalg->alg_name,
 403                                crypto_tfm_alg_digestsize(esp->auth.tfm),
 404                                aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8));
 405                         goto error;
 406                 }
 407
 408                 esp->auth.icv_full_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8;
 409                 esp->auth.icv_trunc_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_truncbits/8;
 410
 411                 esp->auth.work_icv = kmalloc(esp->auth.icv_full_len, GFP_KERNEL);
 412                 if (!esp->auth.work_icv)
 413                         goto error;
 414         }
 415         esp->conf.key = x->ealg->alg_key;
 416         esp->conf.key_len = (x->ealg->alg_key_len+7)/8;
 417         if (x->props.ealgo == SADB_EALG_NULL)
 418                 esp->conf.tfm = crypto_alloc_tfm(x->ealg->alg_name, CRYPTO_TFM_MODE_ECB);
 419         else
 420                 esp->conf.tfm = crypto_alloc_tfm(x->ealg->alg_name, CRYPTO_TFM_MODE_CBC);
 421         if (esp->conf.tfm == NULL)
 422                 goto error;
 423         esp->conf.ivlen = crypto_tfm_alg_ivsize(esp->conf.tfm);
 424         esp->conf.padlen = 0;
 425         if (esp->conf.ivlen) {
 426                 esp->conf.ivec = kmalloc(esp->conf.ivlen, GFP_KERNEL);
 427                 if (unlikely(esp->conf.ivec == NULL))
 428                         goto error;
 429                 get_random_bytes(esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
 430         }
 431         crypto_cipher_setkey(esp->conf.tfm, esp->conf.key, esp->conf.key_len);
 432         x->props.header_len = sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen;
 433         if (x->props.mode)
 434                 x->props.header_len += sizeof(struct iphdr);
 435         if (x->encap) {
 436                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
 437
 438                 switch (encap->encap_type) {
 439                 default:
 440                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
 441                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr);
 442                         break;
 443                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
 444                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr) + 2 * sizeof(u32);
 445                         break;
 446                 }
 447         }
 448         x->data = esp;
 449         x->props.trailer_len = esp4_get_max_size(x, 0) - x->props.header_len;
 450         return 0;
 451
 452 error:
 453         if (esp) {
 454                 if (esp->auth.tfm)
 455                         crypto_free_tfm(esp->auth.tfm);
 456                 if (esp->auth.work_icv)
 457                         kfree(esp->auth.work_icv);
 458                 if (esp->conf.tfm)
 459                         crypto_free_tfm(esp->conf.tfm);
 460                 kfree(esp);
 461         }
 462         return -EINVAL;
 463 }
 464
 465 static struct xfrm_type esp_type =
 466 {
 467         .description    = "ESP4",
 468         .owner          = THIS_MODULE,
 469         .proto          = IPPROTO_ESP,
 470         .init_state     = esp_init_state,
 471         .destructor     = esp_destroy,
 472         .get_max_size   = esp4_get_max_size,
 473         .input          = esp_input,
 474         .post_input     = esp_post_input,
 475         .output         = esp_output
 476 };
 477
 478 static struct net_protocol esp4_protocol = {
 479         .handler        =       xfrm4_rcv,
 480         .err_handler    =       esp4_err,
 481         .no_policy      =       1,
 482 };
 483
 484 static int __init esp4_init(void)
 485 {
 486         struct xfrm_decap_state decap;
 487
 488         if (sizeof(struct esp_decap_data)  <
 489             sizeof(decap.decap_data)) {
 490                 extern void decap_data_too_small(void);
 491
 492                 decap_data_too_small();
 493         }
 494
 495         if (xfrm_register_type(&esp_type, AF_INET) < 0) {
 496                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add xfrm type\n");
 497                 return -EAGAIN;
 498         }
 499         if (inet_add_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0) {
 500                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add protocol\n");
 501                 xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET);
 502                 return -EAGAIN;
 503         }
 504         return 0;
 505 }
 506
 507 static void __exit esp4_fini(void)
 508 {
 509         if (inet_del_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0)
 510                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove protocol\n");
 511         if (xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET) < 0)
 512                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove xfrm type\n");
 513 }
 514
 515 module_init(esp4_init);
 516 module_exit(esp4_fini);
 517 MODULE_LICENSE("GPL");