Merge tag 'asoc-fix-v6.5-rc1' of https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / crypto / algif_aead.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  * algif_aead: User-space interface for AEAD algorithms
4  *
5  * Copyright (C) 2014, Stephan Mueller <smueller@chronox.de>
6  *
7  * This file provides the user-space API for AEAD ciphers.
8  *
9  * The following concept of the memory management is used:
10  *
11  * The kernel maintains two SGLs, the TX SGL and the RX SGL. The TX SGL is
12  * filled by user space with the data submitted via sendmsg (maybe with
13  * MSG_SPLICE_PAGES).  Filling up the TX SGL does not cause a crypto operation
14  * -- the data will only be tracked by the kernel. Upon receipt of one recvmsg
15  * call, the caller must provide a buffer which is tracked with the RX SGL.
16  *
17  * During the processing of the recvmsg operation, the cipher request is
18  * allocated and prepared. As part of the recvmsg operation, the processed
19  * TX buffers are extracted from the TX SGL into a separate SGL.
20  *
21  * After the completion of the crypto operation, the RX SGL and the cipher
22  * request is released. The extracted TX SGL parts are released together with
23  * the RX SGL release.
24  */
25
26 #include <crypto/internal/aead.h>
27 #include <crypto/scatterwalk.h>
28 #include <crypto/if_alg.h>
29 #include <crypto/skcipher.h>
30 #include <crypto/null.h>
31 #include <linux/init.h>
32 #include <linux/list.h>
33 #include <linux/kernel.h>
34 #include <linux/mm.h>
35 #include <linux/module.h>
36 #include <linux/net.h>
37 #include <net/sock.h>
38
39 struct aead_tfm {
40         struct crypto_aead *aead;
41         struct crypto_sync_skcipher *null_tfm;
42 };
43
44 static inline bool aead_sufficient_data(struct sock *sk)
45 {
46         struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
47         struct sock *psk = ask->parent;
48         struct alg_sock *pask = alg_sk(psk);
49         struct af_alg_ctx *ctx = ask->private;
50         struct aead_tfm *aeadc = pask->private;
51         struct crypto_aead *tfm = aeadc->aead;
52         unsigned int as = crypto_aead_authsize(tfm);
53
54         /*
55          * The minimum amount of memory needed for an AEAD cipher is
56          * the AAD and in case of decryption the tag.
57          */
58         return ctx->used >= ctx->aead_assoclen + (ctx->enc ? 0 : as);
59 }
60
61 static int aead_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *msg, size_t size)
62 {
63         struct sock *sk = sock->sk;
64         struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
65         struct sock *psk = ask->parent;
66         struct alg_sock *pask = alg_sk(psk);
67         struct aead_tfm *aeadc = pask->private;
68         struct crypto_aead *tfm = aeadc->aead;
69         unsigned int ivsize = crypto_aead_ivsize(tfm);
70
71         return af_alg_sendmsg(sock, msg, size, ivsize);
72 }
73
74 static int crypto_aead_copy_sgl(struct crypto_sync_skcipher *null_tfm,
75                                 struct scatterlist *src,
76                                 struct scatterlist *dst, unsigned int len)
77 {
78         SYNC_SKCIPHER_REQUEST_ON_STACK(skreq, null_tfm);
79
80         skcipher_request_set_sync_tfm(skreq, null_tfm);
81         skcipher_request_set_callback(skreq, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
82                                       NULL, NULL);
83         skcipher_request_set_crypt(skreq, src, dst, len, NULL);
84
85         return crypto_skcipher_encrypt(skreq);
86 }
87
88 static int _aead_recvmsg(struct socket *sock, struct msghdr *msg,
89                          size_t ignored, int flags)
90 {
91         struct sock *sk = sock->sk;
92         struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
93         struct sock *psk = ask->parent;
94         struct alg_sock *pask = alg_sk(psk);
95         struct af_alg_ctx *ctx = ask->private;
96         struct aead_tfm *aeadc = pask->private;
97         struct crypto_aead *tfm = aeadc->aead;
98         struct crypto_sync_skcipher *null_tfm = aeadc->null_tfm;
99         unsigned int i, as = crypto_aead_authsize(tfm);
100         struct af_alg_async_req *areq;
101         struct af_alg_tsgl *tsgl, *tmp;
102         struct scatterlist *rsgl_src, *tsgl_src = NULL;
103         int err = 0;
104         size_t used = 0;                /* [in]  TX bufs to be en/decrypted */
105         size_t outlen = 0;              /* [out] RX bufs produced by kernel */
106         size_t usedpages = 0;           /* [in]  RX bufs to be used from user */
107         size_t processed = 0;           /* [in]  TX bufs to be consumed */
108
109         if (!ctx->init || ctx->more) {
110                 err = af_alg_wait_for_data(sk, flags, 0);
111                 if (err)
112                         return err;
113         }
114
115         /*
116          * Data length provided by caller via sendmsg that has not yet been
117          * processed.
118          */
119         used = ctx->used;
120
121         /*
122          * Make sure sufficient data is present -- note, the same check is also
123          * present in sendmsg. The checks in sendmsg shall provide an
124          * information to the data sender that something is wrong, but they are
125          * irrelevant to maintain the kernel integrity.  We need this check
126          * here too in case user space decides to not honor the error message
127          * in sendmsg and still call recvmsg. This check here protects the
128          * kernel integrity.
129          */
130         if (!aead_sufficient_data(sk))
131                 return -EINVAL;
132
133         /*
134          * Calculate the minimum output buffer size holding the result of the
135          * cipher operation. When encrypting data, the receiving buffer is
136          * larger by the tag length compared to the input buffer as the
137          * encryption operation generates the tag. For decryption, the input
138          * buffer provides the tag which is consumed resulting in only the
139          * plaintext without a buffer for the tag returned to the caller.
140          */
141         if (ctx->enc)
142                 outlen = used + as;
143         else
144                 outlen = used - as;
145
146         /*
147          * The cipher operation input data is reduced by the associated data
148          * length as this data is processed separately later on.
149          */
150         used -= ctx->aead_assoclen;
151
152         /* Allocate cipher request for current operation. */
153         areq = af_alg_alloc_areq(sk, sizeof(struct af_alg_async_req) +
154                                      crypto_aead_reqsize(tfm));
155         if (IS_ERR(areq))
156                 return PTR_ERR(areq);
157
158         /* convert iovecs of output buffers into RX SGL */
159         err = af_alg_get_rsgl(sk, msg, flags, areq, outlen, &usedpages);
160         if (err)
161                 goto free;
162
163         /*
164          * Ensure output buffer is sufficiently large. If the caller provides
165          * less buffer space, only use the relative required input size. This
166          * allows AIO operation where the caller sent all data to be processed
167          * and the AIO operation performs the operation on the different chunks
168          * of the input data.
169          */
170         if (usedpages < outlen) {
171                 size_t less = outlen - usedpages;
172
173                 if (used < less) {
174                         err = -EINVAL;
175                         goto free;
176                 }
177                 used -= less;
178                 outlen -= less;
179         }
180
181         processed = used + ctx->aead_assoclen;
182         list_for_each_entry_safe(tsgl, tmp, &ctx->tsgl_list, list) {
183                 for (i = 0; i < tsgl->cur; i++) {
184                         struct scatterlist *process_sg = tsgl->sg + i;
185
186                         if (!(process_sg->length) || !sg_page(process_sg))
187                                 continue;
188                         tsgl_src = process_sg;
189                         break;
190                 }
191                 if (tsgl_src)
192                         break;
193         }
194         if (processed && !tsgl_src) {
195                 err = -EFAULT;
196                 goto free;
197         }
198
199         /*
200          * Copy of AAD from source to destination
201          *
202          * The AAD is copied to the destination buffer without change. Even
203          * when user space uses an in-place cipher operation, the kernel
204          * will copy the data as it does not see whether such in-place operation
205          * is initiated.
206          *
207          * To ensure efficiency, the following implementation ensure that the
208          * ciphers are invoked to perform a crypto operation in-place. This
209          * is achieved by memory management specified as follows.
210          */
211
212         /* Use the RX SGL as source (and destination) for crypto op. */
213         rsgl_src = areq->first_rsgl.sgl.sgt.sgl;
214
215         if (ctx->enc) {
216                 /*
217                  * Encryption operation - The in-place cipher operation is
218                  * achieved by the following operation:
219                  *
220                  * TX SGL: AAD || PT
221                  *          |      |
222                  *          | copy |
223                  *          v      v
224                  * RX SGL: AAD || PT || Tag
225                  */
226                 err = crypto_aead_copy_sgl(null_tfm, tsgl_src,
227                                            areq->first_rsgl.sgl.sgt.sgl,
228                                            processed);
229                 if (err)
230                         goto free;
231                 af_alg_pull_tsgl(sk, processed, NULL, 0);
232         } else {
233                 /*
234                  * Decryption operation - To achieve an in-place cipher
235                  * operation, the following  SGL structure is used:
236                  *
237                  * TX SGL: AAD || CT || Tag
238                  *          |      |     ^
239                  *          | copy |     | Create SGL link.
240                  *          v      v     |
241                  * RX SGL: AAD || CT ----+
242                  */
243
244                  /* Copy AAD || CT to RX SGL buffer for in-place operation. */
245                 err = crypto_aead_copy_sgl(null_tfm, tsgl_src,
246                                            areq->first_rsgl.sgl.sgt.sgl,
247                                            outlen);
248                 if (err)
249                         goto free;
250
251                 /* Create TX SGL for tag and chain it to RX SGL. */
252                 areq->tsgl_entries = af_alg_count_tsgl(sk, processed,
253                                                        processed - as);
254                 if (!areq->tsgl_entries)
255                         areq->tsgl_entries = 1;
256                 areq->tsgl = sock_kmalloc(sk, array_size(sizeof(*areq->tsgl),
257                                                          areq->tsgl_entries),
258                                           GFP_KERNEL);
259                 if (!areq->tsgl) {
260                         err = -ENOMEM;
261                         goto free;
262                 }
263                 sg_init_table(areq->tsgl, areq->tsgl_entries);
264
265                 /* Release TX SGL, except for tag data and reassign tag data. */
266                 af_alg_pull_tsgl(sk, processed, areq->tsgl, processed - as);
267
268                 /* chain the areq TX SGL holding the tag with RX SGL */
269                 if (usedpages) {
270                         /* RX SGL present */
271                         struct af_alg_sgl *sgl_prev = &areq->last_rsgl->sgl;
272                         struct scatterlist *sg = sgl_prev->sgt.sgl;
273
274                         sg_unmark_end(sg + sgl_prev->sgt.nents - 1);
275                         sg_chain(sg, sgl_prev->sgt.nents + 1, areq->tsgl);
276                 } else
277                         /* no RX SGL present (e.g. authentication only) */
278                         rsgl_src = areq->tsgl;
279         }
280
281         /* Initialize the crypto operation */
282         aead_request_set_crypt(&areq->cra_u.aead_req, rsgl_src,
283                                areq->first_rsgl.sgl.sgt.sgl, used, ctx->iv);
284         aead_request_set_ad(&areq->cra_u.aead_req, ctx->aead_assoclen);
285         aead_request_set_tfm(&areq->cra_u.aead_req, tfm);
286
287         if (msg->msg_iocb && !is_sync_kiocb(msg->msg_iocb)) {
288                 /* AIO operation */
289                 sock_hold(sk);
290                 areq->iocb = msg->msg_iocb;
291
292                 /* Remember output size that will be generated. */
293                 areq->outlen = outlen;
294
295                 aead_request_set_callback(&areq->cra_u.aead_req,
296                                           CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP,
297                                           af_alg_async_cb, areq);
298                 err = ctx->enc ? crypto_aead_encrypt(&areq->cra_u.aead_req) :
299                                  crypto_aead_decrypt(&areq->cra_u.aead_req);
300
301                 /* AIO operation in progress */
302                 if (err == -EINPROGRESS)
303                         return -EIOCBQUEUED;
304
305                 sock_put(sk);
306         } else {
307                 /* Synchronous operation */
308                 aead_request_set_callback(&areq->cra_u.aead_req,
309                                           CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP |
310                                           CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
311                                           crypto_req_done, &ctx->wait);
312                 err = crypto_wait_req(ctx->enc ?
313                                 crypto_aead_encrypt(&areq->cra_u.aead_req) :
314                                 crypto_aead_decrypt(&areq->cra_u.aead_req),
315                                 &ctx->wait);
316         }
317
318
319 free:
320         af_alg_free_resources(areq);
321
322         return err ? err : outlen;
323 }
324
325 static int aead_recvmsg(struct socket *sock, struct msghdr *msg,
326                         size_t ignored, int flags)
327 {
328         struct sock *sk = sock->sk;
329         int ret = 0;
330
331         lock_sock(sk);
332         while (msg_data_left(msg)) {
333                 int err = _aead_recvmsg(sock, msg, ignored, flags);
334
335                 /*
336                  * This error covers -EIOCBQUEUED which implies that we can
337                  * only handle one AIO request. If the caller wants to have
338                  * multiple AIO requests in parallel, he must make multiple
339                  * separate AIO calls.
340                  *
341                  * Also return the error if no data has been processed so far.
342                  */
343                 if (err <= 0) {
344                         if (err == -EIOCBQUEUED || err == -EBADMSG || !ret)
345                                 ret = err;
346                         goto out;
347                 }
348
349                 ret += err;
350         }
351
352 out:
353         af_alg_wmem_wakeup(sk);
354         release_sock(sk);
355         return ret;
356 }
357
358 static struct proto_ops algif_aead_ops = {
359         .family         =       PF_ALG,
360
361         .connect        =       sock_no_connect,
362         .socketpair     =       sock_no_socketpair,
363         .getname        =       sock_no_getname,
364         .ioctl          =       sock_no_ioctl,
365         .listen         =       sock_no_listen,
366         .shutdown       =       sock_no_shutdown,
367         .mmap           =       sock_no_mmap,
368         .bind           =       sock_no_bind,
369         .accept         =       sock_no_accept,
370
371         .release        =       af_alg_release,
372         .sendmsg        =       aead_sendmsg,
373         .recvmsg        =       aead_recvmsg,
374         .poll           =       af_alg_poll,
375 };
376
377 static int aead_check_key(struct socket *sock)
378 {
379         int err = 0;
380         struct sock *psk;
381         struct alg_sock *pask;
382         struct aead_tfm *tfm;
383         struct sock *sk = sock->sk;
384         struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
385
386         lock_sock(sk);
387         if (!atomic_read(&ask->nokey_refcnt))
388                 goto unlock_child;
389
390         psk = ask->parent;
391         pask = alg_sk(ask->parent);
392         tfm = pask->private;
393
394         err = -ENOKEY;
395         lock_sock_nested(psk, SINGLE_DEPTH_NESTING);
396         if (crypto_aead_get_flags(tfm->aead) & CRYPTO_TFM_NEED_KEY)
397                 goto unlock;
398
399         atomic_dec(&pask->nokey_refcnt);
400         atomic_set(&ask->nokey_refcnt, 0);
401
402         err = 0;
403
404 unlock:
405         release_sock(psk);
406 unlock_child:
407         release_sock(sk);
408
409         return err;
410 }
411
412 static int aead_sendmsg_nokey(struct socket *sock, struct msghdr *msg,
413                                   size_t size)
414 {
415         int err;
416
417         err = aead_check_key(sock);
418         if (err)
419                 return err;
420
421         return aead_sendmsg(sock, msg, size);
422 }
423
424 static int aead_recvmsg_nokey(struct socket *sock, struct msghdr *msg,
425                                   size_t ignored, int flags)
426 {
427         int err;
428
429         err = aead_check_key(sock);
430         if (err)
431                 return err;
432
433         return aead_recvmsg(sock, msg, ignored, flags);
434 }
435
436 static struct proto_ops algif_aead_ops_nokey = {
437         .family         =       PF_ALG,
438
439         .connect        =       sock_no_connect,
440         .socketpair     =       sock_no_socketpair,
441         .getname        =       sock_no_getname,
442         .ioctl          =       sock_no_ioctl,
443         .listen         =       sock_no_listen,
444         .shutdown       =       sock_no_shutdown,
445         .mmap           =       sock_no_mmap,
446         .bind           =       sock_no_bind,
447         .accept         =       sock_no_accept,
448
449         .release        =       af_alg_release,
450         .sendmsg        =       aead_sendmsg_nokey,
451         .recvmsg        =       aead_recvmsg_nokey,
452         .poll           =       af_alg_poll,
453 };
454
455 static void *aead_bind(const char *name, u32 type, u32 mask)
456 {
457         struct aead_tfm *tfm;
458         struct crypto_aead *aead;
459         struct crypto_sync_skcipher *null_tfm;
460
461         tfm = kzalloc(sizeof(*tfm), GFP_KERNEL);
462         if (!tfm)
463                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
464
465         aead = crypto_alloc_aead(name, type, mask);
466         if (IS_ERR(aead)) {
467                 kfree(tfm);
468                 return ERR_CAST(aead);
469         }
470
471         null_tfm = crypto_get_default_null_skcipher();
472         if (IS_ERR(null_tfm)) {
473                 crypto_free_aead(aead);
474                 kfree(tfm);
475                 return ERR_CAST(null_tfm);
476         }
477
478         tfm->aead = aead;
479         tfm->null_tfm = null_tfm;
480
481         return tfm;
482 }
483
484 static void aead_release(void *private)
485 {
486         struct aead_tfm *tfm = private;
487
488         crypto_free_aead(tfm->aead);
489         crypto_put_default_null_skcipher();
490         kfree(tfm);
491 }
492
493 static int aead_setauthsize(void *private, unsigned int authsize)
494 {
495         struct aead_tfm *tfm = private;
496
497         return crypto_aead_setauthsize(tfm->aead, authsize);
498 }
499
500 static int aead_setkey(void *private, const u8 *key, unsigned int keylen)
501 {
502         struct aead_tfm *tfm = private;
503
504         return crypto_aead_setkey(tfm->aead, key, keylen);
505 }
506
507 static void aead_sock_destruct(struct sock *sk)
508 {
509         struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
510         struct af_alg_ctx *ctx = ask->private;
511         struct sock *psk = ask->parent;
512         struct alg_sock *pask = alg_sk(psk);
513         struct aead_tfm *aeadc = pask->private;
514         struct crypto_aead *tfm = aeadc->aead;
515         unsigned int ivlen = crypto_aead_ivsize(tfm);
516
517         af_alg_pull_tsgl(sk, ctx->used, NULL, 0);
518         sock_kzfree_s(sk, ctx->iv, ivlen);
519         sock_kfree_s(sk, ctx, ctx->len);
520         af_alg_release_parent(sk);
521 }
522
523 static int aead_accept_parent_nokey(void *private, struct sock *sk)
524 {
525         struct af_alg_ctx *ctx;
526         struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
527         struct aead_tfm *tfm = private;
528         struct crypto_aead *aead = tfm->aead;
529         unsigned int len = sizeof(*ctx);
530         unsigned int ivlen = crypto_aead_ivsize(aead);
531
532         ctx = sock_kmalloc(sk, len, GFP_KERNEL);
533         if (!ctx)
534                 return -ENOMEM;
535         memset(ctx, 0, len);
536
537         ctx->iv = sock_kmalloc(sk, ivlen, GFP_KERNEL);
538         if (!ctx->iv) {
539                 sock_kfree_s(sk, ctx, len);
540                 return -ENOMEM;
541         }
542         memset(ctx->iv, 0, ivlen);
543
544         INIT_LIST_HEAD(&ctx->tsgl_list);
545         ctx->len = len;
546         crypto_init_wait(&ctx->wait);
547
548         ask->private = ctx;
549
550         sk->sk_destruct = aead_sock_destruct;
551
552         return 0;
553 }
554
555 static int aead_accept_parent(void *private, struct sock *sk)
556 {
557         struct aead_tfm *tfm = private;
558
559         if (crypto_aead_get_flags(tfm->aead) & CRYPTO_TFM_NEED_KEY)
560                 return -ENOKEY;
561
562         return aead_accept_parent_nokey(private, sk);
563 }
564
565 static const struct af_alg_type algif_type_aead = {
566         .bind           =       aead_bind,
567         .release        =       aead_release,
568         .setkey         =       aead_setkey,
569         .setauthsize    =       aead_setauthsize,
570         .accept         =       aead_accept_parent,
571         .accept_nokey   =       aead_accept_parent_nokey,
572         .ops            =       &algif_aead_ops,
573         .ops_nokey      =       &algif_aead_ops_nokey,
574         .name           =       "aead",
575         .owner          =       THIS_MODULE
576 };
577
578 static int __init algif_aead_init(void)
579 {
580         return af_alg_register_type(&algif_type_aead);
581 }
582
583 static void __exit algif_aead_exit(void)
584 {
585         int err = af_alg_unregister_type(&algif_type_aead);
586         BUG_ON(err);
587 }
588
589 module_init(algif_aead_init);
590 module_exit(algif_aead_exit);
591 MODULE_LICENSE("GPL");
592 MODULE_AUTHOR("Stephan Mueller <smueller@chronox.de>");
593 MODULE_DESCRIPTION("AEAD kernel crypto API user space interface");