drivers/staging/rtl8192e/rtllib_crypt_ccmp.c

   1 /*
   2  * Host AP crypt: host-based CCMP encryption implementation for Host AP driver
   3  *
   4  * Copyright (c) 2003-2004, Jouni Malinen <jkmaline@cc.hut.fi>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation. See README and COPYING for
   9  * more details.
  10  */
  11
  12 #include <linux/version.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/random.h>
  17 #include <linux/skbuff.h>
  18 #include <linux/netdevice.h>
  19 #include <linux/if_ether.h>
  20 #include <linux/if_arp.h>
  21 #include <linux/string.h>
  22 #include <linux/wireless.h>
  23 #include "rtllib.h"
  24
  25 #include <linux/crypto.h>
  26
  27 #include <linux/scatterlist.h>
  28
  29 #define AES_BLOCK_LEN 16
  30 #define CCMP_HDR_LEN 8
  31 #define CCMP_MIC_LEN 8
  32 #define CCMP_TK_LEN 16
  33 #define CCMP_PN_LEN 6
  34
  35 struct rtllib_ccmp_data {
  36         u8 key[CCMP_TK_LEN];
  37         int key_set;
  38
  39         u8 tx_pn[CCMP_PN_LEN];
  40         u8 rx_pn[CCMP_PN_LEN];
  41
  42         u32 dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors;
  43         u32 dot11RSNAStatsCCMPReplays;
  44         u32 dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors;
  45
  46         int key_idx;
  47
  48         struct crypto_tfm *tfm;
  49
  50         /* scratch buffers for virt_to_page() (crypto API) */
  51         u8 tx_b0[AES_BLOCK_LEN], tx_b[AES_BLOCK_LEN],
  52                 tx_e[AES_BLOCK_LEN], tx_s0[AES_BLOCK_LEN];
  53         u8 rx_b0[AES_BLOCK_LEN], rx_b[AES_BLOCK_LEN], rx_a[AES_BLOCK_LEN];
  54 };
  55
  56 static void rtllib_ccmp_aes_encrypt(struct crypto_tfm *tfm,
  57                              const u8 pt[16], u8 ct[16])
  58 {
  59         crypto_cipher_encrypt_one((void *)tfm, ct, pt);
  60 }
  61
  62 static void *rtllib_ccmp_init(int key_idx)
  63 {
  64         struct rtllib_ccmp_data *priv;
  65
  66         priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_ATOMIC);
  67         if (priv == NULL)
  68                 goto fail;
  69         priv->key_idx = key_idx;
  70
  71         priv->tfm = (void *)crypto_alloc_cipher("aes", 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
  72         if (IS_ERR(priv->tfm)) {
  73                 printk(KERN_DEBUG "rtllib_crypt_ccmp: could not allocate "
  74                        "crypto API aes\n");
  75                 priv->tfm = NULL;
  76                 goto fail;
  77         }
  78         return priv;
  79
  80 fail:
  81         if (priv) {
  82                 if (priv->tfm)
  83                         crypto_free_cipher((void *)priv->tfm);
  84                 kfree(priv);
  85         }
  86
  87         return NULL;
  88 }
  89
  90
  91 static void rtllib_ccmp_deinit(void *priv)
  92 {
  93         struct rtllib_ccmp_data *_priv = priv;
  94         if (_priv && _priv->tfm)
  95                 crypto_free_cipher((void *)_priv->tfm);
  96         kfree(priv);
  97 }
  98
  99
 100 static inline void xor_block(u8 *b, u8 *a, size_t len)
 101 {
 102         int i;
 103         for (i = 0; i < len; i++)
 104                 b[i] ^= a[i];
 105 }
 106
 107
 108
 109 static void ccmp_init_blocks(struct crypto_tfm *tfm,
 110                              struct rtllib_hdr_4addr *hdr,
 111                              u8 *pn, size_t dlen, u8 *b0, u8 *auth,
 112                              u8 *s0)
 113 {
 114         u8 *pos, qc = 0;
 115         size_t aad_len;
 116         u16 fc;
 117         int a4_included, qc_included;
 118         u8 aad[2 * AES_BLOCK_LEN];
 119
 120         fc = le16_to_cpu(hdr->frame_ctl);
 121         a4_included = ((fc & (RTLLIB_FCTL_TODS | RTLLIB_FCTL_FROMDS)) ==
 122                        (RTLLIB_FCTL_TODS | RTLLIB_FCTL_FROMDS));
 123         /*
 124         qc_included = ((WLAN_FC_GET_TYPE(fc) == RTLLIB_FTYPE_DATA) &&
 125                        (WLAN_FC_GET_STYPE(fc) & 0x08));
 126         */
 127         qc_included = ((WLAN_FC_GET_TYPE(fc) == RTLLIB_FTYPE_DATA) &&
 128                        (WLAN_FC_GET_STYPE(fc) & 0x80));
 129         aad_len = 22;
 130         if (a4_included)
 131                 aad_len += 6;
 132         if (qc_included) {
 133                 pos = (u8 *) &hdr->addr4;
 134                 if (a4_included)
 135                         pos += 6;
 136                 qc = *pos & 0x0f;
 137                 aad_len += 2;
 138         }
 139         /* CCM Initial Block:
 140          * Flag (Include authentication header, M=3 (8-octet MIC),
 141          *       L=1 (2-octet Dlen))
 142          * Nonce: 0x00 | A2 | PN
 143          * Dlen */
 144         b0[0] = 0x59;
 145         b0[1] = qc;
 146         memcpy(b0 + 2, hdr->addr2, ETH_ALEN);
 147         memcpy(b0 + 8, pn, CCMP_PN_LEN);
 148         b0[14] = (dlen >> 8) & 0xff;
 149         b0[15] = dlen & 0xff;
 150
 151         /* AAD:
 152          * FC with bits 4..6 and 11..13 masked to zero; 14 is always one
 153          * A1 | A2 | A3
 154          * SC with bits 4..15 (seq#) masked to zero
 155          * A4 (if present)
 156          * QC (if present)
 157          */
 158         pos = (u8 *) hdr;
 159         aad[0] = 0; /* aad_len >> 8 */
 160         aad[1] = aad_len & 0xff;
 161         aad[2] = pos[0] & 0x8f;
 162         aad[3] = pos[1] & 0xc7;
 163         memcpy(aad + 4, hdr->addr1, 3 * ETH_ALEN);
 164         pos = (u8 *) &hdr->seq_ctl;
 165         aad[22] = pos[0] & 0x0f;
 166         aad[23] = 0; /* all bits masked */
 167         memset(aad + 24, 0, 8);
 168         if (a4_included)
 169                 memcpy(aad + 24, hdr->addr4, ETH_ALEN);
 170         if (qc_included) {
 171                 aad[a4_included ? 30 : 24] = qc;
 172                 /* rest of QC masked */
 173         }
 174
 175         /* Start with the first block and AAD */
 176         rtllib_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, auth);
 177         xor_block(auth, aad, AES_BLOCK_LEN);
 178         rtllib_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
 179         xor_block(auth, &aad[AES_BLOCK_LEN], AES_BLOCK_LEN);
 180         rtllib_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
 181         b0[0] &= 0x07;
 182         b0[14] = b0[15] = 0;
 183         rtllib_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, s0);
 184 }
 185
 186
 187
 188 static int rtllib_ccmp_encrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
 189 {
 190         struct rtllib_ccmp_data *key = priv;
 191         int data_len, i;
 192         u8 *pos;
 193         struct rtllib_hdr_4addr *hdr;
 194         struct cb_desc *tcb_desc = (struct cb_desc *)(skb->cb +
 195                                     MAX_DEV_ADDR_SIZE);
 196         if (skb_headroom(skb) < CCMP_HDR_LEN ||
 197             skb_tailroom(skb) < CCMP_MIC_LEN ||
 198             skb->len < hdr_len)
 199                 return -1;
 200
 201         data_len = skb->len - hdr_len;
 202         pos = skb_push(skb, CCMP_HDR_LEN);
 203         memmove(pos, pos + CCMP_HDR_LEN, hdr_len);
 204         pos += hdr_len;
 205
 206         i = CCMP_PN_LEN - 1;
 207         while (i >= 0) {
 208                 key->tx_pn[i]++;
 209                 if (key->tx_pn[i] != 0)
 210                         break;
 211                 i--;
 212         }
 213
 214         *pos++ = key->tx_pn[5];
 215         *pos++ = key->tx_pn[4];
 216         *pos++ = 0;
 217         *pos++ = (key->key_idx << 6) | (1 << 5) /* Ext IV included */;
 218         *pos++ = key->tx_pn[3];
 219         *pos++ = key->tx_pn[2];
 220         *pos++ = key->tx_pn[1];
 221         *pos++ = key->tx_pn[0];
 222
 223
 224         hdr = (struct rtllib_hdr_4addr *) skb->data;
 225         if (!tcb_desc->bHwSec) {
 226                 int blocks, last, len;
 227                 u8 *mic;
 228                 u8 *b0 = key->tx_b0;
 229                 u8 *b = key->tx_b;
 230                 u8 *e = key->tx_e;
 231                 u8 *s0 = key->tx_s0;
 232
 233                 mic = skb_put(skb, CCMP_MIC_LEN);
 234
 235                 ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, key->tx_pn, data_len,
 236                                  b0, b, s0);
 237
 238                 blocks = (data_len + AES_BLOCK_LEN - 1) / AES_BLOCK_LEN;
 239                 last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
 240
 241                 for (i = 1; i <= blocks; i++) {
 242                         len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
 243                         /* Authentication */
 244                         xor_block(b, pos, len);
 245                         rtllib_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b, b);
 246                         /* Encryption, with counter */
 247                         b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
 248                         b0[15] = i & 0xff;
 249                         rtllib_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, e);
 250                         xor_block(pos, e, len);
 251                         pos += len;
 252                 }
 253
 254                 for (i = 0; i < CCMP_MIC_LEN; i++)
 255                         mic[i] = b[i] ^ s0[i];
 256         }
 257         return 0;
 258 }
 259
 260
 261 static int rtllib_ccmp_decrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
 262 {
 263         struct rtllib_ccmp_data *key = priv;
 264         u8 keyidx, *pos;
 265         struct rtllib_hdr_4addr *hdr;
 266         struct cb_desc *tcb_desc = (struct cb_desc *)(skb->cb +
 267                                     MAX_DEV_ADDR_SIZE);
 268         u8 pn[6];
 269
 270         if (skb->len < hdr_len + CCMP_HDR_LEN + CCMP_MIC_LEN) {
 271                 key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
 272                 return -1;
 273         }
 274
 275         hdr = (struct rtllib_hdr_4addr *) skb->data;
 276         pos = skb->data + hdr_len;
 277         keyidx = pos[3];
 278         if (!(keyidx & (1 << 5))) {
 279                 if (net_ratelimit()) {
 280                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: received packet without ExtIV"
 281                                " flag from %pM\n", hdr->addr2);
 282                 }
 283                 key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
 284                 return -2;
 285         }
 286         keyidx >>= 6;
 287         if (key->key_idx != keyidx) {
 288                 printk(KERN_DEBUG "CCMP: RX tkey->key_idx=%d frame "
 289                        "keyidx=%d priv=%p\n", key->key_idx, keyidx, priv);
 290                 return -6;
 291         }
 292         if (!key->key_set) {
 293                 if (net_ratelimit()) {
 294                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: received packet from %pM"
 295                                " with keyid=%d that does not have a configured"
 296                                " key\n", hdr->addr2, keyidx);
 297                 }
 298                 return -3;
 299         }
 300
 301         pn[0] = pos[7];
 302         pn[1] = pos[6];
 303         pn[2] = pos[5];
 304         pn[3] = pos[4];
 305         pn[4] = pos[1];
 306         pn[5] = pos[0];
 307         pos += 8;
 308         if (memcmp(pn, key->rx_pn, CCMP_PN_LEN) <= 0) {
 309                 key->dot11RSNAStatsCCMPReplays++;
 310                 return -4;
 311         }
 312         if (!tcb_desc->bHwSec) {
 313                 size_t data_len = skb->len - hdr_len - CCMP_HDR_LEN -
 314                                   CCMP_MIC_LEN;
 315                 u8 *mic = skb->data + skb->len - CCMP_MIC_LEN;
 316                 u8 *b0 = key->rx_b0;
 317                 u8 *b = key->rx_b;
 318                 u8 *a = key->rx_a;
 319                 int i, blocks, last, len;
 320
 321
 322                 ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, pn, data_len, b0, a, b);
 323                 xor_block(mic, b, CCMP_MIC_LEN);
 324
 325                 blocks = (data_len + AES_BLOCK_LEN - 1) / AES_BLOCK_LEN;
 326                 last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
 327
 328                 for (i = 1; i <= blocks; i++) {
 329                         len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
 330                         /* Decrypt, with counter */
 331                         b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
 332                         b0[15] = i & 0xff;
 333                         rtllib_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, b);
 334                         xor_block(pos, b, len);
 335                         /* Authentication */
 336                         xor_block(a, pos, len);
 337                         rtllib_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, a, a);
 338                         pos += len;
 339                 }
 340
 341                 if (memcmp(mic, a, CCMP_MIC_LEN) != 0) {
 342                         if (net_ratelimit()) {
 343                                 printk(KERN_DEBUG "CCMP: decrypt failed: STA="
 344                                 " %pM\n", hdr->addr2);
 345                         }
 346                         key->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors++;
 347                         return -5;
 348                 }
 349
 350                 memcpy(key->rx_pn, pn, CCMP_PN_LEN);
 351         }
 352         /* Remove hdr and MIC */
 353         memmove(skb->data + CCMP_HDR_LEN, skb->data, hdr_len);
 354         skb_pull(skb, CCMP_HDR_LEN);
 355         skb_trim(skb, skb->len - CCMP_MIC_LEN);
 356
 357         return keyidx;
 358 }
 359
 360
 361 static int rtllib_ccmp_set_key(void *key, int len, u8 *seq, void *priv)
 362 {
 363         struct rtllib_ccmp_data *data = priv;
 364         int keyidx;
 365         struct crypto_tfm *tfm = data->tfm;
 366
 367         keyidx = data->key_idx;
 368         memset(data, 0, sizeof(*data));
 369         data->key_idx = keyidx;
 370         data->tfm = tfm;
 371         if (len == CCMP_TK_LEN) {
 372                 memcpy(data->key, key, CCMP_TK_LEN);
 373                 data->key_set = 1;
 374                 if (seq) {
 375                         data->rx_pn[0] = seq[5];
 376                         data->rx_pn[1] = seq[4];
 377                         data->rx_pn[2] = seq[3];
 378                         data->rx_pn[3] = seq[2];
 379                         data->rx_pn[4] = seq[1];
 380                         data->rx_pn[5] = seq[0];
 381                 }
 382                 crypto_cipher_setkey((void *)data->tfm, data->key, CCMP_TK_LEN);
 383         } else if (len == 0)
 384                 data->key_set = 0;
 385         else
 386                 return -1;
 387
 388         return 0;
 389 }
 390
 391
 392 static int rtllib_ccmp_get_key(void *key, int len, u8 *seq, void *priv)
 393 {
 394         struct rtllib_ccmp_data *data = priv;
 395
 396         if (len < CCMP_TK_LEN)
 397                 return -1;
 398
 399         if (!data->key_set)
 400                 return 0;
 401         memcpy(key, data->key, CCMP_TK_LEN);
 402
 403         if (seq) {
 404                 seq[0] = data->tx_pn[5];
 405                 seq[1] = data->tx_pn[4];
 406                 seq[2] = data->tx_pn[3];
 407                 seq[3] = data->tx_pn[2];
 408                 seq[4] = data->tx_pn[1];
 409                 seq[5] = data->tx_pn[0];
 410         }
 411
 412         return CCMP_TK_LEN;
 413 }
 414
 415
 416 static char *rtllib_ccmp_print_stats(char *p, void *priv)
 417 {
 418         struct rtllib_ccmp_data *ccmp = priv;
 419         p += sprintf(p, "key[%d] alg=CCMP key_set=%d "
 420                      "tx_pn=%pM rx_pn=%pM "
 421                      "format_errors=%d replays=%d decrypt_errors=%d\n",
 422                      ccmp->key_idx, ccmp->key_set,
 423                      ccmp->tx_pn, ccmp->rx_pn,
 424                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors,
 425                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPReplays,
 426                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors);
 427
 428         return p;
 429 }
 430
 431 static struct rtllib_crypto_ops rtllib_crypt_ccmp = {
 432         .name                   = "CCMP",
 433         .init                   = rtllib_ccmp_init,
 434         .deinit                 = rtllib_ccmp_deinit,
 435         .encrypt_mpdu           = rtllib_ccmp_encrypt,
 436         .decrypt_mpdu           = rtllib_ccmp_decrypt,
 437         .encrypt_msdu           = NULL,
 438         .decrypt_msdu           = NULL,
 439         .set_key                = rtllib_ccmp_set_key,
 440         .get_key                = rtllib_ccmp_get_key,
 441         .print_stats            = rtllib_ccmp_print_stats,
 442         .extra_prefix_len       = CCMP_HDR_LEN,
 443         .extra_postfix_len      = CCMP_MIC_LEN,
 444         .owner                  = THIS_MODULE,
 445 };
 446
 447
 448 int __init rtllib_crypto_ccmp_init(void)
 449 {
 450         return rtllib_register_crypto_ops(&rtllib_crypt_ccmp);
 451 }
 452
 453
 454 void __exit rtllib_crypto_ccmp_exit(void)
 455 {
 456         rtllib_unregister_crypto_ops(&rtllib_crypt_ccmp);
 457 }
 458
 459 module_init(rtllib_crypto_ccmp_init);
 460 module_exit(rtllib_crypto_ccmp_exit);
 461
 462 MODULE_LICENSE("GPL");