security/integrity/evm/evm_crypto.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2005-2010 IBM Corporation
   4  *
   5  * Authors:
   6  * Mimi Zohar <zohar@us.ibm.com>
   7  * Kylene Hall <kjhall@us.ibm.com>
   8  *
   9  * File: evm_crypto.c
  10  *       Using root's kernel master key (kmk), calculate the HMAC
  11  */
  12
  13 #define pr_fmt(fmt) "EVM: "fmt
  14
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/crypto.h>
  17 #include <linux/xattr.h>
  18 #include <linux/evm.h>
  19 #include <keys/encrypted-type.h>
  20 #include <crypto/hash.h>
  21 #include <crypto/hash_info.h>
  22 #include "evm.h"
  23
  24 #define EVMKEY "evm-key"
  25 #define MAX_KEY_SIZE 128
  26 static unsigned char evmkey[MAX_KEY_SIZE];
  27 static const int evmkey_len = MAX_KEY_SIZE;
  28
  29 static struct crypto_shash *hmac_tfm;
  30 static struct crypto_shash *evm_tfm[HASH_ALGO__LAST];
  31
  32 static DEFINE_MUTEX(mutex);
  33
  34 #define EVM_SET_KEY_BUSY 0
  35
  36 static unsigned long evm_set_key_flags;
  37
  38 static const char evm_hmac[] = "hmac(sha1)";
  39
  40 /**
  41  * evm_set_key() - set EVM HMAC key from the kernel
  42  * @key: pointer to a buffer with the key data
  43  * @size: length of the key data
  44  *
  45  * This function allows setting the EVM HMAC key from the kernel
  46  * without using the "encrypted" key subsystem keys. It can be used
  47  * by the crypto HW kernel module which has its own way of managing
  48  * keys.
  49  *
  50  * key length should be between 32 and 128 bytes long
  51  */
  52 int evm_set_key(void *key, size_t keylen)
  53 {
  54         int rc;
  55
  56         rc = -EBUSY;
  57         if (test_and_set_bit(EVM_SET_KEY_BUSY, &evm_set_key_flags))
  58                 goto busy;
  59         rc = -EINVAL;
  60         if (keylen > MAX_KEY_SIZE)
  61                 goto inval;
  62         memcpy(evmkey, key, keylen);
  63         evm_initialized |= EVM_INIT_HMAC;
  64         pr_info("key initialized\n");
  65         return 0;
  66 inval:
  67         clear_bit(EVM_SET_KEY_BUSY, &evm_set_key_flags);
  68 busy:
  69         pr_err("key initialization failed\n");
  70         return rc;
  71 }
  72 EXPORT_SYMBOL_GPL(evm_set_key);
  73
  74 static struct shash_desc *init_desc(char type, uint8_t hash_algo)
  75 {
  76         long rc;
  77         const char *algo;
  78         struct crypto_shash **tfm, *tmp_tfm;
  79         struct shash_desc *desc;
  80
  81         if (type == EVM_XATTR_HMAC) {
  82                 if (!(evm_initialized & EVM_INIT_HMAC)) {
  83                         pr_err_once("HMAC key is not set\n");
  84                         return ERR_PTR(-ENOKEY);
  85                 }
  86                 tfm = &hmac_tfm;
  87                 algo = evm_hmac;
  88         } else {
  89                 if (hash_algo >= HASH_ALGO__LAST)
  90                         return ERR_PTR(-EINVAL);
  91
  92                 tfm = &evm_tfm[hash_algo];
  93                 algo = hash_algo_name[hash_algo];
  94         }
  95
  96         if (*tfm)
  97                 goto alloc;
  98         mutex_lock(&mutex);
  99         if (*tfm)
 100                 goto unlock;
 101
 102         tmp_tfm = crypto_alloc_shash(algo, 0, CRYPTO_NOLOAD);
 103         if (IS_ERR(tmp_tfm)) {
 104                 pr_err("Can not allocate %s (reason: %ld)\n", algo,
 105                        PTR_ERR(tmp_tfm));
 106                 mutex_unlock(&mutex);
 107                 return ERR_CAST(tmp_tfm);
 108         }
 109         if (type == EVM_XATTR_HMAC) {
 110                 rc = crypto_shash_setkey(tmp_tfm, evmkey, evmkey_len);
 111                 if (rc) {
 112                         crypto_free_shash(tmp_tfm);
 113                         mutex_unlock(&mutex);
 114                         return ERR_PTR(rc);
 115                 }
 116         }
 117         *tfm = tmp_tfm;
 118 unlock:
 119         mutex_unlock(&mutex);
 120 alloc:
 121         desc = kmalloc(sizeof(*desc) + crypto_shash_descsize(*tfm),
 122                         GFP_KERNEL);
 123         if (!desc)
 124                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 125
 126         desc->tfm = *tfm;
 127
 128         rc = crypto_shash_init(desc);
 129         if (rc) {
 130                 kfree(desc);
 131                 return ERR_PTR(rc);
 132         }
 133         return desc;
 134 }
 135
 136 /* Protect against 'cutting & pasting' security.evm xattr, include inode
 137  * specific info.
 138  *
 139  * (Additional directory/file metadata needs to be added for more complete
 140  * protection.)
 141  */
 142 static void hmac_add_misc(struct shash_desc *desc, struct inode *inode,
 143                           char type, char *digest)
 144 {
 145         struct h_misc {
 146                 unsigned long ino;
 147                 __u32 generation;
 148                 uid_t uid;
 149                 gid_t gid;
 150                 umode_t mode;
 151         } hmac_misc;
 152
 153         memset(&hmac_misc, 0, sizeof(hmac_misc));
 154         /* Don't include the inode or generation number in portable
 155          * signatures
 156          */
 157         if (type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG) {
 158                 hmac_misc.ino = inode->i_ino;
 159                 hmac_misc.generation = inode->i_generation;
 160         }
 161         /* The hmac uid and gid must be encoded in the initial user
 162          * namespace (not the filesystems user namespace) as encoding
 163          * them in the filesystems user namespace allows an attack
 164          * where first they are written in an unprivileged fuse mount
 165          * of a filesystem and then the system is tricked to mount the
 166          * filesystem for real on next boot and trust it because
 167          * everything is signed.
 168          */
 169         hmac_misc.uid = from_kuid(&init_user_ns, inode->i_uid);
 170         hmac_misc.gid = from_kgid(&init_user_ns, inode->i_gid);
 171         hmac_misc.mode = inode->i_mode;
 172         crypto_shash_update(desc, (const u8 *)&hmac_misc, sizeof(hmac_misc));
 173         if ((evm_hmac_attrs & EVM_ATTR_FSUUID) &&
 174             type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG)
 175                 crypto_shash_update(desc, (u8 *)&inode->i_sb->s_uuid, UUID_SIZE);
 176         crypto_shash_final(desc, digest);
 177
 178         pr_debug("hmac_misc: (%zu) [%*phN]\n", sizeof(struct h_misc),
 179                  (int)sizeof(struct h_misc), &hmac_misc);
 180 }
 181
 182 /*
 183  * Dump large security xattr values as a continuous ascii hexademical string.
 184  * (pr_debug is limited to 64 bytes.)
 185  */
 186 static void dump_security_xattr(const char *prefix, const void *src,
 187                                 size_t count)
 188 {
 189 #if defined(DEBUG) || defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG)
 190         char *asciihex, *p;
 191
 192         p = asciihex = kmalloc(count * 2 + 1, GFP_KERNEL);
 193         if (!asciihex)
 194                 return;
 195
 196         p = bin2hex(p, src, count);
 197         *p = 0;
 198         pr_debug("%s: (%zu) %.*s\n", prefix, count, (int)count * 2, asciihex);
 199         kfree(asciihex);
 200 #endif
 201 }
 202
 203 /*
 204  * Calculate the HMAC value across the set of protected security xattrs.
 205  *
 206  * Instead of retrieving the requested xattr, for performance, calculate
 207  * the hmac using the requested xattr value. Don't alloc/free memory for
 208  * each xattr, but attempt to re-use the previously allocated memory.
 209  */
 210 static int evm_calc_hmac_or_hash(struct dentry *dentry,
 211                                  const char *req_xattr_name,
 212                                  const char *req_xattr_value,
 213                                  size_t req_xattr_value_len,
 214                                  uint8_t type, struct evm_digest *data)
 215 {
 216         struct inode *inode = d_backing_inode(dentry);
 217         struct xattr_list *xattr;
 218         struct shash_desc *desc;
 219         size_t xattr_size = 0;
 220         char *xattr_value = NULL;
 221         int error;
 222         int size, user_space_size;
 223         bool ima_present = false;
 224
 225         if (!(inode->i_opflags & IOP_XATTR) ||
 226             inode->i_sb->s_user_ns != &init_user_ns)
 227                 return -EOPNOTSUPP;
 228
 229         desc = init_desc(type, data->hdr.algo);
 230         if (IS_ERR(desc))
 231                 return PTR_ERR(desc);
 232
 233         data->hdr.length = crypto_shash_digestsize(desc->tfm);
 234
 235         error = -ENODATA;
 236         list_for_each_entry_lockless(xattr, &evm_config_xattrnames, list) {
 237                 bool is_ima = false;
 238
 239                 if (strcmp(xattr->name, XATTR_NAME_IMA) == 0)
 240                         is_ima = true;
 241
 242                 /*
 243                  * Skip non-enabled xattrs for locally calculated
 244                  * signatures/HMACs.
 245                  */
 246                 if (type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG && !xattr->enabled)
 247                         continue;
 248
 249                 if ((req_xattr_name && req_xattr_value)
 250                     && !strcmp(xattr->name, req_xattr_name)) {
 251                         error = 0;
 252                         crypto_shash_update(desc, (const u8 *)req_xattr_value,
 253                                              req_xattr_value_len);
 254                         if (is_ima)
 255                                 ima_present = true;
 256
 257                         if (req_xattr_value_len < 64)
 258                                 pr_debug("%s: (%zu) [%*phN]\n", req_xattr_name,
 259                                          req_xattr_value_len,
 260                                          (int)req_xattr_value_len,
 261                                          req_xattr_value);
 262                         else
 263                                 dump_security_xattr(req_xattr_name,
 264                                                     req_xattr_value,
 265                                                     req_xattr_value_len);
 266                         continue;
 267                 }
 268                 size = vfs_getxattr_alloc(&init_user_ns, dentry, xattr->name,
 269                                           &xattr_value, xattr_size, GFP_NOFS);
 270                 if (size == -ENOMEM) {
 271                         error = -ENOMEM;
 272                         goto out;
 273                 }
 274                 if (size < 0)
 275                         continue;
 276
 277                 user_space_size = vfs_getxattr(&init_user_ns, dentry,
 278                                                xattr->name, NULL, 0);
 279                 if (user_space_size != size)
 280                         pr_debug("file %s: xattr %s size mismatch (kernel: %d, user: %d)\n",
 281                                  dentry->d_name.name, xattr->name, size,
 282                                  user_space_size);
 283                 error = 0;
 284                 xattr_size = size;
 285                 crypto_shash_update(desc, (const u8 *)xattr_value, xattr_size);
 286                 if (is_ima)
 287                         ima_present = true;
 288
 289                 if (xattr_size < 64)
 290                         pr_debug("%s: (%zu) [%*phN]", xattr->name, xattr_size,
 291                                  (int)xattr_size, xattr_value);
 292                 else
 293                         dump_security_xattr(xattr->name, xattr_value,
 294                                             xattr_size);
 295         }
 296         hmac_add_misc(desc, inode, type, data->digest);
 297
 298         /* Portable EVM signatures must include an IMA hash */
 299         if (type == EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG && !ima_present)
 300                 error = -EPERM;
 301 out:
 302         kfree(xattr_value);
 303         kfree(desc);
 304         return error;
 305 }
 306
 307 int evm_calc_hmac(struct dentry *dentry, const char *req_xattr_name,
 308                   const char *req_xattr_value, size_t req_xattr_value_len,
 309                   struct evm_digest *data)
 310 {
 311         return evm_calc_hmac_or_hash(dentry, req_xattr_name, req_xattr_value,
 312                                     req_xattr_value_len, EVM_XATTR_HMAC, data);
 313 }
 314
 315 int evm_calc_hash(struct dentry *dentry, const char *req_xattr_name,
 316                   const char *req_xattr_value, size_t req_xattr_value_len,
 317                   char type, struct evm_digest *data)
 318 {
 319         return evm_calc_hmac_or_hash(dentry, req_xattr_name, req_xattr_value,
 320                                      req_xattr_value_len, type, data);
 321 }
 322
 323 static int evm_is_immutable(struct dentry *dentry, struct inode *inode)
 324 {
 325         const struct evm_ima_xattr_data *xattr_data = NULL;
 326         struct integrity_iint_cache *iint;
 327         int rc = 0;
 328
 329         iint = integrity_iint_find(inode);
 330         if (iint && (iint->flags & EVM_IMMUTABLE_DIGSIG))
 331                 return 1;
 332
 333         /* Do this the hard way */
 334         rc = vfs_getxattr_alloc(&init_user_ns, dentry, XATTR_NAME_EVM,
 335                                 (char **)&xattr_data, 0, GFP_NOFS);
 336         if (rc <= 0) {
 337                 if (rc == -ENODATA)
 338                         return 0;
 339                 return rc;
 340         }
 341         if (xattr_data->type == EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG)
 342                 rc = 1;
 343         else
 344                 rc = 0;
 345
 346         kfree(xattr_data);
 347         return rc;
 348 }
 349
 350
 351 /*
 352  * Calculate the hmac and update security.evm xattr
 353  *
 354  * Expects to be called with i_mutex locked.
 355  */
 356 int evm_update_evmxattr(struct dentry *dentry, const char *xattr_name,
 357                         const char *xattr_value, size_t xattr_value_len)
 358 {
 359         struct inode *inode = d_backing_inode(dentry);
 360         struct evm_digest data;
 361         int rc = 0;
 362
 363         /*
 364          * Don't permit any transformation of the EVM xattr if the signature
 365          * is of an immutable type
 366          */
 367         rc = evm_is_immutable(dentry, inode);
 368         if (rc < 0)
 369                 return rc;
 370         if (rc)
 371                 return -EPERM;
 372
 373         data.hdr.algo = HASH_ALGO_SHA1;
 374         rc = evm_calc_hmac(dentry, xattr_name, xattr_value,
 375                            xattr_value_len, &data);
 376         if (rc == 0) {
 377                 data.hdr.xattr.sha1.type = EVM_XATTR_HMAC;
 378                 rc = __vfs_setxattr_noperm(&init_user_ns, dentry,
 379                                            XATTR_NAME_EVM,
 380                                            &data.hdr.xattr.data[1],
 381                                            SHA1_DIGEST_SIZE + 1, 0);
 382         } else if (rc == -ENODATA && (inode->i_opflags & IOP_XATTR)) {
 383                 rc = __vfs_removexattr(&init_user_ns, dentry, XATTR_NAME_EVM);
 384         }
 385         return rc;
 386 }
 387
 388 int evm_init_hmac(struct inode *inode, const struct xattr *lsm_xattr,
 389                   char *hmac_val)
 390 {
 391         struct shash_desc *desc;
 392
 393         desc = init_desc(EVM_XATTR_HMAC, HASH_ALGO_SHA1);
 394         if (IS_ERR(desc)) {
 395                 pr_info("init_desc failed\n");
 396                 return PTR_ERR(desc);
 397         }
 398
 399         crypto_shash_update(desc, lsm_xattr->value, lsm_xattr->value_len);
 400         hmac_add_misc(desc, inode, EVM_XATTR_HMAC, hmac_val);
 401         kfree(desc);
 402         return 0;
 403 }
 404
 405 /*
 406  * Get the key from the TPM for the SHA1-HMAC
 407  */
 408 int evm_init_key(void)
 409 {
 410         struct key *evm_key;
 411         struct encrypted_key_payload *ekp;
 412         int rc;
 413
 414         evm_key = request_key(&key_type_encrypted, EVMKEY, NULL);
 415         if (IS_ERR(evm_key))
 416                 return -ENOENT;
 417
 418         down_read(&evm_key->sem);
 419         ekp = evm_key->payload.data[0];
 420
 421         rc = evm_set_key(ekp->decrypted_data, ekp->decrypted_datalen);
 422
 423         /* burn the original key contents */
 424         memset(ekp->decrypted_data, 0, ekp->decrypted_datalen);
 425         up_read(&evm_key->sem);
 426         key_put(evm_key);
 427         return rc;
 428 }