lib/crypto_backend/crypto_cipher_kernel.c

   1 /*
   2  * Linux kernel userspace API crypto backend implementation (skcipher)
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012-2020 Red Hat, Inc. All rights reserved.
   5  * Copyright (C) 2012-2020 Milan Broz
   6  *
   7  * This file is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * This file is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with this file; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  20  */
  21
  22 #include <string.h>
  23 #include <stdlib.h>
  24 #include <stdio.h>
  25 #include <stdbool.h>
  26 #include <errno.h>
  27 #include <unistd.h>
  28 #include <sys/socket.h>
  29 #include <sys/stat.h>
  30 #include "crypto_backend_internal.h"
  31
  32 #ifdef ENABLE_AF_ALG
  33
  34 #include <linux/if_alg.h>
  35
  36 #ifndef AF_ALG
  37 #define AF_ALG 38
  38 #endif
  39 #ifndef SOL_ALG
  40 #define SOL_ALG 279
  41 #endif
  42
  43 #ifndef ALG_SET_AEAD_AUTHSIZE
  44 #define ALG_SET_AEAD_AUTHSIZE 5
  45 #endif
  46
  47 /*
  48  * ciphers
  49  *
  50  * ENOENT - algorithm not available
  51  * ENOTSUP - AF_ALG family not available
  52  * (but cannot check specifically for skcipher API)
  53  */
  54 static int _crypt_cipher_init(struct crypt_cipher_kernel *ctx,
  55                               const void *key, size_t key_length,
  56                               size_t tag_length, struct sockaddr_alg *sa)
  57 {
  58         if (!ctx)
  59                 return -EINVAL;
  60
  61         ctx->opfd = -1;
  62         ctx->tfmfd = socket(AF_ALG, SOCK_SEQPACKET, 0);
  63         if (ctx->tfmfd < 0) {
  64                 crypt_cipher_destroy_kernel(ctx);
  65                 return -ENOTSUP;
  66         }
  67
  68         if (bind(ctx->tfmfd, (struct sockaddr *)sa, sizeof(*sa)) < 0) {
  69                 crypt_cipher_destroy_kernel(ctx);
  70                 return -ENOENT;
  71         }
  72
  73         if (setsockopt(ctx->tfmfd, SOL_ALG, ALG_SET_KEY, key, key_length) < 0) {
  74                 crypt_cipher_destroy_kernel(ctx);
  75                 return -EINVAL;
  76         }
  77
  78         if (tag_length && setsockopt(ctx->tfmfd, SOL_ALG, ALG_SET_AEAD_AUTHSIZE, NULL, tag_length) < 0) {
  79                 crypt_cipher_destroy_kernel(ctx);
  80                 return -EINVAL;
  81         }
  82
  83         ctx->opfd = accept(ctx->tfmfd, NULL, 0);
  84         if (ctx->opfd < 0) {
  85                 crypt_cipher_destroy_kernel(ctx);
  86                 return -EINVAL;
  87         }
  88
  89         return 0;
  90 }
  91
  92 int crypt_cipher_init_kernel(struct crypt_cipher_kernel *ctx, const char *name,
  93                              const char *mode, const void *key, size_t key_length)
  94 {
  95         struct sockaddr_alg sa = {
  96                 .salg_family = AF_ALG,
  97                 .salg_type = "skcipher",
  98         };
  99
 100         if (!strcmp(name, "cipher_null"))
 101                 key_length = 0;
 102
 103         snprintf((char *)sa.salg_name, sizeof(sa.salg_name), "%s(%s)", mode, name);
 104
 105         return _crypt_cipher_init(ctx, key, key_length, 0, &sa);
 106 }
 107
 108 /* The in/out should be aligned to page boundary */
 109 static int _crypt_cipher_crypt(struct crypt_cipher_kernel *ctx,
 110                                const char *in, size_t in_length,
 111                                char *out, size_t out_length,
 112                                const char *iv, size_t iv_length,
 113                                uint32_t direction)
 114 {
 115         int r = 0;
 116         ssize_t len;
 117         struct af_alg_iv *alg_iv;
 118         struct cmsghdr *header;
 119         uint32_t *type;
 120         struct iovec iov = {
 121                 .iov_base = (void*)(uintptr_t)in,
 122                 .iov_len = in_length,
 123         };
 124         int iv_msg_size = iv ? CMSG_SPACE(sizeof(*alg_iv) + iv_length) : 0;
 125         char buffer[CMSG_SPACE(sizeof(*type)) + iv_msg_size];
 126         struct msghdr msg = {
 127                 .msg_control = buffer,
 128                 .msg_controllen = sizeof(buffer),
 129                 .msg_iov = &iov,
 130                 .msg_iovlen = 1,
 131         };
 132
 133         if (!in || !out || !in_length)
 134                 return -EINVAL;
 135
 136         if ((!iv && iv_length) || (iv && !iv_length))
 137                 return -EINVAL;
 138
 139         memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
 140
 141         /* Set encrypt/decrypt operation */
 142         header = CMSG_FIRSTHDR(&msg);
 143         if (!header)
 144                 return -EINVAL;
 145
 146         header->cmsg_level = SOL_ALG;
 147         header->cmsg_type = ALG_SET_OP;
 148         header->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(*type));
 149         type = (void*)CMSG_DATA(header);
 150         *type = direction;
 151
 152         /* Set IV */
 153         if (iv) {
 154                 header = CMSG_NXTHDR(&msg, header);
 155                 header->cmsg_level = SOL_ALG;
 156                 header->cmsg_type = ALG_SET_IV;
 157                 header->cmsg_len = iv_msg_size;
 158                 alg_iv = (void*)CMSG_DATA(header);
 159                 alg_iv->ivlen = iv_length;
 160                 memcpy(alg_iv->iv, iv, iv_length);
 161         }
 162
 163         len = sendmsg(ctx->opfd, &msg, 0);
 164         if (len != (ssize_t)(in_length)) {
 165                 r = -EIO;
 166                 goto bad;
 167         }
 168
 169         len = read(ctx->opfd, out, out_length);
 170         if (len != (ssize_t)out_length)
 171                 r = -EIO;
 172 bad:
 173         crypt_backend_memzero(buffer, sizeof(buffer));
 174         return r;
 175 }
 176
 177 int crypt_cipher_encrypt_kernel(struct crypt_cipher_kernel *ctx,
 178                                 const char *in, char *out, size_t length,
 179                                 const char *iv, size_t iv_length)
 180 {
 181         return _crypt_cipher_crypt(ctx, in, length, out, length,
 182                                    iv, iv_length, ALG_OP_ENCRYPT);
 183 }
 184
 185 int crypt_cipher_decrypt_kernel(struct crypt_cipher_kernel *ctx,
 186                                 const char *in, char *out, size_t length,
 187                                 const char *iv, size_t iv_length)
 188 {
 189         return _crypt_cipher_crypt(ctx, in, length, out, length,
 190                                    iv, iv_length, ALG_OP_DECRYPT);
 191 }
 192
 193 void crypt_cipher_destroy_kernel(struct crypt_cipher_kernel *ctx)
 194 {
 195         if (ctx->tfmfd >= 0)
 196                 close(ctx->tfmfd);
 197         if (ctx->opfd >= 0)
 198                 close(ctx->opfd);
 199
 200         ctx->tfmfd = -1;
 201         ctx->opfd = -1;
 202 }
 203
 204 int crypt_cipher_check_kernel(const char *name, const char *mode,
 205                               const char *integrity, size_t key_length)
 206 {
 207         struct crypt_cipher_kernel c;
 208         char mode_name[64], tmp_salg_name[180], *real_mode = NULL, *cipher_iv = NULL, *key;
 209         const char *salg_type;
 210         bool aead;
 211         int r;
 212         struct sockaddr_alg sa = {
 213                 .salg_family = AF_ALG,
 214         };
 215
 216         aead = integrity && strcmp(integrity, "none");
 217
 218         /* Remove IV if present */
 219         if (mode) {
 220                 strncpy(mode_name, mode, sizeof(mode_name));
 221                 mode_name[sizeof(mode_name) - 1] = 0;
 222                 cipher_iv = strchr(mode_name, '-');
 223                 if (cipher_iv) {
 224                         *cipher_iv = '\0';
 225                         real_mode = mode_name;
 226                 }
 227         }
 228
 229         salg_type = aead ? "aead" : "skcipher";
 230         snprintf((char *)sa.salg_type, sizeof(sa.salg_type), "%s", salg_type);
 231         memset(tmp_salg_name, 0, sizeof(tmp_salg_name));
 232
 233         /* FIXME: this is duplicating a part of devmapper backend */
 234         if (aead && !strcmp(integrity, "poly1305"))
 235                 r = snprintf(tmp_salg_name, sizeof(tmp_salg_name), "rfc7539(%s,%s)", name, integrity);
 236         else if (!real_mode)
 237                 r = snprintf(tmp_salg_name, sizeof(tmp_salg_name), "%s", name);
 238         else if (aead && !strcmp(real_mode, "ccm"))
 239                 r = snprintf(tmp_salg_name, sizeof(tmp_salg_name), "rfc4309(%s(%s))", real_mode, name);
 240         else
 241                 r = snprintf(tmp_salg_name, sizeof(tmp_salg_name), "%s(%s)", real_mode, name);
 242
 243         if (r <= 0 || r > (int)(sizeof(sa.salg_name) - 1))
 244                 return -EINVAL;
 245
 246         memcpy(sa.salg_name, tmp_salg_name, sizeof(sa.salg_name));
 247
 248         key = malloc(key_length);
 249         if (!key)
 250                 return -ENOMEM;
 251
 252         /* We cannot use RNG yet, any key works here, tweak the first part if it is split key (XTS). */
 253         memset(key, 0xab, key_length);
 254         *key = 0xef;
 255
 256         r = _crypt_cipher_init(&c, key, key_length, 0, &sa);
 257         crypt_cipher_destroy_kernel(&c);
 258         free(key);
 259
 260         return r;
 261 }
 262
 263 int crypt_bitlk_decrypt_key_kernel(const void *key, size_t key_length,
 264                                    const char *in, char *out, size_t length,
 265                                    const char *iv, size_t iv_length,
 266                                    const char *tag, size_t tag_length)
 267 {
 268         struct crypt_cipher_kernel c;
 269         struct sockaddr_alg sa = {
 270                 .salg_family = AF_ALG,
 271                 .salg_type = "aead",
 272                 .salg_name = "ccm(aes)",
 273         };
 274         int r;
 275         char buffer[128], ccm_iv[16];
 276
 277         if (length + tag_length > sizeof(buffer))
 278                 return -EINVAL;
 279
 280         if (iv_length > sizeof(ccm_iv) - 2)
 281                 return -EINVAL;
 282
 283         r = _crypt_cipher_init(&c, key, key_length, tag_length, &sa);
 284         if (r < 0)
 285                 return r;
 286
 287         memcpy(buffer, in, length);
 288         memcpy(buffer + length, tag, tag_length);
 289
 290         /* CCM IV - RFC3610 */
 291         memset(ccm_iv, 0, sizeof(ccm_iv));
 292         ccm_iv[0] = 15 - iv_length - 1;
 293         memcpy(ccm_iv + 1, iv, iv_length);
 294         memset(ccm_iv + 1 + iv_length, 0, ccm_iv[0] + 1);
 295         iv_length = sizeof(ccm_iv);
 296
 297         r =  _crypt_cipher_crypt(&c, buffer, length + tag_length, out, length,
 298                                  ccm_iv, iv_length, ALG_OP_DECRYPT);
 299
 300         crypt_cipher_destroy_kernel(&c);
 301         crypt_backend_memzero(buffer, sizeof(buffer));
 302
 303         return r;
 304 }
 305
 306 #else /* ENABLE_AF_ALG */
 307 int crypt_cipher_init_kernel(struct crypt_cipher_kernel *ctx, const char *name,
 308                              const char *mode, const void *key, size_t key_length)
 309 {
 310         return -ENOTSUP;
 311 }
 312
 313 void crypt_cipher_destroy_kernel(struct crypt_cipher_kernel *ctx)
 314 {
 315         return;
 316 }
 317
 318 int crypt_cipher_encrypt_kernel(struct crypt_cipher_kernel *ctx,
 319                                 const char *in, char *out, size_t length,
 320                                 const char *iv, size_t iv_length)
 321 {
 322         return -EINVAL;
 323 }
 324 int crypt_cipher_decrypt_kernel(struct crypt_cipher_kernel *ctx,
 325                                 const char *in, char *out, size_t length,
 326                                 const char *iv, size_t iv_length)
 327 {
 328         return -EINVAL;
 329 }
 330 int crypt_cipher_check_kernel(const char *name, const char *mode,
 331                               const char *integrity, size_t key_length)
 332 {
 333         /* Cannot check, expect success. */
 334         return 0;
 335 }
 336 int crypt_bitlk_decrypt_key_kernel(const void *key, size_t key_length,
 337                                    const char *in, char *out, size_t length,
 338                                    const char *iv, size_t iv_length,
 339                                    const char *tag, size_t tag_length)
 340 {
 341         return -ENOTSUP;
 342 }
 343 #endif