V4L/DVB (4008): Audio soft reset improvements
[linux-2.6] / Documentation / keys.txt
1                          ============================
2                          KERNEL KEY RETENTION SERVICE
3                          ============================
4
5 This service allows cryptographic keys, authentication tokens, cross-domain
6 user mappings, and similar to be cached in the kernel for the use of
7 filesystems other kernel services.
8
9 Keyrings are permitted; these are a special type of key that can hold links to
10 other keys. Processes each have three standard keyring subscriptions that a
11 kernel service can search for relevant keys.
12
13 The key service can be configured on by enabling:
14
15         "Security options"/"Enable access key retention support" (CONFIG_KEYS)
16
17 This document has the following sections:
18
19         - Key overview
20         - Key service overview
21         - Key access permissions
22         - SELinux support
23         - New procfs files
24         - Userspace system call interface
25         - Kernel services
26         - Notes on accessing payload contents
27         - Defining a key type
28         - Request-key callback service
29         - Key access filesystem
30
31
32 ============
33 KEY OVERVIEW
34 ============
35
36 In this context, keys represent units of cryptographic data, authentication
37 tokens, keyrings, etc.. These are represented in the kernel by struct key.
38
39 Each key has a number of attributes:
40
41         - A serial number.
42         - A type.
43         - A description (for matching a key in a search).
44         - Access control information.
45         - An expiry time.
46         - A payload.
47         - State.
48
49
50  (*) Each key is issued a serial number of type key_serial_t that is unique for
51      the lifetime of that key. All serial numbers are positive non-zero 32-bit
52      integers.
53
54      Userspace programs can use a key's serial numbers as a way to gain access
55      to it, subject to permission checking.
56
57  (*) Each key is of a defined "type". Types must be registered inside the
58      kernel by a kernel service (such as a filesystem) before keys of that type
59      can be added or used. Userspace programs cannot define new types directly.
60
61      Key types are represented in the kernel by struct key_type. This defines a
62      number of operations that can be performed on a key of that type.
63
64      Should a type be removed from the system, all the keys of that type will
65      be invalidated.
66
67  (*) Each key has a description. This should be a printable string. The key
68      type provides an operation to perform a match between the description on a
69      key and a criterion string.
70
71  (*) Each key has an owner user ID, a group ID and a permissions mask. These
72      are used to control what a process may do to a key from userspace, and
73      whether a kernel service will be able to find the key.
74
75  (*) Each key can be set to expire at a specific time by the key type's
76      instantiation function. Keys can also be immortal.
77
78  (*) Each key can have a payload. This is a quantity of data that represent the
79      actual "key". In the case of a keyring, this is a list of keys to which
80      the keyring links; in the case of a user-defined key, it's an arbitrary
81      blob of data.
82
83      Having a payload is not required; and the payload can, in fact, just be a
84      value stored in the struct key itself.
85
86      When a key is instantiated, the key type's instantiation function is
87      called with a blob of data, and that then creates the key's payload in
88      some way.
89
90      Similarly, when userspace wants to read back the contents of the key, if
91      permitted, another key type operation will be called to convert the key's
92      attached payload back into a blob of data.
93
94  (*) Each key can be in one of a number of basic states:
95
96      (*) Uninstantiated. The key exists, but does not have any data attached.
97          Keys being requested from userspace will be in this state.
98
99      (*) Instantiated. This is the normal state. The key is fully formed, and
100          has data attached.
101
102      (*) Negative. This is a relatively short-lived state. The key acts as a
103          note saying that a previous call out to userspace failed, and acts as
104          a throttle on key lookups. A negative key can be updated to a normal
105          state.
106
107      (*) Expired. Keys can have lifetimes set. If their lifetime is exceeded,
108          they traverse to this state. An expired key can be updated back to a
109          normal state.
110
111      (*) Revoked. A key is put in this state by userspace action. It can't be
112          found or operated upon (apart from by unlinking it).
113
114      (*) Dead. The key's type was unregistered, and so the key is now useless.
115
116
117 ====================
118 KEY SERVICE OVERVIEW
119 ====================
120
121 The key service provides a number of features besides keys:
122
123  (*) The key service defines two special key types:
124
125      (+) "keyring"
126
127          Keyrings are special keys that contain a list of other keys. Keyring
128          lists can be modified using various system calls. Keyrings should not
129          be given a payload when created.
130
131      (+) "user"
132
133          A key of this type has a description and a payload that are arbitrary
134          blobs of data. These can be created, updated and read by userspace,
135          and aren't intended for use by kernel services.
136
137  (*) Each process subscribes to three keyrings: a thread-specific keyring, a
138      process-specific keyring, and a session-specific keyring.
139
140      The thread-specific keyring is discarded from the child when any sort of
141      clone, fork, vfork or execve occurs. A new keyring is created only when
142      required.
143
144      The process-specific keyring is replaced with an empty one in the child on
145      clone, fork, vfork unless CLONE_THREAD is supplied, in which case it is
146      shared. execve also discards the process's process keyring and creates a
147      new one.
148
149      The session-specific keyring is persistent across clone, fork, vfork and
150      execve, even when the latter executes a set-UID or set-GID binary. A
151      process can, however, replace its current session keyring with a new one
152      by using PR_JOIN_SESSION_KEYRING. It is permitted to request an anonymous
153      new one, or to attempt to create or join one of a specific name.
154
155      The ownership of the thread keyring changes when the real UID and GID of
156      the thread changes.
157
158  (*) Each user ID resident in the system holds two special keyrings: a user
159      specific keyring and a default user session keyring. The default session
160      keyring is initialised with a link to the user-specific keyring.
161
162      When a process changes its real UID, if it used to have no session key, it
163      will be subscribed to the default session key for the new UID.
164
165      If a process attempts to access its session key when it doesn't have one,
166      it will be subscribed to the default for its current UID.
167
168  (*) Each user has two quotas against which the keys they own are tracked. One
169      limits the total number of keys and keyrings, the other limits the total
170      amount of description and payload space that can be consumed.
171
172      The user can view information on this and other statistics through procfs
173      files.
174
175      Process-specific and thread-specific keyrings are not counted towards a
176      user's quota.
177
178      If a system call that modifies a key or keyring in some way would put the
179      user over quota, the operation is refused and error EDQUOT is returned.
180
181  (*) There's a system call interface by which userspace programs can create and
182      manipulate keys and keyrings.
183
184  (*) There's a kernel interface by which services can register types and search
185      for keys.
186
187  (*) There's a way for the a search done from the kernel to call back to
188      userspace to request a key that can't be found in a process's keyrings.
189
190  (*) An optional filesystem is available through which the key database can be
191      viewed and manipulated.
192
193
194 ======================
195 KEY ACCESS PERMISSIONS
196 ======================
197
198 Keys have an owner user ID, a group access ID, and a permissions mask. The mask
199 has up to eight bits each for possessor, user, group and other access. Only
200 six of each set of eight bits are defined. These permissions granted are:
201
202  (*) View
203
204      This permits a key or keyring's attributes to be viewed - including key
205      type and description.
206
207  (*) Read
208
209      This permits a key's payload to be viewed or a keyring's list of linked
210      keys.
211
212  (*) Write
213
214      This permits a key's payload to be instantiated or updated, or it allows a
215      link to be added to or removed from a keyring.
216
217  (*) Search
218
219      This permits keyrings to be searched and keys to be found. Searches can
220      only recurse into nested keyrings that have search permission set.
221
222  (*) Link
223
224      This permits a key or keyring to be linked to. To create a link from a
225      keyring to a key, a process must have Write permission on the keyring and
226      Link permission on the key.
227
228  (*) Set Attribute
229
230      This permits a key's UID, GID and permissions mask to be changed.
231
232 For changing the ownership, group ID or permissions mask, being the owner of
233 the key or having the sysadmin capability is sufficient.
234
235
236 ===============
237 SELINUX SUPPORT
238 ===============
239
240 The security class "key" has been added to SELinux so that mandatory access
241 controls can be applied to keys created within various contexts.  This support
242 is preliminary, and is likely to change quite significantly in the near future.
243 Currently, all of the basic permissions explained above are provided in SELinux
244 as well; SE Linux is simply invoked after all basic permission checks have been
245 performed.
246
247 Each key is labeled with the same context as the task to which it belongs.
248 Typically, this is the same task that was running when the key was created.
249 The default keyrings are handled differently, but in a way that is very
250 intuitive:
251
252  (*) The user and user session keyrings that are created when the user logs in
253      are currently labeled with the context of the login manager.
254
255  (*) The keyrings associated with new threads are each labeled with the context
256      of their associated thread, and both session and process keyrings are
257      handled similarly.
258
259 Note, however, that the default keyrings associated with the root user are
260 labeled with the default kernel context, since they are created early in the
261 boot process, before root has a chance to log in.
262
263
264 ================
265 NEW PROCFS FILES
266 ================
267
268 Two files have been added to procfs by which an administrator can find out
269 about the status of the key service:
270
271  (*) /proc/keys
272
273      This lists all the keys on the system, giving information about their
274      type, description and permissions. The payload of the key is not available
275      this way:
276
277         SERIAL   FLAGS  USAGE EXPY PERM     UID   GID   TYPE      DESCRIPTION: SUMMARY
278         00000001 I-----    39 perm 1f3f0000     0     0 keyring   _uid_ses.0: 1/4
279         00000002 I-----     2 perm 1f3f0000     0     0 keyring   _uid.0: empty
280         00000007 I-----     1 perm 1f3f0000     0     0 keyring   _pid.1: empty
281         0000018d I-----     1 perm 1f3f0000     0     0 keyring   _pid.412: empty
282         000004d2 I--Q--     1 perm 1f3f0000    32    -1 keyring   _uid.32: 1/4
283         000004d3 I--Q--     3 perm 1f3f0000    32    -1 keyring   _uid_ses.32: empty
284         00000892 I--QU-     1 perm 1f000000     0     0 user      metal:copper: 0
285         00000893 I--Q-N     1  35s 1f3f0000     0     0 user      metal:silver: 0
286         00000894 I--Q--     1  10h 003f0000     0     0 user      metal:gold: 0
287
288      The flags are:
289
290         I       Instantiated
291         R       Revoked
292         D       Dead
293         Q       Contributes to user's quota
294         U       Under contruction by callback to userspace
295         N       Negative key
296
297      This file must be enabled at kernel configuration time as it allows anyone
298      to list the keys database.
299
300  (*) /proc/key-users
301
302      This file lists the tracking data for each user that has at least one key
303      on the system. Such data includes quota information and statistics:
304
305         [root@andromeda root]# cat /proc/key-users
306         0:     46 45/45 1/100 13/10000
307         29:     2 2/2 2/100 40/10000
308         32:     2 2/2 2/100 40/10000
309         38:     2 2/2 2/100 40/10000
310
311      The format of each line is
312         <UID>:                  User ID to which this applies
313         <usage>                 Structure refcount
314         <inst>/<keys>           Total number of keys and number instantiated
315         <keys>/<max>            Key count quota
316         <bytes>/<max>           Key size quota
317
318
319 ===============================
320 USERSPACE SYSTEM CALL INTERFACE
321 ===============================
322
323 Userspace can manipulate keys directly through three new syscalls: add_key,
324 request_key and keyctl. The latter provides a number of functions for
325 manipulating keys.
326
327 When referring to a key directly, userspace programs should use the key's
328 serial number (a positive 32-bit integer). However, there are some special
329 values available for referring to special keys and keyrings that relate to the
330 process making the call:
331
332         CONSTANT                        VALUE   KEY REFERENCED
333         ==============================  ======  ===========================
334         KEY_SPEC_THREAD_KEYRING         -1      thread-specific keyring
335         KEY_SPEC_PROCESS_KEYRING        -2      process-specific keyring
336         KEY_SPEC_SESSION_KEYRING        -3      session-specific keyring
337         KEY_SPEC_USER_KEYRING           -4      UID-specific keyring
338         KEY_SPEC_USER_SESSION_KEYRING   -5      UID-session keyring
339         KEY_SPEC_GROUP_KEYRING          -6      GID-specific keyring
340         KEY_SPEC_REQKEY_AUTH_KEY        -7      assumed request_key()
341                                                   authorisation key
342
343
344 The main syscalls are:
345
346  (*) Create a new key of given type, description and payload and add it to the
347      nominated keyring:
348
349         key_serial_t add_key(const char *type, const char *desc,
350                              const void *payload, size_t plen,
351                              key_serial_t keyring);
352
353      If a key of the same type and description as that proposed already exists
354      in the keyring, this will try to update it with the given payload, or it
355      will return error EEXIST if that function is not supported by the key
356      type. The process must also have permission to write to the key to be able
357      to update it. The new key will have all user permissions granted and no
358      group or third party permissions.
359
360      Otherwise, this will attempt to create a new key of the specified type and
361      description, and to instantiate it with the supplied payload and attach it
362      to the keyring. In this case, an error will be generated if the process
363      does not have permission to write to the keyring.
364
365      The payload is optional, and the pointer can be NULL if not required by
366      the type. The payload is plen in size, and plen can be zero for an empty
367      payload.
368
369      A new keyring can be generated by setting type "keyring", the keyring name
370      as the description (or NULL) and setting the payload to NULL.
371
372      User defined keys can be created by specifying type "user". It is
373      recommended that a user defined key's description by prefixed with a type
374      ID and a colon, such as "krb5tgt:" for a Kerberos 5 ticket granting
375      ticket.
376
377      Any other type must have been registered with the kernel in advance by a
378      kernel service such as a filesystem.
379
380      The ID of the new or updated key is returned if successful.
381
382
383  (*) Search the process's keyrings for a key, potentially calling out to
384      userspace to create it.
385
386         key_serial_t request_key(const char *type, const char *description,
387                                  const char *callout_info,
388                                  key_serial_t dest_keyring);
389
390      This function searches all the process's keyrings in the order thread,
391      process, session for a matching key. This works very much like
392      KEYCTL_SEARCH, including the optional attachment of the discovered key to
393      a keyring.
394
395      If a key cannot be found, and if callout_info is not NULL, then
396      /sbin/request-key will be invoked in an attempt to obtain a key. The
397      callout_info string will be passed as an argument to the program.
398
399      See also Documentation/keys-request-key.txt.
400
401
402 The keyctl syscall functions are:
403
404  (*) Map a special key ID to a real key ID for this process:
405
406         key_serial_t keyctl(KEYCTL_GET_KEYRING_ID, key_serial_t id,
407                             int create);
408
409      The special key specified by "id" is looked up (with the key being created
410      if necessary) and the ID of the key or keyring thus found is returned if
411      it exists.
412
413      If the key does not yet exist, the key will be created if "create" is
414      non-zero; and the error ENOKEY will be returned if "create" is zero.
415
416
417  (*) Replace the session keyring this process subscribes to with a new one:
418
419         key_serial_t keyctl(KEYCTL_JOIN_SESSION_KEYRING, const char *name);
420
421      If name is NULL, an anonymous keyring is created attached to the process
422      as its session keyring, displacing the old session keyring.
423
424      If name is not NULL, if a keyring of that name exists, the process
425      attempts to attach it as the session keyring, returning an error if that
426      is not permitted; otherwise a new keyring of that name is created and
427      attached as the session keyring.
428
429      To attach to a named keyring, the keyring must have search permission for
430      the process's ownership.
431
432      The ID of the new session keyring is returned if successful.
433
434
435  (*) Update the specified key:
436
437         long keyctl(KEYCTL_UPDATE, key_serial_t key, const void *payload,
438                     size_t plen);
439
440      This will try to update the specified key with the given payload, or it
441      will return error EOPNOTSUPP if that function is not supported by the key
442      type. The process must also have permission to write to the key to be able
443      to update it.
444
445      The payload is of length plen, and may be absent or empty as for
446      add_key().
447
448
449  (*) Revoke a key:
450
451         long keyctl(KEYCTL_REVOKE, key_serial_t key);
452
453      This makes a key unavailable for further operations. Further attempts to
454      use the key will be met with error EKEYREVOKED, and the key will no longer
455      be findable.
456
457
458  (*) Change the ownership of a key:
459
460         long keyctl(KEYCTL_CHOWN, key_serial_t key, uid_t uid, gid_t gid);
461
462      This function permits a key's owner and group ID to be changed. Either one
463      of uid or gid can be set to -1 to suppress that change.
464
465      Only the superuser can change a key's owner to something other than the
466      key's current owner. Similarly, only the superuser can change a key's
467      group ID to something other than the calling process's group ID or one of
468      its group list members.
469
470
471  (*) Change the permissions mask on a key:
472
473         long keyctl(KEYCTL_SETPERM, key_serial_t key, key_perm_t perm);
474
475      This function permits the owner of a key or the superuser to change the
476      permissions mask on a key.
477
478      Only bits the available bits are permitted; if any other bits are set,
479      error EINVAL will be returned.
480
481
482  (*) Describe a key:
483
484         long keyctl(KEYCTL_DESCRIBE, key_serial_t key, char *buffer,
485                     size_t buflen);
486
487      This function returns a summary of the key's attributes (but not its
488      payload data) as a string in the buffer provided.
489
490      Unless there's an error, it always returns the amount of data it could
491      produce, even if that's too big for the buffer, but it won't copy more
492      than requested to userspace. If the buffer pointer is NULL then no copy
493      will take place.
494
495      A process must have view permission on the key for this function to be
496      successful.
497
498      If successful, a string is placed in the buffer in the following format:
499
500         <type>;<uid>;<gid>;<perm>;<description>
501
502      Where type and description are strings, uid and gid are decimal, and perm
503      is hexadecimal. A NUL character is included at the end of the string if
504      the buffer is sufficiently big.
505
506      This can be parsed with
507
508         sscanf(buffer, "%[^;];%d;%d;%o;%s", type, &uid, &gid, &mode, desc);
509
510
511  (*) Clear out a keyring:
512
513         long keyctl(KEYCTL_CLEAR, key_serial_t keyring);
514
515      This function clears the list of keys attached to a keyring. The calling
516      process must have write permission on the keyring, and it must be a
517      keyring (or else error ENOTDIR will result).
518
519
520  (*) Link a key into a keyring:
521
522         long keyctl(KEYCTL_LINK, key_serial_t keyring, key_serial_t key);
523
524      This function creates a link from the keyring to the key. The process must
525      have write permission on the keyring and must have link permission on the
526      key.
527
528      Should the keyring not be a keyring, error ENOTDIR will result; and if the
529      keyring is full, error ENFILE will result.
530
531      The link procedure checks the nesting of the keyrings, returning ELOOP if
532      it appears too deep or EDEADLK if the link would introduce a cycle.
533
534      Any links within the keyring to keys that match the new key in terms of
535      type and description will be discarded from the keyring as the new one is
536      added.
537
538
539  (*) Unlink a key or keyring from another keyring:
540
541         long keyctl(KEYCTL_UNLINK, key_serial_t keyring, key_serial_t key);
542
543      This function looks through the keyring for the first link to the
544      specified key, and removes it if found. Subsequent links to that key are
545      ignored. The process must have write permission on the keyring.
546
547      If the keyring is not a keyring, error ENOTDIR will result; and if the key
548      is not present, error ENOENT will be the result.
549
550
551  (*) Search a keyring tree for a key:
552
553         key_serial_t keyctl(KEYCTL_SEARCH, key_serial_t keyring,
554                             const char *type, const char *description,
555                             key_serial_t dest_keyring);
556
557      This searches the keyring tree headed by the specified keyring until a key
558      is found that matches the type and description criteria. Each keyring is
559      checked for keys before recursion into its children occurs.
560
561      The process must have search permission on the top level keyring, or else
562      error EACCES will result. Only keyrings that the process has search
563      permission on will be recursed into, and only keys and keyrings for which
564      a process has search permission can be matched. If the specified keyring
565      is not a keyring, ENOTDIR will result.
566
567      If the search succeeds, the function will attempt to link the found key
568      into the destination keyring if one is supplied (non-zero ID). All the
569      constraints applicable to KEYCTL_LINK apply in this case too.
570
571      Error ENOKEY, EKEYREVOKED or EKEYEXPIRED will be returned if the search
572      fails. On success, the resulting key ID will be returned.
573
574
575  (*) Read the payload data from a key:
576
577         long keyctl(KEYCTL_READ, key_serial_t keyring, char *buffer,
578                     size_t buflen);
579
580      This function attempts to read the payload data from the specified key
581      into the buffer. The process must have read permission on the key to
582      succeed.
583
584      The returned data will be processed for presentation by the key type. For
585      instance, a keyring will return an array of key_serial_t entries
586      representing the IDs of all the keys to which it is subscribed. The user
587      defined key type will return its data as is. If a key type does not
588      implement this function, error EOPNOTSUPP will result.
589
590      As much of the data as can be fitted into the buffer will be copied to
591      userspace if the buffer pointer is not NULL.
592
593      On a successful return, the function will always return the amount of data
594      available rather than the amount copied.
595
596
597  (*) Instantiate a partially constructed key.
598
599         long keyctl(KEYCTL_INSTANTIATE, key_serial_t key,
600                     const void *payload, size_t plen,
601                     key_serial_t keyring);
602
603      If the kernel calls back to userspace to complete the instantiation of a
604      key, userspace should use this call to supply data for the key before the
605      invoked process returns, or else the key will be marked negative
606      automatically.
607
608      The process must have write access on the key to be able to instantiate
609      it, and the key must be uninstantiated.
610
611      If a keyring is specified (non-zero), the key will also be linked into
612      that keyring, however all the constraints applying in KEYCTL_LINK apply in
613      this case too.
614
615      The payload and plen arguments describe the payload data as for add_key().
616
617
618  (*) Negatively instantiate a partially constructed key.
619
620         long keyctl(KEYCTL_NEGATE, key_serial_t key,
621                     unsigned timeout, key_serial_t keyring);
622
623      If the kernel calls back to userspace to complete the instantiation of a
624      key, userspace should use this call mark the key as negative before the
625      invoked process returns if it is unable to fulfil the request.
626
627      The process must have write access on the key to be able to instantiate
628      it, and the key must be uninstantiated.
629
630      If a keyring is specified (non-zero), the key will also be linked into
631      that keyring, however all the constraints applying in KEYCTL_LINK apply in
632      this case too.
633
634
635  (*) Set the default request-key destination keyring.
636
637         long keyctl(KEYCTL_SET_REQKEY_KEYRING, int reqkey_defl);
638
639      This sets the default keyring to which implicitly requested keys will be
640      attached for this thread. reqkey_defl should be one of these constants:
641
642         CONSTANT                                VALUE   NEW DEFAULT KEYRING
643         ======================================  ======  =======================
644         KEY_REQKEY_DEFL_NO_CHANGE               -1      No change
645         KEY_REQKEY_DEFL_DEFAULT                 0       Default[1]
646         KEY_REQKEY_DEFL_THREAD_KEYRING          1       Thread keyring
647         KEY_REQKEY_DEFL_PROCESS_KEYRING         2       Process keyring
648         KEY_REQKEY_DEFL_SESSION_KEYRING         3       Session keyring
649         KEY_REQKEY_DEFL_USER_KEYRING            4       User keyring
650         KEY_REQKEY_DEFL_USER_SESSION_KEYRING    5       User session keyring
651         KEY_REQKEY_DEFL_GROUP_KEYRING           6       Group keyring
652
653      The old default will be returned if successful and error EINVAL will be
654      returned if reqkey_defl is not one of the above values.
655
656      The default keyring can be overridden by the keyring indicated to the
657      request_key() system call.
658
659      Note that this setting is inherited across fork/exec.
660
661      [1] The default default is: the thread keyring if there is one, otherwise
662      the process keyring if there is one, otherwise the session keyring if
663      there is one, otherwise the user default session keyring.
664
665
666  (*) Set the timeout on a key.
667
668         long keyctl(KEYCTL_SET_TIMEOUT, key_serial_t key, unsigned timeout);
669
670      This sets or clears the timeout on a key. The timeout can be 0 to clear
671      the timeout or a number of seconds to set the expiry time that far into
672      the future.
673
674      The process must have attribute modification access on a key to set its
675      timeout. Timeouts may not be set with this function on negative, revoked
676      or expired keys.
677
678
679  (*) Assume the authority granted to instantiate a key
680
681         long keyctl(KEYCTL_ASSUME_AUTHORITY, key_serial_t key);
682
683      This assumes or divests the authority required to instantiate the
684      specified key. Authority can only be assumed if the thread has the
685      authorisation key associated with the specified key in its keyrings
686      somewhere.
687
688      Once authority is assumed, searches for keys will also search the
689      requester's keyrings using the requester's security label, UID, GID and
690      groups.
691
692      If the requested authority is unavailable, error EPERM will be returned,
693      likewise if the authority has been revoked because the target key is
694      already instantiated.
695
696      If the specified key is 0, then any assumed authority will be divested.
697
698      The assumed authorititive key is inherited across fork and exec.
699
700
701 ===============
702 KERNEL SERVICES
703 ===============
704
705 The kernel services for key managment are fairly simple to deal with. They can
706 be broken down into two areas: keys and key types.
707
708 Dealing with keys is fairly straightforward. Firstly, the kernel service
709 registers its type, then it searches for a key of that type. It should retain
710 the key as long as it has need of it, and then it should release it. For a
711 filesystem or device file, a search would probably be performed during the open
712 call, and the key released upon close. How to deal with conflicting keys due to
713 two different users opening the same file is left to the filesystem author to
714 solve.
715
716 Note that there are two different types of pointers to keys that may be
717 encountered:
718
719  (*) struct key *
720
721      This simply points to the key structure itself. Key structures will be at
722      least four-byte aligned.
723
724  (*) key_ref_t
725
726      This is equivalent to a struct key *, but the least significant bit is set
727      if the caller "possesses" the key. By "possession" it is meant that the
728      calling processes has a searchable link to the key from one of its
729      keyrings. There are three functions for dealing with these:
730
731         key_ref_t make_key_ref(const struct key *key,
732                                unsigned long possession);
733
734         struct key *key_ref_to_ptr(const key_ref_t key_ref);
735
736         unsigned long is_key_possessed(const key_ref_t key_ref);
737
738      The first function constructs a key reference from a key pointer and
739      possession information (which must be 0 or 1 and not any other value).
740
741      The second function retrieves the key pointer from a reference and the
742      third retrieves the possession flag.
743
744 When accessing a key's payload contents, certain precautions must be taken to
745 prevent access vs modification races. See the section "Notes on accessing
746 payload contents" for more information.
747
748 (*) To search for a key, call:
749
750         struct key *request_key(const struct key_type *type,
751                                 const char *description,
752                                 const char *callout_string);
753
754     This is used to request a key or keyring with a description that matches
755     the description specified according to the key type's match function. This
756     permits approximate matching to occur. If callout_string is not NULL, then
757     /sbin/request-key will be invoked in an attempt to obtain the key from
758     userspace. In that case, callout_string will be passed as an argument to
759     the program.
760
761     Should the function fail error ENOKEY, EKEYEXPIRED or EKEYREVOKED will be
762     returned.
763
764     If successful, the key will have been attached to the default keyring for
765     implicitly obtained request-key keys, as set by KEYCTL_SET_REQKEY_KEYRING.
766
767     See also Documentation/keys-request-key.txt.
768
769
770 (*) When it is no longer required, the key should be released using:
771
772         void key_put(struct key *key);
773
774     Or:
775
776         void key_ref_put(key_ref_t key_ref);
777
778     These can be called from interrupt context. If CONFIG_KEYS is not set then
779     the argument will not be parsed.
780
781
782 (*) Extra references can be made to a key by calling the following function:
783
784         struct key *key_get(struct key *key);
785
786     These need to be disposed of by calling key_put() when they've been
787     finished with. The key pointer passed in will be returned. If the pointer
788     is NULL or CONFIG_KEYS is not set then the key will not be dereferenced and
789     no increment will take place.
790
791
792 (*) A key's serial number can be obtained by calling:
793
794         key_serial_t key_serial(struct key *key);
795
796     If key is NULL or if CONFIG_KEYS is not set then 0 will be returned (in the
797     latter case without parsing the argument).
798
799
800 (*) If a keyring was found in the search, this can be further searched by:
801
802         key_ref_t keyring_search(key_ref_t keyring_ref,
803                                  const struct key_type *type,
804                                  const char *description)
805
806     This searches the keyring tree specified for a matching key. Error ENOKEY
807     is returned upon failure (use IS_ERR/PTR_ERR to determine). If successful,
808     the returned key will need to be released.
809
810     The possession attribute from the keyring reference is used to control
811     access through the permissions mask and is propagated to the returned key
812     reference pointer if successful.
813
814
815 (*) To check the validity of a key, this function can be called:
816
817         int validate_key(struct key *key);
818
819     This checks that the key in question hasn't expired or and hasn't been
820     revoked. Should the key be invalid, error EKEYEXPIRED or EKEYREVOKED will
821     be returned. If the key is NULL or if CONFIG_KEYS is not set then 0 will be
822     returned (in the latter case without parsing the argument).
823
824
825 (*) To register a key type, the following function should be called:
826
827         int register_key_type(struct key_type *type);
828
829     This will return error EEXIST if a type of the same name is already
830     present.
831
832
833 (*) To unregister a key type, call:
834
835         void unregister_key_type(struct key_type *type);
836
837
838 ===================================
839 NOTES ON ACCESSING PAYLOAD CONTENTS
840 ===================================
841
842 The simplest payload is just a number in key->payload.value. In this case,
843 there's no need to indulge in RCU or locking when accessing the payload.
844
845 More complex payload contents must be allocated and a pointer to them set in
846 key->payload.data. One of the following ways must be selected to access the
847 data:
848
849  (1) Unmodifiable key type.
850
851      If the key type does not have a modify method, then the key's payload can
852      be accessed without any form of locking, provided that it's known to be
853      instantiated (uninstantiated keys cannot be "found").
854
855  (2) The key's semaphore.
856
857      The semaphore could be used to govern access to the payload and to control
858      the payload pointer. It must be write-locked for modifications and would
859      have to be read-locked for general access. The disadvantage of doing this
860      is that the accessor may be required to sleep.
861
862  (3) RCU.
863
864      RCU must be used when the semaphore isn't already held; if the semaphore
865      is held then the contents can't change under you unexpectedly as the
866      semaphore must still be used to serialise modifications to the key. The
867      key management code takes care of this for the key type.
868
869      However, this means using:
870
871         rcu_read_lock() ... rcu_dereference() ... rcu_read_unlock()
872
873      to read the pointer, and:
874
875         rcu_dereference() ... rcu_assign_pointer() ... call_rcu()
876
877      to set the pointer and dispose of the old contents after a grace period.
878      Note that only the key type should ever modify a key's payload.
879
880      Furthermore, an RCU controlled payload must hold a struct rcu_head for the
881      use of call_rcu() and, if the payload is of variable size, the length of
882      the payload. key->datalen cannot be relied upon to be consistent with the
883      payload just dereferenced if the key's semaphore is not held.
884
885
886 ===================
887 DEFINING A KEY TYPE
888 ===================
889
890 A kernel service may want to define its own key type. For instance, an AFS
891 filesystem might want to define a Kerberos 5 ticket key type. To do this, it
892 author fills in a struct key_type and registers it with the system.
893
894 The structure has a number of fields, some of which are mandatory:
895
896  (*) const char *name
897
898      The name of the key type. This is used to translate a key type name
899      supplied by userspace into a pointer to the structure.
900
901
902  (*) size_t def_datalen
903
904      This is optional - it supplies the default payload data length as
905      contributed to the quota. If the key type's payload is always or almost
906      always the same size, then this is a more efficient way to do things.
907
908      The data length (and quota) on a particular key can always be changed
909      during instantiation or update by calling:
910
911         int key_payload_reserve(struct key *key, size_t datalen);
912
913      With the revised data length. Error EDQUOT will be returned if this is not
914      viable.
915
916
917  (*) int (*instantiate)(struct key *key, const void *data, size_t datalen);
918
919      This method is called to attach a payload to a key during construction.
920      The payload attached need not bear any relation to the data passed to this
921      function.
922
923      If the amount of data attached to the key differs from the size in
924      keytype->def_datalen, then key_payload_reserve() should be called.
925
926      This method does not have to lock the key in order to attach a payload.
927      The fact that KEY_FLAG_INSTANTIATED is not set in key->flags prevents
928      anything else from gaining access to the key.
929
930      It is safe to sleep in this method.
931
932
933  (*) int (*update)(struct key *key, const void *data, size_t datalen);
934
935      If this type of key can be updated, then this method should be provided.
936      It is called to update a key's payload from the blob of data provided.
937
938      key_payload_reserve() should be called if the data length might change
939      before any changes are actually made. Note that if this succeeds, the type
940      is committed to changing the key because it's already been altered, so all
941      memory allocation must be done first.
942
943      The key will have its semaphore write-locked before this method is called,
944      but this only deters other writers; any changes to the key's payload must
945      be made under RCU conditions, and call_rcu() must be used to dispose of
946      the old payload.
947
948      key_payload_reserve() should be called before the changes are made, but
949      after all allocations and other potentially failing function calls are
950      made.
951
952      It is safe to sleep in this method.
953
954
955  (*) int (*match)(const struct key *key, const void *desc);
956
957      This method is called to match a key against a description. It should
958      return non-zero if the two match, zero if they don't.
959
960      This method should not need to lock the key in any way. The type and
961      description can be considered invariant, and the payload should not be
962      accessed (the key may not yet be instantiated).
963
964      It is not safe to sleep in this method; the caller may hold spinlocks.
965
966
967  (*) void (*revoke)(struct key *key);
968
969      This method is optional.  It is called to discard part of the payload
970      data upon a key being revoked.  The caller will have the key semaphore
971      write-locked.
972
973      It is safe to sleep in this method, though care should be taken to avoid
974      a deadlock against the key semaphore.
975
976
977  (*) void (*destroy)(struct key *key);
978
979      This method is optional. It is called to discard the payload data on a key
980      when it is being destroyed.
981
982      This method does not need to lock the key to access the payload; it can
983      consider the key as being inaccessible at this time. Note that the key's
984      type may have been changed before this function is called.
985
986      It is not safe to sleep in this method; the caller may hold spinlocks.
987
988
989  (*) void (*describe)(const struct key *key, struct seq_file *p);
990
991      This method is optional. It is called during /proc/keys reading to
992      summarise a key's description and payload in text form.
993
994      This method will be called with the RCU read lock held. rcu_dereference()
995      should be used to read the payload pointer if the payload is to be
996      accessed. key->datalen cannot be trusted to stay consistent with the
997      contents of the payload.
998
999      The description will not change, though the key's state may.
1000
1001      It is not safe to sleep in this method; the RCU read lock is held by the
1002      caller.
1003
1004
1005  (*) long (*read)(const struct key *key, char __user *buffer, size_t buflen);
1006
1007      This method is optional. It is called by KEYCTL_READ to translate the
1008      key's payload into something a blob of data for userspace to deal with.
1009      Ideally, the blob should be in the same format as that passed in to the
1010      instantiate and update methods.
1011
1012      If successful, the blob size that could be produced should be returned
1013      rather than the size copied.
1014
1015      This method will be called with the key's semaphore read-locked. This will
1016      prevent the key's payload changing. It is not necessary to use RCU locking
1017      when accessing the key's payload. It is safe to sleep in this method, such
1018      as might happen when the userspace buffer is accessed.
1019
1020
1021 ============================
1022 REQUEST-KEY CALLBACK SERVICE
1023 ============================
1024
1025 To create a new key, the kernel will attempt to execute the following command
1026 line:
1027
1028         /sbin/request-key create <key> <uid> <gid> \
1029                 <threadring> <processring> <sessionring> <callout_info>
1030
1031 <key> is the key being constructed, and the three keyrings are the process
1032 keyrings from the process that caused the search to be issued. These are
1033 included for two reasons:
1034
1035   (1) There may be an authentication token in one of the keyrings that is
1036       required to obtain the key, eg: a Kerberos Ticket-Granting Ticket.
1037
1038   (2) The new key should probably be cached in one of these rings.
1039
1040 This program should set it UID and GID to those specified before attempting to
1041 access any more keys. It may then look around for a user specific process to
1042 hand the request off to (perhaps a path held in placed in another key by, for
1043 example, the KDE desktop manager).
1044
1045 The program (or whatever it calls) should finish construction of the key by
1046 calling KEYCTL_INSTANTIATE, which also permits it to cache the key in one of
1047 the keyrings (probably the session ring) before returning. Alternatively, the
1048 key can be marked as negative with KEYCTL_NEGATE; this also permits the key to
1049 be cached in one of the keyrings.
1050
1051 If it returns with the key remaining in the unconstructed state, the key will
1052 be marked as being negative, it will be added to the session keyring, and an
1053 error will be returned to the key requestor.
1054
1055 Supplementary information may be provided from whoever or whatever invoked this
1056 service. This will be passed as the <callout_info> parameter. If no such
1057 information was made available, then "-" will be passed as this parameter
1058 instead.
1059
1060
1061 Similarly, the kernel may attempt to update an expired or a soon to expire key
1062 by executing:
1063
1064         /sbin/request-key update <key> <uid> <gid> \
1065                 <threadring> <processring> <sessionring>
1066
1067 In this case, the program isn't required to actually attach the key to a ring;
1068 the rings are provided for reference.