Merge branch 'master'
[linux-2.6] / net / ipv4 / esp4.c
1 #include <linux/config.h>
2 #include <linux/module.h>
3 #include <net/ip.h>
4 #include <net/xfrm.h>
5 #include <net/esp.h>
6 #include <asm/scatterlist.h>
7 #include <linux/crypto.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/pfkeyv2.h>
10 #include <linux/random.h>
11 #include <net/icmp.h>
12 #include <net/udp.h>
13
14 /* decapsulation data for use when post-processing */
15 struct esp_decap_data {
16         xfrm_address_t  saddr;
17         __u16           sport;
18         __u8            proto;
19 };
20
21 static int esp_output(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
22 {
23         int err;
24         struct iphdr *top_iph;
25         struct ip_esp_hdr *esph;
26         struct crypto_tfm *tfm;
27         struct esp_data *esp;
28         struct sk_buff *trailer;
29         int blksize;
30         int clen;
31         int alen;
32         int nfrags;
33
34         /* Strip IP+ESP header. */
35         __skb_pull(skb, skb->h.raw - skb->data);
36         /* Now skb is pure payload to encrypt */
37
38         err = -ENOMEM;
39
40         /* Round to block size */
41         clen = skb->len;
42
43         esp = x->data;
44         alen = esp->auth.icv_trunc_len;
45         tfm = esp->conf.tfm;
46         blksize = ALIGN(crypto_tfm_alg_blocksize(tfm), 4);
47         clen = ALIGN(clen + 2, blksize);
48         if (esp->conf.padlen)
49                 clen = ALIGN(clen, esp->conf.padlen);
50
51         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, clen-skb->len+alen, &trailer)) < 0)
52                 goto error;
53
54         /* Fill padding... */
55         do {
56                 int i;
57                 for (i=0; i<clen-skb->len - 2; i++)
58                         *(u8*)(trailer->tail + i) = i+1;
59         } while (0);
60         *(u8*)(trailer->tail + clen-skb->len - 2) = (clen - skb->len)-2;
61         pskb_put(skb, trailer, clen - skb->len);
62
63         __skb_push(skb, skb->data - skb->nh.raw);
64         top_iph = skb->nh.iph;
65         esph = (struct ip_esp_hdr *)(skb->nh.raw + top_iph->ihl*4);
66         top_iph->tot_len = htons(skb->len + alen);
67         *(u8*)(trailer->tail - 1) = top_iph->protocol;
68
69         /* this is non-NULL only with UDP Encapsulation */
70         if (x->encap) {
71                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
72                 struct udphdr *uh;
73                 u32 *udpdata32;
74
75                 uh = (struct udphdr *)esph;
76                 uh->source = encap->encap_sport;
77                 uh->dest = encap->encap_dport;
78                 uh->len = htons(skb->len + alen - top_iph->ihl*4);
79                 uh->check = 0;
80
81                 switch (encap->encap_type) {
82                 default:
83                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
84                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(uh + 1);
85                         break;
86                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
87                         udpdata32 = (u32 *)(uh + 1);
88                         udpdata32[0] = udpdata32[1] = 0;
89                         esph = (struct ip_esp_hdr *)(udpdata32 + 2);
90                         break;
91                 }
92
93                 top_iph->protocol = IPPROTO_UDP;
94         } else
95                 top_iph->protocol = IPPROTO_ESP;
96
97         esph->spi = x->id.spi;
98         esph->seq_no = htonl(++x->replay.oseq);
99
100         if (esp->conf.ivlen)
101                 crypto_cipher_set_iv(tfm, esp->conf.ivec, crypto_tfm_alg_ivsize(tfm));
102
103         do {
104                 struct scatterlist *sg = &esp->sgbuf[0];
105
106                 if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
107                         sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
108                         if (!sg)
109                                 goto error;
110                 }
111                 skb_to_sgvec(skb, sg, esph->enc_data+esp->conf.ivlen-skb->data, clen);
112                 crypto_cipher_encrypt(tfm, sg, sg, clen);
113                 if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
114                         kfree(sg);
115         } while (0);
116
117         if (esp->conf.ivlen) {
118                 memcpy(esph->enc_data, esp->conf.ivec, crypto_tfm_alg_ivsize(tfm));
119                 crypto_cipher_get_iv(tfm, esp->conf.ivec, crypto_tfm_alg_ivsize(tfm));
120         }
121
122         if (esp->auth.icv_full_len) {
123                 esp->auth.icv(esp, skb, (u8*)esph-skb->data,
124                               sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen+clen, trailer->tail);
125                 pskb_put(skb, trailer, alen);
126         }
127
128         ip_send_check(top_iph);
129
130         err = 0;
131
132 error:
133         return err;
134 }
135
136 /*
137  * Note: detecting truncated vs. non-truncated authentication data is very
138  * expensive, so we only support truncated data, which is the recommended
139  * and common case.
140  */
141 static int esp_input(struct xfrm_state *x, struct xfrm_decap_state *decap, struct sk_buff *skb)
142 {
143         struct iphdr *iph;
144         struct ip_esp_hdr *esph;
145         struct esp_data *esp = x->data;
146         struct sk_buff *trailer;
147         int blksize = ALIGN(crypto_tfm_alg_blocksize(esp->conf.tfm), 4);
148         int alen = esp->auth.icv_trunc_len;
149         int elen = skb->len - sizeof(struct ip_esp_hdr) - esp->conf.ivlen - alen;
150         int nfrags;
151         int encap_len = 0;
152
153         if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(struct ip_esp_hdr)))
154                 goto out;
155
156         if (elen <= 0 || (elen & (blksize-1)))
157                 goto out;
158
159         /* If integrity check is required, do this. */
160         if (esp->auth.icv_full_len) {
161                 u8 sum[esp->auth.icv_full_len];
162                 u8 sum1[alen];
163                 
164                 esp->auth.icv(esp, skb, 0, skb->len-alen, sum);
165
166                 if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen, sum1, alen))
167                         BUG();
168
169                 if (unlikely(memcmp(sum, sum1, alen))) {
170                         x->stats.integrity_failed++;
171                         goto out;
172                 }
173         }
174
175         if ((nfrags = skb_cow_data(skb, 0, &trailer)) < 0)
176                 goto out;
177
178         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
179
180         esph = (struct ip_esp_hdr*)skb->data;
181         iph = skb->nh.iph;
182
183         /* Get ivec. This can be wrong, check against another impls. */
184         if (esp->conf.ivlen)
185                 crypto_cipher_set_iv(esp->conf.tfm, esph->enc_data, crypto_tfm_alg_ivsize(esp->conf.tfm));
186
187         {
188                 u8 nexthdr[2];
189                 struct scatterlist *sg = &esp->sgbuf[0];
190                 u8 workbuf[60];
191                 int padlen;
192
193                 if (unlikely(nfrags > ESP_NUM_FAST_SG)) {
194                         sg = kmalloc(sizeof(struct scatterlist)*nfrags, GFP_ATOMIC);
195                         if (!sg)
196                                 goto out;
197                 }
198                 skb_to_sgvec(skb, sg, sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen, elen);
199                 crypto_cipher_decrypt(esp->conf.tfm, sg, sg, elen);
200                 if (unlikely(sg != &esp->sgbuf[0]))
201                         kfree(sg);
202
203                 if (skb_copy_bits(skb, skb->len-alen-2, nexthdr, 2))
204                         BUG();
205
206                 padlen = nexthdr[0];
207                 if (padlen+2 >= elen)
208                         goto out;
209
210                 /* ... check padding bits here. Silly. :-) */ 
211
212                 if (x->encap && decap && decap->decap_type) {
213                         struct esp_decap_data *encap_data;
214                         struct udphdr *uh = (struct udphdr *) (iph+1);
215
216                         encap_data = (struct esp_decap_data *) (decap->decap_data);
217                         encap_data->proto = 0;
218
219                         switch (decap->decap_type) {
220                         case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
221                         case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
222                                 encap_data->proto = AF_INET;
223                                 encap_data->saddr.a4 = iph->saddr;
224                                 encap_data->sport = uh->source;
225                                 encap_len = (void*)esph - (void*)uh;
226                                 break;
227
228                         default:
229                                 goto out;
230                         }
231                 }
232
233                 iph->protocol = nexthdr[1];
234                 pskb_trim(skb, skb->len - alen - padlen - 2);
235                 memcpy(workbuf, skb->nh.raw, iph->ihl*4);
236                 skb->h.raw = skb_pull(skb, sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen);
237                 skb->nh.raw += encap_len + sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen;
238                 memcpy(skb->nh.raw, workbuf, iph->ihl*4);
239                 skb->nh.iph->tot_len = htons(skb->len);
240         }
241
242         return 0;
243
244 out:
245         return -EINVAL;
246 }
247
248 static int esp_post_input(struct xfrm_state *x, struct xfrm_decap_state *decap, struct sk_buff *skb)
249 {
250   
251         if (x->encap) {
252                 struct xfrm_encap_tmpl *encap;
253                 struct esp_decap_data *decap_data;
254
255                 encap = x->encap;
256                 decap_data = (struct esp_decap_data *)(decap->decap_data);
257
258                 /* first, make sure that the decap type == the encap type */
259                 if (encap->encap_type != decap->decap_type)
260                         return -EINVAL;
261
262                 switch (encap->encap_type) {
263                 default:
264                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
265                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
266                         /*
267                          * 1) if the NAT-T peer's IP or port changed then
268                          *    advertize the change to the keying daemon.
269                          *    This is an inbound SA, so just compare
270                          *    SRC ports.
271                          */
272                         if (decap_data->proto == AF_INET &&
273                             (decap_data->saddr.a4 != x->props.saddr.a4 ||
274                              decap_data->sport != encap->encap_sport)) {
275                                 xfrm_address_t ipaddr;
276
277                                 ipaddr.a4 = decap_data->saddr.a4;
278                                 km_new_mapping(x, &ipaddr, decap_data->sport);
279                                         
280                                 /* XXX: perhaps add an extra
281                                  * policy check here, to see
282                                  * if we should allow or
283                                  * reject a packet from a
284                                  * different source
285                                  * address/port.
286                                  */
287                         }
288                 
289                         /*
290                          * 2) ignore UDP/TCP checksums in case
291                          *    of NAT-T in Transport Mode, or
292                          *    perform other post-processing fixes
293                          *    as per * draft-ietf-ipsec-udp-encaps-06,
294                          *    section 3.1.2
295                          */
296                         if (!x->props.mode)
297                                 skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
298
299                         break;
300                 }
301         }
302         return 0;
303 }
304
305 static u32 esp4_get_max_size(struct xfrm_state *x, int mtu)
306 {
307         struct esp_data *esp = x->data;
308         u32 blksize = ALIGN(crypto_tfm_alg_blocksize(esp->conf.tfm), 4);
309
310         if (x->props.mode) {
311                 mtu = ALIGN(mtu + 2, blksize);
312         } else {
313                 /* The worst case. */
314                 mtu = ALIGN(mtu + 2, 4) + blksize - 4;
315         }
316         if (esp->conf.padlen)
317                 mtu = ALIGN(mtu, esp->conf.padlen);
318
319         return mtu + x->props.header_len + esp->auth.icv_trunc_len;
320 }
321
322 static void esp4_err(struct sk_buff *skb, u32 info)
323 {
324         struct iphdr *iph = (struct iphdr*)skb->data;
325         struct ip_esp_hdr *esph = (struct ip_esp_hdr*)(skb->data+(iph->ihl<<2));
326         struct xfrm_state *x;
327
328         if (skb->h.icmph->type != ICMP_DEST_UNREACH ||
329             skb->h.icmph->code != ICMP_FRAG_NEEDED)
330                 return;
331
332         x = xfrm_state_lookup((xfrm_address_t *)&iph->daddr, esph->spi, IPPROTO_ESP, AF_INET);
333         if (!x)
334                 return;
335         NETDEBUG(KERN_DEBUG "pmtu discovery on SA ESP/%08x/%08x\n",
336                  ntohl(esph->spi), ntohl(iph->daddr));
337         xfrm_state_put(x);
338 }
339
340 static void esp_destroy(struct xfrm_state *x)
341 {
342         struct esp_data *esp = x->data;
343
344         if (!esp)
345                 return;
346
347         crypto_free_tfm(esp->conf.tfm);
348         esp->conf.tfm = NULL;
349         kfree(esp->conf.ivec);
350         esp->conf.ivec = NULL;
351         crypto_free_tfm(esp->auth.tfm);
352         esp->auth.tfm = NULL;
353         kfree(esp->auth.work_icv);
354         esp->auth.work_icv = NULL;
355         kfree(esp);
356 }
357
358 static int esp_init_state(struct xfrm_state *x)
359 {
360         struct esp_data *esp = NULL;
361
362         /* null auth and encryption can have zero length keys */
363         if (x->aalg) {
364                 if (x->aalg->alg_key_len > 512)
365                         goto error;
366         }
367         if (x->ealg == NULL)
368                 goto error;
369
370         esp = kmalloc(sizeof(*esp), GFP_KERNEL);
371         if (esp == NULL)
372                 return -ENOMEM;
373
374         memset(esp, 0, sizeof(*esp));
375
376         if (x->aalg) {
377                 struct xfrm_algo_desc *aalg_desc;
378
379                 esp->auth.key = x->aalg->alg_key;
380                 esp->auth.key_len = (x->aalg->alg_key_len+7)/8;
381                 esp->auth.tfm = crypto_alloc_tfm(x->aalg->alg_name, 0);
382                 if (esp->auth.tfm == NULL)
383                         goto error;
384                 esp->auth.icv = esp_hmac_digest;
385
386                 aalg_desc = xfrm_aalg_get_byname(x->aalg->alg_name, 0);
387                 BUG_ON(!aalg_desc);
388
389                 if (aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8 !=
390                     crypto_tfm_alg_digestsize(esp->auth.tfm)) {
391                         NETDEBUG(KERN_INFO "ESP: %s digestsize %u != %hu\n",
392                                  x->aalg->alg_name,
393                                  crypto_tfm_alg_digestsize(esp->auth.tfm),
394                                  aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8);
395                         goto error;
396                 }
397
398                 esp->auth.icv_full_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_fullbits/8;
399                 esp->auth.icv_trunc_len = aalg_desc->uinfo.auth.icv_truncbits/8;
400
401                 esp->auth.work_icv = kmalloc(esp->auth.icv_full_len, GFP_KERNEL);
402                 if (!esp->auth.work_icv)
403                         goto error;
404         }
405         esp->conf.key = x->ealg->alg_key;
406         esp->conf.key_len = (x->ealg->alg_key_len+7)/8;
407         if (x->props.ealgo == SADB_EALG_NULL)
408                 esp->conf.tfm = crypto_alloc_tfm(x->ealg->alg_name, CRYPTO_TFM_MODE_ECB);
409         else
410                 esp->conf.tfm = crypto_alloc_tfm(x->ealg->alg_name, CRYPTO_TFM_MODE_CBC);
411         if (esp->conf.tfm == NULL)
412                 goto error;
413         esp->conf.ivlen = crypto_tfm_alg_ivsize(esp->conf.tfm);
414         esp->conf.padlen = 0;
415         if (esp->conf.ivlen) {
416                 esp->conf.ivec = kmalloc(esp->conf.ivlen, GFP_KERNEL);
417                 if (unlikely(esp->conf.ivec == NULL))
418                         goto error;
419                 get_random_bytes(esp->conf.ivec, esp->conf.ivlen);
420         }
421         if (crypto_cipher_setkey(esp->conf.tfm, esp->conf.key, esp->conf.key_len))
422                 goto error;
423         x->props.header_len = sizeof(struct ip_esp_hdr) + esp->conf.ivlen;
424         if (x->props.mode)
425                 x->props.header_len += sizeof(struct iphdr);
426         if (x->encap) {
427                 struct xfrm_encap_tmpl *encap = x->encap;
428
429                 switch (encap->encap_type) {
430                 default:
431                         goto error;
432                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP:
433                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr);
434                         break;
435                 case UDP_ENCAP_ESPINUDP_NON_IKE:
436                         x->props.header_len += sizeof(struct udphdr) + 2 * sizeof(u32);
437                         break;
438                 }
439         }
440         x->data = esp;
441         x->props.trailer_len = esp4_get_max_size(x, 0) - x->props.header_len;
442         return 0;
443
444 error:
445         x->data = esp;
446         esp_destroy(x);
447         x->data = NULL;
448         return -EINVAL;
449 }
450
451 static struct xfrm_type esp_type =
452 {
453         .description    = "ESP4",
454         .owner          = THIS_MODULE,
455         .proto          = IPPROTO_ESP,
456         .init_state     = esp_init_state,
457         .destructor     = esp_destroy,
458         .get_max_size   = esp4_get_max_size,
459         .input          = esp_input,
460         .post_input     = esp_post_input,
461         .output         = esp_output
462 };
463
464 static struct net_protocol esp4_protocol = {
465         .handler        =       xfrm4_rcv,
466         .err_handler    =       esp4_err,
467         .no_policy      =       1,
468 };
469
470 static int __init esp4_init(void)
471 {
472         struct xfrm_decap_state decap;
473
474         if (sizeof(struct esp_decap_data)  >
475             sizeof(decap.decap_data)) {
476                 extern void decap_data_too_small(void);
477
478                 decap_data_too_small();
479         }
480
481         if (xfrm_register_type(&esp_type, AF_INET) < 0) {
482                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add xfrm type\n");
483                 return -EAGAIN;
484         }
485         if (inet_add_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0) {
486                 printk(KERN_INFO "ip esp init: can't add protocol\n");
487                 xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET);
488                 return -EAGAIN;
489         }
490         return 0;
491 }
492
493 static void __exit esp4_fini(void)
494 {
495         if (inet_del_protocol(&esp4_protocol, IPPROTO_ESP) < 0)
496                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove protocol\n");
497         if (xfrm_unregister_type(&esp_type, AF_INET) < 0)
498                 printk(KERN_INFO "ip esp close: can't remove xfrm type\n");
499 }
500
501 module_init(esp4_init);
502 module_exit(esp4_fini);
503 MODULE_LICENSE("GPL");