Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/pablo/nf
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / crypto / authencesn.c
1 /*
2  * authencesn.c - AEAD wrapper for IPsec with extended sequence numbers,
3  *                 derived from authenc.c
4  *
5  * Copyright (C) 2010 secunet Security Networks AG
6  * Copyright (C) 2010 Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>
7  * Copyright (c) 2015 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
10  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
11  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
12  * any later version.
13  *
14  */
15
16 #include <crypto/internal/aead.h>
17 #include <crypto/internal/hash.h>
18 #include <crypto/internal/skcipher.h>
19 #include <crypto/authenc.h>
20 #include <crypto/null.h>
21 #include <crypto/scatterwalk.h>
22 #include <linux/err.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/rtnetlink.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/spinlock.h>
29
30 struct authenc_esn_instance_ctx {
31         struct crypto_ahash_spawn auth;
32         struct crypto_skcipher_spawn enc;
33 };
34
35 struct crypto_authenc_esn_ctx {
36         unsigned int reqoff;
37         struct crypto_ahash *auth;
38         struct crypto_ablkcipher *enc;
39         struct crypto_blkcipher *null;
40 };
41
42 struct authenc_esn_request_ctx {
43         struct scatterlist src[2];
44         struct scatterlist dst[2];
45         char tail[];
46 };
47
48 static void authenc_esn_request_complete(struct aead_request *req, int err)
49 {
50         if (err != -EINPROGRESS)
51                 aead_request_complete(req, err);
52 }
53
54 static int crypto_authenc_esn_setauthsize(struct crypto_aead *authenc_esn,
55                                           unsigned int authsize)
56 {
57         if (authsize > 0 && authsize < 4)
58                 return -EINVAL;
59
60         return 0;
61 }
62
63 static int crypto_authenc_esn_setkey(struct crypto_aead *authenc_esn, const u8 *key,
64                                      unsigned int keylen)
65 {
66         struct crypto_authenc_esn_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(authenc_esn);
67         struct crypto_ahash *auth = ctx->auth;
68         struct crypto_ablkcipher *enc = ctx->enc;
69         struct crypto_authenc_keys keys;
70         int err = -EINVAL;
71
72         if (crypto_authenc_extractkeys(&keys, key, keylen) != 0)
73                 goto badkey;
74
75         crypto_ahash_clear_flags(auth, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
76         crypto_ahash_set_flags(auth, crypto_aead_get_flags(authenc_esn) &
77                                      CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
78         err = crypto_ahash_setkey(auth, keys.authkey, keys.authkeylen);
79         crypto_aead_set_flags(authenc_esn, crypto_ahash_get_flags(auth) &
80                                            CRYPTO_TFM_RES_MASK);
81
82         if (err)
83                 goto out;
84
85         crypto_ablkcipher_clear_flags(enc, CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
86         crypto_ablkcipher_set_flags(enc, crypto_aead_get_flags(authenc_esn) &
87                                          CRYPTO_TFM_REQ_MASK);
88         err = crypto_ablkcipher_setkey(enc, keys.enckey, keys.enckeylen);
89         crypto_aead_set_flags(authenc_esn, crypto_ablkcipher_get_flags(enc) &
90                                            CRYPTO_TFM_RES_MASK);
91
92 out:
93         return err;
94
95 badkey:
96         crypto_aead_set_flags(authenc_esn, CRYPTO_TFM_RES_BAD_KEY_LEN);
97         goto out;
98 }
99
100 static int crypto_authenc_esn_genicv_tail(struct aead_request *req,
101                                           unsigned int flags)
102 {
103         struct crypto_aead *authenc_esn = crypto_aead_reqtfm(req);
104         struct crypto_authenc_esn_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(authenc_esn);
105         struct authenc_esn_request_ctx *areq_ctx = aead_request_ctx(req);
106         struct crypto_ahash *auth = ctx->auth;
107         u8 *hash = PTR_ALIGN((u8 *)areq_ctx->tail,
108                              crypto_ahash_alignmask(auth) + 1);
109         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(authenc_esn);
110         unsigned int assoclen = req->assoclen;
111         unsigned int cryptlen = req->cryptlen;
112         struct scatterlist *dst = req->dst;
113         u32 tmp[2];
114
115         /* Move high-order bits of sequence number back. */
116         scatterwalk_map_and_copy(tmp, dst, 4, 4, 0);
117         scatterwalk_map_and_copy(tmp + 1, dst, assoclen + cryptlen, 4, 0);
118         scatterwalk_map_and_copy(tmp, dst, 0, 8, 1);
119
120         scatterwalk_map_and_copy(hash, dst, assoclen + cryptlen, authsize, 1);
121         return 0;
122 }
123
124 static void authenc_esn_geniv_ahash_done(struct crypto_async_request *areq,
125                                          int err)
126 {
127         struct aead_request *req = areq->data;
128
129         err = err ?: crypto_authenc_esn_genicv_tail(req, 0);
130         aead_request_complete(req, err);
131 }
132
133 static int crypto_authenc_esn_genicv(struct aead_request *req,
134                                      unsigned int flags)
135 {
136         struct crypto_aead *authenc_esn = crypto_aead_reqtfm(req);
137         struct authenc_esn_request_ctx *areq_ctx = aead_request_ctx(req);
138         struct crypto_authenc_esn_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(authenc_esn);
139         struct crypto_ahash *auth = ctx->auth;
140         u8 *hash = PTR_ALIGN((u8 *)areq_ctx->tail,
141                              crypto_ahash_alignmask(auth) + 1);
142         struct ahash_request *ahreq = (void *)(areq_ctx->tail + ctx->reqoff);
143         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(authenc_esn);
144         unsigned int assoclen = req->assoclen;
145         unsigned int cryptlen = req->cryptlen;
146         struct scatterlist *dst = req->dst;
147         u32 tmp[2];
148
149         if (!authsize)
150                 return 0;
151
152         /* Move high-order bits of sequence number to the end. */
153         scatterwalk_map_and_copy(tmp, dst, 0, 8, 0);
154         scatterwalk_map_and_copy(tmp, dst, 4, 4, 1);
155         scatterwalk_map_and_copy(tmp + 1, dst, assoclen + cryptlen, 4, 1);
156
157         sg_init_table(areq_ctx->dst, 2);
158         dst = scatterwalk_ffwd(areq_ctx->dst, dst, 4);
159
160         ahash_request_set_tfm(ahreq, auth);
161         ahash_request_set_crypt(ahreq, dst, hash, assoclen + cryptlen);
162         ahash_request_set_callback(ahreq, flags,
163                                    authenc_esn_geniv_ahash_done, req);
164
165         return crypto_ahash_digest(ahreq) ?:
166                crypto_authenc_esn_genicv_tail(req, aead_request_flags(req));
167 }
168
169
170 static void crypto_authenc_esn_encrypt_done(struct crypto_async_request *req,
171                                             int err)
172 {
173         struct aead_request *areq = req->data;
174
175         if (!err)
176                 err = crypto_authenc_esn_genicv(areq, 0);
177
178         authenc_esn_request_complete(areq, err);
179 }
180
181 static int crypto_authenc_esn_copy(struct aead_request *req, unsigned int len)
182 {
183         struct crypto_aead *authenc_esn = crypto_aead_reqtfm(req);
184         struct crypto_authenc_esn_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(authenc_esn);
185         struct blkcipher_desc desc = {
186                 .tfm = ctx->null,
187         };
188
189         return crypto_blkcipher_encrypt(&desc, req->dst, req->src, len);
190 }
191
192 static int crypto_authenc_esn_encrypt(struct aead_request *req)
193 {
194         struct crypto_aead *authenc_esn = crypto_aead_reqtfm(req);
195         struct authenc_esn_request_ctx *areq_ctx = aead_request_ctx(req);
196         struct crypto_authenc_esn_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(authenc_esn);
197         struct ablkcipher_request *abreq = (void *)(areq_ctx->tail
198                                                     + ctx->reqoff);
199         struct crypto_ablkcipher *enc = ctx->enc;
200         unsigned int assoclen = req->assoclen;
201         unsigned int cryptlen = req->cryptlen;
202         struct scatterlist *src, *dst;
203         int err;
204
205         sg_init_table(areq_ctx->src, 2);
206         src = scatterwalk_ffwd(areq_ctx->src, req->src, assoclen);
207         dst = src;
208
209         if (req->src != req->dst) {
210                 err = crypto_authenc_esn_copy(req, assoclen);
211                 if (err)
212                         return err;
213
214                 sg_init_table(areq_ctx->dst, 2);
215                 dst = scatterwalk_ffwd(areq_ctx->dst, req->dst, assoclen);
216         }
217
218         ablkcipher_request_set_tfm(abreq, enc);
219         ablkcipher_request_set_callback(abreq, aead_request_flags(req),
220                                         crypto_authenc_esn_encrypt_done, req);
221         ablkcipher_request_set_crypt(abreq, src, dst, cryptlen, req->iv);
222
223         err = crypto_ablkcipher_encrypt(abreq);
224         if (err)
225                 return err;
226
227         return crypto_authenc_esn_genicv(req, aead_request_flags(req));
228 }
229
230 static int crypto_authenc_esn_decrypt_tail(struct aead_request *req,
231                                            unsigned int flags)
232 {
233         struct crypto_aead *authenc_esn = crypto_aead_reqtfm(req);
234         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(authenc_esn);
235         struct authenc_esn_request_ctx *areq_ctx = aead_request_ctx(req);
236         struct crypto_authenc_esn_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(authenc_esn);
237         struct ablkcipher_request *abreq = (void *)(areq_ctx->tail
238                                                     + ctx->reqoff);
239         struct crypto_ahash *auth = ctx->auth;
240         u8 *ohash = PTR_ALIGN((u8 *)areq_ctx->tail,
241                               crypto_ahash_alignmask(auth) + 1);
242         unsigned int cryptlen = req->cryptlen - authsize;
243         unsigned int assoclen = req->assoclen;
244         struct scatterlist *dst = req->dst;
245         u8 *ihash = ohash + crypto_ahash_digestsize(auth);
246         u32 tmp[2];
247
248         /* Move high-order bits of sequence number back. */
249         scatterwalk_map_and_copy(tmp, dst, 4, 4, 0);
250         scatterwalk_map_and_copy(tmp + 1, dst, assoclen + cryptlen, 4, 0);
251         scatterwalk_map_and_copy(tmp, dst, 0, 8, 1);
252
253         if (crypto_memneq(ihash, ohash, authsize))
254                 return -EBADMSG;
255
256         sg_init_table(areq_ctx->dst, 2);
257         dst = scatterwalk_ffwd(areq_ctx->dst, dst, assoclen);
258
259         ablkcipher_request_set_tfm(abreq, ctx->enc);
260         ablkcipher_request_set_callback(abreq, flags,
261                                         req->base.complete, req->base.data);
262         ablkcipher_request_set_crypt(abreq, dst, dst, cryptlen, req->iv);
263
264         return crypto_ablkcipher_decrypt(abreq);
265 }
266
267 static void authenc_esn_verify_ahash_done(struct crypto_async_request *areq,
268                                           int err)
269 {
270         struct aead_request *req = areq->data;
271
272         err = err ?: crypto_authenc_esn_decrypt_tail(req, 0);
273         aead_request_complete(req, err);
274 }
275
276 static int crypto_authenc_esn_decrypt(struct aead_request *req)
277 {
278         struct crypto_aead *authenc_esn = crypto_aead_reqtfm(req);
279         struct authenc_esn_request_ctx *areq_ctx = aead_request_ctx(req);
280         struct crypto_authenc_esn_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(authenc_esn);
281         struct ahash_request *ahreq = (void *)(areq_ctx->tail + ctx->reqoff);
282         unsigned int authsize = crypto_aead_authsize(authenc_esn);
283         struct crypto_ahash *auth = ctx->auth;
284         u8 *ohash = PTR_ALIGN((u8 *)areq_ctx->tail,
285                               crypto_ahash_alignmask(auth) + 1);
286         unsigned int assoclen = req->assoclen;
287         unsigned int cryptlen = req->cryptlen;
288         u8 *ihash = ohash + crypto_ahash_digestsize(auth);
289         struct scatterlist *dst = req->dst;
290         u32 tmp[2];
291         int err;
292
293         cryptlen -= authsize;
294
295         if (req->src != dst) {
296                 err = crypto_authenc_esn_copy(req, assoclen + cryptlen);
297                 if (err)
298                         return err;
299         }
300
301         scatterwalk_map_and_copy(ihash, req->src, assoclen + cryptlen,
302                                  authsize, 0);
303
304         if (!authsize)
305                 goto tail;
306
307         /* Move high-order bits of sequence number to the end. */
308         scatterwalk_map_and_copy(tmp, dst, 0, 8, 0);
309         scatterwalk_map_and_copy(tmp, dst, 4, 4, 1);
310         scatterwalk_map_and_copy(tmp + 1, dst, assoclen + cryptlen, 4, 1);
311
312         sg_init_table(areq_ctx->dst, 2);
313         dst = scatterwalk_ffwd(areq_ctx->dst, dst, 4);
314
315         ahash_request_set_tfm(ahreq, auth);
316         ahash_request_set_crypt(ahreq, dst, ohash, assoclen + cryptlen);
317         ahash_request_set_callback(ahreq, aead_request_flags(req),
318                                    authenc_esn_verify_ahash_done, req);
319
320         err = crypto_ahash_digest(ahreq);
321         if (err)
322                 return err;
323
324 tail:
325         return crypto_authenc_esn_decrypt_tail(req, aead_request_flags(req));
326 }
327
328 static int crypto_authenc_esn_init_tfm(struct crypto_aead *tfm)
329 {
330         struct aead_instance *inst = aead_alg_instance(tfm);
331         struct authenc_esn_instance_ctx *ictx = aead_instance_ctx(inst);
332         struct crypto_authenc_esn_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
333         struct crypto_ahash *auth;
334         struct crypto_ablkcipher *enc;
335         struct crypto_blkcipher *null;
336         int err;
337
338         auth = crypto_spawn_ahash(&ictx->auth);
339         if (IS_ERR(auth))
340                 return PTR_ERR(auth);
341
342         enc = crypto_spawn_skcipher(&ictx->enc);
343         err = PTR_ERR(enc);
344         if (IS_ERR(enc))
345                 goto err_free_ahash;
346
347         null = crypto_get_default_null_skcipher();
348         err = PTR_ERR(null);
349         if (IS_ERR(null))
350                 goto err_free_skcipher;
351
352         ctx->auth = auth;
353         ctx->enc = enc;
354         ctx->null = null;
355
356         ctx->reqoff = ALIGN(2 * crypto_ahash_digestsize(auth),
357                             crypto_ahash_alignmask(auth) + 1);
358
359         crypto_aead_set_reqsize(
360                 tfm,
361                 sizeof(struct authenc_esn_request_ctx) +
362                 ctx->reqoff +
363                 max_t(unsigned int,
364                         crypto_ahash_reqsize(auth) +
365                         sizeof(struct ahash_request),
366                         sizeof(struct skcipher_givcrypt_request) +
367                         crypto_ablkcipher_reqsize(enc)));
368
369         return 0;
370
371 err_free_skcipher:
372         crypto_free_ablkcipher(enc);
373 err_free_ahash:
374         crypto_free_ahash(auth);
375         return err;
376 }
377
378 static void crypto_authenc_esn_exit_tfm(struct crypto_aead *tfm)
379 {
380         struct crypto_authenc_esn_ctx *ctx = crypto_aead_ctx(tfm);
381
382         crypto_free_ahash(ctx->auth);
383         crypto_free_ablkcipher(ctx->enc);
384         crypto_put_default_null_skcipher();
385 }
386
387 static void crypto_authenc_esn_free(struct aead_instance *inst)
388 {
389         struct authenc_esn_instance_ctx *ctx = aead_instance_ctx(inst);
390
391         crypto_drop_skcipher(&ctx->enc);
392         crypto_drop_ahash(&ctx->auth);
393         kfree(inst);
394 }
395
396 static int crypto_authenc_esn_create(struct crypto_template *tmpl,
397                                      struct rtattr **tb)
398 {
399         struct crypto_attr_type *algt;
400         struct aead_instance *inst;
401         struct hash_alg_common *auth;
402         struct crypto_alg *auth_base;
403         struct crypto_alg *enc;
404         struct authenc_esn_instance_ctx *ctx;
405         const char *enc_name;
406         int err;
407
408         algt = crypto_get_attr_type(tb);
409         if (IS_ERR(algt))
410                 return PTR_ERR(algt);
411
412         if ((algt->type ^ CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD) & algt->mask)
413                 return -EINVAL;
414
415         auth = ahash_attr_alg(tb[1], CRYPTO_ALG_TYPE_HASH,
416                                CRYPTO_ALG_TYPE_AHASH_MASK);
417         if (IS_ERR(auth))
418                 return PTR_ERR(auth);
419
420         auth_base = &auth->base;
421
422         enc_name = crypto_attr_alg_name(tb[2]);
423         err = PTR_ERR(enc_name);
424         if (IS_ERR(enc_name))
425                 goto out_put_auth;
426
427         inst = kzalloc(sizeof(*inst) + sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
428         err = -ENOMEM;
429         if (!inst)
430                 goto out_put_auth;
431
432         ctx = aead_instance_ctx(inst);
433
434         err = crypto_init_ahash_spawn(&ctx->auth, auth,
435                                       aead_crypto_instance(inst));
436         if (err)
437                 goto err_free_inst;
438
439         crypto_set_skcipher_spawn(&ctx->enc, aead_crypto_instance(inst));
440         err = crypto_grab_skcipher(&ctx->enc, enc_name, 0,
441                                    crypto_requires_sync(algt->type,
442                                                         algt->mask));
443         if (err)
444                 goto err_drop_auth;
445
446         enc = crypto_skcipher_spawn_alg(&ctx->enc);
447
448         err = -ENAMETOOLONG;
449         if (snprintf(inst->alg.base.cra_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
450                      "authencesn(%s,%s)", auth_base->cra_name,
451                      enc->cra_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
452                 goto err_drop_enc;
453
454         if (snprintf(inst->alg.base.cra_driver_name, CRYPTO_MAX_ALG_NAME,
455                      "authencesn(%s,%s)", auth_base->cra_driver_name,
456                      enc->cra_driver_name) >= CRYPTO_MAX_ALG_NAME)
457                 goto err_drop_enc;
458
459         inst->alg.base.cra_flags = enc->cra_flags & CRYPTO_ALG_ASYNC;
460         inst->alg.base.cra_priority = enc->cra_priority * 10 +
461                                       auth_base->cra_priority;
462         inst->alg.base.cra_blocksize = enc->cra_blocksize;
463         inst->alg.base.cra_alignmask = auth_base->cra_alignmask |
464                                        enc->cra_alignmask;
465         inst->alg.base.cra_ctxsize = sizeof(struct crypto_authenc_esn_ctx);
466
467         inst->alg.ivsize = enc->cra_ablkcipher.ivsize;
468         inst->alg.maxauthsize = auth->digestsize;
469
470         inst->alg.init = crypto_authenc_esn_init_tfm;
471         inst->alg.exit = crypto_authenc_esn_exit_tfm;
472
473         inst->alg.setkey = crypto_authenc_esn_setkey;
474         inst->alg.setauthsize = crypto_authenc_esn_setauthsize;
475         inst->alg.encrypt = crypto_authenc_esn_encrypt;
476         inst->alg.decrypt = crypto_authenc_esn_decrypt;
477
478         inst->free = crypto_authenc_esn_free,
479
480         err = aead_register_instance(tmpl, inst);
481         if (err)
482                 goto err_drop_enc;
483
484 out:
485         crypto_mod_put(auth_base);
486         return err;
487
488 err_drop_enc:
489         crypto_drop_skcipher(&ctx->enc);
490 err_drop_auth:
491         crypto_drop_ahash(&ctx->auth);
492 err_free_inst:
493         kfree(inst);
494 out_put_auth:
495         goto out;
496 }
497
498 static struct crypto_template crypto_authenc_esn_tmpl = {
499         .name = "authencesn",
500         .create = crypto_authenc_esn_create,
501         .module = THIS_MODULE,
502 };
503
504 static int __init crypto_authenc_esn_module_init(void)
505 {
506         return crypto_register_template(&crypto_authenc_esn_tmpl);
507 }
508
509 static void __exit crypto_authenc_esn_module_exit(void)
510 {
511         crypto_unregister_template(&crypto_authenc_esn_tmpl);
512 }
513
514 module_init(crypto_authenc_esn_module_init);
515 module_exit(crypto_authenc_esn_module_exit);
516
517 MODULE_LICENSE("GPL");
518 MODULE_AUTHOR("Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>");
519 MODULE_DESCRIPTION("AEAD wrapper for IPsec with extended sequence numbers");
520 MODULE_ALIAS_CRYPTO("authencesn");