// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (c) 2020 Hannes Reinecke, SUSE Linux
 */

#include <linux/crc32.h>
#include <linux/base64.h>
#include <linux/prandom.h>
#include <linux/unaligned.h>
#include <crypto/hash.h>
#include <crypto/dh.h>
#include "nvme.h"
#include "fabrics.h"
#include <linux/nvme-auth.h>
#include <linux/nvme-keyring.h>

#define CHAP_BUF_SIZE 4096
static struct kmem_cache *nvme_chap_buf_cache;
static mempool_t *nvme_chap_buf_pool;

struct nvme_dhchap_queue_context {
 struct list_head entry;
 struct work_struct auth_work;
 struct nvme_ctrl *ctrl;
 struct crypto_shash *shash_tfm;
 struct crypto_kpp *dh_tfm;
 struct nvme_dhchap_key *transformed_key;
 void *buf;
 int qid;
 int error;
 u32 s1;
 u32 s2;
 bool bi_directional;
 bool authenticated;
 u16 transaction;
 u8 status;
 u8 dhgroup_id;
 u8 hash_id;
 u8 sc_c;
 size_t hash_len;
 u8 c1[64];
 u8 c2[64];
 u8 response[64];
 u8 *ctrl_key;
 u8 *host_key;
 u8 *sess_key;
 int ctrl_key_len;
 int host_key_len;
 int sess_key_len;
};

static struct workqueue_struct *nvme_auth_wq;

static inline int ctrl_max_dhchaps(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 return ctrl->opts->nr_io_queues + ctrl->opts->nr_write_queues +
   ctrl->opts->nr_poll_queues + 1;
}

static int nvme_auth_submit(struct nvme_ctrl *ctrl, int qid,
       void *data, size_t data_len, bool auth_send)
{
 struct nvme_command cmd = {};
 nvme_submit_flags_t flags = NVME_SUBMIT_RETRY;
 struct request_queue *q = ctrl->fabrics_q;
 int ret;

 if (qid != 0) {
  flags |= NVME_SUBMIT_NOWAIT | NVME_SUBMIT_RESERVED;
  q = ctrl->connect_q;
 }

 cmd.auth_common.opcode = nvme_fabrics_command;
 cmd.auth_common.secp = NVME_AUTH_DHCHAP_PROTOCOL_IDENTIFIER;
 cmd.auth_common.spsp0 = 0x01;
 cmd.auth_common.spsp1 = 0x01;
 if (auth_send) {
  cmd.auth_send.fctype = nvme_fabrics_type_auth_send;
  cmd.auth_send.tl = cpu_to_le32(data_len);
 } else {
  cmd.auth_receive.fctype = nvme_fabrics_type_auth_receive;
  cmd.auth_receive.al = cpu_to_le32(data_len);
 }

 ret = __nvme_submit_sync_cmd(q, &cmd, NULL, data, data_len,
         qid == 0 ? NVME_QID_ANY : qid, flags);
 if (ret > 0)
  dev_warn(ctrl->device,
   "qid %d auth_send failed with status %d\n", qid, ret);
 else if (ret < 0)
  dev_err(ctrl->device,
   "qid %d auth_send failed with error %d\n", qid, ret);
 return ret;
}

static int nvme_auth_receive_validate(struct nvme_ctrl *ctrl, int qid,
  struct nvmf_auth_dhchap_failure_data *data,
  u16 transaction, u8 expected_msg)
{
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d auth_type %d auth_id %x\n",
  __func__, qid, data->auth_type, data->auth_id);

 if (data->auth_type == NVME_AUTH_COMMON_MESSAGES &&
     data->auth_id == NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGE_FAILURE1) {
  return data->rescode_exp;
 }
 if (data->auth_type != NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGES ||
     data->auth_id != expected_msg) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d invalid message %02x/%02x\n",
    qid, data->auth_type, data->auth_id);
  return NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_MESSAGE;
 }
 if (le16_to_cpu(data->t_id) != transaction) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d invalid transaction ID %d\n",
    qid, le16_to_cpu(data->t_id));
  return NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_MESSAGE;
 }
 return 0;
}

static int nvme_auth_set_dhchap_negotiate_data(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 struct nvmf_auth_dhchap_negotiate_data *data = chap->buf;
 size_t size = sizeof(*data) + sizeof(union nvmf_auth_protocol);

 if (size > CHAP_BUF_SIZE) {
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_PAYLOAD;
  return -EINVAL;
 }
 memset((u8 *)chap->buf, 0, size);
 data->auth_type = NVME_AUTH_COMMON_MESSAGES;
 data->auth_id = NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGE_NEGOTIATE;
 data->t_id = cpu_to_le16(chap->transaction);
 if (ctrl->opts->concat && chap->qid == 0) {
  if (ctrl->opts->tls_key)
   data->sc_c = NVME_AUTH_SECP_REPLACETLSPSK;
  else
   data->sc_c = NVME_AUTH_SECP_NEWTLSPSK;
 } else
  data->sc_c = NVME_AUTH_SECP_NOSC;
 data->napd = 1;
 data->auth_protocol[0].dhchap.authid = NVME_AUTH_DHCHAP_AUTH_ID;
 data->auth_protocol[0].dhchap.halen = 3;
 data->auth_protocol[0].dhchap.dhlen = 6;
 data->auth_protocol[0].dhchap.idlist[0] = NVME_AUTH_HASH_SHA256;
 data->auth_protocol[0].dhchap.idlist[1] = NVME_AUTH_HASH_SHA384;
 data->auth_protocol[0].dhchap.idlist[2] = NVME_AUTH_HASH_SHA512;
 data->auth_protocol[0].dhchap.idlist[30] = NVME_AUTH_DHGROUP_NULL;
 data->auth_protocol[0].dhchap.idlist[31] = NVME_AUTH_DHGROUP_2048;
 data->auth_protocol[0].dhchap.idlist[32] = NVME_AUTH_DHGROUP_3072;
 data->auth_protocol[0].dhchap.idlist[33] = NVME_AUTH_DHGROUP_4096;
 data->auth_protocol[0].dhchap.idlist[34] = NVME_AUTH_DHGROUP_6144;
 data->auth_protocol[0].dhchap.idlist[35] = NVME_AUTH_DHGROUP_8192;

 chap->sc_c = data->sc_c;

 return size;
}

static int nvme_auth_process_dhchap_challenge(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 struct nvmf_auth_dhchap_challenge_data *data = chap->buf;
 u16 dhvlen = le16_to_cpu(data->dhvlen);
 size_t size = sizeof(*data) + data->hl + dhvlen;
 const char *gid_name = nvme_auth_dhgroup_name(data->dhgid);
 const char *hmac_name, *kpp_name;

 if (size > CHAP_BUF_SIZE) {
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_PAYLOAD;
  return -EINVAL;
 }

 hmac_name = nvme_auth_hmac_name(data->hashid);
 if (!hmac_name) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d: invalid HASH ID %d\n",
    chap->qid, data->hashid);
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_HASH_UNUSABLE;
  return -EPROTO;
 }

 if (chap->hash_id == data->hashid && chap->shash_tfm &&
     !strcmp(crypto_shash_alg_name(chap->shash_tfm), hmac_name) &&
     crypto_shash_digestsize(chap->shash_tfm) == data->hl) {
  dev_dbg(ctrl->device,
   "qid %d: reuse existing hash %s\n",
   chap->qid, hmac_name);
  goto select_kpp;
 }

 /* Reset if hash cannot be reused */
 if (chap->shash_tfm) {
  crypto_free_shash(chap->shash_tfm);
  chap->hash_id = 0;
  chap->hash_len = 0;
 }
 chap->shash_tfm = crypto_alloc_shash(hmac_name, 0,
          CRYPTO_ALG_ALLOCATES_MEMORY);
 if (IS_ERR(chap->shash_tfm)) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d: failed to allocate hash %s, error %ld\n",
    chap->qid, hmac_name, PTR_ERR(chap->shash_tfm));
  chap->shash_tfm = NULL;
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_FAILED;
  return -ENOMEM;
 }

 if (crypto_shash_digestsize(chap->shash_tfm) != data->hl) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d: invalid hash length %d\n",
    chap->qid, data->hl);
  crypto_free_shash(chap->shash_tfm);
  chap->shash_tfm = NULL;
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_HASH_UNUSABLE;
  return -EPROTO;
 }

 chap->hash_id = data->hashid;
 chap->hash_len = data->hl;
 dev_dbg(ctrl->device, "qid %d: selected hash %s\n",
  chap->qid, hmac_name);

select_kpp:
 kpp_name = nvme_auth_dhgroup_kpp(data->dhgid);
 if (!kpp_name) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d: invalid DH group id %d\n",
    chap->qid, data->dhgid);
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_DHGROUP_UNUSABLE;
  /* Leave previous dh_tfm intact */
  return -EPROTO;
 }

 if (chap->dhgroup_id == data->dhgid &&
     (data->dhgid == NVME_AUTH_DHGROUP_NULL || chap->dh_tfm)) {
  dev_dbg(ctrl->device,
   "qid %d: reuse existing DH group %s\n",
   chap->qid, gid_name);
  goto skip_kpp;
 }

 /* Reset dh_tfm if it can't be reused */
 if (chap->dh_tfm) {
  crypto_free_kpp(chap->dh_tfm);
  chap->dh_tfm = NULL;
 }

 if (data->dhgid != NVME_AUTH_DHGROUP_NULL) {
  if (dhvlen == 0) {
   dev_warn(ctrl->device,
     "qid %d: empty DH value\n",
     chap->qid);
   chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_DHGROUP_UNUSABLE;
   return -EPROTO;
  }

  chap->dh_tfm = crypto_alloc_kpp(kpp_name, 0, 0);
  if (IS_ERR(chap->dh_tfm)) {
   int ret = PTR_ERR(chap->dh_tfm);

   dev_warn(ctrl->device,
     "qid %d: error %d initializing DH group %s\n",
     chap->qid, ret, gid_name);
   chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_DHGROUP_UNUSABLE;
   chap->dh_tfm = NULL;
   return ret;
  }
  dev_dbg(ctrl->device, "qid %d: selected DH group %s\n",
   chap->qid, gid_name);
 } else if (dhvlen != 0) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d: invalid DH value for NULL DH\n",
    chap->qid);
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_PAYLOAD;
  return -EPROTO;
 }
 chap->dhgroup_id = data->dhgid;

skip_kpp:
 chap->s1 = le32_to_cpu(data->seqnum);
 memcpy(chap->c1, data->cval, chap->hash_len);
 if (dhvlen) {
  chap->ctrl_key = kmalloc(dhvlen, GFP_KERNEL);
  if (!chap->ctrl_key) {
   chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_FAILED;
   return -ENOMEM;
  }
  chap->ctrl_key_len = dhvlen;
  memcpy(chap->ctrl_key, data->cval + chap->hash_len,
         dhvlen);
  dev_dbg(ctrl->device, "ctrl public key %*ph\n",
    (int)chap->ctrl_key_len, chap->ctrl_key);
 }

 return 0;
}

static int nvme_auth_set_dhchap_reply_data(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 struct nvmf_auth_dhchap_reply_data *data = chap->buf;
 size_t size = sizeof(*data);

 size += 2 * chap->hash_len;

 if (chap->host_key_len)
  size += chap->host_key_len;

 if (size > CHAP_BUF_SIZE) {
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_PAYLOAD;
  return -EINVAL;
 }

 memset(chap->buf, 0, size);
 data->auth_type = NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGES;
 data->auth_id = NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGE_REPLY;
 data->t_id = cpu_to_le16(chap->transaction);
 data->hl = chap->hash_len;
 data->dhvlen = cpu_to_le16(chap->host_key_len);
 memcpy(data->rval, chap->response, chap->hash_len);
 if (ctrl->ctrl_key)
  chap->bi_directional = true;
 if (ctrl->ctrl_key || ctrl->opts->concat) {
  get_random_bytes(chap->c2, chap->hash_len);
  data->cvalid = 1;
  memcpy(data->rval + chap->hash_len, chap->c2,
         chap->hash_len);
  dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d ctrl challenge %*ph\n",
   __func__, chap->qid, (int)chap->hash_len, chap->c2);
 } else {
  memset(chap->c2, 0, chap->hash_len);
 }
 if (ctrl->opts->concat) {
  chap->s2 = 0;
  chap->bi_directional = false;
 } else
  chap->s2 = nvme_auth_get_seqnum();
 data->seqnum = cpu_to_le32(chap->s2);
 if (chap->host_key_len) {
  dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d host public key %*ph\n",
   __func__, chap->qid,
   chap->host_key_len, chap->host_key);
  memcpy(data->rval + 2 * chap->hash_len, chap->host_key,
         chap->host_key_len);
 }

 return size;
}

static int nvme_auth_process_dhchap_success1(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 struct nvmf_auth_dhchap_success1_data *data = chap->buf;
 size_t size = sizeof(*data) + chap->hash_len;

 if (size > CHAP_BUF_SIZE) {
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_PAYLOAD;
  return -EINVAL;
 }

 if (data->hl != chap->hash_len) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d: invalid hash length %u\n",
    chap->qid, data->hl);
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_HASH_UNUSABLE;
  return -EPROTO;
 }

 /* Just print out information for the admin queue */
 if (chap->qid == 0)
  dev_info(ctrl->device,
    "qid 0: authenticated with hash %s dhgroup %s\n",
    nvme_auth_hmac_name(chap->hash_id),
    nvme_auth_dhgroup_name(chap->dhgroup_id));

 if (!data->rvalid)
  return 0;

 /* Validate controller response */
 if (memcmp(chap->response, data->rval, data->hl)) {
  dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d ctrl response %*ph\n",
   __func__, chap->qid, (int)chap->hash_len, data->rval);
  dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d host response %*ph\n",
   __func__, chap->qid, (int)chap->hash_len,
   chap->response);
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d: controller authentication failed\n",
    chap->qid);
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_FAILED;
  return -ECONNREFUSED;
 }

 /* Just print out information for the admin queue */
 if (chap->qid == 0)
  dev_info(ctrl->device,
    "qid 0: controller authenticated\n");
 return 0;
}

static int nvme_auth_set_dhchap_success2_data(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 struct nvmf_auth_dhchap_success2_data *data = chap->buf;
 size_t size = sizeof(*data);

 memset(chap->buf, 0, size);
 data->auth_type = NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGES;
 data->auth_id = NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGE_SUCCESS2;
 data->t_id = cpu_to_le16(chap->transaction);

 return size;
}

static int nvme_auth_set_dhchap_failure2_data(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 struct nvmf_auth_dhchap_failure_data *data = chap->buf;
 size_t size = sizeof(*data);

 memset(chap->buf, 0, size);
 data->auth_type = NVME_AUTH_COMMON_MESSAGES;
 data->auth_id = NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGE_FAILURE2;
 data->t_id = cpu_to_le16(chap->transaction);
 data->rescode = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_REASON_FAILED;
 data->rescode_exp = chap->status;

 return size;
}

static int nvme_auth_dhchap_setup_host_response(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 SHASH_DESC_ON_STACK(shash, chap->shash_tfm);
 u8 buf[4], *challenge = chap->c1;
 int ret;

 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d host response seq %u transaction %d\n",
  __func__, chap->qid, chap->s1, chap->transaction);

 if (!chap->transformed_key) {
  chap->transformed_key = nvme_auth_transform_key(ctrl->host_key,
      ctrl->opts->host->nqn);
  if (IS_ERR(chap->transformed_key)) {
   ret = PTR_ERR(chap->transformed_key);
   chap->transformed_key = NULL;
   return ret;
  }
 } else {
  dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d re-using host response\n",
   __func__, chap->qid);
 }

 ret = crypto_shash_setkey(chap->shash_tfm,
   chap->transformed_key->key, chap->transformed_key->len);
 if (ret) {
  dev_warn(ctrl->device, "qid %d: failed to set key, error %d\n",
    chap->qid, ret);
  goto out;
 }

 if (chap->dh_tfm) {
  challenge = kmalloc(chap->hash_len, GFP_KERNEL);
  if (!challenge) {
   ret = -ENOMEM;
   goto out;
  }
  ret = nvme_auth_augmented_challenge(chap->hash_id,
          chap->sess_key,
          chap->sess_key_len,
          chap->c1, challenge,
          chap->hash_len);
  if (ret)
   goto out;
 }

 shash->tfm = chap->shash_tfm;
 ret = crypto_shash_init(shash);
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_update(shash, challenge, chap->hash_len);
 if (ret)
  goto out;
 put_unaligned_le32(chap->s1, buf);
 ret = crypto_shash_update(shash, buf, 4);
 if (ret)
  goto out;
 put_unaligned_le16(chap->transaction, buf);
 ret = crypto_shash_update(shash, buf, 2);
 if (ret)
  goto out;
 *buf = chap->sc_c;
 ret = crypto_shash_update(shash, buf, 1);
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_update(shash, "HostHost", 8);
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_update(shash, ctrl->opts->host->nqn,
      strlen(ctrl->opts->host->nqn));
 if (ret)
  goto out;
 memset(buf, 0, sizeof(buf));
 ret = crypto_shash_update(shash, buf, 1);
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_update(shash, ctrl->opts->subsysnqn,
       strlen(ctrl->opts->subsysnqn));
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_final(shash, chap->response);
out:
 if (challenge != chap->c1)
  kfree(challenge);
 return ret;
}

static int nvme_auth_dhchap_setup_ctrl_response(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 SHASH_DESC_ON_STACK(shash, chap->shash_tfm);
 struct nvme_dhchap_key *transformed_key;
 u8 buf[4], *challenge = chap->c2;
 int ret;

 transformed_key = nvme_auth_transform_key(ctrl->ctrl_key,
    ctrl->opts->subsysnqn);
 if (IS_ERR(transformed_key)) {
  ret = PTR_ERR(transformed_key);
  return ret;
 }

 ret = crypto_shash_setkey(chap->shash_tfm,
   transformed_key->key, transformed_key->len);
 if (ret) {
  dev_warn(ctrl->device, "qid %d: failed to set key, error %d\n",
    chap->qid, ret);
  goto out;
 }

 if (chap->dh_tfm) {
  challenge = kmalloc(chap->hash_len, GFP_KERNEL);
  if (!challenge) {
   ret = -ENOMEM;
   goto out;
  }
  ret = nvme_auth_augmented_challenge(chap->hash_id,
          chap->sess_key,
          chap->sess_key_len,
          chap->c2, challenge,
          chap->hash_len);
  if (ret)
   goto out;
 }
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d ctrl response seq %u transaction %d\n",
  __func__, chap->qid, chap->s2, chap->transaction);
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d challenge %*ph\n",
  __func__, chap->qid, (int)chap->hash_len, challenge);
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d subsysnqn %s\n",
  __func__, chap->qid, ctrl->opts->subsysnqn);
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d hostnqn %s\n",
  __func__, chap->qid, ctrl->opts->host->nqn);
 shash->tfm = chap->shash_tfm;
 ret = crypto_shash_init(shash);
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_update(shash, challenge, chap->hash_len);
 if (ret)
  goto out;
 put_unaligned_le32(chap->s2, buf);
 ret = crypto_shash_update(shash, buf, 4);
 if (ret)
  goto out;
 put_unaligned_le16(chap->transaction, buf);
 ret = crypto_shash_update(shash, buf, 2);
 if (ret)
  goto out;
 memset(buf, 0, 4);
 ret = crypto_shash_update(shash, buf, 1);
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_update(shash, "Controller", 10);
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_update(shash, ctrl->opts->subsysnqn,
      strlen(ctrl->opts->subsysnqn));
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_update(shash, buf, 1);
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_update(shash, ctrl->opts->host->nqn,
      strlen(ctrl->opts->host->nqn));
 if (ret)
  goto out;
 ret = crypto_shash_final(shash, chap->response);
out:
 if (challenge != chap->c2)
  kfree(challenge);
 nvme_auth_free_key(transformed_key);
 return ret;
}

static int nvme_auth_dhchap_exponential(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 int ret;

 if (chap->host_key && chap->host_key_len) {
  dev_dbg(ctrl->device,
   "qid %d: reusing host key\n", chap->qid);
  goto gen_sesskey;
 }
 ret = nvme_auth_gen_privkey(chap->dh_tfm, chap->dhgroup_id);
 if (ret < 0) {
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_PAYLOAD;
  return ret;
 }

 chap->host_key_len = crypto_kpp_maxsize(chap->dh_tfm);

 chap->host_key = kzalloc(chap->host_key_len, GFP_KERNEL);
 if (!chap->host_key) {
  chap->host_key_len = 0;
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_FAILED;
  return -ENOMEM;
 }
 ret = nvme_auth_gen_pubkey(chap->dh_tfm,
       chap->host_key, chap->host_key_len);
 if (ret) {
  dev_dbg(ctrl->device,
   "failed to generate public key, error %d\n", ret);
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_PAYLOAD;
  return ret;
 }

gen_sesskey:
 chap->sess_key_len = chap->host_key_len;
 chap->sess_key = kmalloc(chap->sess_key_len, GFP_KERNEL);
 if (!chap->sess_key) {
  chap->sess_key_len = 0;
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_FAILED;
  return -ENOMEM;
 }

 ret = nvme_auth_gen_shared_secret(chap->dh_tfm,
       chap->ctrl_key, chap->ctrl_key_len,
       chap->sess_key, chap->sess_key_len);
 if (ret) {
  dev_dbg(ctrl->device,
   "failed to generate shared secret, error %d\n", ret);
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_INCORRECT_PAYLOAD;
  return ret;
 }
 dev_dbg(ctrl->device, "shared secret %*ph\n",
  (int)chap->sess_key_len, chap->sess_key);
 return 0;
}

static void nvme_auth_reset_dhchap(struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 nvme_auth_free_key(chap->transformed_key);
 chap->transformed_key = NULL;
 kfree_sensitive(chap->host_key);
 chap->host_key = NULL;
 chap->host_key_len = 0;
 kfree_sensitive(chap->ctrl_key);
 chap->ctrl_key = NULL;
 chap->ctrl_key_len = 0;
 kfree_sensitive(chap->sess_key);
 chap->sess_key = NULL;
 chap->sess_key_len = 0;
 chap->status = 0;
 chap->error = 0;
 chap->s1 = 0;
 chap->s2 = 0;
 chap->bi_directional = false;
 chap->transaction = 0;
 memset(chap->c1, 0, sizeof(chap->c1));
 memset(chap->c2, 0, sizeof(chap->c2));
 mempool_free(chap->buf, nvme_chap_buf_pool);
 chap->buf = NULL;
}

static void nvme_auth_free_dhchap(struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 nvme_auth_reset_dhchap(chap);
 chap->authenticated = false;
 if (chap->shash_tfm)
  crypto_free_shash(chap->shash_tfm);
 if (chap->dh_tfm)
  crypto_free_kpp(chap->dh_tfm);
}

void nvme_auth_revoke_tls_key(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 dev_dbg(ctrl->device, "Wipe generated TLS PSK %08x\n",
  key_serial(ctrl->opts->tls_key));
 key_revoke(ctrl->opts->tls_key);
 key_put(ctrl->opts->tls_key);
 ctrl->opts->tls_key = NULL;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(nvme_auth_revoke_tls_key);

static int nvme_auth_secure_concat(struct nvme_ctrl *ctrl,
       struct nvme_dhchap_queue_context *chap)
{
 u8 *psk, *digest, *tls_psk;
 struct key *tls_key;
 size_t psk_len;
 int ret = 0;

 if (!chap->sess_key) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "%s: qid %d no session key negotiated\n",
    __func__, chap->qid);
  return -ENOKEY;
 }

 if (chap->qid) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d: secure concatenation not supported on I/O queues\n",
    chap->qid);
  return -EINVAL;
 }
 ret = nvme_auth_generate_psk(chap->hash_id, chap->sess_key,
         chap->sess_key_len,
         chap->c1, chap->c2,
         chap->hash_len, &psk, &psk_len);
 if (ret) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "%s: qid %d failed to generate PSK, error %d\n",
    __func__, chap->qid, ret);
  return ret;
 }
 dev_dbg(ctrl->device,
    "%s: generated psk %*ph\n", __func__, (int)psk_len, psk);

 ret = nvme_auth_generate_digest(chap->hash_id, psk, psk_len,
     ctrl->opts->subsysnqn,
     ctrl->opts->host->nqn, &digest);
 if (ret) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "%s: qid %d failed to generate digest, error %d\n",
    __func__, chap->qid, ret);
  goto out_free_psk;
 }
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: generated digest %s\n",
   __func__, digest);
 ret = nvme_auth_derive_tls_psk(chap->hash_id, psk, psk_len,
           digest, &tls_psk);
 if (ret) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "%s: qid %d failed to derive TLS psk, error %d\n",
    __func__, chap->qid, ret);
  goto out_free_digest;
 }

 tls_key = nvme_tls_psk_refresh(ctrl->opts->keyring,
           ctrl->opts->host->nqn,
           ctrl->opts->subsysnqn, chap->hash_id,
           tls_psk, psk_len, digest);
 if (IS_ERR(tls_key)) {
  ret = PTR_ERR(tls_key);
  dev_warn(ctrl->device,
    "%s: qid %d failed to insert generated key, error %d\n",
    __func__, chap->qid, ret);
  tls_key = NULL;
 }
 kfree_sensitive(tls_psk);
 if (ctrl->opts->tls_key)
  nvme_auth_revoke_tls_key(ctrl);
 ctrl->opts->tls_key = tls_key;
out_free_digest:
 kfree_sensitive(digest);
out_free_psk:
 kfree_sensitive(psk);
 return ret;
}

static void nvme_queue_auth_work(struct work_struct *work)
{
 struct nvme_dhchap_queue_context *chap =
  container_of(work, struct nvme_dhchap_queue_context, auth_work);
 struct nvme_ctrl *ctrl = chap->ctrl;
 size_t tl;
 int ret = 0;

 /*
  * Allocate a large enough buffer for the entire negotiation:
  * 4k is enough to ffdhe8192.
 */
 chap->buf = mempool_alloc(nvme_chap_buf_pool, GFP_KERNEL);
 if (!chap->buf) {
  chap->error = -ENOMEM;
  return;
 }

 chap->transaction = ctrl->transaction++;

 /* DH-HMAC-CHAP Step 1: send negotiate */
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d send negotiate\n",
  __func__, chap->qid);
 ret = nvme_auth_set_dhchap_negotiate_data(ctrl, chap);
 if (ret < 0) {
  chap->error = ret;
  return;
 }
 tl = ret;
 ret = nvme_auth_submit(ctrl, chap->qid, chap->buf, tl, true);
 if (ret) {
  chap->error = ret;
  return;
 }

 /* DH-HMAC-CHAP Step 2: receive challenge */
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d receive challenge\n",
  __func__, chap->qid);

 memset(chap->buf, 0, CHAP_BUF_SIZE);
 ret = nvme_auth_submit(ctrl, chap->qid, chap->buf, CHAP_BUF_SIZE,
          false);
 if (ret) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d failed to receive challenge, %s %d\n",
    chap->qid, ret < 0 ? "error" : "nvme status", ret);
  chap->error = ret;
  return;
 }
 ret = nvme_auth_receive_validate(ctrl, chap->qid, chap->buf, chap->transaction,
      NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGE_CHALLENGE);
 if (ret) {
  chap->status = ret;
  chap->error = -EKEYREJECTED;
  return;
 }

 ret = nvme_auth_process_dhchap_challenge(ctrl, chap);
 if (ret) {
  /* Invalid challenge parameters */
  chap->error = ret;
  goto fail2;
 }

 if (chap->ctrl_key_len) {
  dev_dbg(ctrl->device,
   "%s: qid %d DH exponential\n",
   __func__, chap->qid);
  ret = nvme_auth_dhchap_exponential(ctrl, chap);
  if (ret) {
   chap->error = ret;
   goto fail2;
  }
 }

 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d host response\n",
  __func__, chap->qid);
 mutex_lock(&ctrl->dhchap_auth_mutex);
 ret = nvme_auth_dhchap_setup_host_response(ctrl, chap);
 mutex_unlock(&ctrl->dhchap_auth_mutex);
 if (ret) {
  chap->error = ret;
  goto fail2;
 }

 /* DH-HMAC-CHAP Step 3: send reply */
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d send reply\n",
  __func__, chap->qid);
 ret = nvme_auth_set_dhchap_reply_data(ctrl, chap);
 if (ret < 0) {
  chap->error = ret;
  goto fail2;
 }

 tl = ret;
 ret = nvme_auth_submit(ctrl, chap->qid, chap->buf, tl, true);
 if (ret) {
  chap->error = ret;
  goto fail2;
 }

 /* DH-HMAC-CHAP Step 4: receive success1 */
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d receive success1\n",
  __func__, chap->qid);

 memset(chap->buf, 0, CHAP_BUF_SIZE);
 ret = nvme_auth_submit(ctrl, chap->qid, chap->buf, CHAP_BUF_SIZE,
          false);
 if (ret) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid %d failed to receive success1, %s %d\n",
    chap->qid, ret < 0 ? "error" : "nvme status", ret);
  chap->error = ret;
  return;
 }
 ret = nvme_auth_receive_validate(ctrl, chap->qid,
      chap->buf, chap->transaction,
      NVME_AUTH_DHCHAP_MESSAGE_SUCCESS1);
 if (ret) {
  chap->status = ret;
  chap->error = -EKEYREJECTED;
  return;
 }

 mutex_lock(&ctrl->dhchap_auth_mutex);
 if (ctrl->ctrl_key) {
  dev_dbg(ctrl->device,
   "%s: qid %d controller response\n",
   __func__, chap->qid);
  ret = nvme_auth_dhchap_setup_ctrl_response(ctrl, chap);
  if (ret) {
   mutex_unlock(&ctrl->dhchap_auth_mutex);
   chap->error = ret;
   goto fail2;
  }
 }
 mutex_unlock(&ctrl->dhchap_auth_mutex);

 ret = nvme_auth_process_dhchap_success1(ctrl, chap);
 if (ret) {
  /* Controller authentication failed */
  chap->error = -EKEYREJECTED;
  goto fail2;
 }

 if (chap->bi_directional) {
  /* DH-HMAC-CHAP Step 5: send success2 */
  dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d send success2\n",
   __func__, chap->qid);
  tl = nvme_auth_set_dhchap_success2_data(ctrl, chap);
  ret = nvme_auth_submit(ctrl, chap->qid, chap->buf, tl, true);
  if (ret)
   chap->error = ret;
 }
 if (!ret) {
  chap->error = 0;
  chap->authenticated = true;
  if (ctrl->opts->concat &&
      (ret = nvme_auth_secure_concat(ctrl, chap))) {
   dev_warn(ctrl->device,
     "%s: qid %d failed to enable secure concatenation\n",
     __func__, chap->qid);
   chap->error = ret;
   chap->authenticated = false;
  }
  return;
 }

fail2:
 if (chap->status == 0)
  chap->status = NVME_AUTH_DHCHAP_FAILURE_FAILED;
 dev_dbg(ctrl->device, "%s: qid %d send failure2, status %x\n",
  __func__, chap->qid, chap->status);
 tl = nvme_auth_set_dhchap_failure2_data(ctrl, chap);
 ret = nvme_auth_submit(ctrl, chap->qid, chap->buf, tl, true);
 /*
  * only update error if send failure2 failed and no other
  * error had been set during authentication.
 */
 if (ret && !chap->error)
  chap->error = ret;
}

int nvme_auth_negotiate(struct nvme_ctrl *ctrl, int qid)
{
 struct nvme_dhchap_queue_context *chap;

 if (!ctrl->host_key) {
  dev_warn(ctrl->device, "qid %d: no key\n", qid);
  return -ENOKEY;
 }

 if (ctrl->opts->dhchap_ctrl_secret && !ctrl->ctrl_key) {
  dev_warn(ctrl->device, "qid %d: invalid ctrl key\n", qid);
  return -ENOKEY;
 }

 chap = &ctrl->dhchap_ctxs[qid];
 cancel_work_sync(&chap->auth_work);
 queue_work(nvme_auth_wq, &chap->auth_work);
 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(nvme_auth_negotiate);

int nvme_auth_wait(struct nvme_ctrl *ctrl, int qid)
{
 struct nvme_dhchap_queue_context *chap;
 int ret;

 chap = &ctrl->dhchap_ctxs[qid];
 flush_work(&chap->auth_work);
 ret = chap->error;
 /* clear sensitive info */
 nvme_auth_reset_dhchap(chap);
 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(nvme_auth_wait);

static void nvme_ctrl_auth_work(struct work_struct *work)
{
 struct nvme_ctrl *ctrl =
  container_of(work, struct nvme_ctrl, dhchap_auth_work);
 int ret, q;

 /*
  * If the ctrl is no connected, bail as reconnect will handle
  * authentication.
 */
 if (nvme_ctrl_state(ctrl) != NVME_CTRL_LIVE)
  return;

 /* Authenticate admin queue first */
 ret = nvme_auth_negotiate(ctrl, 0);
 if (ret) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid 0: error %d setting up authentication\n", ret);
  return;
 }
 ret = nvme_auth_wait(ctrl, 0);
 if (ret) {
  dev_warn(ctrl->device,
    "qid 0: authentication failed\n");
  return;
 }
 /*
  * Only run authentication on the admin queue for secure concatenation.
 */
 if (ctrl->opts->concat)
  return;

 for (q = 1; q < ctrl->queue_count; q++) {
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap =
   &ctrl->dhchap_ctxs[q];
  /*
   * Skip re-authentication if the queue had
   * not been authenticated initially.
 */
  if (!chap->authenticated)
   continue;
  cancel_work_sync(&chap->auth_work);
  queue_work(nvme_auth_wq, &chap->auth_work);
 }

 /*
  * Failure is a soft-state; credentials remain valid until
  * the controller terminates the connection.
 */
 for (q = 1; q < ctrl->queue_count; q++) {
  struct nvme_dhchap_queue_context *chap =
   &ctrl->dhchap_ctxs[q];
  if (!chap->authenticated)
   continue;
  flush_work(&chap->auth_work);
  ret = chap->error;
  nvme_auth_reset_dhchap(chap);
  if (ret)
   dev_warn(ctrl->device,
     "qid %d: authentication failed\n", q);
 }
}

int nvme_auth_init_ctrl(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 struct nvme_dhchap_queue_context *chap;
 int i, ret;

 mutex_init(&ctrl->dhchap_auth_mutex);
 INIT_WORK(&ctrl->dhchap_auth_work, nvme_ctrl_auth_work);
 if (!ctrl->opts)
  return 0;
 ret = nvme_auth_generate_key(ctrl->opts->dhchap_secret,
   &ctrl->host_key);
 if (ret)
  return ret;
 ret = nvme_auth_generate_key(ctrl->opts->dhchap_ctrl_secret,
   &ctrl->ctrl_key);
 if (ret)
  goto err_free_dhchap_secret;

 if (!ctrl->opts->dhchap_secret && !ctrl->opts->dhchap_ctrl_secret)
  return 0;

 ctrl->dhchap_ctxs = kvcalloc(ctrl_max_dhchaps(ctrl),
    sizeof(*chap), GFP_KERNEL);
 if (!ctrl->dhchap_ctxs) {
  ret = -ENOMEM;
  goto err_free_dhchap_ctrl_secret;
 }

 for (i = 0; i < ctrl_max_dhchaps(ctrl); i++) {
  chap = &ctrl->dhchap_ctxs[i];
  chap->qid = i;
  chap->ctrl = ctrl;
  chap->authenticated = false;
  INIT_WORK(&chap->auth_work, nvme_queue_auth_work);
 }

 return 0;
err_free_dhchap_ctrl_secret:
 nvme_auth_free_key(ctrl->ctrl_key);
 ctrl->ctrl_key = NULL;
err_free_dhchap_secret:
 nvme_auth_free_key(ctrl->host_key);
 ctrl->host_key = NULL;
 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(nvme_auth_init_ctrl);

void nvme_auth_stop(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 cancel_work_sync(&ctrl->dhchap_auth_work);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(nvme_auth_stop);

void nvme_auth_free(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 int i;

 if (ctrl->dhchap_ctxs) {
  for (i = 0; i < ctrl_max_dhchaps(ctrl); i++)
   nvme_auth_free_dhchap(&ctrl->dhchap_ctxs[i]);
  kfree(ctrl->dhchap_ctxs);
 }
 if (ctrl->host_key) {
  nvme_auth_free_key(ctrl->host_key);
  ctrl->host_key = NULL;
 }
 if (ctrl->ctrl_key) {
  nvme_auth_free_key(ctrl->ctrl_key);
  ctrl->ctrl_key = NULL;
 }
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(nvme_auth_free);

int __init nvme_init_auth(void)
{
 nvme_auth_wq = alloc_workqueue("nvme-auth-wq",
          WQ_UNBOUND | WQ_MEM_RECLAIM | WQ_SYSFS, 0);
 if (!nvme_auth_wq)
  return -ENOMEM;

 nvme_chap_buf_cache = kmem_cache_create("nvme-chap-buf-cache",
    CHAP_BUF_SIZE, 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
 if (!nvme_chap_buf_cache)
  goto err_destroy_workqueue;

 nvme_chap_buf_pool = mempool_create(16, mempool_alloc_slab,
   mempool_free_slab, nvme_chap_buf_cache);
 if (!nvme_chap_buf_pool)
  goto err_destroy_chap_buf_cache;

 return 0;
err_destroy_chap_buf_cache:
 kmem_cache_destroy(nvme_chap_buf_cache);
err_destroy_workqueue:
 destroy_workqueue(nvme_auth_wq);
 return -ENOMEM;
}

void __exit nvme_exit_auth(void)
{
 mempool_destroy(nvme_chap_buf_pool);
 kmem_cache_destroy(nvme_chap_buf_cache);
 destroy_workqueue(nvme_auth_wq);
}