Quelle  libipw_crypto_ccmp.c

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * libipw crypt: host-based CCMP encryption implementation for libipw
 *
 * Copyright (c) 2003-2004, Jouni Malinen <j@w1.fi>
 * Copyright (c) 2008, John W. Linville <linville@tuxdriver.com>
 */

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/random.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/if_ether.h>
#include <linux/if_arp.h>
#include <asm/string.h>
#include <linux/wireless.h>
#include <linux/ieee80211.h>
#include <linux/crypto.h>
#include <crypto/aead.h>
#include "libipw.h"

#define AES_BLOCK_LEN 16
#define CCMP_HDR_LEN 8
#define CCMP_MIC_LEN 8
#define CCMP_TK_LEN 16
#define CCMP_PN_LEN 6

struct libipw_ccmp_data {
 u8 key[CCMP_TK_LEN];
 int key_set;

 u8 tx_pn[CCMP_PN_LEN];
 u8 rx_pn[CCMP_PN_LEN];

 u32 dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors;
 u32 dot11RSNAStatsCCMPReplays;
 u32 dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors;

 int key_idx;

 struct crypto_aead *tfm;

 /* scratch buffers for virt_to_page() (crypto API) */
 u8 tx_aad[2 * AES_BLOCK_LEN];
 u8 rx_aad[2 * AES_BLOCK_LEN];
};

static void *libipw_ccmp_init(int key_idx)
{
 struct libipw_ccmp_data *priv;

 priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_ATOMIC);
 if (priv == NULL)
  goto fail;
 priv->key_idx = key_idx;

 priv->tfm = crypto_alloc_aead("ccm(aes)", 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 if (IS_ERR(priv->tfm)) {
  priv->tfm = NULL;
  goto fail;
 }

 return priv;

      fail:
 if (priv) {
  if (priv->tfm)
   crypto_free_aead(priv->tfm);
  kfree(priv);
 }

 return NULL;
}

static void libipw_ccmp_deinit(void *priv)
{
 struct libipw_ccmp_data *_priv = priv;
 if (_priv && _priv->tfm)
  crypto_free_aead(_priv->tfm);
 kfree(priv);
}

static int ccmp_init_iv_and_aad(const struct ieee80211_hdr *hdr,
    const u8 *pn, u8 *iv, u8 *aad)
{
 u8 *pos, qc = 0;
 size_t aad_len;
 int a4_included, qc_included;

 a4_included = ieee80211_has_a4(hdr->frame_control);
 qc_included = ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control);

 aad_len = 22;
 if (a4_included)
  aad_len += 6;
 if (qc_included) {
  pos = (u8 *) & hdr->addr4;
  if (a4_included)
   pos += 6;
  qc = *pos & 0x0f;
  aad_len += 2;
 }

 /* In CCM, the initial vectors (IV) used for CTR mode encryption and CBC
 * mode authentication are not allowed to collide, yet both are derived
 * from the same vector. We only set L := 1 here to indicate that the
 * data size can be represented in (L+1) bytes. The CCM layer will take
 * care of storing the data length in the top (L+1) bytes and setting
 * and clearing the other bits as is required to derive the two IVs.
 */
 iv[0] = 0x1;

 /* Nonce: QC | A2 | PN */
 iv[1] = qc;
 memcpy(iv + 2, hdr->addr2, ETH_ALEN);
 memcpy(iv + 8, pn, CCMP_PN_LEN);

 /* AAD:
 * FC with bits 4..6 and 11..13 masked to zero; 14 is always one
 * A1 | A2 | A3
 * SC with bits 4..15 (seq#) masked to zero
 * A4 (if present)
 * QC (if present)
 */
 pos = (u8 *) hdr;
 aad[0] = pos[0] & 0x8f;
 aad[1] = pos[1] & 0xc7;
 memcpy(aad + 2, &hdr->addrs, 3 * ETH_ALEN);
 pos = (u8 *) & hdr->seq_ctrl;
 aad[20] = pos[0] & 0x0f;
 aad[21] = 0;  /* all bits masked */
 memset(aad + 22, 0, 8);
 if (a4_included)
  memcpy(aad + 22, hdr->addr4, ETH_ALEN);
 if (qc_included) {
  aad[a4_included ? 28 : 22] = qc;
  /* rest of QC masked */
 }
 return aad_len;
}

static int libipw_ccmp_hdr(struct sk_buff *skb, int hdr_len,
         u8 *aeskey, int keylen, void *priv)
{
 struct libipw_ccmp_data *key = priv;
 int i;
 u8 *pos;

 if (skb_headroom(skb) < CCMP_HDR_LEN || skb->len < hdr_len)
  return -1;

 if (aeskey != NULL && keylen >= CCMP_TK_LEN)
  memcpy(aeskey, key->key, CCMP_TK_LEN);

 pos = skb_push(skb, CCMP_HDR_LEN);
 memmove(pos, pos + CCMP_HDR_LEN, hdr_len);
 pos += hdr_len;

 i = CCMP_PN_LEN - 1;
 while (i >= 0) {
  key->tx_pn[i]++;
  if (key->tx_pn[i] != 0)
   break;
  i--;
 }

 *pos++ = key->tx_pn[5];
 *pos++ = key->tx_pn[4];
 *pos++ = 0;
 *pos++ = (key->key_idx << 6) | (1 << 5) /* Ext IV included */ ;
 *pos++ = key->tx_pn[3];
 *pos++ = key->tx_pn[2];
 *pos++ = key->tx_pn[1];
 *pos++ = key->tx_pn[0];

 return CCMP_HDR_LEN;
}

static int libipw_ccmp_encrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
{
 struct libipw_ccmp_data *key = priv;
 struct ieee80211_hdr *hdr;
 struct aead_request *req;
 struct scatterlist sg[2];
 u8 *aad = key->tx_aad;
 u8 iv[AES_BLOCK_LEN];
 int len, data_len, aad_len;
 int ret;

 if (skb_tailroom(skb) < CCMP_MIC_LEN || skb->len < hdr_len)
  return -1;

 data_len = skb->len - hdr_len;
 len = libipw_ccmp_hdr(skb, hdr_len, NULL, 0, priv);
 if (len < 0)
  return -1;

 req = aead_request_alloc(key->tfm, GFP_ATOMIC);
 if (!req)
  return -ENOMEM;

 hdr = (struct ieee80211_hdr *)skb->data;
 aad_len = ccmp_init_iv_and_aad(hdr, key->tx_pn, iv, aad);

 skb_put(skb, CCMP_MIC_LEN);

 sg_init_table(sg, 2);
 sg_set_buf(&sg[0], aad, aad_len);
 sg_set_buf(&sg[1], skb->data + hdr_len + CCMP_HDR_LEN,
     data_len + CCMP_MIC_LEN);

 aead_request_set_callback(req, 0, NULL, NULL);
 aead_request_set_ad(req, aad_len);
 aead_request_set_crypt(req, sg, sg, data_len, iv);

 ret = crypto_aead_encrypt(req);
 aead_request_free(req);

 return ret;
}

/*
 * deal with seq counter wrapping correctly.
 * refer to timer_after() for jiffies wrapping handling
 */
static inline int ccmp_replay_check(u8 *pn_n, u8 *pn_o)
{
 u32 iv32_n, iv16_n;
 u32 iv32_o, iv16_o;

 iv32_n = (pn_n[0] << 24) | (pn_n[1] << 16) | (pn_n[2] << 8) | pn_n[3];
 iv16_n = (pn_n[4] << 8) | pn_n[5];

 iv32_o = (pn_o[0] << 24) | (pn_o[1] << 16) | (pn_o[2] << 8) | pn_o[3];
 iv16_o = (pn_o[4] << 8) | pn_o[5];

 if ((s32)iv32_n - (s32)iv32_o < 0 ||
     (iv32_n == iv32_o && iv16_n <= iv16_o))
  return 1;
 return 0;
}

static int libipw_ccmp_decrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
{
 struct libipw_ccmp_data *key = priv;
 u8 keyidx, *pos;
 struct ieee80211_hdr *hdr;
 struct aead_request *req;
 struct scatterlist sg[2];
 u8 *aad = key->rx_aad;
 u8 iv[AES_BLOCK_LEN];
 u8 pn[6];
 int aad_len, ret;
 size_t data_len = skb->len - hdr_len - CCMP_HDR_LEN;

 if (skb->len < hdr_len + CCMP_HDR_LEN + CCMP_MIC_LEN) {
  key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
  return -1;
 }

 hdr = (struct ieee80211_hdr *)skb->data;
 pos = skb->data + hdr_len;
 keyidx = pos[3];
 if (!(keyidx & (1 << 5))) {
  net_dbg_ratelimited("CCMP: received packet without ExtIV flag from %pM\n",
        hdr->addr2);
  key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
  return -2;
 }
 keyidx >>= 6;
 if (key->key_idx != keyidx) {
  net_dbg_ratelimited("CCMP: RX tkey->key_idx=%d frame keyidx=%d\n",
        key->key_idx, keyidx);
  return -6;
 }
 if (!key->key_set) {
  net_dbg_ratelimited("CCMP: received packet from %pM with keyid=%d that does not have a configured key\n",
        hdr->addr2, keyidx);
  return -3;
 }

 pn[0] = pos[7];
 pn[1] = pos[6];
 pn[2] = pos[5];
 pn[3] = pos[4];
 pn[4] = pos[1];
 pn[5] = pos[0];
 pos += 8;

 if (ccmp_replay_check(pn, key->rx_pn)) {
#ifdef CONFIG_LIBIPW_DEBUG
  net_dbg_ratelimited("CCMP: replay detected: STA=%pM previous PN %02x%02x%02x%02x%02x%02x received PN %02x%02x%02x%02x%02x%02x\n",
        hdr->addr2,
        key->rx_pn[0], key->rx_pn[1], key->rx_pn[2],
        key->rx_pn[3], key->rx_pn[4], key->rx_pn[5],
        pn[0], pn[1], pn[2], pn[3], pn[4], pn[5]);
#endif
  key->dot11RSNAStatsCCMPReplays++;
  return -4;
 }

 req = aead_request_alloc(key->tfm, GFP_ATOMIC);
 if (!req)
  return -ENOMEM;

 aad_len = ccmp_init_iv_and_aad(hdr, pn, iv, aad);

 sg_init_table(sg, 2);
 sg_set_buf(&sg[0], aad, aad_len);
 sg_set_buf(&sg[1], pos, data_len);

 aead_request_set_callback(req, 0, NULL, NULL);
 aead_request_set_ad(req, aad_len);
 aead_request_set_crypt(req, sg, sg, data_len, iv);

 ret = crypto_aead_decrypt(req);
 aead_request_free(req);

 if (ret) {
  net_dbg_ratelimited("CCMP: decrypt failed: STA=%pM (%d)\n",
        hdr->addr2, ret);
  key->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors++;
  return -5;
 }

 memcpy(key->rx_pn, pn, CCMP_PN_LEN);

 /* Remove hdr and MIC */
 memmove(skb->data + CCMP_HDR_LEN, skb->data, hdr_len);
 skb_pull(skb, CCMP_HDR_LEN);
 skb_trim(skb, skb->len - CCMP_MIC_LEN);

 return keyidx;
}

static int libipw_ccmp_set_key(void *key, int len, u8 * seq, void *priv)
{
 struct libipw_ccmp_data *data = priv;
 int keyidx;
 struct crypto_aead *tfm = data->tfm;

 keyidx = data->key_idx;
 memset(data, 0, sizeof(*data));
 data->key_idx = keyidx;
 data->tfm = tfm;
 if (len == CCMP_TK_LEN) {
  memcpy(data->key, key, CCMP_TK_LEN);
  data->key_set = 1;
  if (seq) {
   data->rx_pn[0] = seq[5];
   data->rx_pn[1] = seq[4];
   data->rx_pn[2] = seq[3];
   data->rx_pn[3] = seq[2];
   data->rx_pn[4] = seq[1];
   data->rx_pn[5] = seq[0];
  }
  if (crypto_aead_setauthsize(data->tfm, CCMP_MIC_LEN) ||
      crypto_aead_setkey(data->tfm, data->key, CCMP_TK_LEN))
   return -1;
 } else if (len == 0)
  data->key_set = 0;
 else
  return -1;

 return 0;
}

static int libipw_ccmp_get_key(void *key, int len, u8 * seq, void *priv)
{
 struct libipw_ccmp_data *data = priv;

 if (len < CCMP_TK_LEN)
  return -1;

 if (!data->key_set)
  return 0;
 memcpy(key, data->key, CCMP_TK_LEN);

 if (seq) {
  seq[0] = data->tx_pn[5];
  seq[1] = data->tx_pn[4];
  seq[2] = data->tx_pn[3];
  seq[3] = data->tx_pn[2];
  seq[4] = data->tx_pn[1];
  seq[5] = data->tx_pn[0];
 }

 return CCMP_TK_LEN;
}

static void libipw_ccmp_print_stats(struct seq_file *m, void *priv)
{
 struct libipw_ccmp_data *ccmp = priv;

 seq_printf(m,
     "key[%d] alg=CCMP key_set=%d "
     "tx_pn=%02x%02x%02x%02x%02x%02x "
     "rx_pn=%02x%02x%02x%02x%02x%02x "
     "format_errors=%d replays=%d decrypt_errors=%d\n",
     ccmp->key_idx, ccmp->key_set,
     ccmp->tx_pn[0], ccmp->tx_pn[1], ccmp->tx_pn[2],
     ccmp->tx_pn[3], ccmp->tx_pn[4], ccmp->tx_pn[5],
     ccmp->rx_pn[0], ccmp->rx_pn[1], ccmp->rx_pn[2],
     ccmp->rx_pn[3], ccmp->rx_pn[4], ccmp->rx_pn[5],
     ccmp->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors,
     ccmp->dot11RSNAStatsCCMPReplays,
     ccmp->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors);
}

static const struct libipw_crypto_ops libipw_crypt_ccmp = {
 .name = "CCMP",
 .init = libipw_ccmp_init,
 .deinit = libipw_ccmp_deinit,
 .encrypt_mpdu = libipw_ccmp_encrypt,
 .decrypt_mpdu = libipw_ccmp_decrypt,
 .encrypt_msdu = NULL,
 .decrypt_msdu = NULL,
 .set_key = libipw_ccmp_set_key,
 .get_key = libipw_ccmp_get_key,
 .print_stats = libipw_ccmp_print_stats,
 .extra_mpdu_prefix_len = CCMP_HDR_LEN,
 .extra_mpdu_postfix_len = CCMP_MIC_LEN,
 .owner = THIS_MODULE,
};

int __init libipw_crypto_ccmp_init(void)
{
 return libipw_register_crypto_ops(&libipw_crypt_ccmp);
}

void libipw_crypto_ccmp_exit(void)
{
 libipw_unregister_crypto_ops(&libipw_crypt_ccmp);
}