Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / crypto / algif_aead.c
diff --git a/kernel/crypto/algif_aead.c b/kernel/crypto/algif_aead.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..69abada
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,663 @@
+/*
+ * algif_aead: User-space interface for AEAD algorithms
+ *
+ * Copyright (C) 2014, Stephan Mueller <smueller@chronox.de>
+ *
+ * This file provides the user-space API for AEAD ciphers.
+ *
+ * This file is derived from algif_skcipher.c.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
+ * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
+ * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
+ * any later version.
+ */
+
+#include <crypto/scatterwalk.h>
+#include <crypto/if_alg.h>
+#include <linux/init.h>
+#include <linux/list.h>
+#include <linux/kernel.h>
+#include <linux/mm.h>
+#include <linux/module.h>
+#include <linux/net.h>
+#include <net/sock.h>
+
+struct aead_sg_list {
+       unsigned int cur;
+       struct scatterlist sg[ALG_MAX_PAGES];
+};
+
+struct aead_ctx {
+       struct aead_sg_list tsgl;
+       /*
+        * RSGL_MAX_ENTRIES is an artificial limit where user space at maximum
+        * can cause the kernel to allocate RSGL_MAX_ENTRIES * ALG_MAX_PAGES
+        * pages
+        */
+#define RSGL_MAX_ENTRIES ALG_MAX_PAGES
+       struct af_alg_sgl rsgl[RSGL_MAX_ENTRIES];
+
+       void *iv;
+
+       struct af_alg_completion completion;
+
+       unsigned long used;
+
+       unsigned int len;
+       bool more;
+       bool merge;
+       bool enc;
+
+       size_t aead_assoclen;
+       struct aead_request aead_req;
+};
+
+static inline int aead_sndbuf(struct sock *sk)
+{
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       struct aead_ctx *ctx = ask->private;
+
+       return max_t(int, max_t(int, sk->sk_sndbuf & PAGE_MASK, PAGE_SIZE) -
+                         ctx->used, 0);
+}
+
+static inline bool aead_writable(struct sock *sk)
+{
+       return PAGE_SIZE <= aead_sndbuf(sk);
+}
+
+static inline bool aead_sufficient_data(struct aead_ctx *ctx)
+{
+       unsigned as = crypto_aead_authsize(crypto_aead_reqtfm(&ctx->aead_req));
+
+       return (ctx->used >= (ctx->aead_assoclen + (ctx->enc ? 0 : as)));
+}
+
+static void aead_put_sgl(struct sock *sk)
+{
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       struct aead_ctx *ctx = ask->private;
+       struct aead_sg_list *sgl = &ctx->tsgl;
+       struct scatterlist *sg = sgl->sg;
+       unsigned int i;
+
+       for (i = 0; i < sgl->cur; i++) {
+               if (!sg_page(sg + i))
+                       continue;
+
+               put_page(sg_page(sg + i));
+               sg_assign_page(sg + i, NULL);
+       }
+       sgl->cur = 0;
+       ctx->used = 0;
+       ctx->more = 0;
+       ctx->merge = 0;
+}
+
+static void aead_wmem_wakeup(struct sock *sk)
+{
+       struct socket_wq *wq;
+
+       if (!aead_writable(sk))
+               return;
+
+       rcu_read_lock();
+       wq = rcu_dereference(sk->sk_wq);
+       if (wq_has_sleeper(wq))
+               wake_up_interruptible_sync_poll(&wq->wait, POLLIN |
+                                                          POLLRDNORM |
+                                                          POLLRDBAND);
+       sk_wake_async(sk, SOCK_WAKE_WAITD, POLL_IN);
+       rcu_read_unlock();
+}
+
+static int aead_wait_for_data(struct sock *sk, unsigned flags)
+{
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       struct aead_ctx *ctx = ask->private;
+       long timeout;
+       DEFINE_WAIT(wait);
+       int err = -ERESTARTSYS;
+
+       if (flags & MSG_DONTWAIT)
+               return -EAGAIN;
+
+       set_bit(SOCK_ASYNC_WAITDATA, &sk->sk_socket->flags);
+
+       for (;;) {
+               if (signal_pending(current))
+                       break;
+               prepare_to_wait(sk_sleep(sk), &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
+               timeout = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT;
+               if (sk_wait_event(sk, &timeout, !ctx->more)) {
+                       err = 0;
+                       break;
+               }
+       }
+       finish_wait(sk_sleep(sk), &wait);
+
+       clear_bit(SOCK_ASYNC_WAITDATA, &sk->sk_socket->flags);
+
+       return err;
+}
+
+static void aead_data_wakeup(struct sock *sk)
+{
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       struct aead_ctx *ctx = ask->private;
+       struct socket_wq *wq;
+
+       if (ctx->more)
+               return;
+       if (!ctx->used)
+               return;
+
+       rcu_read_lock();
+       wq = rcu_dereference(sk->sk_wq);
+       if (wq_has_sleeper(wq))
+               wake_up_interruptible_sync_poll(&wq->wait, POLLOUT |
+                                                          POLLRDNORM |
+                                                          POLLRDBAND);
+       sk_wake_async(sk, SOCK_WAKE_SPACE, POLL_OUT);
+       rcu_read_unlock();
+}
+
+static int aead_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *msg, size_t size)
+{
+       struct sock *sk = sock->sk;
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       struct aead_ctx *ctx = ask->private;
+       unsigned ivsize =
+               crypto_aead_ivsize(crypto_aead_reqtfm(&ctx->aead_req));
+       struct aead_sg_list *sgl = &ctx->tsgl;
+       struct af_alg_control con = {};
+       long copied = 0;
+       bool enc = 0;
+       bool init = 0;
+       int err = -EINVAL;
+
+       if (msg->msg_controllen) {
+               err = af_alg_cmsg_send(msg, &con);
+               if (err)
+                       return err;
+
+               init = 1;
+               switch (con.op) {
+               case ALG_OP_ENCRYPT:
+                       enc = 1;
+                       break;
+               case ALG_OP_DECRYPT:
+                       enc = 0;
+                       break;
+               default:
+                       return -EINVAL;
+               }
+
+               if (con.iv && con.iv->ivlen != ivsize)
+                       return -EINVAL;
+       }
+
+       lock_sock(sk);
+       if (!ctx->more && ctx->used)
+               goto unlock;
+
+       if (init) {
+               ctx->enc = enc;
+               if (con.iv)
+                       memcpy(ctx->iv, con.iv->iv, ivsize);
+
+               ctx->aead_assoclen = con.aead_assoclen;
+       }
+
+       while (size) {
+               unsigned long len = size;
+               struct scatterlist *sg = NULL;
+
+               /* use the existing memory in an allocated page */
+               if (ctx->merge) {
+                       sg = sgl->sg + sgl->cur - 1;
+                       len = min_t(unsigned long, len,
+                                   PAGE_SIZE - sg->offset - sg->length);
+                       err = memcpy_from_msg(page_address(sg_page(sg)) +
+                                             sg->offset + sg->length,
+                                             msg, len);
+                       if (err)
+                               goto unlock;
+
+                       sg->length += len;
+                       ctx->merge = (sg->offset + sg->length) &
+                                    (PAGE_SIZE - 1);
+
+                       ctx->used += len;
+                       copied += len;
+                       size -= len;
+                       continue;
+               }
+
+               if (!aead_writable(sk)) {
+                       /* user space sent too much data */
+                       aead_put_sgl(sk);
+                       err = -EMSGSIZE;
+                       goto unlock;
+               }
+
+               /* allocate a new page */
+               len = min_t(unsigned long, size, aead_sndbuf(sk));
+               while (len) {
+                       int plen = 0;
+
+                       if (sgl->cur >= ALG_MAX_PAGES) {
+                               aead_put_sgl(sk);
+                               err = -E2BIG;
+                               goto unlock;
+                       }
+
+                       sg = sgl->sg + sgl->cur;
+                       plen = min_t(int, len, PAGE_SIZE);
+
+                       sg_assign_page(sg, alloc_page(GFP_KERNEL));
+                       err = -ENOMEM;
+                       if (!sg_page(sg))
+                               goto unlock;
+
+                       err = memcpy_from_msg(page_address(sg_page(sg)),
+                                             msg, plen);
+                       if (err) {
+                               __free_page(sg_page(sg));
+                               sg_assign_page(sg, NULL);
+                               goto unlock;
+                       }
+
+                       sg->offset = 0;
+                       sg->length = plen;
+                       len -= plen;
+                       ctx->used += plen;
+                       copied += plen;
+                       sgl->cur++;
+                       size -= plen;
+                       ctx->merge = plen & (PAGE_SIZE - 1);
+               }
+       }
+
+       err = 0;
+
+       ctx->more = msg->msg_flags & MSG_MORE;
+       if (!ctx->more && !aead_sufficient_data(ctx)) {
+               aead_put_sgl(sk);
+               err = -EMSGSIZE;
+       }
+
+unlock:
+       aead_data_wakeup(sk);
+       release_sock(sk);
+
+       return err ?: copied;
+}
+
+static ssize_t aead_sendpage(struct socket *sock, struct page *page,
+                            int offset, size_t size, int flags)
+{
+       struct sock *sk = sock->sk;
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       struct aead_ctx *ctx = ask->private;
+       struct aead_sg_list *sgl = &ctx->tsgl;
+       int err = -EINVAL;
+
+       if (flags & MSG_SENDPAGE_NOTLAST)
+               flags |= MSG_MORE;
+
+       if (sgl->cur >= ALG_MAX_PAGES)
+               return -E2BIG;
+
+       lock_sock(sk);
+       if (!ctx->more && ctx->used)
+               goto unlock;
+
+       if (!size)
+               goto done;
+
+       if (!aead_writable(sk)) {
+               /* user space sent too much data */
+               aead_put_sgl(sk);
+               err = -EMSGSIZE;
+               goto unlock;
+       }
+
+       ctx->merge = 0;
+
+       get_page(page);
+       sg_set_page(sgl->sg + sgl->cur, page, size, offset);
+       sgl->cur++;
+       ctx->used += size;
+
+       err = 0;
+
+done:
+       ctx->more = flags & MSG_MORE;
+       if (!ctx->more && !aead_sufficient_data(ctx)) {
+               aead_put_sgl(sk);
+               err = -EMSGSIZE;
+       }
+
+unlock:
+       aead_data_wakeup(sk);
+       release_sock(sk);
+
+       return err ?: size;
+}
+
+static int aead_recvmsg(struct socket *sock, struct msghdr *msg, size_t ignored, int flags)
+{
+       struct sock *sk = sock->sk;
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       struct aead_ctx *ctx = ask->private;
+       unsigned bs = crypto_aead_blocksize(crypto_aead_reqtfm(&ctx->aead_req));
+       unsigned as = crypto_aead_authsize(crypto_aead_reqtfm(&ctx->aead_req));
+       struct aead_sg_list *sgl = &ctx->tsgl;
+       struct scatterlist *sg = NULL;
+       struct scatterlist assoc[ALG_MAX_PAGES];
+       size_t assoclen = 0;
+       unsigned int i = 0;
+       int err = -EINVAL;
+       unsigned long used = 0;
+       size_t outlen = 0;
+       size_t usedpages = 0;
+       unsigned int cnt = 0;
+
+       /* Limit number of IOV blocks to be accessed below */
+       if (msg->msg_iter.nr_segs > RSGL_MAX_ENTRIES)
+               return -ENOMSG;
+
+       lock_sock(sk);
+
+       /*
+        * AEAD memory structure: For encryption, the tag is appended to the
+        * ciphertext which implies that the memory allocated for the ciphertext
+        * must be increased by the tag length. For decryption, the tag
+        * is expected to be concatenated to the ciphertext. The plaintext
+        * therefore has a memory size of the ciphertext minus the tag length.
+        *
+        * The memory structure for cipher operation has the following
+        * structure:
+        *      AEAD encryption input:  assoc data || plaintext
+        *      AEAD encryption output: cipherntext || auth tag
+        *      AEAD decryption input:  assoc data || ciphertext || auth tag
+        *      AEAD decryption output: plaintext
+        */
+
+       if (ctx->more) {
+               err = aead_wait_for_data(sk, flags);
+               if (err)
+                       goto unlock;
+       }
+
+       used = ctx->used;
+
+       /*
+        * Make sure sufficient data is present -- note, the same check is
+        * is also present in sendmsg/sendpage. The checks in sendpage/sendmsg
+        * shall provide an information to the data sender that something is
+        * wrong, but they are irrelevant to maintain the kernel integrity.
+        * We need this check here too in case user space decides to not honor
+        * the error message in sendmsg/sendpage and still call recvmsg. This
+        * check here protects the kernel integrity.
+        */
+       if (!aead_sufficient_data(ctx))
+               goto unlock;
+
+       /*
+        * The cipher operation input data is reduced by the associated data
+        * length as this data is processed separately later on.
+        */
+       used -= ctx->aead_assoclen;
+
+       if (ctx->enc) {
+               /* round up output buffer to multiple of block size */
+               outlen = ((used + bs - 1) / bs * bs);
+               /* add the size needed for the auth tag to be created */
+               outlen += as;
+       } else {
+               /* output data size is input without the authentication tag */
+               outlen = used - as;
+               /* round up output buffer to multiple of block size */
+               outlen = ((outlen + bs - 1) / bs * bs);
+       }
+
+       /* convert iovecs of output buffers into scatterlists */
+       while (iov_iter_count(&msg->msg_iter)) {
+               size_t seglen = min_t(size_t, iov_iter_count(&msg->msg_iter),
+                                     (outlen - usedpages));
+
+               /* make one iovec available as scatterlist */
+               err = af_alg_make_sg(&ctx->rsgl[cnt], &msg->msg_iter,
+                                    seglen);
+               if (err < 0)
+                       goto unlock;
+               usedpages += err;
+               /* chain the new scatterlist with previous one */
+               if (cnt)
+                       af_alg_link_sg(&ctx->rsgl[cnt-1], &ctx->rsgl[cnt]);
+
+               /* we do not need more iovecs as we have sufficient memory */
+               if (outlen <= usedpages)
+                       break;
+               iov_iter_advance(&msg->msg_iter, err);
+               cnt++;
+       }
+
+       err = -EINVAL;
+       /* ensure output buffer is sufficiently large */
+       if (usedpages < outlen)
+               goto unlock;
+
+       sg_init_table(assoc, ALG_MAX_PAGES);
+       assoclen = ctx->aead_assoclen;
+       /*
+        * Split scatterlist into two: first part becomes AD, second part
+        * is plaintext / ciphertext. The first part is assigned to assoc
+        * scatterlist. When this loop finishes, sg points to the start of the
+        * plaintext / ciphertext.
+        */
+       for (i = 0; i < ctx->tsgl.cur; i++) {
+               sg = sgl->sg + i;
+               if (sg->length <= assoclen) {
+                       /* AD is larger than one page */
+                       sg_set_page(assoc + i, sg_page(sg),
+                                   sg->length, sg->offset);
+                       assoclen -= sg->length;
+                       if (i >= ctx->tsgl.cur)
+                               goto unlock;
+               } else if (!assoclen) {
+                       /* current page is to start of plaintext / ciphertext */
+                       if (i)
+                               /* AD terminates at page boundary */
+                               sg_mark_end(assoc + i - 1);
+                       else
+                               /* AD size is zero */
+                               sg_mark_end(assoc);
+                       break;
+               } else {
+                       /* AD does not terminate at page boundary */
+                       sg_set_page(assoc + i, sg_page(sg),
+                                   assoclen, sg->offset);
+                       sg_mark_end(assoc + i);
+                       /* plaintext / ciphertext starts after AD */
+                       sg->length -= assoclen;
+                       sg->offset += assoclen;
+                       break;
+               }
+       }
+
+       aead_request_set_assoc(&ctx->aead_req, assoc, ctx->aead_assoclen);
+       aead_request_set_crypt(&ctx->aead_req, sg, ctx->rsgl[0].sg, used,
+                              ctx->iv);
+
+       err = af_alg_wait_for_completion(ctx->enc ?
+                                        crypto_aead_encrypt(&ctx->aead_req) :
+                                        crypto_aead_decrypt(&ctx->aead_req),
+                                        &ctx->completion);
+
+       if (err) {
+               /* EBADMSG implies a valid cipher operation took place */
+               if (err == -EBADMSG)
+                       aead_put_sgl(sk);
+               goto unlock;
+       }
+
+       aead_put_sgl(sk);
+
+       err = 0;
+
+unlock:
+       for (i = 0; i < cnt; i++)
+               af_alg_free_sg(&ctx->rsgl[i]);
+
+       aead_wmem_wakeup(sk);
+       release_sock(sk);
+
+       return err ? err : outlen;
+}
+
+static unsigned int aead_poll(struct file *file, struct socket *sock,
+                             poll_table *wait)
+{
+       struct sock *sk = sock->sk;
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       struct aead_ctx *ctx = ask->private;
+       unsigned int mask;
+
+       sock_poll_wait(file, sk_sleep(sk), wait);
+       mask = 0;
+
+       if (!ctx->more)
+               mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
+
+       if (aead_writable(sk))
+               mask |= POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND;
+
+       return mask;
+}
+
+static struct proto_ops algif_aead_ops = {
+       .family         =       PF_ALG,
+
+       .connect        =       sock_no_connect,
+       .socketpair     =       sock_no_socketpair,
+       .getname        =       sock_no_getname,
+       .ioctl          =       sock_no_ioctl,
+       .listen         =       sock_no_listen,
+       .shutdown       =       sock_no_shutdown,
+       .getsockopt     =       sock_no_getsockopt,
+       .mmap           =       sock_no_mmap,
+       .bind           =       sock_no_bind,
+       .accept         =       sock_no_accept,
+       .setsockopt     =       sock_no_setsockopt,
+
+       .release        =       af_alg_release,
+       .sendmsg        =       aead_sendmsg,
+       .sendpage       =       aead_sendpage,
+       .recvmsg        =       aead_recvmsg,
+       .poll           =       aead_poll,
+};
+
+static void *aead_bind(const char *name, u32 type, u32 mask)
+{
+       return crypto_alloc_aead(name, type, mask);
+}
+
+static void aead_release(void *private)
+{
+       crypto_free_aead(private);
+}
+
+static int aead_setauthsize(void *private, unsigned int authsize)
+{
+       return crypto_aead_setauthsize(private, authsize);
+}
+
+static int aead_setkey(void *private, const u8 *key, unsigned int keylen)
+{
+       return crypto_aead_setkey(private, key, keylen);
+}
+
+static void aead_sock_destruct(struct sock *sk)
+{
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       struct aead_ctx *ctx = ask->private;
+       unsigned int ivlen = crypto_aead_ivsize(
+                               crypto_aead_reqtfm(&ctx->aead_req));
+
+       aead_put_sgl(sk);
+       sock_kzfree_s(sk, ctx->iv, ivlen);
+       sock_kfree_s(sk, ctx, ctx->len);
+       af_alg_release_parent(sk);
+}
+
+static int aead_accept_parent(void *private, struct sock *sk)
+{
+       struct aead_ctx *ctx;
+       struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
+       unsigned int len = sizeof(*ctx) + crypto_aead_reqsize(private);
+       unsigned int ivlen = crypto_aead_ivsize(private);
+
+       ctx = sock_kmalloc(sk, len, GFP_KERNEL);
+       if (!ctx)
+               return -ENOMEM;
+       memset(ctx, 0, len);
+
+       ctx->iv = sock_kmalloc(sk, ivlen, GFP_KERNEL);
+       if (!ctx->iv) {
+               sock_kfree_s(sk, ctx, len);
+               return -ENOMEM;
+       }
+       memset(ctx->iv, 0, ivlen);
+
+       ctx->len = len;
+       ctx->used = 0;
+       ctx->more = 0;
+       ctx->merge = 0;
+       ctx->enc = 0;
+       ctx->tsgl.cur = 0;
+       ctx->aead_assoclen = 0;
+       af_alg_init_completion(&ctx->completion);
+       sg_init_table(ctx->tsgl.sg, ALG_MAX_PAGES);
+
+       ask->private = ctx;
+
+       aead_request_set_tfm(&ctx->aead_req, private);
+       aead_request_set_callback(&ctx->aead_req, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
+                                 af_alg_complete, &ctx->completion);
+
+       sk->sk_destruct = aead_sock_destruct;
+
+       return 0;
+}
+
+static const struct af_alg_type algif_type_aead = {
+       .bind           =       aead_bind,
+       .release        =       aead_release,
+       .setkey         =       aead_setkey,
+       .setauthsize    =       aead_setauthsize,
+       .accept         =       aead_accept_parent,
+       .ops            =       &algif_aead_ops,
+       .name           =       "aead",
+       .owner          =       THIS_MODULE
+};
+
+static int __init algif_aead_init(void)
+{
+       return af_alg_register_type(&algif_type_aead);
+}
+
+static void __exit algif_aead_exit(void)
+{
+       int err = af_alg_unregister_type(&algif_type_aead);
+       BUG_ON(err);
+}
+
+module_init(algif_aead_init);
+module_exit(algif_aead_exit);
+MODULE_LICENSE("GPL");
+MODULE_AUTHOR("Stephan Mueller <smueller@chronox.de>");
+MODULE_DESCRIPTION("AEAD kernel crypto API user space interface");