Documentation/security/keys/trusted-encrypted.rst

   1 ==========================
   2 Trusted and Encrypted Keys
   3 ==========================
   4
   5 Trusted and Encrypted Keys are two new key types added to the existing kernel
   6 key ring service.  Both of these new types are variable length symmetric keys,
   7 and in both cases all keys are created in the kernel, and user space sees,
   8 stores, and loads only encrypted blobs.  Trusted Keys require the availability
   9 of a Trusted Platform Module (TPM) chip for greater security, while Encrypted
  10 Keys can be used on any system.  All user level blobs, are displayed and loaded
  11 in hex ascii for convenience, and are integrity verified.
  12
  13 Trusted Keys use a TPM both to generate and to seal the keys.  Keys are sealed
  14 under a 2048 bit RSA key in the TPM, and optionally sealed to specified PCR
  15 (integrity measurement) values, and only unsealed by the TPM, if PCRs and blob
  16 integrity verifications match.  A loaded Trusted Key can be updated with new
  17 (future) PCR values, so keys are easily migrated to new pcr values, such as
  18 when the kernel and initramfs are updated.  The same key can have many saved
  19 blobs under different PCR values, so multiple boots are easily supported.
  20
  21 TPM 1.2
  22 -------
  23
  24 By default, trusted keys are sealed under the SRK, which has the default
  25 authorization value (20 zeros).  This can be set at takeownership time with the
  26 trouser's utility: "tpm_takeownership -u -z".
  27
  28 TPM 2.0
  29 -------
  30
  31 The user must first create a storage key and make it persistent, so the key is
  32 available after reboot. This can be done using the following commands.
  33
  34 With the IBM TSS 2 stack::
  35
  36   #> tsscreateprimary -hi o -st
  37   Handle 80000000
  38   #> tssevictcontrol -hi o -ho 80000000 -hp 81000001
  39
  40 Or with the Intel TSS 2 stack::
  41
  42   #> tpm2_createprimary --hierarchy o -G rsa2048 -c key.ctxt
  43   [...]
  44   #> tpm2_evictcontrol -c key.ctxt 0x81000001
  45   persistentHandle: 0x81000001
  46
  47 Usage::
  48
  49     keyctl add trusted name "new keylen [options]" ring
  50     keyctl add trusted name "load hex_blob [pcrlock=pcrnum]" ring
  51     keyctl update key "update [options]"
  52     keyctl print keyid
  53
  54     options:
  55        keyhandle=    ascii hex value of sealing key
  56                        TPM 1.2: default 0x40000000 (SRK)
  57                        TPM 2.0: no default; must be passed every time
  58        keyauth=      ascii hex auth for sealing key default 0x00...i
  59                      (40 ascii zeros)
  60        blobauth=     ascii hex auth for sealed data default 0x00...
  61                      (40 ascii zeros)
  62        pcrinfo=      ascii hex of PCR_INFO or PCR_INFO_LONG (no default)
  63        pcrlock=      pcr number to be extended to "lock" blob
  64        migratable=   0|1 indicating permission to reseal to new PCR values,
  65                      default 1 (resealing allowed)
  66        hash=         hash algorithm name as a string. For TPM 1.x the only
  67                      allowed value is sha1. For TPM 2.x the allowed values
  68                      are sha1, sha256, sha384, sha512 and sm3-256.
  69        policydigest= digest for the authorization policy. must be calculated
  70                      with the same hash algorithm as specified by the 'hash='
  71                      option.
  72        policyhandle= handle to an authorization policy session that defines the
  73                      same policy and with the same hash algorithm as was used to
  74                      seal the key.
  75
  76 "keyctl print" returns an ascii hex copy of the sealed key, which is in standard
  77 TPM_STORED_DATA format.  The key length for new keys are always in bytes.
  78 Trusted Keys can be 32 - 128 bytes (256 - 1024 bits), the upper limit is to fit
  79 within the 2048 bit SRK (RSA) keylength, with all necessary structure/padding.
  80
  81 Encrypted keys do not depend on a TPM, and are faster, as they use AES for
  82 encryption/decryption.  New keys are created from kernel generated random
  83 numbers, and are encrypted/decrypted using a specified 'master' key.  The
  84 'master' key can either be a trusted-key or user-key type.  The main
  85 disadvantage of encrypted keys is that if they are not rooted in a trusted key,
  86 they are only as secure as the user key encrypting them.  The master user key
  87 should therefore be loaded in as secure a way as possible, preferably early in
  88 boot.
  89
  90 The decrypted portion of encrypted keys can contain either a simple symmetric
  91 key or a more complex structure. The format of the more complex structure is
  92 application specific, which is identified by 'format'.
  93
  94 Usage::
  95
  96     keyctl add encrypted name "new [format] key-type:master-key-name keylen"
  97         ring
  98     keyctl add encrypted name "load hex_blob" ring
  99     keyctl update keyid "update key-type:master-key-name"
 100
 101 Where::
 102
 103         format:= 'default | ecryptfs | enc32'
 104         key-type:= 'trusted' | 'user'
 105
 106
 107 Examples of trusted and encrypted key usage:
 108
 109 Create and save a trusted key named "kmk" of length 32 bytes.
 110
 111 Note: When using a TPM 2.0 with a persistent key with handle 0x81000001,
 112 append 'keyhandle=0x81000001' to statements between quotes, such as
 113 "new 32 keyhandle=0x81000001".
 114
 115 ::
 116
 117     $ keyctl add trusted kmk "new 32" @u
 118     440502848
 119
 120     $ keyctl show
 121     Session Keyring
 122            -3 --alswrv    500   500  keyring: _ses
 123      97833714 --alswrv    500    -1   \_ keyring: _uid.500
 124     440502848 --alswrv    500   500       \_ trusted: kmk
 125
 126     $ keyctl print 440502848
 127     0101000000000000000001005d01b7e3f4a6be5709930f3b70a743cbb42e0cc95e18e915
 128     3f60da455bbf1144ad12e4f92b452f966929f6105fd29ca28e4d4d5a031d068478bacb0b
 129     27351119f822911b0a11ba3d3498ba6a32e50dac7f32894dd890eb9ad578e4e292c83722
 130     a52e56a097e6a68b3f56f7a52ece0cdccba1eb62cad7d817f6dc58898b3ac15f36026fec
 131     d568bd4a706cb60bb37be6d8f1240661199d640b66fb0fe3b079f97f450b9ef9c22c6d5d
 132     dd379f0facd1cd020281dfa3c70ba21a3fa6fc2471dc6d13ecf8298b946f65345faa5ef0
 133     f1f8fff03ad0acb083725535636addb08d73dedb9832da198081e5deae84bfaf0409c22b
 134     e4a8aea2b607ec96931e6f4d4fe563ba
 135
 136     $ keyctl pipe 440502848 > kmk.blob
 137
 138 Load a trusted key from the saved blob::
 139
 140     $ keyctl add trusted kmk "load `cat kmk.blob`" @u
 141     268728824
 142
 143     $ keyctl print 268728824
 144     0101000000000000000001005d01b7e3f4a6be5709930f3b70a743cbb42e0cc95e18e915
 145     3f60da455bbf1144ad12e4f92b452f966929f6105fd29ca28e4d4d5a031d068478bacb0b
 146     27351119f822911b0a11ba3d3498ba6a32e50dac7f32894dd890eb9ad578e4e292c83722
 147     a52e56a097e6a68b3f56f7a52ece0cdccba1eb62cad7d817f6dc58898b3ac15f36026fec
 148     d568bd4a706cb60bb37be6d8f1240661199d640b66fb0fe3b079f97f450b9ef9c22c6d5d
 149     dd379f0facd1cd020281dfa3c70ba21a3fa6fc2471dc6d13ecf8298b946f65345faa5ef0
 150     f1f8fff03ad0acb083725535636addb08d73dedb9832da198081e5deae84bfaf0409c22b
 151     e4a8aea2b607ec96931e6f4d4fe563ba
 152
 153 Reseal a trusted key under new pcr values::
 154
 155     $ keyctl update 268728824 "update pcrinfo=`cat pcr.blob`"
 156     $ keyctl print 268728824
 157     010100000000002c0002800093c35a09b70fff26e7a98ae786c641e678ec6ffb6b46d805
 158     77c8a6377aed9d3219c6dfec4b23ffe3000001005d37d472ac8a44023fbb3d18583a4f73
 159     d3a076c0858f6f1dcaa39ea0f119911ff03f5406df4f7f27f41da8d7194f45c9f4e00f2e
 160     df449f266253aa3f52e55c53de147773e00f0f9aca86c64d94c95382265968c354c5eab4
 161     9638c5ae99c89de1e0997242edfb0b501744e11ff9762dfd951cffd93227cc513384e7e6
 162     e782c29435c7ec2edafaa2f4c1fe6e7a781b59549ff5296371b42133777dcc5b8b971610
 163     94bc67ede19e43ddb9dc2baacad374a36feaf0314d700af0a65c164b7082401740e489c9
 164     7ef6a24defe4846104209bf0c3eced7fa1a672ed5b125fc9d8cd88b476a658a4434644ef
 165     df8ae9a178e9f83ba9f08d10fa47e4226b98b0702f06b3b8
 166
 167 The initial consumer of trusted keys is EVM, which at boot time needs a high
 168 quality symmetric key for HMAC protection of file metadata.  The use of a
 169 trusted key provides strong guarantees that the EVM key has not been
 170 compromised by a user level problem, and when sealed to specific boot PCR
 171 values, protects against boot and offline attacks.  Create and save an
 172 encrypted key "evm" using the above trusted key "kmk":
 173
 174 option 1: omitting 'format'::
 175
 176     $ keyctl add encrypted evm "new trusted:kmk 32" @u
 177     159771175
 178
 179 option 2: explicitly defining 'format' as 'default'::
 180
 181     $ keyctl add encrypted evm "new default trusted:kmk 32" @u
 182     159771175
 183
 184     $ keyctl print 159771175
 185     default trusted:kmk 32 2375725ad57798846a9bbd240de8906f006e66c03af53b1b3
 186     82dbbc55be2a44616e4959430436dc4f2a7a9659aa60bb4652aeb2120f149ed197c564e0
 187     24717c64 5972dcb82ab2dde83376d82b2e3c09ffc
 188
 189     $ keyctl pipe 159771175 > evm.blob
 190
 191 Load an encrypted key "evm" from saved blob::
 192
 193     $ keyctl add encrypted evm "load `cat evm.blob`" @u
 194     831684262
 195
 196     $ keyctl print 831684262
 197     default trusted:kmk 32 2375725ad57798846a9bbd240de8906f006e66c03af53b1b3
 198     82dbbc55be2a44616e4959430436dc4f2a7a9659aa60bb4652aeb2120f149ed197c564e0
 199     24717c64 5972dcb82ab2dde83376d82b2e3c09ffc
 200
 201 Other uses for trusted and encrypted keys, such as for disk and file encryption
 202 are anticipated.  In particular the new format 'ecryptfs' has been defined
 203 in order to use encrypted keys to mount an eCryptfs filesystem.  More details
 204 about the usage can be found in the file
 205 ``Documentation/security/keys/ecryptfs.rst``.
 206
 207 Another new format 'enc32' has been defined in order to support encrypted keys
 208 with payload size of 32 bytes. This will initially be used for nvdimm security
 209 but may expand to other usages that require 32 bytes payload.