crypto/drbg.c

   1 /*
   2  * DRBG: Deterministic Random Bits Generator
   3  *       Based on NIST Recommended DRBG from NIST SP800-90A with the following
   4  *       properties:
   5  *              * CTR DRBG with DF with AES-128, AES-192, AES-256 cores
   6  *              * Hash DRBG with DF with SHA-1, SHA-256, SHA-384, SHA-512 cores
   7  *              * HMAC DRBG with DF with SHA-1, SHA-256, SHA-384, SHA-512 cores
   8  *              * with and without prediction resistance
   9  *
  10  * Copyright Stephan Mueller <smueller@chronox.de>, 2014
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, and the entire permission notice in its entirety,
  17  *    including the disclaimer of warranties.
  18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  21  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote
  22  *    products derived from this software without specific prior
  23  *    written permission.
  24  *
  25  * ALTERNATIVELY, this product may be distributed under the terms of
  26  * the GNU General Public License, in which case the provisions of the GPL are
  27  * required INSTEAD OF the above restrictions.  (This clause is
  28  * necessary due to a potential bad interaction between the GPL and
  29  * the restrictions contained in a BSD-style copyright.)
  30  *
  31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
  32  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  33  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, ALL OF
  34  * WHICH ARE HEREBY DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE
  35  * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  36  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT
  37  * OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR
  38  * BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  39  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  40  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE
  41  * USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF NOT ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH
  42  * DAMAGE.
  43  *
  44  * DRBG Usage
  45  * ==========
  46  * The SP 800-90A DRBG allows the user to specify a personalization string
  47  * for initialization as well as an additional information string for each
  48  * random number request. The following code fragments show how a caller
  49  * uses the kernel crypto API to use the full functionality of the DRBG.
  50  *
  51  * Usage without any additional data
  52  * ---------------------------------
  53  * struct crypto_rng *drng;
  54  * int err;
  55  * char data[DATALEN];
  56  *
  57  * drng = crypto_alloc_rng(drng_name, 0, 0);
  58  * err = crypto_rng_get_bytes(drng, &data, DATALEN);
  59  * crypto_free_rng(drng);
  60  *
  61  *
  62  * Usage with personalization string during initialization
  63  * -------------------------------------------------------
  64  * struct crypto_rng *drng;
  65  * int err;
  66  * char data[DATALEN];
  67  * struct drbg_string pers;
  68  * char personalization[11] = "some-string";
  69  *
  70  * drbg_string_fill(&pers, personalization, strlen(personalization));
  71  * drng = crypto_alloc_rng(drng_name, 0, 0);
  72  * // The reset completely re-initializes the DRBG with the provided
  73  * // personalization string
  74  * err = crypto_rng_reset(drng, &personalization, strlen(personalization));
  75  * err = crypto_rng_get_bytes(drng, &data, DATALEN);
  76  * crypto_free_rng(drng);
  77  *
  78  *
  79  * Usage with additional information string during random number request
  80  * ---------------------------------------------------------------------
  81  * struct crypto_rng *drng;
  82  * int err;
  83  * char data[DATALEN];
  84  * char addtl_string[11] = "some-string";
  85  * string drbg_string addtl;
  86  *
  87  * drbg_string_fill(&addtl, addtl_string, strlen(addtl_string));
  88  * drng = crypto_alloc_rng(drng_name, 0, 0);
  89  * // The following call is a wrapper to crypto_rng_get_bytes() and returns
  90  * // the same error codes.
  91  * err = crypto_drbg_get_bytes_addtl(drng, &data, DATALEN, &addtl);
  92  * crypto_free_rng(drng);
  93  *
  94  *
  95  * Usage with personalization and additional information strings
  96  * -------------------------------------------------------------
  97  * Just mix both scenarios above.
  98  */
  99
 100 #include <crypto/drbg.h>
 101
 102 /***************************************************************
 103  * Backend cipher definitions available to DRBG
 104  ***************************************************************/
 105
 106 /*
 107  * The order of the DRBG definitions here matter: every DRBG is registered
 108  * as stdrng. Each DRBG receives an increasing cra_priority values the later
 109  * they are defined in this array (see drbg_fill_array).
 110  *
 111  * HMAC DRBGs are favored over Hash DRBGs over CTR DRBGs, and
 112  * the SHA256 / AES 256 over other ciphers. Thus, the favored
 113  * DRBGs are the latest entries in this array.
 114  */
 115 static const struct drbg_core drbg_cores[] = {
 116 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR
 117         {
 118                 .flags = DRBG_CTR | DRBG_STRENGTH128,
 119                 .statelen = 32, /* 256 bits as defined in 10.2.1 */
 120                 .blocklen_bytes = 16,
 121                 .cra_name = "ctr_aes128",
 122                 .backend_cra_name = "aes",
 123         }, {
 124                 .flags = DRBG_CTR | DRBG_STRENGTH192,
 125                 .statelen = 40, /* 320 bits as defined in 10.2.1 */
 126                 .blocklen_bytes = 16,
 127                 .cra_name = "ctr_aes192",
 128                 .backend_cra_name = "aes",
 129         }, {
 130                 .flags = DRBG_CTR | DRBG_STRENGTH256,
 131                 .statelen = 48, /* 384 bits as defined in 10.2.1 */
 132                 .blocklen_bytes = 16,
 133                 .cra_name = "ctr_aes256",
 134                 .backend_cra_name = "aes",
 135         },
 136 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR */
 137 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH
 138         {
 139                 .flags = DRBG_HASH | DRBG_STRENGTH128,
 140                 .statelen = 55, /* 440 bits */
 141                 .blocklen_bytes = 20,
 142                 .cra_name = "sha1",
 143                 .backend_cra_name = "sha1",
 144         }, {
 145                 .flags = DRBG_HASH | DRBG_STRENGTH256,
 146                 .statelen = 111, /* 888 bits */
 147                 .blocklen_bytes = 48,
 148                 .cra_name = "sha384",
 149                 .backend_cra_name = "sha384",
 150         }, {
 151                 .flags = DRBG_HASH | DRBG_STRENGTH256,
 152                 .statelen = 111, /* 888 bits */
 153                 .blocklen_bytes = 64,
 154                 .cra_name = "sha512",
 155                 .backend_cra_name = "sha512",
 156         }, {
 157                 .flags = DRBG_HASH | DRBG_STRENGTH256,
 158                 .statelen = 55, /* 440 bits */
 159                 .blocklen_bytes = 32,
 160                 .cra_name = "sha256",
 161                 .backend_cra_name = "sha256",
 162         },
 163 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH */
 164 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC
 165         {
 166                 .flags = DRBG_HMAC | DRBG_STRENGTH128,
 167                 .statelen = 20, /* block length of cipher */
 168                 .blocklen_bytes = 20,
 169                 .cra_name = "hmac_sha1",
 170                 .backend_cra_name = "hmac(sha1)",
 171         }, {
 172                 .flags = DRBG_HMAC | DRBG_STRENGTH256,
 173                 .statelen = 48, /* block length of cipher */
 174                 .blocklen_bytes = 48,
 175                 .cra_name = "hmac_sha384",
 176                 .backend_cra_name = "hmac(sha384)",
 177         }, {
 178                 .flags = DRBG_HMAC | DRBG_STRENGTH256,
 179                 .statelen = 64, /* block length of cipher */
 180                 .blocklen_bytes = 64,
 181                 .cra_name = "hmac_sha512",
 182                 .backend_cra_name = "hmac(sha512)",
 183         }, {
 184                 .flags = DRBG_HMAC | DRBG_STRENGTH256,
 185                 .statelen = 32, /* block length of cipher */
 186                 .blocklen_bytes = 32,
 187                 .cra_name = "hmac_sha256",
 188                 .backend_cra_name = "hmac(sha256)",
 189         },
 190 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC */
 191 };
 192
 193 /******************************************************************
 194  * Generic helper functions
 195  ******************************************************************/
 196
 197 /*
 198  * Return strength of DRBG according to SP800-90A section 8.4
 199  *
 200  * @flags DRBG flags reference
 201  *
 202  * Return: normalized strength in *bytes* value or 32 as default
 203  *         to counter programming errors
 204  */
 205 static inline unsigned short drbg_sec_strength(drbg_flag_t flags)
 206 {
 207         switch (flags & DRBG_STRENGTH_MASK) {
 208         case DRBG_STRENGTH128:
 209                 return 16;
 210         case DRBG_STRENGTH192:
 211                 return 24;
 212         case DRBG_STRENGTH256:
 213                 return 32;
 214         default:
 215                 return 32;
 216         }
 217 }
 218
 219 /*
 220  * FIPS 140-2 continuous self test
 221  * The test is performed on the result of one round of the output
 222  * function. Thus, the function implicitly knows the size of the
 223  * buffer.
 224  *
 225  * @drbg DRBG handle
 226  * @buf output buffer of random data to be checked
 227  *
 228  * return:
 229  *      true on success
 230  *      false on error
 231  */
 232 static bool drbg_fips_continuous_test(struct drbg_state *drbg,
 233                                       const unsigned char *buf)
 234 {
 235 #ifdef CONFIG_CRYPTO_FIPS
 236         int ret = 0;
 237         /* skip test if we test the overall system */
 238         if (drbg->test_data)
 239                 return true;
 240         /* only perform test in FIPS mode */
 241         if (0 == fips_enabled)
 242                 return true;
 243         if (!drbg->fips_primed) {
 244                 /* Priming of FIPS test */
 245                 memcpy(drbg->prev, buf, drbg_blocklen(drbg));
 246                 drbg->fips_primed = true;
 247                 /* return false due to priming, i.e. another round is needed */
 248                 return false;
 249         }
 250         ret = memcmp(drbg->prev, buf, drbg_blocklen(drbg));
 251         if (!ret)
 252                 panic("DRBG continuous self test failed\n");
 253         memcpy(drbg->prev, buf, drbg_blocklen(drbg));
 254         /* the test shall pass when the two compared values are not equal */
 255         return ret != 0;
 256 #else
 257         return true;
 258 #endif /* CONFIG_CRYPTO_FIPS */
 259 }
 260
 261 /*
 262  * Convert an integer into a byte representation of this integer.
 263  * The byte representation is big-endian
 264  *
 265  * @val value to be converted
 266  * @buf buffer holding the converted integer -- caller must ensure that
 267  *      buffer size is at least 32 bit
 268  */
 269 #if (defined(CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH) || defined(CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR))
 270 static inline void drbg_cpu_to_be32(__u32 val, unsigned char *buf)
 271 {
 272         struct s {
 273                 __be32 conv;
 274         };
 275         struct s *conversion = (struct s *) buf;
 276
 277         conversion->conv = cpu_to_be32(val);
 278 }
 279 #endif /* defined(CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH) || defined(CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR) */
 280
 281 /******************************************************************
 282  * CTR DRBG callback functions
 283  ******************************************************************/
 284
 285 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR
 286 #define CRYPTO_DRBG_CTR_STRING "CTR "
 287 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_ctr_aes256");
 288 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_ctr_aes256");
 289 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_ctr_aes192");
 290 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_ctr_aes192");
 291 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_ctr_aes128");
 292 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_ctr_aes128");
 293
 294 static int drbg_kcapi_sym(struct drbg_state *drbg, const unsigned char *key,
 295                           unsigned char *outval, const struct drbg_string *in);
 296 static int drbg_init_sym_kernel(struct drbg_state *drbg);
 297 static int drbg_fini_sym_kernel(struct drbg_state *drbg);
 298
 299 /* BCC function for CTR DRBG as defined in 10.4.3 */
 300 static int drbg_ctr_bcc(struct drbg_state *drbg,
 301                         unsigned char *out, const unsigned char *key,
 302                         struct list_head *in)
 303 {
 304         int ret = 0;
 305         struct drbg_string *curr = NULL;
 306         struct drbg_string data;
 307         short cnt = 0;
 308
 309         drbg_string_fill(&data, out, drbg_blocklen(drbg));
 310
 311         /* 10.4.3 step 2 / 4 */
 312         list_for_each_entry(curr, in, list) {
 313                 const unsigned char *pos = curr->buf;
 314                 size_t len = curr->len;
 315                 /* 10.4.3 step 4.1 */
 316                 while (len) {
 317                         /* 10.4.3 step 4.2 */
 318                         if (drbg_blocklen(drbg) == cnt) {
 319                                 cnt = 0;
 320                                 ret = drbg_kcapi_sym(drbg, key, out, &data);
 321                                 if (ret)
 322                                         return ret;
 323                         }
 324                         out[cnt] ^= *pos;
 325                         pos++;
 326                         cnt++;
 327                         len--;
 328                 }
 329         }
 330         /* 10.4.3 step 4.2 for last block */
 331         if (cnt)
 332                 ret = drbg_kcapi_sym(drbg, key, out, &data);
 333
 334         return ret;
 335 }
 336
 337 /*
 338  * scratchpad usage: drbg_ctr_update is interlinked with drbg_ctr_df
 339  * (and drbg_ctr_bcc, but this function does not need any temporary buffers),
 340  * the scratchpad is used as follows:
 341  * drbg_ctr_update:
 342  *      temp
 343  *              start: drbg->scratchpad
 344  *              length: drbg_statelen(drbg) + drbg_blocklen(drbg)
 345  *                      note: the cipher writing into this variable works
 346  *                      blocklen-wise. Now, when the statelen is not a multiple
 347  *                      of blocklen, the generateion loop below "spills over"
 348  *                      by at most blocklen. Thus, we need to give sufficient
 349  *                      memory.
 350  *      df_data
 351  *              start: drbg->scratchpad +
 352  *                              drbg_statelen(drbg) + drbg_blocklen(drbg)
 353  *              length: drbg_statelen(drbg)
 354  *
 355  * drbg_ctr_df:
 356  *      pad
 357  *              start: df_data + drbg_statelen(drbg)
 358  *              length: drbg_blocklen(drbg)
 359  *      iv
 360  *              start: pad + drbg_blocklen(drbg)
 361  *              length: drbg_blocklen(drbg)
 362  *      temp
 363  *              start: iv + drbg_blocklen(drbg)
 364  *              length: drbg_satelen(drbg) + drbg_blocklen(drbg)
 365  *                      note: temp is the buffer that the BCC function operates
 366  *                      on. BCC operates blockwise. drbg_statelen(drbg)
 367  *                      is sufficient when the DRBG state length is a multiple
 368  *                      of the block size. For AES192 (and maybe other ciphers)
 369  *                      this is not correct and the length for temp is
 370  *                      insufficient (yes, that also means for such ciphers,
 371  *                      the final output of all BCC rounds are truncated).
 372  *                      Therefore, add drbg_blocklen(drbg) to cover all
 373  *                      possibilities.
 374  */
 375
 376 /* Derivation Function for CTR DRBG as defined in 10.4.2 */
 377 static int drbg_ctr_df(struct drbg_state *drbg,
 378                        unsigned char *df_data, size_t bytes_to_return,
 379                        struct list_head *seedlist)
 380 {
 381         int ret = -EFAULT;
 382         unsigned char L_N[8];
 383         /* S3 is input */
 384         struct drbg_string S1, S2, S4, cipherin;
 385         LIST_HEAD(bcc_list);
 386         unsigned char *pad = df_data + drbg_statelen(drbg);
 387         unsigned char *iv = pad + drbg_blocklen(drbg);
 388         unsigned char *temp = iv + drbg_blocklen(drbg);
 389         size_t padlen = 0;
 390         unsigned int templen = 0;
 391         /* 10.4.2 step 7 */
 392         unsigned int i = 0;
 393         /* 10.4.2 step 8 */
 394         const unsigned char *K = (unsigned char *)
 395                            "\x00\x01\x02\x03\x04\x05\x06\x07"
 396                            "\x08\x09\x0a\x0b\x0c\x0d\x0e\x0f"
 397                            "\x10\x11\x12\x13\x14\x15\x16\x17"
 398                            "\x18\x19\x1a\x1b\x1c\x1d\x1e\x1f";
 399         unsigned char *X;
 400         size_t generated_len = 0;
 401         size_t inputlen = 0;
 402         struct drbg_string *seed = NULL;
 403
 404         memset(pad, 0, drbg_blocklen(drbg));
 405         memset(iv, 0, drbg_blocklen(drbg));
 406
 407         /* 10.4.2 step 1 is implicit as we work byte-wise */
 408
 409         /* 10.4.2 step 2 */
 410         if ((512/8) < bytes_to_return)
 411                 return -EINVAL;
 412
 413         /* 10.4.2 step 2 -- calculate the entire length of all input data */
 414         list_for_each_entry(seed, seedlist, list)
 415                 inputlen += seed->len;
 416         drbg_cpu_to_be32(inputlen, &L_N[0]);
 417
 418         /* 10.4.2 step 3 */
 419         drbg_cpu_to_be32(bytes_to_return, &L_N[4]);
 420
 421         /* 10.4.2 step 5: length is L_N, input_string, one byte, padding */
 422         padlen = (inputlen + sizeof(L_N) + 1) % (drbg_blocklen(drbg));
 423         /* wrap the padlen appropriately */
 424         if (padlen)
 425                 padlen = drbg_blocklen(drbg) - padlen;
 426         /*
 427          * pad / padlen contains the 0x80 byte and the following zero bytes.
 428          * As the calculated padlen value only covers the number of zero
 429          * bytes, this value has to be incremented by one for the 0x80 byte.
 430          */
 431         padlen++;
 432         pad[0] = 0x80;
 433
 434         /* 10.4.2 step 4 -- first fill the linked list and then order it */
 435         drbg_string_fill(&S1, iv, drbg_blocklen(drbg));
 436         list_add_tail(&S1.list, &bcc_list);
 437         drbg_string_fill(&S2, L_N, sizeof(L_N));
 438         list_add_tail(&S2.list, &bcc_list);
 439         list_splice_tail(seedlist, &bcc_list);
 440         drbg_string_fill(&S4, pad, padlen);
 441         list_add_tail(&S4.list, &bcc_list);
 442
 443         /* 10.4.2 step 9 */
 444         while (templen < (drbg_keylen(drbg) + (drbg_blocklen(drbg)))) {
 445                 /*
 446                  * 10.4.2 step 9.1 - the padding is implicit as the buffer
 447                  * holds zeros after allocation -- even the increment of i
 448                  * is irrelevant as the increment remains within length of i
 449                  */
 450                 drbg_cpu_to_be32(i, iv);
 451                 /* 10.4.2 step 9.2 -- BCC and concatenation with temp */
 452                 ret = drbg_ctr_bcc(drbg, temp + templen, K, &bcc_list);
 453                 if (ret)
 454                         goto out;
 455                 /* 10.4.2 step 9.3 */
 456                 i++;
 457                 templen += drbg_blocklen(drbg);
 458         }
 459
 460         /* 10.4.2 step 11 */
 461         X = temp + (drbg_keylen(drbg));
 462         drbg_string_fill(&cipherin, X, drbg_blocklen(drbg));
 463
 464         /* 10.4.2 step 12: overwriting of outval is implemented in next step */
 465
 466         /* 10.4.2 step 13 */
 467         while (generated_len < bytes_to_return) {
 468                 short blocklen = 0;
 469                 /*
 470                  * 10.4.2 step 13.1: the truncation of the key length is
 471                  * implicit as the key is only drbg_blocklen in size based on
 472                  * the implementation of the cipher function callback
 473                  */
 474                 ret = drbg_kcapi_sym(drbg, temp, X, &cipherin);
 475                 if (ret)
 476                         goto out;
 477                 blocklen = (drbg_blocklen(drbg) <
 478                                 (bytes_to_return - generated_len)) ?
 479                             drbg_blocklen(drbg) :
 480                                 (bytes_to_return - generated_len);
 481                 /* 10.4.2 step 13.2 and 14 */
 482                 memcpy(df_data + generated_len, X, blocklen);
 483                 generated_len += blocklen;
 484         }
 485
 486         ret = 0;
 487
 488 out:
 489         memset(iv, 0, drbg_blocklen(drbg));
 490         memset(temp, 0, drbg_statelen(drbg));
 491         memset(pad, 0, drbg_blocklen(drbg));
 492         return ret;
 493 }
 494
 495 /*
 496  * update function of CTR DRBG as defined in 10.2.1.2
 497  *
 498  * The reseed variable has an enhanced meaning compared to the update
 499  * functions of the other DRBGs as follows:
 500  * 0 => initial seed from initialization
 501  * 1 => reseed via drbg_seed
 502  * 2 => first invocation from drbg_ctr_update when addtl is present. In
 503  *      this case, the df_data scratchpad is not deleted so that it is
 504  *      available for another calls to prevent calling the DF function
 505  *      again.
 506  * 3 => second invocation from drbg_ctr_update. When the update function
 507  *      was called with addtl, the df_data memory already contains the
 508  *      DFed addtl information and we do not need to call DF again.
 509  */
 510 static int drbg_ctr_update(struct drbg_state *drbg, struct list_head *seed,
 511                            int reseed)
 512 {
 513         int ret = -EFAULT;
 514         /* 10.2.1.2 step 1 */
 515         unsigned char *temp = drbg->scratchpad;
 516         unsigned char *df_data = drbg->scratchpad + drbg_statelen(drbg) +
 517                                  drbg_blocklen(drbg);
 518         unsigned char *temp_p, *df_data_p; /* pointer to iterate over buffers */
 519         unsigned int len = 0;
 520         struct drbg_string cipherin;
 521
 522         if (3 > reseed)
 523                 memset(df_data, 0, drbg_statelen(drbg));
 524
 525         /* 10.2.1.3.2 step 2 and 10.2.1.4.2 step 2 */
 526         if (seed) {
 527                 ret = drbg_ctr_df(drbg, df_data, drbg_statelen(drbg), seed);
 528                 if (ret)
 529                         goto out;
 530         }
 531
 532         drbg_string_fill(&cipherin, drbg->V, drbg_blocklen(drbg));
 533         /*
 534          * 10.2.1.3.2 steps 2 and 3 are already covered as the allocation
 535          * zeroizes all memory during initialization
 536          */
 537         while (len < (drbg_statelen(drbg))) {
 538                 /* 10.2.1.2 step 2.1 */
 539                 crypto_inc(drbg->V, drbg_blocklen(drbg));
 540                 /*
 541                  * 10.2.1.2 step 2.2 */
 542                 ret = drbg_kcapi_sym(drbg, drbg->C, temp + len, &cipherin);
 543                 if (ret)
 544                         goto out;
 545                 /* 10.2.1.2 step 2.3 and 3 */
 546                 len += drbg_blocklen(drbg);
 547         }
 548
 549         /* 10.2.1.2 step 4 */
 550         temp_p = temp;
 551         df_data_p = df_data;
 552         for (len = 0; len < drbg_statelen(drbg); len++) {
 553                 *temp_p ^= *df_data_p;
 554                 df_data_p++; temp_p++;
 555         }
 556
 557         /* 10.2.1.2 step 5 */
 558         memcpy(drbg->C, temp, drbg_keylen(drbg));
 559         /* 10.2.1.2 step 6 */
 560         memcpy(drbg->V, temp + drbg_keylen(drbg), drbg_blocklen(drbg));
 561         ret = 0;
 562
 563 out:
 564         memset(temp, 0, drbg_statelen(drbg) + drbg_blocklen(drbg));
 565         if (2 != reseed)
 566                 memset(df_data, 0, drbg_statelen(drbg));
 567         return ret;
 568 }
 569
 570 /*
 571  * scratchpad use: drbg_ctr_update is called independently from
 572  * drbg_ctr_extract_bytes. Therefore, the scratchpad is reused
 573  */
 574 /* Generate function of CTR DRBG as defined in 10.2.1.5.2 */
 575 static int drbg_ctr_generate(struct drbg_state *drbg,
 576                              unsigned char *buf, unsigned int buflen,
 577                              struct list_head *addtl)
 578 {
 579         int len = 0;
 580         int ret = 0;
 581         struct drbg_string data;
 582
 583         /* 10.2.1.5.2 step 2 */
 584         if (addtl && !list_empty(addtl)) {
 585                 ret = drbg_ctr_update(drbg, addtl, 2);
 586                 if (ret)
 587                         return 0;
 588         }
 589
 590         /* 10.2.1.5.2 step 4.1 */
 591         crypto_inc(drbg->V, drbg_blocklen(drbg));
 592         drbg_string_fill(&data, drbg->V, drbg_blocklen(drbg));
 593         while (len < buflen) {
 594                 int outlen = 0;
 595                 /* 10.2.1.5.2 step 4.2 */
 596                 ret = drbg_kcapi_sym(drbg, drbg->C, drbg->scratchpad, &data);
 597                 if (ret) {
 598                         len = ret;
 599                         goto out;
 600                 }
 601                 outlen = (drbg_blocklen(drbg) < (buflen - len)) ?
 602                           drbg_blocklen(drbg) : (buflen - len);
 603                 if (!drbg_fips_continuous_test(drbg, drbg->scratchpad)) {
 604                         /* 10.2.1.5.2 step 6 */
 605                         crypto_inc(drbg->V, drbg_blocklen(drbg));
 606                         continue;
 607                 }
 608                 /* 10.2.1.5.2 step 4.3 */
 609                 memcpy(buf + len, drbg->scratchpad, outlen);
 610                 len += outlen;
 611                 /* 10.2.1.5.2 step 6 */
 612                 if (len < buflen)
 613                         crypto_inc(drbg->V, drbg_blocklen(drbg));
 614         }
 615
 616         /* 10.2.1.5.2 step 6 */
 617         ret = drbg_ctr_update(drbg, NULL, 3);
 618         if (ret)
 619                 len = ret;
 620
 621 out:
 622         memset(drbg->scratchpad, 0, drbg_blocklen(drbg));
 623         return len;
 624 }
 625
 626 static struct drbg_state_ops drbg_ctr_ops = {
 627         .update         = drbg_ctr_update,
 628         .generate       = drbg_ctr_generate,
 629         .crypto_init    = drbg_init_sym_kernel,
 630         .crypto_fini    = drbg_fini_sym_kernel,
 631 };
 632 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR */
 633
 634 /******************************************************************
 635  * HMAC DRBG callback functions
 636  ******************************************************************/
 637
 638 #if defined(CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH) || defined(CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC)
 639 static int drbg_kcapi_hash(struct drbg_state *drbg, const unsigned char *key,
 640                            unsigned char *outval, const struct list_head *in);
 641 static int drbg_init_hash_kernel(struct drbg_state *drbg);
 642 static int drbg_fini_hash_kernel(struct drbg_state *drbg);
 643 #endif /* (CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH || CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC) */
 644
 645 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC
 646 #define CRYPTO_DRBG_HMAC_STRING "HMAC "
 647 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_hmac_sha512");
 648 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_hmac_sha512");
 649 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_hmac_sha384");
 650 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_hmac_sha384");
 651 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_hmac_sha256");
 652 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_hmac_sha256");
 653 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_hmac_sha1");
 654 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_hmac_sha1");
 655
 656 /* update function of HMAC DRBG as defined in 10.1.2.2 */
 657 static int drbg_hmac_update(struct drbg_state *drbg, struct list_head *seed,
 658                             int reseed)
 659 {
 660         int ret = -EFAULT;
 661         int i = 0;
 662         struct drbg_string seed1, seed2, vdata;
 663         LIST_HEAD(seedlist);
 664         LIST_HEAD(vdatalist);
 665
 666         if (!reseed)
 667                 /* 10.1.2.3 step 2 -- memset(0) of C is implicit with kzalloc */
 668                 memset(drbg->V, 1, drbg_statelen(drbg));
 669
 670         drbg_string_fill(&seed1, drbg->V, drbg_statelen(drbg));
 671         list_add_tail(&seed1.list, &seedlist);
 672         /* buffer of seed2 will be filled in for loop below with one byte */
 673         drbg_string_fill(&seed2, NULL, 1);
 674         list_add_tail(&seed2.list, &seedlist);
 675         /* input data of seed is allowed to be NULL at this point */
 676         if (seed)
 677                 list_splice_tail(seed, &seedlist);
 678
 679         drbg_string_fill(&vdata, drbg->V, drbg_statelen(drbg));
 680         list_add_tail(&vdata.list, &vdatalist);
 681         for (i = 2; 0 < i; i--) {
 682                 /* first round uses 0x0, second 0x1 */
 683                 unsigned char prefix = DRBG_PREFIX0;
 684                 if (1 == i)
 685                         prefix = DRBG_PREFIX1;
 686                 /* 10.1.2.2 step 1 and 4 -- concatenation and HMAC for key */
 687                 seed2.buf = &prefix;
 688                 ret = drbg_kcapi_hash(drbg, drbg->C, drbg->C, &seedlist);
 689                 if (ret)
 690                         return ret;
 691
 692                 /* 10.1.2.2 step 2 and 5 -- HMAC for V */
 693                 ret = drbg_kcapi_hash(drbg, drbg->C, drbg->V, &vdatalist);
 694                 if (ret)
 695                         return ret;
 696
 697                 /* 10.1.2.2 step 3 */
 698                 if (!seed)
 699                         return ret;
 700         }
 701
 702         return 0;
 703 }
 704
 705 /* generate function of HMAC DRBG as defined in 10.1.2.5 */
 706 static int drbg_hmac_generate(struct drbg_state *drbg,
 707                               unsigned char *buf,
 708                               unsigned int buflen,
 709                               struct list_head *addtl)
 710 {
 711         int len = 0;
 712         int ret = 0;
 713         struct drbg_string data;
 714         LIST_HEAD(datalist);
 715
 716         /* 10.1.2.5 step 2 */
 717         if (addtl && !list_empty(addtl)) {
 718                 ret = drbg_hmac_update(drbg, addtl, 1);
 719                 if (ret)
 720                         return ret;
 721         }
 722
 723         drbg_string_fill(&data, drbg->V, drbg_statelen(drbg));
 724         list_add_tail(&data.list, &datalist);
 725         while (len < buflen) {
 726                 unsigned int outlen = 0;
 727                 /* 10.1.2.5 step 4.1 */
 728                 ret = drbg_kcapi_hash(drbg, drbg->C, drbg->V, &datalist);
 729                 if (ret)
 730                         return ret;
 731                 outlen = (drbg_blocklen(drbg) < (buflen - len)) ?
 732                           drbg_blocklen(drbg) : (buflen - len);
 733                 if (!drbg_fips_continuous_test(drbg, drbg->V))
 734                         continue;
 735
 736                 /* 10.1.2.5 step 4.2 */
 737                 memcpy(buf + len, drbg->V, outlen);
 738                 len += outlen;
 739         }
 740
 741         /* 10.1.2.5 step 6 */
 742         if (addtl && !list_empty(addtl))
 743                 ret = drbg_hmac_update(drbg, addtl, 1);
 744         else
 745                 ret = drbg_hmac_update(drbg, NULL, 1);
 746         if (ret)
 747                 return ret;
 748
 749         return len;
 750 }
 751
 752 static struct drbg_state_ops drbg_hmac_ops = {
 753         .update         = drbg_hmac_update,
 754         .generate       = drbg_hmac_generate,
 755         .crypto_init    = drbg_init_hash_kernel,
 756         .crypto_fini    = drbg_fini_hash_kernel,
 757 };
 758 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC */
 759
 760 /******************************************************************
 761  * Hash DRBG callback functions
 762  ******************************************************************/
 763
 764 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH
 765 #define CRYPTO_DRBG_HASH_STRING "HASH "
 766 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_sha512");
 767 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_sha512");
 768 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_sha384");
 769 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_sha384");
 770 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_sha256");
 771 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_sha256");
 772 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_pr_sha1");
 773 MODULE_ALIAS_CRYPTO("drbg_nopr_sha1");
 774
 775 /*
 776  * Increment buffer
 777  *
 778  * @dst buffer to increment
 779  * @add value to add
 780  */
 781 static inline void drbg_add_buf(unsigned char *dst, size_t dstlen,
 782                                 const unsigned char *add, size_t addlen)
 783 {
 784         /* implied: dstlen > addlen */
 785         unsigned char *dstptr;
 786         const unsigned char *addptr;
 787         unsigned int remainder = 0;
 788         size_t len = addlen;
 789
 790         dstptr = dst + (dstlen-1);
 791         addptr = add + (addlen-1);
 792         while (len) {
 793                 remainder += *dstptr + *addptr;
 794                 *dstptr = remainder & 0xff;
 795                 remainder >>= 8;
 796                 len--; dstptr--; addptr--;
 797         }
 798         len = dstlen - addlen;
 799         while (len && remainder > 0) {
 800                 remainder = *dstptr + 1;
 801                 *dstptr = remainder & 0xff;
 802                 remainder >>= 8;
 803                 len--; dstptr--;
 804         }
 805 }
 806
 807 /*
 808  * scratchpad usage: as drbg_hash_update and drbg_hash_df are used
 809  * interlinked, the scratchpad is used as follows:
 810  * drbg_hash_update
 811  *      start: drbg->scratchpad
 812  *      length: drbg_statelen(drbg)
 813  * drbg_hash_df:
 814  *      start: drbg->scratchpad + drbg_statelen(drbg)
 815  *      length: drbg_blocklen(drbg)
 816  *
 817  * drbg_hash_process_addtl uses the scratchpad, but fully completes
 818  * before either of the functions mentioned before are invoked. Therefore,
 819  * drbg_hash_process_addtl does not need to be specifically considered.
 820  */
 821
 822 /* Derivation Function for Hash DRBG as defined in 10.4.1 */
 823 static int drbg_hash_df(struct drbg_state *drbg,
 824                         unsigned char *outval, size_t outlen,
 825                         struct list_head *entropylist)
 826 {
 827         int ret = 0;
 828         size_t len = 0;
 829         unsigned char input[5];
 830         unsigned char *tmp = drbg->scratchpad + drbg_statelen(drbg);
 831         struct drbg_string data;
 832
 833         /* 10.4.1 step 3 */
 834         input[0] = 1;
 835         drbg_cpu_to_be32((outlen * 8), &input[1]);
 836
 837         /* 10.4.1 step 4.1 -- concatenation of data for input into hash */
 838         drbg_string_fill(&data, input, 5);
 839         list_add(&data.list, entropylist);
 840
 841         /* 10.4.1 step 4 */
 842         while (len < outlen) {
 843                 short blocklen = 0;
 844                 /* 10.4.1 step 4.1 */
 845                 ret = drbg_kcapi_hash(drbg, NULL, tmp, entropylist);
 846                 if (ret)
 847                         goto out;
 848                 /* 10.4.1 step 4.2 */
 849                 input[0]++;
 850                 blocklen = (drbg_blocklen(drbg) < (outlen - len)) ?
 851                             drbg_blocklen(drbg) : (outlen - len);
 852                 memcpy(outval + len, tmp, blocklen);
 853                 len += blocklen;
 854         }
 855
 856 out:
 857         memset(tmp, 0, drbg_blocklen(drbg));
 858         return ret;
 859 }
 860
 861 /* update function for Hash DRBG as defined in 10.1.1.2 / 10.1.1.3 */
 862 static int drbg_hash_update(struct drbg_state *drbg, struct list_head *seed,
 863                             int reseed)
 864 {
 865         int ret = 0;
 866         struct drbg_string data1, data2;
 867         LIST_HEAD(datalist);
 868         LIST_HEAD(datalist2);
 869         unsigned char *V = drbg->scratchpad;
 870         unsigned char prefix = DRBG_PREFIX1;
 871
 872         if (!seed)
 873                 return -EINVAL;
 874
 875         if (reseed) {
 876                 /* 10.1.1.3 step 1 */
 877                 memcpy(V, drbg->V, drbg_statelen(drbg));
 878                 drbg_string_fill(&data1, &prefix, 1);
 879                 list_add_tail(&data1.list, &datalist);
 880                 drbg_string_fill(&data2, V, drbg_statelen(drbg));
 881                 list_add_tail(&data2.list, &datalist);
 882         }
 883         list_splice_tail(seed, &datalist);
 884
 885         /* 10.1.1.2 / 10.1.1.3 step 2 and 3 */
 886         ret = drbg_hash_df(drbg, drbg->V, drbg_statelen(drbg), &datalist);
 887         if (ret)
 888                 goto out;
 889
 890         /* 10.1.1.2 / 10.1.1.3 step 4  */
 891         prefix = DRBG_PREFIX0;
 892         drbg_string_fill(&data1, &prefix, 1);
 893         list_add_tail(&data1.list, &datalist2);
 894         drbg_string_fill(&data2, drbg->V, drbg_statelen(drbg));
 895         list_add_tail(&data2.list, &datalist2);
 896         /* 10.1.1.2 / 10.1.1.3 step 4 */
 897         ret = drbg_hash_df(drbg, drbg->C, drbg_statelen(drbg), &datalist2);
 898
 899 out:
 900         memset(drbg->scratchpad, 0, drbg_statelen(drbg));
 901         return ret;
 902 }
 903
 904 /* processing of additional information string for Hash DRBG */
 905 static int drbg_hash_process_addtl(struct drbg_state *drbg,
 906                                    struct list_head *addtl)
 907 {
 908         int ret = 0;
 909         struct drbg_string data1, data2;
 910         LIST_HEAD(datalist);
 911         unsigned char prefix = DRBG_PREFIX2;
 912
 913         /* 10.1.1.4 step 2 */
 914         if (!addtl || list_empty(addtl))
 915                 return 0;
 916
 917         /* 10.1.1.4 step 2a */
 918         drbg_string_fill(&data1, &prefix, 1);
 919         drbg_string_fill(&data2, drbg->V, drbg_statelen(drbg));
 920         list_add_tail(&data1.list, &datalist);
 921         list_add_tail(&data2.list, &datalist);
 922         list_splice_tail(addtl, &datalist);
 923         ret = drbg_kcapi_hash(drbg, NULL, drbg->scratchpad, &datalist);
 924         if (ret)
 925                 goto out;
 926
 927         /* 10.1.1.4 step 2b */
 928         drbg_add_buf(drbg->V, drbg_statelen(drbg),
 929                      drbg->scratchpad, drbg_blocklen(drbg));
 930
 931 out:
 932         memset(drbg->scratchpad, 0, drbg_blocklen(drbg));
 933         return ret;
 934 }
 935
 936 /* Hashgen defined in 10.1.1.4 */
 937 static int drbg_hash_hashgen(struct drbg_state *drbg,
 938                              unsigned char *buf,
 939                              unsigned int buflen)
 940 {
 941         int len = 0;
 942         int ret = 0;
 943         unsigned char *src = drbg->scratchpad;
 944         unsigned char *dst = drbg->scratchpad + drbg_statelen(drbg);
 945         struct drbg_string data;
 946         LIST_HEAD(datalist);
 947
 948         /* 10.1.1.4 step hashgen 2 */
 949         memcpy(src, drbg->V, drbg_statelen(drbg));
 950
 951         drbg_string_fill(&data, src, drbg_statelen(drbg));
 952         list_add_tail(&data.list, &datalist);
 953         while (len < buflen) {
 954                 unsigned int outlen = 0;
 955                 /* 10.1.1.4 step hashgen 4.1 */
 956                 ret = drbg_kcapi_hash(drbg, NULL, dst, &datalist);
 957                 if (ret) {
 958                         len = ret;
 959                         goto out;
 960                 }
 961                 outlen = (drbg_blocklen(drbg) < (buflen - len)) ?
 962                           drbg_blocklen(drbg) : (buflen - len);
 963                 if (!drbg_fips_continuous_test(drbg, dst)) {
 964                         crypto_inc(src, drbg_statelen(drbg));
 965                         continue;
 966                 }
 967                 /* 10.1.1.4 step hashgen 4.2 */
 968                 memcpy(buf + len, dst, outlen);
 969                 len += outlen;
 970                 /* 10.1.1.4 hashgen step 4.3 */
 971                 if (len < buflen)
 972                         crypto_inc(src, drbg_statelen(drbg));
 973         }
 974
 975 out:
 976         memset(drbg->scratchpad, 0,
 977                (drbg_statelen(drbg) + drbg_blocklen(drbg)));
 978         return len;
 979 }
 980
 981 /* generate function for Hash DRBG as defined in  10.1.1.4 */
 982 static int drbg_hash_generate(struct drbg_state *drbg,
 983                               unsigned char *buf, unsigned int buflen,
 984                               struct list_head *addtl)
 985 {
 986         int len = 0;
 987         int ret = 0;
 988         union {
 989                 unsigned char req[8];
 990                 __be64 req_int;
 991         } u;
 992         unsigned char prefix = DRBG_PREFIX3;
 993         struct drbg_string data1, data2;
 994         LIST_HEAD(datalist);
 995
 996         /* 10.1.1.4 step 2 */
 997         ret = drbg_hash_process_addtl(drbg, addtl);
 998         if (ret)
 999                 return ret;
1000         /* 10.1.1.4 step 3 */
1001         len = drbg_hash_hashgen(drbg, buf, buflen);
1002
1003         /* this is the value H as documented in 10.1.1.4 */
1004         /* 10.1.1.4 step 4 */
1005         drbg_string_fill(&data1, &prefix, 1);
1006         list_add_tail(&data1.list, &datalist);
1007         drbg_string_fill(&data2, drbg->V, drbg_statelen(drbg));
1008         list_add_tail(&data2.list, &datalist);
1009         ret = drbg_kcapi_hash(drbg, NULL, drbg->scratchpad, &datalist);
1010         if (ret) {
1011                 len = ret;
1012                 goto out;
1013         }
1014
1015         /* 10.1.1.4 step 5 */
1016         drbg_add_buf(drbg->V, drbg_statelen(drbg),
1017                      drbg->scratchpad, drbg_blocklen(drbg));
1018         drbg_add_buf(drbg->V, drbg_statelen(drbg),
1019                      drbg->C, drbg_statelen(drbg));
1020         u.req_int = cpu_to_be64(drbg->reseed_ctr);
1021         drbg_add_buf(drbg->V, drbg_statelen(drbg), u.req, 8);
1022
1023 out:
1024         memset(drbg->scratchpad, 0, drbg_blocklen(drbg));
1025         return len;
1026 }
1027
1028 /*
1029  * scratchpad usage: as update and generate are used isolated, both
1030  * can use the scratchpad
1031  */
1032 static struct drbg_state_ops drbg_hash_ops = {
1033         .update         = drbg_hash_update,
1034         .generate       = drbg_hash_generate,
1035         .crypto_init    = drbg_init_hash_kernel,
1036         .crypto_fini    = drbg_fini_hash_kernel,
1037 };
1038 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH */
1039
1040 /******************************************************************
1041  * Functions common for DRBG implementations
1042  ******************************************************************/
1043
1044 /*
1045  * Seeding or reseeding of the DRBG
1046  *
1047  * @drbg: DRBG state struct
1048  * @pers: personalization / additional information buffer
1049  * @reseed: 0 for initial seed process, 1 for reseeding
1050  *
1051  * return:
1052  *      0 on success
1053  *      error value otherwise
1054  */
1055 static int drbg_seed(struct drbg_state *drbg, struct drbg_string *pers,
1056                      bool reseed)
1057 {
1058         int ret = 0;
1059         unsigned char *entropy = NULL;
1060         size_t entropylen = 0;
1061         struct drbg_string data1;
1062         LIST_HEAD(seedlist);
1063
1064         /* 9.1 / 9.2 / 9.3.1 step 3 */
1065         if (pers && pers->len > (drbg_max_addtl(drbg))) {
1066                 pr_devel("DRBG: personalization string too long %zu\n",
1067                          pers->len);
1068                 return -EINVAL;
1069         }
1070
1071         if (drbg->test_data && drbg->test_data->testentropy) {
1072                 drbg_string_fill(&data1, drbg->test_data->testentropy->buf,
1073                                  drbg->test_data->testentropy->len);
1074                 pr_devel("DRBG: using test entropy\n");
1075         } else {
1076                 /*
1077                  * Gather entropy equal to the security strength of the DRBG.
1078                  * With a derivation function, a nonce is required in addition
1079                  * to the entropy. A nonce must be at least 1/2 of the security
1080                  * strength of the DRBG in size. Thus, entropy * nonce is 3/2
1081                  * of the strength. The consideration of a nonce is only
1082                  * applicable during initial seeding.
1083                  */
1084                 entropylen = drbg_sec_strength(drbg->core->flags);
1085                 if (!entropylen)
1086                         return -EFAULT;
1087                 if (!reseed)
1088                         entropylen = ((entropylen + 1) / 2) * 3;
1089                 pr_devel("DRBG: (re)seeding with %zu bytes of entropy\n",
1090                          entropylen);
1091                 entropy = kzalloc(entropylen, GFP_KERNEL);
1092                 if (!entropy)
1093                         return -ENOMEM;
1094                 get_random_bytes(entropy, entropylen);
1095                 drbg_string_fill(&data1, entropy, entropylen);
1096         }
1097         list_add_tail(&data1.list, &seedlist);
1098
1099         /*
1100          * concatenation of entropy with personalization str / addtl input)
1101          * the variable pers is directly handed in by the caller, so check its
1102          * contents whether it is appropriate
1103          */
1104         if (pers && pers->buf && 0 < pers->len) {
1105                 list_add_tail(&pers->list, &seedlist);
1106                 pr_devel("DRBG: using personalization string\n");
1107         }
1108
1109         if (!reseed) {
1110                 memset(drbg->V, 0, drbg_statelen(drbg));
1111                 memset(drbg->C, 0, drbg_statelen(drbg));
1112         }
1113
1114         ret = drbg->d_ops->update(drbg, &seedlist, reseed);
1115         if (ret)
1116                 goto out;
1117
1118         drbg->seeded = true;
1119         /* 10.1.1.2 / 10.1.1.3 step 5 */
1120         drbg->reseed_ctr = 1;
1121
1122 out:
1123         kzfree(entropy);
1124         return ret;
1125 }
1126
1127 /* Free all substructures in a DRBG state without the DRBG state structure */
1128 static inline void drbg_dealloc_state(struct drbg_state *drbg)
1129 {
1130         if (!drbg)
1131                 return;
1132         kzfree(drbg->V);
1133         drbg->V = NULL;
1134         kzfree(drbg->C);
1135         drbg->C = NULL;
1136         kzfree(drbg->scratchpad);
1137         drbg->scratchpad = NULL;
1138         drbg->reseed_ctr = 0;
1139 #ifdef CONFIG_CRYPTO_FIPS
1140         kzfree(drbg->prev);
1141         drbg->prev = NULL;
1142         drbg->fips_primed = false;
1143 #endif
1144 }
1145
1146 /*
1147  * Allocate all sub-structures for a DRBG state.
1148  * The DRBG state structure must already be allocated.
1149  */
1150 static inline int drbg_alloc_state(struct drbg_state *drbg)
1151 {
1152         int ret = -ENOMEM;
1153         unsigned int sb_size = 0;
1154
1155         drbg->V = kmalloc(drbg_statelen(drbg), GFP_KERNEL);
1156         if (!drbg->V)
1157                 goto err;
1158         drbg->C = kmalloc(drbg_statelen(drbg), GFP_KERNEL);
1159         if (!drbg->C)
1160                 goto err;
1161 #ifdef CONFIG_CRYPTO_FIPS
1162         drbg->prev = kmalloc(drbg_blocklen(drbg), GFP_KERNEL);
1163         if (!drbg->prev)
1164                 goto err;
1165         drbg->fips_primed = false;
1166 #endif
1167         /* scratchpad is only generated for CTR and Hash */
1168         if (drbg->core->flags & DRBG_HMAC)
1169                 sb_size = 0;
1170         else if (drbg->core->flags & DRBG_CTR)
1171                 sb_size = drbg_statelen(drbg) + drbg_blocklen(drbg) + /* temp */
1172                           drbg_statelen(drbg) + /* df_data */
1173                           drbg_blocklen(drbg) + /* pad */
1174                           drbg_blocklen(drbg) + /* iv */
1175                           drbg_statelen(drbg) + drbg_blocklen(drbg); /* temp */
1176         else
1177                 sb_size = drbg_statelen(drbg) + drbg_blocklen(drbg);
1178
1179         if (0 < sb_size) {
1180                 drbg->scratchpad = kzalloc(sb_size, GFP_KERNEL);
1181                 if (!drbg->scratchpad)
1182                         goto err;
1183         }
1184         spin_lock_init(&drbg->drbg_lock);
1185         return 0;
1186
1187 err:
1188         drbg_dealloc_state(drbg);
1189         return ret;
1190 }
1191
1192 /*
1193  * Strategy to avoid holding long term locks: generate a shadow copy of DRBG
1194  * and perform all operations on this shadow copy. After finishing, restore
1195  * the updated state of the shadow copy into original drbg state. This way,
1196  * only the read and write operations of the original drbg state must be
1197  * locked
1198  */
1199 static inline void drbg_copy_drbg(struct drbg_state *src,
1200                                   struct drbg_state *dst)
1201 {
1202         if (!src || !dst)
1203                 return;
1204         memcpy(dst->V, src->V, drbg_statelen(src));
1205         memcpy(dst->C, src->C, drbg_statelen(src));
1206         dst->reseed_ctr = src->reseed_ctr;
1207         dst->seeded = src->seeded;
1208         dst->pr = src->pr;
1209 #ifdef CONFIG_CRYPTO_FIPS
1210         dst->fips_primed = src->fips_primed;
1211         memcpy(dst->prev, src->prev, drbg_blocklen(src));
1212 #endif
1213         /*
1214          * Not copied:
1215          * scratchpad is initialized drbg_alloc_state;
1216          * priv_data is initialized with call to crypto_init;
1217          * d_ops and core are set outside, as these parameters are const;
1218          * test_data is set outside to prevent it being copied back.
1219          */
1220 }
1221
1222 static int drbg_make_shadow(struct drbg_state *drbg, struct drbg_state **shadow)
1223 {
1224         int ret = -ENOMEM;
1225         struct drbg_state *tmp = NULL;
1226
1227         tmp = kzalloc(sizeof(struct drbg_state), GFP_KERNEL);
1228         if (!tmp)
1229                 return -ENOMEM;
1230
1231         /* read-only data as they are defined as const, no lock needed */
1232         tmp->core = drbg->core;
1233         tmp->d_ops = drbg->d_ops;
1234
1235         ret = drbg_alloc_state(tmp);
1236         if (ret)
1237                 goto err;
1238
1239         spin_lock_bh(&drbg->drbg_lock);
1240         drbg_copy_drbg(drbg, tmp);
1241         /* only make a link to the test buffer, as we only read that data */
1242         tmp->test_data = drbg->test_data;
1243         spin_unlock_bh(&drbg->drbg_lock);
1244         *shadow = tmp;
1245         return 0;
1246
1247 err:
1248         kzfree(tmp);
1249         return ret;
1250 }
1251
1252 static void drbg_restore_shadow(struct drbg_state *drbg,
1253                                 struct drbg_state **shadow)
1254 {
1255         struct drbg_state *tmp = *shadow;
1256
1257         spin_lock_bh(&drbg->drbg_lock);
1258         drbg_copy_drbg(tmp, drbg);
1259         spin_unlock_bh(&drbg->drbg_lock);
1260         drbg_dealloc_state(tmp);
1261         kzfree(tmp);
1262         *shadow = NULL;
1263 }
1264
1265 /*************************************************************************
1266  * DRBG interface functions
1267  *************************************************************************/
1268
1269 /*
1270  * DRBG generate function as required by SP800-90A - this function
1271  * generates random numbers
1272  *
1273  * @drbg DRBG state handle
1274  * @buf Buffer where to store the random numbers -- the buffer must already
1275  *      be pre-allocated by caller
1276  * @buflen Length of output buffer - this value defines the number of random
1277  *         bytes pulled from DRBG
1278  * @addtl Additional input that is mixed into state, may be NULL -- note
1279  *        the entropy is pulled by the DRBG internally unconditionally
1280  *        as defined in SP800-90A. The additional input is mixed into
1281  *        the state in addition to the pulled entropy.
1282  *
1283  * return: 0 when all bytes are generated; < 0 in case of an error
1284  */
1285 static int drbg_generate(struct drbg_state *drbg,
1286                          unsigned char *buf, unsigned int buflen,
1287                          struct drbg_string *addtl)
1288 {
1289         int len = 0;
1290         struct drbg_state *shadow = NULL;
1291         LIST_HEAD(addtllist);
1292         struct drbg_string timestamp;
1293         union {
1294                 cycles_t cycles;
1295                 unsigned char char_cycles[sizeof(cycles_t)];
1296         } now;
1297
1298         if (0 == buflen || !buf) {
1299                 pr_devel("DRBG: no output buffer provided\n");
1300                 return -EINVAL;
1301         }
1302         if (addtl && NULL == addtl->buf && 0 < addtl->len) {
1303                 pr_devel("DRBG: wrong format of additional information\n");
1304                 return -EINVAL;
1305         }
1306
1307         len = drbg_make_shadow(drbg, &shadow);
1308         if (len) {
1309                 pr_devel("DRBG: shadow copy cannot be generated\n");
1310                 return len;
1311         }
1312
1313         /* 9.3.1 step 2 */
1314         len = -EINVAL;
1315         if (buflen > (drbg_max_request_bytes(shadow))) {
1316                 pr_devel("DRBG: requested random numbers too large %u\n",
1317                          buflen);
1318                 goto err;
1319         }
1320
1321         /* 9.3.1 step 3 is implicit with the chosen DRBG */
1322
1323         /* 9.3.1 step 4 */
1324         if (addtl && addtl->len > (drbg_max_addtl(shadow))) {
1325                 pr_devel("DRBG: additional information string too long %zu\n",
1326                          addtl->len);
1327                 goto err;
1328         }
1329         /* 9.3.1 step 5 is implicit with the chosen DRBG */
1330
1331         /*
1332          * 9.3.1 step 6 and 9 supplemented by 9.3.2 step c is implemented
1333          * here. The spec is a bit convoluted here, we make it simpler.
1334          */
1335         if ((drbg_max_requests(shadow)) < shadow->reseed_ctr)
1336                 shadow->seeded = false;
1337
1338         /* allocate cipher handle */
1339         len = shadow->d_ops->crypto_init(shadow);
1340         if (len)
1341                 goto err;
1342
1343         if (shadow->pr || !shadow->seeded) {
1344                 pr_devel("DRBG: reseeding before generation (prediction "
1345                          "resistance: %s, state %s)\n",
1346                          drbg->pr ? "true" : "false",
1347                          drbg->seeded ? "seeded" : "unseeded");
1348                 /* 9.3.1 steps 7.1 through 7.3 */
1349                 len = drbg_seed(shadow, addtl, true);
1350                 if (len)
1351                         goto err;
1352                 /* 9.3.1 step 7.4 */
1353                 addtl = NULL;
1354         }
1355
1356         /*
1357          * Mix the time stamp into the DRBG state if the DRBG is not in
1358          * test mode. If there are two callers invoking the DRBG at the same
1359          * time, i.e. before the first caller merges its shadow state back,
1360          * both callers would obtain the same random number stream without
1361          * changing the state here.
1362          */
1363         if (!drbg->test_data) {
1364                 now.cycles = random_get_entropy();
1365                 drbg_string_fill(&timestamp, now.char_cycles, sizeof(cycles_t));
1366                 list_add_tail(&timestamp.list, &addtllist);
1367         }
1368         if (addtl && 0 < addtl->len)
1369                 list_add_tail(&addtl->list, &addtllist);
1370         /* 9.3.1 step 8 and 10 */
1371         len = shadow->d_ops->generate(shadow, buf, buflen, &addtllist);
1372
1373         /* 10.1.1.4 step 6, 10.1.2.5 step 7, 10.2.1.5.2 step 7 */
1374         shadow->reseed_ctr++;
1375         if (0 >= len)
1376                 goto err;
1377
1378         /*
1379          * Section 11.3.3 requires to re-perform self tests after some
1380          * generated random numbers. The chosen value after which self
1381          * test is performed is arbitrary, but it should be reasonable.
1382          * However, we do not perform the self tests because of the following
1383          * reasons: it is mathematically impossible that the initial self tests
1384          * were successfully and the following are not. If the initial would
1385          * pass and the following would not, the kernel integrity is violated.
1386          * In this case, the entire kernel operation is questionable and it
1387          * is unlikely that the integrity violation only affects the
1388          * correct operation of the DRBG.
1389          *
1390          * Albeit the following code is commented out, it is provided in
1391          * case somebody has a need to implement the test of 11.3.3.
1392          */
1393 #if 0
1394         if (shadow->reseed_ctr && !(shadow->reseed_ctr % 4096)) {
1395                 int err = 0;
1396                 pr_devel("DRBG: start to perform self test\n");
1397                 if (drbg->core->flags & DRBG_HMAC)
1398                         err = alg_test("drbg_pr_hmac_sha256",
1399                                        "drbg_pr_hmac_sha256", 0, 0);
1400                 else if (drbg->core->flags & DRBG_CTR)
1401                         err = alg_test("drbg_pr_ctr_aes128",
1402                                        "drbg_pr_ctr_aes128", 0, 0);
1403                 else
1404                         err = alg_test("drbg_pr_sha256",
1405                                        "drbg_pr_sha256", 0, 0);
1406                 if (err) {
1407                         pr_err("DRBG: periodical self test failed\n");
1408                         /*
1409                          * uninstantiate implies that from now on, only errors
1410                          * are returned when reusing this DRBG cipher handle
1411                          */
1412                         drbg_uninstantiate(drbg);
1413                         drbg_dealloc_state(shadow);
1414                         kzfree(shadow);
1415                         return 0;
1416                 } else {
1417                         pr_devel("DRBG: self test successful\n");
1418                 }
1419         }
1420 #endif
1421
1422         /*
1423          * All operations were successful, return 0 as mandated by
1424          * the kernel crypto API interface.
1425          */
1426         len = 0;
1427 err:
1428         shadow->d_ops->crypto_fini(shadow);
1429         drbg_restore_shadow(drbg, &shadow);
1430         return len;
1431 }
1432
1433 /*
1434  * Wrapper around drbg_generate which can pull arbitrary long strings
1435  * from the DRBG without hitting the maximum request limitation.
1436  *
1437  * Parameters: see drbg_generate
1438  * Return codes: see drbg_generate -- if one drbg_generate request fails,
1439  *               the entire drbg_generate_long request fails
1440  */
1441 static int drbg_generate_long(struct drbg_state *drbg,
1442                               unsigned char *buf, unsigned int buflen,
1443                               struct drbg_string *addtl)
1444 {
1445         int len = 0;
1446         unsigned int slice = 0;
1447         do {
1448                 int tmplen = 0;
1449                 unsigned int chunk = 0;
1450                 slice = ((buflen - len) / drbg_max_request_bytes(drbg));
1451                 chunk = slice ? drbg_max_request_bytes(drbg) : (buflen - len);
1452                 tmplen = drbg_generate(drbg, buf + len, chunk, addtl);
1453                 if (0 >= tmplen)
1454                         return tmplen;
1455                 len += tmplen;
1456         } while (slice > 0 && (len < buflen));
1457         return len;
1458 }
1459
1460 /*
1461  * DRBG instantiation function as required by SP800-90A - this function
1462  * sets up the DRBG handle, performs the initial seeding and all sanity
1463  * checks required by SP800-90A
1464  *
1465  * @drbg memory of state -- if NULL, new memory is allocated
1466  * @pers Personalization string that is mixed into state, may be NULL -- note
1467  *       the entropy is pulled by the DRBG internally unconditionally
1468  *       as defined in SP800-90A. The additional input is mixed into
1469  *       the state in addition to the pulled entropy.
1470  * @coreref reference to core
1471  * @pr prediction resistance enabled
1472  *
1473  * return
1474  *      0 on success
1475  *      error value otherwise
1476  */
1477 static int drbg_instantiate(struct drbg_state *drbg, struct drbg_string *pers,
1478                             int coreref, bool pr)
1479 {
1480         int ret = -ENOMEM;
1481
1482         pr_devel("DRBG: Initializing DRBG core %d with prediction resistance "
1483                  "%s\n", coreref, pr ? "enabled" : "disabled");
1484         drbg->core = &drbg_cores[coreref];
1485         drbg->pr = pr;
1486         drbg->seeded = false;
1487         switch (drbg->core->flags & DRBG_TYPE_MASK) {
1488 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC
1489         case DRBG_HMAC:
1490                 drbg->d_ops = &drbg_hmac_ops;
1491                 break;
1492 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC */
1493 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH
1494         case DRBG_HASH:
1495                 drbg->d_ops = &drbg_hash_ops;
1496                 break;
1497 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH */
1498 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR
1499         case DRBG_CTR:
1500                 drbg->d_ops = &drbg_ctr_ops;
1501                 break;
1502 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR */
1503         default:
1504                 return -EOPNOTSUPP;
1505         }
1506
1507         /* 9.1 step 1 is implicit with the selected DRBG type */
1508
1509         /*
1510          * 9.1 step 2 is implicit as caller can select prediction resistance
1511          * and the flag is copied into drbg->flags --
1512          * all DRBG types support prediction resistance
1513          */
1514
1515         /* 9.1 step 4 is implicit in  drbg_sec_strength */
1516
1517         ret = drbg_alloc_state(drbg);
1518         if (ret)
1519                 return ret;
1520
1521         ret = -EFAULT;
1522         if (drbg->d_ops->crypto_init(drbg))
1523                 goto err;
1524         ret = drbg_seed(drbg, pers, false);
1525         drbg->d_ops->crypto_fini(drbg);
1526         if (ret)
1527                 goto err;
1528
1529         return 0;
1530
1531 err:
1532         drbg_dealloc_state(drbg);
1533         return ret;
1534 }
1535
1536 /*
1537  * DRBG uninstantiate function as required by SP800-90A - this function
1538  * frees all buffers and the DRBG handle
1539  *
1540  * @drbg DRBG state handle
1541  *
1542  * return
1543  *      0 on success
1544  */
1545 static int drbg_uninstantiate(struct drbg_state *drbg)
1546 {
1547         spin_lock_bh(&drbg->drbg_lock);
1548         drbg_dealloc_state(drbg);
1549         /* no scrubbing of test_data -- this shall survive an uninstantiate */
1550         spin_unlock_bh(&drbg->drbg_lock);
1551         return 0;
1552 }
1553
1554 /*
1555  * Helper function for setting the test data in the DRBG
1556  *
1557  * @drbg DRBG state handle
1558  * @test_data test data to sets
1559  */
1560 static inline void drbg_set_testdata(struct drbg_state *drbg,
1561                                      struct drbg_test_data *test_data)
1562 {
1563         if (!test_data || !test_data->testentropy)
1564                 return;
1565         spin_lock_bh(&drbg->drbg_lock);
1566         drbg->test_data = test_data;
1567         spin_unlock_bh(&drbg->drbg_lock);
1568 }
1569
1570 /***************************************************************
1571  * Kernel crypto API cipher invocations requested by DRBG
1572  ***************************************************************/
1573
1574 #if defined(CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH) || defined(CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC)
1575 struct sdesc {
1576         struct shash_desc shash;
1577         char ctx[];
1578 };
1579
1580 static int drbg_init_hash_kernel(struct drbg_state *drbg)
1581 {
1582         struct sdesc *sdesc;
1583         struct crypto_shash *tfm;
1584
1585         tfm = crypto_alloc_shash(drbg->core->backend_cra_name, 0, 0);
1586         if (IS_ERR(tfm)) {
1587                 pr_info("DRBG: could not allocate digest TFM handle\n");
1588                 return PTR_ERR(tfm);
1589         }
1590         BUG_ON(drbg_blocklen(drbg) != crypto_shash_digestsize(tfm));
1591         sdesc = kzalloc(sizeof(struct shash_desc) + crypto_shash_descsize(tfm),
1592                         GFP_KERNEL);
1593         if (!sdesc) {
1594                 crypto_free_shash(tfm);
1595                 return -ENOMEM;
1596         }
1597
1598         sdesc->shash.tfm = tfm;
1599         sdesc->shash.flags = 0;
1600         drbg->priv_data = sdesc;
1601         return 0;
1602 }
1603
1604 static int drbg_fini_hash_kernel(struct drbg_state *drbg)
1605 {
1606         struct sdesc *sdesc = (struct sdesc *)drbg->priv_data;
1607         if (sdesc) {
1608                 crypto_free_shash(sdesc->shash.tfm);
1609                 kzfree(sdesc);
1610         }
1611         drbg->priv_data = NULL;
1612         return 0;
1613 }
1614
1615 static int drbg_kcapi_hash(struct drbg_state *drbg, const unsigned char *key,
1616                            unsigned char *outval, const struct list_head *in)
1617 {
1618         struct sdesc *sdesc = (struct sdesc *)drbg->priv_data;
1619         struct drbg_string *input = NULL;
1620
1621         if (key)
1622                 crypto_shash_setkey(sdesc->shash.tfm, key, drbg_statelen(drbg));
1623         crypto_shash_init(&sdesc->shash);
1624         list_for_each_entry(input, in, list)
1625                 crypto_shash_update(&sdesc->shash, input->buf, input->len);
1626         return crypto_shash_final(&sdesc->shash, outval);
1627 }
1628 #endif /* (CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH || CONFIG_CRYPTO_DRBG_HMAC) */
1629
1630 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR
1631 static int drbg_init_sym_kernel(struct drbg_state *drbg)
1632 {
1633         int ret = 0;
1634         struct crypto_cipher *tfm;
1635
1636         tfm = crypto_alloc_cipher(drbg->core->backend_cra_name, 0, 0);
1637         if (IS_ERR(tfm)) {
1638                 pr_info("DRBG: could not allocate cipher TFM handle\n");
1639                 return PTR_ERR(tfm);
1640         }
1641         BUG_ON(drbg_blocklen(drbg) != crypto_cipher_blocksize(tfm));
1642         drbg->priv_data = tfm;
1643         return ret;
1644 }
1645
1646 static int drbg_fini_sym_kernel(struct drbg_state *drbg)
1647 {
1648         struct crypto_cipher *tfm =
1649                 (struct crypto_cipher *)drbg->priv_data;
1650         if (tfm)
1651                 crypto_free_cipher(tfm);
1652         drbg->priv_data = NULL;
1653         return 0;
1654 }
1655
1656 static int drbg_kcapi_sym(struct drbg_state *drbg, const unsigned char *key,
1657                           unsigned char *outval, const struct drbg_string *in)
1658 {
1659         struct crypto_cipher *tfm =
1660                 (struct crypto_cipher *)drbg->priv_data;
1661
1662         crypto_cipher_setkey(tfm, key, (drbg_keylen(drbg)));
1663         /* there is only component in *in */
1664         BUG_ON(in->len < drbg_blocklen(drbg));
1665         crypto_cipher_encrypt_one(tfm, outval, in->buf);
1666         return 0;
1667 }
1668 #endif /* CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR */
1669
1670 /***************************************************************
1671  * Kernel crypto API interface to register DRBG
1672  ***************************************************************/
1673
1674 /*
1675  * Look up the DRBG flags by given kernel crypto API cra_name
1676  * The code uses the drbg_cores definition to do this
1677  *
1678  * @cra_name kernel crypto API cra_name
1679  * @coreref reference to integer which is filled with the pointer to
1680  *  the applicable core
1681  * @pr reference for setting prediction resistance
1682  *
1683  * return: flags
1684  */
1685 static inline void drbg_convert_tfm_core(const char *cra_driver_name,
1686                                          int *coreref, bool *pr)
1687 {
1688         int i = 0;
1689         size_t start = 0;
1690         int len = 0;
1691
1692         *pr = true;
1693         /* disassemble the names */
1694         if (!memcmp(cra_driver_name, "drbg_nopr_", 10)) {
1695                 start = 10;
1696                 *pr = false;
1697         } else if (!memcmp(cra_driver_name, "drbg_pr_", 8)) {
1698                 start = 8;
1699         } else {
1700                 return;
1701         }
1702
1703         /* remove the first part */
1704         len = strlen(cra_driver_name) - start;
1705         for (i = 0; ARRAY_SIZE(drbg_cores) > i; i++) {
1706                 if (!memcmp(cra_driver_name + start, drbg_cores[i].cra_name,
1707                             len)) {
1708                         *coreref = i;
1709                         return;
1710                 }
1711         }
1712 }
1713
1714 static int drbg_kcapi_init(struct crypto_tfm *tfm)
1715 {
1716         struct drbg_state *drbg = crypto_tfm_ctx(tfm);
1717         bool pr = false;
1718         int coreref = 0;
1719
1720         drbg_convert_tfm_core(crypto_tfm_alg_driver_name(tfm), &coreref, &pr);
1721         /*
1722          * when personalization string is needed, the caller must call reset
1723          * and provide the personalization string as seed information
1724          */
1725         return drbg_instantiate(drbg, NULL, coreref, pr);
1726 }
1727
1728 static void drbg_kcapi_cleanup(struct crypto_tfm *tfm)
1729 {
1730         drbg_uninstantiate(crypto_tfm_ctx(tfm));
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Generate random numbers invoked by the kernel crypto API:
1735  * The API of the kernel crypto API is extended as follows:
1736  *
1737  * If dlen is larger than zero, rdata is interpreted as the output buffer
1738  * where random data is to be stored.
1739  *
1740  * If dlen is zero, rdata is interpreted as a pointer to a struct drbg_gen
1741  * which holds the additional information string that is used for the
1742  * DRBG generation process. The output buffer that is to be used to store
1743  * data is also pointed to by struct drbg_gen.
1744  */
1745 static int drbg_kcapi_random(struct crypto_rng *tfm, u8 *rdata,
1746                              unsigned int dlen)
1747 {
1748         struct drbg_state *drbg = crypto_rng_ctx(tfm);
1749         if (0 < dlen) {
1750                 return drbg_generate_long(drbg, rdata, dlen, NULL);
1751         } else {
1752                 struct drbg_gen *data = (struct drbg_gen *)rdata;
1753                 struct drbg_string addtl;
1754                 /* catch NULL pointer */
1755                 if (!data)
1756                         return 0;
1757                 drbg_set_testdata(drbg, data->test_data);
1758                 /* linked list variable is now local to allow modification */
1759                 drbg_string_fill(&addtl, data->addtl->buf, data->addtl->len);
1760                 return drbg_generate_long(drbg, data->outbuf, data->outlen,
1761                                           &addtl);
1762         }
1763 }
1764
1765 /*
1766  * Reset the DRBG invoked by the kernel crypto API
1767  * The reset implies a full re-initialization of the DRBG. Similar to the
1768  * generate function of drbg_kcapi_random, this function extends the
1769  * kernel crypto API interface with struct drbg_gen
1770  */
1771 static int drbg_kcapi_reset(struct crypto_rng *tfm, u8 *seed, unsigned int slen)
1772 {
1773         struct drbg_state *drbg = crypto_rng_ctx(tfm);
1774         struct crypto_tfm *tfm_base = crypto_rng_tfm(tfm);
1775         bool pr = false;
1776         struct drbg_string seed_string;
1777         int coreref = 0;
1778
1779         drbg_uninstantiate(drbg);
1780         drbg_convert_tfm_core(crypto_tfm_alg_driver_name(tfm_base), &coreref,
1781                               &pr);
1782         if (0 < slen) {
1783                 drbg_string_fill(&seed_string, seed, slen);
1784                 return drbg_instantiate(drbg, &seed_string, coreref, pr);
1785         } else {
1786                 struct drbg_gen *data = (struct drbg_gen *)seed;
1787                 /* allow invocation of API call with NULL, 0 */
1788                 if (!data)
1789                         return drbg_instantiate(drbg, NULL, coreref, pr);
1790                 drbg_set_testdata(drbg, data->test_data);
1791                 /* linked list variable is now local to allow modification */
1792                 drbg_string_fill(&seed_string, data->addtl->buf,
1793                                  data->addtl->len);
1794                 return drbg_instantiate(drbg, &seed_string, coreref, pr);
1795         }
1796 }
1797
1798 /***************************************************************
1799  * Kernel module: code to load the module
1800  ***************************************************************/
1801
1802 /*
1803  * Tests as defined in 11.3.2 in addition to the cipher tests: testing
1804  * of the error handling.
1805  *
1806  * Note: testing of failing seed source as defined in 11.3.2 is not applicable
1807  * as seed source of get_random_bytes does not fail.
1808  *
1809  * Note 2: There is no sensible way of testing the reseed counter
1810  * enforcement, so skip it.
1811  */
1812 static inline int __init drbg_healthcheck_sanity(void)
1813 {
1814 #ifdef CONFIG_CRYPTO_FIPS
1815         int len = 0;
1816 #define OUTBUFLEN 16
1817         unsigned char buf[OUTBUFLEN];
1818         struct drbg_state *drbg = NULL;
1819         int ret = -EFAULT;
1820         int rc = -EFAULT;
1821         bool pr = false;
1822         int coreref = 0;
1823         struct drbg_string addtl;
1824         size_t max_addtllen, max_request_bytes;
1825
1826         /* only perform test in FIPS mode */
1827         if (!fips_enabled)
1828                 return 0;
1829
1830 #ifdef CONFIG_CRYPTO_DRBG_CTR
1831         drbg_convert_tfm_core("drbg_nopr_ctr_aes128", &coreref, &pr);
1832 #elif defined CONFIG_CRYPTO_DRBG_HASH
1833         drbg_convert_tfm_core("drbg_nopr_sha256", &coreref, &pr);
1834 #else
1835         drbg_convert_tfm_core("drbg_nopr_hmac_sha256", &coreref, &pr);
1836 #endif
1837
1838         drbg = kzalloc(sizeof(struct drbg_state), GFP_KERNEL);
1839         if (!drbg)
1840                 return -ENOMEM;
1841
1842         /*
1843          * if the following tests fail, it is likely that there is a buffer
1844          * overflow as buf is much smaller than the requested or provided
1845          * string lengths -- in case the error handling does not succeed
1846          * we may get an OOPS. And we want to get an OOPS as this is a
1847          * grave bug.
1848          */
1849
1850         /* get a valid instance of DRBG for following tests */
1851         ret = drbg_instantiate(drbg, NULL, coreref, pr);
1852         if (ret) {
1853                 rc = ret;
1854                 goto outbuf;
1855         }
1856         max_addtllen = drbg_max_addtl(drbg);
1857         max_request_bytes = drbg_max_request_bytes(drbg);
1858         drbg_string_fill(&addtl, buf, max_addtllen + 1);
1859         /* overflow addtllen with additonal info string */
1860         len = drbg_generate(drbg, buf, OUTBUFLEN, &addtl);
1861         BUG_ON(0 < len);
1862         /* overflow max_bits */
1863         len = drbg_generate(drbg, buf, (max_request_bytes + 1), NULL);
1864         BUG_ON(0 < len);
1865         drbg_uninstantiate(drbg);
1866
1867         /* overflow max addtllen with personalization string */
1868         ret = drbg_instantiate(drbg, &addtl, coreref, pr);
1869         BUG_ON(0 == ret);
1870         /* all tests passed */
1871         rc = 0;
1872
1873         pr_devel("DRBG: Sanity tests for failure code paths successfully "
1874                  "completed\n");
1875
1876         drbg_uninstantiate(drbg);
1877 outbuf:
1878         kzfree(drbg);
1879         return rc;
1880 #else /* CONFIG_CRYPTO_FIPS */
1881         return 0;
1882 #endif /* CONFIG_CRYPTO_FIPS */
1883 }
1884
1885 static struct crypto_alg drbg_algs[22];
1886
1887 /*
1888  * Fill the array drbg_algs used to register the different DRBGs
1889  * with the kernel crypto API. To fill the array, the information
1890  * from drbg_cores[] is used.
1891  */
1892 static inline void __init drbg_fill_array(struct crypto_alg *alg,
1893                                           const struct drbg_core *core, int pr)
1894 {
1895         int pos = 0;
1896         static int priority = 100;
1897
1898         memset(alg, 0, sizeof(struct crypto_alg));
1899         memcpy(alg->cra_name, "stdrng", 6);
1900         if (pr) {
1901                 memcpy(alg->cra_driver_name, "drbg_pr_", 8);
1902                 pos = 8;
1903         } else {
1904                 memcpy(alg->cra_driver_name, "drbg_nopr_", 10);
1905                 pos = 10;
1906         }
1907         memcpy(alg->cra_driver_name + pos, core->cra_name,
1908                strlen(core->cra_name));
1909
1910         alg->cra_priority = priority;
1911         priority++;
1912         /*
1913          * If FIPS mode enabled, the selected DRBG shall have the
1914          * highest cra_priority over other stdrng instances to ensure
1915          * it is selected.
1916          */
1917         if (fips_enabled)
1918                 alg->cra_priority += 200;
1919
1920         alg->cra_flags          = CRYPTO_ALG_TYPE_RNG;
1921         alg->cra_ctxsize        = sizeof(struct drbg_state);
1922         alg->cra_type           = &crypto_rng_type;
1923         alg->cra_module         = THIS_MODULE;
1924         alg->cra_init           = drbg_kcapi_init;
1925         alg->cra_exit           = drbg_kcapi_cleanup;
1926         alg->cra_u.rng.rng_make_random  = drbg_kcapi_random;
1927         alg->cra_u.rng.rng_reset        = drbg_kcapi_reset;
1928         alg->cra_u.rng.seedsize = 0;
1929 }
1930
1931 static int __init drbg_init(void)
1932 {
1933         unsigned int i = 0; /* pointer to drbg_algs */
1934         unsigned int j = 0; /* pointer to drbg_cores */
1935         int ret = -EFAULT;
1936
1937         ret = drbg_healthcheck_sanity();
1938         if (ret)
1939                 return ret;
1940
1941         if (ARRAY_SIZE(drbg_cores) * 2 > ARRAY_SIZE(drbg_algs)) {
1942                 pr_info("DRBG: Cannot register all DRBG types"
1943                         "(slots needed: %zu, slots available: %zu)\n",
1944                         ARRAY_SIZE(drbg_cores) * 2, ARRAY_SIZE(drbg_algs));
1945                 return ret;
1946         }
1947
1948         /*
1949          * each DRBG definition can be used with PR and without PR, thus
1950          * we instantiate each DRBG in drbg_cores[] twice.
1951          *
1952          * As the order of placing them into the drbg_algs array matters
1953          * (the later DRBGs receive a higher cra_priority) we register the
1954          * prediction resistance DRBGs first as the should not be too
1955          * interesting.
1956          */
1957         for (j = 0; ARRAY_SIZE(drbg_cores) > j; j++, i++)
1958                 drbg_fill_array(&drbg_algs[i], &drbg_cores[j], 1);
1959         for (j = 0; ARRAY_SIZE(drbg_cores) > j; j++, i++)
1960                 drbg_fill_array(&drbg_algs[i], &drbg_cores[j], 0);
1961         return crypto_register_algs(drbg_algs, (ARRAY_SIZE(drbg_cores) * 2));
1962 }
1963
1964 static void __exit drbg_exit(void)
1965 {
1966         crypto_unregister_algs(drbg_algs, (ARRAY_SIZE(drbg_cores) * 2));
1967 }
1968
1969 module_init(drbg_init);
1970 module_exit(drbg_exit);
1971 #ifndef CRYPTO_DRBG_HASH_STRING
1972 #define CRYPTO_DRBG_HASH_STRING ""
1973 #endif
1974 #ifndef CRYPTO_DRBG_HMAC_STRING
1975 #define CRYPTO_DRBG_HMAC_STRING ""
1976 #endif
1977 #ifndef CRYPTO_DRBG_CTR_STRING
1978 #define CRYPTO_DRBG_CTR_STRING ""
1979 #endif
1980 MODULE_LICENSE("GPL");
1981 MODULE_AUTHOR("Stephan Mueller <smueller@chronox.de>");
1982 MODULE_DESCRIPTION("NIST SP800-90A Deterministic Random Bit Generator (DRBG) "
1983                    "using following cores: "
1984                    CRYPTO_DRBG_HASH_STRING
1985                    CRYPTO_DRBG_HMAC_STRING
1986                    CRYPTO_DRBG_CTR_STRING);