drivers/staging/rtl8192e/rtllib_crypt_ccmp.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /* Host AP crypt: host-based CCMP encryption implementation for Host AP driver
   3  *
   4  * Copyright (c) 2003-2004, Jouni Malinen <jkmaline@cc.hut.fi>
   5  */
   6
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/init.h>
   9 #include <linux/slab.h>
  10 #include <linux/random.h>
  11 #include <linux/skbuff.h>
  12 #include <linux/netdevice.h>
  13 #include <linux/if_ether.h>
  14 #include <linux/if_arp.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/wireless.h>
  17 #include "rtllib.h"
  18
  19 #include <linux/crypto.h>
  20
  21 #include <linux/scatterlist.h>
  22
  23 #define AES_BLOCK_LEN 16
  24 #define CCMP_HDR_LEN 8
  25 #define CCMP_MIC_LEN 8
  26 #define CCMP_TK_LEN 16
  27 #define CCMP_PN_LEN 6
  28
  29 struct rtllib_ccmp_data {
  30         u8 key[CCMP_TK_LEN];
  31         int key_set;
  32
  33         u8 tx_pn[CCMP_PN_LEN];
  34         u8 rx_pn[CCMP_PN_LEN];
  35
  36         u32 dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors;
  37         u32 dot11RSNAStatsCCMPReplays;
  38         u32 dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors;
  39
  40         int key_idx;
  41
  42         struct crypto_tfm *tfm;
  43
  44         /* scratch buffers for virt_to_page() (crypto API) */
  45         u8 tx_b0[AES_BLOCK_LEN], tx_b[AES_BLOCK_LEN],
  46                 tx_e[AES_BLOCK_LEN], tx_s0[AES_BLOCK_LEN];
  47         u8 rx_b0[AES_BLOCK_LEN], rx_b[AES_BLOCK_LEN], rx_a[AES_BLOCK_LEN];
  48 };
  49
  50 static void rtllib_ccmp_aes_encrypt(struct crypto_tfm *tfm,
  51                              const u8 pt[16], u8 ct[16])
  52 {
  53         crypto_cipher_encrypt_one((void *)tfm, ct, pt);
  54 }
  55
  56 static void *rtllib_ccmp_init(int key_idx)
  57 {
  58         struct rtllib_ccmp_data *priv;
  59
  60         priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_ATOMIC);
  61         if (priv == NULL)
  62                 goto fail;
  63         priv->key_idx = key_idx;
  64
  65         priv->tfm = (void *)crypto_alloc_cipher("aes", 0, 0);
  66         if (IS_ERR(priv->tfm)) {
  67                 pr_debug("Could not allocate crypto API aes\n");
  68                 priv->tfm = NULL;
  69                 goto fail;
  70         }
  71         return priv;
  72
  73 fail:
  74         if (priv) {
  75                 if (priv->tfm)
  76                         crypto_free_cipher((void *)priv->tfm);
  77                 kfree(priv);
  78         }
  79
  80         return NULL;
  81 }
  82
  83
  84 static void rtllib_ccmp_deinit(void *priv)
  85 {
  86         struct rtllib_ccmp_data *_priv = priv;
  87
  88         if (_priv && _priv->tfm)
  89                 crypto_free_cipher((void *)_priv->tfm);
  90         kfree(priv);
  91 }
  92
  93
  94 static inline void xor_block(u8 *b, u8 *a, size_t len)
  95 {
  96         int i;
  97
  98         for (i = 0; i < len; i++)
  99                 b[i] ^= a[i];
 100 }
 101
 102
 103
 104 static void ccmp_init_blocks(struct crypto_tfm *tfm,
 105                              struct rtllib_hdr_4addr *hdr,
 106                              u8 *pn, size_t dlen, u8 *b0, u8 *auth,
 107                              u8 *s0)
 108 {
 109         u8 *pos, qc = 0;
 110         size_t aad_len;
 111         u16 fc;
 112         int a4_included, qc_included;
 113         u8 aad[2 * AES_BLOCK_LEN];
 114
 115         fc = le16_to_cpu(hdr->frame_ctl);
 116         a4_included = ((fc & (RTLLIB_FCTL_TODS | RTLLIB_FCTL_FROMDS)) ==
 117                        (RTLLIB_FCTL_TODS | RTLLIB_FCTL_FROMDS));
 118
 119         qc_included = ((WLAN_FC_GET_TYPE(fc) == RTLLIB_FTYPE_DATA) &&
 120                        (WLAN_FC_GET_STYPE(fc) & 0x80));
 121         aad_len = 22;
 122         if (a4_included)
 123                 aad_len += 6;
 124         if (qc_included) {
 125                 pos = (u8 *) &hdr->addr4;
 126                 if (a4_included)
 127                         pos += 6;
 128                 qc = *pos & 0x0f;
 129                 aad_len += 2;
 130         }
 131         /* CCM Initial Block:
 132          * Flag (Include authentication header, M=3 (8-octet MIC),
 133          *       L=1 (2-octet Dlen))
 134          * Nonce: 0x00 | A2 | PN
 135          * Dlen
 136          */
 137         b0[0] = 0x59;
 138         b0[1] = qc;
 139         memcpy(b0 + 2, hdr->addr2, ETH_ALEN);
 140         memcpy(b0 + 8, pn, CCMP_PN_LEN);
 141         b0[14] = (dlen >> 8) & 0xff;
 142         b0[15] = dlen & 0xff;
 143
 144         /* AAD:
 145          * FC with bits 4..6 and 11..13 masked to zero; 14 is always one
 146          * A1 | A2 | A3
 147          * SC with bits 4..15 (seq#) masked to zero
 148          * A4 (if present)
 149          * QC (if present)
 150          */
 151         pos = (u8 *) hdr;
 152         aad[0] = 0; /* aad_len >> 8 */
 153         aad[1] = aad_len & 0xff;
 154         aad[2] = pos[0] & 0x8f;
 155         aad[3] = pos[1] & 0xc7;
 156         memcpy(aad + 4, hdr->addr1, 3 * ETH_ALEN);
 157         pos = (u8 *) &hdr->seq_ctl;
 158         aad[22] = pos[0] & 0x0f;
 159         aad[23] = 0; /* all bits masked */
 160         memset(aad + 24, 0, 8);
 161         if (a4_included)
 162                 memcpy(aad + 24, hdr->addr4, ETH_ALEN);
 163         if (qc_included) {
 164                 aad[a4_included ? 30 : 24] = qc;
 165                 /* rest of QC masked */
 166         }
 167
 168         /* Start with the first block and AAD */
 169         rtllib_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, auth);
 170         xor_block(auth, aad, AES_BLOCK_LEN);
 171         rtllib_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
 172         xor_block(auth, &aad[AES_BLOCK_LEN], AES_BLOCK_LEN);
 173         rtllib_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
 174         b0[0] &= 0x07;
 175         b0[14] = b0[15] = 0;
 176         rtllib_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, s0);
 177 }
 178
 179
 180
 181 static int rtllib_ccmp_encrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
 182 {
 183         struct rtllib_ccmp_data *key = priv;
 184         int data_len, i;
 185         u8 *pos;
 186         struct rtllib_hdr_4addr *hdr;
 187         struct cb_desc *tcb_desc = (struct cb_desc *)(skb->cb +
 188                                     MAX_DEV_ADDR_SIZE);
 189         if (skb_headroom(skb) < CCMP_HDR_LEN ||
 190             skb_tailroom(skb) < CCMP_MIC_LEN ||
 191             skb->len < hdr_len)
 192                 return -1;
 193
 194         data_len = skb->len - hdr_len;
 195         pos = skb_push(skb, CCMP_HDR_LEN);
 196         memmove(pos, pos + CCMP_HDR_LEN, hdr_len);
 197         pos += hdr_len;
 198
 199         i = CCMP_PN_LEN - 1;
 200         while (i >= 0) {
 201                 key->tx_pn[i]++;
 202                 if (key->tx_pn[i] != 0)
 203                         break;
 204                 i--;
 205         }
 206
 207         *pos++ = key->tx_pn[5];
 208         *pos++ = key->tx_pn[4];
 209         *pos++ = 0;
 210         *pos++ = (key->key_idx << 6) | (1 << 5) /* Ext IV included */;
 211         *pos++ = key->tx_pn[3];
 212         *pos++ = key->tx_pn[2];
 213         *pos++ = key->tx_pn[1];
 214         *pos++ = key->tx_pn[0];
 215
 216
 217         hdr = (struct rtllib_hdr_4addr *) skb->data;
 218         if (!tcb_desc->bHwSec) {
 219                 int blocks, last, len;
 220                 u8 *mic;
 221                 u8 *b0 = key->tx_b0;
 222                 u8 *b = key->tx_b;
 223                 u8 *e = key->tx_e;
 224                 u8 *s0 = key->tx_s0;
 225
 226                 mic = skb_put(skb, CCMP_MIC_LEN);
 227
 228                 ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, key->tx_pn, data_len,
 229                                  b0, b, s0);
 230
 231                 blocks = DIV_ROUND_UP(data_len, AES_BLOCK_LEN);
 232                 last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
 233
 234                 for (i = 1; i <= blocks; i++) {
 235                         len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
 236                         /* Authentication */
 237                         xor_block(b, pos, len);
 238                         rtllib_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b, b);
 239                         /* Encryption, with counter */
 240                         b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
 241                         b0[15] = i & 0xff;
 242                         rtllib_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, e);
 243                         xor_block(pos, e, len);
 244                         pos += len;
 245                 }
 246
 247                 for (i = 0; i < CCMP_MIC_LEN; i++)
 248                         mic[i] = b[i] ^ s0[i];
 249         }
 250         return 0;
 251 }
 252
 253
 254 static int rtllib_ccmp_decrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
 255 {
 256         struct rtllib_ccmp_data *key = priv;
 257         u8 keyidx, *pos;
 258         struct rtllib_hdr_4addr *hdr;
 259         struct cb_desc *tcb_desc = (struct cb_desc *)(skb->cb +
 260                                     MAX_DEV_ADDR_SIZE);
 261         u8 pn[6];
 262
 263         if (skb->len < hdr_len + CCMP_HDR_LEN + CCMP_MIC_LEN) {
 264                 key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
 265                 return -1;
 266         }
 267
 268         hdr = (struct rtllib_hdr_4addr *) skb->data;
 269         pos = skb->data + hdr_len;
 270         keyidx = pos[3];
 271         if (!(keyidx & (1 << 5))) {
 272                 if (net_ratelimit()) {
 273                         pr_debug("CCMP: received packet without ExtIV flag from %pM\n",
 274                                  hdr->addr2);
 275                 }
 276                 key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
 277                 return -2;
 278         }
 279         keyidx >>= 6;
 280         if (key->key_idx != keyidx) {
 281                 pr_debug("CCMP: RX tkey->key_idx=%d frame keyidx=%d priv=%p\n",
 282                          key->key_idx, keyidx, priv);
 283                 return -6;
 284         }
 285         if (!key->key_set) {
 286                 if (net_ratelimit()) {
 287                         pr_debug("CCMP: received packet from %pM with keyid=%d that does not have a configured key\n",
 288                                  hdr->addr2, keyidx);
 289                 }
 290                 return -3;
 291         }
 292
 293         pn[0] = pos[7];
 294         pn[1] = pos[6];
 295         pn[2] = pos[5];
 296         pn[3] = pos[4];
 297         pn[4] = pos[1];
 298         pn[5] = pos[0];
 299         pos += 8;
 300         if (memcmp(pn, key->rx_pn, CCMP_PN_LEN) <= 0) {
 301                 key->dot11RSNAStatsCCMPReplays++;
 302                 return -4;
 303         }
 304         if (!tcb_desc->bHwSec) {
 305                 size_t data_len = skb->len - hdr_len - CCMP_HDR_LEN -
 306                                   CCMP_MIC_LEN;
 307                 u8 *mic = skb->data + skb->len - CCMP_MIC_LEN;
 308                 u8 *b0 = key->rx_b0;
 309                 u8 *b = key->rx_b;
 310                 u8 *a = key->rx_a;
 311                 int i, blocks, last, len;
 312
 313
 314                 ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, pn, data_len, b0, a, b);
 315                 xor_block(mic, b, CCMP_MIC_LEN);
 316
 317                 blocks = DIV_ROUND_UP(data_len, AES_BLOCK_LEN);
 318                 last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
 319
 320                 for (i = 1; i <= blocks; i++) {
 321                         len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
 322                         /* Decrypt, with counter */
 323                         b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
 324                         b0[15] = i & 0xff;
 325                         rtllib_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, b);
 326                         xor_block(pos, b, len);
 327                         /* Authentication */
 328                         xor_block(a, pos, len);
 329                         rtllib_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, a, a);
 330                         pos += len;
 331                 }
 332
 333                 if (memcmp(mic, a, CCMP_MIC_LEN) != 0) {
 334                         if (net_ratelimit()) {
 335                                 pr_debug("CCMP: decrypt failed: STA= %pM\n",
 336                                          hdr->addr2);
 337                         }
 338                         key->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors++;
 339                         return -5;
 340                 }
 341
 342                 memcpy(key->rx_pn, pn, CCMP_PN_LEN);
 343         }
 344         /* Remove hdr and MIC */
 345         memmove(skb->data + CCMP_HDR_LEN, skb->data, hdr_len);
 346         skb_pull(skb, CCMP_HDR_LEN);
 347         skb_trim(skb, skb->len - CCMP_MIC_LEN);
 348
 349         return keyidx;
 350 }
 351
 352
 353 static int rtllib_ccmp_set_key(void *key, int len, u8 *seq, void *priv)
 354 {
 355         struct rtllib_ccmp_data *data = priv;
 356         int keyidx;
 357         struct crypto_tfm *tfm = data->tfm;
 358
 359         keyidx = data->key_idx;
 360         memset(data, 0, sizeof(*data));
 361         data->key_idx = keyidx;
 362         data->tfm = tfm;
 363         if (len == CCMP_TK_LEN) {
 364                 memcpy(data->key, key, CCMP_TK_LEN);
 365                 data->key_set = 1;
 366                 if (seq) {
 367                         data->rx_pn[0] = seq[5];
 368                         data->rx_pn[1] = seq[4];
 369                         data->rx_pn[2] = seq[3];
 370                         data->rx_pn[3] = seq[2];
 371                         data->rx_pn[4] = seq[1];
 372                         data->rx_pn[5] = seq[0];
 373                 }
 374                 crypto_cipher_setkey((void *)data->tfm, data->key, CCMP_TK_LEN);
 375         } else if (len == 0) {
 376                 data->key_set = 0;
 377         } else {
 378                 return -1;
 379         }
 380
 381         return 0;
 382 }
 383
 384
 385 static int rtllib_ccmp_get_key(void *key, int len, u8 *seq, void *priv)
 386 {
 387         struct rtllib_ccmp_data *data = priv;
 388
 389         if (len < CCMP_TK_LEN)
 390                 return -1;
 391
 392         if (!data->key_set)
 393                 return 0;
 394         memcpy(key, data->key, CCMP_TK_LEN);
 395
 396         if (seq) {
 397                 seq[0] = data->tx_pn[5];
 398                 seq[1] = data->tx_pn[4];
 399                 seq[2] = data->tx_pn[3];
 400                 seq[3] = data->tx_pn[2];
 401                 seq[4] = data->tx_pn[1];
 402                 seq[5] = data->tx_pn[0];
 403         }
 404
 405         return CCMP_TK_LEN;
 406 }
 407
 408
 409 static void rtllib_ccmp_print_stats(struct seq_file *m, void *priv)
 410 {
 411         struct rtllib_ccmp_data *ccmp = priv;
 412
 413         seq_printf(m,
 414                    "key[%d] alg=CCMP key_set=%d tx_pn=%pM rx_pn=%pM format_errors=%d replays=%d decrypt_errors=%d\n",
 415                    ccmp->key_idx, ccmp->key_set,
 416                    ccmp->tx_pn, ccmp->rx_pn,
 417                    ccmp->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors,
 418                    ccmp->dot11RSNAStatsCCMPReplays,
 419                    ccmp->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors);
 420 }
 421
 422 static struct lib80211_crypto_ops rtllib_crypt_ccmp = {
 423         .name                   = "R-CCMP",
 424         .init                   = rtllib_ccmp_init,
 425         .deinit                 = rtllib_ccmp_deinit,
 426         .encrypt_mpdu           = rtllib_ccmp_encrypt,
 427         .decrypt_mpdu           = rtllib_ccmp_decrypt,
 428         .encrypt_msdu           = NULL,
 429         .decrypt_msdu           = NULL,
 430         .set_key                = rtllib_ccmp_set_key,
 431         .get_key                = rtllib_ccmp_get_key,
 432         .print_stats            = rtllib_ccmp_print_stats,
 433         .extra_mpdu_prefix_len = CCMP_HDR_LEN,
 434         .extra_mpdu_postfix_len = CCMP_MIC_LEN,
 435         .owner                  = THIS_MODULE,
 436 };
 437
 438
 439 static int __init rtllib_crypto_ccmp_init(void)
 440 {
 441         return lib80211_register_crypto_ops(&rtllib_crypt_ccmp);
 442 }
 443
 444
 445 static void __exit rtllib_crypto_ccmp_exit(void)
 446 {
 447         lib80211_unregister_crypto_ops(&rtllib_crypt_ccmp);
 448 }
 449
 450 module_init(rtllib_crypto_ccmp_init);
 451 module_exit(rtllib_crypto_ccmp_exit);
 452
 453 MODULE_LICENSE("GPL");