mm, treewide: rename kzfree() to kfree_sensitive()
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / crypto / keyring.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Filesystem-level keyring for fscrypt
4  *
5  * Copyright 2019 Google LLC
6  */
7
8 /*
9  * This file implements management of fscrypt master keys in the
10  * filesystem-level keyring, including the ioctls:
11  *
12  * - FS_IOC_ADD_ENCRYPTION_KEY
13  * - FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY
14  * - FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY_ALL_USERS
15  * - FS_IOC_GET_ENCRYPTION_KEY_STATUS
16  *
17  * See the "User API" section of Documentation/filesystems/fscrypt.rst for more
18  * information about these ioctls.
19  */
20
21 #include <crypto/skcipher.h>
22 #include <linux/key-type.h>
23 #include <linux/random.h>
24 #include <linux/seq_file.h>
25
26 #include "fscrypt_private.h"
27
28 static void wipe_master_key_secret(struct fscrypt_master_key_secret *secret)
29 {
30         fscrypt_destroy_hkdf(&secret->hkdf);
31         memzero_explicit(secret, sizeof(*secret));
32 }
33
34 static void move_master_key_secret(struct fscrypt_master_key_secret *dst,
35                                    struct fscrypt_master_key_secret *src)
36 {
37         memcpy(dst, src, sizeof(*dst));
38         memzero_explicit(src, sizeof(*src));
39 }
40
41 static void free_master_key(struct fscrypt_master_key *mk)
42 {
43         size_t i;
44
45         wipe_master_key_secret(&mk->mk_secret);
46
47         for (i = 0; i <= __FSCRYPT_MODE_MAX; i++) {
48                 fscrypt_destroy_prepared_key(&mk->mk_direct_keys[i]);
49                 fscrypt_destroy_prepared_key(&mk->mk_iv_ino_lblk_64_keys[i]);
50                 fscrypt_destroy_prepared_key(&mk->mk_iv_ino_lblk_32_keys[i]);
51         }
52
53         key_put(mk->mk_users);
54         kfree_sensitive(mk);
55 }
56
57 static inline bool valid_key_spec(const struct fscrypt_key_specifier *spec)
58 {
59         if (spec->__reserved)
60                 return false;
61         return master_key_spec_len(spec) != 0;
62 }
63
64 static int fscrypt_key_instantiate(struct key *key,
65                                    struct key_preparsed_payload *prep)
66 {
67         key->payload.data[0] = (struct fscrypt_master_key *)prep->data;
68         return 0;
69 }
70
71 static void fscrypt_key_destroy(struct key *key)
72 {
73         free_master_key(key->payload.data[0]);
74 }
75
76 static void fscrypt_key_describe(const struct key *key, struct seq_file *m)
77 {
78         seq_puts(m, key->description);
79
80         if (key_is_positive(key)) {
81                 const struct fscrypt_master_key *mk = key->payload.data[0];
82
83                 if (!is_master_key_secret_present(&mk->mk_secret))
84                         seq_puts(m, ": secret removed");
85         }
86 }
87
88 /*
89  * Type of key in ->s_master_keys.  Each key of this type represents a master
90  * key which has been added to the filesystem.  Its payload is a
91  * 'struct fscrypt_master_key'.  The "." prefix in the key type name prevents
92  * users from adding keys of this type via the keyrings syscalls rather than via
93  * the intended method of FS_IOC_ADD_ENCRYPTION_KEY.
94  */
95 static struct key_type key_type_fscrypt = {
96         .name                   = "._fscrypt",
97         .instantiate            = fscrypt_key_instantiate,
98         .destroy                = fscrypt_key_destroy,
99         .describe               = fscrypt_key_describe,
100 };
101
102 static int fscrypt_user_key_instantiate(struct key *key,
103                                         struct key_preparsed_payload *prep)
104 {
105         /*
106          * We just charge FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE bytes to the user's key quota for
107          * each key, regardless of the exact key size.  The amount of memory
108          * actually used is greater than the size of the raw key anyway.
109          */
110         return key_payload_reserve(key, FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE);
111 }
112
113 static void fscrypt_user_key_describe(const struct key *key, struct seq_file *m)
114 {
115         seq_puts(m, key->description);
116 }
117
118 /*
119  * Type of key in ->mk_users.  Each key of this type represents a particular
120  * user who has added a particular master key.
121  *
122  * Note that the name of this key type really should be something like
123  * ".fscrypt-user" instead of simply ".fscrypt".  But the shorter name is chosen
124  * mainly for simplicity of presentation in /proc/keys when read by a non-root
125  * user.  And it is expected to be rare that a key is actually added by multiple
126  * users, since users should keep their encryption keys confidential.
127  */
128 static struct key_type key_type_fscrypt_user = {
129         .name                   = ".fscrypt",
130         .instantiate            = fscrypt_user_key_instantiate,
131         .describe               = fscrypt_user_key_describe,
132 };
133
134 /* Search ->s_master_keys or ->mk_users */
135 static struct key *search_fscrypt_keyring(struct key *keyring,
136                                           struct key_type *type,
137                                           const char *description)
138 {
139         /*
140          * We need to mark the keyring reference as "possessed" so that we
141          * acquire permission to search it, via the KEY_POS_SEARCH permission.
142          */
143         key_ref_t keyref = make_key_ref(keyring, true /* possessed */);
144
145         keyref = keyring_search(keyref, type, description, false);
146         if (IS_ERR(keyref)) {
147                 if (PTR_ERR(keyref) == -EAGAIN || /* not found */
148                     PTR_ERR(keyref) == -EKEYREVOKED) /* recently invalidated */
149                         keyref = ERR_PTR(-ENOKEY);
150                 return ERR_CAST(keyref);
151         }
152         return key_ref_to_ptr(keyref);
153 }
154
155 #define FSCRYPT_FS_KEYRING_DESCRIPTION_SIZE     \
156         (CONST_STRLEN("fscrypt-") + sizeof_field(struct super_block, s_id))
157
158 #define FSCRYPT_MK_DESCRIPTION_SIZE     (2 * FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE + 1)
159
160 #define FSCRYPT_MK_USERS_DESCRIPTION_SIZE       \
161         (CONST_STRLEN("fscrypt-") + 2 * FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE + \
162          CONST_STRLEN("-users") + 1)
163
164 #define FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE        \
165         (2 * FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE + CONST_STRLEN(".uid.") + 10 + 1)
166
167 static void format_fs_keyring_description(
168                         char description[FSCRYPT_FS_KEYRING_DESCRIPTION_SIZE],
169                         const struct super_block *sb)
170 {
171         sprintf(description, "fscrypt-%s", sb->s_id);
172 }
173
174 static void format_mk_description(
175                         char description[FSCRYPT_MK_DESCRIPTION_SIZE],
176                         const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
177 {
178         sprintf(description, "%*phN",
179                 master_key_spec_len(mk_spec), (u8 *)&mk_spec->u);
180 }
181
182 static void format_mk_users_keyring_description(
183                         char description[FSCRYPT_MK_USERS_DESCRIPTION_SIZE],
184                         const u8 mk_identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
185 {
186         sprintf(description, "fscrypt-%*phN-users",
187                 FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE, mk_identifier);
188 }
189
190 static void format_mk_user_description(
191                         char description[FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE],
192                         const u8 mk_identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
193 {
194
195         sprintf(description, "%*phN.uid.%u", FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE,
196                 mk_identifier, __kuid_val(current_fsuid()));
197 }
198
199 /* Create ->s_master_keys if needed.  Synchronized by fscrypt_add_key_mutex. */
200 static int allocate_filesystem_keyring(struct super_block *sb)
201 {
202         char description[FSCRYPT_FS_KEYRING_DESCRIPTION_SIZE];
203         struct key *keyring;
204
205         if (sb->s_master_keys)
206                 return 0;
207
208         format_fs_keyring_description(description, sb);
209         keyring = keyring_alloc(description, GLOBAL_ROOT_UID, GLOBAL_ROOT_GID,
210                                 current_cred(), KEY_POS_SEARCH |
211                                   KEY_USR_SEARCH | KEY_USR_READ | KEY_USR_VIEW,
212                                 KEY_ALLOC_NOT_IN_QUOTA, NULL, NULL);
213         if (IS_ERR(keyring))
214                 return PTR_ERR(keyring);
215
216         /*
217          * Pairs with the smp_load_acquire() in fscrypt_find_master_key().
218          * I.e., here we publish ->s_master_keys with a RELEASE barrier so that
219          * concurrent tasks can ACQUIRE it.
220          */
221         smp_store_release(&sb->s_master_keys, keyring);
222         return 0;
223 }
224
225 void fscrypt_sb_free(struct super_block *sb)
226 {
227         key_put(sb->s_master_keys);
228         sb->s_master_keys = NULL;
229 }
230
231 /*
232  * Find the specified master key in ->s_master_keys.
233  * Returns ERR_PTR(-ENOKEY) if not found.
234  */
235 struct key *fscrypt_find_master_key(struct super_block *sb,
236                                     const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
237 {
238         struct key *keyring;
239         char description[FSCRYPT_MK_DESCRIPTION_SIZE];
240
241         /*
242          * Pairs with the smp_store_release() in allocate_filesystem_keyring().
243          * I.e., another task can publish ->s_master_keys concurrently,
244          * executing a RELEASE barrier.  We need to use smp_load_acquire() here
245          * to safely ACQUIRE the memory the other task published.
246          */
247         keyring = smp_load_acquire(&sb->s_master_keys);
248         if (keyring == NULL)
249                 return ERR_PTR(-ENOKEY); /* No keyring yet, so no keys yet. */
250
251         format_mk_description(description, mk_spec);
252         return search_fscrypt_keyring(keyring, &key_type_fscrypt, description);
253 }
254
255 static int allocate_master_key_users_keyring(struct fscrypt_master_key *mk)
256 {
257         char description[FSCRYPT_MK_USERS_DESCRIPTION_SIZE];
258         struct key *keyring;
259
260         format_mk_users_keyring_description(description,
261                                             mk->mk_spec.u.identifier);
262         keyring = keyring_alloc(description, GLOBAL_ROOT_UID, GLOBAL_ROOT_GID,
263                                 current_cred(), KEY_POS_SEARCH |
264                                   KEY_USR_SEARCH | KEY_USR_READ | KEY_USR_VIEW,
265                                 KEY_ALLOC_NOT_IN_QUOTA, NULL, NULL);
266         if (IS_ERR(keyring))
267                 return PTR_ERR(keyring);
268
269         mk->mk_users = keyring;
270         return 0;
271 }
272
273 /*
274  * Find the current user's "key" in the master key's ->mk_users.
275  * Returns ERR_PTR(-ENOKEY) if not found.
276  */
277 static struct key *find_master_key_user(struct fscrypt_master_key *mk)
278 {
279         char description[FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE];
280
281         format_mk_user_description(description, mk->mk_spec.u.identifier);
282         return search_fscrypt_keyring(mk->mk_users, &key_type_fscrypt_user,
283                                       description);
284 }
285
286 /*
287  * Give the current user a "key" in ->mk_users.  This charges the user's quota
288  * and marks the master key as added by the current user, so that it cannot be
289  * removed by another user with the key.  Either the master key's key->sem must
290  * be held for write, or the master key must be still undergoing initialization.
291  */
292 static int add_master_key_user(struct fscrypt_master_key *mk)
293 {
294         char description[FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE];
295         struct key *mk_user;
296         int err;
297
298         format_mk_user_description(description, mk->mk_spec.u.identifier);
299         mk_user = key_alloc(&key_type_fscrypt_user, description,
300                             current_fsuid(), current_gid(), current_cred(),
301                             KEY_POS_SEARCH | KEY_USR_VIEW, 0, NULL);
302         if (IS_ERR(mk_user))
303                 return PTR_ERR(mk_user);
304
305         err = key_instantiate_and_link(mk_user, NULL, 0, mk->mk_users, NULL);
306         key_put(mk_user);
307         return err;
308 }
309
310 /*
311  * Remove the current user's "key" from ->mk_users.
312  * The master key's key->sem must be held for write.
313  *
314  * Returns 0 if removed, -ENOKEY if not found, or another -errno code.
315  */
316 static int remove_master_key_user(struct fscrypt_master_key *mk)
317 {
318         struct key *mk_user;
319         int err;
320
321         mk_user = find_master_key_user(mk);
322         if (IS_ERR(mk_user))
323                 return PTR_ERR(mk_user);
324         err = key_unlink(mk->mk_users, mk_user);
325         key_put(mk_user);
326         return err;
327 }
328
329 /*
330  * Allocate a new fscrypt_master_key which contains the given secret, set it as
331  * the payload of a new 'struct key' of type fscrypt, and link the 'struct key'
332  * into the given keyring.  Synchronized by fscrypt_add_key_mutex.
333  */
334 static int add_new_master_key(struct fscrypt_master_key_secret *secret,
335                               const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec,
336                               struct key *keyring)
337 {
338         struct fscrypt_master_key *mk;
339         char description[FSCRYPT_MK_DESCRIPTION_SIZE];
340         struct key *key;
341         int err;
342
343         mk = kzalloc(sizeof(*mk), GFP_KERNEL);
344         if (!mk)
345                 return -ENOMEM;
346
347         mk->mk_spec = *mk_spec;
348
349         move_master_key_secret(&mk->mk_secret, secret);
350         init_rwsem(&mk->mk_secret_sem);
351
352         refcount_set(&mk->mk_refcount, 1); /* secret is present */
353         INIT_LIST_HEAD(&mk->mk_decrypted_inodes);
354         spin_lock_init(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
355
356         if (mk_spec->type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER) {
357                 err = allocate_master_key_users_keyring(mk);
358                 if (err)
359                         goto out_free_mk;
360                 err = add_master_key_user(mk);
361                 if (err)
362                         goto out_free_mk;
363         }
364
365         /*
366          * Note that we don't charge this key to anyone's quota, since when
367          * ->mk_users is in use those keys are charged instead, and otherwise
368          * (when ->mk_users isn't in use) only root can add these keys.
369          */
370         format_mk_description(description, mk_spec);
371         key = key_alloc(&key_type_fscrypt, description,
372                         GLOBAL_ROOT_UID, GLOBAL_ROOT_GID, current_cred(),
373                         KEY_POS_SEARCH | KEY_USR_SEARCH | KEY_USR_VIEW,
374                         KEY_ALLOC_NOT_IN_QUOTA, NULL);
375         if (IS_ERR(key)) {
376                 err = PTR_ERR(key);
377                 goto out_free_mk;
378         }
379         err = key_instantiate_and_link(key, mk, sizeof(*mk), keyring, NULL);
380         key_put(key);
381         if (err)
382                 goto out_free_mk;
383
384         return 0;
385
386 out_free_mk:
387         free_master_key(mk);
388         return err;
389 }
390
391 #define KEY_DEAD        1
392
393 static int add_existing_master_key(struct fscrypt_master_key *mk,
394                                    struct fscrypt_master_key_secret *secret)
395 {
396         struct key *mk_user;
397         bool rekey;
398         int err;
399
400         /*
401          * If the current user is already in ->mk_users, then there's nothing to
402          * do.  (Not applicable for v1 policy keys, which have NULL ->mk_users.)
403          */
404         if (mk->mk_users) {
405                 mk_user = find_master_key_user(mk);
406                 if (mk_user != ERR_PTR(-ENOKEY)) {
407                         if (IS_ERR(mk_user))
408                                 return PTR_ERR(mk_user);
409                         key_put(mk_user);
410                         return 0;
411                 }
412         }
413
414         /* If we'll be re-adding ->mk_secret, try to take the reference. */
415         rekey = !is_master_key_secret_present(&mk->mk_secret);
416         if (rekey && !refcount_inc_not_zero(&mk->mk_refcount))
417                 return KEY_DEAD;
418
419         /* Add the current user to ->mk_users, if applicable. */
420         if (mk->mk_users) {
421                 err = add_master_key_user(mk);
422                 if (err) {
423                         if (rekey && refcount_dec_and_test(&mk->mk_refcount))
424                                 return KEY_DEAD;
425                         return err;
426                 }
427         }
428
429         /* Re-add the secret if needed. */
430         if (rekey) {
431                 down_write(&mk->mk_secret_sem);
432                 move_master_key_secret(&mk->mk_secret, secret);
433                 up_write(&mk->mk_secret_sem);
434         }
435         return 0;
436 }
437
438 static int do_add_master_key(struct super_block *sb,
439                              struct fscrypt_master_key_secret *secret,
440                              const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
441 {
442         static DEFINE_MUTEX(fscrypt_add_key_mutex);
443         struct key *key;
444         int err;
445
446         mutex_lock(&fscrypt_add_key_mutex); /* serialize find + link */
447 retry:
448         key = fscrypt_find_master_key(sb, mk_spec);
449         if (IS_ERR(key)) {
450                 err = PTR_ERR(key);
451                 if (err != -ENOKEY)
452                         goto out_unlock;
453                 /* Didn't find the key in ->s_master_keys.  Add it. */
454                 err = allocate_filesystem_keyring(sb);
455                 if (err)
456                         goto out_unlock;
457                 err = add_new_master_key(secret, mk_spec, sb->s_master_keys);
458         } else {
459                 /*
460                  * Found the key in ->s_master_keys.  Re-add the secret if
461                  * needed, and add the user to ->mk_users if needed.
462                  */
463                 down_write(&key->sem);
464                 err = add_existing_master_key(key->payload.data[0], secret);
465                 up_write(&key->sem);
466                 if (err == KEY_DEAD) {
467                         /* Key being removed or needs to be removed */
468                         key_invalidate(key);
469                         key_put(key);
470                         goto retry;
471                 }
472                 key_put(key);
473         }
474 out_unlock:
475         mutex_unlock(&fscrypt_add_key_mutex);
476         return err;
477 }
478
479 static int add_master_key(struct super_block *sb,
480                           struct fscrypt_master_key_secret *secret,
481                           struct fscrypt_key_specifier *key_spec)
482 {
483         int err;
484
485         if (key_spec->type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER) {
486                 err = fscrypt_init_hkdf(&secret->hkdf, secret->raw,
487                                         secret->size);
488                 if (err)
489                         return err;
490
491                 /*
492                  * Now that the HKDF context is initialized, the raw key is no
493                  * longer needed.
494                  */
495                 memzero_explicit(secret->raw, secret->size);
496
497                 /* Calculate the key identifier */
498                 err = fscrypt_hkdf_expand(&secret->hkdf,
499                                           HKDF_CONTEXT_KEY_IDENTIFIER, NULL, 0,
500                                           key_spec->u.identifier,
501                                           FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE);
502                 if (err)
503                         return err;
504         }
505         return do_add_master_key(sb, secret, key_spec);
506 }
507
508 static int fscrypt_provisioning_key_preparse(struct key_preparsed_payload *prep)
509 {
510         const struct fscrypt_provisioning_key_payload *payload = prep->data;
511
512         if (prep->datalen < sizeof(*payload) + FSCRYPT_MIN_KEY_SIZE ||
513             prep->datalen > sizeof(*payload) + FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE)
514                 return -EINVAL;
515
516         if (payload->type != FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
517             payload->type != FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER)
518                 return -EINVAL;
519
520         if (payload->__reserved)
521                 return -EINVAL;
522
523         prep->payload.data[0] = kmemdup(payload, prep->datalen, GFP_KERNEL);
524         if (!prep->payload.data[0])
525                 return -ENOMEM;
526
527         prep->quotalen = prep->datalen;
528         return 0;
529 }
530
531 static void fscrypt_provisioning_key_free_preparse(
532                                         struct key_preparsed_payload *prep)
533 {
534         kfree_sensitive(prep->payload.data[0]);
535 }
536
537 static void fscrypt_provisioning_key_describe(const struct key *key,
538                                               struct seq_file *m)
539 {
540         seq_puts(m, key->description);
541         if (key_is_positive(key)) {
542                 const struct fscrypt_provisioning_key_payload *payload =
543                         key->payload.data[0];
544
545                 seq_printf(m, ": %u [%u]", key->datalen, payload->type);
546         }
547 }
548
549 static void fscrypt_provisioning_key_destroy(struct key *key)
550 {
551         kfree_sensitive(key->payload.data[0]);
552 }
553
554 static struct key_type key_type_fscrypt_provisioning = {
555         .name                   = "fscrypt-provisioning",
556         .preparse               = fscrypt_provisioning_key_preparse,
557         .free_preparse          = fscrypt_provisioning_key_free_preparse,
558         .instantiate            = generic_key_instantiate,
559         .describe               = fscrypt_provisioning_key_describe,
560         .destroy                = fscrypt_provisioning_key_destroy,
561 };
562
563 /*
564  * Retrieve the raw key from the Linux keyring key specified by 'key_id', and
565  * store it into 'secret'.
566  *
567  * The key must be of type "fscrypt-provisioning" and must have the field
568  * fscrypt_provisioning_key_payload::type set to 'type', indicating that it's
569  * only usable with fscrypt with the particular KDF version identified by
570  * 'type'.  We don't use the "logon" key type because there's no way to
571  * completely restrict the use of such keys; they can be used by any kernel API
572  * that accepts "logon" keys and doesn't require a specific service prefix.
573  *
574  * The ability to specify the key via Linux keyring key is intended for cases
575  * where userspace needs to re-add keys after the filesystem is unmounted and
576  * re-mounted.  Most users should just provide the raw key directly instead.
577  */
578 static int get_keyring_key(u32 key_id, u32 type,
579                            struct fscrypt_master_key_secret *secret)
580 {
581         key_ref_t ref;
582         struct key *key;
583         const struct fscrypt_provisioning_key_payload *payload;
584         int err;
585
586         ref = lookup_user_key(key_id, 0, KEY_NEED_SEARCH);
587         if (IS_ERR(ref))
588                 return PTR_ERR(ref);
589         key = key_ref_to_ptr(ref);
590
591         if (key->type != &key_type_fscrypt_provisioning)
592                 goto bad_key;
593         payload = key->payload.data[0];
594
595         /* Don't allow fscrypt v1 keys to be used as v2 keys and vice versa. */
596         if (payload->type != type)
597                 goto bad_key;
598
599         secret->size = key->datalen - sizeof(*payload);
600         memcpy(secret->raw, payload->raw, secret->size);
601         err = 0;
602         goto out_put;
603
604 bad_key:
605         err = -EKEYREJECTED;
606 out_put:
607         key_ref_put(ref);
608         return err;
609 }
610
611 /*
612  * Add a master encryption key to the filesystem, causing all files which were
613  * encrypted with it to appear "unlocked" (decrypted) when accessed.
614  *
615  * When adding a key for use by v1 encryption policies, this ioctl is
616  * privileged, and userspace must provide the 'key_descriptor'.
617  *
618  * When adding a key for use by v2+ encryption policies, this ioctl is
619  * unprivileged.  This is needed, in general, to allow non-root users to use
620  * encryption without encountering the visibility problems of process-subscribed
621  * keyrings and the inability to properly remove keys.  This works by having
622  * each key identified by its cryptographically secure hash --- the
623  * 'key_identifier'.  The cryptographic hash ensures that a malicious user
624  * cannot add the wrong key for a given identifier.  Furthermore, each added key
625  * is charged to the appropriate user's quota for the keyrings service, which
626  * prevents a malicious user from adding too many keys.  Finally, we forbid a
627  * user from removing a key while other users have added it too, which prevents
628  * a user who knows another user's key from causing a denial-of-service by
629  * removing it at an inopportune time.  (We tolerate that a user who knows a key
630  * can prevent other users from removing it.)
631  *
632  * For more details, see the "FS_IOC_ADD_ENCRYPTION_KEY" section of
633  * Documentation/filesystems/fscrypt.rst.
634  */
635 int fscrypt_ioctl_add_key(struct file *filp, void __user *_uarg)
636 {
637         struct super_block *sb = file_inode(filp)->i_sb;
638         struct fscrypt_add_key_arg __user *uarg = _uarg;
639         struct fscrypt_add_key_arg arg;
640         struct fscrypt_master_key_secret secret;
641         int err;
642
643         if (copy_from_user(&arg, uarg, sizeof(arg)))
644                 return -EFAULT;
645
646         if (!valid_key_spec(&arg.key_spec))
647                 return -EINVAL;
648
649         if (memchr_inv(arg.__reserved, 0, sizeof(arg.__reserved)))
650                 return -EINVAL;
651
652         /*
653          * Only root can add keys that are identified by an arbitrary descriptor
654          * rather than by a cryptographic hash --- since otherwise a malicious
655          * user could add the wrong key.
656          */
657         if (arg.key_spec.type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
658             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
659                 return -EACCES;
660
661         memset(&secret, 0, sizeof(secret));
662         if (arg.key_id) {
663                 if (arg.raw_size != 0)
664                         return -EINVAL;
665                 err = get_keyring_key(arg.key_id, arg.key_spec.type, &secret);
666                 if (err)
667                         goto out_wipe_secret;
668         } else {
669                 if (arg.raw_size < FSCRYPT_MIN_KEY_SIZE ||
670                     arg.raw_size > FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE)
671                         return -EINVAL;
672                 secret.size = arg.raw_size;
673                 err = -EFAULT;
674                 if (copy_from_user(secret.raw, uarg->raw, secret.size))
675                         goto out_wipe_secret;
676         }
677
678         err = add_master_key(sb, &secret, &arg.key_spec);
679         if (err)
680                 goto out_wipe_secret;
681
682         /* Return the key identifier to userspace, if applicable */
683         err = -EFAULT;
684         if (arg.key_spec.type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER &&
685             copy_to_user(uarg->key_spec.u.identifier, arg.key_spec.u.identifier,
686                          FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE))
687                 goto out_wipe_secret;
688         err = 0;
689 out_wipe_secret:
690         wipe_master_key_secret(&secret);
691         return err;
692 }
693 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_add_key);
694
695 /*
696  * Add the key for '-o test_dummy_encryption' to the filesystem keyring.
697  *
698  * Use a per-boot random key to prevent people from misusing this option.
699  */
700 int fscrypt_add_test_dummy_key(struct super_block *sb,
701                                struct fscrypt_key_specifier *key_spec)
702 {
703         static u8 test_key[FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE];
704         struct fscrypt_master_key_secret secret;
705         int err;
706
707         get_random_once(test_key, FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE);
708
709         memset(&secret, 0, sizeof(secret));
710         secret.size = FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE;
711         memcpy(secret.raw, test_key, FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE);
712
713         err = add_master_key(sb, &secret, key_spec);
714         wipe_master_key_secret(&secret);
715         return err;
716 }
717
718 /*
719  * Verify that the current user has added a master key with the given identifier
720  * (returns -ENOKEY if not).  This is needed to prevent a user from encrypting
721  * their files using some other user's key which they don't actually know.
722  * Cryptographically this isn't much of a problem, but the semantics of this
723  * would be a bit weird, so it's best to just forbid it.
724  *
725  * The system administrator (CAP_FOWNER) can override this, which should be
726  * enough for any use cases where encryption policies are being set using keys
727  * that were chosen ahead of time but aren't available at the moment.
728  *
729  * Note that the key may have already removed by the time this returns, but
730  * that's okay; we just care whether the key was there at some point.
731  *
732  * Return: 0 if the key is added, -ENOKEY if it isn't, or another -errno code
733  */
734 int fscrypt_verify_key_added(struct super_block *sb,
735                              const u8 identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
736 {
737         struct fscrypt_key_specifier mk_spec;
738         struct key *key, *mk_user;
739         struct fscrypt_master_key *mk;
740         int err;
741
742         mk_spec.type = FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER;
743         memcpy(mk_spec.u.identifier, identifier, FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE);
744
745         key = fscrypt_find_master_key(sb, &mk_spec);
746         if (IS_ERR(key)) {
747                 err = PTR_ERR(key);
748                 goto out;
749         }
750         mk = key->payload.data[0];
751         mk_user = find_master_key_user(mk);
752         if (IS_ERR(mk_user)) {
753                 err = PTR_ERR(mk_user);
754         } else {
755                 key_put(mk_user);
756                 err = 0;
757         }
758         key_put(key);
759 out:
760         if (err == -ENOKEY && capable(CAP_FOWNER))
761                 err = 0;
762         return err;
763 }
764
765 /*
766  * Try to evict the inode's dentries from the dentry cache.  If the inode is a
767  * directory, then it can have at most one dentry; however, that dentry may be
768  * pinned by child dentries, so first try to evict the children too.
769  */
770 static void shrink_dcache_inode(struct inode *inode)
771 {
772         struct dentry *dentry;
773
774         if (S_ISDIR(inode->i_mode)) {
775                 dentry = d_find_any_alias(inode);
776                 if (dentry) {
777                         shrink_dcache_parent(dentry);
778                         dput(dentry);
779                 }
780         }
781         d_prune_aliases(inode);
782 }
783
784 static void evict_dentries_for_decrypted_inodes(struct fscrypt_master_key *mk)
785 {
786         struct fscrypt_info *ci;
787         struct inode *inode;
788         struct inode *toput_inode = NULL;
789
790         spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
791
792         list_for_each_entry(ci, &mk->mk_decrypted_inodes, ci_master_key_link) {
793                 inode = ci->ci_inode;
794                 spin_lock(&inode->i_lock);
795                 if (inode->i_state & (I_FREEING | I_WILL_FREE | I_NEW)) {
796                         spin_unlock(&inode->i_lock);
797                         continue;
798                 }
799                 __iget(inode);
800                 spin_unlock(&inode->i_lock);
801                 spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
802
803                 shrink_dcache_inode(inode);
804                 iput(toput_inode);
805                 toput_inode = inode;
806
807                 spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
808         }
809
810         spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
811         iput(toput_inode);
812 }
813
814 static int check_for_busy_inodes(struct super_block *sb,
815                                  struct fscrypt_master_key *mk)
816 {
817         struct list_head *pos;
818         size_t busy_count = 0;
819         unsigned long ino;
820
821         spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
822
823         list_for_each(pos, &mk->mk_decrypted_inodes)
824                 busy_count++;
825
826         if (busy_count == 0) {
827                 spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
828                 return 0;
829         }
830
831         {
832                 /* select an example file to show for debugging purposes */
833                 struct inode *inode =
834                         list_first_entry(&mk->mk_decrypted_inodes,
835                                          struct fscrypt_info,
836                                          ci_master_key_link)->ci_inode;
837                 ino = inode->i_ino;
838         }
839         spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
840
841         fscrypt_warn(NULL,
842                      "%s: %zu inode(s) still busy after removing key with %s %*phN, including ino %lu",
843                      sb->s_id, busy_count, master_key_spec_type(&mk->mk_spec),
844                      master_key_spec_len(&mk->mk_spec), (u8 *)&mk->mk_spec.u,
845                      ino);
846         return -EBUSY;
847 }
848
849 static int try_to_lock_encrypted_files(struct super_block *sb,
850                                        struct fscrypt_master_key *mk)
851 {
852         int err1;
853         int err2;
854
855         /*
856          * An inode can't be evicted while it is dirty or has dirty pages.
857          * Thus, we first have to clean the inodes in ->mk_decrypted_inodes.
858          *
859          * Just do it the easy way: call sync_filesystem().  It's overkill, but
860          * it works, and it's more important to minimize the amount of caches we
861          * drop than the amount of data we sync.  Also, unprivileged users can
862          * already call sync_filesystem() via sys_syncfs() or sys_sync().
863          */
864         down_read(&sb->s_umount);
865         err1 = sync_filesystem(sb);
866         up_read(&sb->s_umount);
867         /* If a sync error occurs, still try to evict as much as possible. */
868
869         /*
870          * Inodes are pinned by their dentries, so we have to evict their
871          * dentries.  shrink_dcache_sb() would suffice, but would be overkill
872          * and inappropriate for use by unprivileged users.  So instead go
873          * through the inodes' alias lists and try to evict each dentry.
874          */
875         evict_dentries_for_decrypted_inodes(mk);
876
877         /*
878          * evict_dentries_for_decrypted_inodes() already iput() each inode in
879          * the list; any inodes for which that dropped the last reference will
880          * have been evicted due to fscrypt_drop_inode() detecting the key
881          * removal and telling the VFS to evict the inode.  So to finish, we
882          * just need to check whether any inodes couldn't be evicted.
883          */
884         err2 = check_for_busy_inodes(sb, mk);
885
886         return err1 ?: err2;
887 }
888
889 /*
890  * Try to remove an fscrypt master encryption key.
891  *
892  * FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY (all_users=false) removes the current user's
893  * claim to the key, then removes the key itself if no other users have claims.
894  * FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY_ALL_USERS (all_users=true) always removes the
895  * key itself.
896  *
897  * To "remove the key itself", first we wipe the actual master key secret, so
898  * that no more inodes can be unlocked with it.  Then we try to evict all cached
899  * inodes that had been unlocked with the key.
900  *
901  * If all inodes were evicted, then we unlink the fscrypt_master_key from the
902  * keyring.  Otherwise it remains in the keyring in the "incompletely removed"
903  * state (without the actual secret key) where it tracks the list of remaining
904  * inodes.  Userspace can execute the ioctl again later to retry eviction, or
905  * alternatively can re-add the secret key again.
906  *
907  * For more details, see the "Removing keys" section of
908  * Documentation/filesystems/fscrypt.rst.
909  */
910 static int do_remove_key(struct file *filp, void __user *_uarg, bool all_users)
911 {
912         struct super_block *sb = file_inode(filp)->i_sb;
913         struct fscrypt_remove_key_arg __user *uarg = _uarg;
914         struct fscrypt_remove_key_arg arg;
915         struct key *key;
916         struct fscrypt_master_key *mk;
917         u32 status_flags = 0;
918         int err;
919         bool dead;
920
921         if (copy_from_user(&arg, uarg, sizeof(arg)))
922                 return -EFAULT;
923
924         if (!valid_key_spec(&arg.key_spec))
925                 return -EINVAL;
926
927         if (memchr_inv(arg.__reserved, 0, sizeof(arg.__reserved)))
928                 return -EINVAL;
929
930         /*
931          * Only root can add and remove keys that are identified by an arbitrary
932          * descriptor rather than by a cryptographic hash.
933          */
934         if (arg.key_spec.type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
935             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
936                 return -EACCES;
937
938         /* Find the key being removed. */
939         key = fscrypt_find_master_key(sb, &arg.key_spec);
940         if (IS_ERR(key))
941                 return PTR_ERR(key);
942         mk = key->payload.data[0];
943
944         down_write(&key->sem);
945
946         /* If relevant, remove current user's (or all users) claim to the key */
947         if (mk->mk_users && mk->mk_users->keys.nr_leaves_on_tree != 0) {
948                 if (all_users)
949                         err = keyring_clear(mk->mk_users);
950                 else
951                         err = remove_master_key_user(mk);
952                 if (err) {
953                         up_write(&key->sem);
954                         goto out_put_key;
955                 }
956                 if (mk->mk_users->keys.nr_leaves_on_tree != 0) {
957                         /*
958                          * Other users have still added the key too.  We removed
959                          * the current user's claim to the key, but we still
960                          * can't remove the key itself.
961                          */
962                         status_flags |=
963                                 FSCRYPT_KEY_REMOVAL_STATUS_FLAG_OTHER_USERS;
964                         err = 0;
965                         up_write(&key->sem);
966                         goto out_put_key;
967                 }
968         }
969
970         /* No user claims remaining.  Go ahead and wipe the secret. */
971         dead = false;
972         if (is_master_key_secret_present(&mk->mk_secret)) {
973                 down_write(&mk->mk_secret_sem);
974                 wipe_master_key_secret(&mk->mk_secret);
975                 dead = refcount_dec_and_test(&mk->mk_refcount);
976                 up_write(&mk->mk_secret_sem);
977         }
978         up_write(&key->sem);
979         if (dead) {
980                 /*
981                  * No inodes reference the key, and we wiped the secret, so the
982                  * key object is free to be removed from the keyring.
983                  */
984                 key_invalidate(key);
985                 err = 0;
986         } else {
987                 /* Some inodes still reference this key; try to evict them. */
988                 err = try_to_lock_encrypted_files(sb, mk);
989                 if (err == -EBUSY) {
990                         status_flags |=
991                                 FSCRYPT_KEY_REMOVAL_STATUS_FLAG_FILES_BUSY;
992                         err = 0;
993                 }
994         }
995         /*
996          * We return 0 if we successfully did something: removed a claim to the
997          * key, wiped the secret, or tried locking the files again.  Users need
998          * to check the informational status flags if they care whether the key
999          * has been fully removed including all files locked.
1000          */
1001 out_put_key:
1002         key_put(key);
1003         if (err == 0)
1004                 err = put_user(status_flags, &uarg->removal_status_flags);
1005         return err;
1006 }
1007
1008 int fscrypt_ioctl_remove_key(struct file *filp, void __user *uarg)
1009 {
1010         return do_remove_key(filp, uarg, false);
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_remove_key);
1013
1014 int fscrypt_ioctl_remove_key_all_users(struct file *filp, void __user *uarg)
1015 {
1016         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1017                 return -EACCES;
1018         return do_remove_key(filp, uarg, true);
1019 }
1020 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_remove_key_all_users);
1021
1022 /*
1023  * Retrieve the status of an fscrypt master encryption key.
1024  *
1025  * We set ->status to indicate whether the key is absent, present, or
1026  * incompletely removed.  "Incompletely removed" means that the master key
1027  * secret has been removed, but some files which had been unlocked with it are
1028  * still in use.  This field allows applications to easily determine the state
1029  * of an encrypted directory without using a hack such as trying to open a
1030  * regular file in it (which can confuse the "incompletely removed" state with
1031  * absent or present).
1032  *
1033  * In addition, for v2 policy keys we allow applications to determine, via
1034  * ->status_flags and ->user_count, whether the key has been added by the
1035  * current user, by other users, or by both.  Most applications should not need
1036  * this, since ordinarily only one user should know a given key.  However, if a
1037  * secret key is shared by multiple users, applications may wish to add an
1038  * already-present key to prevent other users from removing it.  This ioctl can
1039  * be used to check whether that really is the case before the work is done to
1040  * add the key --- which might e.g. require prompting the user for a passphrase.
1041  *
1042  * For more details, see the "FS_IOC_GET_ENCRYPTION_KEY_STATUS" section of
1043  * Documentation/filesystems/fscrypt.rst.
1044  */
1045 int fscrypt_ioctl_get_key_status(struct file *filp, void __user *uarg)
1046 {
1047         struct super_block *sb = file_inode(filp)->i_sb;
1048         struct fscrypt_get_key_status_arg arg;
1049         struct key *key;
1050         struct fscrypt_master_key *mk;
1051         int err;
1052
1053         if (copy_from_user(&arg, uarg, sizeof(arg)))
1054                 return -EFAULT;
1055
1056         if (!valid_key_spec(&arg.key_spec))
1057                 return -EINVAL;
1058
1059         if (memchr_inv(arg.__reserved, 0, sizeof(arg.__reserved)))
1060                 return -EINVAL;
1061
1062         arg.status_flags = 0;
1063         arg.user_count = 0;
1064         memset(arg.__out_reserved, 0, sizeof(arg.__out_reserved));
1065
1066         key = fscrypt_find_master_key(sb, &arg.key_spec);
1067         if (IS_ERR(key)) {
1068                 if (key != ERR_PTR(-ENOKEY))
1069                         return PTR_ERR(key);
1070                 arg.status = FSCRYPT_KEY_STATUS_ABSENT;
1071                 err = 0;
1072                 goto out;
1073         }
1074         mk = key->payload.data[0];
1075         down_read(&key->sem);
1076
1077         if (!is_master_key_secret_present(&mk->mk_secret)) {
1078                 arg.status = FSCRYPT_KEY_STATUS_INCOMPLETELY_REMOVED;
1079                 err = 0;
1080                 goto out_release_key;
1081         }
1082
1083         arg.status = FSCRYPT_KEY_STATUS_PRESENT;
1084         if (mk->mk_users) {
1085                 struct key *mk_user;
1086
1087                 arg.user_count = mk->mk_users->keys.nr_leaves_on_tree;
1088                 mk_user = find_master_key_user(mk);
1089                 if (!IS_ERR(mk_user)) {
1090                         arg.status_flags |=
1091                                 FSCRYPT_KEY_STATUS_FLAG_ADDED_BY_SELF;
1092                         key_put(mk_user);
1093                 } else if (mk_user != ERR_PTR(-ENOKEY)) {
1094                         err = PTR_ERR(mk_user);
1095                         goto out_release_key;
1096                 }
1097         }
1098         err = 0;
1099 out_release_key:
1100         up_read(&key->sem);
1101         key_put(key);
1102 out:
1103         if (!err && copy_to_user(uarg, &arg, sizeof(arg)))
1104                 err = -EFAULT;
1105         return err;
1106 }
1107 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_get_key_status);
1108
1109 int __init fscrypt_init_keyring(void)
1110 {
1111         int err;
1112
1113         err = register_key_type(&key_type_fscrypt);
1114         if (err)
1115                 return err;
1116
1117         err = register_key_type(&key_type_fscrypt_user);
1118         if (err)
1119                 goto err_unregister_fscrypt;
1120
1121         err = register_key_type(&key_type_fscrypt_provisioning);
1122         if (err)
1123                 goto err_unregister_fscrypt_user;
1124
1125         return 0;
1126
1127 err_unregister_fscrypt_user:
1128         unregister_key_type(&key_type_fscrypt_user);
1129 err_unregister_fscrypt:
1130         unregister_key_type(&key_type_fscrypt);
1131         return err;
1132 }