xref: /openbmc/linux/crypto/algif_skcipher.c (revision b34e08d5) 
1 /*
2  * algif_skcipher: User-space interface for skcipher algorithms
3  *
4  * This file provides the user-space API for symmetric key ciphers.
5  *
6  * Copyright (c) 2010 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
7  *
8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
9  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
10  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
11  * any later version.
12  *
13  */
14 
15 #include <crypto/scatterwalk.h>
16 #include <crypto/skcipher.h>
17 #include <crypto/if_alg.h>
18 #include <linux/init.h>
19 #include <linux/list.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/mm.h>
22 #include <linux/module.h>
23 #include <linux/net.h>
24 #include <net/sock.h>
25 
26 struct skcipher_sg_list {
27 	struct list_head list;
28 
29 	int cur;
30 
31 	struct scatterlist sg[0];
32 };
33 
34 struct skcipher_ctx {
35 	struct list_head tsgl;
36 	struct af_alg_sgl rsgl;
37 
38 	void *iv;
39 
40 	struct af_alg_completion completion;
41 
42 	unsigned used;
43 
44 	unsigned int len;
45 	bool more;
46 	bool merge;
47 	bool enc;
48 
49 	struct ablkcipher_request req;
50 };
51 
52 #define MAX_SGL_ENTS ((PAGE_SIZE - sizeof(struct skcipher_sg_list)) / \
53 		      sizeof(struct scatterlist) - 1)
54 
55 static inline int skcipher_sndbuf(struct sock *sk)
56 {
57 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
58 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
59 
60 	return max_t(int, max_t(int, sk->sk_sndbuf & PAGE_MASK, PAGE_SIZE) -
61 			  ctx->used, 0);
62 }
63 
64 static inline bool skcipher_writable(struct sock *sk)
65 {
66 	return PAGE_SIZE <= skcipher_sndbuf(sk);
67 }
68 
69 static int skcipher_alloc_sgl(struct sock *sk)
70 {
71 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
72 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
73 	struct skcipher_sg_list *sgl;
74 	struct scatterlist *sg = NULL;
75 
76 	sgl = list_entry(ctx->tsgl.prev, struct skcipher_sg_list, list);
77 	if (!list_empty(&ctx->tsgl))
78 		sg = sgl->sg;
79 
80 	if (!sg || sgl->cur >= MAX_SGL_ENTS) {
81 		sgl = sock_kmalloc(sk, sizeof(*sgl) +
82 				       sizeof(sgl->sg[0]) * (MAX_SGL_ENTS + 1),
83 				   GFP_KERNEL);
84 		if (!sgl)
85 			return -ENOMEM;
86 
87 		sg_init_table(sgl->sg, MAX_SGL_ENTS + 1);
88 		sgl->cur = 0;
89 
90 		if (sg)
91 			scatterwalk_sg_chain(sg, MAX_SGL_ENTS + 1, sgl->sg);
92 
93 		list_add_tail(&sgl->list, &ctx->tsgl);
94 	}
95 
96 	return 0;
97 }
98 
99 static void skcipher_pull_sgl(struct sock *sk, int used)
100 {
101 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
102 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
103 	struct skcipher_sg_list *sgl;
104 	struct scatterlist *sg;
105 	int i;
106 
107 	while (!list_empty(&ctx->tsgl)) {
108 		sgl = list_first_entry(&ctx->tsgl, struct skcipher_sg_list,
109 				       list);
110 		sg = sgl->sg;
111 
112 		for (i = 0; i < sgl->cur; i++) {
113 			int plen = min_t(int, used, sg[i].length);
114 
115 			if (!sg_page(sg + i))
116 				continue;
117 
118 			sg[i].length -= plen;
119 			sg[i].offset += plen;
120 
121 			used -= plen;
122 			ctx->used -= plen;
123 
124 			if (sg[i].length)
125 				return;
126 
127 			put_page(sg_page(sg + i));
128 			sg_assign_page(sg + i, NULL);
129 		}
130 
131 		list_del(&sgl->list);
132 		sock_kfree_s(sk, sgl,
133 			     sizeof(*sgl) + sizeof(sgl->sg[0]) *
134 					    (MAX_SGL_ENTS + 1));
135 	}
136 
137 	if (!ctx->used)
138 		ctx->merge = 0;
139 }
140 
141 static void skcipher_free_sgl(struct sock *sk)
142 {
143 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
144 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
145 
146 	skcipher_pull_sgl(sk, ctx->used);
147 }
148 
149 static int skcipher_wait_for_wmem(struct sock *sk, unsigned flags)
150 {
151 	long timeout;
152 	DEFINE_WAIT(wait);
153 	int err = -ERESTARTSYS;
154 
155 	if (flags & MSG_DONTWAIT)
156 		return -EAGAIN;
157 
158 	set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags);
159 
160 	for (;;) {
161 		if (signal_pending(current))
162 			break;
163 		prepare_to_wait(sk_sleep(sk), &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
164 		timeout = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT;
165 		if (sk_wait_event(sk, &timeout, skcipher_writable(sk))) {
166 			err = 0;
167 			break;
168 		}
169 	}
170 	finish_wait(sk_sleep(sk), &wait);
171 
172 	return err;
173 }
174 
175 static void skcipher_wmem_wakeup(struct sock *sk)
176 {
177 	struct socket_wq *wq;
178 
179 	if (!skcipher_writable(sk))
180 		return;
181 
182 	rcu_read_lock();
183 	wq = rcu_dereference(sk->sk_wq);
184 	if (wq_has_sleeper(wq))
185 		wake_up_interruptible_sync_poll(&wq->wait, POLLIN |
186 							   POLLRDNORM |
187 							   POLLRDBAND);
188 	sk_wake_async(sk, SOCK_WAKE_WAITD, POLL_IN);
189 	rcu_read_unlock();
190 }
191 
192 static int skcipher_wait_for_data(struct sock *sk, unsigned flags)
193 {
194 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
195 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
196 	long timeout;
197 	DEFINE_WAIT(wait);
198 	int err = -ERESTARTSYS;
199 
200 	if (flags & MSG_DONTWAIT) {
201 		return -EAGAIN;
202 	}
203 
204 	set_bit(SOCK_ASYNC_WAITDATA, &sk->sk_socket->flags);
205 
206 	for (;;) {
207 		if (signal_pending(current))
208 			break;
209 		prepare_to_wait(sk_sleep(sk), &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
210 		timeout = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT;
211 		if (sk_wait_event(sk, &timeout, ctx->used)) {
212 			err = 0;
213 			break;
214 		}
215 	}
216 	finish_wait(sk_sleep(sk), &wait);
217 
218 	clear_bit(SOCK_ASYNC_WAITDATA, &sk->sk_socket->flags);
219 
220 	return err;
221 }
222 
223 static void skcipher_data_wakeup(struct sock *sk)
224 {
225 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
226 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
227 	struct socket_wq *wq;
228 
229 	if (!ctx->used)
230 		return;
231 
232 	rcu_read_lock();
233 	wq = rcu_dereference(sk->sk_wq);
234 	if (wq_has_sleeper(wq))
235 		wake_up_interruptible_sync_poll(&wq->wait, POLLOUT |
236 							   POLLRDNORM |
237 							   POLLRDBAND);
238 	sk_wake_async(sk, SOCK_WAKE_SPACE, POLL_OUT);
239 	rcu_read_unlock();
240 }
241 
242 static int skcipher_sendmsg(struct kiocb *unused, struct socket *sock,
243 			    struct msghdr *msg, size_t size)
244 {
245 	struct sock *sk = sock->sk;
246 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
247 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
248 	struct crypto_ablkcipher *tfm = crypto_ablkcipher_reqtfm(&ctx->req);
249 	unsigned ivsize = crypto_ablkcipher_ivsize(tfm);
250 	struct skcipher_sg_list *sgl;
251 	struct af_alg_control con = {};
252 	long copied = 0;
253 	bool enc = 0;
254 	int err;
255 	int i;
256 
257 	if (msg->msg_controllen) {
258 		err = af_alg_cmsg_send(msg, &con);
259 		if (err)
260 			return err;
261 
262 		switch (con.op) {
263 		case ALG_OP_ENCRYPT:
264 			enc = 1;
265 			break;
266 		case ALG_OP_DECRYPT:
267 			enc = 0;
268 			break;
269 		default:
270 			return -EINVAL;
271 		}
272 
273 		if (con.iv && con.iv->ivlen != ivsize)
274 			return -EINVAL;
275 	}
276 
277 	err = -EINVAL;
278 
279 	lock_sock(sk);
280 	if (!ctx->more && ctx->used)
281 		goto unlock;
282 
283 	if (!ctx->used) {
284 		ctx->enc = enc;
285 		if (con.iv)
286 			memcpy(ctx->iv, con.iv->iv, ivsize);
287 	}
288 
289 	while (size) {
290 		struct scatterlist *sg;
291 		unsigned long len = size;
292 		int plen;
293 
294 		if (ctx->merge) {
295 			sgl = list_entry(ctx->tsgl.prev,
296 					 struct skcipher_sg_list, list);
297 			sg = sgl->sg + sgl->cur - 1;
298 			len = min_t(unsigned long, len,
299 				    PAGE_SIZE - sg->offset - sg->length);
300 
301 			err = memcpy_fromiovec(page_address(sg_page(sg)) +
302 					       sg->offset + sg->length,
303 					       msg->msg_iov, len);
304 			if (err)
305 				goto unlock;
306 
307 			sg->length += len;
308 			ctx->merge = (sg->offset + sg->length) &
309 				     (PAGE_SIZE - 1);
310 
311 			ctx->used += len;
312 			copied += len;
313 			size -= len;
314 			continue;
315 		}
316 
317 		if (!skcipher_writable(sk)) {
318 			err = skcipher_wait_for_wmem(sk, msg->msg_flags);
319 			if (err)
320 				goto unlock;
321 		}
322 
323 		len = min_t(unsigned long, len, skcipher_sndbuf(sk));
324 
325 		err = skcipher_alloc_sgl(sk);
326 		if (err)
327 			goto unlock;
328 
329 		sgl = list_entry(ctx->tsgl.prev, struct skcipher_sg_list, list);
330 		sg = sgl->sg;
331 		do {
332 			i = sgl->cur;
333 			plen = min_t(int, len, PAGE_SIZE);
334 
335 			sg_assign_page(sg + i, alloc_page(GFP_KERNEL));
336 			err = -ENOMEM;
337 			if (!sg_page(sg + i))
338 				goto unlock;
339 
340 			err = memcpy_fromiovec(page_address(sg_page(sg + i)),
341 					       msg->msg_iov, plen);
342 			if (err) {
343 				__free_page(sg_page(sg + i));
344 				sg_assign_page(sg + i, NULL);
345 				goto unlock;
346 			}
347 
348 			sg[i].length = plen;
349 			len -= plen;
350 			ctx->used += plen;
351 			copied += plen;
352 			size -= plen;
353 			sgl->cur++;
354 		} while (len && sgl->cur < MAX_SGL_ENTS);
355 
356 		ctx->merge = plen & (PAGE_SIZE - 1);
357 	}
358 
359 	err = 0;
360 
361 	ctx->more = msg->msg_flags & MSG_MORE;
362 	if (!ctx->more && !list_empty(&ctx->tsgl))
363 		sgl = list_entry(ctx->tsgl.prev, struct skcipher_sg_list, list);
364 
365 unlock:
366 	skcipher_data_wakeup(sk);
367 	release_sock(sk);
368 
369 	return copied ?: err;
370 }
371 
372 static ssize_t skcipher_sendpage(struct socket *sock, struct page *page,
373 				 int offset, size_t size, int flags)
374 {
375 	struct sock *sk = sock->sk;
376 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
377 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
378 	struct skcipher_sg_list *sgl;
379 	int err = -EINVAL;
380 
381 	if (flags & MSG_SENDPAGE_NOTLAST)
382 		flags |= MSG_MORE;
383 
384 	lock_sock(sk);
385 	if (!ctx->more && ctx->used)
386 		goto unlock;
387 
388 	if (!size)
389 		goto done;
390 
391 	if (!skcipher_writable(sk)) {
392 		err = skcipher_wait_for_wmem(sk, flags);
393 		if (err)
394 			goto unlock;
395 	}
396 
397 	err = skcipher_alloc_sgl(sk);
398 	if (err)
399 		goto unlock;
400 
401 	ctx->merge = 0;
402 	sgl = list_entry(ctx->tsgl.prev, struct skcipher_sg_list, list);
403 
404 	get_page(page);
405 	sg_set_page(sgl->sg + sgl->cur, page, size, offset);
406 	sgl->cur++;
407 	ctx->used += size;
408 
409 done:
410 	ctx->more = flags & MSG_MORE;
411 	if (!ctx->more && !list_empty(&ctx->tsgl))
412 		sgl = list_entry(ctx->tsgl.prev, struct skcipher_sg_list, list);
413 
414 unlock:
415 	skcipher_data_wakeup(sk);
416 	release_sock(sk);
417 
418 	return err ?: size;
419 }
420 
421 static int skcipher_recvmsg(struct kiocb *unused, struct socket *sock,
422 			    struct msghdr *msg, size_t ignored, int flags)
423 {
424 	struct sock *sk = sock->sk;
425 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
426 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
427 	unsigned bs = crypto_ablkcipher_blocksize(crypto_ablkcipher_reqtfm(
428 		&ctx->req));
429 	struct skcipher_sg_list *sgl;
430 	struct scatterlist *sg;
431 	unsigned long iovlen;
432 	struct iovec *iov;
433 	int err = -EAGAIN;
434 	int used;
435 	long copied = 0;
436 
437 	lock_sock(sk);
438 	for (iov = msg->msg_iov, iovlen = msg->msg_iovlen; iovlen > 0;
439 	     iovlen--, iov++) {
440 		unsigned long seglen = iov->iov_len;
441 		char __user *from = iov->iov_base;
442 
443 		while (seglen) {
444 			sgl = list_first_entry(&ctx->tsgl,
445 					       struct skcipher_sg_list, list);
446 			sg = sgl->sg;
447 
448 			while (!sg->length)
449 				sg++;
450 
451 			used = ctx->used;
452 			if (!used) {
453 				err = skcipher_wait_for_data(sk, flags);
454 				if (err)
455 					goto unlock;
456 			}
457 
458 			used = min_t(unsigned long, used, seglen);
459 
460 			used = af_alg_make_sg(&ctx->rsgl, from, used, 1);
461 			err = used;
462 			if (err < 0)
463 				goto unlock;
464 
465 			if (ctx->more || used < ctx->used)
466 				used -= used % bs;
467 
468 			err = -EINVAL;
469 			if (!used)
470 				goto free;
471 
472 			ablkcipher_request_set_crypt(&ctx->req, sg,
473 						     ctx->rsgl.sg, used,
474 						     ctx->iv);
475 
476 			err = af_alg_wait_for_completion(
477 				ctx->enc ?
478 					crypto_ablkcipher_encrypt(&ctx->req) :
479 					crypto_ablkcipher_decrypt(&ctx->req),
480 				&ctx->completion);
481 
482 free:
483 			af_alg_free_sg(&ctx->rsgl);
484 
485 			if (err)
486 				goto unlock;
487 
488 			copied += used;
489 			from += used;
490 			seglen -= used;
491 			skcipher_pull_sgl(sk, used);
492 		}
493 	}
494 
495 	err = 0;
496 
497 unlock:
498 	skcipher_wmem_wakeup(sk);
499 	release_sock(sk);
500 
501 	return copied ?: err;
502 }
503 
504 
505 static unsigned int skcipher_poll(struct file *file, struct socket *sock,
506 				  poll_table *wait)
507 {
508 	struct sock *sk = sock->sk;
509 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
510 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
511 	unsigned int mask;
512 
513 	sock_poll_wait(file, sk_sleep(sk), wait);
514 	mask = 0;
515 
516 	if (ctx->used)
517 		mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
518 
519 	if (skcipher_writable(sk))
520 		mask |= POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND;
521 
522 	return mask;
523 }
524 
525 static struct proto_ops algif_skcipher_ops = {
526 	.family		=	PF_ALG,
527 
528 	.connect	=	sock_no_connect,
529 	.socketpair	=	sock_no_socketpair,
530 	.getname	=	sock_no_getname,
531 	.ioctl		=	sock_no_ioctl,
532 	.listen		=	sock_no_listen,
533 	.shutdown	=	sock_no_shutdown,
534 	.getsockopt	=	sock_no_getsockopt,
535 	.mmap		=	sock_no_mmap,
536 	.bind		=	sock_no_bind,
537 	.accept		=	sock_no_accept,
538 	.setsockopt	=	sock_no_setsockopt,
539 
540 	.release	=	af_alg_release,
541 	.sendmsg	=	skcipher_sendmsg,
542 	.sendpage	=	skcipher_sendpage,
543 	.recvmsg	=	skcipher_recvmsg,
544 	.poll		=	skcipher_poll,
545 };
546 
547 static void *skcipher_bind(const char *name, u32 type, u32 mask)
548 {
549 	return crypto_alloc_ablkcipher(name, type, mask);
550 }
551 
552 static void skcipher_release(void *private)
553 {
554 	crypto_free_ablkcipher(private);
555 }
556 
557 static int skcipher_setkey(void *private, const u8 *key, unsigned int keylen)
558 {
559 	return crypto_ablkcipher_setkey(private, key, keylen);
560 }
561 
562 static void skcipher_sock_destruct(struct sock *sk)
563 {
564 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
565 	struct skcipher_ctx *ctx = ask->private;
566 	struct crypto_ablkcipher *tfm = crypto_ablkcipher_reqtfm(&ctx->req);
567 
568 	skcipher_free_sgl(sk);
569 	sock_kfree_s(sk, ctx->iv, crypto_ablkcipher_ivsize(tfm));
570 	sock_kfree_s(sk, ctx, ctx->len);
571 	af_alg_release_parent(sk);
572 }
573 
574 static int skcipher_accept_parent(void *private, struct sock *sk)
575 {
576 	struct skcipher_ctx *ctx;
577 	struct alg_sock *ask = alg_sk(sk);
578 	unsigned int len = sizeof(*ctx) + crypto_ablkcipher_reqsize(private);
579 
580 	ctx = sock_kmalloc(sk, len, GFP_KERNEL);
581 	if (!ctx)
582 		return -ENOMEM;
583 
584 	ctx->iv = sock_kmalloc(sk, crypto_ablkcipher_ivsize(private),
585 			       GFP_KERNEL);
586 	if (!ctx->iv) {
587 		sock_kfree_s(sk, ctx, len);
588 		return -ENOMEM;
589 	}
590 
591 	memset(ctx->iv, 0, crypto_ablkcipher_ivsize(private));
592 
593 	INIT_LIST_HEAD(&ctx->tsgl);
594 	ctx->len = len;
595 	ctx->used = 0;
596 	ctx->more = 0;
597 	ctx->merge = 0;
598 	ctx->enc = 0;
599 	af_alg_init_completion(&ctx->completion);
600 
601 	ask->private = ctx;
602 
603 	ablkcipher_request_set_tfm(&ctx->req, private);
604 	ablkcipher_request_set_callback(&ctx->req, CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG,
605 					af_alg_complete, &ctx->completion);
606 
607 	sk->sk_destruct = skcipher_sock_destruct;
608 
609 	return 0;
610 }
611 
612 static const struct af_alg_type algif_type_skcipher = {
613 	.bind		=	skcipher_bind,
614 	.release	=	skcipher_release,
615 	.setkey		=	skcipher_setkey,
616 	.accept		=	skcipher_accept_parent,
617 	.ops		=	&algif_skcipher_ops,
618 	.name		=	"skcipher",
619 	.owner		=	THIS_MODULE
620 };
621 
622 static int __init algif_skcipher_init(void)
623 {
624 	return af_alg_register_type(&algif_type_skcipher);
625 }
626 
627 static void __exit algif_skcipher_exit(void)
628 {
629 	int err = af_alg_unregister_type(&algif_type_skcipher);
630 	BUG_ON(err);
631 }
632 
633 module_init(algif_skcipher_init);
634 module_exit(algif_skcipher_exit);
635 MODULE_LICENSE("GPL");
636