Documentation/module-signing.txt

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   2                         KERNEL MODULE SIGNING FACILITY
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   5 CONTENTS
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   7  - Overview.
   8  - Configuring module signing.
   9  - Generating signing keys.
  10  - Public keys in the kernel.
  11  - Manually signing modules.
  12  - Signed modules and stripping.
  13  - Loading signed modules.
  14  - Non-valid signatures and unsigned modules.
  15  - Administering/protecting the private key.
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  19 OVERVIEW
  20 ========
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  22 The kernel module signing facility cryptographically signs modules during
  23 installation and then checks the signature upon loading the module.  This
  24 allows increased kernel security by disallowing the loading of unsigned modules
  25 or modules signed with an invalid key.  Module signing increases security by
  26 making it harder to load a malicious module into the kernel.  The module
  27 signature checking is done by the kernel so that it is not necessary to have
  28 trusted userspace bits.
  29
  30 This facility uses X.509 ITU-T standard certificates to encode the public keys
  31 involved.  The signatures are not themselves encoded in any industrial standard
  32 type.  The facility currently only supports the RSA public key encryption
  33 standard (though it is pluggable and permits others to be used).  The possible
  34 hash algorithms that can be used are SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA-384, and
  35 SHA-512 (the algorithm is selected by data in the signature).
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  39 CONFIGURING MODULE SIGNING
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  42 The module signing facility is enabled by going to the "Enable Loadable Module
  43 Support" section of the kernel configuration and turning on
  44
  45         CONFIG_MODULE_SIG       "Module signature verification"
  46
  47 This has a number of options available:
  48
  49  (1) "Require modules to be validly signed" (CONFIG_MODULE_SIG_FORCE)
  50
  51      This specifies how the kernel should deal with a module that has a
  52      signature for which the key is not known or a module that is unsigned.
  53
  54      If this is off (ie. "permissive"), then modules for which the key is not
  55      available and modules that are unsigned are permitted, but the kernel will
  56      be marked as being tainted, and the concerned modules will be marked as
  57      tainted, shown with the character 'E'.
  58
  59      If this is on (ie. "restrictive"), only modules that have a valid
  60      signature that can be verified by a public key in the kernel's possession
  61      will be loaded.  All other modules will generate an error.
  62
  63      Irrespective of the setting here, if the module has a signature block that
  64      cannot be parsed, it will be rejected out of hand.
  65
  66
  67  (2) "Automatically sign all modules" (CONFIG_MODULE_SIG_ALL)
  68
  69      If this is on then modules will be automatically signed during the
  70      modules_install phase of a build.  If this is off, then the modules must
  71      be signed manually using:
  72
  73         scripts/sign-file
  74
  75
  76  (3) "Which hash algorithm should modules be signed with?"
  77
  78      This presents a choice of which hash algorithm the installation phase will
  79      sign the modules with:
  80
  81         CONFIG_MODULE_SIG_SHA1          "Sign modules with SHA-1"
  82         CONFIG_MODULE_SIG_SHA224        "Sign modules with SHA-224"
  83         CONFIG_MODULE_SIG_SHA256        "Sign modules with SHA-256"
  84         CONFIG_MODULE_SIG_SHA384        "Sign modules with SHA-384"
  85         CONFIG_MODULE_SIG_SHA512        "Sign modules with SHA-512"
  86
  87      The algorithm selected here will also be built into the kernel (rather
  88      than being a module) so that modules signed with that algorithm can have
  89      their signatures checked without causing a dependency loop.
  90
  91  (4) "File name or PKCS#11 URI of module signing key" (CONFIG_MODULE_SIG_KEY)
  92
  93      Setting this option to something other than its default of
  94      "signing_key.pem" will disable the autogeneration of signing keys and
  95      allow the kernel modules to be signed with a key of your choosing.
  96      The string provided should identify a file containing both a private
  97      key and its corresponding X.509 certificate in PEM form, or — on
  98      systems where the OpenSSL ENGINE_pkcs11 is functional — a PKCS#11 URI
  99      as defined by RFC7512. In the latter case, the PKCS#11 URI should
 100      reference both a certificate and a private key.
 101
 102      If the PEM file containing the private key is encrypted, or if the
 103      PKCS#11 token requries a PIN, this can be provided at build time by
 104      means of the KBUILD_SIGN_PIN variable.
 105
 106
 107 =======================
 108 GENERATING SIGNING KEYS
 109 =======================
 110
 111 Cryptographic keypairs are required to generate and check signatures.  A
 112 private key is used to generate a signature and the corresponding public key is
 113 used to check it.  The private key is only needed during the build, after which
 114 it can be deleted or stored securely.  The public key gets built into the
 115 kernel so that it can be used to check the signatures as the modules are
 116 loaded.
 117
 118 Under normal conditions, when CONFIG_MODULE_SIG_KEY is unchanged from its
 119 default, the kernel build will automatically generate a new keypair using
 120 openssl if one does not exist in the file:
 121
 122         signing_key.pem
 123
 124 during the building of vmlinux (the public part of the key needs to be built
 125 into vmlinux) using parameters in the:
 126
 127         x509.genkey
 128
 129 file (which is also generated if it does not already exist).
 130
 131 It is strongly recommended that you provide your own x509.genkey file.
 132
 133 Most notably, in the x509.genkey file, the req_distinguished_name section
 134 should be altered from the default:
 135
 136         [ req_distinguished_name ]
 137         #O = Unspecified company
 138         CN = Build time autogenerated kernel key
 139         #emailAddress = unspecified.user@unspecified.company
 140
 141 The generated RSA key size can also be set with:
 142
 143         [ req ]
 144         default_bits = 4096
 145
 146
 147 It is also possible to manually generate the key private/public files using the
 148 x509.genkey key generation configuration file in the root node of the Linux
 149 kernel sources tree and the openssl command.  The following is an example to
 150 generate the public/private key files:
 151
 152         openssl req -new -nodes -utf8 -sha256 -days 36500 -batch -x509 \
 153            -config x509.genkey -outform PEM -out kernel_key.pem \
 154            -keyout kernel_key.pem
 155
 156 The full pathname for the resulting kernel_key.pem file can then be specified
 157 in the CONFIG_MODULE_SIG_KEY option, and the certificate and key therein will
 158 be used instead of an autogenerated keypair.
 159
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 161 =========================
 162 PUBLIC KEYS IN THE KERNEL
 163 =========================
 164
 165 The kernel contains a ring of public keys that can be viewed by root.  They're
 166 in a keyring called ".system_keyring" that can be seen by:
 167
 168         [root@deneb ~]# cat /proc/keys
 169         ...
 170         223c7853 I------     1 perm 1f030000     0     0 keyring   .system_keyring: 1
 171         302d2d52 I------     1 perm 1f010000     0     0 asymmetri Fedora kernel signing key: d69a84e6bce3d216b979e9505b3e3ef9a7118079: X509.RSA a7118079 []
 172         ...
 173
 174 Beyond the public key generated specifically for module signing, any file
 175 placed in the kernel source root directory or the kernel build root directory
 176 whose name is suffixed with ".x509" will be assumed to be an X.509 public key
 177 and will be added to the keyring.
 178
 179 Further, the architecture code may take public keys from a hardware store and
 180 add those in also (e.g. from the UEFI key database).
 181
 182 Finally, it is possible to add additional public keys by doing:
 183
 184         keyctl padd asymmetric "" [.system_keyring-ID] <[key-file]
 185
 186 e.g.:
 187
 188         keyctl padd asymmetric "" 0x223c7853 <my_public_key.x509
 189
 190 Note, however, that the kernel will only permit keys to be added to
 191 .system_keyring _if_ the new key's X.509 wrapper is validly signed by a key
 192 that is already resident in the .system_keyring at the time the key was added.
 193
 194
 195 =========================
 196 MANUALLY SIGNING MODULES
 197 =========================
 198
 199 To manually sign a module, use the scripts/sign-file tool available in
 200 the Linux kernel source tree.  The script requires 4 arguments:
 201
 202         1.  The hash algorithm (e.g., sha256)
 203         2.  The private key filename or PKCS#11 URI
 204         3.  The public key filename
 205         4.  The kernel module to be signed
 206
 207 The following is an example to sign a kernel module:
 208
 209         scripts/sign-file sha512 kernel-signkey.priv \
 210                 kernel-signkey.x509 module.ko
 211
 212 The hash algorithm used does not have to match the one configured, but if it
 213 doesn't, you should make sure that hash algorithm is either built into the
 214 kernel or can be loaded without requiring itself.
 215
 216 If the private key requires a passphrase or PIN, it can be provided in the
 217 $KBUILD_SIGN_PIN environment variable.
 218
 219
 220 ============================
 221 SIGNED MODULES AND STRIPPING
 222 ============================
 223
 224 A signed module has a digital signature simply appended at the end.  The string
 225 "~Module signature appended~." at the end of the module's file confirms that a
 226 signature is present but it does not confirm that the signature is valid!
 227
 228 Signed modules are BRITTLE as the signature is outside of the defined ELF
 229 container.  Thus they MAY NOT be stripped once the signature is computed and
 230 attached.  Note the entire module is the signed payload, including any and all
 231 debug information present at the time of signing.
 232
 233
 234 ======================
 235 LOADING SIGNED MODULES
 236 ======================
 237
 238 Modules are loaded with insmod, modprobe, init_module() or finit_module(),
 239 exactly as for unsigned modules as no processing is done in userspace.  The
 240 signature checking is all done within the kernel.
 241
 242
 243 =========================================
 244 NON-VALID SIGNATURES AND UNSIGNED MODULES
 245 =========================================
 246
 247 If CONFIG_MODULE_SIG_FORCE is enabled or enforcemodulesig=1 is supplied on
 248 the kernel command line, the kernel will only load validly signed modules
 249 for which it has a public key.   Otherwise, it will also load modules that are
 250 unsigned.   Any module for which the kernel has a key, but which proves to have
 251 a signature mismatch will not be permitted to load.
 252
 253 Any module that has an unparseable signature will be rejected.
 254
 255
 256 =========================================
 257 ADMINISTERING/PROTECTING THE PRIVATE KEY
 258 =========================================
 259
 260 Since the private key is used to sign modules, viruses and malware could use
 261 the private key to sign modules and compromise the operating system.  The
 262 private key must be either destroyed or moved to a secure location and not kept
 263 in the root node of the kernel source tree.