drivers/net/wireless/hostap/hostap_crypt_ccmp.c

   1 /*
   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  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation. See README and COPYING for
   9  * more details.
  10  */
  11
  12 #include <linux/config.h>
  13 #include <linux/version.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/random.h>
  18 #include <linux/skbuff.h>
  19 #include <linux/netdevice.h>
  20 #include <linux/if_ether.h>
  21 #include <linux/if_arp.h>
  22 #include <linux/wireless.h>
  23 #include <net/iw_handler.h>
  24 #include <asm/string.h>
  25
  26 #include "hostap_crypt.h"
  27 #include "hostap_wlan.h"
  28 #include "hostap_80211.h"
  29
  30 #ifndef CONFIG_CRYPTO
  31 #error CONFIG_CRYPTO is required to build this module.
  32 #endif
  33 #include <linux/crypto.h>
  34 #include <asm/scatterlist.h>
  35
  36 MODULE_AUTHOR("Jouni Malinen");
  37 MODULE_DESCRIPTION("Host AP crypt: CCMP");
  38 MODULE_LICENSE("GPL");
  39 MODULE_VERSION(PRISM2_VERSION);
  40
  41
  42 #define AES_BLOCK_LEN 16
  43 #define CCMP_HDR_LEN 8
  44 #define CCMP_MIC_LEN 8
  45 #define CCMP_TK_LEN 16
  46 #define CCMP_PN_LEN 6
  47
  48
  49 struct hostap_ccmp_data {
  50         u8 key[CCMP_TK_LEN];
  51         int key_set;
  52
  53         u8 tx_pn[CCMP_PN_LEN];
  54         u8 rx_pn[CCMP_PN_LEN];
  55
  56         u32 dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors;
  57         u32 dot11RSNAStatsCCMPReplays;
  58         u32 dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors;
  59
  60         int key_idx;
  61
  62         struct crypto_tfm *tfm;
  63
  64         /* scratch buffers for virt_to_page() (crypto API) */
  65         u8 tx_b0[AES_BLOCK_LEN], tx_b[AES_BLOCK_LEN],
  66                 tx_e[AES_BLOCK_LEN], tx_s0[AES_BLOCK_LEN];
  67         u8 rx_b0[AES_BLOCK_LEN], rx_b[AES_BLOCK_LEN], rx_a[AES_BLOCK_LEN];
  68 };
  69
  70
  71 void hostap_ccmp_aes_encrypt(struct crypto_tfm *tfm,
  72                              const u8 pt[16], u8 ct[16])
  73 {
  74         struct scatterlist src, dst;
  75
  76         src.page = virt_to_page(pt);
  77         src.offset = offset_in_page(pt);
  78         src.length = AES_BLOCK_LEN;
  79
  80         dst.page = virt_to_page(ct);
  81         dst.offset = offset_in_page(ct);
  82         dst.length = AES_BLOCK_LEN;
  83
  84         crypto_cipher_encrypt(tfm, &dst, &src, AES_BLOCK_LEN);
  85 }
  86
  87
  88 static void * hostap_ccmp_init(int key_idx)
  89 {
  90         struct hostap_ccmp_data *priv;
  91
  92         if (!try_module_get(THIS_MODULE))
  93                 return NULL;
  94
  95         priv = (struct hostap_ccmp_data *) kmalloc(sizeof(*priv), GFP_ATOMIC);
  96         if (priv == NULL) {
  97                 goto fail;
  98         }
  99         memset(priv, 0, sizeof(*priv));
 100         priv->key_idx = key_idx;
 101
 102         priv->tfm = crypto_alloc_tfm("aes", 0);
 103         if (priv->tfm == NULL) {
 104                 printk(KERN_DEBUG "hostap_crypt_ccmp: could not allocate "
 105                        "crypto API aes\n");
 106                 goto fail;
 107         }
 108
 109         return priv;
 110
 111 fail:
 112         if (priv) {
 113                 if (priv->tfm)
 114                         crypto_free_tfm(priv->tfm);
 115                 kfree(priv);
 116         }
 117         module_put(THIS_MODULE);
 118         return NULL;
 119 }
 120
 121
 122 static void hostap_ccmp_deinit(void *priv)
 123 {
 124         struct hostap_ccmp_data *_priv = priv;
 125         if (_priv && _priv->tfm)
 126                 crypto_free_tfm(_priv->tfm);
 127         kfree(priv);
 128         module_put(THIS_MODULE);
 129 }
 130
 131
 132 static inline void xor_block(u8 *b, u8 *a, size_t len)
 133 {
 134         int i;
 135         for (i = 0; i < len; i++)
 136                 b[i] ^= a[i];
 137 }
 138
 139
 140 static void ccmp_init_blocks(struct crypto_tfm *tfm,
 141                              struct hostap_ieee80211_hdr *hdr,
 142                              u8 *pn, size_t dlen, u8 *b0, u8 *auth,
 143                              u8 *s0)
 144 {
 145         u8 *pos, qc = 0;
 146         size_t aad_len;
 147         u16 fc;
 148         int a4_included, qc_included;
 149         u8 aad[2 * AES_BLOCK_LEN];
 150
 151         fc = le16_to_cpu(hdr->frame_control);
 152         a4_included = ((fc & (WLAN_FC_TODS | WLAN_FC_FROMDS)) ==
 153                        (WLAN_FC_TODS | WLAN_FC_FROMDS));
 154         qc_included = ((WLAN_FC_GET_TYPE(fc) == WLAN_FC_TYPE_DATA) &&
 155                        (WLAN_FC_GET_STYPE(fc) & 0x08));
 156         aad_len = 22;
 157         if (a4_included)
 158                 aad_len += 6;
 159         if (qc_included) {
 160                 pos = (u8 *) &hdr->addr4;
 161                 if (a4_included)
 162                         pos += 6;
 163                 qc = *pos & 0x0f;
 164                 aad_len += 2;
 165         }
 166
 167         /* CCM Initial Block:
 168          * Flag (Include authentication header, M=3 (8-octet MIC),
 169          *       L=1 (2-octet Dlen))
 170          * Nonce: 0x00 | A2 | PN
 171          * Dlen */
 172         b0[0] = 0x59;
 173         b0[1] = qc;
 174         memcpy(b0 + 2, hdr->addr2, ETH_ALEN);
 175         memcpy(b0 + 8, pn, CCMP_PN_LEN);
 176         b0[14] = (dlen >> 8) & 0xff;
 177         b0[15] = dlen & 0xff;
 178
 179         /* AAD:
 180          * FC with bits 4..6 and 11..13 masked to zero; 14 is always one
 181          * A1 | A2 | A3
 182          * SC with bits 4..15 (seq#) masked to zero
 183          * A4 (if present)
 184          * QC (if present)
 185          */
 186         pos = (u8 *) hdr;
 187         aad[0] = 0; /* aad_len >> 8 */
 188         aad[1] = aad_len & 0xff;
 189         aad[2] = pos[0] & 0x8f;
 190         aad[3] = pos[1] & 0xc7;
 191         memcpy(aad + 4, hdr->addr1, 3 * ETH_ALEN);
 192         pos = (u8 *) &hdr->seq_ctrl;
 193         aad[22] = pos[0] & 0x0f;
 194         aad[23] = 0; /* all bits masked */
 195         memset(aad + 24, 0, 8);
 196         if (a4_included)
 197                 memcpy(aad + 24, hdr->addr4, ETH_ALEN);
 198         if (qc_included) {
 199                 aad[a4_included ? 30 : 24] = qc;
 200                 /* rest of QC masked */
 201         }
 202
 203         /* Start with the first block and AAD */
 204         hostap_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, auth);
 205         xor_block(auth, aad, AES_BLOCK_LEN);
 206         hostap_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
 207         xor_block(auth, &aad[AES_BLOCK_LEN], AES_BLOCK_LEN);
 208         hostap_ccmp_aes_encrypt(tfm, auth, auth);
 209         b0[0] &= 0x07;
 210         b0[14] = b0[15] = 0;
 211         hostap_ccmp_aes_encrypt(tfm, b0, s0);
 212 }
 213
 214
 215 static int hostap_ccmp_encrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
 216 {
 217         struct hostap_ccmp_data *key = priv;
 218         int data_len, i, blocks, last, len;
 219         u8 *pos, *mic;
 220         struct hostap_ieee80211_hdr *hdr;
 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         if (skb_headroom(skb) < CCMP_HDR_LEN ||
 227             skb_tailroom(skb) < CCMP_MIC_LEN ||
 228             skb->len < hdr_len)
 229                 return -1;
 230
 231         data_len = skb->len - hdr_len;
 232         pos = skb_push(skb, CCMP_HDR_LEN);
 233         memmove(pos, pos + CCMP_HDR_LEN, hdr_len);
 234         pos += hdr_len;
 235         mic = skb_put(skb, CCMP_MIC_LEN);
 236
 237         i = CCMP_PN_LEN - 1;
 238         while (i >= 0) {
 239                 key->tx_pn[i]++;
 240                 if (key->tx_pn[i] != 0)
 241                         break;
 242                 i--;
 243         }
 244
 245         *pos++ = key->tx_pn[5];
 246         *pos++ = key->tx_pn[4];
 247         *pos++ = 0;
 248         *pos++ = (key->key_idx << 6) | (1 << 5) /* Ext IV included */;
 249         *pos++ = key->tx_pn[3];
 250         *pos++ = key->tx_pn[2];
 251         *pos++ = key->tx_pn[1];
 252         *pos++ = key->tx_pn[0];
 253
 254         hdr = (struct hostap_ieee80211_hdr *) skb->data;
 255         ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, key->tx_pn, data_len, b0, b, s0);
 256
 257         blocks = (data_len + AES_BLOCK_LEN - 1) / AES_BLOCK_LEN;
 258         last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
 259
 260         for (i = 1; i <= blocks; i++) {
 261                 len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
 262                 /* Authentication */
 263                 xor_block(b, pos, len);
 264                 hostap_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b, b);
 265                 /* Encryption, with counter */
 266                 b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
 267                 b0[15] = i & 0xff;
 268                 hostap_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, e);
 269                 xor_block(pos, e, len);
 270                 pos += len;
 271         }
 272
 273         for (i = 0; i < CCMP_MIC_LEN; i++)
 274                 mic[i] = b[i] ^ s0[i];
 275
 276         return 0;
 277 }
 278
 279
 280 static int hostap_ccmp_decrypt(struct sk_buff *skb, int hdr_len, void *priv)
 281 {
 282         struct hostap_ccmp_data *key = priv;
 283         u8 keyidx, *pos;
 284         struct hostap_ieee80211_hdr *hdr;
 285         u8 *b0 = key->rx_b0;
 286         u8 *b = key->rx_b;
 287         u8 *a = key->rx_a;
 288         u8 pn[6];
 289         int i, blocks, last, len;
 290         size_t data_len = skb->len - hdr_len - CCMP_HDR_LEN - CCMP_MIC_LEN;
 291         u8 *mic = skb->data + skb->len - CCMP_MIC_LEN;
 292
 293         if (skb->len < hdr_len + CCMP_HDR_LEN + CCMP_MIC_LEN) {
 294                 key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
 295                 return -1;
 296         }
 297
 298         hdr = (struct hostap_ieee80211_hdr *) skb->data;
 299         pos = skb->data + hdr_len;
 300         keyidx = pos[3];
 301         if (!(keyidx & (1 << 5))) {
 302                 if (net_ratelimit()) {
 303                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: received packet without ExtIV"
 304                                " flag from " MACSTR "\n", MAC2STR(hdr->addr2));
 305                 }
 306                 key->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors++;
 307                 return -2;
 308         }
 309         keyidx >>= 6;
 310         if (key->key_idx != keyidx) {
 311                 printk(KERN_DEBUG "CCMP: RX tkey->key_idx=%d frame "
 312                        "keyidx=%d priv=%p\n", key->key_idx, keyidx, priv);
 313                 return -6;
 314         }
 315         if (!key->key_set) {
 316                 if (net_ratelimit()) {
 317                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: received packet from " MACSTR
 318                                " with keyid=%d that does not have a configured"
 319                                " key\n", MAC2STR(hdr->addr2), keyidx);
 320                 }
 321                 return -3;
 322         }
 323
 324         pn[0] = pos[7];
 325         pn[1] = pos[6];
 326         pn[2] = pos[5];
 327         pn[3] = pos[4];
 328         pn[4] = pos[1];
 329         pn[5] = pos[0];
 330         pos += 8;
 331
 332         if (memcmp(pn, key->rx_pn, CCMP_PN_LEN) <= 0) {
 333                 if (net_ratelimit()) {
 334                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: replay detected: STA=" MACSTR
 335                                " previous PN %02x%02x%02x%02x%02x%02x "
 336                                "received PN %02x%02x%02x%02x%02x%02x\n",
 337                                MAC2STR(hdr->addr2), MAC2STR(key->rx_pn),
 338                                MAC2STR(pn));
 339                 }
 340                 key->dot11RSNAStatsCCMPReplays++;
 341                 return -4;
 342         }
 343
 344         ccmp_init_blocks(key->tfm, hdr, pn, data_len, b0, a, b);
 345         xor_block(mic, b, CCMP_MIC_LEN);
 346
 347         blocks = (data_len + AES_BLOCK_LEN - 1) / AES_BLOCK_LEN;
 348         last = data_len % AES_BLOCK_LEN;
 349
 350         for (i = 1; i <= blocks; i++) {
 351                 len = (i == blocks && last) ? last : AES_BLOCK_LEN;
 352                 /* Decrypt, with counter */
 353                 b0[14] = (i >> 8) & 0xff;
 354                 b0[15] = i & 0xff;
 355                 hostap_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, b0, b);
 356                 xor_block(pos, b, len);
 357                 /* Authentication */
 358                 xor_block(a, pos, len);
 359                 hostap_ccmp_aes_encrypt(key->tfm, a, a);
 360                 pos += len;
 361         }
 362
 363         if (memcmp(mic, a, CCMP_MIC_LEN) != 0) {
 364                 if (net_ratelimit()) {
 365                         printk(KERN_DEBUG "CCMP: decrypt failed: STA="
 366                                MACSTR "\n", MAC2STR(hdr->addr2));
 367                 }
 368                 key->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors++;
 369                 return -5;
 370         }
 371
 372         memcpy(key->rx_pn, pn, CCMP_PN_LEN);
 373
 374         /* Remove hdr and MIC */
 375         memmove(skb->data + CCMP_HDR_LEN, skb->data, hdr_len);
 376         skb_pull(skb, CCMP_HDR_LEN);
 377         skb_trim(skb, skb->len - CCMP_MIC_LEN);
 378
 379         return keyidx;
 380 }
 381
 382
 383 static int hostap_ccmp_set_key(void *key, int len, u8 *seq, void *priv)
 384 {
 385         struct hostap_ccmp_data *data = priv;
 386         int keyidx;
 387         struct crypto_tfm *tfm = data->tfm;
 388
 389         keyidx = data->key_idx;
 390         memset(data, 0, sizeof(*data));
 391         data->key_idx = keyidx;
 392         data->tfm = tfm;
 393         if (len == CCMP_TK_LEN) {
 394                 memcpy(data->key, key, CCMP_TK_LEN);
 395                 data->key_set = 1;
 396                 if (seq) {
 397                         data->rx_pn[0] = seq[5];
 398                         data->rx_pn[1] = seq[4];
 399                         data->rx_pn[2] = seq[3];
 400                         data->rx_pn[3] = seq[2];
 401                         data->rx_pn[4] = seq[1];
 402                         data->rx_pn[5] = seq[0];
 403                 }
 404                 crypto_cipher_setkey(data->tfm, data->key, CCMP_TK_LEN);
 405         } else if (len == 0) {
 406                 data->key_set = 0;
 407         } else
 408                 return -1;
 409
 410         return 0;
 411 }
 412
 413
 414 static int hostap_ccmp_get_key(void *key, int len, u8 *seq, void *priv)
 415 {
 416         struct hostap_ccmp_data *data = priv;
 417
 418         if (len < CCMP_TK_LEN)
 419                 return -1;
 420
 421         if (!data->key_set)
 422                 return 0;
 423         memcpy(key, data->key, CCMP_TK_LEN);
 424
 425         if (seq) {
 426                 seq[0] = data->tx_pn[5];
 427                 seq[1] = data->tx_pn[4];
 428                 seq[2] = data->tx_pn[3];
 429                 seq[3] = data->tx_pn[2];
 430                 seq[4] = data->tx_pn[1];
 431                 seq[5] = data->tx_pn[0];
 432         }
 433
 434         return CCMP_TK_LEN;
 435 }
 436
 437
 438 static char * hostap_ccmp_print_stats(char *p, void *priv)
 439 {
 440         struct hostap_ccmp_data *ccmp = priv;
 441         p += sprintf(p, "key[%d] alg=CCMP key_set=%d "
 442                      "tx_pn=%02x%02x%02x%02x%02x%02x "
 443                      "rx_pn=%02x%02x%02x%02x%02x%02x "
 444                      "format_errors=%d replays=%d decrypt_errors=%d\n",
 445                      ccmp->key_idx, ccmp->key_set,
 446                      MAC2STR(ccmp->tx_pn), MAC2STR(ccmp->rx_pn),
 447                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPFormatErrors,
 448                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPReplays,
 449                      ccmp->dot11RSNAStatsCCMPDecryptErrors);
 450
 451         return p;
 452 }
 453
 454
 455 static struct hostap_crypto_ops hostap_crypt_ccmp = {
 456         .name                   = "CCMP",
 457         .init                   = hostap_ccmp_init,
 458         .deinit                 = hostap_ccmp_deinit,
 459         .encrypt_mpdu           = hostap_ccmp_encrypt,
 460         .decrypt_mpdu           = hostap_ccmp_decrypt,
 461         .encrypt_msdu           = NULL,
 462         .decrypt_msdu           = NULL,
 463         .set_key                = hostap_ccmp_set_key,
 464         .get_key                = hostap_ccmp_get_key,
 465         .print_stats            = hostap_ccmp_print_stats,
 466         .extra_prefix_len       = CCMP_HDR_LEN,
 467         .extra_postfix_len      = CCMP_MIC_LEN
 468 };
 469
 470
 471 static int __init hostap_crypto_ccmp_init(void)
 472 {
 473         if (hostap_register_crypto_ops(&hostap_crypt_ccmp) < 0)
 474                 return -1;
 475
 476         return 0;
 477 }
 478
 479
 480 static void __exit hostap_crypto_ccmp_exit(void)
 481 {
 482         hostap_unregister_crypto_ops(&hostap_crypt_ccmp);
 483 }
 484
 485
 486 module_init(hostap_crypto_ccmp_init);
 487 module_exit(hostap_crypto_ccmp_exit);