Quelle  verify_pefile.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/* Parse a signed PE binary
 *
 * Copyright (C) 2014 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
 * Written by David Howells (dhowells@redhat.com)
 */

#define pr_fmt(fmt) "PEFILE: "fmt
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/pe.h>
#include <linux/asn1.h>
#include <linux/verification.h>
#include <crypto/hash.h>
#include "verify_pefile.h"

/*
 * Parse a PE binary.
 */
static int pefile_parse_binary(const void *pebuf, unsigned int pelen,
          struct pefile_context *ctx)
{
 const struct mz_hdr *mz = pebuf;
 const struct pe_hdr *pe;
 const struct pe32_opt_hdr *pe32;
 const struct pe32plus_opt_hdr *pe64;
 const struct data_directory *ddir;
 const struct data_dirent *dde;
 const struct section_header *sec;
 size_t cursor, datalen = pelen;

 kenter("");

#define chkaddr(base, x, s)      \
 do {        \
  if ((x) < base || (s) >= datalen || (x) > datalen - (s)) \
   return -ELIBBAD;    \
 } while (0)

 chkaddr(0, 0, sizeof(*mz));
 if (mz->magic != IMAGE_DOS_SIGNATURE)
  return -ELIBBAD;
 cursor = sizeof(*mz);

 chkaddr(cursor, mz->peaddr, sizeof(*pe));
 pe = pebuf + mz->peaddr;
 if (pe->magic != IMAGE_NT_SIGNATURE)
  return -ELIBBAD;
 cursor = mz->peaddr + sizeof(*pe);

 chkaddr(0, cursor, sizeof(pe32->magic));
 pe32 = pebuf + cursor;
 pe64 = pebuf + cursor;

 switch (pe32->magic) {
 case IMAGE_NT_OPTIONAL_HDR32_MAGIC:
  chkaddr(0, cursor, sizeof(*pe32));
  ctx->image_checksum_offset =
   (unsigned long)&pe32->csum - (unsigned long)pebuf;
  ctx->header_size = pe32->header_size;
  cursor += sizeof(*pe32);
  ctx->n_data_dirents = pe32->data_dirs;
  break;

 case IMAGE_NT_OPTIONAL_HDR64_MAGIC:
  chkaddr(0, cursor, sizeof(*pe64));
  ctx->image_checksum_offset =
   (unsigned long)&pe64->csum - (unsigned long)pebuf;
  ctx->header_size = pe64->header_size;
  cursor += sizeof(*pe64);
  ctx->n_data_dirents = pe64->data_dirs;
  break;

 default:
  pr_warn("Unknown PEOPT magic = %04hx\n", pe32->magic);
  return -ELIBBAD;
 }

 pr_debug("checksum @ %x\n", ctx->image_checksum_offset);
 pr_debug("header size = %x\n", ctx->header_size);

 if (cursor >= ctx->header_size || ctx->header_size >= datalen)
  return -ELIBBAD;

 if (ctx->n_data_dirents > (ctx->header_size - cursor) / sizeof(*dde))
  return -ELIBBAD;

 ddir = pebuf + cursor;
 cursor += sizeof(*dde) * ctx->n_data_dirents;

 ctx->cert_dirent_offset =
  (unsigned long)&ddir->certs - (unsigned long)pebuf;
 ctx->certs_size = ddir->certs.size;

 if (!ddir->certs.virtual_address || !ddir->certs.size) {
  pr_warn("Unsigned PE binary\n");
  return -ENODATA;
 }

 chkaddr(ctx->header_size, ddir->certs.virtual_address,
  ddir->certs.size);
 ctx->sig_offset = ddir->certs.virtual_address;
 ctx->sig_len = ddir->certs.size;
 pr_debug("cert = %x @%x [%*ph]\n",
   ctx->sig_len, ctx->sig_offset,
   ctx->sig_len, pebuf + ctx->sig_offset);

 ctx->n_sections = pe->sections;
 if (ctx->n_sections > (ctx->header_size - cursor) / sizeof(*sec))
  return -ELIBBAD;
 ctx->secs = pebuf + cursor;

 return 0;
}

/*
 * Check and strip the PE wrapper from around the signature and check that the
 * remnant looks something like PKCS#7.
 */
static int pefile_strip_sig_wrapper(const void *pebuf,
        struct pefile_context *ctx)
{
 struct win_certificate wrapper;
 const u8 *pkcs7;
 unsigned len;

 if (ctx->sig_len < sizeof(wrapper)) {
  pr_warn("Signature wrapper too short\n");
  return -ELIBBAD;
 }

 memcpy(&wrapper, pebuf + ctx->sig_offset, sizeof(wrapper));
 pr_debug("sig wrapper = { %x, %x, %x }\n",
   wrapper.length, wrapper.revision, wrapper.cert_type);

 /* sbsign rounds up the length of certificate table (in optional
 * header data directories) to 8 byte alignment.  However, the PE
 * specification states that while entries are 8-byte aligned, this is
 * not included in their length, and as a result, pesign has not
 * rounded up since 0.110.
 */
 if (wrapper.length > ctx->sig_len) {
  pr_warn("Signature wrapper bigger than sig len (%x > %x)\n",
   ctx->sig_len, wrapper.length);
  return -ELIBBAD;
 }
 if (wrapper.revision != WIN_CERT_REVISION_2_0) {
  pr_warn("Signature is not revision 2.0\n");
  return -ENOTSUPP;
 }
 if (wrapper.cert_type != WIN_CERT_TYPE_PKCS_SIGNED_DATA) {
  pr_warn("Signature certificate type is not PKCS\n");
  return -ENOTSUPP;
 }

 /* It looks like the pkcs signature length in wrapper->length and the
 * size obtained from the data dir entries, which lists the total size
 * of certificate table, are both aligned to an octaword boundary, so
 * we may have to deal with some padding.
 */
 ctx->sig_len = wrapper.length;
 ctx->sig_offset += sizeof(wrapper);
 ctx->sig_len -= sizeof(wrapper);
 if (ctx->sig_len < 4) {
  pr_warn("Signature data missing\n");
  return -EKEYREJECTED;
 }

 /* What's left should be a PKCS#7 cert */
 pkcs7 = pebuf + ctx->sig_offset;
 if (pkcs7[0] != (ASN1_CONS_BIT | ASN1_SEQ))
  goto not_pkcs7;

 switch (pkcs7[1]) {
 case 0 ... 0x7f:
  len = pkcs7[1] + 2;
  goto check_len;
 case ASN1_INDEFINITE_LENGTH:
  return 0;
 case 0x81:
  len = pkcs7[2] + 3;
  goto check_len;
 case 0x82:
  len = ((pkcs7[2] << 8) | pkcs7[3]) + 4;
  goto check_len;
 case 0x83 ... 0xff:
  return -EMSGSIZE;
 default:
  goto not_pkcs7;
 }

check_len:
 if (len <= ctx->sig_len) {
  /* There may be padding */
  ctx->sig_len = len;
  return 0;
 }
not_pkcs7:
 pr_warn("Signature data not PKCS#7\n");
 return -ELIBBAD;
}

/*
 * Compare two sections for canonicalisation.
 */
static int pefile_compare_shdrs(const void *a, const void *b)
{
 const struct section_header *shdra = a;
 const struct section_header *shdrb = b;
 int rc;

 if (shdra->data_addr > shdrb->data_addr)
  return 1;
 if (shdrb->data_addr > shdra->data_addr)
  return -1;

 if (shdra->virtual_address > shdrb->virtual_address)
  return 1;
 if (shdrb->virtual_address > shdra->virtual_address)
  return -1;

 rc = strcmp(shdra->name, shdrb->name);
 if (rc != 0)
  return rc;

 if (shdra->virtual_size > shdrb->virtual_size)
  return 1;
 if (shdrb->virtual_size > shdra->virtual_size)
  return -1;

 if (shdra->raw_data_size > shdrb->raw_data_size)
  return 1;
 if (shdrb->raw_data_size > shdra->raw_data_size)
  return -1;

 return 0;
}

/*
 * Load the contents of the PE binary into the digest, leaving out the image
 * checksum and the certificate data block.
 */
static int pefile_digest_pe_contents(const void *pebuf, unsigned int pelen,
         struct pefile_context *ctx,
         struct shash_desc *desc)
{
 unsigned *canon, tmp, loop, i, hashed_bytes;
 int ret;

 /* Digest the header and data directory, but leave out the image
 * checksum and the data dirent for the signature.
 */
 ret = crypto_shash_update(desc, pebuf, ctx->image_checksum_offset);
 if (ret < 0)
  return ret;

 tmp = ctx->image_checksum_offset + sizeof(uint32_t);
 ret = crypto_shash_update(desc, pebuf + tmp,
      ctx->cert_dirent_offset - tmp);
 if (ret < 0)
  return ret;

 tmp = ctx->cert_dirent_offset + sizeof(struct data_dirent);
 ret = crypto_shash_update(desc, pebuf + tmp, ctx->header_size - tmp);
 if (ret < 0)
  return ret;

 canon = kcalloc(ctx->n_sections, sizeof(unsigned), GFP_KERNEL);
 if (!canon)
  return -ENOMEM;

 /* We have to canonicalise the section table, so we perform an
 * insertion sort.
 */
 canon[0] = 0;
 for (loop = 1; loop < ctx->n_sections; loop++) {
  for (i = 0; i < loop; i++) {
   if (pefile_compare_shdrs(&ctx->secs[canon[i]],
       &ctx->secs[loop]) > 0) {
    memmove(&canon[i + 1], &canon[i],
     (loop - i) * sizeof(canon[0]));
    break;
   }
  }
  canon[i] = loop;
 }

 hashed_bytes = ctx->header_size;
 for (loop = 0; loop < ctx->n_sections; loop++) {
  i = canon[loop];
  if (ctx->secs[i].raw_data_size == 0)
   continue;
  ret = crypto_shash_update(desc,
       pebuf + ctx->secs[i].data_addr,
       ctx->secs[i].raw_data_size);
  if (ret < 0) {
   kfree(canon);
   return ret;
  }
  hashed_bytes += ctx->secs[i].raw_data_size;
 }
 kfree(canon);

 if (pelen > hashed_bytes) {
  tmp = hashed_bytes + ctx->certs_size;
  ret = crypto_shash_update(desc,
       pebuf + hashed_bytes,
       pelen - tmp);
  if (ret < 0)
   return ret;
 }

 return 0;
}

/*
 * Digest the contents of the PE binary, leaving out the image checksum and the
 * certificate data block.
 */
static int pefile_digest_pe(const void *pebuf, unsigned int pelen,
       struct pefile_context *ctx)
{
 struct crypto_shash *tfm;
 struct shash_desc *desc;
 size_t digest_size, desc_size;
 void *digest;
 int ret;

 kenter(",%s", ctx->digest_algo);

 /* Allocate the hashing algorithm we're going to need and find out how
 * big the hash operational data will be.
 */
 tfm = crypto_alloc_shash(ctx->digest_algo, 0, 0);
 if (IS_ERR(tfm))
  return (PTR_ERR(tfm) == -ENOENT) ? -ENOPKG : PTR_ERR(tfm);

 desc_size = crypto_shash_descsize(tfm) + sizeof(*desc);
 digest_size = crypto_shash_digestsize(tfm);

 if (digest_size != ctx->digest_len) {
  pr_warn("Digest size mismatch (%zx != %x)\n",
   digest_size, ctx->digest_len);
  ret = -EBADMSG;
  goto error_no_desc;
 }
 pr_debug("Digest: desc=%zu size=%zu\n", desc_size, digest_size);

 ret = -ENOMEM;
 desc = kzalloc(desc_size + digest_size, GFP_KERNEL);
 if (!desc)
  goto error_no_desc;

 desc->tfm   = tfm;
 ret = crypto_shash_init(desc);
 if (ret < 0)
  goto error;

 ret = pefile_digest_pe_contents(pebuf, pelen, ctx, desc);
 if (ret < 0)
  goto error;

 digest = (void *)desc + desc_size;
 ret = crypto_shash_final(desc, digest);
 if (ret < 0)
  goto error;

 pr_debug("Digest calc = [%*ph]\n", ctx->digest_len, digest);

 /* Check that the PE file digest matches that in the MSCODE part of the
 * PKCS#7 certificate.
 */
 if (memcmp(digest, ctx->digest, ctx->digest_len) != 0) {
  pr_warn("Digest mismatch\n");
  ret = -EKEYREJECTED;
 } else {
  pr_debug("The digests match!\n");
 }

error:
 kfree_sensitive(desc);
error_no_desc:
 crypto_free_shash(tfm);
 kleave(" = %d", ret);
 return ret;
}

/**
 * verify_pefile_signature - Verify the signature on a PE binary image
 * @pebuf: Buffer containing the PE binary image
 * @pelen: Length of the binary image
 * @trusted_keys: Signing certificate(s) to use as starting points
 * @usage: The use to which the key is being put.
 *
 * Validate that the certificate chain inside the PKCS#7 message inside the PE
 * binary image intersects keys we already know and trust.
 *
 * Returns, in order of descending priority:
 *
 *  (*) -ELIBBAD if the image cannot be parsed, or:
 *
 *  (*) -EKEYREJECTED if a signature failed to match for which we have a valid
 * key, or:
 *
 *  (*) 0 if at least one signature chain intersects with the keys in the trust
 * keyring, or:
 *
 *  (*) -ENODATA if there is no signature present.
 *
 *  (*) -ENOPKG if a suitable crypto module couldn't be found for a check on a
 * chain.
 *
 *  (*) -ENOKEY if we couldn't find a match for any of the signature chains in
 * the message.
 *
 * May also return -ENOMEM.
 */
int verify_pefile_signature(const void *pebuf, unsigned pelen,
       struct key *trusted_keys,
       enum key_being_used_for usage)
{
 struct pefile_context ctx;
 int ret;

 kenter("");

 memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 ret = pefile_parse_binary(pebuf, pelen, &ctx);
 if (ret < 0)
  return ret;

 ret = pefile_strip_sig_wrapper(pebuf, &ctx);
 if (ret < 0)
  return ret;

 ret = verify_pkcs7_signature(NULL, 0,
         pebuf + ctx.sig_offset, ctx.sig_len,
         trusted_keys, usage,
         mscode_parse, &ctx);
 if (ret < 0)
  goto error;

 pr_debug("Digest: %u [%*ph]\n",
   ctx.digest_len, ctx.digest_len, ctx.digest);

 /* Generate the digest and check against the PKCS7 certificate
 * contents.
 */
 ret = pefile_digest_pe(pebuf, pelen, &ctx);

error:
 kfree_sensitive(ctx.digest);
 return ret;
}