Quelle  fils_aead.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * FILS AEAD for (Re)Association Request/Response frames
 * Copyright 2016, Qualcomm Atheros, Inc.
 */

#include <crypto/aes.h>
#include <crypto/hash.h>
#include <crypto/skcipher.h>
#include <crypto/utils.h>

#include "ieee80211_i.h"
#include "aes_cmac.h"
#include "fils_aead.h"

static void gf_mulx(u8 *pad)
{
 u64 a = get_unaligned_be64(pad);
 u64 b = get_unaligned_be64(pad + 8);

 put_unaligned_be64((a << 1) | (b >> 63), pad);
 put_unaligned_be64((b << 1) ^ ((a >> 63) ? 0x87 : 0), pad + 8);
}

static int aes_s2v(struct crypto_shash *tfm,
     size_t num_elem, const u8 *addr[], size_t len[], u8 *v)
{
 u8 d[AES_BLOCK_SIZE], tmp[AES_BLOCK_SIZE] = {};
 SHASH_DESC_ON_STACK(desc, tfm);
 size_t i;

 desc->tfm = tfm;

 /* D = AES-CMAC(K, <zero>) */
 crypto_shash_digest(desc, tmp, AES_BLOCK_SIZE, d);

 for (i = 0; i < num_elem - 1; i++) {
  /* D = dbl(D) xor AES_CMAC(K, Si) */
  gf_mulx(d); /* dbl */
  crypto_shash_digest(desc, addr[i], len[i], tmp);
  crypto_xor(d, tmp, AES_BLOCK_SIZE);
 }

 crypto_shash_init(desc);

 if (len[i] >= AES_BLOCK_SIZE) {
  /* len(Sn) >= 128 */
  /* T = Sn xorend D */
  crypto_shash_update(desc, addr[i], len[i] - AES_BLOCK_SIZE);
  crypto_xor(d, addr[i] + len[i] - AES_BLOCK_SIZE,
      AES_BLOCK_SIZE);
 } else {
  /* len(Sn) < 128 */
  /* T = dbl(D) xor pad(Sn) */
  gf_mulx(d); /* dbl */
  crypto_xor(d, addr[i], len[i]);
  d[len[i]] ^= 0x80;
 }
 /* V = AES-CMAC(K, T) */
 crypto_shash_finup(desc, d, AES_BLOCK_SIZE, v);

 return 0;
}

/* Note: addr[] and len[] needs to have one extra slot at the end. */
static int aes_siv_encrypt(const u8 *key, size_t key_len,
      const u8 *plain, size_t plain_len,
      size_t num_elem, const u8 *addr[],
      size_t len[], u8 *out)
{
 u8 v[AES_BLOCK_SIZE];
 struct crypto_shash *tfm;
 struct crypto_skcipher *tfm2;
 struct skcipher_request *req;
 int res;
 struct scatterlist src[1], dst[1];
 u8 *tmp;

 key_len /= 2; /* S2V key || CTR key */

 addr[num_elem] = plain;
 len[num_elem] = plain_len;
 num_elem++;

 /* S2V */

 tfm = crypto_alloc_shash("cmac(aes)", 0, 0);
 if (IS_ERR(tfm))
  return PTR_ERR(tfm);
 /* K1 for S2V */
 res = crypto_shash_setkey(tfm, key, key_len);
 if (!res)
  res = aes_s2v(tfm, num_elem, addr, len, v);
 crypto_free_shash(tfm);
 if (res)
  return res;

 /* Use a temporary buffer of the plaintext to handle need for
 * overwriting this during AES-CTR.
 */
 tmp = kmemdup(plain, plain_len, GFP_KERNEL);
 if (!tmp)
  return -ENOMEM;

 /* IV for CTR before encrypted data */
 memcpy(out, v, AES_BLOCK_SIZE);

 /* Synthetic IV to be used as the initial counter in CTR:
 * Q = V bitand (1^64 || 0^1 || 1^31 || 0^1 || 1^31)
 */
 v[8] &= 0x7f;
 v[12] &= 0x7f;

 /* CTR */

 tfm2 = crypto_alloc_skcipher("ctr(aes)", 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 if (IS_ERR(tfm2)) {
  kfree(tmp);
  return PTR_ERR(tfm2);
 }
 /* K2 for CTR */
 res = crypto_skcipher_setkey(tfm2, key + key_len, key_len);
 if (res)
  goto fail;

 req = skcipher_request_alloc(tfm2, GFP_KERNEL);
 if (!req) {
  res = -ENOMEM;
  goto fail;
 }

 sg_init_one(src, tmp, plain_len);
 sg_init_one(dst, out + AES_BLOCK_SIZE, plain_len);
 skcipher_request_set_crypt(req, src, dst, plain_len, v);
 res = crypto_skcipher_encrypt(req);
 skcipher_request_free(req);
fail:
 kfree(tmp);
 crypto_free_skcipher(tfm2);
 return res;
}

/* Note: addr[] and len[] needs to have one extra slot at the end. */
static int aes_siv_decrypt(const u8 *key, size_t key_len,
      const u8 *iv_crypt, size_t iv_c_len,
      size_t num_elem, const u8 *addr[], size_t len[],
      u8 *out)
{
 struct crypto_shash *tfm;
 struct crypto_skcipher *tfm2;
 struct skcipher_request *req;
 struct scatterlist src[1], dst[1];
 size_t crypt_len;
 int res;
 u8 frame_iv[AES_BLOCK_SIZE], iv[AES_BLOCK_SIZE];
 u8 check[AES_BLOCK_SIZE];

 crypt_len = iv_c_len - AES_BLOCK_SIZE;
 key_len /= 2; /* S2V key || CTR key */
 addr[num_elem] = out;
 len[num_elem] = crypt_len;
 num_elem++;

 memcpy(iv, iv_crypt, AES_BLOCK_SIZE);
 memcpy(frame_iv, iv_crypt, AES_BLOCK_SIZE);

 /* Synthetic IV to be used as the initial counter in CTR:
 * Q = V bitand (1^64 || 0^1 || 1^31 || 0^1 || 1^31)
 */
 iv[8] &= 0x7f;
 iv[12] &= 0x7f;

 /* CTR */

 tfm2 = crypto_alloc_skcipher("ctr(aes)", 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 if (IS_ERR(tfm2))
  return PTR_ERR(tfm2);
 /* K2 for CTR */
 res = crypto_skcipher_setkey(tfm2, key + key_len, key_len);
 if (res) {
  crypto_free_skcipher(tfm2);
  return res;
 }

 req = skcipher_request_alloc(tfm2, GFP_KERNEL);
 if (!req) {
  crypto_free_skcipher(tfm2);
  return -ENOMEM;
 }

 sg_init_one(src, iv_crypt + AES_BLOCK_SIZE, crypt_len);
 sg_init_one(dst, out, crypt_len);
 skcipher_request_set_crypt(req, src, dst, crypt_len, iv);
 res = crypto_skcipher_decrypt(req);
 skcipher_request_free(req);
 crypto_free_skcipher(tfm2);
 if (res)
  return res;

 /* S2V */

 tfm = crypto_alloc_shash("cmac(aes)", 0, 0);
 if (IS_ERR(tfm))
  return PTR_ERR(tfm);
 /* K1 for S2V */
 res = crypto_shash_setkey(tfm, key, key_len);
 if (!res)
  res = aes_s2v(tfm, num_elem, addr, len, check);
 crypto_free_shash(tfm);
 if (res)
  return res;
 if (memcmp(check, frame_iv, AES_BLOCK_SIZE) != 0)
  return -EINVAL;
 return 0;
}

int fils_encrypt_assoc_req(struct sk_buff *skb,
      struct ieee80211_mgd_assoc_data *assoc_data)
{
 struct ieee80211_mgmt *mgmt = (void *)skb->data;
 u8 *capab, *ies, *encr;
 const u8 *addr[5 + 1];
 const struct element *session;
 size_t len[5 + 1];
 size_t crypt_len;

 if (ieee80211_is_reassoc_req(mgmt->frame_control)) {
  capab = (u8 *)&mgmt->u.reassoc_req.capab_info;
  ies = mgmt->u.reassoc_req.variable;
 } else {
  capab = (u8 *)&mgmt->u.assoc_req.capab_info;
  ies = mgmt->u.assoc_req.variable;
 }

 session = cfg80211_find_ext_elem(WLAN_EID_EXT_FILS_SESSION,
      ies, skb->data + skb->len - ies);
 if (!session || session->datalen != 1 + 8)
  return -EINVAL;
 /* encrypt after FILS Session element */
 encr = (u8 *)session->data + 1 + 8;

 /* AES-SIV AAD vectors */

 /* The STA's MAC address */
 addr[0] = mgmt->sa;
 len[0] = ETH_ALEN;
 /* The AP's BSSID */
 addr[1] = mgmt->da;
 len[1] = ETH_ALEN;
 /* The STA's nonce */
 addr[2] = assoc_data->fils_nonces;
 len[2] = FILS_NONCE_LEN;
 /* The AP's nonce */
 addr[3] = &assoc_data->fils_nonces[FILS_NONCE_LEN];
 len[3] = FILS_NONCE_LEN;
 /* The (Re)Association Request frame from the Capability Information
 * field to the FILS Session element (both inclusive).
 */
 addr[4] = capab;
 len[4] = encr - capab;

 crypt_len = skb->data + skb->len - encr;
 skb_put(skb, AES_BLOCK_SIZE);
 return aes_siv_encrypt(assoc_data->fils_kek, assoc_data->fils_kek_len,
          encr, crypt_len, 5, addr, len, encr);
}

int fils_decrypt_assoc_resp(struct ieee80211_sub_if_data *sdata,
       u8 *frame, size_t *frame_len,
       struct ieee80211_mgd_assoc_data *assoc_data)
{
 struct ieee80211_mgmt *mgmt = (void *)frame;
 u8 *capab, *ies, *encr;
 const u8 *addr[5 + 1];
 const struct element *session;
 size_t len[5 + 1];
 int res;
 size_t crypt_len;

 if (*frame_len < 24 + 6)
  return -EINVAL;

 capab = (u8 *)&mgmt->u.assoc_resp.capab_info;
 ies = mgmt->u.assoc_resp.variable;
 session = cfg80211_find_ext_elem(WLAN_EID_EXT_FILS_SESSION,
      ies, frame + *frame_len - ies);
 if (!session || session->datalen != 1 + 8) {
  mlme_dbg(sdata,
    "No (valid) FILS Session element in (Re)Association Response frame from %pM",
    mgmt->sa);
  return -EINVAL;
 }
 /* decrypt after FILS Session element */
 encr = (u8 *)session->data + 1 + 8;

 /* AES-SIV AAD vectors */

 /* The AP's BSSID */
 addr[0] = mgmt->sa;
 len[0] = ETH_ALEN;
 /* The STA's MAC address */
 addr[1] = mgmt->da;
 len[1] = ETH_ALEN;
 /* The AP's nonce */
 addr[2] = &assoc_data->fils_nonces[FILS_NONCE_LEN];
 len[2] = FILS_NONCE_LEN;
 /* The STA's nonce */
 addr[3] = assoc_data->fils_nonces;
 len[3] = FILS_NONCE_LEN;
 /* The (Re)Association Response frame from the Capability Information
 * field to the FILS Session element (both inclusive).
 */
 addr[4] = capab;
 len[4] = encr - capab;

 crypt_len = frame + *frame_len - encr;
 if (crypt_len < AES_BLOCK_SIZE) {
  mlme_dbg(sdata,
    "Not enough room for AES-SIV data after FILS Session element in (Re)Association Response frame from %pM",
    mgmt->sa);
  return -EINVAL;
 }
 res = aes_siv_decrypt(assoc_data->fils_kek, assoc_data->fils_kek_len,
         encr, crypt_len, 5, addr, len, encr);
 if (res != 0) {
  mlme_dbg(sdata,
    "AES-SIV decryption of (Re)Association Response frame from %pM failed",
    mgmt->sa);
  return res;
 }
 *frame_len -= AES_BLOCK_SIZE;
 return 0;
}