]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/contrib/openzfs/module/os/freebsd/zfs/zio_crypt.c
OpenZFS: MFV 2.0-rc3-gfc5966
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / contrib / openzfs / module / os / freebsd / zfs / zio_crypt.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * This file and its contents are supplied under the terms of the
5  * Common Development and Distribution License ("CDDL"), version 1.0.
6  * You may only use this file in accordance with the terms of version
7  * 1.0 of the CDDL.
8  *
9  * A full copy of the text of the CDDL should have accompanied this
10  * source.  A copy of the CDDL is also available via the Internet at
11  * http://www.illumos.org/license/CDDL.
12  *
13  * CDDL HEADER END
14  */
15
16 /*
17  * Copyright (c) 2017, Datto, Inc. All rights reserved.
18  */
19
20 #include <sys/zio_crypt.h>
21 #include <sys/dmu.h>
22 #include <sys/dmu_objset.h>
23 #include <sys/dnode.h>
24 #include <sys/fs/zfs.h>
25 #include <sys/zio.h>
26 #include <sys/zil.h>
27 #include <sys/sha2.h>
28 #include <sys/hkdf.h>
29
30 /*
31  * This file is responsible for handling all of the details of generating
32  * encryption parameters and performing encryption and authentication.
33  *
34  * BLOCK ENCRYPTION PARAMETERS:
35  * Encryption /Authentication Algorithm Suite (crypt):
36  * The encryption algorithm, mode, and key length we are going to use. We
37  * currently support AES in either GCM or CCM modes with 128, 192, and 256 bit
38  * keys. All authentication is currently done with SHA512-HMAC.
39  *
40  * Plaintext:
41  * The unencrypted data that we want to encrypt.
42  *
43  * Initialization Vector (IV):
44  * An initialization vector for the encryption algorithms. This is used to
45  * "tweak" the encryption algorithms so that two blocks of the same data are
46  * encrypted into different ciphertext outputs, thus obfuscating block patterns.
47  * The supported encryption modes (AES-GCM and AES-CCM) require that an IV is
48  * never reused with the same encryption key. This value is stored unencrypted
49  * and must simply be provided to the decryption function. We use a 96 bit IV
50  * (as recommended by NIST) for all block encryption. For non-dedup blocks we
51  * derive the IV randomly. The first 64 bits of the IV are stored in the second
52  * word of DVA[2] and the remaining 32 bits are stored in the upper 32 bits of
53  * blk_fill. This is safe because encrypted blocks can't use the upper 32 bits
54  * of blk_fill. We only encrypt level 0 blocks, which normally have a fill count
55  * of 1. The only exception is for DMU_OT_DNODE objects, where the fill count of
56  * level 0 blocks is the number of allocated dnodes in that block. The on-disk
57  * format supports at most 2^15 slots per L0 dnode block, because the maximum
58  * block size is 16MB (2^24). In either case, for level 0 blocks this number
59  * will still be smaller than UINT32_MAX so it is safe to store the IV in the
60  * top 32 bits of blk_fill, while leaving the bottom 32 bits of the fill count
61  * for the dnode code.
62  *
63  * Master key:
64  * This is the most important secret data of an encrypted dataset. It is used
65  * along with the salt to generate that actual encryption keys via HKDF. We
66  * do not use the master key to directly encrypt any data because there are
67  * theoretical limits on how much data can actually be safely encrypted with
68  * any encryption mode. The master key is stored encrypted on disk with the
69  * user's wrapping key. Its length is determined by the encryption algorithm.
70  * For details on how this is stored see the block comment in dsl_crypt.c
71  *
72  * Salt:
73  * Used as an input to the HKDF function, along with the master key. We use a
74  * 64 bit salt, stored unencrypted in the first word of DVA[2]. Any given salt
75  * can be used for encrypting many blocks, so we cache the current salt and the
76  * associated derived key in zio_crypt_t so we do not need to derive it again
77  * needlessly.
78  *
79  * Encryption Key:
80  * A secret binary key, generated from an HKDF function used to encrypt and
81  * decrypt data.
82  *
83  * Message Authentication Code (MAC)
84  * The MAC is an output of authenticated encryption modes such as AES-GCM and
85  * AES-CCM. Its purpose is to ensure that an attacker cannot modify encrypted
86  * data on disk and return garbage to the application. Effectively, it is a
87  * checksum that can not be reproduced by an attacker. We store the MAC in the
88  * second 128 bits of blk_cksum, leaving the first 128 bits for a truncated
89  * regular checksum of the ciphertext which can be used for scrubbing.
90  *
91  * OBJECT AUTHENTICATION:
92  * Some object types, such as DMU_OT_MASTER_NODE cannot be encrypted because
93  * they contain some info that always needs to be readable. To prevent this
94  * data from being altered, we authenticate this data using SHA512-HMAC. This
95  * will produce a MAC (similar to the one produced via encryption) which can
96  * be used to verify the object was not modified. HMACs do not require key
97  * rotation or IVs, so we can keep up to the full 3 copies of authenticated
98  * data.
99  *
100  * ZIL ENCRYPTION:
101  * ZIL blocks have their bp written to disk ahead of the associated data, so we
102  * cannot store the MAC there as we normally do. For these blocks the MAC is
103  * stored in the embedded checksum within the zil_chain_t header. The salt and
104  * IV are generated for the block on bp allocation instead of at encryption
105  * time. In addition, ZIL blocks have some pieces that must be left in plaintext
106  * for claiming even though all of the sensitive user data still needs to be
107  * encrypted. The function zio_crypt_init_uios_zil() handles parsing which
108  * pieces of the block need to be encrypted. All data that is not encrypted is
109  * authenticated using the AAD mechanisms that the supported encryption modes
110  * provide for. In order to preserve the semantics of the ZIL for encrypted
111  * datasets, the ZIL is not protected at the objset level as described below.
112  *
113  * DNODE ENCRYPTION:
114  * Similarly to ZIL blocks, the core part of each dnode_phys_t needs to be left
115  * in plaintext for scrubbing and claiming, but the bonus buffers might contain
116  * sensitive user data. The function zio_crypt_init_uios_dnode() handles parsing
117  * which which pieces of the block need to be encrypted. For more details about
118  * dnode authentication and encryption, see zio_crypt_init_uios_dnode().
119  *
120  * OBJECT SET AUTHENTICATION:
121  * Up to this point, everything we have encrypted and authenticated has been
122  * at level 0 (or -2 for the ZIL). If we did not do any further work the
123  * on-disk format would be susceptible to attacks that deleted or rearranged
124  * the order of level 0 blocks. Ideally, the cleanest solution would be to
125  * maintain a tree of authentication MACs going up the bp tree. However, this
126  * presents a problem for raw sends. Send files do not send information about
127  * indirect blocks so there would be no convenient way to transfer the MACs and
128  * they cannot be recalculated on the receive side without the master key which
129  * would defeat one of the purposes of raw sends in the first place. Instead,
130  * for the indirect levels of the bp tree, we use a regular SHA512 of the MACs
131  * from the level below. We also include some portable fields from blk_prop such
132  * as the lsize and compression algorithm to prevent the data from being
133  * misinterpreted.
134  *
135  * At the objset level, we maintain 2 separate 256 bit MACs in the
136  * objset_phys_t. The first one is "portable" and is the logical root of the
137  * MAC tree maintained in the metadnode's bps. The second, is "local" and is
138  * used as the root MAC for the user accounting objects, which are also not
139  * transferred via "zfs send". The portable MAC is sent in the DRR_BEGIN payload
140  * of the send file. The useraccounting code ensures that the useraccounting
141  * info is not present upon a receive, so the local MAC can simply be cleared
142  * out at that time. For more info about objset_phys_t authentication, see
143  * zio_crypt_do_objset_hmacs().
144  *
145  * CONSIDERATIONS FOR DEDUP:
146  * In order for dedup to work, blocks that we want to dedup with one another
147  * need to use the same IV and encryption key, so that they will have the same
148  * ciphertext. Normally, one should never reuse an IV with the same encryption
149  * key or else AES-GCM and AES-CCM can both actually leak the plaintext of both
150  * blocks. In this case, however, since we are using the same plaintext as
151  * well all that we end up with is a duplicate of the original ciphertext we
152  * already had. As a result, an attacker with read access to the raw disk will
153  * be able to tell which blocks are the same but this information is given away
154  * by dedup anyway. In order to get the same IVs and encryption keys for
155  * equivalent blocks of data we use an HMAC of the plaintext. We use an HMAC
156  * here so that a reproducible checksum of the plaintext is never available to
157  * the attacker. The HMAC key is kept alongside the master key, encrypted on
158  * disk. The first 64 bits of the HMAC are used in place of the random salt, and
159  * the next 96 bits are used as the IV. As a result of this mechanism, dedup
160  * will only work within a clone family since encrypted dedup requires use of
161  * the same master and HMAC keys.
162  */
163
164 /*
165  * After encrypting many blocks with the same key we may start to run up
166  * against the theoretical limits of how much data can securely be encrypted
167  * with a single key using the supported encryption modes. The most obvious
168  * limitation is that our risk of generating 2 equivalent 96 bit IVs increases
169  * the more IVs we generate (which both GCM and CCM modes strictly forbid).
170  * This risk actually grows surprisingly quickly over time according to the
171  * Birthday Problem. With a total IV space of 2^(96 bits), and assuming we have
172  * generated n IVs with a cryptographically secure RNG, the approximate
173  * probability p(n) of a collision is given as:
174  *
175  * p(n) ~= e^(-n*(n-1)/(2*(2^96)))
176  *
177  * [http://www.math.cornell.edu/~mec/2008-2009/TianyiZheng/Birthday.html]
178  *
179  * Assuming that we want to ensure that p(n) never goes over 1 / 1 trillion
180  * we must not write more than 398,065,730 blocks with the same encryption key.
181  * Therefore, we rotate our keys after 400,000,000 blocks have been written by
182  * generating a new random 64 bit salt for our HKDF encryption key generation
183  * function.
184  */
185 #define ZFS_KEY_MAX_SALT_USES_DEFAULT   400000000
186 #define ZFS_CURRENT_MAX_SALT_USES       \
187         (MIN(zfs_key_max_salt_uses, ZFS_KEY_MAX_SALT_USES_DEFAULT))
188 unsigned long zfs_key_max_salt_uses = ZFS_KEY_MAX_SALT_USES_DEFAULT;
189
190 /*
191  * Set to a nonzero value to cause zio_do_crypt_uio() to fail 1/this many
192  * calls, to test decryption error handling code paths.
193  */
194 uint64_t zio_decrypt_fail_fraction = 0;
195
196 typedef struct blkptr_auth_buf {
197         uint64_t bab_prop;                      /* blk_prop - portable mask */
198         uint8_t bab_mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];      /* MAC from blk_cksum */
199         uint64_t bab_pad;                       /* reserved for future use */
200 } blkptr_auth_buf_t;
201
202 zio_crypt_info_t zio_crypt_table[ZIO_CRYPT_FUNCTIONS] = {
203         {"",                    ZC_TYPE_NONE,   0,      "inherit"},
204         {"",                    ZC_TYPE_NONE,   0,      "on"},
205         {"",                    ZC_TYPE_NONE,   0,      "off"},
206         {SUN_CKM_AES_CCM,       ZC_TYPE_CCM,    16,     "aes-128-ccm"},
207         {SUN_CKM_AES_CCM,       ZC_TYPE_CCM,    24,     "aes-192-ccm"},
208         {SUN_CKM_AES_CCM,       ZC_TYPE_CCM,    32,     "aes-256-ccm"},
209         {SUN_CKM_AES_GCM,       ZC_TYPE_GCM,    16,     "aes-128-gcm"},
210         {SUN_CKM_AES_GCM,       ZC_TYPE_GCM,    24,     "aes-192-gcm"},
211         {SUN_CKM_AES_GCM,       ZC_TYPE_GCM,    32,     "aes-256-gcm"}
212 };
213
214 static void
215 zio_crypt_key_destroy_early(zio_crypt_key_t *key)
216 {
217         rw_destroy(&key->zk_salt_lock);
218
219         /* free crypto templates */
220         bzero(&key->zk_session, sizeof (key->zk_session));
221
222         /* zero out sensitive data */
223         bzero(key, sizeof (zio_crypt_key_t));
224 }
225
226 void
227 zio_crypt_key_destroy(zio_crypt_key_t *key)
228 {
229
230         freebsd_crypt_freesession(&key->zk_session);
231         zio_crypt_key_destroy_early(key);
232 }
233
234 int
235 zio_crypt_key_init(uint64_t crypt, zio_crypt_key_t *key)
236 {
237         int ret;
238         crypto_mechanism_t mech __unused;
239         uint_t keydata_len;
240         zio_crypt_info_t *ci = NULL;
241
242         ASSERT(key != NULL);
243         ASSERT3U(crypt, <, ZIO_CRYPT_FUNCTIONS);
244
245         ci = &zio_crypt_table[crypt];
246         if (ci->ci_crypt_type != ZC_TYPE_GCM &&
247             ci->ci_crypt_type != ZC_TYPE_CCM)
248                 return (ENOTSUP);
249
250         keydata_len = zio_crypt_table[crypt].ci_keylen;
251         bzero(key, sizeof (zio_crypt_key_t));
252         rw_init(&key->zk_salt_lock, NULL, RW_DEFAULT, NULL);
253
254         /* fill keydata buffers and salt with random data */
255         ret = random_get_bytes((uint8_t *)&key->zk_guid, sizeof (uint64_t));
256         if (ret != 0)
257                 goto error;
258
259         ret = random_get_bytes(key->zk_master_keydata, keydata_len);
260         if (ret != 0)
261                 goto error;
262
263         ret = random_get_bytes(key->zk_hmac_keydata, SHA512_HMAC_KEYLEN);
264         if (ret != 0)
265                 goto error;
266
267         ret = random_get_bytes(key->zk_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
268         if (ret != 0)
269                 goto error;
270
271         /* derive the current key from the master key */
272         ret = hkdf_sha512(key->zk_master_keydata, keydata_len, NULL, 0,
273             key->zk_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN, key->zk_current_keydata,
274             keydata_len);
275         if (ret != 0)
276                 goto error;
277
278         /* initialize keys for the ICP */
279         key->zk_current_key.ck_format = CRYPTO_KEY_RAW;
280         key->zk_current_key.ck_data = key->zk_current_keydata;
281         key->zk_current_key.ck_length = CRYPTO_BYTES2BITS(keydata_len);
282
283         key->zk_hmac_key.ck_format = CRYPTO_KEY_RAW;
284         key->zk_hmac_key.ck_data = &key->zk_hmac_key;
285         key->zk_hmac_key.ck_length = CRYPTO_BYTES2BITS(SHA512_HMAC_KEYLEN);
286
287         ci = &zio_crypt_table[crypt];
288         if (ci->ci_crypt_type != ZC_TYPE_GCM &&
289             ci->ci_crypt_type != ZC_TYPE_CCM)
290                 return (ENOTSUP);
291
292         ret = freebsd_crypt_newsession(&key->zk_session, ci,
293             &key->zk_current_key);
294         if (ret)
295                 goto error;
296
297         key->zk_crypt = crypt;
298         key->zk_version = ZIO_CRYPT_KEY_CURRENT_VERSION;
299         key->zk_salt_count = 0;
300
301         return (0);
302
303 error:
304         zio_crypt_key_destroy_early(key);
305         return (ret);
306 }
307
308 static int
309 zio_crypt_key_change_salt(zio_crypt_key_t *key)
310 {
311         int ret = 0;
312         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
313         crypto_mechanism_t mech __unused;
314
315         uint_t keydata_len = zio_crypt_table[key->zk_crypt].ci_keylen;
316
317         /* generate a new salt */
318         ret = random_get_bytes(salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
319         if (ret != 0)
320                 goto error;
321
322         rw_enter(&key->zk_salt_lock, RW_WRITER);
323
324         /* someone beat us to the salt rotation, just unlock and return */
325         if (key->zk_salt_count < ZFS_CURRENT_MAX_SALT_USES)
326                 goto out_unlock;
327
328         /* derive the current key from the master key and the new salt */
329         ret = hkdf_sha512(key->zk_master_keydata, keydata_len, NULL, 0,
330             salt, ZIO_DATA_SALT_LEN, key->zk_current_keydata, keydata_len);
331         if (ret != 0)
332                 goto out_unlock;
333
334         /* assign the salt and reset the usage count */
335         bcopy(salt, key->zk_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
336         key->zk_salt_count = 0;
337
338         freebsd_crypt_freesession(&key->zk_session);
339         ret = freebsd_crypt_newsession(&key->zk_session,
340             &zio_crypt_table[key->zk_crypt], &key->zk_current_key);
341         if (ret != 0)
342                 goto out_unlock;
343
344         rw_exit(&key->zk_salt_lock);
345
346         return (0);
347
348 out_unlock:
349         rw_exit(&key->zk_salt_lock);
350 error:
351         return (ret);
352 }
353
354 /* See comment above zfs_key_max_salt_uses definition for details */
355 int
356 zio_crypt_key_get_salt(zio_crypt_key_t *key, uint8_t *salt)
357 {
358         int ret;
359         boolean_t salt_change;
360
361         rw_enter(&key->zk_salt_lock, RW_READER);
362
363         bcopy(key->zk_salt, salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
364         salt_change = (atomic_inc_64_nv(&key->zk_salt_count) >=
365             ZFS_CURRENT_MAX_SALT_USES);
366
367         rw_exit(&key->zk_salt_lock);
368
369         if (salt_change) {
370                 ret = zio_crypt_key_change_salt(key);
371                 if (ret != 0)
372                         goto error;
373         }
374
375         return (0);
376
377 error:
378         return (ret);
379 }
380
381 void *failed_decrypt_buf;
382 int failed_decrypt_size;
383
384 /*
385  * This function handles all encryption and decryption in zfs. When
386  * encrypting it expects puio to reference the plaintext and cuio to
387  * reference the ciphertext. cuio must have enough space for the
388  * ciphertext + room for a MAC. datalen should be the length of the
389  * plaintext / ciphertext alone.
390  */
391 /*
392  * The implementation for FreeBSD's OpenCrypto.
393  *
394  * The big difference between ICP and FOC is that FOC uses a single
395  * buffer for input and output.  This means that (for AES-GCM, the
396  * only one supported right now) the source must be copied into the
397  * destination, and the destination must have the AAD, and the tag/MAC,
398  * already associated with it.  (Both implementations can use a uio.)
399  *
400  * Since the auth data is part of the iovec array, all we need to know
401  * is the length:  0 means there's no AAD.
402  *
403  */
404 static int
405 zio_do_crypt_uio_opencrypto(boolean_t encrypt, freebsd_crypt_session_t *sess,
406     uint64_t crypt, crypto_key_t *key, uint8_t *ivbuf, uint_t datalen,
407     uio_t *uio, uint_t auth_len)
408 {
409         zio_crypt_info_t *ci;
410         int ret;
411
412         ci = &zio_crypt_table[crypt];
413         if (ci->ci_crypt_type != ZC_TYPE_GCM &&
414             ci->ci_crypt_type != ZC_TYPE_CCM)
415                 return (ENOTSUP);
416
417
418         ret = freebsd_crypt_uio(encrypt, sess, ci, uio, key, ivbuf,
419             datalen, auth_len);
420         if (ret != 0) {
421 #ifdef FCRYPTO_DEBUG
422                 printf("%s(%d):  Returning error %s\n",
423                     __FUNCTION__, __LINE__, encrypt ? "EIO" : "ECKSUM");
424 #endif
425                 ret = SET_ERROR(encrypt ? EIO : ECKSUM);
426         }
427
428         return (ret);
429 }
430
431 int
432 zio_crypt_key_wrap(crypto_key_t *cwkey, zio_crypt_key_t *key, uint8_t *iv,
433     uint8_t *mac, uint8_t *keydata_out, uint8_t *hmac_keydata_out)
434 {
435         int ret;
436         uint64_t aad[3];
437         /*
438          * With OpenCrypto in FreeBSD, the same buffer is used for
439          * input and output.  Also, the AAD (for AES-GMC at least)
440          * needs to logically go in front.
441          */
442         uio_t cuio;
443         iovec_t iovecs[4];
444         uint64_t crypt = key->zk_crypt;
445         uint_t enc_len, keydata_len, aad_len;
446
447         ASSERT3U(crypt, <, ZIO_CRYPT_FUNCTIONS);
448         ASSERT3U(cwkey->ck_format, ==, CRYPTO_KEY_RAW);
449
450         keydata_len = zio_crypt_table[crypt].ci_keylen;
451
452         /* generate iv for wrapping the master and hmac key */
453         ret = random_get_pseudo_bytes(iv, WRAPPING_IV_LEN);
454         if (ret != 0)
455                 goto error;
456
457         /*
458          * Since we only support one buffer, we need to copy
459          * the plain text (source) to the cipher buffer (dest).
460          * We set iovecs[0] -- the authentication data -- below.
461          */
462         bcopy((void*)key->zk_master_keydata, keydata_out, keydata_len);
463         bcopy((void*)key->zk_hmac_keydata, hmac_keydata_out,
464             SHA512_HMAC_KEYLEN);
465         iovecs[1].iov_base = keydata_out;
466         iovecs[1].iov_len = keydata_len;
467         iovecs[2].iov_base = hmac_keydata_out;
468         iovecs[2].iov_len = SHA512_HMAC_KEYLEN;
469         iovecs[3].iov_base = mac;
470         iovecs[3].iov_len = WRAPPING_MAC_LEN;
471
472         /*
473          * Although we don't support writing to the old format, we do
474          * support rewrapping the key so that the user can move and
475          * quarantine datasets on the old format.
476          */
477         if (key->zk_version == 0) {
478                 aad_len = sizeof (uint64_t);
479                 aad[0] = LE_64(key->zk_guid);
480         } else {
481                 ASSERT3U(key->zk_version, ==, ZIO_CRYPT_KEY_CURRENT_VERSION);
482                 aad_len = sizeof (uint64_t) * 3;
483                 aad[0] = LE_64(key->zk_guid);
484                 aad[1] = LE_64(crypt);
485                 aad[2] = LE_64(key->zk_version);
486         }
487
488         iovecs[0].iov_base = aad;
489         iovecs[0].iov_len = aad_len;
490         enc_len = zio_crypt_table[crypt].ci_keylen + SHA512_HMAC_KEYLEN;
491
492         cuio.uio_iov = iovecs;
493         cuio.uio_iovcnt = 4;
494         cuio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
495
496         /* encrypt the keys and store the resulting ciphertext and mac */
497         ret = zio_do_crypt_uio_opencrypto(B_TRUE, NULL, crypt, cwkey,
498             iv, enc_len, &cuio, aad_len);
499         if (ret != 0)
500                 goto error;
501
502         return (0);
503
504 error:
505         return (ret);
506 }
507
508 int
509 zio_crypt_key_unwrap(crypto_key_t *cwkey, uint64_t crypt, uint64_t version,
510     uint64_t guid, uint8_t *keydata, uint8_t *hmac_keydata, uint8_t *iv,
511     uint8_t *mac, zio_crypt_key_t *key)
512 {
513         int ret;
514         uint64_t aad[3];
515         /*
516          * With OpenCrypto in FreeBSD, the same buffer is used for
517          * input and output.  Also, the AAD (for AES-GMC at least)
518          * needs to logically go in front.
519          */
520         uio_t cuio;
521         iovec_t iovecs[4];
522         void *src, *dst;
523         uint_t enc_len, keydata_len, aad_len;
524
525         ASSERT3U(crypt, <, ZIO_CRYPT_FUNCTIONS);
526         ASSERT3U(cwkey->ck_format, ==, CRYPTO_KEY_RAW);
527
528         keydata_len = zio_crypt_table[crypt].ci_keylen;
529         rw_init(&key->zk_salt_lock, NULL, RW_DEFAULT, NULL);
530
531         /*
532          * Since we only support one buffer, we need to copy
533          * the encrypted buffer (source) to the plain buffer
534          * (dest).  We set iovecs[0] -- the authentication data --
535          * below.
536          */
537         dst = key->zk_master_keydata;
538         src = keydata;
539
540         bcopy(src, dst, keydata_len);
541
542         dst = key->zk_hmac_keydata;
543         src = hmac_keydata;
544         bcopy(src, dst, SHA512_HMAC_KEYLEN);
545
546         iovecs[1].iov_base = key->zk_master_keydata;
547         iovecs[1].iov_len = keydata_len;
548         iovecs[2].iov_base = key->zk_hmac_keydata;
549         iovecs[2].iov_len = SHA512_HMAC_KEYLEN;
550         iovecs[3].iov_base = mac;
551         iovecs[3].iov_len = WRAPPING_MAC_LEN;
552
553         if (version == 0) {
554                 aad_len = sizeof (uint64_t);
555                 aad[0] = LE_64(guid);
556         } else {
557                 ASSERT3U(version, ==, ZIO_CRYPT_KEY_CURRENT_VERSION);
558                 aad_len = sizeof (uint64_t) * 3;
559                 aad[0] = LE_64(guid);
560                 aad[1] = LE_64(crypt);
561                 aad[2] = LE_64(version);
562         }
563
564         enc_len = keydata_len + SHA512_HMAC_KEYLEN;
565         iovecs[0].iov_base = aad;
566         iovecs[0].iov_len = aad_len;
567
568         cuio.uio_iov = iovecs;
569         cuio.uio_iovcnt = 4;
570         cuio.uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
571
572         /* decrypt the keys and store the result in the output buffers */
573         ret = zio_do_crypt_uio_opencrypto(B_FALSE, NULL, crypt, cwkey,
574             iv, enc_len, &cuio, aad_len);
575
576         if (ret != 0)
577                 goto error;
578
579         /* generate a fresh salt */
580         ret = random_get_bytes(key->zk_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
581         if (ret != 0)
582                 goto error;
583
584         /* derive the current key from the master key */
585         ret = hkdf_sha512(key->zk_master_keydata, keydata_len, NULL, 0,
586             key->zk_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN, key->zk_current_keydata,
587             keydata_len);
588         if (ret != 0)
589                 goto error;
590
591         /* initialize keys for ICP */
592         key->zk_current_key.ck_format = CRYPTO_KEY_RAW;
593         key->zk_current_key.ck_data = key->zk_current_keydata;
594         key->zk_current_key.ck_length = CRYPTO_BYTES2BITS(keydata_len);
595
596         key->zk_hmac_key.ck_format = CRYPTO_KEY_RAW;
597         key->zk_hmac_key.ck_data = key->zk_hmac_keydata;
598         key->zk_hmac_key.ck_length = CRYPTO_BYTES2BITS(SHA512_HMAC_KEYLEN);
599
600         ret = freebsd_crypt_newsession(&key->zk_session,
601             &zio_crypt_table[crypt], &key->zk_current_key);
602         if (ret != 0)
603                 goto error;
604
605         key->zk_crypt = crypt;
606         key->zk_version = version;
607         key->zk_guid = guid;
608         key->zk_salt_count = 0;
609
610         return (0);
611
612 error:
613         zio_crypt_key_destroy_early(key);
614         return (ret);
615 }
616
617 int
618 zio_crypt_generate_iv(uint8_t *ivbuf)
619 {
620         int ret;
621
622         /* randomly generate the IV */
623         ret = random_get_pseudo_bytes(ivbuf, ZIO_DATA_IV_LEN);
624         if (ret != 0)
625                 goto error;
626
627         return (0);
628
629 error:
630         bzero(ivbuf, ZIO_DATA_IV_LEN);
631         return (ret);
632 }
633
634 int
635 zio_crypt_do_hmac(zio_crypt_key_t *key, uint8_t *data, uint_t datalen,
636     uint8_t *digestbuf, uint_t digestlen)
637 {
638         uint8_t raw_digestbuf[SHA512_DIGEST_LENGTH];
639
640         ASSERT3U(digestlen, <=, SHA512_DIGEST_LENGTH);
641
642         crypto_mac(&key->zk_hmac_key, data, datalen,
643             raw_digestbuf, SHA512_DIGEST_LENGTH);
644
645         bcopy(raw_digestbuf, digestbuf, digestlen);
646
647         return (0);
648 }
649
650 int
651 zio_crypt_generate_iv_salt_dedup(zio_crypt_key_t *key, uint8_t *data,
652     uint_t datalen, uint8_t *ivbuf, uint8_t *salt)
653 {
654         int ret;
655         uint8_t digestbuf[SHA512_DIGEST_LENGTH];
656
657         ret = zio_crypt_do_hmac(key, data, datalen,
658             digestbuf, SHA512_DIGEST_LENGTH);
659         if (ret != 0)
660                 return (ret);
661
662         bcopy(digestbuf, salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
663         bcopy(digestbuf + ZIO_DATA_SALT_LEN, ivbuf, ZIO_DATA_IV_LEN);
664
665         return (0);
666 }
667
668 /*
669  * The following functions are used to encode and decode encryption parameters
670  * into blkptr_t and zil_header_t. The ICP wants to use these parameters as
671  * byte strings, which normally means that these strings would not need to deal
672  * with byteswapping at all. However, both blkptr_t and zil_header_t may be
673  * byteswapped by lower layers and so we must "undo" that byteswap here upon
674  * decoding and encoding in a non-native byteorder. These functions require
675  * that the byteorder bit is correct before being called.
676  */
677 void
678 zio_crypt_encode_params_bp(blkptr_t *bp, uint8_t *salt, uint8_t *iv)
679 {
680         uint64_t val64;
681         uint32_t val32;
682
683         ASSERT(BP_IS_ENCRYPTED(bp));
684
685         if (!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp)) {
686                 bcopy(salt, &bp->blk_dva[2].dva_word[0], sizeof (uint64_t));
687                 bcopy(iv, &bp->blk_dva[2].dva_word[1], sizeof (uint64_t));
688                 bcopy(iv + sizeof (uint64_t), &val32, sizeof (uint32_t));
689                 BP_SET_IV2(bp, val32);
690         } else {
691                 bcopy(salt, &val64, sizeof (uint64_t));
692                 bp->blk_dva[2].dva_word[0] = BSWAP_64(val64);
693
694                 bcopy(iv, &val64, sizeof (uint64_t));
695                 bp->blk_dva[2].dva_word[1] = BSWAP_64(val64);
696
697                 bcopy(iv + sizeof (uint64_t), &val32, sizeof (uint32_t));
698                 BP_SET_IV2(bp, BSWAP_32(val32));
699         }
700 }
701
702 void
703 zio_crypt_decode_params_bp(const blkptr_t *bp, uint8_t *salt, uint8_t *iv)
704 {
705         uint64_t val64;
706         uint32_t val32;
707
708         ASSERT(BP_IS_PROTECTED(bp));
709
710         /* for convenience, so callers don't need to check */
711         if (BP_IS_AUTHENTICATED(bp)) {
712                 bzero(salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
713                 bzero(iv, ZIO_DATA_IV_LEN);
714                 return;
715         }
716
717         if (!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp)) {
718                 bcopy(&bp->blk_dva[2].dva_word[0], salt, sizeof (uint64_t));
719                 bcopy(&bp->blk_dva[2].dva_word[1], iv, sizeof (uint64_t));
720
721                 val32 = (uint32_t)BP_GET_IV2(bp);
722                 bcopy(&val32, iv + sizeof (uint64_t), sizeof (uint32_t));
723         } else {
724                 val64 = BSWAP_64(bp->blk_dva[2].dva_word[0]);
725                 bcopy(&val64, salt, sizeof (uint64_t));
726
727                 val64 = BSWAP_64(bp->blk_dva[2].dva_word[1]);
728                 bcopy(&val64, iv, sizeof (uint64_t));
729
730                 val32 = BSWAP_32((uint32_t)BP_GET_IV2(bp));
731                 bcopy(&val32, iv + sizeof (uint64_t), sizeof (uint32_t));
732         }
733 }
734
735 void
736 zio_crypt_encode_mac_bp(blkptr_t *bp, uint8_t *mac)
737 {
738         uint64_t val64;
739
740         ASSERT(BP_USES_CRYPT(bp));
741         ASSERT3U(BP_GET_TYPE(bp), !=, DMU_OT_OBJSET);
742
743         if (!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp)) {
744                 bcopy(mac, &bp->blk_cksum.zc_word[2], sizeof (uint64_t));
745                 bcopy(mac + sizeof (uint64_t), &bp->blk_cksum.zc_word[3],
746                     sizeof (uint64_t));
747         } else {
748                 bcopy(mac, &val64, sizeof (uint64_t));
749                 bp->blk_cksum.zc_word[2] = BSWAP_64(val64);
750
751                 bcopy(mac + sizeof (uint64_t), &val64, sizeof (uint64_t));
752                 bp->blk_cksum.zc_word[3] = BSWAP_64(val64);
753         }
754 }
755
756 void
757 zio_crypt_decode_mac_bp(const blkptr_t *bp, uint8_t *mac)
758 {
759         uint64_t val64;
760
761         ASSERT(BP_USES_CRYPT(bp) || BP_IS_HOLE(bp));
762
763         /* for convenience, so callers don't need to check */
764         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_OBJSET) {
765                 bzero(mac, ZIO_DATA_MAC_LEN);
766                 return;
767         }
768
769         if (!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp)) {
770                 bcopy(&bp->blk_cksum.zc_word[2], mac, sizeof (uint64_t));
771                 bcopy(&bp->blk_cksum.zc_word[3], mac + sizeof (uint64_t),
772                     sizeof (uint64_t));
773         } else {
774                 val64 = BSWAP_64(bp->blk_cksum.zc_word[2]);
775                 bcopy(&val64, mac, sizeof (uint64_t));
776
777                 val64 = BSWAP_64(bp->blk_cksum.zc_word[3]);
778                 bcopy(&val64, mac + sizeof (uint64_t), sizeof (uint64_t));
779         }
780 }
781
782 void
783 zio_crypt_encode_mac_zil(void *data, uint8_t *mac)
784 {
785         zil_chain_t *zilc = data;
786
787         bcopy(mac, &zilc->zc_eck.zec_cksum.zc_word[2], sizeof (uint64_t));
788         bcopy(mac + sizeof (uint64_t), &zilc->zc_eck.zec_cksum.zc_word[3],
789             sizeof (uint64_t));
790 }
791
792 void
793 zio_crypt_decode_mac_zil(const void *data, uint8_t *mac)
794 {
795         /*
796          * The ZIL MAC is embedded in the block it protects, which will
797          * not have been byteswapped by the time this function has been called.
798          * As a result, we don't need to worry about byteswapping the MAC.
799          */
800         const zil_chain_t *zilc = data;
801
802         bcopy(&zilc->zc_eck.zec_cksum.zc_word[2], mac, sizeof (uint64_t));
803         bcopy(&zilc->zc_eck.zec_cksum.zc_word[3], mac + sizeof (uint64_t),
804             sizeof (uint64_t));
805 }
806
807 /*
808  * This routine takes a block of dnodes (src_abd) and copies only the bonus
809  * buffers to the same offsets in the dst buffer. datalen should be the size
810  * of both the src_abd and the dst buffer (not just the length of the bonus
811  * buffers).
812  */
813 void
814 zio_crypt_copy_dnode_bonus(abd_t *src_abd, uint8_t *dst, uint_t datalen)
815 {
816         uint_t i, max_dnp = datalen >> DNODE_SHIFT;
817         uint8_t *src;
818         dnode_phys_t *dnp, *sdnp, *ddnp;
819
820         src = abd_borrow_buf_copy(src_abd, datalen);
821
822         sdnp = (dnode_phys_t *)src;
823         ddnp = (dnode_phys_t *)dst;
824
825         for (i = 0; i < max_dnp; i += sdnp[i].dn_extra_slots + 1) {
826                 dnp = &sdnp[i];
827                 if (dnp->dn_type != DMU_OT_NONE &&
828                     DMU_OT_IS_ENCRYPTED(dnp->dn_bonustype) &&
829                     dnp->dn_bonuslen != 0) {
830                         bcopy(DN_BONUS(dnp), DN_BONUS(&ddnp[i]),
831                             DN_MAX_BONUS_LEN(dnp));
832                 }
833         }
834
835         abd_return_buf(src_abd, src, datalen);
836 }
837
838 /*
839  * This function decides what fields from blk_prop are included in
840  * the on-disk various MAC algorithms.
841  */
842 static void
843 zio_crypt_bp_zero_nonportable_blkprop(blkptr_t *bp, uint64_t version)
844 {
845         int avoidlint = SPA_MINBLOCKSIZE;
846         /*
847          * Version 0 did not properly zero out all non-portable fields
848          * as it should have done. We maintain this code so that we can
849          * do read-only imports of pools on this version.
850          */
851         if (version == 0) {
852                 BP_SET_DEDUP(bp, 0);
853                 BP_SET_CHECKSUM(bp, 0);
854                 BP_SET_PSIZE(bp, avoidlint);
855                 return;
856         }
857
858         ASSERT3U(version, ==, ZIO_CRYPT_KEY_CURRENT_VERSION);
859
860         /*
861          * The hole_birth feature might set these fields even if this bp
862          * is a hole. We zero them out here to guarantee that raw sends
863          * will function with or without the feature.
864          */
865         if (BP_IS_HOLE(bp)) {
866                 bp->blk_prop = 0ULL;
867                 return;
868         }
869
870         /*
871          * At L0 we want to verify these fields to ensure that data blocks
872          * can not be reinterpreted. For instance, we do not want an attacker
873          * to trick us into returning raw lz4 compressed data to the user
874          * by modifying the compression bits. At higher levels, we cannot
875          * enforce this policy since raw sends do not convey any information
876          * about indirect blocks, so these values might be different on the
877          * receive side. Fortunately, this does not open any new attack
878          * vectors, since any alterations that can be made to a higher level
879          * bp must still verify the correct order of the layer below it.
880          */
881         if (BP_GET_LEVEL(bp) != 0) {
882                 BP_SET_BYTEORDER(bp, 0);
883                 BP_SET_COMPRESS(bp, 0);
884
885                 /*
886                  * psize cannot be set to zero or it will trigger
887                  * asserts, but the value doesn't really matter as
888                  * long as it is constant.
889                  */
890                 BP_SET_PSIZE(bp, avoidlint);
891         }
892
893         BP_SET_DEDUP(bp, 0);
894         BP_SET_CHECKSUM(bp, 0);
895 }
896
897 static void
898 zio_crypt_bp_auth_init(uint64_t version, boolean_t should_bswap, blkptr_t *bp,
899     blkptr_auth_buf_t *bab, uint_t *bab_len)
900 {
901         blkptr_t tmpbp = *bp;
902
903         if (should_bswap)
904                 byteswap_uint64_array(&tmpbp, sizeof (blkptr_t));
905
906         ASSERT(BP_USES_CRYPT(&tmpbp) || BP_IS_HOLE(&tmpbp));
907         ASSERT0(BP_IS_EMBEDDED(&tmpbp));
908
909         zio_crypt_decode_mac_bp(&tmpbp, bab->bab_mac);
910
911         /*
912          * We always MAC blk_prop in LE to ensure portability. This
913          * must be done after decoding the mac, since the endianness
914          * will get zero'd out here.
915          */
916         zio_crypt_bp_zero_nonportable_blkprop(&tmpbp, version);
917         bab->bab_prop = LE_64(tmpbp.blk_prop);
918         bab->bab_pad = 0ULL;
919
920         /* version 0 did not include the padding */
921         *bab_len = sizeof (blkptr_auth_buf_t);
922         if (version == 0)
923                 *bab_len -= sizeof (uint64_t);
924 }
925
926 static int
927 zio_crypt_bp_do_hmac_updates(crypto_context_t ctx, uint64_t version,
928     boolean_t should_bswap, blkptr_t *bp)
929 {
930         uint_t bab_len;
931         blkptr_auth_buf_t bab;
932
933         zio_crypt_bp_auth_init(version, should_bswap, bp, &bab, &bab_len);
934         crypto_mac_update(ctx, &bab, bab_len);
935
936         return (0);
937 }
938
939 static void
940 zio_crypt_bp_do_indrect_checksum_updates(SHA2_CTX *ctx, uint64_t version,
941     boolean_t should_bswap, blkptr_t *bp)
942 {
943         uint_t bab_len;
944         blkptr_auth_buf_t bab;
945
946         zio_crypt_bp_auth_init(version, should_bswap, bp, &bab, &bab_len);
947         SHA2Update(ctx, &bab, bab_len);
948 }
949
950 static void
951 zio_crypt_bp_do_aad_updates(uint8_t **aadp, uint_t *aad_len, uint64_t version,
952     boolean_t should_bswap, blkptr_t *bp)
953 {
954         uint_t bab_len;
955         blkptr_auth_buf_t bab;
956
957         zio_crypt_bp_auth_init(version, should_bswap, bp, &bab, &bab_len);
958         bcopy(&bab, *aadp, bab_len);
959         *aadp += bab_len;
960         *aad_len += bab_len;
961 }
962
963 static int
964 zio_crypt_do_dnode_hmac_updates(crypto_context_t ctx, uint64_t version,
965     boolean_t should_bswap, dnode_phys_t *dnp)
966 {
967         int ret, i;
968         dnode_phys_t *adnp;
969         boolean_t le_bswap = (should_bswap == ZFS_HOST_BYTEORDER);
970         uint8_t tmp_dncore[offsetof(dnode_phys_t, dn_blkptr)];
971
972         /* authenticate the core dnode (masking out non-portable bits) */
973         bcopy(dnp, tmp_dncore, sizeof (tmp_dncore));
974         adnp = (dnode_phys_t *)tmp_dncore;
975         if (le_bswap) {
976                 adnp->dn_datablkszsec = BSWAP_16(adnp->dn_datablkszsec);
977                 adnp->dn_bonuslen = BSWAP_16(adnp->dn_bonuslen);
978                 adnp->dn_maxblkid = BSWAP_64(adnp->dn_maxblkid);
979                 adnp->dn_used = BSWAP_64(adnp->dn_used);
980         }
981         adnp->dn_flags &= DNODE_CRYPT_PORTABLE_FLAGS_MASK;
982         adnp->dn_used = 0;
983
984         crypto_mac_update(ctx, adnp, sizeof (tmp_dncore));
985
986         for (i = 0; i < dnp->dn_nblkptr; i++) {
987                 ret = zio_crypt_bp_do_hmac_updates(ctx, version,
988                     should_bswap, &dnp->dn_blkptr[i]);
989                 if (ret != 0)
990                         goto error;
991         }
992
993         if (dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR) {
994                 ret = zio_crypt_bp_do_hmac_updates(ctx, version,
995                     should_bswap, DN_SPILL_BLKPTR(dnp));
996                 if (ret != 0)
997                         goto error;
998         }
999
1000         return (0);
1001
1002 error:
1003         return (ret);
1004 }
1005
1006 /*
1007  * objset_phys_t blocks introduce a number of exceptions to the normal
1008  * authentication process. objset_phys_t's contain 2 separate HMACS for
1009  * protecting the integrity of their data. The portable_mac protects the
1010  * metadnode. This MAC can be sent with a raw send and protects against
1011  * reordering of data within the metadnode. The local_mac protects the user
1012  * accounting objects which are not sent from one system to another.
1013  *
1014  * In addition, objset blocks are the only blocks that can be modified and
1015  * written to disk without the key loaded under certain circumstances. During
1016  * zil_claim() we need to be able to update the zil_header_t to complete
1017  * claiming log blocks and during raw receives we need to write out the
1018  * portable_mac from the send file. Both of these actions are possible
1019  * because these fields are not protected by either MAC so neither one will
1020  * need to modify the MACs without the key. However, when the modified blocks
1021  * are written out they will be byteswapped into the host machine's native
1022  * endianness which will modify fields protected by the MAC. As a result, MAC
1023  * calculation for objset blocks works slightly differently from other block
1024  * types. Where other block types MAC the data in whatever endianness is
1025  * written to disk, objset blocks always MAC little endian version of their
1026  * values. In the code, should_bswap is the value from BP_SHOULD_BYTESWAP()
1027  * and le_bswap indicates whether a byteswap is needed to get this block
1028  * into little endian format.
1029  */
1030 /* ARGSUSED */
1031 int
1032 zio_crypt_do_objset_hmacs(zio_crypt_key_t *key, void *data, uint_t datalen,
1033     boolean_t should_bswap, uint8_t *portable_mac, uint8_t *local_mac)
1034 {
1035         int ret;
1036         struct hmac_ctx hash_ctx;
1037         struct hmac_ctx *ctx = &hash_ctx;
1038         objset_phys_t *osp = data;
1039         uint64_t intval;
1040         boolean_t le_bswap = (should_bswap == ZFS_HOST_BYTEORDER);
1041         uint8_t raw_portable_mac[SHA512_DIGEST_LENGTH];
1042         uint8_t raw_local_mac[SHA512_DIGEST_LENGTH];
1043
1044
1045         /* calculate the portable MAC from the portable fields and metadnode */
1046         crypto_mac_init(ctx, &key->zk_hmac_key);
1047
1048         /* add in the os_type */
1049         intval = (le_bswap) ? osp->os_type : BSWAP_64(osp->os_type);
1050         crypto_mac_update(ctx, &intval, sizeof (uint64_t));
1051
1052         /* add in the portable os_flags */
1053         intval = osp->os_flags;
1054         if (should_bswap)
1055                 intval = BSWAP_64(intval);
1056         intval &= OBJSET_CRYPT_PORTABLE_FLAGS_MASK;
1057         /* CONSTCOND */
1058         if (!ZFS_HOST_BYTEORDER)
1059                 intval = BSWAP_64(intval);
1060
1061         crypto_mac_update(ctx, &intval, sizeof (uint64_t));
1062
1063         /* add in fields from the metadnode */
1064         ret = zio_crypt_do_dnode_hmac_updates(ctx, key->zk_version,
1065             should_bswap, &osp->os_meta_dnode);
1066         if (ret)
1067                 goto error;
1068
1069         crypto_mac_final(ctx, raw_portable_mac, SHA512_DIGEST_LENGTH);
1070
1071         bcopy(raw_portable_mac, portable_mac, ZIO_OBJSET_MAC_LEN);
1072
1073         /*
1074          * The local MAC protects the user, group and project accounting.
1075          * If these objects are not present, the local MAC is zeroed out.
1076          */
1077         if ((datalen >= OBJSET_PHYS_SIZE_V3 &&
1078             osp->os_userused_dnode.dn_type == DMU_OT_NONE &&
1079             osp->os_groupused_dnode.dn_type == DMU_OT_NONE &&
1080             osp->os_projectused_dnode.dn_type == DMU_OT_NONE) ||
1081             (datalen >= OBJSET_PHYS_SIZE_V2 &&
1082             osp->os_userused_dnode.dn_type == DMU_OT_NONE &&
1083             osp->os_groupused_dnode.dn_type == DMU_OT_NONE) ||
1084             (datalen <= OBJSET_PHYS_SIZE_V1)) {
1085                 bzero(local_mac, ZIO_OBJSET_MAC_LEN);
1086                 return (0);
1087         }
1088
1089         /* calculate the local MAC from the userused and groupused dnodes */
1090         crypto_mac_init(ctx, &key->zk_hmac_key);
1091
1092         /* add in the non-portable os_flags */
1093         intval = osp->os_flags;
1094         if (should_bswap)
1095                 intval = BSWAP_64(intval);
1096         intval &= ~OBJSET_CRYPT_PORTABLE_FLAGS_MASK;
1097         /* CONSTCOND */
1098         if (!ZFS_HOST_BYTEORDER)
1099                 intval = BSWAP_64(intval);
1100
1101         crypto_mac_update(ctx, &intval, sizeof (uint64_t));
1102
1103         /* XXX check dnode type ... */
1104         /* add in fields from the user accounting dnodes */
1105         if (osp->os_userused_dnode.dn_type != DMU_OT_NONE) {
1106                 ret = zio_crypt_do_dnode_hmac_updates(ctx, key->zk_version,
1107                     should_bswap, &osp->os_userused_dnode);
1108                 if (ret)
1109                         goto error;
1110         }
1111
1112         if (osp->os_groupused_dnode.dn_type != DMU_OT_NONE) {
1113                 ret = zio_crypt_do_dnode_hmac_updates(ctx, key->zk_version,
1114                     should_bswap, &osp->os_groupused_dnode);
1115                 if (ret)
1116                         goto error;
1117         }
1118
1119         if (osp->os_projectused_dnode.dn_type != DMU_OT_NONE &&
1120             datalen >= OBJSET_PHYS_SIZE_V3) {
1121                 ret = zio_crypt_do_dnode_hmac_updates(ctx, key->zk_version,
1122                     should_bswap, &osp->os_projectused_dnode);
1123                 if (ret)
1124                         goto error;
1125         }
1126
1127         crypto_mac_final(ctx, raw_local_mac, SHA512_DIGEST_LENGTH);
1128
1129         bcopy(raw_local_mac, local_mac, ZIO_OBJSET_MAC_LEN);
1130
1131         return (0);
1132
1133 error:
1134         bzero(portable_mac, ZIO_OBJSET_MAC_LEN);
1135         bzero(local_mac, ZIO_OBJSET_MAC_LEN);
1136         return (ret);
1137 }
1138
1139 static void
1140 zio_crypt_destroy_uio(uio_t *uio)
1141 {
1142         if (uio->uio_iov)
1143                 kmem_free(uio->uio_iov, uio->uio_iovcnt * sizeof (iovec_t));
1144 }
1145
1146 /*
1147  * This function parses an uncompressed indirect block and returns a checksum
1148  * of all the portable fields from all of the contained bps. The portable
1149  * fields are the MAC and all of the fields from blk_prop except for the dedup,
1150  * checksum, and psize bits. For an explanation of the purpose of this, see
1151  * the comment block on object set authentication.
1152  */
1153 static int
1154 zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_impl(boolean_t generate, void *buf,
1155     uint_t datalen, uint64_t version, boolean_t byteswap, uint8_t *cksum)
1156 {
1157         blkptr_t *bp;
1158         int i, epb = datalen >> SPA_BLKPTRSHIFT;
1159         SHA2_CTX ctx;
1160         uint8_t digestbuf[SHA512_DIGEST_LENGTH];
1161
1162         /* checksum all of the MACs from the layer below */
1163         SHA2Init(SHA512, &ctx);
1164         for (i = 0, bp = buf; i < epb; i++, bp++) {
1165                 zio_crypt_bp_do_indrect_checksum_updates(&ctx, version,
1166                     byteswap, bp);
1167         }
1168         SHA2Final(digestbuf, &ctx);
1169
1170         if (generate) {
1171                 bcopy(digestbuf, cksum, ZIO_DATA_MAC_LEN);
1172                 return (0);
1173         }
1174
1175         if (bcmp(digestbuf, cksum, ZIO_DATA_MAC_LEN) != 0) {
1176 #ifdef FCRYPTO_DEBUG
1177                 printf("%s(%d): Setting ECKSUM\n", __FUNCTION__, __LINE__);
1178 #endif
1179                 return (SET_ERROR(ECKSUM));
1180         }
1181         return (0);
1182 }
1183
1184 int
1185 zio_crypt_do_indirect_mac_checksum(boolean_t generate, void *buf,
1186     uint_t datalen, boolean_t byteswap, uint8_t *cksum)
1187 {
1188         int ret;
1189
1190         /*
1191          * Unfortunately, callers of this function will not always have
1192          * easy access to the on-disk format version. This info is
1193          * normally found in the DSL Crypto Key, but the checksum-of-MACs
1194          * is expected to be verifiable even when the key isn't loaded.
1195          * Here, instead of doing a ZAP lookup for the version for each
1196          * zio, we simply try both existing formats.
1197          */
1198         ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_impl(generate, buf,
1199             datalen, ZIO_CRYPT_KEY_CURRENT_VERSION, byteswap, cksum);
1200         if (ret == ECKSUM) {
1201                 ASSERT(!generate);
1202                 ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_impl(generate,
1203                     buf, datalen, 0, byteswap, cksum);
1204         }
1205
1206         return (ret);
1207 }
1208
1209 int
1210 zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_abd(boolean_t generate, abd_t *abd,
1211     uint_t datalen, boolean_t byteswap, uint8_t *cksum)
1212 {
1213         int ret;
1214         void *buf;
1215
1216         buf = abd_borrow_buf_copy(abd, datalen);
1217         ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum(generate, buf, datalen,
1218             byteswap, cksum);
1219         abd_return_buf(abd, buf, datalen);
1220
1221         return (ret);
1222 }
1223
1224 /*
1225  * Special case handling routine for encrypting / decrypting ZIL blocks.
1226  * We do not check for the older ZIL chain because the encryption feature
1227  * was not available before the newer ZIL chain was introduced. The goal
1228  * here is to encrypt everything except the blkptr_t of a lr_write_t and
1229  * the zil_chain_t header. Everything that is not encrypted is authenticated.
1230  */
1231 /*
1232  * The OpenCrypto used in FreeBSD does not use separate source and
1233  * destination buffers; instead, the same buffer is used.  Further, to
1234  * accommodate some of the drivers, the authbuf needs to be logically before
1235  * the data.  This means that we need to copy the source to the destination,
1236  * and set up an extra iovec_t at the beginning to handle the authbuf.
1237  * It also means we'll only return one uio_t.
1238  */
1239
1240 /* ARGSUSED */
1241 static int
1242 zio_crypt_init_uios_zil(boolean_t encrypt, uint8_t *plainbuf,
1243     uint8_t *cipherbuf, uint_t datalen, boolean_t byteswap, uio_t *puio,
1244     uio_t *out_uio, uint_t *enc_len, uint8_t **authbuf, uint_t *auth_len,
1245     boolean_t *no_crypt)
1246 {
1247         uint8_t *aadbuf = zio_buf_alloc(datalen);
1248         uint8_t *src, *dst, *slrp, *dlrp, *blkend, *aadp;
1249         iovec_t *dst_iovecs;
1250         zil_chain_t *zilc;
1251         lr_t *lr;
1252         uint64_t txtype, lr_len;
1253         uint_t crypt_len, nr_iovecs, vec;
1254         uint_t aad_len = 0, total_len = 0;
1255
1256         if (encrypt) {
1257                 src = plainbuf;
1258                 dst = cipherbuf;
1259         } else {
1260                 src = cipherbuf;
1261                 dst = plainbuf;
1262         }
1263         bcopy(src, dst, datalen);
1264
1265         /* Find the start and end record of the log block. */
1266         zilc = (zil_chain_t *)src;
1267         slrp = src + sizeof (zil_chain_t);
1268         aadp = aadbuf;
1269         blkend = src + ((byteswap) ? BSWAP_64(zilc->zc_nused) : zilc->zc_nused);
1270
1271         /*
1272          * Calculate the number of encrypted iovecs we will need.
1273          */
1274
1275         /* We need at least two iovecs -- one for the AAD, one for the MAC. */
1276         nr_iovecs = 2;
1277
1278         for (; slrp < blkend; slrp += lr_len) {
1279                 lr = (lr_t *)slrp;
1280
1281                 if (byteswap) {
1282                         txtype = BSWAP_64(lr->lrc_txtype);
1283                         lr_len = BSWAP_64(lr->lrc_reclen);
1284                 } else {
1285                         txtype = lr->lrc_txtype;
1286                         lr_len = lr->lrc_reclen;
1287                 }
1288
1289                 nr_iovecs++;
1290                 if (txtype == TX_WRITE && lr_len != sizeof (lr_write_t))
1291                         nr_iovecs++;
1292         }
1293
1294         dst_iovecs = kmem_alloc(nr_iovecs * sizeof (iovec_t), KM_SLEEP);
1295
1296         /*
1297          * Copy the plain zil header over and authenticate everything except
1298          * the checksum that will store our MAC. If we are writing the data
1299          * the embedded checksum will not have been calculated yet, so we don't
1300          * authenticate that.
1301          */
1302         bcopy(src, aadp, sizeof (zil_chain_t) - sizeof (zio_eck_t));
1303         aadp += sizeof (zil_chain_t) - sizeof (zio_eck_t);
1304         aad_len += sizeof (zil_chain_t) - sizeof (zio_eck_t);
1305
1306         slrp = src + sizeof (zil_chain_t);
1307         dlrp = dst + sizeof (zil_chain_t);
1308
1309         /*
1310          * Loop over records again, filling in iovecs.
1311          */
1312
1313         /* The first iovec will contain the authbuf. */
1314         vec = 1;
1315
1316         for (; slrp < blkend; slrp += lr_len, dlrp += lr_len) {
1317                 lr = (lr_t *)slrp;
1318
1319                 if (!byteswap) {
1320                         txtype = lr->lrc_txtype;
1321                         lr_len = lr->lrc_reclen;
1322                 } else {
1323                         txtype = BSWAP_64(lr->lrc_txtype);
1324                         lr_len = BSWAP_64(lr->lrc_reclen);
1325                 }
1326
1327                 /* copy the common lr_t */
1328                 bcopy(slrp, dlrp, sizeof (lr_t));
1329                 bcopy(slrp, aadp, sizeof (lr_t));
1330                 aadp += sizeof (lr_t);
1331                 aad_len += sizeof (lr_t);
1332
1333                 /*
1334                  * If this is a TX_WRITE record we want to encrypt everything
1335                  * except the bp if exists. If the bp does exist we want to
1336                  * authenticate it.
1337                  */
1338                 if (txtype == TX_WRITE) {
1339                         crypt_len = sizeof (lr_write_t) -
1340                             sizeof (lr_t) - sizeof (blkptr_t);
1341                         dst_iovecs[vec].iov_base = (char *)dlrp +
1342                             sizeof (lr_t);
1343                         dst_iovecs[vec].iov_len = crypt_len;
1344
1345                         /* copy the bp now since it will not be encrypted */
1346                         bcopy(slrp + sizeof (lr_write_t) - sizeof (blkptr_t),
1347                             dlrp + sizeof (lr_write_t) - sizeof (blkptr_t),
1348                             sizeof (blkptr_t));
1349                         bcopy(slrp + sizeof (lr_write_t) - sizeof (blkptr_t),
1350                             aadp, sizeof (blkptr_t));
1351                         aadp += sizeof (blkptr_t);
1352                         aad_len += sizeof (blkptr_t);
1353                         vec++;
1354                         total_len += crypt_len;
1355
1356                         if (lr_len != sizeof (lr_write_t)) {
1357                                 crypt_len = lr_len - sizeof (lr_write_t);
1358                                 dst_iovecs[vec].iov_base = (char *)
1359                                     dlrp + sizeof (lr_write_t);
1360                                 dst_iovecs[vec].iov_len = crypt_len;
1361                                 vec++;
1362                                 total_len += crypt_len;
1363                         }
1364                 } else {
1365                         crypt_len = lr_len - sizeof (lr_t);
1366                         dst_iovecs[vec].iov_base = (char *)dlrp +
1367                             sizeof (lr_t);
1368                         dst_iovecs[vec].iov_len = crypt_len;
1369                         vec++;
1370                         total_len += crypt_len;
1371                 }
1372         }
1373
1374         /* The last iovec will contain the MAC. */
1375         ASSERT3U(vec, ==, nr_iovecs - 1);
1376
1377         /* AAD */
1378         dst_iovecs[0].iov_base = aadbuf;
1379         dst_iovecs[0].iov_len = aad_len;
1380         /* MAC */
1381         dst_iovecs[vec].iov_base = 0;
1382         dst_iovecs[vec].iov_len = 0;
1383
1384         *no_crypt = (vec == 1);
1385         *enc_len = total_len;
1386         *authbuf = aadbuf;
1387         *auth_len = aad_len;
1388         out_uio->uio_iov = dst_iovecs;
1389         out_uio->uio_iovcnt = nr_iovecs;
1390
1391         return (0);
1392 }
1393
1394 /*
1395  * Special case handling routine for encrypting / decrypting dnode blocks.
1396  */
1397 static int
1398 zio_crypt_init_uios_dnode(boolean_t encrypt, uint64_t version,
1399     uint8_t *plainbuf, uint8_t *cipherbuf, uint_t datalen, boolean_t byteswap,
1400     uio_t *puio, uio_t *out_uio, uint_t *enc_len, uint8_t **authbuf,
1401     uint_t *auth_len, boolean_t *no_crypt)
1402 {
1403         uint8_t *aadbuf = zio_buf_alloc(datalen);
1404         uint8_t *src, *dst, *aadp;
1405         dnode_phys_t *dnp, *adnp, *sdnp, *ddnp;
1406         iovec_t *dst_iovecs;
1407         uint_t nr_iovecs, crypt_len, vec;
1408         uint_t aad_len = 0, total_len = 0;
1409         uint_t i, j, max_dnp = datalen >> DNODE_SHIFT;
1410
1411         if (encrypt) {
1412                 src = plainbuf;
1413                 dst = cipherbuf;
1414         } else {
1415                 src = cipherbuf;
1416                 dst = plainbuf;
1417         }
1418         bcopy(src, dst, datalen);
1419
1420         sdnp = (dnode_phys_t *)src;
1421         ddnp = (dnode_phys_t *)dst;
1422         aadp = aadbuf;
1423
1424         /*
1425          * Count the number of iovecs we will need to do the encryption by
1426          * counting the number of bonus buffers that need to be encrypted.
1427          */
1428
1429         /* We need at least two iovecs -- one for the AAD, one for the MAC. */
1430         nr_iovecs = 2;
1431
1432         for (i = 0; i < max_dnp; i += sdnp[i].dn_extra_slots + 1) {
1433                 /*
1434                  * This block may still be byteswapped. However, all of the
1435                  * values we use are either uint8_t's (for which byteswapping
1436                  * is a noop) or a * != 0 check, which will work regardless
1437                  * of whether or not we byteswap.
1438                  */
1439                 if (sdnp[i].dn_type != DMU_OT_NONE &&
1440                     DMU_OT_IS_ENCRYPTED(sdnp[i].dn_bonustype) &&
1441                     sdnp[i].dn_bonuslen != 0) {
1442                         nr_iovecs++;
1443                 }
1444         }
1445
1446         dst_iovecs = kmem_alloc(nr_iovecs * sizeof (iovec_t), KM_SLEEP);
1447
1448         /*
1449          * Iterate through the dnodes again, this time filling in the uios
1450          * we allocated earlier. We also concatenate any data we want to
1451          * authenticate onto aadbuf.
1452          */
1453
1454         /* The first iovec will contain the authbuf. */
1455         vec = 1;
1456
1457         for (i = 0; i < max_dnp; i += sdnp[i].dn_extra_slots + 1) {
1458                 dnp = &sdnp[i];
1459
1460                 /* copy over the core fields and blkptrs (kept as plaintext) */
1461                 bcopy(dnp, &ddnp[i], (uint8_t *)DN_BONUS(dnp) - (uint8_t *)dnp);
1462
1463                 if (dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR) {
1464                         bcopy(DN_SPILL_BLKPTR(dnp), DN_SPILL_BLKPTR(&ddnp[i]),
1465                             sizeof (blkptr_t));
1466                 }
1467
1468                 /*
1469                  * Handle authenticated data. We authenticate everything in
1470                  * the dnode that can be brought over when we do a raw send.
1471                  * This includes all of the core fields as well as the MACs
1472                  * stored in the bp checksums and all of the portable bits
1473                  * from blk_prop. We include the dnode padding here in case it
1474                  * ever gets used in the future. Some dn_flags and dn_used are
1475                  * not portable so we mask those out values out of the
1476                  * authenticated data.
1477                  */
1478                 crypt_len = offsetof(dnode_phys_t, dn_blkptr);
1479                 bcopy(dnp, aadp, crypt_len);
1480                 adnp = (dnode_phys_t *)aadp;
1481                 adnp->dn_flags &= DNODE_CRYPT_PORTABLE_FLAGS_MASK;
1482                 adnp->dn_used = 0;
1483                 aadp += crypt_len;
1484                 aad_len += crypt_len;
1485
1486                 for (j = 0; j < dnp->dn_nblkptr; j++) {
1487                         zio_crypt_bp_do_aad_updates(&aadp, &aad_len,
1488                             version, byteswap, &dnp->dn_blkptr[j]);
1489                 }
1490
1491                 if (dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR) {
1492                         zio_crypt_bp_do_aad_updates(&aadp, &aad_len,
1493                             version, byteswap, DN_SPILL_BLKPTR(dnp));
1494                 }
1495
1496                 /*
1497                  * If this bonus buffer needs to be encrypted, we prepare an
1498                  * iovec_t. The encryption / decryption functions will fill
1499                  * this in for us with the encrypted or decrypted data.
1500                  * Otherwise we add the bonus buffer to the authenticated
1501                  * data buffer and copy it over to the destination. The
1502                  * encrypted iovec extends to DN_MAX_BONUS_LEN(dnp) so that
1503                  * we can guarantee alignment with the AES block size
1504                  * (128 bits).
1505                  */
1506                 crypt_len = DN_MAX_BONUS_LEN(dnp);
1507                 if (dnp->dn_type != DMU_OT_NONE &&
1508                     DMU_OT_IS_ENCRYPTED(dnp->dn_bonustype) &&
1509                     dnp->dn_bonuslen != 0) {
1510                         dst_iovecs[vec].iov_base = DN_BONUS(&ddnp[i]);
1511                         dst_iovecs[vec].iov_len = crypt_len;
1512
1513                         vec++;
1514                         total_len += crypt_len;
1515                 } else {
1516                         bcopy(DN_BONUS(dnp), DN_BONUS(&ddnp[i]), crypt_len);
1517                         bcopy(DN_BONUS(dnp), aadp, crypt_len);
1518                         aadp += crypt_len;
1519                         aad_len += crypt_len;
1520                 }
1521         }
1522
1523         /* The last iovec will contain the MAC. */
1524         ASSERT3U(vec, ==, nr_iovecs - 1);
1525
1526         /* AAD */
1527         dst_iovecs[0].iov_base = aadbuf;
1528         dst_iovecs[0].iov_len = aad_len;
1529         /* MAC */
1530         dst_iovecs[vec].iov_base = 0;
1531         dst_iovecs[vec].iov_len = 0;
1532
1533         *no_crypt = (vec == 1);
1534         *enc_len = total_len;
1535         *authbuf = aadbuf;
1536         *auth_len = aad_len;
1537         out_uio->uio_iov = dst_iovecs;
1538         out_uio->uio_iovcnt = nr_iovecs;
1539
1540         return (0);
1541 }
1542
1543 /* ARGSUSED */
1544 static int
1545 zio_crypt_init_uios_normal(boolean_t encrypt, uint8_t *plainbuf,
1546     uint8_t *cipherbuf, uint_t datalen, uio_t *puio, uio_t *out_uio,
1547     uint_t *enc_len)
1548 {
1549         int ret;
1550         uint_t nr_plain = 1, nr_cipher = 2;
1551         iovec_t *plain_iovecs = NULL, *cipher_iovecs = NULL;
1552         void *src, *dst;
1553
1554         cipher_iovecs = kmem_alloc(nr_cipher * sizeof (iovec_t),
1555             KM_SLEEP);
1556         if (!cipher_iovecs) {
1557                 ret = SET_ERROR(ENOMEM);
1558                 goto error;
1559         }
1560         bzero(cipher_iovecs, nr_cipher * sizeof (iovec_t));
1561
1562         if (encrypt) {
1563                 src = plainbuf;
1564                 dst = cipherbuf;
1565         } else {
1566                 src = cipherbuf;
1567                 dst = plainbuf;
1568         }
1569         bcopy(src, dst, datalen);
1570         cipher_iovecs[0].iov_base = dst;
1571         cipher_iovecs[0].iov_len = datalen;
1572
1573         *enc_len = datalen;
1574         out_uio->uio_iov = cipher_iovecs;
1575         out_uio->uio_iovcnt = nr_cipher;
1576
1577         return (0);
1578
1579 error:
1580         if (plain_iovecs != NULL)
1581                 kmem_free(plain_iovecs, nr_plain * sizeof (iovec_t));
1582         if (cipher_iovecs != NULL)
1583                 kmem_free(cipher_iovecs, nr_cipher * sizeof (iovec_t));
1584
1585         *enc_len = 0;
1586         out_uio->uio_iov = NULL;
1587         out_uio->uio_iovcnt = 0;
1588
1589         return (ret);
1590 }
1591
1592 /*
1593  * This function builds up the plaintext (puio) and ciphertext (cuio) uios so
1594  * that they can be used for encryption and decryption by zio_do_crypt_uio().
1595  * Most blocks will use zio_crypt_init_uios_normal(), with ZIL and dnode blocks
1596  * requiring special handling to parse out pieces that are to be encrypted. The
1597  * authbuf is used by these special cases to store additional authenticated
1598  * data (AAD) for the encryption modes.
1599  */
1600 static int
1601 zio_crypt_init_uios(boolean_t encrypt, uint64_t version, dmu_object_type_t ot,
1602     uint8_t *plainbuf, uint8_t *cipherbuf, uint_t datalen, boolean_t byteswap,
1603     uint8_t *mac, uio_t *puio, uio_t *cuio, uint_t *enc_len, uint8_t **authbuf,
1604     uint_t *auth_len, boolean_t *no_crypt)
1605 {
1606         int ret;
1607         iovec_t *mac_iov;
1608
1609         ASSERT(DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot) || ot == DMU_OT_NONE);
1610
1611         /* route to handler */
1612         switch (ot) {
1613         case DMU_OT_INTENT_LOG:
1614                 ret = zio_crypt_init_uios_zil(encrypt, plainbuf, cipherbuf,
1615                     datalen, byteswap, puio, cuio, enc_len, authbuf, auth_len,
1616                     no_crypt);
1617                 break;
1618         case DMU_OT_DNODE:
1619                 ret = zio_crypt_init_uios_dnode(encrypt, version, plainbuf,
1620                     cipherbuf, datalen, byteswap, puio, cuio, enc_len, authbuf,
1621                     auth_len, no_crypt);
1622                 break;
1623         default:
1624                 ret = zio_crypt_init_uios_normal(encrypt, plainbuf, cipherbuf,
1625                     datalen, puio, cuio, enc_len);
1626                 *authbuf = NULL;
1627                 *auth_len = 0;
1628                 *no_crypt = B_FALSE;
1629                 break;
1630         }
1631
1632         if (ret != 0)
1633                 goto error;
1634
1635         /* populate the uios */
1636         cuio->uio_segflg = UIO_SYSSPACE;
1637
1638         mac_iov = ((iovec_t *)&cuio->uio_iov[cuio->uio_iovcnt - 1]);
1639         mac_iov->iov_base = (void *)mac;
1640         mac_iov->iov_len = ZIO_DATA_MAC_LEN;
1641
1642         return (0);
1643
1644 error:
1645         return (ret);
1646 }
1647
1648 void *failed_decrypt_buf;
1649 int faile_decrypt_size;
1650
1651 /*
1652  * Primary encryption / decryption entrypoint for zio data.
1653  */
1654 int
1655 zio_do_crypt_data(boolean_t encrypt, zio_crypt_key_t *key,
1656     dmu_object_type_t ot, boolean_t byteswap, uint8_t *salt, uint8_t *iv,
1657     uint8_t *mac, uint_t datalen, uint8_t *plainbuf, uint8_t *cipherbuf,
1658     boolean_t *no_crypt)
1659 {
1660         int ret;
1661         boolean_t locked = B_FALSE;
1662         uint64_t crypt = key->zk_crypt;
1663         uint_t keydata_len = zio_crypt_table[crypt].ci_keylen;
1664         uint_t enc_len, auth_len;
1665         uio_t puio, cuio;
1666         uint8_t enc_keydata[MASTER_KEY_MAX_LEN];
1667         crypto_key_t tmp_ckey, *ckey = NULL;
1668         freebsd_crypt_session_t *tmpl = NULL;
1669         uint8_t *authbuf = NULL;
1670
1671         bzero(&puio, sizeof (uio_t));
1672         bzero(&cuio, sizeof (uio_t));
1673
1674 #ifdef FCRYPTO_DEBUG
1675         printf("%s(%s, %p, %p, %d, %p, %p, %u, %s, %p, %p, %p)\n",
1676             __FUNCTION__,
1677             encrypt ? "encrypt" : "decrypt",
1678             key, salt, ot, iv, mac, datalen,
1679             byteswap ? "byteswap" : "native_endian", plainbuf,
1680             cipherbuf, no_crypt);
1681
1682         printf("\tkey = {");
1683         for (int i = 0; i < key->zk_current_key.ck_length/8; i++)
1684                 printf("%02x ", ((uint8_t *)key->zk_current_key.ck_data)[i]);
1685         printf("}\n");
1686 #endif
1687         /* create uios for encryption */
1688         ret = zio_crypt_init_uios(encrypt, key->zk_version, ot, plainbuf,
1689             cipherbuf, datalen, byteswap, mac, &puio, &cuio, &enc_len,
1690             &authbuf, &auth_len, no_crypt);
1691         if (ret != 0)
1692                 return (ret);
1693
1694         /*
1695          * If the needed key is the current one, just use it. Otherwise we
1696          * need to generate a temporary one from the given salt + master key.
1697          * If we are encrypting, we must return a copy of the current salt
1698          * so that it can be stored in the blkptr_t.
1699          */
1700         rw_enter(&key->zk_salt_lock, RW_READER);
1701         locked = B_TRUE;
1702
1703         if (bcmp(salt, key->zk_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN) == 0) {
1704                 ckey = &key->zk_current_key;
1705                 tmpl = &key->zk_session;
1706         } else {
1707                 rw_exit(&key->zk_salt_lock);
1708                 locked = B_FALSE;
1709
1710                 ret = hkdf_sha512(key->zk_master_keydata, keydata_len, NULL, 0,
1711                     salt, ZIO_DATA_SALT_LEN, enc_keydata, keydata_len);
1712                 if (ret != 0)
1713                         goto error;
1714                 tmp_ckey.ck_format = CRYPTO_KEY_RAW;
1715                 tmp_ckey.ck_data = enc_keydata;
1716                 tmp_ckey.ck_length = CRYPTO_BYTES2BITS(keydata_len);
1717
1718                 ckey = &tmp_ckey;
1719                 tmpl = NULL;
1720         }
1721
1722         /* perform the encryption / decryption */
1723         ret = zio_do_crypt_uio_opencrypto(encrypt, tmpl, key->zk_crypt,
1724             ckey, iv, enc_len, &cuio, auth_len);
1725         if (ret != 0)
1726                 goto error;
1727         if (locked) {
1728                 rw_exit(&key->zk_salt_lock);
1729                 locked = B_FALSE;
1730         }
1731
1732         if (authbuf != NULL)
1733                 zio_buf_free(authbuf, datalen);
1734         if (ckey == &tmp_ckey)
1735                 bzero(enc_keydata, keydata_len);
1736         zio_crypt_destroy_uio(&puio);
1737         zio_crypt_destroy_uio(&cuio);
1738
1739         return (0);
1740
1741 error:
1742         if (!encrypt) {
1743                 if (failed_decrypt_buf != NULL)
1744                         kmem_free(failed_decrypt_buf, failed_decrypt_size);
1745                 failed_decrypt_buf = kmem_alloc(datalen, KM_SLEEP);
1746                 failed_decrypt_size = datalen;
1747                 bcopy(cipherbuf, failed_decrypt_buf, datalen);
1748         }
1749         if (locked)
1750                 rw_exit(&key->zk_salt_lock);
1751         if (authbuf != NULL)
1752                 zio_buf_free(authbuf, datalen);
1753         if (ckey == &tmp_ckey)
1754                 bzero(enc_keydata, keydata_len);
1755         zio_crypt_destroy_uio(&puio);
1756         zio_crypt_destroy_uio(&cuio);
1757         return (SET_ERROR(ret));
1758 }
1759
1760 /*
1761  * Simple wrapper around zio_do_crypt_data() to work with abd's instead of
1762  * linear buffers.
1763  */
1764 int
1765 zio_do_crypt_abd(boolean_t encrypt, zio_crypt_key_t *key, dmu_object_type_t ot,
1766     boolean_t byteswap, uint8_t *salt, uint8_t *iv, uint8_t *mac,
1767     uint_t datalen, abd_t *pabd, abd_t *cabd, boolean_t *no_crypt)
1768 {
1769         int ret;
1770         void *ptmp, *ctmp;
1771
1772         if (encrypt) {
1773                 ptmp = abd_borrow_buf_copy(pabd, datalen);
1774                 ctmp = abd_borrow_buf(cabd, datalen);
1775         } else {
1776                 ptmp = abd_borrow_buf(pabd, datalen);
1777                 ctmp = abd_borrow_buf_copy(cabd, datalen);
1778         }
1779
1780         ret = zio_do_crypt_data(encrypt, key, ot, byteswap, salt, iv, mac,
1781             datalen, ptmp, ctmp, no_crypt);
1782         if (ret != 0)
1783                 goto error;
1784
1785         if (encrypt) {
1786                 abd_return_buf(pabd, ptmp, datalen);
1787                 abd_return_buf_copy(cabd, ctmp, datalen);
1788         } else {
1789                 abd_return_buf_copy(pabd, ptmp, datalen);
1790                 abd_return_buf(cabd, ctmp, datalen);
1791         }
1792
1793         return (0);
1794
1795 error:
1796         if (encrypt) {
1797                 abd_return_buf(pabd, ptmp, datalen);
1798                 abd_return_buf_copy(cabd, ctmp, datalen);
1799         } else {
1800                 abd_return_buf_copy(pabd, ptmp, datalen);
1801                 abd_return_buf(cabd, ctmp, datalen);
1802         }
1803
1804         return (SET_ERROR(ret));
1805 }
1806
1807 #if defined(_KERNEL) && defined(HAVE_SPL)
1808 /* BEGIN CSTYLED */
1809 module_param(zfs_key_max_salt_uses, ulong, 0644);
1810 MODULE_PARM_DESC(zfs_key_max_salt_uses, "Max number of times a salt value "
1811         "can be used for generating encryption keys before it is rotated");
1812 /* END CSTYLED */
1813 #endif