sys/geom/bde/g_bde.h

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2002 Poul-Henning Kamp
   5  * Copyright (c) 2002 Networks Associates Technology, Inc.
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * This software was developed for the FreeBSD Project by Poul-Henning Kamp
   9  * and NAI Labs, the Security Research Division of Network Associates, Inc.
  10  * under DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the
  11  * DARPA CHATS research program.
  12  *
  13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  14  * modification, are permitted provided that the following conditions
  15  * are met:
  16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * $FreeBSD$
  35  */
  36
  37 #ifndef _SYS_GEOM_BDE_G_BDE_H_
  38 #define _SYS_GEOM_BDE_G_BDE_H_ 1
  39
  40 /*
  41  * These are quite, but not entirely unlike constants.
  42  *
  43  * They are not commented in details here, to prevent unadvisable
  44  * experimentation. Please consult the code where they are used before you
  45  * even think about modifying these.
  46  */
  47
  48 #define G_BDE_MKEYLEN   (2048/8)
  49 #define G_BDE_SKEYBITS  128
  50 #define G_BDE_SKEYLEN   (G_BDE_SKEYBITS/8)
  51 #define G_BDE_KKEYBITS  128
  52 #define G_BDE_KKEYLEN   (G_BDE_KKEYBITS/8)
  53 #define G_BDE_MAXKEYS   4
  54 #define G_BDE_LOCKSIZE  384
  55 #define NLOCK_FIELDS    13
  56
  57
  58 /* This just needs to be "large enough" */
  59 #define G_BDE_KEYBYTES  304
  60
  61 struct g_bde_work;
  62 struct g_bde_softc;
  63
  64 struct g_bde_sector {
  65         struct g_bde_work       *owner;
  66         struct g_bde_softc      *softc;
  67         off_t                   offset;
  68         u_int                   size;
  69         u_int                   ref;
  70         void                    *data;
  71         TAILQ_ENTRY(g_bde_sector) list;
  72         u_char                  valid;
  73         u_char                  malloc;
  74         enum {JUNK, IO, VALID}  state;
  75         int                     error;
  76         time_t                  used;
  77 };
  78
  79 struct g_bde_work {
  80         struct mtx              mutex;
  81         off_t                   offset;
  82         off_t                   length;
  83         void                    *data;
  84         struct bio              *bp;
  85         struct g_bde_softc      *softc;
  86         off_t                   so;
  87         off_t                   kso;
  88         u_int                   ko;
  89         struct g_bde_sector     *sp;
  90         struct g_bde_sector     *ksp;
  91         TAILQ_ENTRY(g_bde_work) list;
  92         enum {SETUP, WAIT, FINISH} state;
  93         int                     error;
  94 };
  95
  96 /*
  97  * The decrypted contents of the lock sectors.  Notice that this is not
  98  * the same as the on-disk layout.  The on-disk layout is dynamic and
  99  * dependent on the pass-phrase.
 100  */
 101 struct g_bde_key {
 102         uint64_t                sector0;
 103                                 /* Physical byte offset of 1st byte used */
 104         uint64_t                sectorN;
 105                                 /* Physical byte offset of 1st byte not used */
 106         uint64_t                keyoffset;
 107                                 /* Number of bytes the disk image is skewed. */
 108         uint64_t                lsector[G_BDE_MAXKEYS];
 109                                 /* Physical byte offsets of lock sectors */
 110         uint32_t                sectorsize;
 111                                 /* Our "logical" sector size */
 112         uint32_t                flags;
 113 #define GBDE_F_SECT0            1
 114         uint8_t                 salt[16];
 115                                 /* Used to frustate the kkey generation */
 116         uint8_t                 spare[32];
 117                                 /* For future use, random contents */
 118         uint8_t                 mkey[G_BDE_MKEYLEN];
 119                                 /* Our masterkey. */
 120
 121         /* Non-stored help-fields */
 122         uint64_t                zone_width;     /* On-disk width of zone */
 123         uint64_t                zone_cont;      /* Payload width of zone */
 124         uint64_t                media_width;    /* Non-magic width of zone */
 125         u_int                   keys_per_sector;
 126 };
 127
 128 struct g_bde_softc {
 129         off_t                   mediasize;
 130         u_int                   sectorsize;
 131         uint64_t                zone_cont;
 132         struct g_geom           *geom;
 133         struct g_consumer       *consumer;
 134         TAILQ_HEAD(, g_bde_sector)      freelist;
 135         TAILQ_HEAD(, g_bde_work)        worklist;
 136         struct mtx              worklist_mutex;
 137         struct proc             *thread;
 138         struct g_bde_key        key;
 139         int                     dead;
 140         u_int                   nwork;
 141         u_int                   nsect;
 142         u_int                   ncache;
 143         u_char                  sha2[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 144 };
 145
 146 /* g_bde_crypt.c */
 147 void g_bde_crypt_delete(struct g_bde_work *wp);
 148 void g_bde_crypt_read(struct g_bde_work *wp);
 149 void g_bde_crypt_write(struct g_bde_work *wp);
 150
 151 /* g_bde_key.c */
 152 void g_bde_zap_key(struct g_bde_softc *sc);
 153 int g_bde_get_key(struct g_bde_softc *sc, void *ptr, int len);
 154 int g_bde_init_keybytes(struct g_bde_softc *sc, char *passp, int len);
 155
 156 /* g_bde_lock .c */
 157 int g_bde_encode_lock(u_char *sha2, struct g_bde_key *gl, u_char *ptr);
 158 int g_bde_decode_lock(struct g_bde_softc *sc, struct g_bde_key *gl, u_char *ptr);
 159 int g_bde_keyloc_encrypt(u_char *sha2, uint64_t v0, uint64_t v1, void *output);
 160 int g_bde_keyloc_decrypt(u_char *sha2, void *input, uint64_t *output);
 161 int g_bde_decrypt_lock(struct g_bde_softc *sc, u_char *keymat, u_char *meta, off_t mediasize, u_int sectorsize, u_int *nkey);
 162 void g_bde_hash_pass(struct g_bde_softc *sc, const void *input, u_int len);
 163
 164 /* g_bde_math .c */
 165 uint64_t g_bde_max_sector(struct g_bde_key *lp);
 166 void g_bde_map_sector(struct g_bde_work *wp);
 167
 168 /* g_bde_work.c */
 169 void g_bde_start1(struct bio *bp);
 170 void g_bde_worker(void *arg);
 171
 172 /*
 173  * These four functions wrap the raw Rijndael functions and make sure we
 174  * explode if something fails which shouldn't.
 175  */
 176
 177 static __inline void
 178 AES_init(cipherInstance *ci)
 179 {
 180         int error;
 181
 182         error = rijndael_cipherInit(ci, MODE_CBC, NULL);
 183         KASSERT(error > 0, ("rijndael_cipherInit %d", error));
 184 }
 185
 186 static __inline void
 187 AES_makekey(keyInstance *ki, int dir, u_int len, const void *key)
 188 {
 189         int error;
 190
 191         error = rijndael_makeKey(ki, dir, len, key);
 192         KASSERT(error > 0, ("rijndael_makeKey %d", error));
 193 }
 194
 195 static __inline void
 196 AES_encrypt(cipherInstance *ci, keyInstance *ki, const void *in, void *out, u_int len)
 197 {
 198         int error;
 199
 200         error = rijndael_blockEncrypt(ci, ki, in, len * 8, out);
 201         KASSERT(error > 0, ("rijndael_blockEncrypt %d", error));
 202 }
 203
 204 static __inline void
 205 AES_decrypt(cipherInstance *ci, keyInstance *ki, const void *in, void *out, u_int len)
 206 {
 207         int error;
 208
 209         error = rijndael_blockDecrypt(ci, ki, in, len * 8, out);
 210         KASSERT(error > 0, ("rijndael_blockDecrypt %d", error));
 211 }
 212
 213 #endif /* _SYS_GEOM_BDE_G_BDE_H_ */