sys/netipsec/xform_esp.c

   1 /*      $FreeBSD$       */
   2 /*      $OpenBSD: ip_esp.c,v 1.69 2001/06/26 06:18:59 angelos Exp $ */
   3 /*-
   4  * The authors of this code are John Ioannidis (ji@tla.org),
   5  * Angelos D. Keromytis (kermit@csd.uch.gr) and
   6  * Niels Provos (provos@physnet.uni-hamburg.de).
   7  *
   8  * The original version of this code was written by John Ioannidis
   9  * for BSD/OS in Athens, Greece, in November 1995.
  10  *
  11  * Ported to OpenBSD and NetBSD, with additional transforms, in December 1996,
  12  * by Angelos D. Keromytis.
  13  *
  14  * Additional transforms and features in 1997 and 1998 by Angelos D. Keromytis
  15  * and Niels Provos.
  16  *
  17  * Additional features in 1999 by Angelos D. Keromytis.
  18  *
  19  * Copyright (C) 1995, 1996, 1997, 1998, 1999 by John Ioannidis,
  20  * Angelos D. Keromytis and Niels Provos.
  21  * Copyright (c) 2001 Angelos D. Keromytis.
  22  *
  23  * Permission to use, copy, and modify this software with or without fee
  24  * is hereby granted, provided that this entire notice is included in
  25  * all copies of any software which is or includes a copy or
  26  * modification of this software.
  27  * You may use this code under the GNU public license if you so wish. Please
  28  * contribute changes back to the authors under this freer than GPL license
  29  * so that we may further the use of strong encryption without limitations to
  30  * all.
  31  *
  32  * THIS SOFTWARE IS BEING PROVIDED "AS IS", WITHOUT ANY EXPRESS OR
  33  * IMPLIED WARRANTY. IN PARTICULAR, NONE OF THE AUTHORS MAKES ANY
  34  * REPRESENTATION OR WARRANTY OF ANY KIND CONCERNING THE
  35  * MERCHANTABILITY OF THIS SOFTWARE OR ITS FITNESS FOR ANY PARTICULAR
  36  * PURPOSE.
  37  */
  38 #include "opt_inet.h"
  39 #include "opt_inet6.h"
  40
  41 #include <sys/param.h>
  42 #include <sys/systm.h>
  43 #include <sys/mbuf.h>
  44 #include <sys/socket.h>
  45 #include <sys/syslog.h>
  46 #include <sys/kernel.h>
  47 #include <sys/lock.h>
  48 #include <sys/random.h>
  49 #include <sys/mutex.h>
  50 #include <sys/sysctl.h>
  51 #include <sys/mutex.h>
  52 #include <machine/atomic.h>
  53
  54 #include <net/if.h>
  55 #include <net/vnet.h>
  56
  57 #include <netinet/in.h>
  58 #include <netinet/in_systm.h>
  59 #include <netinet/ip.h>
  60 #include <netinet/ip_ecn.h>
  61 #include <netinet/ip6.h>
  62
  63 #include <netipsec/ipsec.h>
  64 #include <netipsec/ah.h>
  65 #include <netipsec/ah_var.h>
  66 #include <netipsec/esp.h>
  67 #include <netipsec/esp_var.h>
  68 #include <netipsec/xform.h>
  69
  70 #ifdef INET6
  71 #include <netinet6/ip6_var.h>
  72 #include <netipsec/ipsec6.h>
  73 #include <netinet6/ip6_ecn.h>
  74 #endif
  75
  76 #include <netipsec/key.h>
  77 #include <netipsec/key_debug.h>
  78
  79 #include <opencrypto/cryptodev.h>
  80 #include <opencrypto/xform.h>
  81
  82 VNET_DEFINE(int, esp_enable) = 1;
  83 VNET_PCPUSTAT_DEFINE(struct espstat, espstat);
  84 VNET_PCPUSTAT_SYSINIT(espstat);
  85
  86 #ifdef VIMAGE
  87 VNET_PCPUSTAT_SYSUNINIT(espstat);
  88 #endif /* VIMAGE */
  89
  90 SYSCTL_DECL(_net_inet_esp);
  91 SYSCTL_INT(_net_inet_esp, OID_AUTO, esp_enable,
  92         CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW, &VNET_NAME(esp_enable), 0, "");
  93 SYSCTL_VNET_PCPUSTAT(_net_inet_esp, IPSECCTL_STATS, stats,
  94     struct espstat, espstat,
  95     "ESP statistics (struct espstat, netipsec/esp_var.h");
  96
  97 static int esp_input_cb(struct cryptop *op);
  98 static int esp_output_cb(struct cryptop *crp);
  99
 100 size_t
 101 esp_hdrsiz(struct secasvar *sav)
 102 {
 103         size_t size;
 104
 105         if (sav != NULL) {
 106                 /*XXX not right for null algorithm--does it matter??*/
 107                 IPSEC_ASSERT(sav->tdb_encalgxform != NULL,
 108                         ("SA with null xform"));
 109                 if (sav->flags & SADB_X_EXT_OLD)
 110                         size = sizeof (struct esp);
 111                 else
 112                         size = sizeof (struct newesp);
 113                 size += sav->tdb_encalgxform->blocksize + 9;
 114                 /*XXX need alg check???*/
 115                 if (sav->tdb_authalgxform != NULL && sav->replay)
 116                         size += ah_hdrsiz(sav);
 117         } else {
 118                 /*
 119                  *   base header size
 120                  * + max iv length for CBC mode
 121                  * + max pad length
 122                  * + sizeof (pad length field)
 123                  * + sizeof (next header field)
 124                  * + max icv supported.
 125                  */
 126                 size = sizeof (struct newesp) + EALG_MAX_BLOCK_LEN + 9 + 16;
 127         }
 128         return size;
 129 }
 130
 131 /*
 132  * esp_init() is called when an SPI is being set up.
 133  */
 134 static int
 135 esp_init(struct secasvar *sav, struct xformsw *xsp)
 136 {
 137         const struct enc_xform *txform;
 138         struct cryptoini cria, crie;
 139         int keylen;
 140         int error;
 141
 142         txform = enc_algorithm_lookup(sav->alg_enc);
 143         if (txform == NULL) {
 144                 DPRINTF(("%s: unsupported encryption algorithm %d\n",
 145                         __func__, sav->alg_enc));
 146                 return EINVAL;
 147         }
 148         if (sav->key_enc == NULL) {
 149                 DPRINTF(("%s: no encoding key for %s algorithm\n",
 150                          __func__, txform->name));
 151                 return EINVAL;
 152         }
 153         if ((sav->flags & (SADB_X_EXT_OLD | SADB_X_EXT_IV4B)) ==
 154             SADB_X_EXT_IV4B) {
 155                 DPRINTF(("%s: 4-byte IV not supported with protocol\n",
 156                         __func__));
 157                 return EINVAL;
 158         }
 159         /* subtract off the salt, RFC4106, 8.1 and RFC3686, 5.1 */
 160         keylen = _KEYLEN(sav->key_enc) - SAV_ISCTRORGCM(sav) * 4;
 161         if (txform->minkey > keylen || keylen > txform->maxkey) {
 162                 DPRINTF(("%s: invalid key length %u, must be in the range "
 163                         "[%u..%u] for algorithm %s\n", __func__,
 164                         keylen, txform->minkey, txform->maxkey,
 165                         txform->name));
 166                 return EINVAL;
 167         }
 168
 169         if (SAV_ISCTRORGCM(sav))
 170                 sav->ivlen = 8; /* RFC4106 3.1 and RFC3686 3.1 */
 171         else
 172                 sav->ivlen = txform->ivsize;
 173
 174         /*
 175          * Setup AH-related state.
 176          */
 177         if (sav->alg_auth != 0) {
 178                 error = ah_init0(sav, xsp, &cria);
 179                 if (error)
 180                         return error;
 181         }
 182
 183         /* NB: override anything set in ah_init0 */
 184         sav->tdb_xform = xsp;
 185         sav->tdb_encalgxform = txform;
 186
 187         /*
 188          * Whenever AES-GCM is used for encryption, one
 189          * of the AES authentication algorithms is chosen
 190          * as well, based on the key size.
 191          */
 192         if (sav->alg_enc == SADB_X_EALG_AESGCM16) {
 193                 switch (keylen) {
 194                 case AES_128_GMAC_KEY_LEN:
 195                         sav->alg_auth = SADB_X_AALG_AES128GMAC;
 196                         sav->tdb_authalgxform = &auth_hash_nist_gmac_aes_128;
 197                         break;
 198                 case AES_192_GMAC_KEY_LEN:
 199                         sav->alg_auth = SADB_X_AALG_AES192GMAC;
 200                         sav->tdb_authalgxform = &auth_hash_nist_gmac_aes_192;
 201                         break;
 202                 case AES_256_GMAC_KEY_LEN:
 203                         sav->alg_auth = SADB_X_AALG_AES256GMAC;
 204                         sav->tdb_authalgxform = &auth_hash_nist_gmac_aes_256;
 205                         break;
 206                 default:
 207                         DPRINTF(("%s: invalid key length %u"
 208                                  "for algorithm %s\n", __func__,
 209                                  keylen, txform->name));
 210                         return EINVAL;
 211                 }
 212                 bzero(&cria, sizeof(cria));
 213                 cria.cri_alg = sav->tdb_authalgxform->type;
 214                 cria.cri_key = sav->key_enc->key_data;
 215                 cria.cri_klen = _KEYBITS(sav->key_enc) - SAV_ISGCM(sav) * 32;
 216         }
 217
 218         /* Initialize crypto session. */
 219         bzero(&crie, sizeof(crie));
 220         crie.cri_alg = sav->tdb_encalgxform->type;
 221         crie.cri_key = sav->key_enc->key_data;
 222         crie.cri_klen = _KEYBITS(sav->key_enc) - SAV_ISCTRORGCM(sav) * 32;
 223
 224         if (sav->tdb_authalgxform && sav->tdb_encalgxform) {
 225                 /* init both auth & enc */
 226                 crie.cri_next = &cria;
 227                 error = crypto_newsession(&sav->tdb_cryptoid,
 228                                           &crie, V_crypto_support);
 229         } else if (sav->tdb_encalgxform) {
 230                 error = crypto_newsession(&sav->tdb_cryptoid,
 231                                           &crie, V_crypto_support);
 232         } else if (sav->tdb_authalgxform) {
 233                 error = crypto_newsession(&sav->tdb_cryptoid,
 234                                           &cria, V_crypto_support);
 235         } else {
 236                 /* XXX cannot happen? */
 237                 DPRINTF(("%s: no encoding OR authentication xform!\n",
 238                         __func__));
 239                 error = EINVAL;
 240         }
 241         return error;
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Paranoia.
 246  */
 247 static int
 248 esp_zeroize(struct secasvar *sav)
 249 {
 250         /* NB: ah_zerorize free's the crypto session state */
 251         int error = ah_zeroize(sav);
 252
 253         if (sav->key_enc)
 254                 bzero(sav->key_enc->key_data, _KEYLEN(sav->key_enc));
 255         sav->tdb_encalgxform = NULL;
 256         sav->tdb_xform = NULL;
 257         return error;
 258 }
 259
 260 /*
 261  * ESP input processing, called (eventually) through the protocol switch.
 262  */
 263 static int
 264 esp_input(struct mbuf *m, struct secasvar *sav, int skip, int protoff)
 265 {
 266         char buf[128];
 267         const struct auth_hash *esph;
 268         const struct enc_xform *espx;
 269         struct xform_data *xd;
 270         struct cryptodesc *crde;
 271         struct cryptop *crp;
 272         struct newesp *esp;
 273         uint8_t *ivp;
 274         uint64_t cryptoid;
 275         int plen, alen, hlen;
 276
 277         IPSEC_ASSERT(sav != NULL, ("null SA"));
 278         IPSEC_ASSERT(sav->tdb_encalgxform != NULL, ("null encoding xform"));
 279
 280         /* Valid IP Packet length ? */
 281         if ( (skip&3) || (m->m_pkthdr.len&3) ){
 282                 DPRINTF(("%s: misaligned packet, skip %u pkt len %u",
 283                                 __func__, skip, m->m_pkthdr.len));
 284                 ESPSTAT_INC(esps_badilen);
 285                 m_freem(m);
 286                 return EINVAL;
 287         }
 288         /* XXX don't pullup, just copy header */
 289         IP6_EXTHDR_GET(esp, struct newesp *, m, skip, sizeof (struct newesp));
 290
 291         esph = sav->tdb_authalgxform;
 292         espx = sav->tdb_encalgxform;
 293
 294         /* Determine the ESP header and auth length */
 295         if (sav->flags & SADB_X_EXT_OLD)
 296                 hlen = sizeof (struct esp) + sav->ivlen;
 297         else
 298                 hlen = sizeof (struct newesp) + sav->ivlen;
 299
 300         alen = xform_ah_authsize(esph);
 301
 302         /*
 303          * Verify payload length is multiple of encryption algorithm
 304          * block size.
 305          *
 306          * NB: This works for the null algorithm because the blocksize
 307          *     is 4 and all packets must be 4-byte aligned regardless
 308          *     of the algorithm.
 309          */
 310         plen = m->m_pkthdr.len - (skip + hlen + alen);
 311         if ((plen & (espx->blocksize - 1)) || (plen <= 0)) {
 312                 DPRINTF(("%s: payload of %d octets not a multiple of %d octets,"
 313                     "  SA %s/%08lx\n", __func__, plen, espx->blocksize,
 314                     ipsec_address(&sav->sah->saidx.dst, buf, sizeof(buf)),
 315                     (u_long)ntohl(sav->spi)));
 316                 ESPSTAT_INC(esps_badilen);
 317                 m_freem(m);
 318                 return EINVAL;
 319         }
 320
 321         /*
 322          * Check sequence number.
 323          */
 324         SECASVAR_LOCK(sav);
 325         if (esph != NULL && sav->replay != NULL && sav->replay->wsize != 0) {
 326                 if (ipsec_chkreplay(ntohl(esp->esp_seq), sav) == 0) {
 327                         SECASVAR_UNLOCK(sav);
 328                         DPRINTF(("%s: packet replay check for %s\n", __func__,
 329                             ipsec_sa2str(sav, buf, sizeof(buf))));
 330                         ESPSTAT_INC(esps_replay);
 331                         m_freem(m);
 332                         return (EACCES);
 333                 }
 334         }
 335         cryptoid = sav->tdb_cryptoid;
 336         SECASVAR_UNLOCK(sav);
 337
 338         /* Update the counters */
 339         ESPSTAT_ADD(esps_ibytes, m->m_pkthdr.len - (skip + hlen + alen));
 340
 341         /* Get crypto descriptors */
 342         crp = crypto_getreq(esph && espx ? 2 : 1);
 343         if (crp == NULL) {
 344                 DPRINTF(("%s: failed to acquire crypto descriptors\n",
 345                         __func__));
 346                 ESPSTAT_INC(esps_crypto);
 347                 m_freem(m);
 348                 return ENOBUFS;
 349         }
 350
 351         /* Get IPsec-specific opaque pointer */
 352         xd = malloc(sizeof(*xd) + alen, M_XDATA, M_NOWAIT | M_ZERO);
 353         if (xd == NULL) {
 354                 DPRINTF(("%s: failed to allocate xform_data\n", __func__));
 355                 ESPSTAT_INC(esps_crypto);
 356                 crypto_freereq(crp);
 357                 m_freem(m);
 358                 return ENOBUFS;
 359         }
 360
 361         if (esph != NULL) {
 362                 struct cryptodesc *crda = crp->crp_desc;
 363
 364                 IPSEC_ASSERT(crda != NULL, ("null ah crypto descriptor"));
 365
 366                 /* Authentication descriptor */
 367                 crda->crd_skip = skip;
 368                 if (SAV_ISGCM(sav))
 369                         crda->crd_len = 8;      /* RFC4106 5, SPI + SN */
 370                 else
 371                         crda->crd_len = m->m_pkthdr.len - (skip + alen);
 372                 crda->crd_inject = m->m_pkthdr.len - alen;
 373
 374                 crda->crd_alg = esph->type;
 375
 376                 /* Copy the authenticator */
 377                 m_copydata(m, m->m_pkthdr.len - alen, alen,
 378                     (caddr_t) (xd + 1));
 379
 380                 /* Chain authentication request */
 381                 crde = crda->crd_next;
 382         } else {
 383                 crde = crp->crp_desc;
 384         }
 385
 386         /* Crypto operation descriptor */
 387         crp->crp_ilen = m->m_pkthdr.len; /* Total input length */
 388         crp->crp_flags = CRYPTO_F_IMBUF | CRYPTO_F_CBIFSYNC;
 389         crp->crp_buf = (caddr_t) m;
 390         crp->crp_callback = esp_input_cb;
 391         crp->crp_sid = cryptoid;
 392         crp->crp_opaque = (caddr_t) xd;
 393
 394         /* These are passed as-is to the callback */
 395         xd->sav = sav;
 396         xd->protoff = protoff;
 397         xd->skip = skip;
 398         xd->cryptoid = cryptoid;
 399
 400         /* Decryption descriptor */
 401         IPSEC_ASSERT(crde != NULL, ("null esp crypto descriptor"));
 402         crde->crd_skip = skip + hlen;
 403         crde->crd_len = m->m_pkthdr.len - (skip + hlen + alen);
 404         crde->crd_inject = skip + hlen - sav->ivlen;
 405
 406         if (SAV_ISCTRORGCM(sav)) {
 407                 ivp = &crde->crd_iv[0];
 408
 409                 /* GCM IV Format: RFC4106 4 */
 410                 /* CTR IV Format: RFC3686 4 */
 411                 /* Salt is last four bytes of key, RFC4106 8.1 */
 412                 /* Nonce is last four bytes of key, RFC3686 5.1 */
 413                 memcpy(ivp, sav->key_enc->key_data +
 414                     _KEYLEN(sav->key_enc) - 4, 4);
 415
 416                 if (SAV_ISCTR(sav)) {
 417                         /* Initial block counter is 1, RFC3686 4 */
 418                         be32enc(&ivp[sav->ivlen + 4], 1);
 419                 }
 420
 421                 m_copydata(m, skip + hlen - sav->ivlen, sav->ivlen, &ivp[4]);
 422                 crde->crd_flags |= CRD_F_IV_EXPLICIT;
 423         }
 424
 425         crde->crd_alg = espx->type;
 426
 427         return (crypto_dispatch(crp));
 428 }
 429
 430 /*
 431  * ESP input callback from the crypto driver.
 432  */
 433 static int
 434 esp_input_cb(struct cryptop *crp)
 435 {
 436         char buf[128];
 437         u_int8_t lastthree[3], aalg[AH_HMAC_MAXHASHLEN];
 438         const struct auth_hash *esph;
 439         const struct enc_xform *espx;
 440         struct mbuf *m;
 441         struct cryptodesc *crd;
 442         struct xform_data *xd;
 443         struct secasvar *sav;
 444         struct secasindex *saidx;
 445         caddr_t ptr;
 446         uint64_t cryptoid;
 447         int hlen, skip, protoff, error, alen;
 448
 449         crd = crp->crp_desc;
 450         IPSEC_ASSERT(crd != NULL, ("null crypto descriptor!"));
 451
 452         m = (struct mbuf *) crp->crp_buf;
 453         xd = (struct xform_data *) crp->crp_opaque;
 454         sav = xd->sav;
 455         skip = xd->skip;
 456         protoff = xd->protoff;
 457         cryptoid = xd->cryptoid;
 458         saidx = &sav->sah->saidx;
 459         esph = sav->tdb_authalgxform;
 460         espx = sav->tdb_encalgxform;
 461
 462         /* Check for crypto errors */
 463         if (crp->crp_etype) {
 464                 if (crp->crp_etype == EAGAIN) {
 465                         /* Reset the session ID */
 466                         if (ipsec_updateid(sav, &crp->crp_sid, &cryptoid) != 0)
 467                                 crypto_freesession(cryptoid);
 468                         xd->cryptoid = crp->crp_sid;
 469                         return (crypto_dispatch(crp));
 470                 }
 471                 ESPSTAT_INC(esps_noxform);
 472                 DPRINTF(("%s: crypto error %d\n", __func__, crp->crp_etype));
 473                 error = crp->crp_etype;
 474                 goto bad;
 475         }
 476
 477         /* Shouldn't happen... */
 478         if (m == NULL) {
 479                 ESPSTAT_INC(esps_crypto);
 480                 DPRINTF(("%s: bogus returned buffer from crypto\n", __func__));
 481                 error = EINVAL;
 482                 goto bad;
 483         }
 484         ESPSTAT_INC(esps_hist[sav->alg_enc]);
 485
 486         /* If authentication was performed, check now. */
 487         if (esph != NULL) {
 488                 alen = xform_ah_authsize(esph);
 489                 AHSTAT_INC(ahs_hist[sav->alg_auth]);
 490                 /* Copy the authenticator from the packet */
 491                 m_copydata(m, m->m_pkthdr.len - alen, alen, aalg);
 492                 ptr = (caddr_t) (xd + 1);
 493
 494                 /* Verify authenticator */
 495                 if (timingsafe_bcmp(ptr, aalg, alen) != 0) {
 496                         DPRINTF(("%s: authentication hash mismatch for "
 497                             "packet in SA %s/%08lx\n", __func__,
 498                             ipsec_address(&saidx->dst, buf, sizeof(buf)),
 499                             (u_long) ntohl(sav->spi)));
 500                         ESPSTAT_INC(esps_badauth);
 501                         error = EACCES;
 502                         goto bad;
 503                 }
 504                 m->m_flags |= M_AUTHIPDGM;
 505                 /* Remove trailing authenticator */
 506                 m_adj(m, -alen);
 507         }
 508
 509         /* Release the crypto descriptors */
 510         free(xd, M_XDATA), xd = NULL;
 511         crypto_freereq(crp), crp = NULL;
 512
 513         /*
 514          * Packet is now decrypted.
 515          */
 516         m->m_flags |= M_DECRYPTED;
 517
 518         /*
 519          * Update replay sequence number, if appropriate.
 520          */
 521         if (sav->replay) {
 522                 u_int32_t seq;
 523
 524                 m_copydata(m, skip + offsetof(struct newesp, esp_seq),
 525                            sizeof (seq), (caddr_t) &seq);
 526                 SECASVAR_LOCK(sav);
 527                 if (ipsec_updatereplay(ntohl(seq), sav)) {
 528                         SECASVAR_UNLOCK(sav);
 529                         DPRINTF(("%s: packet replay check for %s\n", __func__,
 530                             ipsec_sa2str(sav, buf, sizeof(buf))));
 531                         ESPSTAT_INC(esps_replay);
 532                         error = EACCES;
 533                         goto bad;
 534                 }
 535                 SECASVAR_UNLOCK(sav);
 536         }
 537
 538         /* Determine the ESP header length */
 539         if (sav->flags & SADB_X_EXT_OLD)
 540                 hlen = sizeof (struct esp) + sav->ivlen;
 541         else
 542                 hlen = sizeof (struct newesp) + sav->ivlen;
 543
 544         /* Remove the ESP header and IV from the mbuf. */
 545         error = m_striphdr(m, skip, hlen);
 546         if (error) {
 547                 ESPSTAT_INC(esps_hdrops);
 548                 DPRINTF(("%s: bad mbuf chain, SA %s/%08lx\n", __func__,
 549                     ipsec_address(&sav->sah->saidx.dst, buf, sizeof(buf)),
 550                     (u_long) ntohl(sav->spi)));
 551                 goto bad;
 552         }
 553
 554         /* Save the last three bytes of decrypted data */
 555         m_copydata(m, m->m_pkthdr.len - 3, 3, lastthree);
 556
 557         /* Verify pad length */
 558         if (lastthree[1] + 2 > m->m_pkthdr.len - skip) {
 559                 ESPSTAT_INC(esps_badilen);
 560                 DPRINTF(("%s: invalid padding length %d for %u byte packet "
 561                     "in SA %s/%08lx\n", __func__, lastthree[1],
 562                     m->m_pkthdr.len - skip,
 563                     ipsec_address(&sav->sah->saidx.dst, buf, sizeof(buf)),
 564                     (u_long) ntohl(sav->spi)));
 565                 error = EINVAL;
 566                 goto bad;
 567         }
 568
 569         /* Verify correct decryption by checking the last padding bytes */
 570         if ((sav->flags & SADB_X_EXT_PMASK) != SADB_X_EXT_PRAND) {
 571                 if (lastthree[1] != lastthree[0] && lastthree[1] != 0) {
 572                         ESPSTAT_INC(esps_badenc);
 573                         DPRINTF(("%s: decryption failed for packet in "
 574                             "SA %s/%08lx\n", __func__, ipsec_address(
 575                             &sav->sah->saidx.dst, buf, sizeof(buf)),
 576                             (u_long) ntohl(sav->spi)));
 577                         error = EINVAL;
 578                         goto bad;
 579                 }
 580         }
 581
 582         /* Trim the mbuf chain to remove trailing authenticator and padding */
 583         m_adj(m, -(lastthree[1] + 2));
 584
 585         /* Restore the Next Protocol field */
 586         m_copyback(m, protoff, sizeof (u_int8_t), lastthree + 2);
 587
 588         switch (saidx->dst.sa.sa_family) {
 589 #ifdef INET6
 590         case AF_INET6:
 591                 error = ipsec6_common_input_cb(m, sav, skip, protoff);
 592                 break;
 593 #endif
 594 #ifdef INET
 595         case AF_INET:
 596                 error = ipsec4_common_input_cb(m, sav, skip, protoff);
 597                 break;
 598 #endif
 599         default:
 600                 panic("%s: Unexpected address family: %d saidx=%p", __func__,
 601                     saidx->dst.sa.sa_family, saidx);
 602         }
 603         return error;
 604 bad:
 605         if (sav != NULL)
 606                 key_freesav(&sav);
 607         if (m != NULL)
 608                 m_freem(m);
 609         if (xd != NULL)
 610                 free(xd, M_XDATA);
 611         if (crp != NULL)
 612                 crypto_freereq(crp);
 613         return error;
 614 }
 615 /*
 616  * ESP output routine, called by ipsec[46]_perform_request().
 617  */
 618 static int
 619 esp_output(struct mbuf *m, struct secpolicy *sp, struct secasvar *sav,
 620     u_int idx, int skip, int protoff)
 621 {
 622         char buf[IPSEC_ADDRSTRLEN];
 623         struct cryptodesc *crde = NULL, *crda = NULL;
 624         struct cryptop *crp;
 625         const struct auth_hash *esph;
 626         const struct enc_xform *espx;
 627         struct mbuf *mo = NULL;
 628         struct xform_data *xd;
 629         struct secasindex *saidx;
 630         unsigned char *pad;
 631         uint8_t *ivp;
 632         uint64_t cntr, cryptoid;
 633         int hlen, rlen, padding, blks, alen, i, roff;
 634         int error, maxpacketsize;
 635         uint8_t prot;
 636
 637         IPSEC_ASSERT(sav != NULL, ("null SA"));
 638         esph = sav->tdb_authalgxform;
 639         espx = sav->tdb_encalgxform;
 640         IPSEC_ASSERT(espx != NULL, ("null encoding xform"));
 641
 642         if (sav->flags & SADB_X_EXT_OLD)
 643                 hlen = sizeof (struct esp) + sav->ivlen;
 644         else
 645                 hlen = sizeof (struct newesp) + sav->ivlen;
 646
 647         rlen = m->m_pkthdr.len - skip;  /* Raw payload length. */
 648         /*
 649          * RFC4303 2.4 Requires 4 byte alignment.
 650          */
 651         blks = MAX(4, espx->blocksize);         /* Cipher blocksize */
 652
 653         /* XXX clamp padding length a la KAME??? */
 654         padding = ((blks - ((rlen + 2) % blks)) % blks) + 2;
 655
 656         alen = xform_ah_authsize(esph);
 657
 658         ESPSTAT_INC(esps_output);
 659
 660         saidx = &sav->sah->saidx;
 661         /* Check for maximum packet size violations. */
 662         switch (saidx->dst.sa.sa_family) {
 663 #ifdef INET
 664         case AF_INET:
 665                 maxpacketsize = IP_MAXPACKET;
 666                 break;
 667 #endif /* INET */
 668 #ifdef INET6
 669         case AF_INET6:
 670                 maxpacketsize = IPV6_MAXPACKET;
 671                 break;
 672 #endif /* INET6 */
 673         default:
 674                 DPRINTF(("%s: unknown/unsupported protocol "
 675                     "family %d, SA %s/%08lx\n", __func__,
 676                     saidx->dst.sa.sa_family, ipsec_address(&saidx->dst,
 677                         buf, sizeof(buf)), (u_long) ntohl(sav->spi)));
 678                 ESPSTAT_INC(esps_nopf);
 679                 error = EPFNOSUPPORT;
 680                 goto bad;
 681         }
 682         /*
 683         DPRINTF(("%s: skip %d hlen %d rlen %d padding %d alen %d blksd %d\n",
 684                 __func__, skip, hlen, rlen, padding, alen, blks)); */
 685         if (skip + hlen + rlen + padding + alen > maxpacketsize) {
 686                 DPRINTF(("%s: packet in SA %s/%08lx got too big "
 687                     "(len %u, max len %u)\n", __func__,
 688                     ipsec_address(&saidx->dst, buf, sizeof(buf)),
 689                     (u_long) ntohl(sav->spi),
 690                     skip + hlen + rlen + padding + alen, maxpacketsize));
 691                 ESPSTAT_INC(esps_toobig);
 692                 error = EMSGSIZE;
 693                 goto bad;
 694         }
 695
 696         /* Update the counters. */
 697         ESPSTAT_ADD(esps_obytes, m->m_pkthdr.len - skip);
 698
 699         m = m_unshare(m, M_NOWAIT);
 700         if (m == NULL) {
 701                 DPRINTF(("%s: cannot clone mbuf chain, SA %s/%08lx\n", __func__,
 702                     ipsec_address(&saidx->dst, buf, sizeof(buf)),
 703                     (u_long) ntohl(sav->spi)));
 704                 ESPSTAT_INC(esps_hdrops);
 705                 error = ENOBUFS;
 706                 goto bad;
 707         }
 708
 709         /* Inject ESP header. */
 710         mo = m_makespace(m, skip, hlen, &roff);
 711         if (mo == NULL) {
 712                 DPRINTF(("%s: %u byte ESP hdr inject failed for SA %s/%08lx\n",
 713                     __func__, hlen, ipsec_address(&saidx->dst, buf,
 714                     sizeof(buf)), (u_long) ntohl(sav->spi)));
 715                 ESPSTAT_INC(esps_hdrops);       /* XXX diffs from openbsd */
 716                 error = ENOBUFS;
 717                 goto bad;
 718         }
 719
 720         /* Initialize ESP header. */
 721         bcopy((caddr_t) &sav->spi, mtod(mo, caddr_t) + roff,
 722             sizeof(uint32_t));
 723         SECASVAR_LOCK(sav);
 724         if (sav->replay) {
 725                 uint32_t replay;
 726
 727 #ifdef REGRESSION
 728                 /* Emulate replay attack when ipsec_replay is TRUE. */
 729                 if (!V_ipsec_replay)
 730 #endif
 731                         sav->replay->count++;
 732                 replay = htonl(sav->replay->count);
 733
 734                 bcopy((caddr_t) &replay, mtod(mo, caddr_t) + roff +
 735                     sizeof(uint32_t), sizeof(uint32_t));
 736         }
 737         cryptoid = sav->tdb_cryptoid;
 738         if (SAV_ISCTRORGCM(sav))
 739                 cntr = sav->cntr++;
 740         SECASVAR_UNLOCK(sav);
 741
 742         /*
 743          * Add padding -- better to do it ourselves than use the crypto engine,
 744          * although if/when we support compression, we'd have to do that.
 745          */
 746         pad = (u_char *) m_pad(m, padding + alen);
 747         if (pad == NULL) {
 748                 DPRINTF(("%s: m_pad failed for SA %s/%08lx\n", __func__,
 749                     ipsec_address(&saidx->dst, buf, sizeof(buf)),
 750                     (u_long) ntohl(sav->spi)));
 751                 m = NULL;               /* NB: free'd by m_pad */
 752                 error = ENOBUFS;
 753                 goto bad;
 754         }
 755
 756         /*
 757          * Add padding: random, zero, or self-describing.
 758          * XXX catch unexpected setting
 759          */
 760         switch (sav->flags & SADB_X_EXT_PMASK) {
 761         case SADB_X_EXT_PRAND:
 762                 (void) read_random(pad, padding - 2);
 763                 break;
 764         case SADB_X_EXT_PZERO:
 765                 bzero(pad, padding - 2);
 766                 break;
 767         case SADB_X_EXT_PSEQ:
 768                 for (i = 0; i < padding - 2; i++)
 769                         pad[i] = i+1;
 770                 break;
 771         }
 772
 773         /* Fix padding length and Next Protocol in padding itself. */
 774         pad[padding - 2] = padding - 2;
 775         m_copydata(m, protoff, sizeof(u_int8_t), pad + padding - 1);
 776
 777         /* Fix Next Protocol in IPv4/IPv6 header. */
 778         prot = IPPROTO_ESP;
 779         m_copyback(m, protoff, sizeof(u_int8_t), (u_char *) &prot);
 780
 781         /* Get crypto descriptors. */
 782         crp = crypto_getreq(esph != NULL ? 2 : 1);
 783         if (crp == NULL) {
 784                 DPRINTF(("%s: failed to acquire crypto descriptors\n",
 785                         __func__));
 786                 ESPSTAT_INC(esps_crypto);
 787                 error = ENOBUFS;
 788                 goto bad;
 789         }
 790
 791         /* IPsec-specific opaque crypto info. */
 792         xd =  malloc(sizeof(struct xform_data), M_XDATA, M_NOWAIT | M_ZERO);
 793         if (xd == NULL) {
 794                 crypto_freereq(crp);
 795                 DPRINTF(("%s: failed to allocate xform_data\n", __func__));
 796                 ESPSTAT_INC(esps_crypto);
 797                 error = ENOBUFS;
 798                 goto bad;
 799         }
 800
 801         crde = crp->crp_desc;
 802         crda = crde->crd_next;
 803
 804         /* Encryption descriptor. */
 805         crde->crd_skip = skip + hlen;
 806         crde->crd_len = m->m_pkthdr.len - (skip + hlen + alen);
 807         crde->crd_flags = CRD_F_ENCRYPT;
 808         crde->crd_inject = skip + hlen - sav->ivlen;
 809
 810         /* Encryption operation. */
 811         crde->crd_alg = espx->type;
 812         if (SAV_ISCTRORGCM(sav)) {
 813                 ivp = &crde->crd_iv[0];
 814
 815                 /* GCM IV Format: RFC4106 4 */
 816                 /* CTR IV Format: RFC3686 4 */
 817                 /* Salt is last four bytes of key, RFC4106 8.1 */
 818                 /* Nonce is last four bytes of key, RFC3686 5.1 */
 819                 memcpy(ivp, sav->key_enc->key_data +
 820                     _KEYLEN(sav->key_enc) - 4, 4);
 821                 be64enc(&ivp[4], cntr);
 822                 if (SAV_ISCTR(sav)) {
 823                         /* Initial block counter is 1, RFC3686 4 */
 824                         /* XXXAE: should we use this only for first packet? */
 825                         be32enc(&ivp[sav->ivlen + 4], 1);
 826                 }
 827
 828                 m_copyback(m, skip + hlen - sav->ivlen, sav->ivlen, &ivp[4]);
 829                 crde->crd_flags |= CRD_F_IV_EXPLICIT|CRD_F_IV_PRESENT;
 830         }
 831
 832         /* Callback parameters */
 833         xd->sp = sp;
 834         xd->sav = sav;
 835         xd->idx = idx;
 836         xd->cryptoid = cryptoid;
 837
 838         /* Crypto operation descriptor. */
 839         crp->crp_ilen = m->m_pkthdr.len; /* Total input length. */
 840         crp->crp_flags = CRYPTO_F_IMBUF | CRYPTO_F_CBIFSYNC;
 841         crp->crp_buf = (caddr_t) m;
 842         crp->crp_callback = esp_output_cb;
 843         crp->crp_opaque = (caddr_t) xd;
 844         crp->crp_sid = cryptoid;
 845
 846         if (esph) {
 847                 /* Authentication descriptor. */
 848                 crda->crd_alg = esph->type;
 849                 crda->crd_skip = skip;
 850                 if (SAV_ISGCM(sav))
 851                         crda->crd_len = 8;      /* RFC4106 5, SPI + SN */
 852                 else
 853                         crda->crd_len = m->m_pkthdr.len - (skip + alen);
 854                 crda->crd_inject = m->m_pkthdr.len - alen;
 855         }
 856
 857         return crypto_dispatch(crp);
 858 bad:
 859         if (m)
 860                 m_freem(m);
 861         return (error);
 862 }
 863 /*
 864  * ESP output callback from the crypto driver.
 865  */
 866 static int
 867 esp_output_cb(struct cryptop *crp)
 868 {
 869         struct xform_data *xd;
 870         struct secpolicy *sp;
 871         struct secasvar *sav;
 872         struct mbuf *m;
 873         uint64_t cryptoid;
 874         u_int idx;
 875         int error;
 876
 877         xd = (struct xform_data *) crp->crp_opaque;
 878         m = (struct mbuf *) crp->crp_buf;
 879         sp = xd->sp;
 880         sav = xd->sav;
 881         idx = xd->idx;
 882         cryptoid = xd->cryptoid;
 883
 884         /* Check for crypto errors. */
 885         if (crp->crp_etype) {
 886                 if (crp->crp_etype == EAGAIN) {
 887                         /* Reset the session ID */
 888                         if (ipsec_updateid(sav, &crp->crp_sid, &cryptoid) != 0)
 889                                 crypto_freesession(cryptoid);
 890                         xd->cryptoid = crp->crp_sid;
 891                         return (crypto_dispatch(crp));
 892                 }
 893                 ESPSTAT_INC(esps_noxform);
 894                 DPRINTF(("%s: crypto error %d\n", __func__, crp->crp_etype));
 895                 error = crp->crp_etype;
 896                 m_freem(m);
 897                 goto bad;
 898         }
 899
 900         /* Shouldn't happen... */
 901         if (m == NULL) {
 902                 ESPSTAT_INC(esps_crypto);
 903                 DPRINTF(("%s: bogus returned buffer from crypto\n", __func__));
 904                 error = EINVAL;
 905                 goto bad;
 906         }
 907         free(xd, M_XDATA);
 908         crypto_freereq(crp);
 909         ESPSTAT_INC(esps_hist[sav->alg_enc]);
 910         if (sav->tdb_authalgxform != NULL)
 911                 AHSTAT_INC(ahs_hist[sav->alg_auth]);
 912
 913 #ifdef REGRESSION
 914         /* Emulate man-in-the-middle attack when ipsec_integrity is TRUE. */
 915         if (V_ipsec_integrity) {
 916                 static unsigned char ipseczeroes[AH_HMAC_MAXHASHLEN];
 917                 const struct auth_hash *esph;
 918
 919                 /*
 920                  * Corrupt HMAC if we want to test integrity verification of
 921                  * the other side.
 922                  */
 923                 esph = sav->tdb_authalgxform;
 924                 if (esph !=  NULL) {
 925                         int alen;
 926
 927                         alen = xform_ah_authsize(esph);
 928                         m_copyback(m, m->m_pkthdr.len - alen,
 929                             alen, ipseczeroes);
 930                 }
 931         }
 932 #endif
 933
 934         /* NB: m is reclaimed by ipsec_process_done. */
 935         error = ipsec_process_done(m, sp, sav, idx);
 936         return (error);
 937 bad:
 938         free(xd, M_XDATA);
 939         crypto_freereq(crp);
 940         key_freesav(&sav);
 941         key_freesp(&sp);
 942         return (error);
 943 }
 944
 945 static struct xformsw esp_xformsw = {
 946         .xf_type =      XF_ESP,
 947         .xf_name =      "IPsec ESP",
 948         .xf_init =      esp_init,
 949         .xf_zeroize =   esp_zeroize,
 950         .xf_input =     esp_input,
 951         .xf_output =    esp_output,
 952 };
 953
 954 SYSINIT(esp_xform_init, SI_SUB_PROTO_DOMAIN, SI_ORDER_MIDDLE,
 955     xform_attach, &esp_xformsw);
 956 SYSUNINIT(esp_xform_uninit, SI_SUB_PROTO_DOMAIN, SI_ORDER_MIDDLE,
 957     xform_detach, &esp_xformsw);