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/random.h>
  48 #include <sys/sysctl.h>
  49
  50 #include <net/if.h>
  51 #include <net/vnet.h>
  52
  53 #include <netinet/in.h>
  54 #include <netinet/in_systm.h>
  55 #include <netinet/ip.h>
  56 #include <netinet/ip_ecn.h>
  57 #include <netinet/ip6.h>
  58
  59 #include <net/route.h>
  60 #include <netipsec/ipsec.h>
  61 #include <netipsec/ah.h>
  62 #include <netipsec/ah_var.h>
  63 #include <netipsec/esp.h>
  64 #include <netipsec/esp_var.h>
  65 #include <netipsec/xform.h>
  66
  67 #ifdef INET6
  68 #include <netinet6/ip6_var.h>
  69 #include <netipsec/ipsec6.h>
  70 #include <netinet6/ip6_ecn.h>
  71 #endif
  72
  73 #include <netipsec/key.h>
  74 #include <netipsec/key_debug.h>
  75
  76 #include <opencrypto/cryptodev.h>
  77 #include <opencrypto/xform.h>
  78
  79 VNET_DEFINE(int, esp_enable) = 1;
  80 VNET_DEFINE(struct espstat, espstat);
  81
  82 SYSCTL_DECL(_net_inet_esp);
  83 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_esp, OID_AUTO,
  84         esp_enable,     CTLFLAG_RW,     &VNET_NAME(esp_enable), 0, "");
  85 SYSCTL_VNET_STRUCT(_net_inet_esp, IPSECCTL_STATS,
  86         stats,          CTLFLAG_RD,     &VNET_NAME(espstat),    espstat, "");
  87
  88 static VNET_DEFINE(int, esp_max_ivlen); /* max iv length over all algorithms */
  89 #define V_esp_max_ivlen VNET(esp_max_ivlen)
  90
  91 static int esp_input_cb(struct cryptop *op);
  92 static int esp_output_cb(struct cryptop *crp);
  93
  94 /*
  95  * NB: this is public for use by the PF_KEY support.
  96  * NB: if you add support here; be sure to add code to esp_attach below!
  97  */
  98 struct enc_xform *
  99 esp_algorithm_lookup(int alg)
 100 {
 101         if (alg >= ESP_ALG_MAX)
 102                 return NULL;
 103         switch (alg) {
 104         case SADB_EALG_DESCBC:
 105                 return &enc_xform_des;
 106         case SADB_EALG_3DESCBC:
 107                 return &enc_xform_3des;
 108         case SADB_X_EALG_AES:
 109                 return &enc_xform_rijndael128;
 110         case SADB_X_EALG_BLOWFISHCBC:
 111                 return &enc_xform_blf;
 112         case SADB_X_EALG_CAST128CBC:
 113                 return &enc_xform_cast5;
 114         case SADB_X_EALG_SKIPJACK:
 115                 return &enc_xform_skipjack;
 116         case SADB_EALG_NULL:
 117                 return &enc_xform_null;
 118         case SADB_X_EALG_CAMELLIACBC:
 119                 return &enc_xform_camellia;
 120         }
 121         return NULL;
 122 }
 123
 124 size_t
 125 esp_hdrsiz(struct secasvar *sav)
 126 {
 127         size_t size;
 128
 129         if (sav != NULL) {
 130                 /*XXX not right for null algorithm--does it matter??*/
 131                 IPSEC_ASSERT(sav->tdb_encalgxform != NULL,
 132                         ("SA with null xform"));
 133                 if (sav->flags & SADB_X_EXT_OLD)
 134                         size = sizeof (struct esp);
 135                 else
 136                         size = sizeof (struct newesp);
 137                 size += sav->tdb_encalgxform->blocksize + 9;
 138                 /*XXX need alg check???*/
 139                 if (sav->tdb_authalgxform != NULL && sav->replay)
 140                         size += ah_hdrsiz(sav);
 141         } else {
 142                 /*
 143                  *   base header size
 144                  * + max iv length for CBC mode
 145                  * + max pad length
 146                  * + sizeof (pad length field)
 147                  * + sizeof (next header field)
 148                  * + max icv supported.
 149                  */
 150                 size = sizeof (struct newesp) + V_esp_max_ivlen + 9 + 16;
 151         }
 152         return size;
 153 }
 154
 155 /*
 156  * esp_init() is called when an SPI is being set up.
 157  */
 158 static int
 159 esp_init(struct secasvar *sav, struct xformsw *xsp)
 160 {
 161         struct enc_xform *txform;
 162         struct cryptoini cria, crie;
 163         int keylen;
 164         int error;
 165
 166         txform = esp_algorithm_lookup(sav->alg_enc);
 167         if (txform == NULL) {
 168                 DPRINTF(("%s: unsupported encryption algorithm %d\n",
 169                         __func__, sav->alg_enc));
 170                 return EINVAL;
 171         }
 172         if (sav->key_enc == NULL) {
 173                 DPRINTF(("%s: no encoding key for %s algorithm\n",
 174                          __func__, txform->name));
 175                 return EINVAL;
 176         }
 177         if ((sav->flags&(SADB_X_EXT_OLD|SADB_X_EXT_IV4B)) == SADB_X_EXT_IV4B) {
 178                 DPRINTF(("%s: 4-byte IV not supported with protocol\n",
 179                         __func__));
 180                 return EINVAL;
 181         }
 182         keylen = _KEYLEN(sav->key_enc);
 183         if (txform->minkey > keylen || keylen > txform->maxkey) {
 184                 DPRINTF(("%s: invalid key length %u, must be in the range "
 185                         "[%u..%u] for algorithm %s\n", __func__,
 186                         keylen, txform->minkey, txform->maxkey,
 187                         txform->name));
 188                 return EINVAL;
 189         }
 190
 191         /*
 192          * NB: The null xform needs a non-zero blocksize to keep the
 193          *      crypto code happy but if we use it to set ivlen then
 194          *      the ESP header will be processed incorrectly.  The
 195          *      compromise is to force it to zero here.
 196          */
 197         sav->ivlen = (txform == &enc_xform_null ? 0 : txform->blocksize);
 198         sav->iv = (caddr_t) malloc(sav->ivlen, M_XDATA, M_WAITOK);
 199         if (sav->iv == NULL) {
 200                 DPRINTF(("%s: no memory for IV\n", __func__));
 201                 return EINVAL;
 202         }
 203         key_randomfill(sav->iv, sav->ivlen);    /*XXX*/
 204
 205         /*
 206          * Setup AH-related state.
 207          */
 208         if (sav->alg_auth != 0) {
 209                 error = ah_init0(sav, xsp, &cria);
 210                 if (error)
 211                         return error;
 212         }
 213
 214         /* NB: override anything set in ah_init0 */
 215         sav->tdb_xform = xsp;
 216         sav->tdb_encalgxform = txform;
 217
 218         /* Initialize crypto session. */
 219         bzero(&crie, sizeof (crie));
 220         crie.cri_alg = sav->tdb_encalgxform->type;
 221         crie.cri_klen = _KEYBITS(sav->key_enc);
 222         crie.cri_key = sav->key_enc->key_data;
 223         /* XXX Rounds ? */
 224
 225         if (sav->tdb_authalgxform && sav->tdb_encalgxform) {
 226                 /* init both auth & enc */
 227                 crie.cri_next = &cria;
 228                 error = crypto_newsession(&sav->tdb_cryptoid,
 229                                           &crie, V_crypto_support);
 230         } else if (sav->tdb_encalgxform) {
 231                 error = crypto_newsession(&sav->tdb_cryptoid,
 232                                           &crie, V_crypto_support);
 233         } else if (sav->tdb_authalgxform) {
 234                 error = crypto_newsession(&sav->tdb_cryptoid,
 235                                           &cria, V_crypto_support);
 236         } else {
 237                 /* XXX cannot happen? */
 238                 DPRINTF(("%s: no encoding OR authentication xform!\n",
 239                         __func__));
 240                 error = EINVAL;
 241         }
 242         return error;
 243 }
 244
 245 /*
 246  * Paranoia.
 247  */
 248 static int
 249 esp_zeroize(struct secasvar *sav)
 250 {
 251         /* NB: ah_zerorize free's the crypto session state */
 252         int error = ah_zeroize(sav);
 253
 254         if (sav->key_enc)
 255                 bzero(sav->key_enc->key_data, _KEYLEN(sav->key_enc));
 256         if (sav->iv) {
 257                 free(sav->iv, M_XDATA);
 258                 sav->iv = NULL;
 259         }
 260         sav->tdb_encalgxform = NULL;
 261         sav->tdb_xform = NULL;
 262         return error;
 263 }
 264
 265 /*
 266  * ESP input processing, called (eventually) through the protocol switch.
 267  */
 268 static int
 269 esp_input(struct mbuf *m, struct secasvar *sav, int skip, int protoff)
 270 {
 271         struct auth_hash *esph;
 272         struct enc_xform *espx;
 273         struct tdb_ident *tdbi;
 274         struct tdb_crypto *tc;
 275         int plen, alen, hlen;
 276         struct m_tag *mtag;
 277         struct newesp *esp;
 278
 279         struct cryptodesc *crde;
 280         struct cryptop *crp;
 281
 282         IPSEC_ASSERT(sav != NULL, ("null SA"));
 283         IPSEC_ASSERT(sav->tdb_encalgxform != NULL, ("null encoding xform"));
 284
 285         /* Valid IP Packet length ? */
 286         if ( (skip&3) || (m->m_pkthdr.len&3) ){
 287                 DPRINTF(("%s: misaligned packet, skip %u pkt len %u",
 288                                 __func__, skip, m->m_pkthdr.len));
 289                 V_espstat.esps_badilen++;
 290                 m_freem(m);
 291                 return EINVAL;
 292         }
 293
 294         /* XXX don't pullup, just copy header */
 295         IP6_EXTHDR_GET(esp, struct newesp *, m, skip, sizeof (struct newesp));
 296
 297         esph = sav->tdb_authalgxform;
 298         espx = sav->tdb_encalgxform;
 299
 300         /* Determine the ESP header length */
 301         if (sav->flags & SADB_X_EXT_OLD)
 302                 hlen = sizeof (struct esp) + sav->ivlen;
 303         else
 304                 hlen = sizeof (struct newesp) + sav->ivlen;
 305         /* Authenticator hash size */
 306         if (esph != NULL) {
 307                 switch (esph->type) {
 308                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
 309                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
 310                 case CRYPTO_SHA2_512_HMAC:
 311                         alen = esph->hashsize/2;
 312                         break;
 313                 default:
 314                         alen = AH_HMAC_HASHLEN;
 315                         break;
 316                 }
 317         }else
 318                 alen = 0;
 319
 320         /*
 321          * Verify payload length is multiple of encryption algorithm
 322          * block size.
 323          *
 324          * NB: This works for the null algorithm because the blocksize
 325          *     is 4 and all packets must be 4-byte aligned regardless
 326          *     of the algorithm.
 327          */
 328         plen = m->m_pkthdr.len - (skip + hlen + alen);
 329         if ((plen & (espx->blocksize - 1)) || (plen <= 0)) {
 330                 DPRINTF(("%s: payload of %d octets not a multiple of %d octets,"
 331                     "  SA %s/%08lx\n", __func__,
 332                     plen, espx->blocksize,
 333                     ipsec_address(&sav->sah->saidx.dst),
 334                     (u_long) ntohl(sav->spi)));
 335                 V_espstat.esps_badilen++;
 336                 m_freem(m);
 337                 return EINVAL;
 338         }
 339
 340         /*
 341          * Check sequence number.
 342          */
 343         if (esph && sav->replay && !ipsec_chkreplay(ntohl(esp->esp_seq), sav)) {
 344                 DPRINTF(("%s: packet replay check for %s\n", __func__,
 345                     ipsec_logsastr(sav)));      /*XXX*/
 346                 V_espstat.esps_replay++;
 347                 m_freem(m);
 348                 return ENOBUFS;         /*XXX*/
 349         }
 350
 351         /* Update the counters */
 352         V_espstat.esps_ibytes += m->m_pkthdr.len - (skip + hlen + alen);
 353
 354         /* Find out if we've already done crypto */
 355         for (mtag = m_tag_find(m, PACKET_TAG_IPSEC_IN_CRYPTO_DONE, NULL);
 356              mtag != NULL;
 357              mtag = m_tag_find(m, PACKET_TAG_IPSEC_IN_CRYPTO_DONE, mtag)) {
 358                 tdbi = (struct tdb_ident *) (mtag + 1);
 359                 if (tdbi->proto == sav->sah->saidx.proto &&
 360                     tdbi->spi == sav->spi &&
 361                     !bcmp(&tdbi->dst, &sav->sah->saidx.dst,
 362                           sizeof(union sockaddr_union)))
 363                         break;
 364         }
 365
 366         /* Get crypto descriptors */
 367         crp = crypto_getreq(esph && espx ? 2 : 1);
 368         if (crp == NULL) {
 369                 DPRINTF(("%s: failed to acquire crypto descriptors\n",
 370                         __func__));
 371                 V_espstat.esps_crypto++;
 372                 m_freem(m);
 373                 return ENOBUFS;
 374         }
 375
 376         /* Get IPsec-specific opaque pointer */
 377         if (esph == NULL || mtag != NULL)
 378                 tc = (struct tdb_crypto *) malloc(sizeof(struct tdb_crypto),
 379                     M_XDATA, M_NOWAIT|M_ZERO);
 380         else
 381                 tc = (struct tdb_crypto *) malloc(sizeof(struct tdb_crypto) + alen,
 382                     M_XDATA, M_NOWAIT|M_ZERO);
 383         if (tc == NULL) {
 384                 crypto_freereq(crp);
 385                 DPRINTF(("%s: failed to allocate tdb_crypto\n", __func__));
 386                 V_espstat.esps_crypto++;
 387                 m_freem(m);
 388                 return ENOBUFS;
 389         }
 390
 391         tc->tc_ptr = (caddr_t) mtag;
 392
 393         if (esph) {
 394                 struct cryptodesc *crda = crp->crp_desc;
 395
 396                 IPSEC_ASSERT(crda != NULL, ("null ah crypto descriptor"));
 397
 398                 /* Authentication descriptor */
 399                 crda->crd_skip = skip;
 400                 crda->crd_len = m->m_pkthdr.len - (skip + alen);
 401                 crda->crd_inject = m->m_pkthdr.len - alen;
 402
 403                 crda->crd_alg = esph->type;
 404                 crda->crd_key = sav->key_auth->key_data;
 405                 crda->crd_klen = _KEYBITS(sav->key_auth);
 406
 407                 /* Copy the authenticator */
 408                 if (mtag == NULL)
 409                         m_copydata(m, m->m_pkthdr.len - alen, alen,
 410                                    (caddr_t) (tc + 1));
 411
 412                 /* Chain authentication request */
 413                 crde = crda->crd_next;
 414         } else {
 415                 crde = crp->crp_desc;
 416         }
 417
 418         /* Crypto operation descriptor */
 419         crp->crp_ilen = m->m_pkthdr.len; /* Total input length */
 420         crp->crp_flags = CRYPTO_F_IMBUF | CRYPTO_F_CBIFSYNC;
 421         crp->crp_buf = (caddr_t) m;
 422         crp->crp_callback = esp_input_cb;
 423         crp->crp_sid = sav->tdb_cryptoid;
 424         crp->crp_opaque = (caddr_t) tc;
 425
 426         /* These are passed as-is to the callback */
 427         tc->tc_spi = sav->spi;
 428         tc->tc_dst = sav->sah->saidx.dst;
 429         tc->tc_proto = sav->sah->saidx.proto;
 430         tc->tc_protoff = protoff;
 431         tc->tc_skip = skip;
 432
 433         /* Decryption descriptor */
 434         if (espx) {
 435                 IPSEC_ASSERT(crde != NULL, ("null esp crypto descriptor"));
 436                 crde->crd_skip = skip + hlen;
 437                 crde->crd_len = m->m_pkthdr.len - (skip + hlen + alen);
 438                 crde->crd_inject = skip + hlen - sav->ivlen;
 439
 440                 crde->crd_alg = espx->type;
 441                 crde->crd_key = sav->key_enc->key_data;
 442                 crde->crd_klen = _KEYBITS(sav->key_enc);
 443                 /* XXX Rounds ? */
 444         }
 445
 446         if (mtag == NULL)
 447                 return crypto_dispatch(crp);
 448         else
 449                 return esp_input_cb(crp);
 450 }
 451
 452 #ifdef INET6
 453 #define IPSEC_COMMON_INPUT_CB(m, sav, skip, protoff, mtag) do {              \
 454         if (saidx->dst.sa.sa_family == AF_INET6) {                           \
 455                 error = ipsec6_common_input_cb(m, sav, skip, protoff, mtag); \
 456         } else {                                                             \
 457                 error = ipsec4_common_input_cb(m, sav, skip, protoff, mtag); \
 458         }                                                                    \
 459 } while (0)
 460 #else
 461 #define IPSEC_COMMON_INPUT_CB(m, sav, skip, protoff, mtag)                   \
 462         (error = ipsec4_common_input_cb(m, sav, skip, protoff, mtag))
 463 #endif
 464
 465 /*
 466  * ESP input callback from the crypto driver.
 467  */
 468 static int
 469 esp_input_cb(struct cryptop *crp)
 470 {
 471         u_int8_t lastthree[3], aalg[AH_HMAC_MAXHASHLEN];
 472         int hlen, skip, protoff, error, alen;
 473         struct mbuf *m;
 474         struct cryptodesc *crd;
 475         struct auth_hash *esph;
 476         struct enc_xform *espx;
 477         struct tdb_crypto *tc;
 478         struct m_tag *mtag;
 479         struct secasvar *sav;
 480         struct secasindex *saidx;
 481         caddr_t ptr;
 482
 483         crd = crp->crp_desc;
 484         IPSEC_ASSERT(crd != NULL, ("null crypto descriptor!"));
 485
 486         tc = (struct tdb_crypto *) crp->crp_opaque;
 487         IPSEC_ASSERT(tc != NULL, ("null opaque crypto data area!"));
 488         skip = tc->tc_skip;
 489         protoff = tc->tc_protoff;
 490         mtag = (struct m_tag *) tc->tc_ptr;
 491         m = (struct mbuf *) crp->crp_buf;
 492
 493         sav = KEY_ALLOCSA(&tc->tc_dst, tc->tc_proto, tc->tc_spi);
 494         if (sav == NULL) {
 495                 V_espstat.esps_notdb++;
 496                 DPRINTF(("%s: SA gone during crypto (SA %s/%08lx proto %u)\n",
 497                     __func__, ipsec_address(&tc->tc_dst),
 498                     (u_long) ntohl(tc->tc_spi), tc->tc_proto));
 499                 error = ENOBUFS;                /*XXX*/
 500                 goto bad;
 501         }
 502
 503         saidx = &sav->sah->saidx;
 504         IPSEC_ASSERT(saidx->dst.sa.sa_family == AF_INET ||
 505                 saidx->dst.sa.sa_family == AF_INET6,
 506                 ("unexpected protocol family %u", saidx->dst.sa.sa_family));
 507
 508         esph = sav->tdb_authalgxform;
 509         espx = sav->tdb_encalgxform;
 510
 511         /* Check for crypto errors */
 512         if (crp->crp_etype) {
 513                 /* Reset the session ID */
 514                 if (sav->tdb_cryptoid != 0)
 515                         sav->tdb_cryptoid = crp->crp_sid;
 516
 517                 if (crp->crp_etype == EAGAIN) {
 518                         KEY_FREESAV(&sav);
 519                         error = crypto_dispatch(crp);
 520                         return error;
 521                 }
 522
 523                 V_espstat.esps_noxform++;
 524                 DPRINTF(("%s: crypto error %d\n", __func__, crp->crp_etype));
 525                 error = crp->crp_etype;
 526                 goto bad;
 527         }
 528
 529         /* Shouldn't happen... */
 530         if (m == NULL) {
 531                 V_espstat.esps_crypto++;
 532                 DPRINTF(("%s: bogus returned buffer from crypto\n", __func__));
 533                 error = EINVAL;
 534                 goto bad;
 535         }
 536         V_espstat.esps_hist[sav->alg_enc]++;
 537
 538         /* If authentication was performed, check now. */
 539         if (esph != NULL) {
 540                 switch (esph->type) {
 541                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
 542                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
 543                 case CRYPTO_SHA2_512_HMAC:
 544                         alen = esph->hashsize/2;
 545                         break;
 546                 default:
 547                         alen = AH_HMAC_HASHLEN;
 548                         break;
 549                 }
 550                 /*
 551                  * If we have a tag, it means an IPsec-aware NIC did
 552                  * the verification for us.  Otherwise we need to
 553                  * check the authentication calculation.
 554                  */
 555                 V_ahstat.ahs_hist[sav->alg_auth]++;
 556                 if (mtag == NULL) {
 557                         /* Copy the authenticator from the packet */
 558                         m_copydata(m, m->m_pkthdr.len - alen,
 559                                 alen, aalg);
 560
 561                         ptr = (caddr_t) (tc + 1);
 562
 563                         /* Verify authenticator */
 564                         if (bcmp(ptr, aalg, alen) != 0) {
 565                                 DPRINTF(("%s: "
 566                     "authentication hash mismatch for packet in SA %s/%08lx\n",
 567                                     __func__,
 568                                     ipsec_address(&saidx->dst),
 569                                     (u_long) ntohl(sav->spi)));
 570                                 V_espstat.esps_badauth++;
 571                                 error = EACCES;
 572                                 goto bad;
 573                         }
 574                 }
 575
 576                 /* Remove trailing authenticator */
 577                 m_adj(m, -alen);
 578         }
 579
 580         /* Release the crypto descriptors */
 581         free(tc, M_XDATA), tc = NULL;
 582         crypto_freereq(crp), crp = NULL;
 583
 584         /*
 585          * Packet is now decrypted.
 586          */
 587         m->m_flags |= M_DECRYPTED;
 588
 589         /*
 590          * Update replay sequence number, if appropriate.
 591          */
 592         if (sav->replay) {
 593                 u_int32_t seq;
 594
 595                 m_copydata(m, skip + offsetof(struct newesp, esp_seq),
 596                            sizeof (seq), (caddr_t) &seq);
 597                 if (ipsec_updatereplay(ntohl(seq), sav)) {
 598                         DPRINTF(("%s: packet replay check for %s\n", __func__,
 599                             ipsec_logsastr(sav)));
 600                         V_espstat.esps_replay++;
 601                         error = ENOBUFS;
 602                         goto bad;
 603                 }
 604         }
 605
 606         /* Determine the ESP header length */
 607         if (sav->flags & SADB_X_EXT_OLD)
 608                 hlen = sizeof (struct esp) + sav->ivlen;
 609         else
 610                 hlen = sizeof (struct newesp) + sav->ivlen;
 611
 612         /* Remove the ESP header and IV from the mbuf. */
 613         error = m_striphdr(m, skip, hlen);
 614         if (error) {
 615                 V_espstat.esps_hdrops++;
 616                 DPRINTF(("%s: bad mbuf chain, SA %s/%08lx\n", __func__,
 617                     ipsec_address(&sav->sah->saidx.dst),
 618                     (u_long) ntohl(sav->spi)));
 619                 goto bad;
 620         }
 621
 622         /* Save the last three bytes of decrypted data */
 623         m_copydata(m, m->m_pkthdr.len - 3, 3, lastthree);
 624
 625         /* Verify pad length */
 626         if (lastthree[1] + 2 > m->m_pkthdr.len - skip) {
 627                 V_espstat.esps_badilen++;
 628                 DPRINTF(("%s: invalid padding length %d for %u byte packet "
 629                         "in SA %s/%08lx\n", __func__,
 630                          lastthree[1], m->m_pkthdr.len - skip,
 631                          ipsec_address(&sav->sah->saidx.dst),
 632                          (u_long) ntohl(sav->spi)));
 633                 error = EINVAL;
 634                 goto bad;
 635         }
 636
 637         /* Verify correct decryption by checking the last padding bytes */
 638         if ((sav->flags & SADB_X_EXT_PMASK) != SADB_X_EXT_PRAND) {
 639                 if (lastthree[1] != lastthree[0] && lastthree[1] != 0) {
 640                         V_espstat.esps_badenc++;
 641                         DPRINTF(("%s: decryption failed for packet in "
 642                                 "SA %s/%08lx\n", __func__,
 643                                 ipsec_address(&sav->sah->saidx.dst),
 644                                 (u_long) ntohl(sav->spi)));
 645                         error = EINVAL;
 646                         goto bad;
 647                 }
 648         }
 649
 650         /* Trim the mbuf chain to remove trailing authenticator and padding */
 651         m_adj(m, -(lastthree[1] + 2));
 652
 653         /* Restore the Next Protocol field */
 654         m_copyback(m, protoff, sizeof (u_int8_t), lastthree + 2);
 655
 656         IPSEC_COMMON_INPUT_CB(m, sav, skip, protoff, mtag);
 657
 658         KEY_FREESAV(&sav);
 659         return error;
 660 bad:
 661         if (sav)
 662                 KEY_FREESAV(&sav);
 663         if (m != NULL)
 664                 m_freem(m);
 665         if (tc != NULL)
 666                 free(tc, M_XDATA);
 667         if (crp != NULL)
 668                 crypto_freereq(crp);
 669         return error;
 670 }
 671
 672 /*
 673  * ESP output routine, called by ipsec[46]_process_packet().
 674  */
 675 static int
 676 esp_output(
 677         struct mbuf *m,
 678         struct ipsecrequest *isr,
 679         struct mbuf **mp,
 680         int skip,
 681         int protoff
 682 )
 683 {
 684         struct enc_xform *espx;
 685         struct auth_hash *esph;
 686         int hlen, rlen, plen, padding, blks, alen, i, roff;
 687         struct mbuf *mo = (struct mbuf *) NULL;
 688         struct tdb_crypto *tc;
 689         struct secasvar *sav;
 690         struct secasindex *saidx;
 691         unsigned char *pad;
 692         u_int8_t prot;
 693         int error, maxpacketsize;
 694
 695         struct cryptodesc *crde = NULL, *crda = NULL;
 696         struct cryptop *crp;
 697
 698         sav = isr->sav;
 699         IPSEC_ASSERT(sav != NULL, ("null SA"));
 700         esph = sav->tdb_authalgxform;
 701         espx = sav->tdb_encalgxform;
 702         IPSEC_ASSERT(espx != NULL, ("null encoding xform"));
 703
 704         if (sav->flags & SADB_X_EXT_OLD)
 705                 hlen = sizeof (struct esp) + sav->ivlen;
 706         else
 707                 hlen = sizeof (struct newesp) + sav->ivlen;
 708
 709         rlen = m->m_pkthdr.len - skip;  /* Raw payload length. */
 710         /*
 711          * NB: The null encoding transform has a blocksize of 4
 712          *     so that headers are properly aligned.
 713          */
 714         blks = espx->blocksize;         /* IV blocksize */
 715
 716         /* XXX clamp padding length a la KAME??? */
 717         padding = ((blks - ((rlen + 2) % blks)) % blks) + 2;
 718         plen = rlen + padding;          /* Padded payload length. */
 719
 720         if (esph)
 721                 switch (esph->type) {
 722                 case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
 723                 case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
 724                 case CRYPTO_SHA2_512_HMAC:
 725                         alen = esph->hashsize/2;
 726                         break;
 727                 default:
 728                 alen = AH_HMAC_HASHLEN;
 729                         break;
 730                 }
 731         else
 732                 alen = 0;
 733
 734         V_espstat.esps_output++;
 735
 736         saidx = &sav->sah->saidx;
 737         /* Check for maximum packet size violations. */
 738         switch (saidx->dst.sa.sa_family) {
 739 #ifdef INET
 740         case AF_INET:
 741                 maxpacketsize = IP_MAXPACKET;
 742                 break;
 743 #endif /* INET */
 744 #ifdef INET6
 745         case AF_INET6:
 746                 maxpacketsize = IPV6_MAXPACKET;
 747                 break;
 748 #endif /* INET6 */
 749         default:
 750                 DPRINTF(("%s: unknown/unsupported protocol "
 751                     "family %d, SA %s/%08lx\n", __func__,
 752                     saidx->dst.sa.sa_family, ipsec_address(&saidx->dst),
 753                     (u_long) ntohl(sav->spi)));
 754                 V_espstat.esps_nopf++;
 755                 error = EPFNOSUPPORT;
 756                 goto bad;
 757         }
 758         if (skip + hlen + rlen + padding + alen > maxpacketsize) {
 759                 DPRINTF(("%s: packet in SA %s/%08lx got too big "
 760                     "(len %u, max len %u)\n", __func__,
 761                     ipsec_address(&saidx->dst), (u_long) ntohl(sav->spi),
 762                     skip + hlen + rlen + padding + alen, maxpacketsize));
 763                 V_espstat.esps_toobig++;
 764                 error = EMSGSIZE;
 765                 goto bad;
 766         }
 767
 768         /* Update the counters. */
 769         V_espstat.esps_obytes += m->m_pkthdr.len - skip;
 770
 771         m = m_unshare(m, M_NOWAIT);
 772         if (m == NULL) {
 773                 DPRINTF(("%s: cannot clone mbuf chain, SA %s/%08lx\n", __func__,
 774                     ipsec_address(&saidx->dst), (u_long) ntohl(sav->spi)));
 775                 V_espstat.esps_hdrops++;
 776                 error = ENOBUFS;
 777                 goto bad;
 778         }
 779
 780         /* Inject ESP header. */
 781         mo = m_makespace(m, skip, hlen, &roff);
 782         if (mo == NULL) {
 783                 DPRINTF(("%s: %u byte ESP hdr inject failed for SA %s/%08lx\n",
 784                     __func__, hlen, ipsec_address(&saidx->dst),
 785                     (u_long) ntohl(sav->spi)));
 786                 V_espstat.esps_hdrops++;                /* XXX diffs from openbsd */
 787                 error = ENOBUFS;
 788                 goto bad;
 789         }
 790
 791         /* Initialize ESP header. */
 792         bcopy((caddr_t) &sav->spi, mtod(mo, caddr_t) + roff, sizeof(u_int32_t));
 793         if (sav->replay) {
 794                 u_int32_t replay;
 795
 796 #ifdef REGRESSION
 797                 /* Emulate replay attack when ipsec_replay is TRUE. */
 798                 if (!V_ipsec_replay)
 799 #endif
 800                         sav->replay->count++;
 801                 replay = htonl(sav->replay->count);
 802                 bcopy((caddr_t) &replay,
 803                     mtod(mo, caddr_t) + roff + sizeof(u_int32_t),
 804                     sizeof(u_int32_t));
 805         }
 806
 807         /*
 808          * Add padding -- better to do it ourselves than use the crypto engine,
 809          * although if/when we support compression, we'd have to do that.
 810          */
 811         pad = (u_char *) m_pad(m, padding + alen);
 812         if (pad == NULL) {
 813                 DPRINTF(("%s: m_pad failed for SA %s/%08lx\n", __func__,
 814                     ipsec_address(&saidx->dst), (u_long) ntohl(sav->spi)));
 815                 m = NULL;               /* NB: free'd by m_pad */
 816                 error = ENOBUFS;
 817                 goto bad;
 818         }
 819
 820         /*
 821          * Add padding: random, zero, or self-describing.
 822          * XXX catch unexpected setting
 823          */
 824         switch (sav->flags & SADB_X_EXT_PMASK) {
 825         case SADB_X_EXT_PRAND:
 826                 (void) read_random(pad, padding - 2);
 827                 break;
 828         case SADB_X_EXT_PZERO:
 829                 bzero(pad, padding - 2);
 830                 break;
 831         case SADB_X_EXT_PSEQ:
 832                 for (i = 0; i < padding - 2; i++)
 833                         pad[i] = i+1;
 834                 break;
 835         }
 836
 837         /* Fix padding length and Next Protocol in padding itself. */
 838         pad[padding - 2] = padding - 2;
 839         m_copydata(m, protoff, sizeof(u_int8_t), pad + padding - 1);
 840
 841         /* Fix Next Protocol in IPv4/IPv6 header. */
 842         prot = IPPROTO_ESP;
 843         m_copyback(m, protoff, sizeof(u_int8_t), (u_char *) &prot);
 844
 845         /* Get crypto descriptors. */
 846         crp = crypto_getreq(esph && espx ? 2 : 1);
 847         if (crp == NULL) {
 848                 DPRINTF(("%s: failed to acquire crypto descriptors\n",
 849                         __func__));
 850                 V_espstat.esps_crypto++;
 851                 error = ENOBUFS;
 852                 goto bad;
 853         }
 854
 855         if (espx) {
 856                 crde = crp->crp_desc;
 857                 crda = crde->crd_next;
 858
 859                 /* Encryption descriptor. */
 860                 crde->crd_skip = skip + hlen;
 861                 crde->crd_len = m->m_pkthdr.len - (skip + hlen + alen);
 862                 crde->crd_flags = CRD_F_ENCRYPT;
 863                 crde->crd_inject = skip + hlen - sav->ivlen;
 864
 865                 /* Encryption operation. */
 866                 crde->crd_alg = espx->type;
 867                 crde->crd_key = sav->key_enc->key_data;
 868                 crde->crd_klen = _KEYBITS(sav->key_enc);
 869                 /* XXX Rounds ? */
 870         } else
 871                 crda = crp->crp_desc;
 872
 873         /* IPsec-specific opaque crypto info. */
 874         tc = (struct tdb_crypto *) malloc(sizeof(struct tdb_crypto),
 875                 M_XDATA, M_NOWAIT|M_ZERO);
 876         if (tc == NULL) {
 877                 crypto_freereq(crp);
 878                 DPRINTF(("%s: failed to allocate tdb_crypto\n", __func__));
 879                 V_espstat.esps_crypto++;
 880                 error = ENOBUFS;
 881                 goto bad;
 882         }
 883
 884         /* Callback parameters */
 885         tc->tc_isr = isr;
 886         tc->tc_spi = sav->spi;
 887         tc->tc_dst = saidx->dst;
 888         tc->tc_proto = saidx->proto;
 889
 890         /* Crypto operation descriptor. */
 891         crp->crp_ilen = m->m_pkthdr.len; /* Total input length. */
 892         crp->crp_flags = CRYPTO_F_IMBUF | CRYPTO_F_CBIFSYNC;
 893         crp->crp_buf = (caddr_t) m;
 894         crp->crp_callback = esp_output_cb;
 895         crp->crp_opaque = (caddr_t) tc;
 896         crp->crp_sid = sav->tdb_cryptoid;
 897
 898         if (esph) {
 899                 /* Authentication descriptor. */
 900                 crda->crd_skip = skip;
 901                 crda->crd_len = m->m_pkthdr.len - (skip + alen);
 902                 crda->crd_inject = m->m_pkthdr.len - alen;
 903
 904                 /* Authentication operation. */
 905                 crda->crd_alg = esph->type;
 906                 crda->crd_key = sav->key_auth->key_data;
 907                 crda->crd_klen = _KEYBITS(sav->key_auth);
 908         }
 909
 910         return crypto_dispatch(crp);
 911 bad:
 912         if (m)
 913                 m_freem(m);
 914         return (error);
 915 }
 916
 917 /*
 918  * ESP output callback from the crypto driver.
 919  */
 920 static int
 921 esp_output_cb(struct cryptop *crp)
 922 {
 923         struct tdb_crypto *tc;
 924         struct ipsecrequest *isr;
 925         struct secasvar *sav;
 926         struct mbuf *m;
 927         int err, error;
 928
 929         tc = (struct tdb_crypto *) crp->crp_opaque;
 930         IPSEC_ASSERT(tc != NULL, ("null opaque data area!"));
 931         m = (struct mbuf *) crp->crp_buf;
 932
 933         isr = tc->tc_isr;
 934         IPSECREQUEST_LOCK(isr);
 935         sav = KEY_ALLOCSA(&tc->tc_dst, tc->tc_proto, tc->tc_spi);
 936         if (sav == NULL) {
 937                 V_espstat.esps_notdb++;
 938                 DPRINTF(("%s: SA gone during crypto (SA %s/%08lx proto %u)\n",
 939                     __func__, ipsec_address(&tc->tc_dst),
 940                     (u_long) ntohl(tc->tc_spi), tc->tc_proto));
 941                 error = ENOBUFS;                /*XXX*/
 942                 goto bad;
 943         }
 944         IPSEC_ASSERT(isr->sav == sav,
 945                 ("SA changed was %p now %p\n", isr->sav, sav));
 946
 947         /* Check for crypto errors. */
 948         if (crp->crp_etype) {
 949                 /* Reset session ID. */
 950                 if (sav->tdb_cryptoid != 0)
 951                         sav->tdb_cryptoid = crp->crp_sid;
 952
 953                 if (crp->crp_etype == EAGAIN) {
 954                         KEY_FREESAV(&sav);
 955                         IPSECREQUEST_UNLOCK(isr);
 956                         error = crypto_dispatch(crp);
 957                         return error;
 958                 }
 959
 960                 V_espstat.esps_noxform++;
 961                 DPRINTF(("%s: crypto error %d\n", __func__, crp->crp_etype));
 962                 error = crp->crp_etype;
 963                 goto bad;
 964         }
 965
 966         /* Shouldn't happen... */
 967         if (m == NULL) {
 968                 V_espstat.esps_crypto++;
 969                 DPRINTF(("%s: bogus returned buffer from crypto\n", __func__));
 970                 error = EINVAL;
 971                 goto bad;
 972         }
 973         V_espstat.esps_hist[sav->alg_enc]++;
 974         if (sav->tdb_authalgxform != NULL)
 975                 V_ahstat.ahs_hist[sav->alg_auth]++;
 976
 977         /* Release crypto descriptors. */
 978         free(tc, M_XDATA);
 979         crypto_freereq(crp);
 980
 981 #ifdef REGRESSION
 982         /* Emulate man-in-the-middle attack when ipsec_integrity is TRUE. */
 983         if (V_ipsec_integrity) {
 984                 static unsigned char ipseczeroes[AH_HMAC_MAXHASHLEN];
 985                 struct auth_hash *esph;
 986
 987                 /*
 988                  * Corrupt HMAC if we want to test integrity verification of
 989                  * the other side.
 990                  */
 991                 esph = sav->tdb_authalgxform;
 992                 if (esph !=  NULL) {
 993                         int alen;
 994
 995                         switch (esph->type) {
 996                         case CRYPTO_SHA2_256_HMAC:
 997                         case CRYPTO_SHA2_384_HMAC:
 998                         case CRYPTO_SHA2_512_HMAC:
 999                                 alen = esph->hashsize/2;
1000                                 break;
1001                         default:
1002                                 alen = AH_HMAC_HASHLEN;
1003                                 break;
1004                         }
1005                         m_copyback(m, m->m_pkthdr.len - alen,
1006                             alen, ipseczeroes);
1007                 }
1008         }
1009 #endif
1010
1011         /* NB: m is reclaimed by ipsec_process_done. */
1012         err = ipsec_process_done(m, isr);
1013         KEY_FREESAV(&sav);
1014         IPSECREQUEST_UNLOCK(isr);
1015         return err;
1016 bad:
1017         if (sav)
1018                 KEY_FREESAV(&sav);
1019         IPSECREQUEST_UNLOCK(isr);
1020         if (m)
1021                 m_freem(m);
1022         free(tc, M_XDATA);
1023         crypto_freereq(crp);
1024         return error;
1025 }
1026
1027 static struct xformsw esp_xformsw = {
1028         XF_ESP,         XFT_CONF|XFT_AUTH,      "IPsec ESP",
1029         esp_init,       esp_zeroize,            esp_input,
1030         esp_output
1031 };
1032
1033 static void
1034 esp_attach(void)
1035 {
1036 #define MAXIV(xform)                                    \
1037         if (xform.blocksize > V_esp_max_ivlen)          \
1038                 V_esp_max_ivlen = xform.blocksize       \
1039
1040         MAXIV(enc_xform_des);           /* SADB_EALG_DESCBC */
1041         MAXIV(enc_xform_3des);          /* SADB_EALG_3DESCBC */
1042         MAXIV(enc_xform_rijndael128);   /* SADB_X_EALG_AES */
1043         MAXIV(enc_xform_blf);           /* SADB_X_EALG_BLOWFISHCBC */
1044         MAXIV(enc_xform_cast5);         /* SADB_X_EALG_CAST128CBC */
1045         MAXIV(enc_xform_skipjack);      /* SADB_X_EALG_SKIPJACK */
1046         MAXIV(enc_xform_null);          /* SADB_EALG_NULL */
1047         MAXIV(enc_xform_camellia);      /* SADB_X_EALG_CAMELLIACBC */
1048
1049         xform_register(&esp_xformsw);
1050 #undef MAXIV
1051 }
1052 SYSINIT(esp_xform_init, SI_SUB_PROTO_DOMAIN, SI_ORDER_MIDDLE, esp_attach, NULL);