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