Merge tag 'mmc-v6.8' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/ulfh/mmc
[linux-block.git] / fs / crypto / keyring.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Filesystem-level keyring for fscrypt
4  *
5  * Copyright 2019 Google LLC
6  */
7
8 /*
9  * This file implements management of fscrypt master keys in the
10  * filesystem-level keyring, including the ioctls:
11  *
12  * - FS_IOC_ADD_ENCRYPTION_KEY
13  * - FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY
14  * - FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY_ALL_USERS
15  * - FS_IOC_GET_ENCRYPTION_KEY_STATUS
16  *
17  * See the "User API" section of Documentation/filesystems/fscrypt.rst for more
18  * information about these ioctls.
19  */
20
21 #include <asm/unaligned.h>
22 #include <crypto/skcipher.h>
23 #include <linux/key-type.h>
24 #include <linux/random.h>
25 #include <linux/seq_file.h>
26
27 #include "fscrypt_private.h"
28
29 /* The master encryption keys for a filesystem (->s_master_keys) */
30 struct fscrypt_keyring {
31         /*
32          * Lock that protects ->key_hashtable.  It does *not* protect the
33          * fscrypt_master_key structs themselves.
34          */
35         spinlock_t lock;
36
37         /* Hash table that maps fscrypt_key_specifier to fscrypt_master_key */
38         struct hlist_head key_hashtable[128];
39 };
40
41 static void wipe_master_key_secret(struct fscrypt_master_key_secret *secret)
42 {
43         fscrypt_destroy_hkdf(&secret->hkdf);
44         memzero_explicit(secret, sizeof(*secret));
45 }
46
47 static void move_master_key_secret(struct fscrypt_master_key_secret *dst,
48                                    struct fscrypt_master_key_secret *src)
49 {
50         memcpy(dst, src, sizeof(*dst));
51         memzero_explicit(src, sizeof(*src));
52 }
53
54 static void fscrypt_free_master_key(struct rcu_head *head)
55 {
56         struct fscrypt_master_key *mk =
57                 container_of(head, struct fscrypt_master_key, mk_rcu_head);
58         /*
59          * The master key secret and any embedded subkeys should have already
60          * been wiped when the last active reference to the fscrypt_master_key
61          * struct was dropped; doing it here would be unnecessarily late.
62          * Nevertheless, use kfree_sensitive() in case anything was missed.
63          */
64         kfree_sensitive(mk);
65 }
66
67 void fscrypt_put_master_key(struct fscrypt_master_key *mk)
68 {
69         if (!refcount_dec_and_test(&mk->mk_struct_refs))
70                 return;
71         /*
72          * No structural references left, so free ->mk_users, and also free the
73          * fscrypt_master_key struct itself after an RCU grace period ensures
74          * that concurrent keyring lookups can no longer find it.
75          */
76         WARN_ON_ONCE(refcount_read(&mk->mk_active_refs) != 0);
77         key_put(mk->mk_users);
78         mk->mk_users = NULL;
79         call_rcu(&mk->mk_rcu_head, fscrypt_free_master_key);
80 }
81
82 void fscrypt_put_master_key_activeref(struct super_block *sb,
83                                       struct fscrypt_master_key *mk)
84 {
85         size_t i;
86
87         if (!refcount_dec_and_test(&mk->mk_active_refs))
88                 return;
89         /*
90          * No active references left, so complete the full removal of this
91          * fscrypt_master_key struct by removing it from the keyring and
92          * destroying any subkeys embedded in it.
93          */
94
95         if (WARN_ON_ONCE(!sb->s_master_keys))
96                 return;
97         spin_lock(&sb->s_master_keys->lock);
98         hlist_del_rcu(&mk->mk_node);
99         spin_unlock(&sb->s_master_keys->lock);
100
101         /*
102          * ->mk_active_refs == 0 implies that ->mk_present is false and
103          * ->mk_decrypted_inodes is empty.
104          */
105         WARN_ON_ONCE(mk->mk_present);
106         WARN_ON_ONCE(!list_empty(&mk->mk_decrypted_inodes));
107
108         for (i = 0; i <= FSCRYPT_MODE_MAX; i++) {
109                 fscrypt_destroy_prepared_key(
110                                 sb, &mk->mk_direct_keys[i]);
111                 fscrypt_destroy_prepared_key(
112                                 sb, &mk->mk_iv_ino_lblk_64_keys[i]);
113                 fscrypt_destroy_prepared_key(
114                                 sb, &mk->mk_iv_ino_lblk_32_keys[i]);
115         }
116         memzero_explicit(&mk->mk_ino_hash_key,
117                          sizeof(mk->mk_ino_hash_key));
118         mk->mk_ino_hash_key_initialized = false;
119
120         /* Drop the structural ref associated with the active refs. */
121         fscrypt_put_master_key(mk);
122 }
123
124 /*
125  * This transitions the key state from present to incompletely removed, and then
126  * potentially to absent (depending on whether inodes remain).
127  */
128 static void fscrypt_initiate_key_removal(struct super_block *sb,
129                                          struct fscrypt_master_key *mk)
130 {
131         WRITE_ONCE(mk->mk_present, false);
132         wipe_master_key_secret(&mk->mk_secret);
133         fscrypt_put_master_key_activeref(sb, mk);
134 }
135
136 static inline bool valid_key_spec(const struct fscrypt_key_specifier *spec)
137 {
138         if (spec->__reserved)
139                 return false;
140         return master_key_spec_len(spec) != 0;
141 }
142
143 static int fscrypt_user_key_instantiate(struct key *key,
144                                         struct key_preparsed_payload *prep)
145 {
146         /*
147          * We just charge FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE bytes to the user's key quota for
148          * each key, regardless of the exact key size.  The amount of memory
149          * actually used is greater than the size of the raw key anyway.
150          */
151         return key_payload_reserve(key, FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE);
152 }
153
154 static void fscrypt_user_key_describe(const struct key *key, struct seq_file *m)
155 {
156         seq_puts(m, key->description);
157 }
158
159 /*
160  * Type of key in ->mk_users.  Each key of this type represents a particular
161  * user who has added a particular master key.
162  *
163  * Note that the name of this key type really should be something like
164  * ".fscrypt-user" instead of simply ".fscrypt".  But the shorter name is chosen
165  * mainly for simplicity of presentation in /proc/keys when read by a non-root
166  * user.  And it is expected to be rare that a key is actually added by multiple
167  * users, since users should keep their encryption keys confidential.
168  */
169 static struct key_type key_type_fscrypt_user = {
170         .name                   = ".fscrypt",
171         .instantiate            = fscrypt_user_key_instantiate,
172         .describe               = fscrypt_user_key_describe,
173 };
174
175 #define FSCRYPT_MK_USERS_DESCRIPTION_SIZE       \
176         (CONST_STRLEN("fscrypt-") + 2 * FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE + \
177          CONST_STRLEN("-users") + 1)
178
179 #define FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE        \
180         (2 * FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE + CONST_STRLEN(".uid.") + 10 + 1)
181
182 static void format_mk_users_keyring_description(
183                         char description[FSCRYPT_MK_USERS_DESCRIPTION_SIZE],
184                         const u8 mk_identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
185 {
186         sprintf(description, "fscrypt-%*phN-users",
187                 FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE, mk_identifier);
188 }
189
190 static void format_mk_user_description(
191                         char description[FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE],
192                         const u8 mk_identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
193 {
194
195         sprintf(description, "%*phN.uid.%u", FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE,
196                 mk_identifier, __kuid_val(current_fsuid()));
197 }
198
199 /* Create ->s_master_keys if needed.  Synchronized by fscrypt_add_key_mutex. */
200 static int allocate_filesystem_keyring(struct super_block *sb)
201 {
202         struct fscrypt_keyring *keyring;
203
204         if (sb->s_master_keys)
205                 return 0;
206
207         keyring = kzalloc(sizeof(*keyring), GFP_KERNEL);
208         if (!keyring)
209                 return -ENOMEM;
210         spin_lock_init(&keyring->lock);
211         /*
212          * Pairs with the smp_load_acquire() in fscrypt_find_master_key().
213          * I.e., here we publish ->s_master_keys with a RELEASE barrier so that
214          * concurrent tasks can ACQUIRE it.
215          */
216         smp_store_release(&sb->s_master_keys, keyring);
217         return 0;
218 }
219
220 /*
221  * Release all encryption keys that have been added to the filesystem, along
222  * with the keyring that contains them.
223  *
224  * This is called at unmount time, after all potentially-encrypted inodes have
225  * been evicted.  The filesystem's underlying block device(s) are still
226  * available at this time; this is important because after user file accesses
227  * have been allowed, this function may need to evict keys from the keyslots of
228  * an inline crypto engine, which requires the block device(s).
229  */
230 void fscrypt_destroy_keyring(struct super_block *sb)
231 {
232         struct fscrypt_keyring *keyring = sb->s_master_keys;
233         size_t i;
234
235         if (!keyring)
236                 return;
237
238         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(keyring->key_hashtable); i++) {
239                 struct hlist_head *bucket = &keyring->key_hashtable[i];
240                 struct fscrypt_master_key *mk;
241                 struct hlist_node *tmp;
242
243                 hlist_for_each_entry_safe(mk, tmp, bucket, mk_node) {
244                         /*
245                          * Since all potentially-encrypted inodes were already
246                          * evicted, every key remaining in the keyring should
247                          * have an empty inode list, and should only still be in
248                          * the keyring due to the single active ref associated
249                          * with ->mk_present.  There should be no structural
250                          * refs beyond the one associated with the active ref.
251                          */
252                         WARN_ON_ONCE(refcount_read(&mk->mk_active_refs) != 1);
253                         WARN_ON_ONCE(refcount_read(&mk->mk_struct_refs) != 1);
254                         WARN_ON_ONCE(!mk->mk_present);
255                         fscrypt_initiate_key_removal(sb, mk);
256                 }
257         }
258         kfree_sensitive(keyring);
259         sb->s_master_keys = NULL;
260 }
261
262 static struct hlist_head *
263 fscrypt_mk_hash_bucket(struct fscrypt_keyring *keyring,
264                        const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
265 {
266         /*
267          * Since key specifiers should be "random" values, it is sufficient to
268          * use a trivial hash function that just takes the first several bits of
269          * the key specifier.
270          */
271         unsigned long i = get_unaligned((unsigned long *)&mk_spec->u);
272
273         return &keyring->key_hashtable[i % ARRAY_SIZE(keyring->key_hashtable)];
274 }
275
276 /*
277  * Find the specified master key struct in ->s_master_keys and take a structural
278  * ref to it.  The structural ref guarantees that the key struct continues to
279  * exist, but it does *not* guarantee that ->s_master_keys continues to contain
280  * the key struct.  The structural ref needs to be dropped by
281  * fscrypt_put_master_key().  Returns NULL if the key struct is not found.
282  */
283 struct fscrypt_master_key *
284 fscrypt_find_master_key(struct super_block *sb,
285                         const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
286 {
287         struct fscrypt_keyring *keyring;
288         struct hlist_head *bucket;
289         struct fscrypt_master_key *mk;
290
291         /*
292          * Pairs with the smp_store_release() in allocate_filesystem_keyring().
293          * I.e., another task can publish ->s_master_keys concurrently,
294          * executing a RELEASE barrier.  We need to use smp_load_acquire() here
295          * to safely ACQUIRE the memory the other task published.
296          */
297         keyring = smp_load_acquire(&sb->s_master_keys);
298         if (keyring == NULL)
299                 return NULL; /* No keyring yet, so no keys yet. */
300
301         bucket = fscrypt_mk_hash_bucket(keyring, mk_spec);
302         rcu_read_lock();
303         switch (mk_spec->type) {
304         case FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR:
305                 hlist_for_each_entry_rcu(mk, bucket, mk_node) {
306                         if (mk->mk_spec.type ==
307                                 FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
308                             memcmp(mk->mk_spec.u.descriptor,
309                                    mk_spec->u.descriptor,
310                                    FSCRYPT_KEY_DESCRIPTOR_SIZE) == 0 &&
311                             refcount_inc_not_zero(&mk->mk_struct_refs))
312                                 goto out;
313                 }
314                 break;
315         case FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER:
316                 hlist_for_each_entry_rcu(mk, bucket, mk_node) {
317                         if (mk->mk_spec.type ==
318                                 FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER &&
319                             memcmp(mk->mk_spec.u.identifier,
320                                    mk_spec->u.identifier,
321                                    FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE) == 0 &&
322                             refcount_inc_not_zero(&mk->mk_struct_refs))
323                                 goto out;
324                 }
325                 break;
326         }
327         mk = NULL;
328 out:
329         rcu_read_unlock();
330         return mk;
331 }
332
333 static int allocate_master_key_users_keyring(struct fscrypt_master_key *mk)
334 {
335         char description[FSCRYPT_MK_USERS_DESCRIPTION_SIZE];
336         struct key *keyring;
337
338         format_mk_users_keyring_description(description,
339                                             mk->mk_spec.u.identifier);
340         keyring = keyring_alloc(description, GLOBAL_ROOT_UID, GLOBAL_ROOT_GID,
341                                 current_cred(), KEY_POS_SEARCH |
342                                   KEY_USR_SEARCH | KEY_USR_READ | KEY_USR_VIEW,
343                                 KEY_ALLOC_NOT_IN_QUOTA, NULL, NULL);
344         if (IS_ERR(keyring))
345                 return PTR_ERR(keyring);
346
347         mk->mk_users = keyring;
348         return 0;
349 }
350
351 /*
352  * Find the current user's "key" in the master key's ->mk_users.
353  * Returns ERR_PTR(-ENOKEY) if not found.
354  */
355 static struct key *find_master_key_user(struct fscrypt_master_key *mk)
356 {
357         char description[FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE];
358         key_ref_t keyref;
359
360         format_mk_user_description(description, mk->mk_spec.u.identifier);
361
362         /*
363          * We need to mark the keyring reference as "possessed" so that we
364          * acquire permission to search it, via the KEY_POS_SEARCH permission.
365          */
366         keyref = keyring_search(make_key_ref(mk->mk_users, true /*possessed*/),
367                                 &key_type_fscrypt_user, description, false);
368         if (IS_ERR(keyref)) {
369                 if (PTR_ERR(keyref) == -EAGAIN || /* not found */
370                     PTR_ERR(keyref) == -EKEYREVOKED) /* recently invalidated */
371                         keyref = ERR_PTR(-ENOKEY);
372                 return ERR_CAST(keyref);
373         }
374         return key_ref_to_ptr(keyref);
375 }
376
377 /*
378  * Give the current user a "key" in ->mk_users.  This charges the user's quota
379  * and marks the master key as added by the current user, so that it cannot be
380  * removed by another user with the key.  Either ->mk_sem must be held for
381  * write, or the master key must be still undergoing initialization.
382  */
383 static int add_master_key_user(struct fscrypt_master_key *mk)
384 {
385         char description[FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE];
386         struct key *mk_user;
387         int err;
388
389         format_mk_user_description(description, mk->mk_spec.u.identifier);
390         mk_user = key_alloc(&key_type_fscrypt_user, description,
391                             current_fsuid(), current_gid(), current_cred(),
392                             KEY_POS_SEARCH | KEY_USR_VIEW, 0, NULL);
393         if (IS_ERR(mk_user))
394                 return PTR_ERR(mk_user);
395
396         err = key_instantiate_and_link(mk_user, NULL, 0, mk->mk_users, NULL);
397         key_put(mk_user);
398         return err;
399 }
400
401 /*
402  * Remove the current user's "key" from ->mk_users.
403  * ->mk_sem must be held for write.
404  *
405  * Returns 0 if removed, -ENOKEY if not found, or another -errno code.
406  */
407 static int remove_master_key_user(struct fscrypt_master_key *mk)
408 {
409         struct key *mk_user;
410         int err;
411
412         mk_user = find_master_key_user(mk);
413         if (IS_ERR(mk_user))
414                 return PTR_ERR(mk_user);
415         err = key_unlink(mk->mk_users, mk_user);
416         key_put(mk_user);
417         return err;
418 }
419
420 /*
421  * Allocate a new fscrypt_master_key, transfer the given secret over to it, and
422  * insert it into sb->s_master_keys.
423  */
424 static int add_new_master_key(struct super_block *sb,
425                               struct fscrypt_master_key_secret *secret,
426                               const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
427 {
428         struct fscrypt_keyring *keyring = sb->s_master_keys;
429         struct fscrypt_master_key *mk;
430         int err;
431
432         mk = kzalloc(sizeof(*mk), GFP_KERNEL);
433         if (!mk)
434                 return -ENOMEM;
435
436         init_rwsem(&mk->mk_sem);
437         refcount_set(&mk->mk_struct_refs, 1);
438         mk->mk_spec = *mk_spec;
439
440         INIT_LIST_HEAD(&mk->mk_decrypted_inodes);
441         spin_lock_init(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
442
443         if (mk_spec->type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER) {
444                 err = allocate_master_key_users_keyring(mk);
445                 if (err)
446                         goto out_put;
447                 err = add_master_key_user(mk);
448                 if (err)
449                         goto out_put;
450         }
451
452         move_master_key_secret(&mk->mk_secret, secret);
453         mk->mk_present = true;
454         refcount_set(&mk->mk_active_refs, 1); /* ->mk_present is true */
455
456         spin_lock(&keyring->lock);
457         hlist_add_head_rcu(&mk->mk_node,
458                            fscrypt_mk_hash_bucket(keyring, mk_spec));
459         spin_unlock(&keyring->lock);
460         return 0;
461
462 out_put:
463         fscrypt_put_master_key(mk);
464         return err;
465 }
466
467 #define KEY_DEAD        1
468
469 static int add_existing_master_key(struct fscrypt_master_key *mk,
470                                    struct fscrypt_master_key_secret *secret)
471 {
472         int err;
473
474         /*
475          * If the current user is already in ->mk_users, then there's nothing to
476          * do.  Otherwise, we need to add the user to ->mk_users.  (Neither is
477          * applicable for v1 policy keys, which have NULL ->mk_users.)
478          */
479         if (mk->mk_users) {
480                 struct key *mk_user = find_master_key_user(mk);
481
482                 if (mk_user != ERR_PTR(-ENOKEY)) {
483                         if (IS_ERR(mk_user))
484                                 return PTR_ERR(mk_user);
485                         key_put(mk_user);
486                         return 0;
487                 }
488                 err = add_master_key_user(mk);
489                 if (err)
490                         return err;
491         }
492
493         /* If the key is incompletely removed, make it present again. */
494         if (!mk->mk_present) {
495                 if (!refcount_inc_not_zero(&mk->mk_active_refs)) {
496                         /*
497                          * Raced with the last active ref being dropped, so the
498                          * key has become, or is about to become, "absent".
499                          * Therefore, we need to allocate a new key struct.
500                          */
501                         return KEY_DEAD;
502                 }
503                 move_master_key_secret(&mk->mk_secret, secret);
504                 WRITE_ONCE(mk->mk_present, true);
505         }
506
507         return 0;
508 }
509
510 static int do_add_master_key(struct super_block *sb,
511                              struct fscrypt_master_key_secret *secret,
512                              const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
513 {
514         static DEFINE_MUTEX(fscrypt_add_key_mutex);
515         struct fscrypt_master_key *mk;
516         int err;
517
518         mutex_lock(&fscrypt_add_key_mutex); /* serialize find + link */
519
520         mk = fscrypt_find_master_key(sb, mk_spec);
521         if (!mk) {
522                 /* Didn't find the key in ->s_master_keys.  Add it. */
523                 err = allocate_filesystem_keyring(sb);
524                 if (!err)
525                         err = add_new_master_key(sb, secret, mk_spec);
526         } else {
527                 /*
528                  * Found the key in ->s_master_keys.  Add the user to ->mk_users
529                  * if needed, and make the key "present" again if possible.
530                  */
531                 down_write(&mk->mk_sem);
532                 err = add_existing_master_key(mk, secret);
533                 up_write(&mk->mk_sem);
534                 if (err == KEY_DEAD) {
535                         /*
536                          * We found a key struct, but it's already been fully
537                          * removed.  Ignore the old struct and add a new one.
538                          * fscrypt_add_key_mutex means we don't need to worry
539                          * about concurrent adds.
540                          */
541                         err = add_new_master_key(sb, secret, mk_spec);
542                 }
543                 fscrypt_put_master_key(mk);
544         }
545         mutex_unlock(&fscrypt_add_key_mutex);
546         return err;
547 }
548
549 static int add_master_key(struct super_block *sb,
550                           struct fscrypt_master_key_secret *secret,
551                           struct fscrypt_key_specifier *key_spec)
552 {
553         int err;
554
555         if (key_spec->type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER) {
556                 err = fscrypt_init_hkdf(&secret->hkdf, secret->raw,
557                                         secret->size);
558                 if (err)
559                         return err;
560
561                 /*
562                  * Now that the HKDF context is initialized, the raw key is no
563                  * longer needed.
564                  */
565                 memzero_explicit(secret->raw, secret->size);
566
567                 /* Calculate the key identifier */
568                 err = fscrypt_hkdf_expand(&secret->hkdf,
569                                           HKDF_CONTEXT_KEY_IDENTIFIER, NULL, 0,
570                                           key_spec->u.identifier,
571                                           FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE);
572                 if (err)
573                         return err;
574         }
575         return do_add_master_key(sb, secret, key_spec);
576 }
577
578 static int fscrypt_provisioning_key_preparse(struct key_preparsed_payload *prep)
579 {
580         const struct fscrypt_provisioning_key_payload *payload = prep->data;
581
582         if (prep->datalen < sizeof(*payload) + FSCRYPT_MIN_KEY_SIZE ||
583             prep->datalen > sizeof(*payload) + FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE)
584                 return -EINVAL;
585
586         if (payload->type != FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
587             payload->type != FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER)
588                 return -EINVAL;
589
590         if (payload->__reserved)
591                 return -EINVAL;
592
593         prep->payload.data[0] = kmemdup(payload, prep->datalen, GFP_KERNEL);
594         if (!prep->payload.data[0])
595                 return -ENOMEM;
596
597         prep->quotalen = prep->datalen;
598         return 0;
599 }
600
601 static void fscrypt_provisioning_key_free_preparse(
602                                         struct key_preparsed_payload *prep)
603 {
604         kfree_sensitive(prep->payload.data[0]);
605 }
606
607 static void fscrypt_provisioning_key_describe(const struct key *key,
608                                               struct seq_file *m)
609 {
610         seq_puts(m, key->description);
611         if (key_is_positive(key)) {
612                 const struct fscrypt_provisioning_key_payload *payload =
613                         key->payload.data[0];
614
615                 seq_printf(m, ": %u [%u]", key->datalen, payload->type);
616         }
617 }
618
619 static void fscrypt_provisioning_key_destroy(struct key *key)
620 {
621         kfree_sensitive(key->payload.data[0]);
622 }
623
624 static struct key_type key_type_fscrypt_provisioning = {
625         .name                   = "fscrypt-provisioning",
626         .preparse               = fscrypt_provisioning_key_preparse,
627         .free_preparse          = fscrypt_provisioning_key_free_preparse,
628         .instantiate            = generic_key_instantiate,
629         .describe               = fscrypt_provisioning_key_describe,
630         .destroy                = fscrypt_provisioning_key_destroy,
631 };
632
633 /*
634  * Retrieve the raw key from the Linux keyring key specified by 'key_id', and
635  * store it into 'secret'.
636  *
637  * The key must be of type "fscrypt-provisioning" and must have the field
638  * fscrypt_provisioning_key_payload::type set to 'type', indicating that it's
639  * only usable with fscrypt with the particular KDF version identified by
640  * 'type'.  We don't use the "logon" key type because there's no way to
641  * completely restrict the use of such keys; they can be used by any kernel API
642  * that accepts "logon" keys and doesn't require a specific service prefix.
643  *
644  * The ability to specify the key via Linux keyring key is intended for cases
645  * where userspace needs to re-add keys after the filesystem is unmounted and
646  * re-mounted.  Most users should just provide the raw key directly instead.
647  */
648 static int get_keyring_key(u32 key_id, u32 type,
649                            struct fscrypt_master_key_secret *secret)
650 {
651         key_ref_t ref;
652         struct key *key;
653         const struct fscrypt_provisioning_key_payload *payload;
654         int err;
655
656         ref = lookup_user_key(key_id, 0, KEY_NEED_SEARCH);
657         if (IS_ERR(ref))
658                 return PTR_ERR(ref);
659         key = key_ref_to_ptr(ref);
660
661         if (key->type != &key_type_fscrypt_provisioning)
662                 goto bad_key;
663         payload = key->payload.data[0];
664
665         /* Don't allow fscrypt v1 keys to be used as v2 keys and vice versa. */
666         if (payload->type != type)
667                 goto bad_key;
668
669         secret->size = key->datalen - sizeof(*payload);
670         memcpy(secret->raw, payload->raw, secret->size);
671         err = 0;
672         goto out_put;
673
674 bad_key:
675         err = -EKEYREJECTED;
676 out_put:
677         key_ref_put(ref);
678         return err;
679 }
680
681 /*
682  * Add a master encryption key to the filesystem, causing all files which were
683  * encrypted with it to appear "unlocked" (decrypted) when accessed.
684  *
685  * When adding a key for use by v1 encryption policies, this ioctl is
686  * privileged, and userspace must provide the 'key_descriptor'.
687  *
688  * When adding a key for use by v2+ encryption policies, this ioctl is
689  * unprivileged.  This is needed, in general, to allow non-root users to use
690  * encryption without encountering the visibility problems of process-subscribed
691  * keyrings and the inability to properly remove keys.  This works by having
692  * each key identified by its cryptographically secure hash --- the
693  * 'key_identifier'.  The cryptographic hash ensures that a malicious user
694  * cannot add the wrong key for a given identifier.  Furthermore, each added key
695  * is charged to the appropriate user's quota for the keyrings service, which
696  * prevents a malicious user from adding too many keys.  Finally, we forbid a
697  * user from removing a key while other users have added it too, which prevents
698  * a user who knows another user's key from causing a denial-of-service by
699  * removing it at an inopportune time.  (We tolerate that a user who knows a key
700  * can prevent other users from removing it.)
701  *
702  * For more details, see the "FS_IOC_ADD_ENCRYPTION_KEY" section of
703  * Documentation/filesystems/fscrypt.rst.
704  */
705 int fscrypt_ioctl_add_key(struct file *filp, void __user *_uarg)
706 {
707         struct super_block *sb = file_inode(filp)->i_sb;
708         struct fscrypt_add_key_arg __user *uarg = _uarg;
709         struct fscrypt_add_key_arg arg;
710         struct fscrypt_master_key_secret secret;
711         int err;
712
713         if (copy_from_user(&arg, uarg, sizeof(arg)))
714                 return -EFAULT;
715
716         if (!valid_key_spec(&arg.key_spec))
717                 return -EINVAL;
718
719         if (memchr_inv(arg.__reserved, 0, sizeof(arg.__reserved)))
720                 return -EINVAL;
721
722         /*
723          * Only root can add keys that are identified by an arbitrary descriptor
724          * rather than by a cryptographic hash --- since otherwise a malicious
725          * user could add the wrong key.
726          */
727         if (arg.key_spec.type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
728             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
729                 return -EACCES;
730
731         memset(&secret, 0, sizeof(secret));
732         if (arg.key_id) {
733                 if (arg.raw_size != 0)
734                         return -EINVAL;
735                 err = get_keyring_key(arg.key_id, arg.key_spec.type, &secret);
736                 if (err)
737                         goto out_wipe_secret;
738         } else {
739                 if (arg.raw_size < FSCRYPT_MIN_KEY_SIZE ||
740                     arg.raw_size > FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE)
741                         return -EINVAL;
742                 secret.size = arg.raw_size;
743                 err = -EFAULT;
744                 if (copy_from_user(secret.raw, uarg->raw, secret.size))
745                         goto out_wipe_secret;
746         }
747
748         err = add_master_key(sb, &secret, &arg.key_spec);
749         if (err)
750                 goto out_wipe_secret;
751
752         /* Return the key identifier to userspace, if applicable */
753         err = -EFAULT;
754         if (arg.key_spec.type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER &&
755             copy_to_user(uarg->key_spec.u.identifier, arg.key_spec.u.identifier,
756                          FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE))
757                 goto out_wipe_secret;
758         err = 0;
759 out_wipe_secret:
760         wipe_master_key_secret(&secret);
761         return err;
762 }
763 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_add_key);
764
765 static void
766 fscrypt_get_test_dummy_secret(struct fscrypt_master_key_secret *secret)
767 {
768         static u8 test_key[FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE];
769
770         get_random_once(test_key, FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE);
771
772         memset(secret, 0, sizeof(*secret));
773         secret->size = FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE;
774         memcpy(secret->raw, test_key, FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE);
775 }
776
777 int fscrypt_get_test_dummy_key_identifier(
778                                 u8 key_identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
779 {
780         struct fscrypt_master_key_secret secret;
781         int err;
782
783         fscrypt_get_test_dummy_secret(&secret);
784
785         err = fscrypt_init_hkdf(&secret.hkdf, secret.raw, secret.size);
786         if (err)
787                 goto out;
788         err = fscrypt_hkdf_expand(&secret.hkdf, HKDF_CONTEXT_KEY_IDENTIFIER,
789                                   NULL, 0, key_identifier,
790                                   FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE);
791 out:
792         wipe_master_key_secret(&secret);
793         return err;
794 }
795
796 /**
797  * fscrypt_add_test_dummy_key() - add the test dummy encryption key
798  * @sb: the filesystem instance to add the key to
799  * @key_spec: the key specifier of the test dummy encryption key
800  *
801  * Add the key for the test_dummy_encryption mount option to the filesystem.  To
802  * prevent misuse of this mount option, a per-boot random key is used instead of
803  * a hardcoded one.  This makes it so that any encrypted files created using
804  * this option won't be accessible after a reboot.
805  *
806  * Return: 0 on success, -errno on failure
807  */
808 int fscrypt_add_test_dummy_key(struct super_block *sb,
809                                struct fscrypt_key_specifier *key_spec)
810 {
811         struct fscrypt_master_key_secret secret;
812         int err;
813
814         fscrypt_get_test_dummy_secret(&secret);
815         err = add_master_key(sb, &secret, key_spec);
816         wipe_master_key_secret(&secret);
817         return err;
818 }
819
820 /*
821  * Verify that the current user has added a master key with the given identifier
822  * (returns -ENOKEY if not).  This is needed to prevent a user from encrypting
823  * their files using some other user's key which they don't actually know.
824  * Cryptographically this isn't much of a problem, but the semantics of this
825  * would be a bit weird, so it's best to just forbid it.
826  *
827  * The system administrator (CAP_FOWNER) can override this, which should be
828  * enough for any use cases where encryption policies are being set using keys
829  * that were chosen ahead of time but aren't available at the moment.
830  *
831  * Note that the key may have already removed by the time this returns, but
832  * that's okay; we just care whether the key was there at some point.
833  *
834  * Return: 0 if the key is added, -ENOKEY if it isn't, or another -errno code
835  */
836 int fscrypt_verify_key_added(struct super_block *sb,
837                              const u8 identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
838 {
839         struct fscrypt_key_specifier mk_spec;
840         struct fscrypt_master_key *mk;
841         struct key *mk_user;
842         int err;
843
844         mk_spec.type = FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER;
845         memcpy(mk_spec.u.identifier, identifier, FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE);
846
847         mk = fscrypt_find_master_key(sb, &mk_spec);
848         if (!mk) {
849                 err = -ENOKEY;
850                 goto out;
851         }
852         down_read(&mk->mk_sem);
853         mk_user = find_master_key_user(mk);
854         if (IS_ERR(mk_user)) {
855                 err = PTR_ERR(mk_user);
856         } else {
857                 key_put(mk_user);
858                 err = 0;
859         }
860         up_read(&mk->mk_sem);
861         fscrypt_put_master_key(mk);
862 out:
863         if (err == -ENOKEY && capable(CAP_FOWNER))
864                 err = 0;
865         return err;
866 }
867
868 /*
869  * Try to evict the inode's dentries from the dentry cache.  If the inode is a
870  * directory, then it can have at most one dentry; however, that dentry may be
871  * pinned by child dentries, so first try to evict the children too.
872  */
873 static void shrink_dcache_inode(struct inode *inode)
874 {
875         struct dentry *dentry;
876
877         if (S_ISDIR(inode->i_mode)) {
878                 dentry = d_find_any_alias(inode);
879                 if (dentry) {
880                         shrink_dcache_parent(dentry);
881                         dput(dentry);
882                 }
883         }
884         d_prune_aliases(inode);
885 }
886
887 static void evict_dentries_for_decrypted_inodes(struct fscrypt_master_key *mk)
888 {
889         struct fscrypt_inode_info *ci;
890         struct inode *inode;
891         struct inode *toput_inode = NULL;
892
893         spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
894
895         list_for_each_entry(ci, &mk->mk_decrypted_inodes, ci_master_key_link) {
896                 inode = ci->ci_inode;
897                 spin_lock(&inode->i_lock);
898                 if (inode->i_state & (I_FREEING | I_WILL_FREE | I_NEW)) {
899                         spin_unlock(&inode->i_lock);
900                         continue;
901                 }
902                 __iget(inode);
903                 spin_unlock(&inode->i_lock);
904                 spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
905
906                 shrink_dcache_inode(inode);
907                 iput(toput_inode);
908                 toput_inode = inode;
909
910                 spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
911         }
912
913         spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
914         iput(toput_inode);
915 }
916
917 static int check_for_busy_inodes(struct super_block *sb,
918                                  struct fscrypt_master_key *mk)
919 {
920         struct list_head *pos;
921         size_t busy_count = 0;
922         unsigned long ino;
923         char ino_str[50] = "";
924
925         spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
926
927         list_for_each(pos, &mk->mk_decrypted_inodes)
928                 busy_count++;
929
930         if (busy_count == 0) {
931                 spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
932                 return 0;
933         }
934
935         {
936                 /* select an example file to show for debugging purposes */
937                 struct inode *inode =
938                         list_first_entry(&mk->mk_decrypted_inodes,
939                                          struct fscrypt_inode_info,
940                                          ci_master_key_link)->ci_inode;
941                 ino = inode->i_ino;
942         }
943         spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
944
945         /* If the inode is currently being created, ino may still be 0. */
946         if (ino)
947                 snprintf(ino_str, sizeof(ino_str), ", including ino %lu", ino);
948
949         fscrypt_warn(NULL,
950                      "%s: %zu inode(s) still busy after removing key with %s %*phN%s",
951                      sb->s_id, busy_count, master_key_spec_type(&mk->mk_spec),
952                      master_key_spec_len(&mk->mk_spec), (u8 *)&mk->mk_spec.u,
953                      ino_str);
954         return -EBUSY;
955 }
956
957 static int try_to_lock_encrypted_files(struct super_block *sb,
958                                        struct fscrypt_master_key *mk)
959 {
960         int err1;
961         int err2;
962
963         /*
964          * An inode can't be evicted while it is dirty or has dirty pages.
965          * Thus, we first have to clean the inodes in ->mk_decrypted_inodes.
966          *
967          * Just do it the easy way: call sync_filesystem().  It's overkill, but
968          * it works, and it's more important to minimize the amount of caches we
969          * drop than the amount of data we sync.  Also, unprivileged users can
970          * already call sync_filesystem() via sys_syncfs() or sys_sync().
971          */
972         down_read(&sb->s_umount);
973         err1 = sync_filesystem(sb);
974         up_read(&sb->s_umount);
975         /* If a sync error occurs, still try to evict as much as possible. */
976
977         /*
978          * Inodes are pinned by their dentries, so we have to evict their
979          * dentries.  shrink_dcache_sb() would suffice, but would be overkill
980          * and inappropriate for use by unprivileged users.  So instead go
981          * through the inodes' alias lists and try to evict each dentry.
982          */
983         evict_dentries_for_decrypted_inodes(mk);
984
985         /*
986          * evict_dentries_for_decrypted_inodes() already iput() each inode in
987          * the list; any inodes for which that dropped the last reference will
988          * have been evicted due to fscrypt_drop_inode() detecting the key
989          * removal and telling the VFS to evict the inode.  So to finish, we
990          * just need to check whether any inodes couldn't be evicted.
991          */
992         err2 = check_for_busy_inodes(sb, mk);
993
994         return err1 ?: err2;
995 }
996
997 /*
998  * Try to remove an fscrypt master encryption key.
999  *
1000  * FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY (all_users=false) removes the current user's
1001  * claim to the key, then removes the key itself if no other users have claims.
1002  * FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY_ALL_USERS (all_users=true) always removes the
1003  * key itself.
1004  *
1005  * To "remove the key itself", first we transition the key to the "incompletely
1006  * removed" state, so that no more inodes can be unlocked with it.  Then we try
1007  * to evict all cached inodes that had been unlocked with the key.
1008  *
1009  * If all inodes were evicted, then we unlink the fscrypt_master_key from the
1010  * keyring.  Otherwise it remains in the keyring in the "incompletely removed"
1011  * state where it tracks the list of remaining inodes.  Userspace can execute
1012  * the ioctl again later to retry eviction, or alternatively can re-add the key.
1013  *
1014  * For more details, see the "Removing keys" section of
1015  * Documentation/filesystems/fscrypt.rst.
1016  */
1017 static int do_remove_key(struct file *filp, void __user *_uarg, bool all_users)
1018 {
1019         struct super_block *sb = file_inode(filp)->i_sb;
1020         struct fscrypt_remove_key_arg __user *uarg = _uarg;
1021         struct fscrypt_remove_key_arg arg;
1022         struct fscrypt_master_key *mk;
1023         u32 status_flags = 0;
1024         int err;
1025         bool inodes_remain;
1026
1027         if (copy_from_user(&arg, uarg, sizeof(arg)))
1028                 return -EFAULT;
1029
1030         if (!valid_key_spec(&arg.key_spec))
1031                 return -EINVAL;
1032
1033         if (memchr_inv(arg.__reserved, 0, sizeof(arg.__reserved)))
1034                 return -EINVAL;
1035
1036         /*
1037          * Only root can add and remove keys that are identified by an arbitrary
1038          * descriptor rather than by a cryptographic hash.
1039          */
1040         if (arg.key_spec.type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
1041             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1042                 return -EACCES;
1043
1044         /* Find the key being removed. */
1045         mk = fscrypt_find_master_key(sb, &arg.key_spec);
1046         if (!mk)
1047                 return -ENOKEY;
1048         down_write(&mk->mk_sem);
1049
1050         /* If relevant, remove current user's (or all users) claim to the key */
1051         if (mk->mk_users && mk->mk_users->keys.nr_leaves_on_tree != 0) {
1052                 if (all_users)
1053                         err = keyring_clear(mk->mk_users);
1054                 else
1055                         err = remove_master_key_user(mk);
1056                 if (err) {
1057                         up_write(&mk->mk_sem);
1058                         goto out_put_key;
1059                 }
1060                 if (mk->mk_users->keys.nr_leaves_on_tree != 0) {
1061                         /*
1062                          * Other users have still added the key too.  We removed
1063                          * the current user's claim to the key, but we still
1064                          * can't remove the key itself.
1065                          */
1066                         status_flags |=
1067                                 FSCRYPT_KEY_REMOVAL_STATUS_FLAG_OTHER_USERS;
1068                         err = 0;
1069                         up_write(&mk->mk_sem);
1070                         goto out_put_key;
1071                 }
1072         }
1073
1074         /* No user claims remaining.  Initiate removal of the key. */
1075         err = -ENOKEY;
1076         if (mk->mk_present) {
1077                 fscrypt_initiate_key_removal(sb, mk);
1078                 err = 0;
1079         }
1080         inodes_remain = refcount_read(&mk->mk_active_refs) > 0;
1081         up_write(&mk->mk_sem);
1082
1083         if (inodes_remain) {
1084                 /* Some inodes still reference this key; try to evict them. */
1085                 err = try_to_lock_encrypted_files(sb, mk);
1086                 if (err == -EBUSY) {
1087                         status_flags |=
1088                                 FSCRYPT_KEY_REMOVAL_STATUS_FLAG_FILES_BUSY;
1089                         err = 0;
1090                 }
1091         }
1092         /*
1093          * We return 0 if we successfully did something: removed a claim to the
1094          * key, initiated removal of the key, or tried locking the files again.
1095          * Users need to check the informational status flags if they care
1096          * whether the key has been fully removed including all files locked.
1097          */
1098 out_put_key:
1099         fscrypt_put_master_key(mk);
1100         if (err == 0)
1101                 err = put_user(status_flags, &uarg->removal_status_flags);
1102         return err;
1103 }
1104
1105 int fscrypt_ioctl_remove_key(struct file *filp, void __user *uarg)
1106 {
1107         return do_remove_key(filp, uarg, false);
1108 }
1109 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_remove_key);
1110
1111 int fscrypt_ioctl_remove_key_all_users(struct file *filp, void __user *uarg)
1112 {
1113         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1114                 return -EACCES;
1115         return do_remove_key(filp, uarg, true);
1116 }
1117 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_remove_key_all_users);
1118
1119 /*
1120  * Retrieve the status of an fscrypt master encryption key.
1121  *
1122  * We set ->status to indicate whether the key is absent, present, or
1123  * incompletely removed.  (For an explanation of what these statuses mean and
1124  * how they are represented internally, see struct fscrypt_master_key.)  This
1125  * field allows applications to easily determine the status of an encrypted
1126  * directory without using a hack such as trying to open a regular file in it
1127  * (which can confuse the "incompletely removed" status with absent or present).
1128  *
1129  * In addition, for v2 policy keys we allow applications to determine, via
1130  * ->status_flags and ->user_count, whether the key has been added by the
1131  * current user, by other users, or by both.  Most applications should not need
1132  * this, since ordinarily only one user should know a given key.  However, if a
1133  * secret key is shared by multiple users, applications may wish to add an
1134  * already-present key to prevent other users from removing it.  This ioctl can
1135  * be used to check whether that really is the case before the work is done to
1136  * add the key --- which might e.g. require prompting the user for a passphrase.
1137  *
1138  * For more details, see the "FS_IOC_GET_ENCRYPTION_KEY_STATUS" section of
1139  * Documentation/filesystems/fscrypt.rst.
1140  */
1141 int fscrypt_ioctl_get_key_status(struct file *filp, void __user *uarg)
1142 {
1143         struct super_block *sb = file_inode(filp)->i_sb;
1144         struct fscrypt_get_key_status_arg arg;
1145         struct fscrypt_master_key *mk;
1146         int err;
1147
1148         if (copy_from_user(&arg, uarg, sizeof(arg)))
1149                 return -EFAULT;
1150
1151         if (!valid_key_spec(&arg.key_spec))
1152                 return -EINVAL;
1153
1154         if (memchr_inv(arg.__reserved, 0, sizeof(arg.__reserved)))
1155                 return -EINVAL;
1156
1157         arg.status_flags = 0;
1158         arg.user_count = 0;
1159         memset(arg.__out_reserved, 0, sizeof(arg.__out_reserved));
1160
1161         mk = fscrypt_find_master_key(sb, &arg.key_spec);
1162         if (!mk) {
1163                 arg.status = FSCRYPT_KEY_STATUS_ABSENT;
1164                 err = 0;
1165                 goto out;
1166         }
1167         down_read(&mk->mk_sem);
1168
1169         if (!mk->mk_present) {
1170                 arg.status = refcount_read(&mk->mk_active_refs) > 0 ?
1171                         FSCRYPT_KEY_STATUS_INCOMPLETELY_REMOVED :
1172                         FSCRYPT_KEY_STATUS_ABSENT /* raced with full removal */;
1173                 err = 0;
1174                 goto out_release_key;
1175         }
1176
1177         arg.status = FSCRYPT_KEY_STATUS_PRESENT;
1178         if (mk->mk_users) {
1179                 struct key *mk_user;
1180
1181                 arg.user_count = mk->mk_users->keys.nr_leaves_on_tree;
1182                 mk_user = find_master_key_user(mk);
1183                 if (!IS_ERR(mk_user)) {
1184                         arg.status_flags |=
1185                                 FSCRYPT_KEY_STATUS_FLAG_ADDED_BY_SELF;
1186                         key_put(mk_user);
1187                 } else if (mk_user != ERR_PTR(-ENOKEY)) {
1188                         err = PTR_ERR(mk_user);
1189                         goto out_release_key;
1190                 }
1191         }
1192         err = 0;
1193 out_release_key:
1194         up_read(&mk->mk_sem);
1195         fscrypt_put_master_key(mk);
1196 out:
1197         if (!err && copy_to_user(uarg, &arg, sizeof(arg)))
1198                 err = -EFAULT;
1199         return err;
1200 }
1201 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_get_key_status);
1202
1203 int __init fscrypt_init_keyring(void)
1204 {
1205         int err;
1206
1207         err = register_key_type(&key_type_fscrypt_user);
1208         if (err)
1209                 return err;
1210
1211         err = register_key_type(&key_type_fscrypt_provisioning);
1212         if (err)
1213                 goto err_unregister_fscrypt_user;
1214
1215         return 0;
1216
1217 err_unregister_fscrypt_user:
1218         unregister_key_type(&key_type_fscrypt_user);
1219         return err;
1220 }