security/integrity/evm/evm_crypto.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2005-2010 IBM Corporation
   3  *
   4  * Authors:
   5  * Mimi Zohar <zohar@us.ibm.com>
   6  * Kylene Hall <kjhall@us.ibm.com>
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10  * the Free Software Foundation, version 2 of the License.
  11  *
  12  * File: evm_crypto.c
  13  *       Using root's kernel master key (kmk), calculate the HMAC
  14  */
  15
  16 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  17
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/crypto.h>
  20 #include <linux/xattr.h>
  21 #include <linux/evm.h>
  22 #include <keys/encrypted-type.h>
  23 #include <crypto/hash.h>
  24 #include "evm.h"
  25
  26 #define EVMKEY "evm-key"
  27 #define MAX_KEY_SIZE 128
  28 static unsigned char evmkey[MAX_KEY_SIZE];
  29 static int evmkey_len = MAX_KEY_SIZE;
  30
  31 struct crypto_shash *hmac_tfm;
  32 struct crypto_shash *hash_tfm;
  33
  34 static DEFINE_MUTEX(mutex);
  35
  36 #define EVM_SET_KEY_BUSY 0
  37
  38 static unsigned long evm_set_key_flags;
  39
  40 static char * const evm_hmac = "hmac(sha1)";
  41 static char * const evm_hash = "sha1";
  42
  43 /**
  44  * evm_set_key() - set EVM HMAC key from the kernel
  45  * @key: pointer to a buffer with the key data
  46  * @size: length of the key data
  47  *
  48  * This function allows setting the EVM HMAC key from the kernel
  49  * without using the "encrypted" key subsystem keys. It can be used
  50  * by the crypto HW kernel module which has its own way of managing
  51  * keys.
  52  *
  53  * key length should be between 32 and 128 bytes long
  54  */
  55 int evm_set_key(void *key, size_t keylen)
  56 {
  57         int rc;
  58
  59         rc = -EBUSY;
  60         if (test_and_set_bit(EVM_SET_KEY_BUSY, &evm_set_key_flags))
  61                 goto busy;
  62         rc = -EINVAL;
  63         if (keylen > MAX_KEY_SIZE)
  64                 goto inval;
  65         memcpy(evmkey, key, keylen);
  66         evm_initialized |= EVM_INIT_HMAC;
  67         pr_info("key initialized\n");
  68         return 0;
  69 inval:
  70         clear_bit(EVM_SET_KEY_BUSY, &evm_set_key_flags);
  71 busy:
  72         pr_err("key initialization failed\n");
  73         return rc;
  74 }
  75 EXPORT_SYMBOL_GPL(evm_set_key);
  76
  77 static struct shash_desc *init_desc(char type)
  78 {
  79         long rc;
  80         char *algo;
  81         struct crypto_shash **tfm;
  82         struct shash_desc *desc;
  83
  84         if (type == EVM_XATTR_HMAC) {
  85                 if (!(evm_initialized & EVM_INIT_HMAC)) {
  86                         pr_err_once("HMAC key is not set\n");
  87                         return ERR_PTR(-ENOKEY);
  88                 }
  89                 tfm = &hmac_tfm;
  90                 algo = evm_hmac;
  91         } else {
  92                 tfm = &hash_tfm;
  93                 algo = evm_hash;
  94         }
  95
  96         if (*tfm == NULL) {
  97                 mutex_lock(&mutex);
  98                 if (*tfm)
  99                         goto out;
 100                 *tfm = crypto_alloc_shash(algo, 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
 101                 if (IS_ERR(*tfm)) {
 102                         rc = PTR_ERR(*tfm);
 103                         pr_err("Can not allocate %s (reason: %ld)\n", algo, rc);
 104                         *tfm = NULL;
 105                         mutex_unlock(&mutex);
 106                         return ERR_PTR(rc);
 107                 }
 108                 if (type == EVM_XATTR_HMAC) {
 109                         rc = crypto_shash_setkey(*tfm, evmkey, evmkey_len);
 110                         if (rc) {
 111                                 crypto_free_shash(*tfm);
 112                                 *tfm = NULL;
 113                                 mutex_unlock(&mutex);
 114                                 return ERR_PTR(rc);
 115                         }
 116                 }
 117 out:
 118                 mutex_unlock(&mutex);
 119         }
 120
 121         desc = kmalloc(sizeof(*desc) + crypto_shash_descsize(*tfm),
 122                         GFP_KERNEL);
 123         if (!desc)
 124                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 125
 126         desc->tfm = *tfm;
 127         desc->flags = CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP;
 128
 129         rc = crypto_shash_init(desc);
 130         if (rc) {
 131                 kfree(desc);
 132                 return ERR_PTR(rc);
 133         }
 134         return desc;
 135 }
 136
 137 /* Protect against 'cutting & pasting' security.evm xattr, include inode
 138  * specific info.
 139  *
 140  * (Additional directory/file metadata needs to be added for more complete
 141  * protection.)
 142  */
 143 static void hmac_add_misc(struct shash_desc *desc, struct inode *inode,
 144                           char type, char *digest)
 145 {
 146         struct h_misc {
 147                 unsigned long ino;
 148                 __u32 generation;
 149                 uid_t uid;
 150                 gid_t gid;
 151                 umode_t mode;
 152         } hmac_misc;
 153
 154         memset(&hmac_misc, 0, sizeof(hmac_misc));
 155         /* Don't include the inode or generation number in portable
 156          * signatures
 157          */
 158         if (type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG) {
 159                 hmac_misc.ino = inode->i_ino;
 160                 hmac_misc.generation = inode->i_generation;
 161         }
 162         /* The hmac uid and gid must be encoded in the initial user
 163          * namespace (not the filesystems user namespace) as encoding
 164          * them in the filesystems user namespace allows an attack
 165          * where first they are written in an unprivileged fuse mount
 166          * of a filesystem and then the system is tricked to mount the
 167          * filesystem for real on next boot and trust it because
 168          * everything is signed.
 169          */
 170         hmac_misc.uid = from_kuid(&init_user_ns, inode->i_uid);
 171         hmac_misc.gid = from_kgid(&init_user_ns, inode->i_gid);
 172         hmac_misc.mode = inode->i_mode;
 173         crypto_shash_update(desc, (const u8 *)&hmac_misc, sizeof(hmac_misc));
 174         if ((evm_hmac_attrs & EVM_ATTR_FSUUID) &&
 175             type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG)
 176                 crypto_shash_update(desc, &inode->i_sb->s_uuid.b[0],
 177                                     sizeof(inode->i_sb->s_uuid));
 178         crypto_shash_final(desc, digest);
 179 }
 180
 181 /*
 182  * Calculate the HMAC value across the set of protected security xattrs.
 183  *
 184  * Instead of retrieving the requested xattr, for performance, calculate
 185  * the hmac using the requested xattr value. Don't alloc/free memory for
 186  * each xattr, but attempt to re-use the previously allocated memory.
 187  */
 188 static int evm_calc_hmac_or_hash(struct dentry *dentry,
 189                                 const char *req_xattr_name,
 190                                 const char *req_xattr_value,
 191                                 size_t req_xattr_value_len,
 192                                 char type, char *digest)
 193 {
 194         struct inode *inode = d_backing_inode(dentry);
 195         struct xattr_list *xattr;
 196         struct shash_desc *desc;
 197         size_t xattr_size = 0;
 198         char *xattr_value = NULL;
 199         int error;
 200         int size;
 201         bool ima_present = false;
 202
 203         if (!(inode->i_opflags & IOP_XATTR) ||
 204             inode->i_sb->s_user_ns != &init_user_ns)
 205                 return -EOPNOTSUPP;
 206
 207         desc = init_desc(type);
 208         if (IS_ERR(desc))
 209                 return PTR_ERR(desc);
 210
 211         error = -ENODATA;
 212         list_for_each_entry_rcu(xattr, &evm_config_xattrnames, list) {
 213                 bool is_ima = false;
 214
 215                 if (strcmp(xattr->name, XATTR_NAME_IMA) == 0)
 216                         is_ima = true;
 217
 218                 if ((req_xattr_name && req_xattr_value)
 219                     && !strcmp(xattr->name, req_xattr_name)) {
 220                         error = 0;
 221                         crypto_shash_update(desc, (const u8 *)req_xattr_value,
 222                                              req_xattr_value_len);
 223                         if (is_ima)
 224                                 ima_present = true;
 225                         continue;
 226                 }
 227                 size = vfs_getxattr_alloc(dentry, xattr->name,
 228                                           &xattr_value, xattr_size, GFP_NOFS);
 229                 if (size == -ENOMEM) {
 230                         error = -ENOMEM;
 231                         goto out;
 232                 }
 233                 if (size < 0)
 234                         continue;
 235
 236                 error = 0;
 237                 xattr_size = size;
 238                 crypto_shash_update(desc, (const u8 *)xattr_value, xattr_size);
 239                 if (is_ima)
 240                         ima_present = true;
 241         }
 242         hmac_add_misc(desc, inode, type, digest);
 243
 244         /* Portable EVM signatures must include an IMA hash */
 245         if (type == EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG && !ima_present)
 246                 return -EPERM;
 247 out:
 248         kfree(xattr_value);
 249         kfree(desc);
 250         return error;
 251 }
 252
 253 int evm_calc_hmac(struct dentry *dentry, const char *req_xattr_name,
 254                   const char *req_xattr_value, size_t req_xattr_value_len,
 255                   char *digest)
 256 {
 257         return evm_calc_hmac_or_hash(dentry, req_xattr_name, req_xattr_value,
 258                                req_xattr_value_len, EVM_XATTR_HMAC, digest);
 259 }
 260
 261 int evm_calc_hash(struct dentry *dentry, const char *req_xattr_name,
 262                   const char *req_xattr_value, size_t req_xattr_value_len,
 263                   char type, char *digest)
 264 {
 265         return evm_calc_hmac_or_hash(dentry, req_xattr_name, req_xattr_value,
 266                                      req_xattr_value_len, type, digest);
 267 }
 268
 269 static int evm_is_immutable(struct dentry *dentry, struct inode *inode)
 270 {
 271         const struct evm_ima_xattr_data *xattr_data = NULL;
 272         struct integrity_iint_cache *iint;
 273         int rc = 0;
 274
 275         iint = integrity_iint_find(inode);
 276         if (iint && (iint->flags & EVM_IMMUTABLE_DIGSIG))
 277                 return 1;
 278
 279         /* Do this the hard way */
 280         rc = vfs_getxattr_alloc(dentry, XATTR_NAME_EVM, (char **)&xattr_data, 0,
 281                                 GFP_NOFS);
 282         if (rc <= 0) {
 283                 if (rc == -ENODATA)
 284                         return 0;
 285                 return rc;
 286         }
 287         if (xattr_data->type == EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG)
 288                 rc = 1;
 289         else
 290                 rc = 0;
 291
 292         kfree(xattr_data);
 293         return rc;
 294 }
 295
 296
 297 /*
 298  * Calculate the hmac and update security.evm xattr
 299  *
 300  * Expects to be called with i_mutex locked.
 301  */
 302 int evm_update_evmxattr(struct dentry *dentry, const char *xattr_name,
 303                         const char *xattr_value, size_t xattr_value_len)
 304 {
 305         struct inode *inode = d_backing_inode(dentry);
 306         struct evm_ima_xattr_data xattr_data;
 307         int rc = 0;
 308
 309         /*
 310          * Don't permit any transformation of the EVM xattr if the signature
 311          * is of an immutable type
 312          */
 313         rc = evm_is_immutable(dentry, inode);
 314         if (rc < 0)
 315                 return rc;
 316         if (rc)
 317                 return -EPERM;
 318
 319         rc = evm_calc_hmac(dentry, xattr_name, xattr_value,
 320                            xattr_value_len, xattr_data.digest);
 321         if (rc == 0) {
 322                 xattr_data.type = EVM_XATTR_HMAC;
 323                 rc = __vfs_setxattr_noperm(dentry, XATTR_NAME_EVM,
 324                                            &xattr_data,
 325                                            sizeof(xattr_data), 0);
 326         } else if (rc == -ENODATA && (inode->i_opflags & IOP_XATTR)) {
 327                 rc = __vfs_removexattr(dentry, XATTR_NAME_EVM);
 328         }
 329         return rc;
 330 }
 331
 332 int evm_init_hmac(struct inode *inode, const struct xattr *lsm_xattr,
 333                   char *hmac_val)
 334 {
 335         struct shash_desc *desc;
 336
 337         desc = init_desc(EVM_XATTR_HMAC);
 338         if (IS_ERR(desc)) {
 339                 pr_info("init_desc failed\n");
 340                 return PTR_ERR(desc);
 341         }
 342
 343         crypto_shash_update(desc, lsm_xattr->value, lsm_xattr->value_len);
 344         hmac_add_misc(desc, inode, EVM_XATTR_HMAC, hmac_val);
 345         kfree(desc);
 346         return 0;
 347 }
 348
 349 /*
 350  * Get the key from the TPM for the SHA1-HMAC
 351  */
 352 int evm_init_key(void)
 353 {
 354         struct key *evm_key;
 355         struct encrypted_key_payload *ekp;
 356         int rc;
 357
 358         evm_key = request_key(&key_type_encrypted, EVMKEY, NULL);
 359         if (IS_ERR(evm_key))
 360                 return -ENOENT;
 361
 362         down_read(&evm_key->sem);
 363         ekp = evm_key->payload.data[0];
 364
 365         rc = evm_set_key(ekp->decrypted_data, ekp->decrypted_datalen);
 366
 367         /* burn the original key contents */
 368         memset(ekp->decrypted_data, 0, ekp->decrypted_datalen);
 369         up_read(&evm_key->sem);
 370         key_put(evm_key);
 371         return rc;
 372 }