net/mac80211/key.c

   1 /*
   2  * Copyright 2002-2005, Instant802 Networks, Inc.
   3  * Copyright 2005-2006, Devicescape Software, Inc.
   4  * Copyright 2006-2007  Jiri Benc <jbenc@suse.cz>
   5  * Copyright 2007-2008  Johannes Berg <johannes@sipsolutions.net>
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11
  12 #include <linux/if_ether.h>
  13 #include <linux/etherdevice.h>
  14 #include <linux/list.h>
  15 #include <linux/rcupdate.h>
  16 #include <linux/rtnetlink.h>
  17 #include <net/mac80211.h>
  18 #include "ieee80211_i.h"
  19 #include "driver-ops.h"
  20 #include "debugfs_key.h"
  21 #include "aes_ccm.h"
  22 #include "aes_cmac.h"
  23
  24
  25 /**
  26  * DOC: Key handling basics
  27  *
  28  * Key handling in mac80211 is done based on per-interface (sub_if_data)
  29  * keys and per-station keys. Since each station belongs to an interface,
  30  * each station key also belongs to that interface.
  31  *
  32  * Hardware acceleration is done on a best-effort basis, for each key
  33  * that is eligible the hardware is asked to enable that key but if
  34  * it cannot do that they key is simply kept for software encryption.
  35  * There is currently no way of knowing this except by looking into
  36  * debugfs.
  37  *
  38  * All key operations are protected internally so you can call them at
  39  * any time.
  40  *
  41  * Within mac80211, key references are, just as STA structure references,
  42  * protected by RCU. Note, however, that some things are unprotected,
  43  * namely the key->sta dereferences within the hardware acceleration
  44  * functions. This means that sta_info_destroy() must flush the key todo
  45  * list.
  46  *
  47  * All the direct key list manipulation functions must not sleep because
  48  * they can operate on STA info structs that are protected by RCU.
  49  */
  50
  51 static const u8 bcast_addr[ETH_ALEN] = { 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF };
  52
  53 /* key mutex: used to synchronise todo runners */
  54 static DEFINE_MUTEX(key_mutex);
  55 static DEFINE_SPINLOCK(todo_lock);
  56 static LIST_HEAD(todo_list);
  57
  58 static void key_todo(struct work_struct *work)
  59 {
  60         ieee80211_key_todo();
  61 }
  62
  63 static DECLARE_WORK(todo_work, key_todo);
  64
  65 /**
  66  * add_todo - add todo item for a key
  67  *
  68  * @key: key to add to do item for
  69  * @flag: todo flag(s)
  70  */
  71 static void add_todo(struct ieee80211_key *key, u32 flag)
  72 {
  73         if (!key)
  74                 return;
  75
  76         spin_lock(&todo_lock);
  77         key->flags |= flag;
  78         /*
  79          * Remove again if already on the list so that we move it to the end.
  80          */
  81         if (!list_empty(&key->todo))
  82                 list_del(&key->todo);
  83         list_add_tail(&key->todo, &todo_list);
  84         schedule_work(&todo_work);
  85         spin_unlock(&todo_lock);
  86 }
  87
  88 /**
  89  * ieee80211_key_lock - lock the mac80211 key operation lock
  90  *
  91  * This locks the (global) mac80211 key operation lock, all
  92  * key operations must be done under this lock.
  93  */
  94 static void ieee80211_key_lock(void)
  95 {
  96         mutex_lock(&key_mutex);
  97 }
  98
  99 /**
 100  * ieee80211_key_unlock - unlock the mac80211 key operation lock
 101  */
 102 static void ieee80211_key_unlock(void)
 103 {
 104         mutex_unlock(&key_mutex);
 105 }
 106
 107 static void assert_key_lock(void)
 108 {
 109         WARN_ON(!mutex_is_locked(&key_mutex));
 110 }
 111
 112 static struct ieee80211_sta *get_sta_for_key(struct ieee80211_key *key)
 113 {
 114         if (key->sta)
 115                 return &key->sta->sta;
 116
 117         return NULL;
 118 }
 119
 120 static void ieee80211_key_enable_hw_accel(struct ieee80211_key *key)
 121 {
 122         struct ieee80211_sub_if_data *sdata;
 123         struct ieee80211_sta *sta;
 124         int ret;
 125
 126         assert_key_lock();
 127         might_sleep();
 128
 129         if (!key->local->ops->set_key)
 130                 return;
 131
 132         sta = get_sta_for_key(key);
 133
 134         sdata = key->sdata;
 135         if (sdata->vif.type == NL80211_IFTYPE_AP_VLAN)
 136                 sdata = container_of(sdata->bss,
 137                                      struct ieee80211_sub_if_data,
 138                                      u.ap);
 139
 140         ret = drv_set_key(key->local, SET_KEY, &sdata->vif, sta, &key->conf);
 141
 142         if (!ret) {
 143                 spin_lock(&todo_lock);
 144                 key->flags |= KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE;
 145                 spin_unlock(&todo_lock);
 146         }
 147
 148         if (ret && ret != -ENOSPC && ret != -EOPNOTSUPP)
 149                 printk(KERN_ERR "mac80211-%s: failed to set key "
 150                        "(%d, %pM) to hardware (%d)\n",
 151                        wiphy_name(key->local->hw.wiphy),
 152                        key->conf.keyidx, sta ? sta->addr : bcast_addr, ret);
 153 }
 154
 155 static void ieee80211_key_disable_hw_accel(struct ieee80211_key *key)
 156 {
 157         struct ieee80211_sub_if_data *sdata;
 158         struct ieee80211_sta *sta;
 159         int ret;
 160
 161         assert_key_lock();
 162         might_sleep();
 163
 164         if (!key || !key->local->ops->set_key)
 165                 return;
 166
 167         spin_lock(&todo_lock);
 168         if (!(key->flags & KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE)) {
 169                 spin_unlock(&todo_lock);
 170                 return;
 171         }
 172         spin_unlock(&todo_lock);
 173
 174         sta = get_sta_for_key(key);
 175         sdata = key->sdata;
 176
 177         if (sdata->vif.type == NL80211_IFTYPE_AP_VLAN)
 178                 sdata = container_of(sdata->bss,
 179                                      struct ieee80211_sub_if_data,
 180                                      u.ap);
 181
 182         ret = drv_set_key(key->local, DISABLE_KEY, &sdata->vif,
 183                           sta, &key->conf);
 184
 185         if (ret)
 186                 printk(KERN_ERR "mac80211-%s: failed to remove key "
 187                        "(%d, %pM) from hardware (%d)\n",
 188                        wiphy_name(key->local->hw.wiphy),
 189                        key->conf.keyidx, sta ? sta->addr : bcast_addr, ret);
 190
 191         spin_lock(&todo_lock);
 192         key->flags &= ~KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE;
 193         spin_unlock(&todo_lock);
 194 }
 195
 196 static void __ieee80211_set_default_key(struct ieee80211_sub_if_data *sdata,
 197                                         int idx)
 198 {
 199         struct ieee80211_key *key = NULL;
 200
 201         if (idx >= 0 && idx < NUM_DEFAULT_KEYS)
 202                 key = sdata->keys[idx];
 203
 204         rcu_assign_pointer(sdata->default_key, key);
 205
 206         if (key)
 207                 add_todo(key, KEY_FLAG_TODO_DEFKEY);
 208 }
 209
 210 void ieee80211_set_default_key(struct ieee80211_sub_if_data *sdata, int idx)
 211 {
 212         unsigned long flags;
 213
 214         spin_lock_irqsave(&sdata->local->key_lock, flags);
 215         __ieee80211_set_default_key(sdata, idx);
 216         spin_unlock_irqrestore(&sdata->local->key_lock, flags);
 217 }
 218
 219 static void
 220 __ieee80211_set_default_mgmt_key(struct ieee80211_sub_if_data *sdata, int idx)
 221 {
 222         struct ieee80211_key *key = NULL;
 223
 224         if (idx >= NUM_DEFAULT_KEYS &&
 225             idx < NUM_DEFAULT_KEYS + NUM_DEFAULT_MGMT_KEYS)
 226                 key = sdata->keys[idx];
 227
 228         rcu_assign_pointer(sdata->default_mgmt_key, key);
 229
 230         if (key)
 231                 add_todo(key, KEY_FLAG_TODO_DEFMGMTKEY);
 232 }
 233
 234 void ieee80211_set_default_mgmt_key(struct ieee80211_sub_if_data *sdata,
 235                                     int idx)
 236 {
 237         unsigned long flags;
 238
 239         spin_lock_irqsave(&sdata->local->key_lock, flags);
 240         __ieee80211_set_default_mgmt_key(sdata, idx);
 241         spin_unlock_irqrestore(&sdata->local->key_lock, flags);
 242 }
 243
 244
 245 static void __ieee80211_key_replace(struct ieee80211_sub_if_data *sdata,
 246                                     struct sta_info *sta,
 247                                     struct ieee80211_key *old,
 248                                     struct ieee80211_key *new)
 249 {
 250         int idx, defkey, defmgmtkey;
 251
 252         if (new)
 253                 list_add(&new->list, &sdata->key_list);
 254
 255         if (sta) {
 256                 rcu_assign_pointer(sta->key, new);
 257         } else {
 258                 WARN_ON(new && old && new->conf.keyidx != old->conf.keyidx);
 259
 260                 if (old)
 261                         idx = old->conf.keyidx;
 262                 else
 263                         idx = new->conf.keyidx;
 264
 265                 defkey = old && sdata->default_key == old;
 266                 defmgmtkey = old && sdata->default_mgmt_key == old;
 267
 268                 if (defkey && !new)
 269                         __ieee80211_set_default_key(sdata, -1);
 270                 if (defmgmtkey && !new)
 271                         __ieee80211_set_default_mgmt_key(sdata, -1);
 272
 273                 rcu_assign_pointer(sdata->keys[idx], new);
 274                 if (defkey && new)
 275                         __ieee80211_set_default_key(sdata, new->conf.keyidx);
 276                 if (defmgmtkey && new)
 277                         __ieee80211_set_default_mgmt_key(sdata,
 278                                                          new->conf.keyidx);
 279         }
 280
 281         if (old) {
 282                 /*
 283                  * We'll use an empty list to indicate that the key
 284                  * has already been removed.
 285                  */
 286                 list_del_init(&old->list);
 287         }
 288 }
 289
 290 struct ieee80211_key *ieee80211_key_alloc(enum ieee80211_key_alg alg,
 291                                           int idx,
 292                                           size_t key_len,
 293                                           const u8 *key_data,
 294                                           size_t seq_len, const u8 *seq)
 295 {
 296         struct ieee80211_key *key;
 297         int i, j;
 298
 299         BUG_ON(idx < 0 || idx >= NUM_DEFAULT_KEYS + NUM_DEFAULT_MGMT_KEYS);
 300
 301         key = kzalloc(sizeof(struct ieee80211_key) + key_len, GFP_KERNEL);
 302         if (!key)
 303                 return NULL;
 304
 305         /*
 306          * Default to software encryption; we'll later upload the
 307          * key to the hardware if possible.
 308          */
 309         key->conf.flags = 0;
 310         key->flags = 0;
 311
 312         key->conf.alg = alg;
 313         key->conf.keyidx = idx;
 314         key->conf.keylen = key_len;
 315         switch (alg) {
 316         case ALG_WEP:
 317                 key->conf.iv_len = WEP_IV_LEN;
 318                 key->conf.icv_len = WEP_ICV_LEN;
 319                 break;
 320         case ALG_TKIP:
 321                 key->conf.iv_len = TKIP_IV_LEN;
 322                 key->conf.icv_len = TKIP_ICV_LEN;
 323                 if (seq) {
 324                         for (i = 0; i < NUM_RX_DATA_QUEUES; i++) {
 325                                 key->u.tkip.rx[i].iv32 =
 326                                         get_unaligned_le32(&seq[2]);
 327                                 key->u.tkip.rx[i].iv16 =
 328                                         get_unaligned_le16(seq);
 329                         }
 330                 }
 331                 break;
 332         case ALG_CCMP:
 333                 key->conf.iv_len = CCMP_HDR_LEN;
 334                 key->conf.icv_len = CCMP_MIC_LEN;
 335                 if (seq) {
 336                         for (i = 0; i < NUM_RX_DATA_QUEUES; i++)
 337                                 for (j = 0; j < CCMP_PN_LEN; j++)
 338                                         key->u.ccmp.rx_pn[i][j] =
 339                                                 seq[CCMP_PN_LEN - j - 1];
 340                 }
 341                 break;
 342         case ALG_AES_CMAC:
 343                 key->conf.iv_len = 0;
 344                 key->conf.icv_len = sizeof(struct ieee80211_mmie);
 345                 if (seq)
 346                         for (j = 0; j < 6; j++)
 347                                 key->u.aes_cmac.rx_pn[j] = seq[6 - j - 1];
 348                 break;
 349         }
 350         memcpy(key->conf.key, key_data, key_len);
 351         INIT_LIST_HEAD(&key->list);
 352         INIT_LIST_HEAD(&key->todo);
 353
 354         if (alg == ALG_CCMP) {
 355                 /*
 356                  * Initialize AES key state here as an optimization so that
 357                  * it does not need to be initialized for every packet.
 358                  */
 359                 key->u.ccmp.tfm = ieee80211_aes_key_setup_encrypt(key_data);
 360                 if (!key->u.ccmp.tfm) {
 361                         kfree(key);
 362                         return NULL;
 363                 }
 364         }
 365
 366         if (alg == ALG_AES_CMAC) {
 367                 /*
 368                  * Initialize AES key state here as an optimization so that
 369                  * it does not need to be initialized for every packet.
 370                  */
 371                 key->u.aes_cmac.tfm =
 372                         ieee80211_aes_cmac_key_setup(key_data);
 373                 if (!key->u.aes_cmac.tfm) {
 374                         kfree(key);
 375                         return NULL;
 376                 }
 377         }
 378
 379         return key;
 380 }
 381
 382 void ieee80211_key_link(struct ieee80211_key *key,
 383                         struct ieee80211_sub_if_data *sdata,
 384                         struct sta_info *sta)
 385 {
 386         struct ieee80211_key *old_key;
 387         unsigned long flags;
 388         int idx;
 389
 390         BUG_ON(!sdata);
 391         BUG_ON(!key);
 392
 393         idx = key->conf.keyidx;
 394         key->local = sdata->local;
 395         key->sdata = sdata;
 396         key->sta = sta;
 397
 398         if (sta) {
 399                 /*
 400                  * some hardware cannot handle TKIP with QoS, so
 401                  * we indicate whether QoS could be in use.
 402                  */
 403                 if (test_sta_flags(sta, WLAN_STA_WME))
 404                         key->conf.flags |= IEEE80211_KEY_FLAG_WMM_STA;
 405
 406                 /*
 407                  * This key is for a specific sta interface,
 408                  * inform the driver that it should try to store
 409                  * this key as pairwise key.
 410                  */
 411                 key->conf.flags |= IEEE80211_KEY_FLAG_PAIRWISE;
 412         } else {
 413                 if (sdata->vif.type == NL80211_IFTYPE_STATION) {
 414                         struct sta_info *ap;
 415
 416                         /*
 417                          * We're getting a sta pointer in,
 418                          * so must be under RCU read lock.
 419                          */
 420
 421                         /* same here, the AP could be using QoS */
 422                         ap = sta_info_get(key->local, key->sdata->u.mgd.bssid);
 423                         if (ap) {
 424                                 if (test_sta_flags(ap, WLAN_STA_WME))
 425                                         key->conf.flags |=
 426                                                 IEEE80211_KEY_FLAG_WMM_STA;
 427                         }
 428                 }
 429         }
 430
 431         spin_lock_irqsave(&sdata->local->key_lock, flags);
 432
 433         if (sta)
 434                 old_key = sta->key;
 435         else
 436                 old_key = sdata->keys[idx];
 437
 438         __ieee80211_key_replace(sdata, sta, old_key, key);
 439
 440         spin_unlock_irqrestore(&sdata->local->key_lock, flags);
 441
 442         /* free old key later */
 443         add_todo(old_key, KEY_FLAG_TODO_DELETE);
 444
 445         add_todo(key, KEY_FLAG_TODO_ADD_DEBUGFS);
 446         if (netif_running(sdata->dev))
 447                 add_todo(key, KEY_FLAG_TODO_HWACCEL_ADD);
 448 }
 449
 450 static void __ieee80211_key_free(struct ieee80211_key *key)
 451 {
 452         /*
 453          * Replace key with nothingness if it was ever used.
 454          */
 455         if (key->sdata)
 456                 __ieee80211_key_replace(key->sdata, key->sta,
 457                                         key, NULL);
 458
 459         add_todo(key, KEY_FLAG_TODO_DELETE);
 460 }
 461
 462 void ieee80211_key_free(struct ieee80211_key *key)
 463 {
 464         unsigned long flags;
 465
 466         if (!key)
 467                 return;
 468
 469         if (!key->sdata) {
 470                 /* The key has not been linked yet, simply free it
 471                  * and don't Oops */
 472                 if (key->conf.alg == ALG_CCMP)
 473                         ieee80211_aes_key_free(key->u.ccmp.tfm);
 474                 kfree(key);
 475                 return;
 476         }
 477
 478         spin_lock_irqsave(&key->sdata->local->key_lock, flags);
 479         __ieee80211_key_free(key);
 480         spin_unlock_irqrestore(&key->sdata->local->key_lock, flags);
 481 }
 482
 483 /*
 484  * To be safe against concurrent manipulations of the list (which shouldn't
 485  * actually happen) we need to hold the spinlock. But under the spinlock we
 486  * can't actually do much, so we defer processing to the todo list. Then run
 487  * the todo list to be sure the operation and possibly previously pending
 488  * operations are completed.
 489  */
 490 static void ieee80211_todo_for_each_key(struct ieee80211_sub_if_data *sdata,
 491                                         u32 todo_flags)
 492 {
 493         struct ieee80211_key *key;
 494         unsigned long flags;
 495
 496         might_sleep();
 497
 498         spin_lock_irqsave(&sdata->local->key_lock, flags);
 499         list_for_each_entry(key, &sdata->key_list, list)
 500                 add_todo(key, todo_flags);
 501         spin_unlock_irqrestore(&sdata->local->key_lock, flags);
 502
 503         ieee80211_key_todo();
 504 }
 505
 506 void ieee80211_enable_keys(struct ieee80211_sub_if_data *sdata)
 507 {
 508         ASSERT_RTNL();
 509
 510         if (WARN_ON(!netif_running(sdata->dev)))
 511                 return;
 512
 513         ieee80211_todo_for_each_key(sdata, KEY_FLAG_TODO_HWACCEL_ADD);
 514 }
 515
 516 void ieee80211_disable_keys(struct ieee80211_sub_if_data *sdata)
 517 {
 518         ASSERT_RTNL();
 519
 520         ieee80211_todo_for_each_key(sdata, KEY_FLAG_TODO_HWACCEL_REMOVE);
 521 }
 522
 523 static void __ieee80211_key_destroy(struct ieee80211_key *key)
 524 {
 525         if (!key)
 526                 return;
 527
 528         ieee80211_key_disable_hw_accel(key);
 529
 530         if (key->conf.alg == ALG_CCMP)
 531                 ieee80211_aes_key_free(key->u.ccmp.tfm);
 532         if (key->conf.alg == ALG_AES_CMAC)
 533                 ieee80211_aes_cmac_key_free(key->u.aes_cmac.tfm);
 534         ieee80211_debugfs_key_remove(key);
 535
 536         kfree(key);
 537 }
 538
 539 static void __ieee80211_key_todo(void)
 540 {
 541         struct ieee80211_key *key;
 542         bool work_done;
 543         u32 todoflags;
 544
 545         /*
 546          * NB: sta_info_destroy relies on this!
 547          */
 548         synchronize_rcu();
 549
 550         spin_lock(&todo_lock);
 551         while (!list_empty(&todo_list)) {
 552                 key = list_first_entry(&todo_list, struct ieee80211_key, todo);
 553                 list_del_init(&key->todo);
 554                 todoflags = key->flags & (KEY_FLAG_TODO_ADD_DEBUGFS |
 555                                           KEY_FLAG_TODO_DEFKEY |
 556                                           KEY_FLAG_TODO_DEFMGMTKEY |
 557                                           KEY_FLAG_TODO_HWACCEL_ADD |
 558                                           KEY_FLAG_TODO_HWACCEL_REMOVE |
 559                                           KEY_FLAG_TODO_DELETE);
 560                 key->flags &= ~todoflags;
 561                 spin_unlock(&todo_lock);
 562
 563                 work_done = false;
 564
 565                 if (todoflags & KEY_FLAG_TODO_ADD_DEBUGFS) {
 566                         ieee80211_debugfs_key_add(key);
 567                         work_done = true;
 568                 }
 569                 if (todoflags & KEY_FLAG_TODO_DEFKEY) {
 570                         ieee80211_debugfs_key_remove_default(key->sdata);
 571                         ieee80211_debugfs_key_add_default(key->sdata);
 572                         work_done = true;
 573                 }
 574                 if (todoflags & KEY_FLAG_TODO_DEFMGMTKEY) {
 575                         ieee80211_debugfs_key_remove_mgmt_default(key->sdata);
 576                         ieee80211_debugfs_key_add_mgmt_default(key->sdata);
 577                         work_done = true;
 578                 }
 579                 if (todoflags & KEY_FLAG_TODO_HWACCEL_ADD) {
 580                         ieee80211_key_enable_hw_accel(key);
 581                         work_done = true;
 582                 }
 583                 if (todoflags & KEY_FLAG_TODO_HWACCEL_REMOVE) {
 584                         ieee80211_key_disable_hw_accel(key);
 585                         work_done = true;
 586                 }
 587                 if (todoflags & KEY_FLAG_TODO_DELETE) {
 588                         __ieee80211_key_destroy(key);
 589                         work_done = true;
 590                 }
 591
 592                 WARN_ON(!work_done);
 593
 594                 spin_lock(&todo_lock);
 595         }
 596         spin_unlock(&todo_lock);
 597 }
 598
 599 void ieee80211_key_todo(void)
 600 {
 601         ieee80211_key_lock();
 602         __ieee80211_key_todo();
 603         ieee80211_key_unlock();
 604 }
 605
 606 void ieee80211_free_keys(struct ieee80211_sub_if_data *sdata)
 607 {
 608         struct ieee80211_key *key, *tmp;
 609         unsigned long flags;
 610
 611         ieee80211_key_lock();
 612
 613         ieee80211_debugfs_key_remove_default(sdata);
 614         ieee80211_debugfs_key_remove_mgmt_default(sdata);
 615
 616         spin_lock_irqsave(&sdata->local->key_lock, flags);
 617         list_for_each_entry_safe(key, tmp, &sdata->key_list, list)
 618                 __ieee80211_key_free(key);
 619         spin_unlock_irqrestore(&sdata->local->key_lock, flags);
 620
 621         __ieee80211_key_todo();
 622
 623         ieee80211_key_unlock();
 624 }