net/mac80211/wpa.c

   1 /*
   2  * Copyright 2002-2004, Instant802 Networks, Inc.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  */
   8
   9 #include <linux/netdevice.h>
  10 #include <linux/types.h>
  11 #include <linux/slab.h>
  12 #include <linux/skbuff.h>
  13 #include <linux/compiler.h>
  14 #include <net/mac80211.h>
  15
  16 #include "ieee80211_i.h"
  17 #include "michael.h"
  18 #include "tkip.h"
  19 #include "aes_ccm.h"
  20 #include "wpa.h"
  21
  22 static int ieee80211_get_hdr_info(const struct sk_buff *skb, u8 **sa, u8 **da,
  23                                   u8 *qos_tid, u8 **data, size_t *data_len)
  24 {
  25         struct ieee80211_hdr *hdr;
  26         size_t hdrlen;
  27         __le16 fc;
  28
  29         hdr = (struct ieee80211_hdr *)skb->data;
  30         fc = hdr->frame_control;
  31
  32         hdrlen = ieee80211_hdrlen(fc);
  33
  34         *sa = ieee80211_get_SA(hdr);
  35         *da = ieee80211_get_DA(hdr);
  36
  37         *data = skb->data + hdrlen;
  38         *data_len = skb->len - hdrlen;
  39
  40         if (ieee80211_is_data_qos(fc))
  41                 *qos_tid = (*ieee80211_get_qos_ctl(hdr) & 0x0f) | 0x80;
  42         else
  43                 *qos_tid = 0;
  44
  45         return skb->len < hdrlen ? -1 : 0;
  46 }
  47
  48
  49 ieee80211_tx_result
  50 ieee80211_tx_h_michael_mic_add(struct ieee80211_tx_data *tx)
  51 {
  52         u8 *data, *sa, *da, *key, *mic, qos_tid, key_offset;
  53         size_t data_len;
  54         u16 fc;
  55         struct sk_buff *skb = tx->skb;
  56         int authenticator;
  57         int wpa_test = 0;
  58         int tail;
  59
  60         fc = tx->fc;
  61
  62         if (!tx->key || tx->key->conf.alg != ALG_TKIP || skb->len < 24 ||
  63             !WLAN_FC_DATA_PRESENT(fc))
  64                 return TX_CONTINUE;
  65
  66         if (ieee80211_get_hdr_info(skb, &sa, &da, &qos_tid, &data, &data_len))
  67                 return TX_DROP;
  68
  69         if ((tx->key->flags & KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE) &&
  70             !(tx->flags & IEEE80211_TX_FRAGMENTED) &&
  71             !(tx->key->conf.flags & IEEE80211_KEY_FLAG_GENERATE_MMIC) &&
  72             !wpa_test) {
  73                 /* hwaccel - with no need for preallocated room for Michael MIC
  74                  */
  75                 return TX_CONTINUE;
  76         }
  77
  78         tail = MICHAEL_MIC_LEN;
  79         if (!(tx->key->flags & KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE))
  80                 tail += TKIP_ICV_LEN;
  81
  82         if (WARN_ON(skb_tailroom(skb) < tail ||
  83                     skb_headroom(skb) < TKIP_IV_LEN))
  84                 return TX_DROP;
  85
  86 #if 0
  87         authenticator = fc & IEEE80211_FCTL_FROMDS; /* FIX */
  88 #else
  89         authenticator = 1;
  90 #endif
  91         /* At this point we know we're using ALG_TKIP. To get the MIC key
  92          * we now will rely on the offset from the ieee80211_key_conf::key */
  93         key_offset = authenticator ?
  94                 NL80211_TKIP_DATA_OFFSET_TX_MIC_KEY :
  95                 NL80211_TKIP_DATA_OFFSET_RX_MIC_KEY;
  96         key = &tx->key->conf.key[key_offset];
  97         mic = skb_put(skb, MICHAEL_MIC_LEN);
  98         michael_mic(key, da, sa, qos_tid & 0x0f, data, data_len, mic);
  99
 100         return TX_CONTINUE;
 101 }
 102
 103
 104 ieee80211_rx_result
 105 ieee80211_rx_h_michael_mic_verify(struct ieee80211_rx_data *rx)
 106 {
 107         u8 *data, *sa, *da, *key = NULL, qos_tid, key_offset;
 108         size_t data_len;
 109         u16 fc;
 110         u8 mic[MICHAEL_MIC_LEN];
 111         struct sk_buff *skb = rx->skb;
 112         int authenticator = 1, wpa_test = 0;
 113         DECLARE_MAC_BUF(mac);
 114
 115         fc = rx->fc;
 116
 117         /*
 118          * No way to verify the MIC if the hardware stripped it
 119          */
 120         if (rx->status->flag & RX_FLAG_MMIC_STRIPPED)
 121                 return RX_CONTINUE;
 122
 123         if (!rx->key || rx->key->conf.alg != ALG_TKIP ||
 124             !(rx->fc & IEEE80211_FCTL_PROTECTED) || !WLAN_FC_DATA_PRESENT(fc))
 125                 return RX_CONTINUE;
 126
 127         if (ieee80211_get_hdr_info(skb, &sa, &da, &qos_tid, &data, &data_len)
 128             || data_len < MICHAEL_MIC_LEN)
 129                 return RX_DROP_UNUSABLE;
 130
 131         data_len -= MICHAEL_MIC_LEN;
 132
 133 #if 0
 134         authenticator = fc & IEEE80211_FCTL_TODS; /* FIX */
 135 #else
 136         authenticator = 1;
 137 #endif
 138         /* At this point we know we're using ALG_TKIP. To get the MIC key
 139          * we now will rely on the offset from the ieee80211_key_conf::key */
 140         key_offset = authenticator ?
 141                 NL80211_TKIP_DATA_OFFSET_RX_MIC_KEY :
 142                 NL80211_TKIP_DATA_OFFSET_TX_MIC_KEY;
 143         key = &rx->key->conf.key[key_offset];
 144         michael_mic(key, da, sa, qos_tid & 0x0f, data, data_len, mic);
 145         if (memcmp(mic, data + data_len, MICHAEL_MIC_LEN) != 0 || wpa_test) {
 146                 if (!(rx->flags & IEEE80211_RX_RA_MATCH))
 147                         return RX_DROP_UNUSABLE;
 148
 149                 mac80211_ev_michael_mic_failure(rx->dev, rx->key->conf.keyidx,
 150                                                 (void *) skb->data);
 151                 return RX_DROP_UNUSABLE;
 152         }
 153
 154         /* remove Michael MIC from payload */
 155         skb_trim(skb, skb->len - MICHAEL_MIC_LEN);
 156
 157         /* update IV in key information to be able to detect replays */
 158         rx->key->u.tkip.rx[rx->queue].iv32 = rx->tkip_iv32;
 159         rx->key->u.tkip.rx[rx->queue].iv16 = rx->tkip_iv16;
 160
 161         return RX_CONTINUE;
 162 }
 163
 164
 165 static int tkip_encrypt_skb(struct ieee80211_tx_data *tx, struct sk_buff *skb)
 166 {
 167         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 168         struct ieee80211_key *key = tx->key;
 169         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(skb);
 170         unsigned int hdrlen;
 171         int len, tail;
 172         u8 *pos;
 173
 174         info->control.icv_len = TKIP_ICV_LEN;
 175         info->control.iv_len = TKIP_IV_LEN;
 176
 177         if ((tx->key->flags & KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE) &&
 178             !(tx->key->conf.flags & IEEE80211_KEY_FLAG_GENERATE_IV)) {
 179                 /* hwaccel - with no need for preallocated room for IV/ICV */
 180                 info->control.hw_key = &tx->key->conf;
 181                 return 0;
 182         }
 183
 184         hdrlen = ieee80211_hdrlen(hdr->frame_control);
 185         len = skb->len - hdrlen;
 186
 187         if (tx->key->flags & KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE)
 188                 tail = 0;
 189         else
 190                 tail = TKIP_ICV_LEN;
 191
 192         if (WARN_ON(skb_tailroom(skb) < tail ||
 193                     skb_headroom(skb) < TKIP_IV_LEN))
 194                 return -1;
 195
 196         pos = skb_push(skb, TKIP_IV_LEN);
 197         memmove(pos, pos + TKIP_IV_LEN, hdrlen);
 198         pos += hdrlen;
 199
 200         /* Increase IV for the frame */
 201         key->u.tkip.tx.iv16++;
 202         if (key->u.tkip.tx.iv16 == 0)
 203                 key->u.tkip.tx.iv32++;
 204
 205         if (tx->key->flags & KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE) {
 206                 /* hwaccel - with preallocated room for IV */
 207                 ieee80211_tkip_add_iv(pos, key, key->u.tkip.tx.iv16);
 208
 209                 info->control.hw_key = &tx->key->conf;
 210                 return 0;
 211         }
 212
 213         /* Add room for ICV */
 214         skb_put(skb, TKIP_ICV_LEN);
 215
 216         hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 217         ieee80211_tkip_encrypt_data(tx->local->wep_tx_tfm,
 218                                     key, pos, len, hdr->addr2);
 219         return 0;
 220 }
 221
 222
 223 ieee80211_tx_result
 224 ieee80211_crypto_tkip_encrypt(struct ieee80211_tx_data *tx)
 225 {
 226         struct sk_buff *skb = tx->skb;
 227
 228         ieee80211_tx_set_protected(tx);
 229
 230         if (tkip_encrypt_skb(tx, skb) < 0)
 231                 return TX_DROP;
 232
 233         if (tx->extra_frag) {
 234                 int i;
 235                 for (i = 0; i < tx->num_extra_frag; i++) {
 236                         if (tkip_encrypt_skb(tx, tx->extra_frag[i]) < 0)
 237                                 return TX_DROP;
 238                 }
 239         }
 240
 241         return TX_CONTINUE;
 242 }
 243
 244
 245 ieee80211_rx_result
 246 ieee80211_crypto_tkip_decrypt(struct ieee80211_rx_data *rx)
 247 {
 248         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) rx->skb->data;
 249         int hdrlen, res, hwaccel = 0, wpa_test = 0;
 250         struct ieee80211_key *key = rx->key;
 251         struct sk_buff *skb = rx->skb;
 252         DECLARE_MAC_BUF(mac);
 253
 254         hdrlen = ieee80211_hdrlen(hdr->frame_control);
 255
 256         if ((rx->fc & IEEE80211_FCTL_FTYPE) != IEEE80211_FTYPE_DATA)
 257                 return RX_CONTINUE;
 258
 259         if (!rx->sta || skb->len - hdrlen < 12)
 260                 return RX_DROP_UNUSABLE;
 261
 262         if (rx->status->flag & RX_FLAG_DECRYPTED) {
 263                 if (rx->status->flag & RX_FLAG_IV_STRIPPED) {
 264                         /*
 265                          * Hardware took care of all processing, including
 266                          * replay protection, and stripped the ICV/IV so
 267                          * we cannot do any checks here.
 268                          */
 269                         return RX_CONTINUE;
 270                 }
 271
 272                 /* let TKIP code verify IV, but skip decryption */
 273                 hwaccel = 1;
 274         }
 275
 276         res = ieee80211_tkip_decrypt_data(rx->local->wep_rx_tfm,
 277                                           key, skb->data + hdrlen,
 278                                           skb->len - hdrlen, rx->sta->addr,
 279                                           hdr->addr1, hwaccel, rx->queue,
 280                                           &rx->tkip_iv32,
 281                                           &rx->tkip_iv16);
 282         if (res != TKIP_DECRYPT_OK || wpa_test)
 283                 return RX_DROP_UNUSABLE;
 284
 285         /* Trim ICV */
 286         skb_trim(skb, skb->len - TKIP_ICV_LEN);
 287
 288         /* Remove IV */
 289         memmove(skb->data + TKIP_IV_LEN, skb->data, hdrlen);
 290         skb_pull(skb, TKIP_IV_LEN);
 291
 292         return RX_CONTINUE;
 293 }
 294
 295
 296 static void ccmp_special_blocks(struct sk_buff *skb, u8 *pn, u8 *b_0, u8 *aad,
 297                                 int encrypted)
 298 {
 299         u16 fc;
 300         int a4_included, qos_included;
 301         u8 qos_tid, *fc_pos, *data, *sa, *da;
 302         int len_a;
 303         size_t data_len;
 304         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 305
 306         fc_pos = (u8 *) &hdr->frame_control;
 307         fc = fc_pos[0] ^ (fc_pos[1] << 8);
 308         a4_included = (fc & (IEEE80211_FCTL_TODS | IEEE80211_FCTL_FROMDS)) ==
 309                 (IEEE80211_FCTL_TODS | IEEE80211_FCTL_FROMDS);
 310
 311         ieee80211_get_hdr_info(skb, &sa, &da, &qos_tid, &data, &data_len);
 312         data_len -= CCMP_HDR_LEN + (encrypted ? CCMP_MIC_LEN : 0);
 313         if (qos_tid & 0x80) {
 314                 qos_included = 1;
 315                 qos_tid &= 0x0f;
 316         } else
 317                 qos_included = 0;
 318         /* First block, b_0 */
 319
 320         b_0[0] = 0x59; /* flags: Adata: 1, M: 011, L: 001 */
 321         /* Nonce: QoS Priority | A2 | PN */
 322         b_0[1] = qos_tid;
 323         memcpy(&b_0[2], hdr->addr2, 6);
 324         memcpy(&b_0[8], pn, CCMP_PN_LEN);
 325         /* l(m) */
 326         b_0[14] = (data_len >> 8) & 0xff;
 327         b_0[15] = data_len & 0xff;
 328
 329
 330         /* AAD (extra authenticate-only data) / masked 802.11 header
 331          * FC | A1 | A2 | A3 | SC | [A4] | [QC] */
 332
 333         len_a = a4_included ? 28 : 22;
 334         if (qos_included)
 335                 len_a += 2;
 336
 337         aad[0] = 0; /* (len_a >> 8) & 0xff; */
 338         aad[1] = len_a & 0xff;
 339         /* Mask FC: zero subtype b4 b5 b6 */
 340         aad[2] = fc_pos[0] & ~(BIT(4) | BIT(5) | BIT(6));
 341         /* Retry, PwrMgt, MoreData; set Protected */
 342         aad[3] = (fc_pos[1] & ~(BIT(3) | BIT(4) | BIT(5))) | BIT(6);
 343         memcpy(&aad[4], &hdr->addr1, 18);
 344
 345         /* Mask Seq#, leave Frag# */
 346         aad[22] = *((u8 *) &hdr->seq_ctrl) & 0x0f;
 347         aad[23] = 0;
 348         if (a4_included) {
 349                 memcpy(&aad[24], hdr->addr4, 6);
 350                 aad[30] = 0;
 351                 aad[31] = 0;
 352         } else
 353                 memset(&aad[24], 0, 8);
 354         if (qos_included) {
 355                 u8 *dpos = &aad[a4_included ? 30 : 24];
 356
 357                 /* Mask QoS Control field */
 358                 dpos[0] = qos_tid;
 359                 dpos[1] = 0;
 360         }
 361 }
 362
 363
 364 static inline void ccmp_pn2hdr(u8 *hdr, u8 *pn, int key_id)
 365 {
 366         hdr[0] = pn[5];
 367         hdr[1] = pn[4];
 368         hdr[2] = 0;
 369         hdr[3] = 0x20 | (key_id << 6);
 370         hdr[4] = pn[3];
 371         hdr[5] = pn[2];
 372         hdr[6] = pn[1];
 373         hdr[7] = pn[0];
 374 }
 375
 376
 377 static inline int ccmp_hdr2pn(u8 *pn, u8 *hdr)
 378 {
 379         pn[0] = hdr[7];
 380         pn[1] = hdr[6];
 381         pn[2] = hdr[5];
 382         pn[3] = hdr[4];
 383         pn[4] = hdr[1];
 384         pn[5] = hdr[0];
 385         return (hdr[3] >> 6) & 0x03;
 386 }
 387
 388
 389 static int ccmp_encrypt_skb(struct ieee80211_tx_data *tx, struct sk_buff *skb)
 390 {
 391         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 392         struct ieee80211_key *key = tx->key;
 393         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(skb);
 394         int hdrlen, len, tail;
 395         u8 *pos, *pn, *b_0, *aad, *scratch;
 396         int i;
 397
 398         info->control.icv_len = CCMP_MIC_LEN;
 399         info->control.iv_len = CCMP_HDR_LEN;
 400
 401         if ((tx->key->flags & KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE) &&
 402             !(tx->key->conf.flags & IEEE80211_KEY_FLAG_GENERATE_IV)) {
 403                 /* hwaccel - with no need for preallocated room for CCMP "
 404                  * header or MIC fields */
 405                 info->control.hw_key = &tx->key->conf;
 406                 return 0;
 407         }
 408
 409         scratch = key->u.ccmp.tx_crypto_buf;
 410         b_0 = scratch + 3 * AES_BLOCK_LEN;
 411         aad = scratch + 4 * AES_BLOCK_LEN;
 412
 413         hdrlen = ieee80211_hdrlen(hdr->frame_control);
 414         len = skb->len - hdrlen;
 415
 416         if (key->flags & KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE)
 417                 tail = 0;
 418         else
 419                 tail = CCMP_MIC_LEN;
 420
 421         if (WARN_ON(skb_tailroom(skb) < tail ||
 422                     skb_headroom(skb) < CCMP_HDR_LEN))
 423                 return -1;
 424
 425         pos = skb_push(skb, CCMP_HDR_LEN);
 426         memmove(pos, pos + CCMP_HDR_LEN, hdrlen);
 427         hdr = (struct ieee80211_hdr *) pos;
 428         pos += hdrlen;
 429
 430         /* PN = PN + 1 */
 431         pn = key->u.ccmp.tx_pn;
 432
 433         for (i = CCMP_PN_LEN - 1; i >= 0; i--) {
 434                 pn[i]++;
 435                 if (pn[i])
 436                         break;
 437         }
 438
 439         ccmp_pn2hdr(pos, pn, key->conf.keyidx);
 440
 441         if (key->flags & KEY_FLAG_UPLOADED_TO_HARDWARE) {
 442                 /* hwaccel - with preallocated room for CCMP header */
 443                 info->control.hw_key = &tx->key->conf;
 444                 return 0;
 445         }
 446
 447         pos += CCMP_HDR_LEN;
 448         ccmp_special_blocks(skb, pn, b_0, aad, 0);
 449         ieee80211_aes_ccm_encrypt(key->u.ccmp.tfm, scratch, b_0, aad, pos, len,
 450                                   pos, skb_put(skb, CCMP_MIC_LEN));
 451
 452         return 0;
 453 }
 454
 455
 456 ieee80211_tx_result
 457 ieee80211_crypto_ccmp_encrypt(struct ieee80211_tx_data *tx)
 458 {
 459         struct sk_buff *skb = tx->skb;
 460
 461         ieee80211_tx_set_protected(tx);
 462
 463         if (ccmp_encrypt_skb(tx, skb) < 0)
 464                 return TX_DROP;
 465
 466         if (tx->extra_frag) {
 467                 int i;
 468                 for (i = 0; i < tx->num_extra_frag; i++) {
 469                         if (ccmp_encrypt_skb(tx, tx->extra_frag[i]) < 0)
 470                                 return TX_DROP;
 471                 }
 472         }
 473
 474         return TX_CONTINUE;
 475 }
 476
 477
 478 ieee80211_rx_result
 479 ieee80211_crypto_ccmp_decrypt(struct ieee80211_rx_data *rx)
 480 {
 481         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) rx->skb->data;
 482         int hdrlen;
 483         struct ieee80211_key *key = rx->key;
 484         struct sk_buff *skb = rx->skb;
 485         u8 pn[CCMP_PN_LEN];
 486         int data_len;
 487         DECLARE_MAC_BUF(mac);
 488
 489         hdrlen = ieee80211_hdrlen(hdr->frame_control);
 490
 491         if ((rx->fc & IEEE80211_FCTL_FTYPE) != IEEE80211_FTYPE_DATA)
 492                 return RX_CONTINUE;
 493
 494         data_len = skb->len - hdrlen - CCMP_HDR_LEN - CCMP_MIC_LEN;
 495         if (!rx->sta || data_len < 0)
 496                 return RX_DROP_UNUSABLE;
 497
 498         if ((rx->status->flag & RX_FLAG_DECRYPTED) &&
 499             (rx->status->flag & RX_FLAG_IV_STRIPPED))
 500                 return RX_CONTINUE;
 501
 502         (void) ccmp_hdr2pn(pn, skb->data + hdrlen);
 503
 504         if (memcmp(pn, key->u.ccmp.rx_pn[rx->queue], CCMP_PN_LEN) <= 0) {
 505                 key->u.ccmp.replays++;
 506                 return RX_DROP_UNUSABLE;
 507         }
 508
 509         if (!(rx->status->flag & RX_FLAG_DECRYPTED)) {
 510                 /* hardware didn't decrypt/verify MIC */
 511                 u8 *scratch, *b_0, *aad;
 512
 513                 scratch = key->u.ccmp.rx_crypto_buf;
 514                 b_0 = scratch + 3 * AES_BLOCK_LEN;
 515                 aad = scratch + 4 * AES_BLOCK_LEN;
 516
 517                 ccmp_special_blocks(skb, pn, b_0, aad, 1);
 518
 519                 if (ieee80211_aes_ccm_decrypt(
 520                             key->u.ccmp.tfm, scratch, b_0, aad,
 521                             skb->data + hdrlen + CCMP_HDR_LEN, data_len,
 522                             skb->data + skb->len - CCMP_MIC_LEN,
 523                             skb->data + hdrlen + CCMP_HDR_LEN)) {
 524                         return RX_DROP_UNUSABLE;
 525                 }
 526         }
 527
 528         memcpy(key->u.ccmp.rx_pn[rx->queue], pn, CCMP_PN_LEN);
 529
 530         /* Remove CCMP header and MIC */
 531         skb_trim(skb, skb->len - CCMP_MIC_LEN);
 532         memmove(skb->data + CCMP_HDR_LEN, skb->data, hdrlen);
 533         skb_pull(skb, CCMP_HDR_LEN);
 534
 535         return RX_CONTINUE;
 536 }