Documentation/admin-guide/device-mapper/verity.rst

   1 =========
   2 dm-verity
   3 =========
   4
   5 Device-Mapper's "verity" target provides transparent integrity checking of
   6 block devices using a cryptographic digest provided by the kernel crypto API.
   7 This target is read-only.
   8
   9 Construction Parameters
  10 =======================
  11
  12 ::
  13
  14     <version> <dev> <hash_dev>
  15     <data_block_size> <hash_block_size>
  16     <num_data_blocks> <hash_start_block>
  17     <algorithm> <digest> <salt>
  18     [<#opt_params> <opt_params>]
  19
  20 <version>
  21     This is the type of the on-disk hash format.
  22
  23     0 is the original format used in the Chromium OS.
  24       The salt is appended when hashing, digests are stored continuously and
  25       the rest of the block is padded with zeroes.
  26
  27     1 is the current format that should be used for new devices.
  28       The salt is prepended when hashing and each digest is
  29       padded with zeroes to the power of two.
  30
  31 <dev>
  32     This is the device containing data, the integrity of which needs to be
  33     checked.  It may be specified as a path, like /dev/sdaX, or a device number,
  34     <major>:<minor>.
  35
  36 <hash_dev>
  37     This is the device that supplies the hash tree data.  It may be
  38     specified similarly to the device path and may be the same device.  If the
  39     same device is used, the hash_start should be outside the configured
  40     dm-verity device.
  41
  42 <data_block_size>
  43     The block size on a data device in bytes.
  44     Each block corresponds to one digest on the hash device.
  45
  46 <hash_block_size>
  47     The size of a hash block in bytes.
  48
  49 <num_data_blocks>
  50     The number of data blocks on the data device.  Additional blocks are
  51     inaccessible.  You can place hashes to the same partition as data, in this
  52     case hashes are placed after <num_data_blocks>.
  53
  54 <hash_start_block>
  55     This is the offset, in <hash_block_size>-blocks, from the start of hash_dev
  56     to the root block of the hash tree.
  57
  58 <algorithm>
  59     The cryptographic hash algorithm used for this device.  This should
  60     be the name of the algorithm, like "sha1".
  61
  62 <digest>
  63     The hexadecimal encoding of the cryptographic hash of the root hash block
  64     and the salt.  This hash should be trusted as there is no other authenticity
  65     beyond this point.
  66
  67 <salt>
  68     The hexadecimal encoding of the salt value.
  69
  70 <#opt_params>
  71     Number of optional parameters. If there are no optional parameters,
  72     the optional parameters section can be skipped or #opt_params can be zero.
  73     Otherwise #opt_params is the number of following arguments.
  74
  75     Example of optional parameters section:
  76         1 ignore_corruption
  77
  78 ignore_corruption
  79     Log corrupted blocks, but allow read operations to proceed normally.
  80
  81 restart_on_corruption
  82     Restart the system when a corrupted block is discovered. This option is
  83     not compatible with ignore_corruption and requires user space support to
  84     avoid restart loops.
  85
  86 panic_on_corruption
  87     Panic the device when a corrupted block is discovered. This option is
  88     not compatible with ignore_corruption and restart_on_corruption.
  89
  90 ignore_zero_blocks
  91     Do not verify blocks that are expected to contain zeroes and always return
  92     zeroes instead. This may be useful if the partition contains unused blocks
  93     that are not guaranteed to contain zeroes.
  94
  95 use_fec_from_device <fec_dev>
  96     Use forward error correction (FEC) to recover from corruption if hash
  97     verification fails. Use encoding data from the specified device. This
  98     may be the same device where data and hash blocks reside, in which case
  99     fec_start must be outside data and hash areas.
 100
 101     If the encoding data covers additional metadata, it must be accessible
 102     on the hash device after the hash blocks.
 103
 104     Note: block sizes for data and hash devices must match. Also, if the
 105     verity <dev> is encrypted the <fec_dev> should be too.
 106
 107 fec_roots <num>
 108     Number of generator roots. This equals to the number of parity bytes in
 109     the encoding data. For example, in RS(M, N) encoding, the number of roots
 110     is M-N.
 111
 112 fec_blocks <num>
 113     The number of encoding data blocks on the FEC device. The block size for
 114     the FEC device is <data_block_size>.
 115
 116 fec_start <offset>
 117     This is the offset, in <data_block_size> blocks, from the start of the
 118     FEC device to the beginning of the encoding data.
 119
 120 check_at_most_once
 121     Verify data blocks only the first time they are read from the data device,
 122     rather than every time.  This reduces the overhead of dm-verity so that it
 123     can be used on systems that are memory and/or CPU constrained.  However, it
 124     provides a reduced level of security because only offline tampering of the
 125     data device's content will be detected, not online tampering.
 126
 127     Hash blocks are still verified each time they are read from the hash device,
 128     since verification of hash blocks is less performance critical than data
 129     blocks, and a hash block will not be verified any more after all the data
 130     blocks it covers have been verified anyway.
 131
 132 root_hash_sig_key_desc <key_description>
 133     This is the description of the USER_KEY that the kernel will lookup to get
 134     the pkcs7 signature of the roothash. The pkcs7 signature is used to validate
 135     the root hash during the creation of the device mapper block device.
 136     Verification of roothash depends on the config DM_VERITY_VERIFY_ROOTHASH_SIG
 137     being set in the kernel.  The signatures are checked against the builtin
 138     trusted keyring by default, or the secondary trusted keyring if
 139     DM_VERITY_VERIFY_ROOTHASH_SIG_SECONDARY_KEYRING is set.  The secondary
 140     trusted keyring includes by default the builtin trusted keyring, and it can
 141     also gain new certificates at run time if they are signed by a certificate
 142     already in the secondary trusted keyring.
 143
 144 try_verify_in_tasklet
 145     If verity hashes are in cache, verify data blocks in kernel tasklet instead
 146     of workqueue. This option can reduce IO latency.
 147
 148 Theory of operation
 149 ===================
 150
 151 dm-verity is meant to be set up as part of a verified boot path.  This
 152 may be anything ranging from a boot using tboot or trustedgrub to just
 153 booting from a known-good device (like a USB drive or CD).
 154
 155 When a dm-verity device is configured, it is expected that the caller
 156 has been authenticated in some way (cryptographic signatures, etc).
 157 After instantiation, all hashes will be verified on-demand during
 158 disk access.  If they cannot be verified up to the root node of the
 159 tree, the root hash, then the I/O will fail.  This should detect
 160 tampering with any data on the device and the hash data.
 161
 162 Cryptographic hashes are used to assert the integrity of the device on a
 163 per-block basis. This allows for a lightweight hash computation on first read
 164 into the page cache. Block hashes are stored linearly, aligned to the nearest
 165 block size.
 166
 167 If forward error correction (FEC) support is enabled any recovery of
 168 corrupted data will be verified using the cryptographic hash of the
 169 corresponding data. This is why combining error correction with
 170 integrity checking is essential.
 171
 172 Hash Tree
 173 ---------
 174
 175 Each node in the tree is a cryptographic hash.  If it is a leaf node, the hash
 176 of some data block on disk is calculated. If it is an intermediary node,
 177 the hash of a number of child nodes is calculated.
 178
 179 Each entry in the tree is a collection of neighboring nodes that fit in one
 180 block.  The number is determined based on block_size and the size of the
 181 selected cryptographic digest algorithm.  The hashes are linearly-ordered in
 182 this entry and any unaligned trailing space is ignored but included when
 183 calculating the parent node.
 184
 185 The tree looks something like:
 186
 187         alg = sha256, num_blocks = 32768, block_size = 4096
 188
 189 ::
 190
 191                                  [   root    ]
 192                                 /    . . .    \
 193                      [entry_0]                 [entry_1]
 194                     /  . . .  \                 . . .   \
 195          [entry_0_0]   . . .  [entry_0_127]    . . . .  [entry_1_127]
 196            / ... \             /   . . .  \             /           \
 197      blk_0 ... blk_127  blk_16256   blk_16383      blk_32640 . . . blk_32767
 198
 199
 200 On-disk format
 201 ==============
 202
 203 The verity kernel code does not read the verity metadata on-disk header.
 204 It only reads the hash blocks which directly follow the header.
 205 It is expected that a user-space tool will verify the integrity of the
 206 verity header.
 207
 208 Alternatively, the header can be omitted and the dmsetup parameters can
 209 be passed via the kernel command-line in a rooted chain of trust where
 210 the command-line is verified.
 211
 212 Directly following the header (and with sector number padded to the next hash
 213 block boundary) are the hash blocks which are stored a depth at a time
 214 (starting from the root), sorted in order of increasing index.
 215
 216 The full specification of kernel parameters and on-disk metadata format
 217 is available at the cryptsetup project's wiki page
 218
 219   https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/DMVerity
 220
 221 Status
 222 ======
 223 V (for Valid) is returned if every check performed so far was valid.
 224 If any check failed, C (for Corruption) is returned.
 225
 226 Example
 227 =======
 228 Set up a device::
 229
 230   # dmsetup create vroot --readonly --table \
 231     "0 2097152 verity 1 /dev/sda1 /dev/sda2 4096 4096 262144 1 sha256 "\
 232     "4392712ba01368efdf14b05c76f9e4df0d53664630b5d48632ed17a137f39076 "\
 233     "1234000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
 234
 235 A command line tool veritysetup is available to compute or verify
 236 the hash tree or activate the kernel device. This is available from
 237 the cryptsetup upstream repository https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/
 238 (as a libcryptsetup extension).
 239
 240 Create hash on the device::
 241
 242   # veritysetup format /dev/sda1 /dev/sda2
 243   ...
 244   Root hash: 4392712ba01368efdf14b05c76f9e4df0d53664630b5d48632ed17a137f39076
 245
 246 Activate the device::
 247
 248   # veritysetup create vroot /dev/sda1 /dev/sda2 \
 249     4392712ba01368efdf14b05c76f9e4df0d53664630b5d48632ed17a137f39076