GNU Linux-libre 6.9.1-gnu
[releases.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         if (mk->mk_users) {
78                 /* Clear the keyring so the quota gets released right away. */
79                 keyring_clear(mk->mk_users);
80                 key_put(mk->mk_users);
81                 mk->mk_users = NULL;
82         }
83         call_rcu(&mk->mk_rcu_head, fscrypt_free_master_key);
84 }
85
86 void fscrypt_put_master_key_activeref(struct super_block *sb,
87                                       struct fscrypt_master_key *mk)
88 {
89         size_t i;
90
91         if (!refcount_dec_and_test(&mk->mk_active_refs))
92                 return;
93         /*
94          * No active references left, so complete the full removal of this
95          * fscrypt_master_key struct by removing it from the keyring and
96          * destroying any subkeys embedded in it.
97          */
98
99         if (WARN_ON_ONCE(!sb->s_master_keys))
100                 return;
101         spin_lock(&sb->s_master_keys->lock);
102         hlist_del_rcu(&mk->mk_node);
103         spin_unlock(&sb->s_master_keys->lock);
104
105         /*
106          * ->mk_active_refs == 0 implies that ->mk_present is false and
107          * ->mk_decrypted_inodes is empty.
108          */
109         WARN_ON_ONCE(mk->mk_present);
110         WARN_ON_ONCE(!list_empty(&mk->mk_decrypted_inodes));
111
112         for (i = 0; i <= FSCRYPT_MODE_MAX; i++) {
113                 fscrypt_destroy_prepared_key(
114                                 sb, &mk->mk_direct_keys[i]);
115                 fscrypt_destroy_prepared_key(
116                                 sb, &mk->mk_iv_ino_lblk_64_keys[i]);
117                 fscrypt_destroy_prepared_key(
118                                 sb, &mk->mk_iv_ino_lblk_32_keys[i]);
119         }
120         memzero_explicit(&mk->mk_ino_hash_key,
121                          sizeof(mk->mk_ino_hash_key));
122         mk->mk_ino_hash_key_initialized = false;
123
124         /* Drop the structural ref associated with the active refs. */
125         fscrypt_put_master_key(mk);
126 }
127
128 /*
129  * This transitions the key state from present to incompletely removed, and then
130  * potentially to absent (depending on whether inodes remain).
131  */
132 static void fscrypt_initiate_key_removal(struct super_block *sb,
133                                          struct fscrypt_master_key *mk)
134 {
135         WRITE_ONCE(mk->mk_present, false);
136         wipe_master_key_secret(&mk->mk_secret);
137         fscrypt_put_master_key_activeref(sb, mk);
138 }
139
140 static inline bool valid_key_spec(const struct fscrypt_key_specifier *spec)
141 {
142         if (spec->__reserved)
143                 return false;
144         return master_key_spec_len(spec) != 0;
145 }
146
147 static int fscrypt_user_key_instantiate(struct key *key,
148                                         struct key_preparsed_payload *prep)
149 {
150         /*
151          * We just charge FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE bytes to the user's key quota for
152          * each key, regardless of the exact key size.  The amount of memory
153          * actually used is greater than the size of the raw key anyway.
154          */
155         return key_payload_reserve(key, FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE);
156 }
157
158 static void fscrypt_user_key_describe(const struct key *key, struct seq_file *m)
159 {
160         seq_puts(m, key->description);
161 }
162
163 /*
164  * Type of key in ->mk_users.  Each key of this type represents a particular
165  * user who has added a particular master key.
166  *
167  * Note that the name of this key type really should be something like
168  * ".fscrypt-user" instead of simply ".fscrypt".  But the shorter name is chosen
169  * mainly for simplicity of presentation in /proc/keys when read by a non-root
170  * user.  And it is expected to be rare that a key is actually added by multiple
171  * users, since users should keep their encryption keys confidential.
172  */
173 static struct key_type key_type_fscrypt_user = {
174         .name                   = ".fscrypt",
175         .instantiate            = fscrypt_user_key_instantiate,
176         .describe               = fscrypt_user_key_describe,
177 };
178
179 #define FSCRYPT_MK_USERS_DESCRIPTION_SIZE       \
180         (CONST_STRLEN("fscrypt-") + 2 * FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE + \
181          CONST_STRLEN("-users") + 1)
182
183 #define FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE        \
184         (2 * FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE + CONST_STRLEN(".uid.") + 10 + 1)
185
186 static void format_mk_users_keyring_description(
187                         char description[FSCRYPT_MK_USERS_DESCRIPTION_SIZE],
188                         const u8 mk_identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
189 {
190         sprintf(description, "fscrypt-%*phN-users",
191                 FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE, mk_identifier);
192 }
193
194 static void format_mk_user_description(
195                         char description[FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE],
196                         const u8 mk_identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
197 {
198
199         sprintf(description, "%*phN.uid.%u", FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE,
200                 mk_identifier, __kuid_val(current_fsuid()));
201 }
202
203 /* Create ->s_master_keys if needed.  Synchronized by fscrypt_add_key_mutex. */
204 static int allocate_filesystem_keyring(struct super_block *sb)
205 {
206         struct fscrypt_keyring *keyring;
207
208         if (sb->s_master_keys)
209                 return 0;
210
211         keyring = kzalloc(sizeof(*keyring), GFP_KERNEL);
212         if (!keyring)
213                 return -ENOMEM;
214         spin_lock_init(&keyring->lock);
215         /*
216          * Pairs with the smp_load_acquire() in fscrypt_find_master_key().
217          * I.e., here we publish ->s_master_keys with a RELEASE barrier so that
218          * concurrent tasks can ACQUIRE it.
219          */
220         smp_store_release(&sb->s_master_keys, keyring);
221         return 0;
222 }
223
224 /*
225  * Release all encryption keys that have been added to the filesystem, along
226  * with the keyring that contains them.
227  *
228  * This is called at unmount time, after all potentially-encrypted inodes have
229  * been evicted.  The filesystem's underlying block device(s) are still
230  * available at this time; this is important because after user file accesses
231  * have been allowed, this function may need to evict keys from the keyslots of
232  * an inline crypto engine, which requires the block device(s).
233  */
234 void fscrypt_destroy_keyring(struct super_block *sb)
235 {
236         struct fscrypt_keyring *keyring = sb->s_master_keys;
237         size_t i;
238
239         if (!keyring)
240                 return;
241
242         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(keyring->key_hashtable); i++) {
243                 struct hlist_head *bucket = &keyring->key_hashtable[i];
244                 struct fscrypt_master_key *mk;
245                 struct hlist_node *tmp;
246
247                 hlist_for_each_entry_safe(mk, tmp, bucket, mk_node) {
248                         /*
249                          * Since all potentially-encrypted inodes were already
250                          * evicted, every key remaining in the keyring should
251                          * have an empty inode list, and should only still be in
252                          * the keyring due to the single active ref associated
253                          * with ->mk_present.  There should be no structural
254                          * refs beyond the one associated with the active ref.
255                          */
256                         WARN_ON_ONCE(refcount_read(&mk->mk_active_refs) != 1);
257                         WARN_ON_ONCE(refcount_read(&mk->mk_struct_refs) != 1);
258                         WARN_ON_ONCE(!mk->mk_present);
259                         fscrypt_initiate_key_removal(sb, mk);
260                 }
261         }
262         kfree_sensitive(keyring);
263         sb->s_master_keys = NULL;
264 }
265
266 static struct hlist_head *
267 fscrypt_mk_hash_bucket(struct fscrypt_keyring *keyring,
268                        const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
269 {
270         /*
271          * Since key specifiers should be "random" values, it is sufficient to
272          * use a trivial hash function that just takes the first several bits of
273          * the key specifier.
274          */
275         unsigned long i = get_unaligned((unsigned long *)&mk_spec->u);
276
277         return &keyring->key_hashtable[i % ARRAY_SIZE(keyring->key_hashtable)];
278 }
279
280 /*
281  * Find the specified master key struct in ->s_master_keys and take a structural
282  * ref to it.  The structural ref guarantees that the key struct continues to
283  * exist, but it does *not* guarantee that ->s_master_keys continues to contain
284  * the key struct.  The structural ref needs to be dropped by
285  * fscrypt_put_master_key().  Returns NULL if the key struct is not found.
286  */
287 struct fscrypt_master_key *
288 fscrypt_find_master_key(struct super_block *sb,
289                         const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
290 {
291         struct fscrypt_keyring *keyring;
292         struct hlist_head *bucket;
293         struct fscrypt_master_key *mk;
294
295         /*
296          * Pairs with the smp_store_release() in allocate_filesystem_keyring().
297          * I.e., another task can publish ->s_master_keys concurrently,
298          * executing a RELEASE barrier.  We need to use smp_load_acquire() here
299          * to safely ACQUIRE the memory the other task published.
300          */
301         keyring = smp_load_acquire(&sb->s_master_keys);
302         if (keyring == NULL)
303                 return NULL; /* No keyring yet, so no keys yet. */
304
305         bucket = fscrypt_mk_hash_bucket(keyring, mk_spec);
306         rcu_read_lock();
307         switch (mk_spec->type) {
308         case FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR:
309                 hlist_for_each_entry_rcu(mk, bucket, mk_node) {
310                         if (mk->mk_spec.type ==
311                                 FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
312                             memcmp(mk->mk_spec.u.descriptor,
313                                    mk_spec->u.descriptor,
314                                    FSCRYPT_KEY_DESCRIPTOR_SIZE) == 0 &&
315                             refcount_inc_not_zero(&mk->mk_struct_refs))
316                                 goto out;
317                 }
318                 break;
319         case FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER:
320                 hlist_for_each_entry_rcu(mk, bucket, mk_node) {
321                         if (mk->mk_spec.type ==
322                                 FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER &&
323                             memcmp(mk->mk_spec.u.identifier,
324                                    mk_spec->u.identifier,
325                                    FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE) == 0 &&
326                             refcount_inc_not_zero(&mk->mk_struct_refs))
327                                 goto out;
328                 }
329                 break;
330         }
331         mk = NULL;
332 out:
333         rcu_read_unlock();
334         return mk;
335 }
336
337 static int allocate_master_key_users_keyring(struct fscrypt_master_key *mk)
338 {
339         char description[FSCRYPT_MK_USERS_DESCRIPTION_SIZE];
340         struct key *keyring;
341
342         format_mk_users_keyring_description(description,
343                                             mk->mk_spec.u.identifier);
344         keyring = keyring_alloc(description, GLOBAL_ROOT_UID, GLOBAL_ROOT_GID,
345                                 current_cred(), KEY_POS_SEARCH |
346                                   KEY_USR_SEARCH | KEY_USR_READ | KEY_USR_VIEW,
347                                 KEY_ALLOC_NOT_IN_QUOTA, NULL, NULL);
348         if (IS_ERR(keyring))
349                 return PTR_ERR(keyring);
350
351         mk->mk_users = keyring;
352         return 0;
353 }
354
355 /*
356  * Find the current user's "key" in the master key's ->mk_users.
357  * Returns ERR_PTR(-ENOKEY) if not found.
358  */
359 static struct key *find_master_key_user(struct fscrypt_master_key *mk)
360 {
361         char description[FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE];
362         key_ref_t keyref;
363
364         format_mk_user_description(description, mk->mk_spec.u.identifier);
365
366         /*
367          * We need to mark the keyring reference as "possessed" so that we
368          * acquire permission to search it, via the KEY_POS_SEARCH permission.
369          */
370         keyref = keyring_search(make_key_ref(mk->mk_users, true /*possessed*/),
371                                 &key_type_fscrypt_user, description, false);
372         if (IS_ERR(keyref)) {
373                 if (PTR_ERR(keyref) == -EAGAIN || /* not found */
374                     PTR_ERR(keyref) == -EKEYREVOKED) /* recently invalidated */
375                         keyref = ERR_PTR(-ENOKEY);
376                 return ERR_CAST(keyref);
377         }
378         return key_ref_to_ptr(keyref);
379 }
380
381 /*
382  * Give the current user a "key" in ->mk_users.  This charges the user's quota
383  * and marks the master key as added by the current user, so that it cannot be
384  * removed by another user with the key.  Either ->mk_sem must be held for
385  * write, or the master key must be still undergoing initialization.
386  */
387 static int add_master_key_user(struct fscrypt_master_key *mk)
388 {
389         char description[FSCRYPT_MK_USER_DESCRIPTION_SIZE];
390         struct key *mk_user;
391         int err;
392
393         format_mk_user_description(description, mk->mk_spec.u.identifier);
394         mk_user = key_alloc(&key_type_fscrypt_user, description,
395                             current_fsuid(), current_gid(), current_cred(),
396                             KEY_POS_SEARCH | KEY_USR_VIEW, 0, NULL);
397         if (IS_ERR(mk_user))
398                 return PTR_ERR(mk_user);
399
400         err = key_instantiate_and_link(mk_user, NULL, 0, mk->mk_users, NULL);
401         key_put(mk_user);
402         return err;
403 }
404
405 /*
406  * Remove the current user's "key" from ->mk_users.
407  * ->mk_sem must be held for write.
408  *
409  * Returns 0 if removed, -ENOKEY if not found, or another -errno code.
410  */
411 static int remove_master_key_user(struct fscrypt_master_key *mk)
412 {
413         struct key *mk_user;
414         int err;
415
416         mk_user = find_master_key_user(mk);
417         if (IS_ERR(mk_user))
418                 return PTR_ERR(mk_user);
419         err = key_unlink(mk->mk_users, mk_user);
420         key_put(mk_user);
421         return err;
422 }
423
424 /*
425  * Allocate a new fscrypt_master_key, transfer the given secret over to it, and
426  * insert it into sb->s_master_keys.
427  */
428 static int add_new_master_key(struct super_block *sb,
429                               struct fscrypt_master_key_secret *secret,
430                               const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
431 {
432         struct fscrypt_keyring *keyring = sb->s_master_keys;
433         struct fscrypt_master_key *mk;
434         int err;
435
436         mk = kzalloc(sizeof(*mk), GFP_KERNEL);
437         if (!mk)
438                 return -ENOMEM;
439
440         init_rwsem(&mk->mk_sem);
441         refcount_set(&mk->mk_struct_refs, 1);
442         mk->mk_spec = *mk_spec;
443
444         INIT_LIST_HEAD(&mk->mk_decrypted_inodes);
445         spin_lock_init(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
446
447         if (mk_spec->type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER) {
448                 err = allocate_master_key_users_keyring(mk);
449                 if (err)
450                         goto out_put;
451                 err = add_master_key_user(mk);
452                 if (err)
453                         goto out_put;
454         }
455
456         move_master_key_secret(&mk->mk_secret, secret);
457         mk->mk_present = true;
458         refcount_set(&mk->mk_active_refs, 1); /* ->mk_present is true */
459
460         spin_lock(&keyring->lock);
461         hlist_add_head_rcu(&mk->mk_node,
462                            fscrypt_mk_hash_bucket(keyring, mk_spec));
463         spin_unlock(&keyring->lock);
464         return 0;
465
466 out_put:
467         fscrypt_put_master_key(mk);
468         return err;
469 }
470
471 #define KEY_DEAD        1
472
473 static int add_existing_master_key(struct fscrypt_master_key *mk,
474                                    struct fscrypt_master_key_secret *secret)
475 {
476         int err;
477
478         /*
479          * If the current user is already in ->mk_users, then there's nothing to
480          * do.  Otherwise, we need to add the user to ->mk_users.  (Neither is
481          * applicable for v1 policy keys, which have NULL ->mk_users.)
482          */
483         if (mk->mk_users) {
484                 struct key *mk_user = find_master_key_user(mk);
485
486                 if (mk_user != ERR_PTR(-ENOKEY)) {
487                         if (IS_ERR(mk_user))
488                                 return PTR_ERR(mk_user);
489                         key_put(mk_user);
490                         return 0;
491                 }
492                 err = add_master_key_user(mk);
493                 if (err)
494                         return err;
495         }
496
497         /* If the key is incompletely removed, make it present again. */
498         if (!mk->mk_present) {
499                 if (!refcount_inc_not_zero(&mk->mk_active_refs)) {
500                         /*
501                          * Raced with the last active ref being dropped, so the
502                          * key has become, or is about to become, "absent".
503                          * Therefore, we need to allocate a new key struct.
504                          */
505                         return KEY_DEAD;
506                 }
507                 move_master_key_secret(&mk->mk_secret, secret);
508                 WRITE_ONCE(mk->mk_present, true);
509         }
510
511         return 0;
512 }
513
514 static int do_add_master_key(struct super_block *sb,
515                              struct fscrypt_master_key_secret *secret,
516                              const struct fscrypt_key_specifier *mk_spec)
517 {
518         static DEFINE_MUTEX(fscrypt_add_key_mutex);
519         struct fscrypt_master_key *mk;
520         int err;
521
522         mutex_lock(&fscrypt_add_key_mutex); /* serialize find + link */
523
524         mk = fscrypt_find_master_key(sb, mk_spec);
525         if (!mk) {
526                 /* Didn't find the key in ->s_master_keys.  Add it. */
527                 err = allocate_filesystem_keyring(sb);
528                 if (!err)
529                         err = add_new_master_key(sb, secret, mk_spec);
530         } else {
531                 /*
532                  * Found the key in ->s_master_keys.  Add the user to ->mk_users
533                  * if needed, and make the key "present" again if possible.
534                  */
535                 down_write(&mk->mk_sem);
536                 err = add_existing_master_key(mk, secret);
537                 up_write(&mk->mk_sem);
538                 if (err == KEY_DEAD) {
539                         /*
540                          * We found a key struct, but it's already been fully
541                          * removed.  Ignore the old struct and add a new one.
542                          * fscrypt_add_key_mutex means we don't need to worry
543                          * about concurrent adds.
544                          */
545                         err = add_new_master_key(sb, secret, mk_spec);
546                 }
547                 fscrypt_put_master_key(mk);
548         }
549         mutex_unlock(&fscrypt_add_key_mutex);
550         return err;
551 }
552
553 static int add_master_key(struct super_block *sb,
554                           struct fscrypt_master_key_secret *secret,
555                           struct fscrypt_key_specifier *key_spec)
556 {
557         int err;
558
559         if (key_spec->type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER) {
560                 err = fscrypt_init_hkdf(&secret->hkdf, secret->raw,
561                                         secret->size);
562                 if (err)
563                         return err;
564
565                 /*
566                  * Now that the HKDF context is initialized, the raw key is no
567                  * longer needed.
568                  */
569                 memzero_explicit(secret->raw, secret->size);
570
571                 /* Calculate the key identifier */
572                 err = fscrypt_hkdf_expand(&secret->hkdf,
573                                           HKDF_CONTEXT_KEY_IDENTIFIER, NULL, 0,
574                                           key_spec->u.identifier,
575                                           FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE);
576                 if (err)
577                         return err;
578         }
579         return do_add_master_key(sb, secret, key_spec);
580 }
581
582 static int fscrypt_provisioning_key_preparse(struct key_preparsed_payload *prep)
583 {
584         const struct fscrypt_provisioning_key_payload *payload = prep->data;
585
586         if (prep->datalen < sizeof(*payload) + FSCRYPT_MIN_KEY_SIZE ||
587             prep->datalen > sizeof(*payload) + FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE)
588                 return -EINVAL;
589
590         if (payload->type != FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
591             payload->type != FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER)
592                 return -EINVAL;
593
594         if (payload->__reserved)
595                 return -EINVAL;
596
597         prep->payload.data[0] = kmemdup(payload, prep->datalen, GFP_KERNEL);
598         if (!prep->payload.data[0])
599                 return -ENOMEM;
600
601         prep->quotalen = prep->datalen;
602         return 0;
603 }
604
605 static void fscrypt_provisioning_key_free_preparse(
606                                         struct key_preparsed_payload *prep)
607 {
608         kfree_sensitive(prep->payload.data[0]);
609 }
610
611 static void fscrypt_provisioning_key_describe(const struct key *key,
612                                               struct seq_file *m)
613 {
614         seq_puts(m, key->description);
615         if (key_is_positive(key)) {
616                 const struct fscrypt_provisioning_key_payload *payload =
617                         key->payload.data[0];
618
619                 seq_printf(m, ": %u [%u]", key->datalen, payload->type);
620         }
621 }
622
623 static void fscrypt_provisioning_key_destroy(struct key *key)
624 {
625         kfree_sensitive(key->payload.data[0]);
626 }
627
628 static struct key_type key_type_fscrypt_provisioning = {
629         .name                   = "fscrypt-provisioning",
630         .preparse               = fscrypt_provisioning_key_preparse,
631         .free_preparse          = fscrypt_provisioning_key_free_preparse,
632         .instantiate            = generic_key_instantiate,
633         .describe               = fscrypt_provisioning_key_describe,
634         .destroy                = fscrypt_provisioning_key_destroy,
635 };
636
637 /*
638  * Retrieve the raw key from the Linux keyring key specified by 'key_id', and
639  * store it into 'secret'.
640  *
641  * The key must be of type "fscrypt-provisioning" and must have the field
642  * fscrypt_provisioning_key_payload::type set to 'type', indicating that it's
643  * only usable with fscrypt with the particular KDF version identified by
644  * 'type'.  We don't use the "logon" key type because there's no way to
645  * completely restrict the use of such keys; they can be used by any kernel API
646  * that accepts "logon" keys and doesn't require a specific service prefix.
647  *
648  * The ability to specify the key via Linux keyring key is intended for cases
649  * where userspace needs to re-add keys after the filesystem is unmounted and
650  * re-mounted.  Most users should just provide the raw key directly instead.
651  */
652 static int get_keyring_key(u32 key_id, u32 type,
653                            struct fscrypt_master_key_secret *secret)
654 {
655         key_ref_t ref;
656         struct key *key;
657         const struct fscrypt_provisioning_key_payload *payload;
658         int err;
659
660         ref = lookup_user_key(key_id, 0, KEY_NEED_SEARCH);
661         if (IS_ERR(ref))
662                 return PTR_ERR(ref);
663         key = key_ref_to_ptr(ref);
664
665         if (key->type != &key_type_fscrypt_provisioning)
666                 goto bad_key;
667         payload = key->payload.data[0];
668
669         /* Don't allow fscrypt v1 keys to be used as v2 keys and vice versa. */
670         if (payload->type != type)
671                 goto bad_key;
672
673         secret->size = key->datalen - sizeof(*payload);
674         memcpy(secret->raw, payload->raw, secret->size);
675         err = 0;
676         goto out_put;
677
678 bad_key:
679         err = -EKEYREJECTED;
680 out_put:
681         key_ref_put(ref);
682         return err;
683 }
684
685 /*
686  * Add a master encryption key to the filesystem, causing all files which were
687  * encrypted with it to appear "unlocked" (decrypted) when accessed.
688  *
689  * When adding a key for use by v1 encryption policies, this ioctl is
690  * privileged, and userspace must provide the 'key_descriptor'.
691  *
692  * When adding a key for use by v2+ encryption policies, this ioctl is
693  * unprivileged.  This is needed, in general, to allow non-root users to use
694  * encryption without encountering the visibility problems of process-subscribed
695  * keyrings and the inability to properly remove keys.  This works by having
696  * each key identified by its cryptographically secure hash --- the
697  * 'key_identifier'.  The cryptographic hash ensures that a malicious user
698  * cannot add the wrong key for a given identifier.  Furthermore, each added key
699  * is charged to the appropriate user's quota for the keyrings service, which
700  * prevents a malicious user from adding too many keys.  Finally, we forbid a
701  * user from removing a key while other users have added it too, which prevents
702  * a user who knows another user's key from causing a denial-of-service by
703  * removing it at an inopportune time.  (We tolerate that a user who knows a key
704  * can prevent other users from removing it.)
705  *
706  * For more details, see the "FS_IOC_ADD_ENCRYPTION_KEY" section of
707  * Documentation/filesystems/fscrypt.rst.
708  */
709 int fscrypt_ioctl_add_key(struct file *filp, void __user *_uarg)
710 {
711         struct super_block *sb = file_inode(filp)->i_sb;
712         struct fscrypt_add_key_arg __user *uarg = _uarg;
713         struct fscrypt_add_key_arg arg;
714         struct fscrypt_master_key_secret secret;
715         int err;
716
717         if (copy_from_user(&arg, uarg, sizeof(arg)))
718                 return -EFAULT;
719
720         if (!valid_key_spec(&arg.key_spec))
721                 return -EINVAL;
722
723         if (memchr_inv(arg.__reserved, 0, sizeof(arg.__reserved)))
724                 return -EINVAL;
725
726         /*
727          * Only root can add keys that are identified by an arbitrary descriptor
728          * rather than by a cryptographic hash --- since otherwise a malicious
729          * user could add the wrong key.
730          */
731         if (arg.key_spec.type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
732             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
733                 return -EACCES;
734
735         memset(&secret, 0, sizeof(secret));
736         if (arg.key_id) {
737                 if (arg.raw_size != 0)
738                         return -EINVAL;
739                 err = get_keyring_key(arg.key_id, arg.key_spec.type, &secret);
740                 if (err)
741                         goto out_wipe_secret;
742         } else {
743                 if (arg.raw_size < FSCRYPT_MIN_KEY_SIZE ||
744                     arg.raw_size > FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE)
745                         return -EINVAL;
746                 secret.size = arg.raw_size;
747                 err = -EFAULT;
748                 if (copy_from_user(secret.raw, uarg->raw, secret.size))
749                         goto out_wipe_secret;
750         }
751
752         err = add_master_key(sb, &secret, &arg.key_spec);
753         if (err)
754                 goto out_wipe_secret;
755
756         /* Return the key identifier to userspace, if applicable */
757         err = -EFAULT;
758         if (arg.key_spec.type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER &&
759             copy_to_user(uarg->key_spec.u.identifier, arg.key_spec.u.identifier,
760                          FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE))
761                 goto out_wipe_secret;
762         err = 0;
763 out_wipe_secret:
764         wipe_master_key_secret(&secret);
765         return err;
766 }
767 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_add_key);
768
769 static void
770 fscrypt_get_test_dummy_secret(struct fscrypt_master_key_secret *secret)
771 {
772         static u8 test_key[FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE];
773
774         get_random_once(test_key, FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE);
775
776         memset(secret, 0, sizeof(*secret));
777         secret->size = FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE;
778         memcpy(secret->raw, test_key, FSCRYPT_MAX_KEY_SIZE);
779 }
780
781 int fscrypt_get_test_dummy_key_identifier(
782                                 u8 key_identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
783 {
784         struct fscrypt_master_key_secret secret;
785         int err;
786
787         fscrypt_get_test_dummy_secret(&secret);
788
789         err = fscrypt_init_hkdf(&secret.hkdf, secret.raw, secret.size);
790         if (err)
791                 goto out;
792         err = fscrypt_hkdf_expand(&secret.hkdf, HKDF_CONTEXT_KEY_IDENTIFIER,
793                                   NULL, 0, key_identifier,
794                                   FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE);
795 out:
796         wipe_master_key_secret(&secret);
797         return err;
798 }
799
800 /**
801  * fscrypt_add_test_dummy_key() - add the test dummy encryption key
802  * @sb: the filesystem instance to add the key to
803  * @key_spec: the key specifier of the test dummy encryption key
804  *
805  * Add the key for the test_dummy_encryption mount option to the filesystem.  To
806  * prevent misuse of this mount option, a per-boot random key is used instead of
807  * a hardcoded one.  This makes it so that any encrypted files created using
808  * this option won't be accessible after a reboot.
809  *
810  * Return: 0 on success, -errno on failure
811  */
812 int fscrypt_add_test_dummy_key(struct super_block *sb,
813                                struct fscrypt_key_specifier *key_spec)
814 {
815         struct fscrypt_master_key_secret secret;
816         int err;
817
818         fscrypt_get_test_dummy_secret(&secret);
819         err = add_master_key(sb, &secret, key_spec);
820         wipe_master_key_secret(&secret);
821         return err;
822 }
823
824 /*
825  * Verify that the current user has added a master key with the given identifier
826  * (returns -ENOKEY if not).  This is needed to prevent a user from encrypting
827  * their files using some other user's key which they don't actually know.
828  * Cryptographically this isn't much of a problem, but the semantics of this
829  * would be a bit weird, so it's best to just forbid it.
830  *
831  * The system administrator (CAP_FOWNER) can override this, which should be
832  * enough for any use cases where encryption policies are being set using keys
833  * that were chosen ahead of time but aren't available at the moment.
834  *
835  * Note that the key may have already removed by the time this returns, but
836  * that's okay; we just care whether the key was there at some point.
837  *
838  * Return: 0 if the key is added, -ENOKEY if it isn't, or another -errno code
839  */
840 int fscrypt_verify_key_added(struct super_block *sb,
841                              const u8 identifier[FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE])
842 {
843         struct fscrypt_key_specifier mk_spec;
844         struct fscrypt_master_key *mk;
845         struct key *mk_user;
846         int err;
847
848         mk_spec.type = FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_IDENTIFIER;
849         memcpy(mk_spec.u.identifier, identifier, FSCRYPT_KEY_IDENTIFIER_SIZE);
850
851         mk = fscrypt_find_master_key(sb, &mk_spec);
852         if (!mk) {
853                 err = -ENOKEY;
854                 goto out;
855         }
856         down_read(&mk->mk_sem);
857         mk_user = find_master_key_user(mk);
858         if (IS_ERR(mk_user)) {
859                 err = PTR_ERR(mk_user);
860         } else {
861                 key_put(mk_user);
862                 err = 0;
863         }
864         up_read(&mk->mk_sem);
865         fscrypt_put_master_key(mk);
866 out:
867         if (err == -ENOKEY && capable(CAP_FOWNER))
868                 err = 0;
869         return err;
870 }
871
872 /*
873  * Try to evict the inode's dentries from the dentry cache.  If the inode is a
874  * directory, then it can have at most one dentry; however, that dentry may be
875  * pinned by child dentries, so first try to evict the children too.
876  */
877 static void shrink_dcache_inode(struct inode *inode)
878 {
879         struct dentry *dentry;
880
881         if (S_ISDIR(inode->i_mode)) {
882                 dentry = d_find_any_alias(inode);
883                 if (dentry) {
884                         shrink_dcache_parent(dentry);
885                         dput(dentry);
886                 }
887         }
888         d_prune_aliases(inode);
889 }
890
891 static void evict_dentries_for_decrypted_inodes(struct fscrypt_master_key *mk)
892 {
893         struct fscrypt_inode_info *ci;
894         struct inode *inode;
895         struct inode *toput_inode = NULL;
896
897         spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
898
899         list_for_each_entry(ci, &mk->mk_decrypted_inodes, ci_master_key_link) {
900                 inode = ci->ci_inode;
901                 spin_lock(&inode->i_lock);
902                 if (inode->i_state & (I_FREEING | I_WILL_FREE | I_NEW)) {
903                         spin_unlock(&inode->i_lock);
904                         continue;
905                 }
906                 __iget(inode);
907                 spin_unlock(&inode->i_lock);
908                 spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
909
910                 shrink_dcache_inode(inode);
911                 iput(toput_inode);
912                 toput_inode = inode;
913
914                 spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
915         }
916
917         spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
918         iput(toput_inode);
919 }
920
921 static int check_for_busy_inodes(struct super_block *sb,
922                                  struct fscrypt_master_key *mk)
923 {
924         struct list_head *pos;
925         size_t busy_count = 0;
926         unsigned long ino;
927         char ino_str[50] = "";
928
929         spin_lock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
930
931         list_for_each(pos, &mk->mk_decrypted_inodes)
932                 busy_count++;
933
934         if (busy_count == 0) {
935                 spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
936                 return 0;
937         }
938
939         {
940                 /* select an example file to show for debugging purposes */
941                 struct inode *inode =
942                         list_first_entry(&mk->mk_decrypted_inodes,
943                                          struct fscrypt_inode_info,
944                                          ci_master_key_link)->ci_inode;
945                 ino = inode->i_ino;
946         }
947         spin_unlock(&mk->mk_decrypted_inodes_lock);
948
949         /* If the inode is currently being created, ino may still be 0. */
950         if (ino)
951                 snprintf(ino_str, sizeof(ino_str), ", including ino %lu", ino);
952
953         fscrypt_warn(NULL,
954                      "%s: %zu inode(s) still busy after removing key with %s %*phN%s",
955                      sb->s_id, busy_count, master_key_spec_type(&mk->mk_spec),
956                      master_key_spec_len(&mk->mk_spec), (u8 *)&mk->mk_spec.u,
957                      ino_str);
958         return -EBUSY;
959 }
960
961 static int try_to_lock_encrypted_files(struct super_block *sb,
962                                        struct fscrypt_master_key *mk)
963 {
964         int err1;
965         int err2;
966
967         /*
968          * An inode can't be evicted while it is dirty or has dirty pages.
969          * Thus, we first have to clean the inodes in ->mk_decrypted_inodes.
970          *
971          * Just do it the easy way: call sync_filesystem().  It's overkill, but
972          * it works, and it's more important to minimize the amount of caches we
973          * drop than the amount of data we sync.  Also, unprivileged users can
974          * already call sync_filesystem() via sys_syncfs() or sys_sync().
975          */
976         down_read(&sb->s_umount);
977         err1 = sync_filesystem(sb);
978         up_read(&sb->s_umount);
979         /* If a sync error occurs, still try to evict as much as possible. */
980
981         /*
982          * Inodes are pinned by their dentries, so we have to evict their
983          * dentries.  shrink_dcache_sb() would suffice, but would be overkill
984          * and inappropriate for use by unprivileged users.  So instead go
985          * through the inodes' alias lists and try to evict each dentry.
986          */
987         evict_dentries_for_decrypted_inodes(mk);
988
989         /*
990          * evict_dentries_for_decrypted_inodes() already iput() each inode in
991          * the list; any inodes for which that dropped the last reference will
992          * have been evicted due to fscrypt_drop_inode() detecting the key
993          * removal and telling the VFS to evict the inode.  So to finish, we
994          * just need to check whether any inodes couldn't be evicted.
995          */
996         err2 = check_for_busy_inodes(sb, mk);
997
998         return err1 ?: err2;
999 }
1000
1001 /*
1002  * Try to remove an fscrypt master encryption key.
1003  *
1004  * FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY (all_users=false) removes the current user's
1005  * claim to the key, then removes the key itself if no other users have claims.
1006  * FS_IOC_REMOVE_ENCRYPTION_KEY_ALL_USERS (all_users=true) always removes the
1007  * key itself.
1008  *
1009  * To "remove the key itself", first we transition the key to the "incompletely
1010  * removed" state, so that no more inodes can be unlocked with it.  Then we try
1011  * to evict all cached inodes that had been unlocked with the key.
1012  *
1013  * If all inodes were evicted, then we unlink the fscrypt_master_key from the
1014  * keyring.  Otherwise it remains in the keyring in the "incompletely removed"
1015  * state where it tracks the list of remaining inodes.  Userspace can execute
1016  * the ioctl again later to retry eviction, or alternatively can re-add the key.
1017  *
1018  * For more details, see the "Removing keys" section of
1019  * Documentation/filesystems/fscrypt.rst.
1020  */
1021 static int do_remove_key(struct file *filp, void __user *_uarg, bool all_users)
1022 {
1023         struct super_block *sb = file_inode(filp)->i_sb;
1024         struct fscrypt_remove_key_arg __user *uarg = _uarg;
1025         struct fscrypt_remove_key_arg arg;
1026         struct fscrypt_master_key *mk;
1027         u32 status_flags = 0;
1028         int err;
1029         bool inodes_remain;
1030
1031         if (copy_from_user(&arg, uarg, sizeof(arg)))
1032                 return -EFAULT;
1033
1034         if (!valid_key_spec(&arg.key_spec))
1035                 return -EINVAL;
1036
1037         if (memchr_inv(arg.__reserved, 0, sizeof(arg.__reserved)))
1038                 return -EINVAL;
1039
1040         /*
1041          * Only root can add and remove keys that are identified by an arbitrary
1042          * descriptor rather than by a cryptographic hash.
1043          */
1044         if (arg.key_spec.type == FSCRYPT_KEY_SPEC_TYPE_DESCRIPTOR &&
1045             !capable(CAP_SYS_ADMIN))
1046                 return -EACCES;
1047
1048         /* Find the key being removed. */
1049         mk = fscrypt_find_master_key(sb, &arg.key_spec);
1050         if (!mk)
1051                 return -ENOKEY;
1052         down_write(&mk->mk_sem);
1053
1054         /* If relevant, remove current user's (or all users) claim to the key */
1055         if (mk->mk_users && mk->mk_users->keys.nr_leaves_on_tree != 0) {
1056                 if (all_users)
1057                         err = keyring_clear(mk->mk_users);
1058                 else
1059                         err = remove_master_key_user(mk);
1060                 if (err) {
1061                         up_write(&mk->mk_sem);
1062                         goto out_put_key;
1063                 }
1064                 if (mk->mk_users->keys.nr_leaves_on_tree != 0) {
1065                         /*
1066                          * Other users have still added the key too.  We removed
1067                          * the current user's claim to the key, but we still
1068                          * can't remove the key itself.
1069                          */
1070                         status_flags |=
1071                                 FSCRYPT_KEY_REMOVAL_STATUS_FLAG_OTHER_USERS;
1072                         err = 0;
1073                         up_write(&mk->mk_sem);
1074                         goto out_put_key;
1075                 }
1076         }
1077
1078         /* No user claims remaining.  Initiate removal of the key. */
1079         err = -ENOKEY;
1080         if (mk->mk_present) {
1081                 fscrypt_initiate_key_removal(sb, mk);
1082                 err = 0;
1083         }
1084         inodes_remain = refcount_read(&mk->mk_active_refs) > 0;
1085         up_write(&mk->mk_sem);
1086
1087         if (inodes_remain) {
1088                 /* Some inodes still reference this key; try to evict them. */
1089                 err = try_to_lock_encrypted_files(sb, mk);
1090                 if (err == -EBUSY) {
1091                         status_flags |=
1092                                 FSCRYPT_KEY_REMOVAL_STATUS_FLAG_FILES_BUSY;
1093                         err = 0;
1094                 }
1095         }
1096         /*
1097          * We return 0 if we successfully did something: removed a claim to the
1098          * key, initiated removal of the key, or tried locking the files again.
1099          * Users need to check the informational status flags if they care
1100          * whether the key has been fully removed including all files locked.
1101          */
1102 out_put_key:
1103         fscrypt_put_master_key(mk);
1104         if (err == 0)
1105                 err = put_user(status_flags, &uarg->removal_status_flags);
1106         return err;
1107 }
1108
1109 int fscrypt_ioctl_remove_key(struct file *filp, void __user *uarg)
1110 {
1111         return do_remove_key(filp, uarg, false);
1112 }
1113 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_remove_key);
1114
1115 int fscrypt_ioctl_remove_key_all_users(struct file *filp, void __user *uarg)
1116 {
1117         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1118                 return -EACCES;
1119         return do_remove_key(filp, uarg, true);
1120 }
1121 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_remove_key_all_users);
1122
1123 /*
1124  * Retrieve the status of an fscrypt master encryption key.
1125  *
1126  * We set ->status to indicate whether the key is absent, present, or
1127  * incompletely removed.  (For an explanation of what these statuses mean and
1128  * how they are represented internally, see struct fscrypt_master_key.)  This
1129  * field allows applications to easily determine the status of an encrypted
1130  * directory without using a hack such as trying to open a regular file in it
1131  * (which can confuse the "incompletely removed" status with absent or present).
1132  *
1133  * In addition, for v2 policy keys we allow applications to determine, via
1134  * ->status_flags and ->user_count, whether the key has been added by the
1135  * current user, by other users, or by both.  Most applications should not need
1136  * this, since ordinarily only one user should know a given key.  However, if a
1137  * secret key is shared by multiple users, applications may wish to add an
1138  * already-present key to prevent other users from removing it.  This ioctl can
1139  * be used to check whether that really is the case before the work is done to
1140  * add the key --- which might e.g. require prompting the user for a passphrase.
1141  *
1142  * For more details, see the "FS_IOC_GET_ENCRYPTION_KEY_STATUS" section of
1143  * Documentation/filesystems/fscrypt.rst.
1144  */
1145 int fscrypt_ioctl_get_key_status(struct file *filp, void __user *uarg)
1146 {
1147         struct super_block *sb = file_inode(filp)->i_sb;
1148         struct fscrypt_get_key_status_arg arg;
1149         struct fscrypt_master_key *mk;
1150         int err;
1151
1152         if (copy_from_user(&arg, uarg, sizeof(arg)))
1153                 return -EFAULT;
1154
1155         if (!valid_key_spec(&arg.key_spec))
1156                 return -EINVAL;
1157
1158         if (memchr_inv(arg.__reserved, 0, sizeof(arg.__reserved)))
1159                 return -EINVAL;
1160
1161         arg.status_flags = 0;
1162         arg.user_count = 0;
1163         memset(arg.__out_reserved, 0, sizeof(arg.__out_reserved));
1164
1165         mk = fscrypt_find_master_key(sb, &arg.key_spec);
1166         if (!mk) {
1167                 arg.status = FSCRYPT_KEY_STATUS_ABSENT;
1168                 err = 0;
1169                 goto out;
1170         }
1171         down_read(&mk->mk_sem);
1172
1173         if (!mk->mk_present) {
1174                 arg.status = refcount_read(&mk->mk_active_refs) > 0 ?
1175                         FSCRYPT_KEY_STATUS_INCOMPLETELY_REMOVED :
1176                         FSCRYPT_KEY_STATUS_ABSENT /* raced with full removal */;
1177                 err = 0;
1178                 goto out_release_key;
1179         }
1180
1181         arg.status = FSCRYPT_KEY_STATUS_PRESENT;
1182         if (mk->mk_users) {
1183                 struct key *mk_user;
1184
1185                 arg.user_count = mk->mk_users->keys.nr_leaves_on_tree;
1186                 mk_user = find_master_key_user(mk);
1187                 if (!IS_ERR(mk_user)) {
1188                         arg.status_flags |=
1189                                 FSCRYPT_KEY_STATUS_FLAG_ADDED_BY_SELF;
1190                         key_put(mk_user);
1191                 } else if (mk_user != ERR_PTR(-ENOKEY)) {
1192                         err = PTR_ERR(mk_user);
1193                         goto out_release_key;
1194                 }
1195         }
1196         err = 0;
1197 out_release_key:
1198         up_read(&mk->mk_sem);
1199         fscrypt_put_master_key(mk);
1200 out:
1201         if (!err && copy_to_user(uarg, &arg, sizeof(arg)))
1202                 err = -EFAULT;
1203         return err;
1204 }
1205 EXPORT_SYMBOL_GPL(fscrypt_ioctl_get_key_status);
1206
1207 int __init fscrypt_init_keyring(void)
1208 {
1209         int err;
1210
1211         err = register_key_type(&key_type_fscrypt_user);
1212         if (err)
1213                 return err;
1214
1215         err = register_key_type(&key_type_fscrypt_provisioning);
1216         if (err)
1217                 goto err_unregister_fscrypt_user;
1218
1219         return 0;
1220
1221 err_unregister_fscrypt_user:
1222         unregister_key_type(&key_type_fscrypt_user);
1223         return err;
1224 }