security/integrity/evm/evm_crypto.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2005-2010 IBM Corporation
   4  *
   5  * Authors:
   6  * Mimi Zohar <zohar@us.ibm.com>
   7  * Kylene Hall <kjhall@us.ibm.com>
   8  *
   9  * File: evm_crypto.c
  10  *       Using root's kernel master key (kmk), calculate the HMAC
  11  */
  12
  13 #define pr_fmt(fmt) "EVM: "fmt
  14
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/crypto.h>
  17 #include <linux/xattr.h>
  18 #include <linux/evm.h>
  19 #include <keys/encrypted-type.h>
  20 #include <crypto/hash.h>
  21 #include <crypto/hash_info.h>
  22 #include "evm.h"
  23
  24 #define EVMKEY "evm-key"
  25 #define MAX_KEY_SIZE 128
  26 static unsigned char evmkey[MAX_KEY_SIZE];
  27 static const int evmkey_len = MAX_KEY_SIZE;
  28
  29 static struct crypto_shash *hmac_tfm;
  30 static struct crypto_shash *evm_tfm[HASH_ALGO__LAST];
  31
  32 static DEFINE_MUTEX(mutex);
  33
  34 #define EVM_SET_KEY_BUSY 0
  35
  36 static unsigned long evm_set_key_flags;
  37
  38 static const char evm_hmac[] = "hmac(sha1)";
  39
  40 /**
  41  * evm_set_key() - set EVM HMAC key from the kernel
  42  * @key: pointer to a buffer with the key data
  43  * @keylen: length of the key data
  44  *
  45  * This function allows setting the EVM HMAC key from the kernel
  46  * without using the "encrypted" key subsystem keys. It can be used
  47  * by the crypto HW kernel module which has its own way of managing
  48  * keys.
  49  *
  50  * key length should be between 32 and 128 bytes long
  51  */
  52 int evm_set_key(void *key, size_t keylen)
  53 {
  54         int rc;
  55
  56         rc = -EBUSY;
  57         if (test_and_set_bit(EVM_SET_KEY_BUSY, &evm_set_key_flags))
  58                 goto busy;
  59         rc = -EINVAL;
  60         if (keylen > MAX_KEY_SIZE)
  61                 goto inval;
  62         memcpy(evmkey, key, keylen);
  63         evm_initialized |= EVM_INIT_HMAC;
  64         pr_info("key initialized\n");
  65         return 0;
  66 inval:
  67         clear_bit(EVM_SET_KEY_BUSY, &evm_set_key_flags);
  68 busy:
  69         pr_err("key initialization failed\n");
  70         return rc;
  71 }
  72 EXPORT_SYMBOL_GPL(evm_set_key);
  73
  74 static struct shash_desc *init_desc(char type, uint8_t hash_algo)
  75 {
  76         long rc;
  77         const char *algo;
  78         struct crypto_shash **tfm, *tmp_tfm;
  79         struct shash_desc *desc;
  80
  81         if (type == EVM_XATTR_HMAC) {
  82                 if (!(evm_initialized & EVM_INIT_HMAC)) {
  83                         pr_err_once("HMAC key is not set\n");
  84                         return ERR_PTR(-ENOKEY);
  85                 }
  86                 tfm = &hmac_tfm;
  87                 algo = evm_hmac;
  88         } else {
  89                 if (hash_algo >= HASH_ALGO__LAST)
  90                         return ERR_PTR(-EINVAL);
  91
  92                 tfm = &evm_tfm[hash_algo];
  93                 algo = hash_algo_name[hash_algo];
  94         }
  95
  96         if (*tfm)
  97                 goto alloc;
  98         mutex_lock(&mutex);
  99         if (*tfm)
 100                 goto unlock;
 101
 102         tmp_tfm = crypto_alloc_shash(algo, 0, CRYPTO_NOLOAD);
 103         if (IS_ERR(tmp_tfm)) {
 104                 pr_err("Can not allocate %s (reason: %ld)\n", algo,
 105                        PTR_ERR(tmp_tfm));
 106                 mutex_unlock(&mutex);
 107                 return ERR_CAST(tmp_tfm);
 108         }
 109         if (type == EVM_XATTR_HMAC) {
 110                 rc = crypto_shash_setkey(tmp_tfm, evmkey, evmkey_len);
 111                 if (rc) {
 112                         crypto_free_shash(tmp_tfm);
 113                         mutex_unlock(&mutex);
 114                         return ERR_PTR(rc);
 115                 }
 116         }
 117         *tfm = tmp_tfm;
 118 unlock:
 119         mutex_unlock(&mutex);
 120 alloc:
 121         desc = kmalloc(sizeof(*desc) + crypto_shash_descsize(*tfm),
 122                         GFP_KERNEL);
 123         if (!desc)
 124                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 125
 126         desc->tfm = *tfm;
 127
 128         rc = crypto_shash_init(desc);
 129         if (rc) {
 130                 kfree(desc);
 131                 return ERR_PTR(rc);
 132         }
 133         return desc;
 134 }
 135
 136 /* Protect against 'cutting & pasting' security.evm xattr, include inode
 137  * specific info.
 138  *
 139  * (Additional directory/file metadata needs to be added for more complete
 140  * protection.)
 141  */
 142 static void hmac_add_misc(struct shash_desc *desc, struct inode *inode,
 143                           char type, char *digest)
 144 {
 145         struct h_misc {
 146                 unsigned long ino;
 147                 __u32 generation;
 148                 uid_t uid;
 149                 gid_t gid;
 150                 umode_t mode;
 151         } hmac_misc;
 152
 153         memset(&hmac_misc, 0, sizeof(hmac_misc));
 154         /* Don't include the inode or generation number in portable
 155          * signatures
 156          */
 157         if (type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG) {
 158                 hmac_misc.ino = inode->i_ino;
 159                 hmac_misc.generation = inode->i_generation;
 160         }
 161         /* The hmac uid and gid must be encoded in the initial user
 162          * namespace (not the filesystems user namespace) as encoding
 163          * them in the filesystems user namespace allows an attack
 164          * where first they are written in an unprivileged fuse mount
 165          * of a filesystem and then the system is tricked to mount the
 166          * filesystem for real on next boot and trust it because
 167          * everything is signed.
 168          */
 169         hmac_misc.uid = from_kuid(&init_user_ns, inode->i_uid);
 170         hmac_misc.gid = from_kgid(&init_user_ns, inode->i_gid);
 171         hmac_misc.mode = inode->i_mode;
 172         crypto_shash_update(desc, (const u8 *)&hmac_misc, sizeof(hmac_misc));
 173         if ((evm_hmac_attrs & EVM_ATTR_FSUUID) &&
 174             type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG)
 175                 crypto_shash_update(desc, (u8 *)&inode->i_sb->s_uuid, UUID_SIZE);
 176         crypto_shash_final(desc, digest);
 177
 178         pr_debug("hmac_misc: (%zu) [%*phN]\n", sizeof(struct h_misc),
 179                  (int)sizeof(struct h_misc), &hmac_misc);
 180 }
 181
 182 /*
 183  * Dump large security xattr values as a continuous ascii hexademical string.
 184  * (pr_debug is limited to 64 bytes.)
 185  */
 186 static void dump_security_xattr_l(const char *prefix, const void *src,
 187                                   size_t count)
 188 {
 189 #if defined(DEBUG) || defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG)
 190         char *asciihex, *p;
 191
 192         p = asciihex = kmalloc(count * 2 + 1, GFP_KERNEL);
 193         if (!asciihex)
 194                 return;
 195
 196         p = bin2hex(p, src, count);
 197         *p = 0;
 198         pr_debug("%s: (%zu) %.*s\n", prefix, count, (int)count * 2, asciihex);
 199         kfree(asciihex);
 200 #endif
 201 }
 202
 203 static void dump_security_xattr(const char *name, const char *value,
 204                                 size_t value_len)
 205 {
 206         if (value_len < 64)
 207                 pr_debug("%s: (%zu) [%*phN]\n", name, value_len,
 208                          (int)value_len, value);
 209         else
 210                 dump_security_xattr_l(name, value, value_len);
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Calculate the HMAC value across the set of protected security xattrs.
 215  *
 216  * Instead of retrieving the requested xattr, for performance, calculate
 217  * the hmac using the requested xattr value. Don't alloc/free memory for
 218  * each xattr, but attempt to re-use the previously allocated memory.
 219  */
 220 static int evm_calc_hmac_or_hash(struct dentry *dentry,
 221                                  const char *req_xattr_name,
 222                                  const char *req_xattr_value,
 223                                  size_t req_xattr_value_len,
 224                                  uint8_t type, struct evm_digest *data)
 225 {
 226         struct inode *inode = d_backing_inode(dentry);
 227         struct xattr_list *xattr;
 228         struct shash_desc *desc;
 229         size_t xattr_size = 0;
 230         char *xattr_value = NULL;
 231         int error;
 232         int size, user_space_size;
 233         bool ima_present = false;
 234
 235         if (!(inode->i_opflags & IOP_XATTR) ||
 236             inode->i_sb->s_user_ns != &init_user_ns)
 237                 return -EOPNOTSUPP;
 238
 239         desc = init_desc(type, data->hdr.algo);
 240         if (IS_ERR(desc))
 241                 return PTR_ERR(desc);
 242
 243         data->hdr.length = crypto_shash_digestsize(desc->tfm);
 244
 245         error = -ENODATA;
 246         list_for_each_entry_lockless(xattr, &evm_config_xattrnames, list) {
 247                 bool is_ima = false;
 248
 249                 if (strcmp(xattr->name, XATTR_NAME_IMA) == 0)
 250                         is_ima = true;
 251
 252                 /*
 253                  * Skip non-enabled xattrs for locally calculated
 254                  * signatures/HMACs.
 255                  */
 256                 if (type != EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG && !xattr->enabled)
 257                         continue;
 258
 259                 if ((req_xattr_name && req_xattr_value)
 260                     && !strcmp(xattr->name, req_xattr_name)) {
 261                         error = 0;
 262                         crypto_shash_update(desc, (const u8 *)req_xattr_value,
 263                                              req_xattr_value_len);
 264                         if (is_ima)
 265                                 ima_present = true;
 266
 267                         dump_security_xattr(req_xattr_name,
 268                                             req_xattr_value,
 269                                             req_xattr_value_len);
 270                         continue;
 271                 }
 272                 size = vfs_getxattr_alloc(&nop_mnt_idmap, dentry, xattr->name,
 273                                           &xattr_value, xattr_size, GFP_NOFS);
 274                 if (size == -ENOMEM) {
 275                         error = -ENOMEM;
 276                         goto out;
 277                 }
 278                 if (size < 0)
 279                         continue;
 280
 281                 user_space_size = vfs_getxattr(&nop_mnt_idmap, dentry,
 282                                                xattr->name, NULL, 0);
 283                 if (user_space_size != size)
 284                         pr_debug("file %s: xattr %s size mismatch (kernel: %d, user: %d)\n",
 285                                  dentry->d_name.name, xattr->name, size,
 286                                  user_space_size);
 287                 error = 0;
 288                 xattr_size = size;
 289                 crypto_shash_update(desc, (const u8 *)xattr_value, xattr_size);
 290                 if (is_ima)
 291                         ima_present = true;
 292
 293                 dump_security_xattr(xattr->name, xattr_value, xattr_size);
 294         }
 295         hmac_add_misc(desc, inode, type, data->digest);
 296
 297         /* Portable EVM signatures must include an IMA hash */
 298         if (type == EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG && !ima_present)
 299                 error = -EPERM;
 300 out:
 301         kfree(xattr_value);
 302         kfree(desc);
 303         return error;
 304 }
 305
 306 int evm_calc_hmac(struct dentry *dentry, const char *req_xattr_name,
 307                   const char *req_xattr_value, size_t req_xattr_value_len,
 308                   struct evm_digest *data)
 309 {
 310         return evm_calc_hmac_or_hash(dentry, req_xattr_name, req_xattr_value,
 311                                     req_xattr_value_len, EVM_XATTR_HMAC, data);
 312 }
 313
 314 int evm_calc_hash(struct dentry *dentry, const char *req_xattr_name,
 315                   const char *req_xattr_value, size_t req_xattr_value_len,
 316                   char type, struct evm_digest *data)
 317 {
 318         return evm_calc_hmac_or_hash(dentry, req_xattr_name, req_xattr_value,
 319                                      req_xattr_value_len, type, data);
 320 }
 321
 322 static int evm_is_immutable(struct dentry *dentry, struct inode *inode)
 323 {
 324         const struct evm_ima_xattr_data *xattr_data = NULL;
 325         struct evm_iint_cache *iint;
 326         int rc = 0;
 327
 328         iint = evm_iint_inode(inode);
 329         if (iint && (iint->flags & EVM_IMMUTABLE_DIGSIG))
 330                 return 1;
 331
 332         /* Do this the hard way */
 333         rc = vfs_getxattr_alloc(&nop_mnt_idmap, dentry, XATTR_NAME_EVM,
 334                                 (char **)&xattr_data, 0, GFP_NOFS);
 335         if (rc <= 0) {
 336                 if (rc == -ENODATA)
 337                         rc = 0;
 338                 goto out;
 339         }
 340         if (xattr_data->type == EVM_XATTR_PORTABLE_DIGSIG)
 341                 rc = 1;
 342         else
 343                 rc = 0;
 344
 345 out:
 346         kfree(xattr_data);
 347         return rc;
 348 }
 349
 350
 351 /*
 352  * Calculate the hmac and update security.evm xattr
 353  *
 354  * Expects to be called with i_mutex locked.
 355  */
 356 int evm_update_evmxattr(struct dentry *dentry, const char *xattr_name,
 357                         const char *xattr_value, size_t xattr_value_len)
 358 {
 359         struct inode *inode = d_backing_inode(dentry);
 360         struct evm_digest data;
 361         int rc = 0;
 362
 363         /*
 364          * Don't permit any transformation of the EVM xattr if the signature
 365          * is of an immutable type
 366          */
 367         rc = evm_is_immutable(dentry, inode);
 368         if (rc < 0)
 369                 return rc;
 370         if (rc)
 371                 return -EPERM;
 372
 373         data.hdr.algo = HASH_ALGO_SHA1;
 374         rc = evm_calc_hmac(dentry, xattr_name, xattr_value,
 375                            xattr_value_len, &data);
 376         if (rc == 0) {
 377                 data.hdr.xattr.sha1.type = EVM_XATTR_HMAC;
 378                 rc = __vfs_setxattr_noperm(&nop_mnt_idmap, dentry,
 379                                            XATTR_NAME_EVM,
 380                                            &data.hdr.xattr.data[1],
 381                                            SHA1_DIGEST_SIZE + 1, 0);
 382         } else if (rc == -ENODATA && (inode->i_opflags & IOP_XATTR)) {
 383                 rc = __vfs_removexattr(&nop_mnt_idmap, dentry, XATTR_NAME_EVM);
 384         }
 385         return rc;
 386 }
 387
 388 int evm_init_hmac(struct inode *inode, const struct xattr *xattrs,
 389                   char *hmac_val)
 390 {
 391         struct shash_desc *desc;
 392         const struct xattr *xattr;
 393
 394         desc = init_desc(EVM_XATTR_HMAC, HASH_ALGO_SHA1);
 395         if (IS_ERR(desc)) {
 396                 pr_info("init_desc failed\n");
 397                 return PTR_ERR(desc);
 398         }
 399
 400         for (xattr = xattrs; xattr->name; xattr++) {
 401                 if (!evm_protected_xattr(xattr->name))
 402                         continue;
 403
 404                 crypto_shash_update(desc, xattr->value, xattr->value_len);
 405         }
 406
 407         hmac_add_misc(desc, inode, EVM_XATTR_HMAC, hmac_val);
 408         kfree(desc);
 409         return 0;
 410 }
 411
 412 /*
 413  * Get the key from the TPM for the SHA1-HMAC
 414  */
 415 int evm_init_key(void)
 416 {
 417         struct key *evm_key;
 418         struct encrypted_key_payload *ekp;
 419         int rc;
 420
 421         evm_key = request_key(&key_type_encrypted, EVMKEY, NULL);
 422         if (IS_ERR(evm_key))
 423                 return -ENOENT;
 424
 425         down_read(&evm_key->sem);
 426         ekp = evm_key->payload.data[0];
 427
 428         rc = evm_set_key(ekp->decrypted_data, ekp->decrypted_datalen);
 429
 430         /* burn the original key contents */
 431         memset(ekp->decrypted_data, 0, ekp->decrypted_datalen);
 432         up_read(&evm_key->sem);
 433         key_put(evm_key);
 434         return rc;
 435 }