| Viewing file:  aead.h (18.71 KB)      -rw-r--r-- Select action/file-type:
 
  (+) |  (+) |  (+) | Code (+) | Session (+) |  (+) | SDB (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) | 
 
/** AEAD: Authenticated Encryption with Associated Data
 *
 * Copyright (c) 2007-2015 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
 *
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
 * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
 * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
 * any later version.
 *
 */
 
 #ifndef _CRYPTO_AEAD_H
 #define _CRYPTO_AEAD_H
 
 #include <linux/crypto.h>
 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/slab.h>
 
 /**
 * DOC: Authenticated Encryption With Associated Data (AEAD) Cipher API
 *
 * The AEAD cipher API is used with the ciphers of type CRYPTO_ALG_TYPE_AEAD
 * (listed as type "aead" in /proc/crypto)
 *
 * The most prominent examples for this type of encryption is GCM and CCM.
 * However, the kernel supports other types of AEAD ciphers which are defined
 * with the following cipher string:
 *
 *    authenc(keyed message digest, block cipher)
 *
 * For example: authenc(hmac(sha256), cbc(aes))
 *
 * The example code provided for the asynchronous block cipher operation
 * applies here as well. Naturally all *ablkcipher* symbols must be exchanged
 * the *aead* pendants discussed in the following. In addition, for the AEAD
 * operation, the aead_request_set_assoc function must be used to set the
 * pointer to the associated data memory location before performing the
 * encryption or decryption operation. In case of an encryption, the associated
 * data memory is filled during the encryption operation. For decryption, the
 * associated data memory must contain data that is used to verify the integrity
 * of the decrypted data. Another deviation from the asynchronous block cipher
 * operation is that the caller should explicitly check for -EBADMSG of the
 * crypto_aead_decrypt. That error indicates an authentication error, i.e.
 * a breach in the integrity of the message. In essence, that -EBADMSG error
 * code is the key bonus an AEAD cipher has over "standard" block chaining
 * modes.
 *
 * Memory Structure:
 *
 * To support the needs of the most prominent user of AEAD ciphers, namely
 * IPSEC, the AEAD ciphers have a special memory layout the caller must adhere
 * to.
 *
 * The scatter list pointing to the input data must contain:
 *
 * * for RFC4106 ciphers, the concatenation of
 * associated authentication data || IV || plaintext or ciphertext. Note, the
 * same IV (buffer) is also set with the aead_request_set_crypt call. Note,
 * the API call of aead_request_set_ad must provide the length of the AAD and
 * the IV. The API call of aead_request_set_crypt only points to the size of
 * the input plaintext or ciphertext.
 *
 * * for "normal" AEAD ciphers, the concatenation of
 * associated authentication data || plaintext or ciphertext.
 *
 * It is important to note that if multiple scatter gather list entries form
 * the input data mentioned above, the first entry must not point to a NULL
 * buffer. If there is any potential where the AAD buffer can be NULL, the
 * calling code must contain a precaution to ensure that this does not result
 * in the first scatter gather list entry pointing to a NULL buffer.
 */
 
 struct crypto_aead;
 
 /**
 *    struct aead_request - AEAD request
 *    @base: Common attributes for async crypto requests
 *    @assoclen: Length in bytes of associated data for authentication
 *    @cryptlen: Length of data to be encrypted or decrypted
 *    @iv: Initialisation vector
 *    @src: Source data
 *    @dst: Destination data
 *    @__ctx: Start of private context data
 */
 struct aead_request {
 struct crypto_async_request base;
 
 unsigned int assoclen;
 unsigned int cryptlen;
 
 u8 *iv;
 
 struct scatterlist *src;
 struct scatterlist *dst;
 
 void *__ctx[] CRYPTO_MINALIGN_ATTR;
 };
 
 /**
 * struct aead_alg - AEAD cipher definition
 * @maxauthsize: Set the maximum authentication tag size supported by the
 *         transformation. A transformation may support smaller tag sizes.
 *         As the authentication tag is a message digest to ensure the
 *         integrity of the encrypted data, a consumer typically wants the
 *         largest authentication tag possible as defined by this
 *         variable.
 * @setauthsize: Set authentication size for the AEAD transformation. This
 *         function is used to specify the consumer requested size of the
 *          authentication tag to be either generated by the transformation
 *         during encryption or the size of the authentication tag to be
 *         supplied during the decryption operation. This function is also
 *         responsible for checking the authentication tag size for
 *         validity.
 * @setkey: see struct ablkcipher_alg
 * @encrypt: see struct ablkcipher_alg
 * @decrypt: see struct ablkcipher_alg
 * @geniv: see struct ablkcipher_alg
 * @ivsize: see struct ablkcipher_alg
 * @init: Initialize the cryptographic transformation object. This function
 *      is used to initialize the cryptographic transformation object.
 *      This function is called only once at the instantiation time, right
 *      after the transformation context was allocated. In case the
 *      cryptographic hardware has some special requirements which need to
 *      be handled by software, this function shall check for the precise
 *      requirement of the transformation and put any software fallbacks
 *      in place.
 * @exit: Deinitialize the cryptographic transformation object. This is a
 *      counterpart to @init, used to remove various changes set in
 *      @init.
 *
 * All fields except @ivsize is mandatory and must be filled.
 */
 struct aead_alg {
 int (*setkey)(struct crypto_aead *tfm, const u8 *key,
 unsigned int keylen);
 int (*setauthsize)(struct crypto_aead *tfm, unsigned int authsize);
 int (*encrypt)(struct aead_request *req);
 int (*decrypt)(struct aead_request *req);
 int (*init)(struct crypto_aead *tfm);
 void (*exit)(struct crypto_aead *tfm);
 
 const char *geniv;
 
 unsigned int ivsize;
 unsigned int maxauthsize;
 
 struct crypto_alg base;
 };
 
 struct crypto_aead {
 unsigned int authsize;
 unsigned int reqsize;
 
 struct crypto_tfm base;
 };
 
 static inline struct crypto_aead *__crypto_aead_cast(struct crypto_tfm *tfm)
 {
 return container_of(tfm, struct crypto_aead, base);
 }
 
 /**
 * crypto_alloc_aead() - allocate AEAD cipher handle
 * @alg_name: is the cra_name / name or cra_driver_name / driver name of the
 *         AEAD cipher
 * @type: specifies the type of the cipher
 * @mask: specifies the mask for the cipher
 *
 * Allocate a cipher handle for an AEAD. The returned struct
 * crypto_aead is the cipher handle that is required for any subsequent
 * API invocation for that AEAD.
 *
 * Return: allocated cipher handle in case of success; IS_ERR() is true in case
 *       of an error, PTR_ERR() returns the error code.
 */
 struct crypto_aead *crypto_alloc_aead(const char *alg_name, u32 type, u32 mask);
 
 static inline struct crypto_tfm *crypto_aead_tfm(struct crypto_aead *tfm)
 {
 return &tfm->base;
 }
 
 /**
 * crypto_free_aead() - zeroize and free aead handle
 * @tfm: cipher handle to be freed
 */
 static inline void crypto_free_aead(struct crypto_aead *tfm)
 {
 crypto_destroy_tfm(tfm, crypto_aead_tfm(tfm));
 }
 
 static inline struct aead_alg *crypto_aead_alg(struct crypto_aead *tfm)
 {
 return container_of(crypto_aead_tfm(tfm)->__crt_alg,
 struct aead_alg, base);
 }
 
 static inline unsigned int crypto_aead_alg_ivsize(struct aead_alg *alg)
 {
 return alg->ivsize;
 }
 
 /**
 * crypto_aead_ivsize() - obtain IV size
 * @tfm: cipher handle
 *
 * The size of the IV for the aead referenced by the cipher handle is
 * returned. This IV size may be zero if the cipher does not need an IV.
 *
 * Return: IV size in bytes
 */
 static inline unsigned int crypto_aead_ivsize(struct crypto_aead *tfm)
 {
 return crypto_aead_alg_ivsize(crypto_aead_alg(tfm));
 }
 
 /**
 * crypto_aead_authsize() - obtain maximum authentication data size
 * @tfm: cipher handle
 *
 * The maximum size of the authentication data for the AEAD cipher referenced
 * by the AEAD cipher handle is returned. The authentication data size may be
 * zero if the cipher implements a hard-coded maximum.
 *
 * The authentication data may also be known as "tag value".
 *
 * Return: authentication data size / tag size in bytes
 */
 static inline unsigned int crypto_aead_authsize(struct crypto_aead *tfm)
 {
 return tfm->authsize;
 }
 
 /**
 * crypto_aead_blocksize() - obtain block size of cipher
 * @tfm: cipher handle
 *
 * The block size for the AEAD referenced with the cipher handle is returned.
 * The caller may use that information to allocate appropriate memory for the
 * data returned by the encryption or decryption operation
 *
 * Return: block size of cipher
 */
 static inline unsigned int crypto_aead_blocksize(struct crypto_aead *tfm)
 {
 return crypto_tfm_alg_blocksize(crypto_aead_tfm(tfm));
 }
 
 static inline unsigned int crypto_aead_alignmask(struct crypto_aead *tfm)
 {
 return crypto_tfm_alg_alignmask(crypto_aead_tfm(tfm));
 }
 
 static inline u32 crypto_aead_get_flags(struct crypto_aead *tfm)
 {
 return crypto_tfm_get_flags(crypto_aead_tfm(tfm));
 }
 
 static inline void crypto_aead_set_flags(struct crypto_aead *tfm, u32 flags)
 {
 crypto_tfm_set_flags(crypto_aead_tfm(tfm), flags);
 }
 
 static inline void crypto_aead_clear_flags(struct crypto_aead *tfm, u32 flags)
 {
 crypto_tfm_clear_flags(crypto_aead_tfm(tfm), flags);
 }
 
 /**
 * crypto_aead_setkey() - set key for cipher
 * @tfm: cipher handle
 * @key: buffer holding the key
 * @keylen: length of the key in bytes
 *
 * The caller provided key is set for the AEAD referenced by the cipher
 * handle.
 *
 * Note, the key length determines the cipher type. Many block ciphers implement
 * different cipher modes depending on the key size, such as AES-128 vs AES-192
 * vs. AES-256. When providing a 16 byte key for an AES cipher handle, AES-128
 * is performed.
 *
 * Return: 0 if the setting of the key was successful; < 0 if an error occurred
 */
 int crypto_aead_setkey(struct crypto_aead *tfm,
 const u8 *key, unsigned int keylen);
 
 /**
 * crypto_aead_setauthsize() - set authentication data size
 * @tfm: cipher handle
 * @authsize: size of the authentication data / tag in bytes
 *
 * Set the authentication data size / tag size. AEAD requires an authentication
 * tag (or MAC) in addition to the associated data.
 *
 * Return: 0 if the setting of the key was successful; < 0 if an error occurred
 */
 int crypto_aead_setauthsize(struct crypto_aead *tfm, unsigned int authsize);
 
 static inline struct crypto_aead *crypto_aead_reqtfm(struct aead_request *req)
 {
 return __crypto_aead_cast(req->base.tfm);
 }
 
 /**
 * crypto_aead_encrypt() - encrypt plaintext
 * @req: reference to the aead_request handle that holds all information
 *     needed to perform the cipher operation
 *
 * Encrypt plaintext data using the aead_request handle. That data structure
 * and how it is filled with data is discussed with the aead_request_*
 * functions.
 *
 * IMPORTANT NOTE The encryption operation creates the authentication data /
 *          tag. That data is concatenated with the created ciphertext.
 *          The ciphertext memory size is therefore the given number of
 *          block cipher blocks + the size defined by the
 *          crypto_aead_setauthsize invocation. The caller must ensure
 *          that sufficient memory is available for the ciphertext and
 *          the authentication tag.
 *
 * Return: 0 if the cipher operation was successful; < 0 if an error occurred
 */
 static inline int crypto_aead_encrypt(struct aead_request *req)
 {
 return crypto_aead_alg(crypto_aead_reqtfm(req))->encrypt(req);
 }
 
 /**
 * crypto_aead_decrypt() - decrypt ciphertext
 * @req: reference to the ablkcipher_request handle that holds all information
 *     needed to perform the cipher operation
 *
 * Decrypt ciphertext data using the aead_request handle. That data structure
 * and how it is filled with data is discussed with the aead_request_*
 * functions.
 *
 * IMPORTANT NOTE The caller must concatenate the ciphertext followed by the
 *          authentication data / tag. That authentication data / tag
 *          must have the size defined by the crypto_aead_setauthsize
 *          invocation.
 *
 *
 * Return: 0 if the cipher operation was successful; -EBADMSG: The AEAD
 *       cipher operation performs the authentication of the data during the
 *       decryption operation. Therefore, the function returns this error if
 *       the authentication of the ciphertext was unsuccessful (i.e. the
 *       integrity of the ciphertext or the associated data was violated);
 *       < 0 if an error occurred.
 */
 static inline int crypto_aead_decrypt(struct aead_request *req)
 {
 struct crypto_aead *aead = crypto_aead_reqtfm(req);
 
 if (req->cryptlen < crypto_aead_authsize(aead))
 return -EINVAL;
 
 return crypto_aead_alg(aead)->decrypt(req);
 }
 
 /**
 * DOC: Asynchronous AEAD Request Handle
 *
 * The aead_request data structure contains all pointers to data required for
 * the AEAD cipher operation. This includes the cipher handle (which can be
 * used by multiple aead_request instances), pointer to plaintext and
 * ciphertext, asynchronous callback function, etc. It acts as a handle to the
 * aead_request_* API calls in a similar way as AEAD handle to the
 * crypto_aead_* API calls.
 */
 
 /**
 * crypto_aead_reqsize() - obtain size of the request data structure
 * @tfm: cipher handle
 *
 * Return: number of bytes
 */
 static inline unsigned int crypto_aead_reqsize(struct crypto_aead *tfm)
 {
 return tfm->reqsize;
 }
 
 /**
 * aead_request_set_tfm() - update cipher handle reference in request
 * @req: request handle to be modified
 * @tfm: cipher handle that shall be added to the request handle
 *
 * Allow the caller to replace the existing aead handle in the request
 * data structure with a different one.
 */
 static inline void aead_request_set_tfm(struct aead_request *req,
 struct crypto_aead *tfm)
 {
 req->base.tfm = crypto_aead_tfm(tfm);
 }
 
 /**
 * aead_request_alloc() - allocate request data structure
 * @tfm: cipher handle to be registered with the request
 * @gfp: memory allocation flag that is handed to kmalloc by the API call.
 *
 * Allocate the request data structure that must be used with the AEAD
 * encrypt and decrypt API calls. During the allocation, the provided aead
 * handle is registered in the request data structure.
 *
 * Return: allocated request handle in case of success; IS_ERR() is true in case
 *       of an error, PTR_ERR() returns the error code.
 */
 static inline struct aead_request *aead_request_alloc(struct crypto_aead *tfm,
 gfp_t gfp)
 {
 struct aead_request *req;
 
 req = kmalloc(sizeof(*req) + crypto_aead_reqsize(tfm), gfp);
 
 if (likely(req))
 aead_request_set_tfm(req, tfm);
 
 return req;
 }
 
 /**
 * aead_request_free() - zeroize and free request data structure
 * @req: request data structure cipher handle to be freed
 */
 static inline void aead_request_free(struct aead_request *req)
 {
 kzfree(req);
 }
 
 /**
 * aead_request_set_callback() - set asynchronous callback function
 * @req: request handle
 * @flags: specify zero or an ORing of the flags
 *       CRYPTO_TFM_REQ_MAY_BACKLOG the request queue may back log and
 *       increase the wait queue beyond the initial maximum size;
 *       CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP the request processing may sleep
 * @compl: callback function pointer to be registered with the request handle
 * @data: The data pointer refers to memory that is not used by the kernel
 *      crypto API, but provided to the callback function for it to use. Here,
 *      the caller can provide a reference to memory the callback function can
 *      operate on. As the callback function is invoked asynchronously to the
 *      related functionality, it may need to access data structures of the
 *      related functionality which can be referenced using this pointer. The
 *      callback function can access the memory via the "data" field in the
 *      crypto_async_request data structure provided to the callback function.
 *
 * Setting the callback function that is triggered once the cipher operation
 * completes
 *
 * The callback function is registered with the aead_request handle and
 * must comply with the following template
 *
 *    void callback_function(struct crypto_async_request *req, int error)
 */
 static inline void aead_request_set_callback(struct aead_request *req,
 u32 flags,
 crypto_completion_t compl,
 void *data)
 {
 req->base.complete = compl;
 req->base.data = data;
 req->base.flags = flags;
 }
 
 /**
 * aead_request_set_crypt - set data buffers
 * @req: request handle
 * @src: source scatter / gather list
 * @dst: destination scatter / gather list
 * @cryptlen: number of bytes to process from @src
 * @iv: IV for the cipher operation which must comply with the IV size defined
 *      by crypto_aead_ivsize()
 *
 * Setting the source data and destination data scatter / gather lists which
 * hold the associated data concatenated with the plaintext or ciphertext. See
 * below for the authentication tag.
 *
 * For encryption, the source is treated as the plaintext and the
 * destination is the ciphertext. For a decryption operation, the use is
 * reversed - the source is the ciphertext and the destination is the plaintext.
 *
 * For both src/dst the layout is associated data, plain/cipher text,
 * authentication tag.
 *
 * The content of the AD in the destination buffer after processing
 * will either be untouched, or it will contain a copy of the AD
 * from the source buffer.  In order to ensure that it always has
 * a copy of the AD, the user must copy the AD over either before
 * or after processing.  Of course this is not relevant if the user
 * is doing in-place processing where src == dst.
 *
 * IMPORTANT NOTE AEAD requires an authentication tag (MAC). For decryption,
 *          the caller must concatenate the ciphertext followed by the
 *          authentication tag and provide the entire data stream to the
 *          decryption operation (i.e. the data length used for the
 *          initialization of the scatterlist and the data length for the
 *          decryption operation is identical). For encryption, however,
 *          the authentication tag is created while encrypting the data.
 *          The destination buffer must hold sufficient space for the
 *          ciphertext and the authentication tag while the encryption
 *          invocation must only point to the plaintext data size. The
 *          following code snippet illustrates the memory usage
 *          buffer = kmalloc(ptbuflen + (enc ? authsize : 0));
 *          sg_init_one(&sg, buffer, ptbuflen + (enc ? authsize : 0));
 *          aead_request_set_crypt(req, &sg, &sg, ptbuflen, iv);
 */
 static inline void aead_request_set_crypt(struct aead_request *req,
 struct scatterlist *src,
 struct scatterlist *dst,
 unsigned int cryptlen, u8 *iv)
 {
 req->src = src;
 req->dst = dst;
 req->cryptlen = cryptlen;
 req->iv = iv;
 }
 
 /**
 * aead_request_set_ad - set associated data information
 * @req: request handle
 * @assoclen: number of bytes in associated data
 *
 * Setting the AD information.  This function sets the length of
 * the associated data.
 */
 static inline void aead_request_set_ad(struct aead_request *req,
 unsigned int assoclen)
 {
 req->assoclen = assoclen;
 }
 
 #endif    /* _CRYPTO_AEAD_H */
 
 |