tests: Long P2P_LISTEN and offchannel TX
[mech_eap.git] / wlantest / ccmp.c
index 6292ee0..2a1ad83 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /*
  * CTR with CBC-MAC Protocol (CCMP)
- * Copyright (c) 2010, Jouni Malinen <j@w1.fi>
+ * Copyright (c) 2010-2012, Jouni Malinen <j@w1.fi>
  *
  * This software may be distributed under the terms of the BSD license.
  * See README for more details.
@@ -11,6 +11,7 @@
 #include "utils/common.h"
 #include "common/ieee802_11_defs.h"
 #include "crypto/aes.h"
+#include "crypto/aes_wrap.h"
 #include "wlantest.h"
 
 
@@ -76,29 +77,71 @@ static void ccmp_aad_nonce(const struct ieee80211_hdr *hdr, const u8 *data,
 }
 
 
-static void xor_aes_block(u8 *dst, const u8 *src)
+static void ccmp_aad_nonce_pv1(const u8 *hdr, const u8 *a1, const u8 *a2,
+                              const u8 *a3, const u8 *pn,
+                              u8 *aad, size_t *aad_len, u8 *nonce)
 {
-       u32 *d = (u32 *) dst;
-       u32 *s = (u32 *) src;
-       *d++ ^= *s++;
-       *d++ ^= *s++;
-       *d++ ^= *s++;
-       *d++ ^= *s++;
+       u16 fc, type;
+       u8 *pos;
+
+       nonce[0] = BIT(5); /* PV1 */
+       /* TODO: Priority for QMF; 0 is used for Data frames */
+
+       fc = WPA_GET_LE16(hdr);
+       type = (fc & (BIT(2) | BIT(3) | BIT(4))) >> 2;
+
+       if (type == 1)
+               nonce[0] |= 0x10; /* Management */
+
+       fc &= ~(BIT(10) | BIT(11) | BIT(13) | BIT(14) | BIT(15));
+       fc |= BIT(12);
+       WPA_PUT_LE16(aad, fc);
+       pos = aad + 2;
+       if (type == 0 || type == 3) {
+               const u8 *sc;
+
+               os_memcpy(pos, a1, ETH_ALEN);
+               pos += ETH_ALEN;
+               os_memcpy(pos, a2, ETH_ALEN);
+               pos += ETH_ALEN;
+
+               if (type == 0) {
+                       /* Either A1 or A2 contains SID */
+                       sc = hdr + 2 + 2 + ETH_ALEN;
+               } else {
+                       /* Both A1 and A2 contain full addresses */
+                       sc = hdr + 2 + 2 * ETH_ALEN;
+               }
+               /* SC with Sequence Number subfield (bits 4-15 of the Sequence
+                * Control field) masked to 0. */
+               *pos++ = *sc & 0x0f;
+               *pos++ = 0;
+
+               if (a3) {
+                       os_memcpy(pos, a3, ETH_ALEN);
+                       pos += ETH_ALEN;
+               }
+       }
+
+       *aad_len = pos - aad;
+
+       os_memcpy(nonce + 1, a2, ETH_ALEN);
+       nonce[7] = pn[5]; /* PN5 */
+       nonce[8] = pn[4]; /* PN4 */
+       nonce[9] = pn[3]; /* PN3 */
+       nonce[10] = pn[2]; /* PN2 */
+       nonce[11] = pn[1]; /* PN1 */
+       nonce[12] = pn[0]; /* PN0 */
 }
 
 
 u8 * ccmp_decrypt(const u8 *tk, const struct ieee80211_hdr *hdr,
                  const u8 *data, size_t data_len, size_t *decrypted_len)
 {
-       u8 aad[2 + 30], nonce[13];
+       u8 aad[30], nonce[13];
        size_t aad_len;
-       u8 b[AES_BLOCK_SIZE], x[AES_BLOCK_SIZE], a[AES_BLOCK_SIZE];
-       void *aes;
-       const u8 *m, *mpos, *mic;
-       size_t mlen, last;
-       int i;
-       u8 *plain, *ppos;
-       u8 t[8];
+       size_t mlen;
+       u8 *plain;
 
        if (data_len < 8 + 8)
                return NULL;
@@ -107,95 +150,15 @@ u8 * ccmp_decrypt(const u8 *tk, const struct ieee80211_hdr *hdr,
        if (plain == NULL)
                return NULL;
 
-       aes = aes_encrypt_init(tk, 16);
-       if (aes == NULL) {
-               os_free(plain);
-               return NULL;
-       }
-
-       m = data + 8;
        mlen = data_len - 8 - 8;
-       last = mlen % AES_BLOCK_SIZE;
 
        os_memset(aad, 0, sizeof(aad));
-       ccmp_aad_nonce(hdr, data, &aad[2], &aad_len, nonce);
-       WPA_PUT_BE16(aad, aad_len);
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP AAD", &aad[2], aad_len);
+       ccmp_aad_nonce(hdr, data, aad, &aad_len, nonce);
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP AAD", aad, aad_len);
        wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP nonce", nonce, 13);
 
-       /* CCM: M=8 L=2, Adata=1, M' = (M-2)/2 = 3, L' = L-1 = 1 */
-
-       /* A_i = Flags | Nonce N | Counter i */
-       a[0] = 0x01; /* Flags = L' */
-       os_memcpy(&a[1], nonce, 13);
-
-       /* Decryption */
-
-       mic = data + data_len - 8;
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP U", mic, 8);
-       /* U = T XOR S_0; S_0 = E(K, A_0) */
-       WPA_PUT_BE16(&a[14], 0);
-       aes_encrypt(aes, a, x);
-       for (i = 0; i < 8; i++)
-               t[i] = mic[i] ^ x[i];
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP T", t, 8);
-
-       /* plaintext = msg XOR (S_1 | S_2 | ... | S_n) */
-       ppos = plain;
-       mpos = m;
-       for (i = 1; i <= mlen / AES_BLOCK_SIZE; i++) {
-               WPA_PUT_BE16(&a[14], i);
-               /* S_i = E(K, A_i) */
-               aes_encrypt(aes, a, ppos);
-               xor_aes_block(ppos, mpos);
-               ppos += AES_BLOCK_SIZE;
-               mpos += AES_BLOCK_SIZE;
-       }
-       if (last) {
-               WPA_PUT_BE16(&a[14], i);
-               aes_encrypt(aes, a, ppos);
-               /* XOR zero-padded last block */
-               for (i = 0; i < last; i++)
-                       *ppos++ ^= *mpos++;
-       }
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP decrypted", plain, mlen);
-
-       /* Authentication */
-       /* B_0: Flags | Nonce N | l(m) */
-       b[0] = 0x40 /* Adata */ | (3 /* M' */ << 3) | 1 /* L' */;
-       os_memcpy(&b[1], nonce, 13);
-       WPA_PUT_BE16(&b[14], mlen);
-
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP B_0", b, AES_BLOCK_SIZE);
-       aes_encrypt(aes, b, x); /* X_1 = E(K, B_0) */
-
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP B_1", aad, AES_BLOCK_SIZE);
-       xor_aes_block(aad, x);
-       aes_encrypt(aes, aad, x); /* X_2 = E(K, X_1 XOR B_1) */
-
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP B_2", &aad[AES_BLOCK_SIZE],
-                   AES_BLOCK_SIZE);
-       xor_aes_block(&aad[AES_BLOCK_SIZE], x);
-       aes_encrypt(aes, &aad[AES_BLOCK_SIZE], x); /* X_3 = E(K, X_2 XOR B_2)
-                                                   */
-
-       ppos = plain;
-       for (i = 0; i < mlen / AES_BLOCK_SIZE; i++) {
-               /* X_i+1 = E(K, X_i XOR B_i) */
-               xor_aes_block(x, ppos);
-               ppos += AES_BLOCK_SIZE;
-               aes_encrypt(aes, x, x);
-       }
-       if (last) {
-               /* XOR zero-padded last block */
-               for (i = 0; i < last; i++)
-                       x[i] ^= *ppos++;
-               aes_encrypt(aes, x, x);
-       }
-
-       aes_encrypt_deinit(aes);
-
-       if (os_memcmp(x, t, 8) != 0) {
+       if (aes_ccm_ad(tk, 16, nonce, 8, data + 8, mlen, aad, aad_len,
+                      data + 8 + mlen, plain) < 0) {
                u16 seq_ctrl = le_to_host16(hdr->seq_ctrl);
                wpa_printf(MSG_INFO, "Invalid CCMP MIC in frame: A1=" MACSTR
                           " A2=" MACSTR " A3=" MACSTR " seq=%u frag=%u",
@@ -203,10 +166,10 @@ u8 * ccmp_decrypt(const u8 *tk, const struct ieee80211_hdr *hdr,
                           MAC2STR(hdr->addr3),
                           WLAN_GET_SEQ_SEQ(seq_ctrl),
                           WLAN_GET_SEQ_FRAG(seq_ctrl));
-               wpa_hexdump(MSG_DEBUG, "CCMP decrypted", plain, mlen);
                os_free(plain);
                return NULL;
        }
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP decrypted", plain, mlen);
 
        *decrypted_len = mlen;
        return plain;
@@ -227,19 +190,14 @@ void ccmp_get_pn(u8 *pn, const u8 *data)
 u8 * ccmp_encrypt(const u8 *tk, u8 *frame, size_t len, size_t hdrlen, u8 *qos,
                  u8 *pn, int keyid, size_t *encrypted_len)
 {
-       u8 aad[2 + 30], nonce[13];
-       size_t aad_len;
-       u8 b[AES_BLOCK_SIZE], x[AES_BLOCK_SIZE], a[AES_BLOCK_SIZE];
-       void *aes;
-       u8 *crypt, *pos, *ppos, *mpos;
-       size_t plen, last;
+       u8 aad[30], nonce[13];
+       size_t aad_len, plen;
+       u8 *crypt, *pos;
        struct ieee80211_hdr *hdr;
-       int i;
 
        if (len < hdrlen || hdrlen < 24)
                return NULL;
        plen = len - hdrlen;
-       last = plen % AES_BLOCK_SIZE;
 
        crypt = os_malloc(hdrlen + 8 + plen + 8 + AES_BLOCK_SIZE);
        if (crypt == NULL)
@@ -258,92 +216,152 @@ u8 * ccmp_encrypt(const u8 *tk, u8 *frame, size_t len, size_t hdrlen, u8 *qos,
        *pos++ = pn[1]; /* PN4 */
        *pos++ = pn[0]; /* PN5 */
 
-       aes = aes_encrypt_init(tk, 16);
-       if (aes == NULL) {
+       os_memset(aad, 0, sizeof(aad));
+       ccmp_aad_nonce(hdr, crypt + hdrlen, aad, &aad_len, nonce);
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP AAD", aad, aad_len);
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP nonce", nonce, 13);
+
+       if (aes_ccm_ae(tk, 16, nonce, 8, frame + hdrlen, plen, aad, aad_len,
+                      pos, pos + plen) < 0) {
                os_free(crypt);
                return NULL;
        }
 
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP encrypted", crypt + hdrlen + 8, plen);
+
+       *encrypted_len = hdrlen + 8 + plen + 8;
+
+       return crypt;
+}
+
+
+u8 * ccmp_encrypt_pv1(const u8 *tk, const u8 *a1, const u8 *a2, const u8 *a3,
+                     const u8 *frame, size_t len,
+                     size_t hdrlen, const u8 *pn, int keyid,
+                     size_t *encrypted_len)
+{
+       u8 aad[24], nonce[13];
+       size_t aad_len, plen;
+       u8 *crypt, *pos;
+       struct ieee80211_hdr *hdr;
+
+       if (len < hdrlen || hdrlen < 12)
+               return NULL;
+       plen = len - hdrlen;
+
+       crypt = os_malloc(hdrlen + plen + 8 + AES_BLOCK_SIZE);
+       if (crypt == NULL)
+               return NULL;
+
+       os_memcpy(crypt, frame, hdrlen);
+       hdr = (struct ieee80211_hdr *) crypt;
+       hdr->frame_control |= host_to_le16(BIT(12)); /* Protected Frame */
+       pos = crypt + hdrlen;
+
        os_memset(aad, 0, sizeof(aad));
-       ccmp_aad_nonce(hdr, crypt + hdrlen, &aad[2], &aad_len, nonce);
-       WPA_PUT_BE16(aad, aad_len);
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP AAD", &aad[2], aad_len);
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP nonce", nonce, 13);
+       ccmp_aad_nonce_pv1(crypt, a1, a2, a3, pn, aad, &aad_len, nonce);
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP AAD", aad, aad_len);
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP nonce", nonce, sizeof(nonce));
 
-       /* Authentication */
-       /* B_0: Flags | Nonce N | l(m) */
-       b[0] = 0x40 /* Adata */ | (3 /* M' */ << 3) | 1 /* L' */;
-       os_memcpy(&b[1], nonce, 13);
-       WPA_PUT_BE16(&b[14], plen);
-
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP B_0", b, AES_BLOCK_SIZE);
-       aes_encrypt(aes, b, x); /* X_1 = E(K, B_0) */
-
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP B_1", aad, AES_BLOCK_SIZE);
-       xor_aes_block(aad, x);
-       aes_encrypt(aes, aad, x); /* X_2 = E(K, X_1 XOR B_1) */
-
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP B_2", &aad[AES_BLOCK_SIZE],
-                   AES_BLOCK_SIZE);
-       xor_aes_block(&aad[AES_BLOCK_SIZE], x);
-       aes_encrypt(aes, &aad[AES_BLOCK_SIZE], x); /* X_3 = E(K, X_2 XOR B_2)
-                                                   */
-
-       ppos = frame + hdrlen;
-       for (i = 0; i < plen / AES_BLOCK_SIZE; i++) {
-               /* X_i+1 = E(K, X_i XOR B_i) */
-               xor_aes_block(x, ppos);
-               ppos += AES_BLOCK_SIZE;
-               aes_encrypt(aes, x, x);
-       }
-       if (last) {
-               /* XOR zero-padded last block */
-               for (i = 0; i < last; i++)
-                       x[i] ^= *ppos++;
-               aes_encrypt(aes, x, x);
+       if (aes_ccm_ae(tk, 16, nonce, 8, frame + hdrlen, plen, aad, aad_len,
+                      pos, pos + plen) < 0) {
+               os_free(crypt);
+               return NULL;
        }
 
-       /* Encryption */
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP encrypted", crypt + hdrlen, plen);
 
-       /* CCM: M=8 L=2, Adata=1, M' = (M-2)/2 = 3, L' = L-1 = 1 */
+       *encrypted_len = hdrlen + plen + 8;
 
-       /* A_i = Flags | Nonce N | Counter i */
-       a[0] = 0x01; /* Flags = L' */
-       os_memcpy(&a[1], nonce, 13);
+       return crypt;
+}
 
-       ppos = crypt + hdrlen + 8;
 
-       /* crypt = msg XOR (S_1 | S_2 | ... | S_n) */
-       mpos = frame + hdrlen;
-       for (i = 1; i <= plen / AES_BLOCK_SIZE; i++) {
-               WPA_PUT_BE16(&a[14], i);
-               /* S_i = E(K, A_i) */
-               aes_encrypt(aes, a, ppos);
-               xor_aes_block(ppos, mpos);
-               ppos += AES_BLOCK_SIZE;
-               mpos += AES_BLOCK_SIZE;
-       }
-       if (last) {
-               WPA_PUT_BE16(&a[14], i);
-               aes_encrypt(aes, a, ppos);
-               /* XOR zero-padded last block */
-               for (i = 0; i < last; i++)
-                       *ppos++ ^= *mpos++;
+u8 * ccmp_256_decrypt(const u8 *tk, const struct ieee80211_hdr *hdr,
+                     const u8 *data, size_t data_len, size_t *decrypted_len)
+{
+       u8 aad[30], nonce[13];
+       size_t aad_len;
+       size_t mlen;
+       u8 *plain;
+
+       if (data_len < 8 + 16)
+               return NULL;
+
+       plain = os_malloc(data_len + AES_BLOCK_SIZE);
+       if (plain == NULL)
+               return NULL;
+
+       mlen = data_len - 8 - 16;
+
+       os_memset(aad, 0, sizeof(aad));
+       ccmp_aad_nonce(hdr, data, aad, &aad_len, nonce);
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP-256 AAD", aad, aad_len);
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP-256 nonce", nonce, 13);
+
+       if (aes_ccm_ad(tk, 32, nonce, 16, data + 8, mlen, aad, aad_len,
+                      data + 8 + mlen, plain) < 0) {
+               u16 seq_ctrl = le_to_host16(hdr->seq_ctrl);
+               wpa_printf(MSG_INFO, "Invalid CCMP-256 MIC in frame: A1=" MACSTR
+                          " A2=" MACSTR " A3=" MACSTR " seq=%u frag=%u",
+                          MAC2STR(hdr->addr1), MAC2STR(hdr->addr2),
+                          MAC2STR(hdr->addr3),
+                          WLAN_GET_SEQ_SEQ(seq_ctrl),
+                          WLAN_GET_SEQ_FRAG(seq_ctrl));
+               os_free(plain);
+               return NULL;
        }
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP-256 decrypted", plain, mlen);
 
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP T", x, 8);
-       /* U = T XOR S_0; S_0 = E(K, A_0) */
-       WPA_PUT_BE16(&a[14], 0);
-       aes_encrypt(aes, a, b);
-       for (i = 0; i < 8; i++)
-               ppos[i] = x[i] ^ b[i];
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP U", ppos, 8);
+       *decrypted_len = mlen;
+       return plain;
+}
 
-       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP encrypted", crypt + hdrlen + 8, plen);
 
-       aes_encrypt_deinit(aes);
+u8 * ccmp_256_encrypt(const u8 *tk, u8 *frame, size_t len, size_t hdrlen,
+                     u8 *qos, u8 *pn, int keyid, size_t *encrypted_len)
+{
+       u8 aad[30], nonce[13];
+       size_t aad_len, plen;
+       u8 *crypt, *pos;
+       struct ieee80211_hdr *hdr;
+
+       if (len < hdrlen || hdrlen < 24)
+               return NULL;
+       plen = len - hdrlen;
 
-       *encrypted_len = hdrlen + 8 + plen + 8;
+       crypt = os_malloc(hdrlen + 8 + plen + 16 + AES_BLOCK_SIZE);
+       if (crypt == NULL)
+               return NULL;
+
+       os_memcpy(crypt, frame, hdrlen);
+       hdr = (struct ieee80211_hdr *) crypt;
+       hdr->frame_control |= host_to_le16(WLAN_FC_ISWEP);
+       pos = crypt + hdrlen;
+       *pos++ = pn[5]; /* PN0 */
+       *pos++ = pn[4]; /* PN1 */
+       *pos++ = 0x00; /* Rsvd */
+       *pos++ = 0x20 | (keyid << 6);
+       *pos++ = pn[3]; /* PN2 */
+       *pos++ = pn[2]; /* PN3 */
+       *pos++ = pn[1]; /* PN4 */
+       *pos++ = pn[0]; /* PN5 */
+
+       os_memset(aad, 0, sizeof(aad));
+       ccmp_aad_nonce(hdr, crypt + hdrlen, aad, &aad_len, nonce);
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP-256 AAD", aad, aad_len);
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP-256 nonce", nonce, 13);
+
+       if (aes_ccm_ae(tk, 32, nonce, 16, frame + hdrlen, plen, aad, aad_len,
+                      pos, pos + plen) < 0) {
+               os_free(crypt);
+               return NULL;
+       }
+
+       wpa_hexdump(MSG_EXCESSIVE, "CCMP-256 encrypted", crypt + hdrlen + 8,
+                   plen);
+
+       *encrypted_len = hdrlen + 8 + plen + 16;
 
        return crypt;
 }