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[mech_eap.git] / libeap / wpa_supplicant / mesh_rsn.c
1 /*
2  * WPA Supplicant - Mesh RSN routines
3  * Copyright (c) 2013-2014, cozybit, Inc.  All rights reserved.
4  *
5  * This software may be distributed under the terms of the BSD license.
6  * See README for more details.
7  */
8
9 #include "utils/includes.h"
10
11 #include "utils/common.h"
12 #include "utils/eloop.h"
13 #include "crypto/sha256.h"
14 #include "crypto/random.h"
15 #include "crypto/aes.h"
16 #include "crypto/aes_siv.h"
17 #include "rsn_supp/wpa.h"
18 #include "ap/hostapd.h"
19 #include "ap/wpa_auth.h"
20 #include "ap/sta_info.h"
21 #include "ap/ieee802_11.h"
22 #include "wpa_supplicant_i.h"
23 #include "driver_i.h"
24 #include "wpas_glue.h"
25 #include "mesh_mpm.h"
26 #include "mesh_rsn.h"
27
28 #define MESH_AUTH_TIMEOUT 10
29 #define MESH_AUTH_RETRY 3
30 #define MESH_AUTH_BLOCK_DURATION 3600
31
32 void mesh_auth_timer(void *eloop_ctx, void *user_data)
33 {
34         struct wpa_supplicant *wpa_s = eloop_ctx;
35         struct sta_info *sta = user_data;
36
37         if (sta->sae->state != SAE_ACCEPTED) {
38                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "AUTH: Re-authenticate with " MACSTR
39                            " (attempt %d) ",
40                            MAC2STR(sta->addr), sta->sae_auth_retry);
41                 wpa_msg(wpa_s, MSG_INFO, MESH_SAE_AUTH_FAILURE "addr=" MACSTR,
42                         MAC2STR(sta->addr));
43                 if (sta->sae_auth_retry < MESH_AUTH_RETRY) {
44                         mesh_rsn_auth_sae_sta(wpa_s, sta);
45                 } else {
46                         if (sta->sae_auth_retry > MESH_AUTH_RETRY) {
47                                 ap_free_sta(wpa_s->ifmsh->bss[0], sta);
48                                 return;
49                         }
50
51                         /* block the STA if exceeded the number of attempts */
52                         wpa_mesh_set_plink_state(wpa_s, sta, PLINK_BLOCKED);
53                         sta->sae->state = SAE_NOTHING;
54                         if (wpa_s->mesh_auth_block_duration <
55                             MESH_AUTH_BLOCK_DURATION)
56                                 wpa_s->mesh_auth_block_duration += 60;
57                         eloop_register_timeout(wpa_s->mesh_auth_block_duration,
58                                                0, mesh_auth_timer, wpa_s, sta);
59                         wpa_msg(wpa_s, MSG_INFO, MESH_SAE_AUTH_BLOCKED "addr="
60                                 MACSTR " duration=%d",
61                                 MAC2STR(sta->addr),
62                                 wpa_s->mesh_auth_block_duration);
63                 }
64                 sta->sae_auth_retry++;
65         }
66 }
67
68
69 static void auth_logger(void *ctx, const u8 *addr, logger_level level,
70                         const char *txt)
71 {
72         if (addr)
73                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "AUTH: " MACSTR " - %s",
74                            MAC2STR(addr), txt);
75         else
76                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "AUTH: %s", txt);
77 }
78
79
80 static const u8 *auth_get_psk(void *ctx, const u8 *addr,
81                               const u8 *p2p_dev_addr, const u8 *prev_psk)
82 {
83         struct mesh_rsn *mesh_rsn = ctx;
84         struct hostapd_data *hapd = mesh_rsn->wpa_s->ifmsh->bss[0];
85         struct sta_info *sta = ap_get_sta(hapd, addr);
86
87         wpa_printf(MSG_DEBUG, "AUTH: %s (addr=" MACSTR " prev_psk=%p)",
88                    __func__, MAC2STR(addr), prev_psk);
89
90         if (sta && sta->auth_alg == WLAN_AUTH_SAE) {
91                 if (!sta->sae || prev_psk)
92                         return NULL;
93                 return sta->sae->pmk;
94         }
95
96         return NULL;
97 }
98
99
100 static int auth_set_key(void *ctx, int vlan_id, enum wpa_alg alg,
101                         const u8 *addr, int idx, u8 *key, size_t key_len)
102 {
103         struct mesh_rsn *mesh_rsn = ctx;
104         u8 seq[6];
105
106         os_memset(seq, 0, sizeof(seq));
107
108         if (addr) {
109                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "AUTH: %s(alg=%d addr=" MACSTR
110                            " key_idx=%d)",
111                            __func__, alg, MAC2STR(addr), idx);
112         } else {
113                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "AUTH: %s(alg=%d key_idx=%d)",
114                            __func__, alg, idx);
115         }
116         wpa_hexdump_key(MSG_DEBUG, "AUTH: set_key - key", key, key_len);
117
118         return wpa_drv_set_key(mesh_rsn->wpa_s, alg, addr, idx,
119                                1, seq, 6, key, key_len);
120 }
121
122
123 static int auth_start_ampe(void *ctx, const u8 *addr)
124 {
125         struct mesh_rsn *mesh_rsn = ctx;
126         struct hostapd_data *hapd;
127         struct sta_info *sta;
128
129         if (mesh_rsn->wpa_s->current_ssid->mode != WPAS_MODE_MESH)
130                 return -1;
131
132         hapd = mesh_rsn->wpa_s->ifmsh->bss[0];
133         sta = ap_get_sta(hapd, addr);
134         if (sta)
135                 eloop_cancel_timeout(mesh_auth_timer, mesh_rsn->wpa_s, sta);
136
137         mesh_mpm_auth_peer(mesh_rsn->wpa_s, addr);
138         return 0;
139 }
140
141
142 static int __mesh_rsn_auth_init(struct mesh_rsn *rsn, const u8 *addr)
143 {
144         struct wpa_auth_config conf;
145         struct wpa_auth_callbacks cb;
146         u8 seq[6] = {};
147
148         wpa_printf(MSG_DEBUG, "AUTH: Initializing group state machine");
149
150         os_memset(&conf, 0, sizeof(conf));
151         conf.wpa = 2;
152         conf.wpa_key_mgmt = WPA_KEY_MGMT_SAE;
153         conf.wpa_pairwise = WPA_CIPHER_CCMP;
154         conf.rsn_pairwise = WPA_CIPHER_CCMP;
155         conf.wpa_group = WPA_CIPHER_CCMP;
156         conf.eapol_version = 0;
157         conf.wpa_group_rekey = -1;
158
159         os_memset(&cb, 0, sizeof(cb));
160         cb.ctx = rsn;
161         cb.logger = auth_logger;
162         cb.get_psk = auth_get_psk;
163         cb.set_key = auth_set_key;
164         cb.start_ampe = auth_start_ampe;
165
166         rsn->auth = wpa_init(addr, &conf, &cb);
167         if (rsn->auth == NULL) {
168                 wpa_printf(MSG_DEBUG, "AUTH: wpa_init() failed");
169                 return -1;
170         }
171
172         /* TODO: support rekeying */
173         if (random_get_bytes(rsn->mgtk, 16) < 0) {
174                 wpa_deinit(rsn->auth);
175                 return -1;
176         }
177
178         /* group mgmt */
179         wpa_drv_set_key(rsn->wpa_s, WPA_ALG_IGTK, NULL, 4, 1,
180                         seq, sizeof(seq), rsn->mgtk, sizeof(rsn->mgtk));
181
182         /* group privacy / data frames */
183         wpa_drv_set_key(rsn->wpa_s, WPA_ALG_CCMP, NULL, 1, 1,
184                         seq, sizeof(seq), rsn->mgtk, sizeof(rsn->mgtk));
185
186         return 0;
187 }
188
189
190 static void mesh_rsn_deinit(struct mesh_rsn *rsn)
191 {
192         os_memset(rsn->mgtk, 0, sizeof(rsn->mgtk));
193         if (rsn->auth)
194                 wpa_deinit(rsn->auth);
195 }
196
197
198 struct mesh_rsn *mesh_rsn_auth_init(struct wpa_supplicant *wpa_s,
199                                     struct mesh_conf *conf)
200 {
201         struct mesh_rsn *mesh_rsn;
202         struct hostapd_data *bss = wpa_s->ifmsh->bss[0];
203         const u8 *ie;
204         size_t ie_len;
205
206         mesh_rsn = os_zalloc(sizeof(*mesh_rsn));
207         if (mesh_rsn == NULL)
208                 return NULL;
209         mesh_rsn->wpa_s = wpa_s;
210
211         if (__mesh_rsn_auth_init(mesh_rsn, wpa_s->own_addr) < 0) {
212                 mesh_rsn_deinit(mesh_rsn);
213                 os_free(mesh_rsn);
214                 return NULL;
215         }
216
217         bss->wpa_auth = mesh_rsn->auth;
218
219         ie = wpa_auth_get_wpa_ie(mesh_rsn->auth, &ie_len);
220         conf->rsn_ie = (u8 *) ie;
221         conf->rsn_ie_len = ie_len;
222
223         wpa_supplicant_rsn_supp_set_config(wpa_s, wpa_s->current_ssid);
224
225         return mesh_rsn;
226 }
227
228
229 static int index_within_array(const int *array, int idx)
230 {
231         int i;
232
233         for (i = 0; i < idx; i++) {
234                 if (array[i] == -1)
235                         return 0;
236         }
237
238         return 1;
239 }
240
241
242 static int mesh_rsn_sae_group(struct wpa_supplicant *wpa_s,
243                               struct sae_data *sae)
244 {
245         int *groups = wpa_s->ifmsh->bss[0]->conf->sae_groups;
246
247         /* Configuration may have changed, so validate current index */
248         if (!index_within_array(groups, wpa_s->mesh_rsn->sae_group_index))
249                 return -1;
250
251         for (;;) {
252                 int group = groups[wpa_s->mesh_rsn->sae_group_index];
253
254                 if (group <= 0)
255                         break;
256                 if (sae_set_group(sae, group) == 0) {
257                         wpa_dbg(wpa_s, MSG_DEBUG, "SME: Selected SAE group %d",
258                                 sae->group);
259                         return 0;
260                 }
261                 wpa_s->mesh_rsn->sae_group_index++;
262         }
263
264         return -1;
265 }
266
267
268 static int mesh_rsn_build_sae_commit(struct wpa_supplicant *wpa_s,
269                                      struct wpa_ssid *ssid,
270                                      struct sta_info *sta)
271 {
272         if (ssid->passphrase == NULL) {
273                 wpa_msg(wpa_s, MSG_DEBUG, "SAE: No password available");
274                 return -1;
275         }
276
277         if (mesh_rsn_sae_group(wpa_s, sta->sae) < 0) {
278                 wpa_msg(wpa_s, MSG_DEBUG, "SAE: Failed to select group");
279                 return -1;
280         }
281
282         return sae_prepare_commit(wpa_s->own_addr, sta->addr,
283                                   (u8 *) ssid->passphrase,
284                                   os_strlen(ssid->passphrase), sta->sae);
285 }
286
287
288 /* initiate new SAE authentication with sta */
289 int mesh_rsn_auth_sae_sta(struct wpa_supplicant *wpa_s,
290                           struct sta_info *sta)
291 {
292         struct hostapd_data *hapd = wpa_s->ifmsh->bss[0];
293         struct wpa_ssid *ssid = wpa_s->current_ssid;
294         unsigned int rnd;
295         int ret;
296
297         if (!ssid) {
298                 wpa_msg(wpa_s, MSG_DEBUG,
299                         "AUTH: No current_ssid known to initiate new SAE");
300                 return -1;
301         }
302
303         if (!sta->sae) {
304                 sta->sae = os_zalloc(sizeof(*sta->sae));
305                 if (sta->sae == NULL)
306                         return -1;
307         }
308
309         if (mesh_rsn_build_sae_commit(wpa_s, ssid, sta))
310                 return -1;
311
312         wpa_msg(wpa_s, MSG_DEBUG,
313                 "AUTH: started authentication with SAE peer: " MACSTR,
314                 MAC2STR(sta->addr));
315
316         wpa_supplicant_set_state(wpa_s, WPA_AUTHENTICATING);
317         ret = auth_sae_init_committed(hapd, sta);
318         if (ret)
319                 return ret;
320
321         eloop_cancel_timeout(mesh_auth_timer, wpa_s, sta);
322         rnd = rand() % MESH_AUTH_TIMEOUT;
323         eloop_register_timeout(MESH_AUTH_TIMEOUT + rnd, 0, mesh_auth_timer,
324                                wpa_s, sta);
325         return 0;
326 }
327
328
329 void mesh_rsn_get_pmkid(struct mesh_rsn *rsn, struct sta_info *sta, u8 *pmkid)
330 {
331         /* don't expect wpa auth to cache the pmkid for now */
332         rsn_pmkid(sta->sae->pmk, PMK_LEN, rsn->wpa_s->own_addr,
333                   sta->addr, pmkid,
334                   wpa_key_mgmt_sha256(wpa_auth_sta_key_mgmt(sta->wpa_sm)));
335 }
336
337
338 static void
339 mesh_rsn_derive_aek(struct mesh_rsn *rsn, struct sta_info *sta)
340 {
341         u8 *myaddr = rsn->wpa_s->own_addr;
342         u8 *peer = sta->addr;
343         u8 *addr1 = peer, *addr2 = myaddr;
344         u8 context[AES_BLOCK_SIZE];
345
346         /* SAE */
347         RSN_SELECTOR_PUT(context, wpa_cipher_to_suite(0, WPA_CIPHER_GCMP));
348
349         if (os_memcmp(myaddr, peer, ETH_ALEN) < 0) {
350                 addr1 = myaddr;
351                 addr2 = peer;
352         }
353         os_memcpy(context + 4, addr1, ETH_ALEN);
354         os_memcpy(context + 10, addr2, ETH_ALEN);
355
356         sha256_prf(sta->sae->pmk, sizeof(sta->sae->pmk), "AEK Derivation",
357                    context, sizeof(context), sta->aek, sizeof(sta->aek));
358 }
359
360
361 /* derive mesh temporal key from pmk */
362 int mesh_rsn_derive_mtk(struct wpa_supplicant *wpa_s, struct sta_info *sta)
363 {
364         u8 *ptr;
365         u8 *min, *max;
366         u16 min_lid, max_lid;
367         size_t nonce_len = sizeof(sta->my_nonce);
368         size_t lid_len = sizeof(sta->my_lid);
369         u8 *myaddr = wpa_s->own_addr;
370         u8 *peer = sta->addr;
371         /* 2 nonces, 2 linkids, akm suite, 2 mac addrs */
372         u8 context[64 + 4 + 4 + 12];
373
374         ptr = context;
375         if (os_memcmp(sta->my_nonce, sta->peer_nonce, nonce_len) < 0) {
376                 min = sta->my_nonce;
377                 max = sta->peer_nonce;
378         } else {
379                 min = sta->peer_nonce;
380                 max = sta->my_nonce;
381         }
382         os_memcpy(ptr, min, nonce_len);
383         os_memcpy(ptr + nonce_len, max, nonce_len);
384         ptr += 2 * nonce_len;
385
386         if (sta->my_lid < sta->peer_lid) {
387                 min_lid = host_to_le16(sta->my_lid);
388                 max_lid = host_to_le16(sta->peer_lid);
389         } else {
390                 min_lid = host_to_le16(sta->peer_lid);
391                 max_lid = host_to_le16(sta->my_lid);
392         }
393         os_memcpy(ptr, &min_lid, lid_len);
394         os_memcpy(ptr + lid_len, &max_lid, lid_len);
395         ptr += 2 * lid_len;
396
397         /* SAE */
398         RSN_SELECTOR_PUT(ptr, wpa_cipher_to_suite(0, WPA_CIPHER_GCMP));
399         ptr += 4;
400
401         if (os_memcmp(myaddr, peer, ETH_ALEN) < 0) {
402                 min = myaddr;
403                 max = peer;
404         } else {
405                 min = peer;
406                 max = myaddr;
407         }
408         os_memcpy(ptr, min, ETH_ALEN);
409         os_memcpy(ptr + ETH_ALEN, max, ETH_ALEN);
410
411         sha256_prf(sta->sae->pmk, sizeof(sta->sae->pmk),
412                    "Temporal Key Derivation", context, sizeof(context),
413                    sta->mtk, sizeof(sta->mtk));
414         return 0;
415 }
416
417
418 void mesh_rsn_init_ampe_sta(struct wpa_supplicant *wpa_s, struct sta_info *sta)
419 {
420         if (random_get_bytes(sta->my_nonce, 32) < 0) {
421                 wpa_printf(MSG_INFO, "mesh: Failed to derive random nonce");
422                 /* TODO: How to handle this more cleanly? */
423         }
424         os_memset(sta->peer_nonce, 0, 32);
425         mesh_rsn_derive_aek(wpa_s->mesh_rsn, sta);
426 }
427
428
429 /* insert AMPE and encrypted MIC at @ie.
430  * @mesh_rsn: mesh RSN context
431  * @sta: STA we're sending to
432  * @cat: pointer to category code in frame header.
433  * @buf: wpabuf to add encrypted AMPE and MIC to.
434  * */
435 int mesh_rsn_protect_frame(struct mesh_rsn *rsn, struct sta_info *sta,
436                            const u8 *cat, struct wpabuf *buf)
437 {
438         struct ieee80211_ampe_ie *ampe;
439         u8 const *ie = wpabuf_head_u8(buf) + wpabuf_len(buf);
440         u8 *ampe_ie = NULL, *mic_ie = NULL, *mic_payload;
441         const u8 *aad[] = { rsn->wpa_s->own_addr, sta->addr, cat };
442         const size_t aad_len[] = { ETH_ALEN, ETH_ALEN, ie - cat };
443         int ret = 0;
444
445         if (AES_BLOCK_SIZE + 2 + sizeof(*ampe) + 2 > wpabuf_tailroom(buf)) {
446                 wpa_printf(MSG_ERROR, "protect frame: buffer too small");
447                 return -EINVAL;
448         }
449
450         ampe_ie = os_zalloc(2 + sizeof(*ampe));
451         if (!ampe_ie) {
452                 wpa_printf(MSG_ERROR, "protect frame: out of memory");
453                 return -ENOMEM;
454         }
455
456         mic_ie = os_zalloc(2 + AES_BLOCK_SIZE);
457         if (!mic_ie) {
458                 wpa_printf(MSG_ERROR, "protect frame: out of memory");
459                 ret = -ENOMEM;
460                 goto free;
461         }
462
463         /*  IE: AMPE */
464         ampe_ie[0] = WLAN_EID_AMPE;
465         ampe_ie[1] = sizeof(*ampe);
466         ampe = (struct ieee80211_ampe_ie *) (ampe_ie + 2);
467
468         RSN_SELECTOR_PUT(ampe->selected_pairwise_suite,
469                      wpa_cipher_to_suite(WPA_PROTO_RSN, WPA_CIPHER_CCMP));
470         os_memcpy(ampe->local_nonce, sta->my_nonce, 32);
471         os_memcpy(ampe->peer_nonce, sta->peer_nonce, 32);
472         /* incomplete: see 13.5.4 */
473         /* TODO: static mgtk for now since we don't support rekeying! */
474         os_memcpy(ampe->mgtk, rsn->mgtk, 16);
475         /*  TODO: Populate Key RSC */
476         /*  expire in 13 decades or so */
477         os_memset(ampe->key_expiration, 0xff, 4);
478
479         /* IE: MIC */
480         mic_ie[0] = WLAN_EID_MIC;
481         mic_ie[1] = AES_BLOCK_SIZE;
482         wpabuf_put_data(buf, mic_ie, 2);
483         /* MIC field is output ciphertext */
484
485         /* encrypt after MIC */
486         mic_payload = (u8 *) wpabuf_put(buf, 2 + sizeof(*ampe) +
487                                         AES_BLOCK_SIZE);
488
489         if (aes_siv_encrypt(sta->aek, ampe_ie, 2 + sizeof(*ampe), 3,
490                             aad, aad_len, mic_payload)) {
491                 wpa_printf(MSG_ERROR, "protect frame: failed to encrypt");
492                 ret = -ENOMEM;
493                 goto free;
494         }
495
496 free:
497         os_free(ampe_ie);
498         os_free(mic_ie);
499
500         return ret;
501 }
502
503
504 int mesh_rsn_process_ampe(struct wpa_supplicant *wpa_s, struct sta_info *sta,
505                           struct ieee802_11_elems *elems, const u8 *cat,
506                           const u8 *start, size_t elems_len)
507 {
508         int ret = 0;
509         struct ieee80211_ampe_ie *ampe;
510         u8 null_nonce[32] = {};
511         u8 ampe_eid;
512         u8 ampe_ie_len;
513         u8 *ampe_buf, *crypt = NULL;
514         size_t crypt_len;
515         const u8 *aad[] = { sta->addr, wpa_s->own_addr, cat };
516         const size_t aad_len[] = { ETH_ALEN, ETH_ALEN,
517                                    (elems->mic - 2) - cat };
518
519         if (!elems->mic || elems->mic_len < AES_BLOCK_SIZE) {
520                 wpa_msg(wpa_s, MSG_DEBUG, "Mesh RSN: missing mic ie");
521                 return -1;
522         }
523
524         ampe_buf = (u8 *) elems->mic + elems->mic_len;
525         if ((int) elems_len < ampe_buf - start)
526                 return -1;
527
528         crypt_len = elems_len - (elems->mic - start);
529         if (crypt_len < 2) {
530                 wpa_msg(wpa_s, MSG_DEBUG, "Mesh RSN: missing ampe ie");
531                 return -1;
532         }
533
534         /* crypt is modified by siv_decrypt */
535         crypt = os_zalloc(crypt_len);
536         if (!crypt) {
537                 wpa_printf(MSG_ERROR, "Mesh RSN: out of memory");
538                 ret = -ENOMEM;
539                 goto free;
540         }
541
542         os_memcpy(crypt, elems->mic, crypt_len);
543
544         if (aes_siv_decrypt(sta->aek, crypt, crypt_len, 3,
545                             aad, aad_len, ampe_buf)) {
546                 wpa_printf(MSG_ERROR, "Mesh RSN: frame verification failed!");
547                 ret = -1;
548                 goto free;
549         }
550
551         ampe_eid = *ampe_buf++;
552         ampe_ie_len = *ampe_buf++;
553
554         if (ampe_eid != WLAN_EID_AMPE ||
555             ampe_ie_len < sizeof(struct ieee80211_ampe_ie)) {
556                 wpa_msg(wpa_s, MSG_DEBUG, "Mesh RSN: invalid ampe ie");
557                 ret = -1;
558                 goto free;
559         }
560
561         ampe = (struct ieee80211_ampe_ie *) ampe_buf;
562         if (os_memcmp(ampe->peer_nonce, null_nonce, 32) != 0 &&
563             os_memcmp(ampe->peer_nonce, sta->my_nonce, 32) != 0) {
564                 wpa_msg(wpa_s, MSG_DEBUG, "Mesh RSN: invalid peer nonce");
565                 ret = -1;
566                 goto free;
567         }
568         os_memcpy(sta->peer_nonce, ampe->local_nonce,
569                   sizeof(ampe->local_nonce));
570         os_memcpy(sta->mgtk, ampe->mgtk, sizeof(ampe->mgtk));
571
572         /* todo parse mgtk expiration */
573 free:
574         os_free(crypt);
575         return ret;
576 }