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