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