xref: /linux/net/ipv4/esp4_offload.c (revision 6ed69184ed9c43873b8a1ee721e3bf3c08c2c6be)
17785bba2SSteffen Klassert /*
27785bba2SSteffen Klassert  * IPV4 GSO/GRO offload support
37785bba2SSteffen Klassert  * Linux INET implementation
47785bba2SSteffen Klassert  *
57785bba2SSteffen Klassert  * Copyright (C) 2016 secunet Security Networks AG
67785bba2SSteffen Klassert  * Author: Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>
77785bba2SSteffen Klassert  *
87785bba2SSteffen Klassert  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
97785bba2SSteffen Klassert  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
107785bba2SSteffen Klassert  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
117785bba2SSteffen Klassert  *
127785bba2SSteffen Klassert  * ESP GRO support
137785bba2SSteffen Klassert  */
147785bba2SSteffen Klassert 
157785bba2SSteffen Klassert #include <linux/skbuff.h>
167785bba2SSteffen Klassert #include <linux/init.h>
177785bba2SSteffen Klassert #include <net/protocol.h>
187785bba2SSteffen Klassert #include <crypto/aead.h>
197785bba2SSteffen Klassert #include <crypto/authenc.h>
207785bba2SSteffen Klassert #include <linux/err.h>
217785bba2SSteffen Klassert #include <linux/module.h>
227785bba2SSteffen Klassert #include <net/ip.h>
237785bba2SSteffen Klassert #include <net/xfrm.h>
247785bba2SSteffen Klassert #include <net/esp.h>
257785bba2SSteffen Klassert #include <linux/scatterlist.h>
267785bba2SSteffen Klassert #include <linux/kernel.h>
277785bba2SSteffen Klassert #include <linux/slab.h>
287785bba2SSteffen Klassert #include <linux/spinlock.h>
297785bba2SSteffen Klassert #include <net/udp.h>
307785bba2SSteffen Klassert 
31d4546c25SDavid Miller static struct sk_buff *esp4_gro_receive(struct list_head *head,
327785bba2SSteffen Klassert 					struct sk_buff *skb)
337785bba2SSteffen Klassert {
347785bba2SSteffen Klassert 	int offset = skb_gro_offset(skb);
357785bba2SSteffen Klassert 	struct xfrm_offload *xo;
367785bba2SSteffen Klassert 	struct xfrm_state *x;
377785bba2SSteffen Klassert 	__be32 seq;
387785bba2SSteffen Klassert 	__be32 spi;
397785bba2SSteffen Klassert 	int err;
407785bba2SSteffen Klassert 
41374d1b5aSSteffen Klassert 	if (!pskb_pull(skb, offset))
42374d1b5aSSteffen Klassert 		return NULL;
437785bba2SSteffen Klassert 
447785bba2SSteffen Klassert 	if ((err = xfrm_parse_spi(skb, IPPROTO_ESP, &spi, &seq)) != 0)
457785bba2SSteffen Klassert 		goto out;
467785bba2SSteffen Klassert 
47bcd1f8a4SSteffen Klassert 	xo = xfrm_offload(skb);
48bcd1f8a4SSteffen Klassert 	if (!xo || !(xo->flags & CRYPTO_DONE)) {
490ca64da1SFlorian Westphal 		struct sec_path *sp = secpath_set(skb);
500ca64da1SFlorian Westphal 
510ca64da1SFlorian Westphal 		if (!sp)
527785bba2SSteffen Klassert 			goto out;
537785bba2SSteffen Klassert 
540ca64da1SFlorian Westphal 		if (sp->len == XFRM_MAX_DEPTH)
55*6ed69184SMyungho Jung 			goto out_reset;
567785bba2SSteffen Klassert 
577785bba2SSteffen Klassert 		x = xfrm_state_lookup(dev_net(skb->dev), skb->mark,
587785bba2SSteffen Klassert 				      (xfrm_address_t *)&ip_hdr(skb)->daddr,
597785bba2SSteffen Klassert 				      spi, IPPROTO_ESP, AF_INET);
607785bba2SSteffen Klassert 		if (!x)
61*6ed69184SMyungho Jung 			goto out_reset;
627785bba2SSteffen Klassert 
630ca64da1SFlorian Westphal 		sp->xvec[sp->len++] = x;
640ca64da1SFlorian Westphal 		sp->olen++;
657785bba2SSteffen Klassert 
667785bba2SSteffen Klassert 		xo = xfrm_offload(skb);
677785bba2SSteffen Klassert 		if (!xo) {
687785bba2SSteffen Klassert 			xfrm_state_put(x);
69*6ed69184SMyungho Jung 			goto out_reset;
707785bba2SSteffen Klassert 		}
71bcd1f8a4SSteffen Klassert 	}
72bcd1f8a4SSteffen Klassert 
737785bba2SSteffen Klassert 	xo->flags |= XFRM_GRO;
747785bba2SSteffen Klassert 
757785bba2SSteffen Klassert 	XFRM_TUNNEL_SKB_CB(skb)->tunnel.ip4 = NULL;
767785bba2SSteffen Klassert 	XFRM_SPI_SKB_CB(skb)->family = AF_INET;
777785bba2SSteffen Klassert 	XFRM_SPI_SKB_CB(skb)->daddroff = offsetof(struct iphdr, daddr);
787785bba2SSteffen Klassert 	XFRM_SPI_SKB_CB(skb)->seq = seq;
797785bba2SSteffen Klassert 
807785bba2SSteffen Klassert 	/* We don't need to handle errors from xfrm_input, it does all
817785bba2SSteffen Klassert 	 * the error handling and frees the resources on error. */
827785bba2SSteffen Klassert 	xfrm_input(skb, IPPROTO_ESP, spi, -2);
837785bba2SSteffen Klassert 
847785bba2SSteffen Klassert 	return ERR_PTR(-EINPROGRESS);
85*6ed69184SMyungho Jung out_reset:
86*6ed69184SMyungho Jung 	secpath_reset(skb);
877785bba2SSteffen Klassert out:
887785bba2SSteffen Klassert 	skb_push(skb, offset);
897785bba2SSteffen Klassert 	NAPI_GRO_CB(skb)->same_flow = 0;
907785bba2SSteffen Klassert 	NAPI_GRO_CB(skb)->flush = 1;
917785bba2SSteffen Klassert 
927785bba2SSteffen Klassert 	return NULL;
937785bba2SSteffen Klassert }
947785bba2SSteffen Klassert 
957862b405SSteffen Klassert static void esp4_gso_encap(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
967862b405SSteffen Klassert {
977862b405SSteffen Klassert 	struct ip_esp_hdr *esph;
987862b405SSteffen Klassert 	struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
997862b405SSteffen Klassert 	struct xfrm_offload *xo = xfrm_offload(skb);
1007862b405SSteffen Klassert 	int proto = iph->protocol;
1017862b405SSteffen Klassert 
1027862b405SSteffen Klassert 	skb_push(skb, -skb_network_offset(skb));
1037862b405SSteffen Klassert 	esph = ip_esp_hdr(skb);
1047862b405SSteffen Klassert 	*skb_mac_header(skb) = IPPROTO_ESP;
1057862b405SSteffen Klassert 
1067862b405SSteffen Klassert 	esph->spi = x->id.spi;
1077862b405SSteffen Klassert 	esph->seq_no = htonl(XFRM_SKB_CB(skb)->seq.output.low);
1087862b405SSteffen Klassert 
1097862b405SSteffen Klassert 	xo->proto = proto;
1107862b405SSteffen Klassert }
1117862b405SSteffen Klassert 
1127862b405SSteffen Klassert static struct sk_buff *esp4_gso_segment(struct sk_buff *skb,
1137862b405SSteffen Klassert 				        netdev_features_t features)
1147862b405SSteffen Klassert {
1157862b405SSteffen Klassert 	struct xfrm_state *x;
1167862b405SSteffen Klassert 	struct ip_esp_hdr *esph;
1177862b405SSteffen Klassert 	struct crypto_aead *aead;
1187862b405SSteffen Klassert 	netdev_features_t esp_features = features;
1197862b405SSteffen Klassert 	struct xfrm_offload *xo = xfrm_offload(skb);
1202294be0fSFlorian Westphal 	struct sec_path *sp;
1217862b405SSteffen Klassert 
1227862b405SSteffen Klassert 	if (!xo)
1233dca3f38SSteffen Klassert 		return ERR_PTR(-EINVAL);
1247862b405SSteffen Klassert 
125121d57afSWillem de Bruijn 	if (!(skb_shinfo(skb)->gso_type & SKB_GSO_ESP))
1265ca11440SDavid S. Miller 		return ERR_PTR(-EINVAL);
1277862b405SSteffen Klassert 
1282294be0fSFlorian Westphal 	sp = skb_sec_path(skb);
1292294be0fSFlorian Westphal 	x = sp->xvec[sp->len - 1];
1307862b405SSteffen Klassert 	aead = x->data;
1317862b405SSteffen Klassert 	esph = ip_esp_hdr(skb);
1327862b405SSteffen Klassert 
1337862b405SSteffen Klassert 	if (esph->spi != x->id.spi)
1343dca3f38SSteffen Klassert 		return ERR_PTR(-EINVAL);
1357862b405SSteffen Klassert 
1367862b405SSteffen Klassert 	if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(*esph) + crypto_aead_ivsize(aead)))
1373dca3f38SSteffen Klassert 		return ERR_PTR(-EINVAL);
1387862b405SSteffen Klassert 
1397862b405SSteffen Klassert 	__skb_pull(skb, sizeof(*esph) + crypto_aead_ivsize(aead));
1407862b405SSteffen Klassert 
1417862b405SSteffen Klassert 	skb->encap_hdr_csum = 1;
1427862b405SSteffen Klassert 
143fcb662deSShannon Nelson 	if (!(features & NETIF_F_HW_ESP) || x->xso.dev != skb->dev)
1447862b405SSteffen Klassert 		esp_features = features & ~(NETIF_F_SG | NETIF_F_CSUM_MASK);
1455211fcfbSShannon Nelson 	else if (!(features & NETIF_F_HW_ESP_TX_CSUM))
1465211fcfbSShannon Nelson 		esp_features = features & ~NETIF_F_CSUM_MASK;
1477862b405SSteffen Klassert 
1487862b405SSteffen Klassert 	xo->flags |= XFRM_GSO_SEGMENT;
1497862b405SSteffen Klassert 
1503dca3f38SSteffen Klassert 	return x->outer_mode->gso_segment(x, skb, esp_features);
1517862b405SSteffen Klassert }
1527862b405SSteffen Klassert 
153fca11ebdSSteffen Klassert static int esp_input_tail(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
154fca11ebdSSteffen Klassert {
155fca11ebdSSteffen Klassert 	struct crypto_aead *aead = x->data;
156ec9567a9SIlan Tayari 	struct xfrm_offload *xo = xfrm_offload(skb);
157fca11ebdSSteffen Klassert 
158fca11ebdSSteffen Klassert 	if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(struct ip_esp_hdr) + crypto_aead_ivsize(aead)))
159fca11ebdSSteffen Klassert 		return -EINVAL;
160fca11ebdSSteffen Klassert 
161ec9567a9SIlan Tayari 	if (!(xo->flags & CRYPTO_DONE))
162fca11ebdSSteffen Klassert 		skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
163fca11ebdSSteffen Klassert 
164fca11ebdSSteffen Klassert 	return esp_input_done2(skb, 0);
165fca11ebdSSteffen Klassert }
166fca11ebdSSteffen Klassert 
167fca11ebdSSteffen Klassert static int esp_xmit(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb,  netdev_features_t features)
168fca11ebdSSteffen Klassert {
169fca11ebdSSteffen Klassert 	int err;
170fca11ebdSSteffen Klassert 	int alen;
171fca11ebdSSteffen Klassert 	int blksize;
172fca11ebdSSteffen Klassert 	struct xfrm_offload *xo;
173fca11ebdSSteffen Klassert 	struct ip_esp_hdr *esph;
174fca11ebdSSteffen Klassert 	struct crypto_aead *aead;
175fca11ebdSSteffen Klassert 	struct esp_info esp;
176fca11ebdSSteffen Klassert 	bool hw_offload = true;
1773dca3f38SSteffen Klassert 	__u32 seq;
178fca11ebdSSteffen Klassert 
179fca11ebdSSteffen Klassert 	esp.inplace = true;
180fca11ebdSSteffen Klassert 
181fca11ebdSSteffen Klassert 	xo = xfrm_offload(skb);
182fca11ebdSSteffen Klassert 
183fca11ebdSSteffen Klassert 	if (!xo)
184fca11ebdSSteffen Klassert 		return -EINVAL;
185fca11ebdSSteffen Klassert 
186fcb662deSShannon Nelson 	if (!(features & NETIF_F_HW_ESP) || x->xso.dev != skb->dev) {
187fca11ebdSSteffen Klassert 		xo->flags |= CRYPTO_FALLBACK;
188fca11ebdSSteffen Klassert 		hw_offload = false;
189fca11ebdSSteffen Klassert 	}
190fca11ebdSSteffen Klassert 
191fca11ebdSSteffen Klassert 	esp.proto = xo->proto;
192fca11ebdSSteffen Klassert 
193fca11ebdSSteffen Klassert 	/* skb is pure payload to encrypt */
194fca11ebdSSteffen Klassert 
195fca11ebdSSteffen Klassert 	aead = x->data;
196fca11ebdSSteffen Klassert 	alen = crypto_aead_authsize(aead);
197fca11ebdSSteffen Klassert 
198fca11ebdSSteffen Klassert 	esp.tfclen = 0;
199fca11ebdSSteffen Klassert 	/* XXX: Add support for tfc padding here. */
200fca11ebdSSteffen Klassert 
201fca11ebdSSteffen Klassert 	blksize = ALIGN(crypto_aead_blocksize(aead), 4);
202fca11ebdSSteffen Klassert 	esp.clen = ALIGN(skb->len + 2 + esp.tfclen, blksize);
203fca11ebdSSteffen Klassert 	esp.plen = esp.clen - skb->len - esp.tfclen;
204fca11ebdSSteffen Klassert 	esp.tailen = esp.tfclen + esp.plen + alen;
205fca11ebdSSteffen Klassert 
206fca11ebdSSteffen Klassert 	esp.esph = ip_esp_hdr(skb);
207fca11ebdSSteffen Klassert 
208fca11ebdSSteffen Klassert 
209fca11ebdSSteffen Klassert 	if (!hw_offload || (hw_offload && !skb_is_gso(skb))) {
210fca11ebdSSteffen Klassert 		esp.nfrags = esp_output_head(x, skb, &esp);
211fca11ebdSSteffen Klassert 		if (esp.nfrags < 0)
212fca11ebdSSteffen Klassert 			return esp.nfrags;
213fca11ebdSSteffen Klassert 	}
214fca11ebdSSteffen Klassert 
2153dca3f38SSteffen Klassert 	seq = xo->seq.low;
2163dca3f38SSteffen Klassert 
217fca11ebdSSteffen Klassert 	esph = esp.esph;
218fca11ebdSSteffen Klassert 	esph->spi = x->id.spi;
219fca11ebdSSteffen Klassert 
220fca11ebdSSteffen Klassert 	skb_push(skb, -skb_network_offset(skb));
221fca11ebdSSteffen Klassert 
222fca11ebdSSteffen Klassert 	if (xo->flags & XFRM_GSO_SEGMENT) {
2233dca3f38SSteffen Klassert 		esph->seq_no = htonl(seq);
2243dca3f38SSteffen Klassert 
2253dca3f38SSteffen Klassert 		if (!skb_is_gso(skb))
2263dca3f38SSteffen Klassert 			xo->seq.low++;
2273dca3f38SSteffen Klassert 		else
2283dca3f38SSteffen Klassert 			xo->seq.low += skb_shinfo(skb)->gso_segs;
2293dca3f38SSteffen Klassert 	}
2303dca3f38SSteffen Klassert 
2313dca3f38SSteffen Klassert 	esp.seqno = cpu_to_be64(seq + ((u64)xo->seq.hi << 32));
2323dca3f38SSteffen Klassert 
233fca11ebdSSteffen Klassert 	ip_hdr(skb)->tot_len = htons(skb->len);
234fca11ebdSSteffen Klassert 	ip_send_check(ip_hdr(skb));
235fca11ebdSSteffen Klassert 
236fca11ebdSSteffen Klassert 	if (hw_offload)
237fca11ebdSSteffen Klassert 		return 0;
238fca11ebdSSteffen Klassert 
239fca11ebdSSteffen Klassert 	err = esp_output_tail(x, skb, &esp);
2404ff0308fSSteffen Klassert 	if (err)
241fca11ebdSSteffen Klassert 		return err;
242fca11ebdSSteffen Klassert 
243fca11ebdSSteffen Klassert 	secpath_reset(skb);
244fca11ebdSSteffen Klassert 
245fca11ebdSSteffen Klassert 	return 0;
246fca11ebdSSteffen Klassert }
247fca11ebdSSteffen Klassert 
2487785bba2SSteffen Klassert static const struct net_offload esp4_offload = {
2497785bba2SSteffen Klassert 	.callbacks = {
2507785bba2SSteffen Klassert 		.gro_receive = esp4_gro_receive,
2517862b405SSteffen Klassert 		.gso_segment = esp4_gso_segment,
2527785bba2SSteffen Klassert 	},
2537785bba2SSteffen Klassert };
2547785bba2SSteffen Klassert 
255fca11ebdSSteffen Klassert static const struct xfrm_type_offload esp_type_offload = {
256fca11ebdSSteffen Klassert 	.description	= "ESP4 OFFLOAD",
257fca11ebdSSteffen Klassert 	.owner		= THIS_MODULE,
258fca11ebdSSteffen Klassert 	.proto	     	= IPPROTO_ESP,
259fca11ebdSSteffen Klassert 	.input_tail	= esp_input_tail,
260fca11ebdSSteffen Klassert 	.xmit		= esp_xmit,
2617862b405SSteffen Klassert 	.encap		= esp4_gso_encap,
262fca11ebdSSteffen Klassert };
263fca11ebdSSteffen Klassert 
2647785bba2SSteffen Klassert static int __init esp4_offload_init(void)
2657785bba2SSteffen Klassert {
266fca11ebdSSteffen Klassert 	if (xfrm_register_type_offload(&esp_type_offload, AF_INET) < 0) {
267fca11ebdSSteffen Klassert 		pr_info("%s: can't add xfrm type offload\n", __func__);
268fca11ebdSSteffen Klassert 		return -EAGAIN;
269fca11ebdSSteffen Klassert 	}
270fca11ebdSSteffen Klassert 
2717785bba2SSteffen Klassert 	return inet_add_offload(&esp4_offload, IPPROTO_ESP);
2727785bba2SSteffen Klassert }
2737785bba2SSteffen Klassert 
2747785bba2SSteffen Klassert static void __exit esp4_offload_exit(void)
2757785bba2SSteffen Klassert {
276fca11ebdSSteffen Klassert 	if (xfrm_unregister_type_offload(&esp_type_offload, AF_INET) < 0)
277fca11ebdSSteffen Klassert 		pr_info("%s: can't remove xfrm type offload\n", __func__);
278fca11ebdSSteffen Klassert 
2797785bba2SSteffen Klassert 	inet_del_offload(&esp4_offload, IPPROTO_ESP);
2807785bba2SSteffen Klassert }
2817785bba2SSteffen Klassert 
2827785bba2SSteffen Klassert module_init(esp4_offload_init);
2837785bba2SSteffen Klassert module_exit(esp4_offload_exit);
2847785bba2SSteffen Klassert MODULE_LICENSE("GPL");
2857785bba2SSteffen Klassert MODULE_AUTHOR("Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>");
286ffdb5211SIlan Tayari MODULE_ALIAS_XFRM_OFFLOAD_TYPE(AF_INET, XFRM_PROTO_ESP);
287